DE112015004050T5 - Steuervorrichtung für elektrische quellen - Google Patents

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Naoyoshi Takamatsu
Masaki Okamura
Masanori Ishigaki
Naoki Yanagizawa
Shuji Tomura
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Toyota Motor Corp
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Abstract

Eine Steuervorrichtung für elektrische Quellen (40) weist auf: eine Bestimmungseinrichtung (45) zum Bestimmen, ob ein elektrischer Leistungswandler (33) in einem ersten Modus oder einem zweiten Modus arbeiten soll, wobei der erste Modus eine Steigerung einer Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung gegenüber dem zweiten Modus priorisiert und der zweite Modus eine Unterdrückung eines Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements gegenüber dem ersten Modus priorisiert; und eine Steuereinrichtung (45) zum Steuern des Wandlers auf solche Weise, dass (i) ein Schaltmuster ein erstes Muster wird, wenn der Wandler im ersten Modus arbeiten soll, und (ii) das Schaltmuster ein zweites Muster wird, wenn der Wandler im zweiten Modus arbeiten soll, wobei das erste Muster in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker zu erhöhen als das zweite Muster und das zweite Muster in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur stärker entgegenzuwirken als das erste Muster.

Description

  • Gebiet der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen zur Steuerung eines Systems elektrischer Quellen, das einen Wandler elektrischer Leistung aufweist, der beispielsweise dafür ausgelegt ist, eine Wandlung elektrischer Leistung mit einer Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Ein System elektrischer Quellen, das ausgestattet ist mit: einer Elektrizitätsspeichervorrichtung, beispielsweise einer Sekundärbatterie und einem Kondensator; und einem Wandler elektrischer Leistung, der dafür ausgelegt ist, durch Ändern eines Schaltzustands eines Schaltelements eine Wandlung elektrischer Leistung mit der Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, ist bekannt. Zum Beispiel offenbaren ein Patentdokument 1 und ein Patentdokument 2 eine elektrische Quelle, die dafür ausgelegt ist, die Wandlung elektrischer Leistung durch Ändern des Schaltzustands des Schaltelements so durchzuführen, dass eine Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung im gesamten System elektrischer Quellen erhöht werden kann (das heißt, dass ein Verlust an elektrischer Leistung verringert werden kann).
  • Darüber hinaus werden ein Patentdokument 3 und ein Patentdokument 4 als Dokumente des Standes der Technik aufgeführt, die für die vorliegende Erfindung relevant sind.
  • Liste der Entgegenhaltungen
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2000-295715
    • Patentdokument 2: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-013234
    • Patentdokument 3: Ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2011-135673
    • Patentdokument 4: Internationale Veröffentlichung Nr. 2013/005295
  • Kurzfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • In dem in den oben beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten System elektrischer Quelle bzw. Quellen ist ein Schaltmuster des Schaltelements (das heißt ein Änderungsaspekt des Schaltzustands im Zeitverlauf) auf ein bestimmtes Schaltmuster festgelegt, das unter dem Gesichtspunkt der Erhöhung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung bestimmt wird. Infolgedessen besteht die Möglichkeit, dass eine Elementtemperatur des betreffenden Schaltelements übermäßig steigt. Jedoch ist es in dem in den oben beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten System elektrischer Quellen nicht zulässig, das Schaltmuster zu ändern (anders ausgedrückt, umzuschalten), um einen Zweck zu erfüllen, der sich von einem Zweck unterscheidet, der darin besteht, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen. Daher ist das in den oben beschriebenen Patentdokumenten 1 und 2 offenbarte System elektrischer Quellen nicht in der Lage, das Schaltmuster zu ändern (anders ausgedrückt, umzuschalten), um dem übermäßigen Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements entgegenzuwirken.
  • Das oben beschriebene Problem ist ein Beispiel für das Problem, das von der vorliegenden Erfindung zu lösen ist. Daher ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuervorrichtung für elektrische Quellen zu schaffen, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements entgegenzuwirken und gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen.
  • Lösung des Problems
  • 1.
  • Ein System elektrischer Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung ist dafür ausgelegt, ein System elektrischer Quellen zu steuern, wobei das System elektrischer Quellen aufweist: (i) eine Elektrizitätsspeichervorrichtung; und (ii) einen Wandler elektrischer Leistung, der ein Schaltelement aufweist und der dafür ausgelegt ist, durch Ändern eines Schaltzustands des Schaltelements eine Wandlung elektrischer Leistung mit der Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, wobei die Steuervorrichtung für elektrische Quellen mit folgendem ausgestattet ist: einer Bestimmungseinrichtung, die dafür ausgelegt ist zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung in einem ersten Modus oder einem zweiten Modus arbeiten soll, wobei der erste Modus eine Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung gegenüber dem zweiten Modus priorisiert und der zweite Modus eine Unterdrückung eines Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements gegenüber dem ersten Modus priorisiert; und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass (i) ein Schaltmuster des Schaltelements ein erstes Muster wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, und (ii) das Schaltmuster des Schaltelements ein zweites Muster wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wobei das erste Muster in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker zu erhöhen als das zweite Muster und das zweite Muster in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur stärker entgegenzuwirken als das erste Muster.
  • Gemäß der Steuervorrichtung für elektrische Quellen der vorliegenden Erfindung kann das System elektrischer Quellen, das die Elektrizitätsspeichervorrichtung und den Wandler elektrischer Leistung aufweist, gesteuert werden. Genauer ist der Wandler elektrischer Leistung in der Lage, den Schaltzustand des Schaltelements, das im Wandler elektrischer Leistung enthalten ist, unter der Steuerung der Steuervorrichtung für elektrische Quellen zu ändern. Zum Beispiel ist der Wandler elektrischer Leistung in der Lage, den Schaltzustand des Schaltelements unter der Steuerung der Steuervorrichtung für elektrische Quellen von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand oder vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand zu ändern. Infolgedessen ist der Wandler elektrischer Leistung in der Lage, die Wandlung elektrischer Leistung mit der Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen.
  • Genauer weist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der vorliegenden Erfindung die Bestimmungseinrichtung und die Steuereinrichtung auf, um das System elektrischer Quellen, das die Elektrizitätsspeichervorrichtung und den Wandler elektrischer Leistung aufweist, zu steuern.
  • Die Bestimmungseinrichtung ist dafür ausgelegt zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll.
  • Der erste Modus ist ein Betriebsmodus, in dem der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er im Vergleich zum zweiten Modus die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung priorisiert. Daher arbeitet der Wandler elektrischer Leistung, der im ersten Modus arbeitet, so, dass er die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker priorisiert als wenn der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeitet. Infolgedessen wird die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeitet, im Vergleich zu dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeitet, erhöht.
  • Der zweite Modus ist ein Betriebsmodus, in dem der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er im Vergleich zum ersten Modus die Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements priorisiert. Daher arbeitet der Wandler elektrischer Leistung, der im zweiten Modus arbeitet, so, dass er die Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur stärker priorisiert als wenn der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeitet. Infolgedessen wird dem Anstieg der Elementtemperatur in dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeitet, im Vergleich zu dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeitet, entgegengewirkt.
  • Die Steuereinrichtung ist dafür ausgelegt, den Wandler elektrischer Leistung auf der Basis eines Ergebnisses der Bestimmung der Bestimmungseinrichtung zu steuern. Genauer ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung der Bestimmungseinrichtung den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass das Schaltmuster des Schaltelements (das heißt ein Änderungsaspekt des Schaltzustands im Zeitverlauf) entweder das erste Muster oder das zweite Muster wird.
  • Wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, steuert die Steuereinrichtung den Wandler elektrischer Leistung so, dass das Schaltmuster das erste Muster wird. Das erste Muster ist ein Schaltmuster, das in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker zu erhöhen als das zweite Muster. Daher arbeitet der Wandler elektrischer Leistung, der so arbeitet, dass er das erste Muster als Schaltmuster einstellt, so, dass er die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker erhöht als der Wandler elektrischer Leistung, der so arbeitet, dass er das zweite Muster als Schaltmuster einstellt. Infolgedessen wird die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er das erste Muster als Schaltmuster einstellt, im Vergleich zu dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er das zweite Muster als Schaltmuster einstellt, erhöht.
  • Wenn die Bestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, steuert die Steuereinrichtung den Wandler elektrischer Leistung so, dass das Schaltmuster das zweite Muster wird. Das zweite Muster ist ein Schaltmuster, das in der Lage ist, gegenüber dem ersten Muster dem Anstieg der Elementtemperatur stärker entgegenzuwirken (das in der Regel in der Lage ist, die Elementtemperatur zu senken oder nicht zu erhöhen). Daher arbeitet der Wandler elektrischer Leistung, der so arbeitet, dass er das zweite Muster als Schaltmuster einstellt, so, dass er dem Anstieg der Elementtemperatur stärker entgegenwirkt als der Wandler elektrischer Leistung, der so arbeitet, dass er das erste Muster als Schaltmuster einstellt. Infolgedessen wird dem Anstieg der Elementtemperatur in dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er das zweite Muster als Schaltmuster einstellt, im Vergleich zu dem Fall, wo der Wandler elektrischer Leistung so arbeitet, dass er das erste Muster als Schaltmuster einstellt, entgegengewirkt.
  • Wie oben beschrieben ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, in der Situation, wo die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung Priorität haben sollte, das Schaltmuster so zu ändern (das heißt umzuschalten, dasselbe gilt auch für die folgende Beschreibung), dass die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird. Ebenso ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, in der Situation, wo die Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur Priorität haben sollte, das Schaltmuster so zu ändern, dass dem Anstieg der Elementtemperatur entgegengewirkt wird. Das heißt, die Steuervorrichtung für elektrische Quellen ist in der Lage, das Schaltmuster gemäß dem Zustand des Systems elektrischer Quellen zu ändern. Infolgedessen ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • 2.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung definiert das zweite Muster eine zweite Schaltzeit, die durch Verschieben von zumindest einem Teil einer ersten Schaltzeit des Schaltelements, die vom ersten Muster definiert wird, in Richtung einer Zeitachse erhalten wird.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuereinrichtung in der Lage, das Schaltmuster auf relativ einfache Weise zu ändern.
  • Man beachte, dass die hier beschriebene „Schaltzeit” in der Regel einen Zeitpunkt, zu dem das Schaltelement vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet, und/oder einen Zeitpunkt bedeutet, zu dem das Schaltelement vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet.
  • 3.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung ist die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt, auf Basis einer Last des Systems elektrischer Quellen zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Bestimmungseinrichtung in der Lage, auf angemessene Weise zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll.
  • 4.
  • In einem anderen Aspekt der oben beschriebenen Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen, die dafür ausgelegt ist, auf der Basis der Last des Systems elektrischer Quellen zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll, ist die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt, zu bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, wenn die Last kleiner ist als ein vorgegebener Wert, ist die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt zu bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wenn die Last gleich groß ist wie oder größer ist als der vorgegebene Wert.
  • Gemäß diesem Aspekt darf die Bestimmungseinrichtung bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, in dem die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung priorisiert wird, weil eine relativ geringe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Elementtemperatur übermäßig ansteigen wird, wenn die Last des Systems elektrischer Quellen kleiner ist als der vorgegebene Wert (das heißt, relativ klein ist). Dagegen darf die Bestimmungseinrichtung bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, in dem die Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur priorisiert wird, weil eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Elementtemperatur übermäßig ansteigen wird, wenn die Last des Systems elektrischer Quellen gleich groß wie oder größer ist als der vorgegebene Wert (das heißt, relativ groß ist). Daher ist die Bestimmungseinrichtung in der Lage, auf angemessene Weise zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll.
  • 5.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung weist der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen auf, ist der zweite Modus ein Modus, der dem Anstieg der Elementtemperatur eines ersten Schaltelements von der Mehrzahl von Schaltelementen entgegenwirkt.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des ersten Schaltelements, das eines von der Mehrzahl von Schaltelementen ist, entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • Man beachte, dass eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass ein für das System elektrischer Quellen notwendiger Kennwert erreicht wird, auch wenn das Schaltmuster des mindestens einen von der Mehrzahl von Schaltelementen geändert wird, wenn der Wandler elektrischer Leistung die Mehrzahl von Schaltelementen aufweist. Daher ist es unter dem Gesichtspunkt der Erreichung des Kennwerts, der für das System elektrischer Quellen notwendig ist, während das Schaltmuster geändert wird, bevorzugt, dass der Wandler elektrischer Leistung die Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, um die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen und um dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements entgegenzuwirken. Stärker bevorzugt ist es bevorzugt, dass der Wandler elektrischer Leistung drei oder mehr Schaltelemente aufweist.
  • 6.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen, wo der zweite Modus der Modus ist, der dem Anstieg der Elementtemperatur des ersten Schaltelements entgegenwirkt, ist das erste Schaltelement ein Schaltelement mit der höchsten Elementtemperatur von der Mehrzahl von Schaltelementen.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des ersten Schaltelements, das die höchste Elementtemperatur aufweist, entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • 7.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung weist der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen auf, ist der zweite Modus ein Modus, der dem Anstieg der Elementtemperaturen zumindest eines ersten Schaltelements und eines zweiten Schaltelements von der Mehrzahl von Schaltelementen entgegenwirkt.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperaturen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, das heißt von mindestens zwei von der Mehrzahl von Schaltelementen, entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • 8.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen, in dem der zweite Modus der Modus ist, der dem Anstieg der Elementtemperaturen des ersten und des zweiten Schaltelements entgegenwirkt, ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass das Schaltmuster zwischen einem dritten Muster und einem vierten Muster umgeschaltet wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wobei (i) das dritte Muster ein Teil des zweiten Musters ist und in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des ersten Schaltelement stärker entgegenzuwirken als das erste Muster, und (ii) das vierte Muster ein Teil des zweiten Musters und in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des zweiten Schaltelements stärker entgegenzuwirken als das erste Muster.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperaturen des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements, das heißt von mindestens zwei von der Mehrzahl von Schaltelementen, entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • 9.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen, wo der zweite Modus der Modus ist, der dem Anstieg der Elementtemperaturen des ersten und des zweiten Schaltelements entgegenwirkt, sind das erste und das zweite Schaltelement Schaltelemente mit höheren Elementtemperaturen als ein anderes Schaltelement von der Mehrzahl von Schaltelementen.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperaturen des ersten und des zweiten Schaltelements, welche die relativ hohen Elementtemperaturen aufweisen, entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird.
  • 10.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen der vorliegenden Erfindung weist das System elektrischer Quellen als Elektrizitätsspeichervorrichtungen mindestens eine erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und eine zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung auf, (i) weist der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen auf, von denen jedes so angeordnet ist, dass es sowohl in einem ersten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, als auch in einem zweiten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, enthalten ist, wobei der erste Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, so ausgebildet ist, dass er durch die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung verläuft, um die Wandlung elektrischer Leistung mit der ersten Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, und der zweite Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, so ausgebildet ist, dass er durch die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung verläuft, um die Wandlung elektrischer Leistung mit der zweiten Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, (ii) ist der Wandler elektrischer Leistung in der Lage, die Wandlung elektrischer Leistung in einem Zustand, wo die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung im System elektrischer Quellen elektrisch parallel geschaltet sind, und in einem Zustand, wo die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung im System elektrischer Quellen elektrisch in Reihe geschaltet sind, durchzuführen.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuervorrichtung für elektrische Quellen in der Lage, das System elektrischer Quellen so zu steuern, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements entgegengewirkt wird, während gleichzeitig die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht wird, auch wenn das System elektrischer Quellen die Mehrzahl von Elektrizitätsspeichervorrichtungen aufweist und der Wandler elektrischer Leistung die Wandlung elektrischer Leistung sowohl in dem Zustand, wo die Mehrzahl von Elektrizitätsspeichervorrichtungen elektrisch in Reihe geschaltet sind, als auch in dem Zustand, in dem die Mehrzahl von Elektrizitätsspeichervorrichtungen elektrisch parallel geschaltet sind, durchführt.
  • 11.
  • In einem anderen Aspekt der Steuervorrichtung für elektrische Quelle bzw. Quellen, wo der Wandler elektrischer Leistung die Wandlung elektrischer Leistung in dem Zustand, wo die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung elektrisch in Reihe geschaltet sind, und in dem Zustand, in dem die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung elektrisch parallel geschaltet sind, durchführt, ist die Steuereinrichtung dafür ausgelegt, (i) eine Phasendifferenz zwischen einem ersten Trägersignal, das von einer ersten Impulsbreitenmodulationssteuerung zum Steuern der Wandlung elektrischer Leistung im ersten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, verwendet wird, und einem zweiten Trägersignal, das von einer zweiten Impulsbreitenmodulationssteuerung zum Steuern der Wandlung elektrischer Leistung im zweiten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, verwendet wird, anzupassen und (ii) den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass das Schaltelement auf Basis eines Steuersignals geschaltet wird, das von der ersten Impulsbreitenmodulationssteuerung und von der zweiten Impulsbreitenmodulationssteuerung erhalten wird, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, die Phasendifferenz so anzupassen, dass die Phasendifferenz im Falle einer Bestimmung, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, von der Phasendifferenz im Falle einer Bestimmung, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, verschieden ist.
  • Gemäß diesem Aspekt ist die Steuereinrichtung in der Lage, den Wandler elektrischer Leistung unter Verwendung des Steuersignals zu steuern, das von der ersten Impulsbreitenmodulationssteuerung auf Basis des ersten Trägersignals und von der zweiten Impulsbreitenmodulationssteuerung auf Basis des zweiten Trägersignals erhalten wird. Genauer ist die Steuereinrichtung in der Lage, das Schaltmuster durch Anpassen der Differenz zwischen der Phase des ersten Trägersignals und der Phase des zweiten Trägersignals (das heißt, der Phasendifferenz) zu ändern.
  • Ein Betrieb und ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung werden aus den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen deutlicher werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Blockschema, das ein Beispiel für einen gesamten Aufbau eines Fahrzeugs in einer ersten Ausführungsform darstellt.
  • 2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für einen Schaltungsaufbau eines Wandlers elektrischer Leistung darstellt.
  • 3 ist ein Blockschema, das ein Beispiel für einen Aufbau einer ECU darstellt.
  • 4 enthält eine Wellenformzeichnung und eine Tabelle, die verschiedene Signale darstellen, die von der ECU erzeugt werden, wenn der Wandler elektrischer Leistung die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt.
  • 5 enthält eine Wellenformzeichnung und eine Tabelle, die verschiedene Signale darstellen, die von der ECU erzeugt werden, wenn der Wandler elektrischer Leistung die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt.
  • 6 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU (genauer des Betriebs der Änderung der Phasendifferenz, die zum Trägersignal addiert wird) darstellt.
  • 7 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen, die Elementtemperaturen der Schaltelemente, die Steuersignale, Elementströme, die durch die Schaltelemente fließen, und die Drosselstromsignale vor und nach der Änderung der Phasendifferenz darstellt.
  • 8 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU in der zweiten Ausführungsform darstellt.
  • 9 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU in der dritten Ausführungsform darstellt.
  • 10 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen, die Elementtemperaturen der Schaltelemente, die Steuersignale, die Elementströme, die durch die Schaltelemente fließen, und die Drosselstromsignale vor und nach dem Umschalten der Phasendifferenz darstellt.
  • 11 ist ein Blockschema, das ein Beispiel für einen Aufbau einer ECU in der vierten Ausführungsform darstellt.
  • 12 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU (genauer eines Betriebs, in dem die Verzögerung addiert wird) darstellt.
  • 13 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen, die Elementtemperaturen der Schaltelemente, die Steuersignale, die Elementströme, die durch die Schaltelemente fließen, und die Drosselstromsignale vor und nach dem Umschalten der Art und Weise, wie die Verzögerung addiert wird, darstellt.
  • 14 ist ein Schaltschema, das einen elektrischen Strom zeigt, der durch den Wandler elektrischer Leistung fließt, wenn die Art und Weise, wie die Verzögerung addiert wird, ausgewählt wird.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Steuervorrichtung für elektrische Quellen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Man beachte, dass in der folgenden Erläuterung eine Ausführungsform, bei der die Steuervorrichtung für elektrische Quellen der vorliegenden Erfindung auf ein Fahrzeug angewendet wird (genauer auf ein Fahrzeug, das dafür ausgelegt ist, sich unter Verwendung elektrischer Leistung, die von der Elektrizitätsspeichervorrichtung ausgegeben wird, zu bewegen), als ein Beispiel beschrieben wird. Jedoch kann die Steuervorrichtung für elektrische Quellen auch auf andere Anlagen als das Fahrzeug angewendet werden.
  • (1) Erste Ausführungsform
  • Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 1 bis 7 ein Fahrzeug 1 in einer ersten Ausführungsform beschrieben.
  • (1-1) Aufbau des Fahrzeugs 1
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 der Aufbau des Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform beschrieben. Man beachte, dass in der folgenden Beschreibung der Gesamtaufbau des Fahrzeugs 1 beschrieben wird und dann der Aufbau der einzelnen Komponenten (insbesondere eines Wandlers elektrischer Leistung 33 und einer ECU 40) des Fahrzeugs 1 detailliert beschrieben wird.
  • (1-1-1) Gesamtaufbau des Fahrzeugs 1
  • Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 ein Beispiel für den Gesamtaufbau des Fahrzeugs 1 beschrieben. Hier ist 1 ein Blockschema, das ein Beispiel für den Gesamtaufbau eines Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform darstellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, weist das Fahrzeug 1 einen Motor-Generator 10, eine Achswelle 21, Räder 22, ein System elektrischer Quellen 30 und eine ECU 40 auf, die ein konkretes Beispiel für die „Steuervorrichtung für elektrische Quellen” ist.
  • Der Motor-Generator 10 arbeitet hauptsächlich unter Verwendung von elektrischer Leistung, die vom System elektrischer Quellen 30 ausgegeben wird, so dass er als Motor für die Lieferung von Leistung zur Achswelle 21 (das heißt einer Leistung, die das Fahrzeug 1 braucht, um fahren zu können) dient, wenn das Fahrzeug 1 in einem leistungsverbrauchenden Fortbewegungszustand ist. Die Leistung, die auf die Achswelle 21 übertragen wird, wird zu einer Leistung zum Bewegen des Fahrzeugs 1 durch die Räder 22. Ferner dient der Motor-Generator 10 hauptsächlich als Generator zum Aufladen einer ersten elektrischen Quelle 31 und einer zweiten elektrischen Quelle 32 im System elektrischer Quellen 30, wenn das Fahrzeug 1 in einem Regenerierungszustand ist.
  • Man beachte, dass das Fahrzeug 1 zwei oder mehr Motor-Generatoren 10 aufweisen kann. Ferner kann das Fahrzeug 1 zusätzlich zum Motor-Generator 10 einen Verbrennungsmotor aufweisen.
  • Das System elektrischer Quellen 30 gibt die elektrische Leistung, die nötig ist, damit der Motor-Generator 10 als Motor dienen kann, an den Motor-Generator 10 aus, wenn das Fahrzeug 1 im leistungsverbrauchenden Fortbewegungszustand ist. Ferner wird die elektrische Leistung, die vom Motor-Generator 10 erzeugt wird, der als Generator dient, vom Motor-Generator 10 in das System elektrischer Quellen 30 eingegeben, wenn das Fahrzeug 1 im Regenerierungszustand ist.
  • Dieses System elektrischer Quellen 30 weist die erste elektrische Quelle 31, die ein konkretes Beispiel für die „Elektrizitätsspeichervorrichtung” ist, die zweite elektrische Quelle 32, die ein konkretes Beispiel für die „Elektrizitätsspeichervorrichtung” ist, den Wandler elektrischer Leistung 33 und einen Wechselrichter 35 auf.
  • Sowohl die erste elektrische Quelle 31 als auch die zweite elektrische Quelle 32 sind elektrische Quellen, die in der Lage sind, die elektrische Leistung auszugeben (das heißt zu entladen). Sowohl die erste elektrische Quelle 31 als auch die zweite elektrische Quelle 32 ist eine elektrische Quelle, die nicht nur in der Lage ist, elektrische Leistung auszugeben, sondern in die elektrische Leistung auch eingegeben werden kann (das heißt die aufgeladen werden können). Mindestens eine von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 kann beispielsweise eine Bleibatterie, eine Lithiumionenbatterie, eine Nickelwasserstoffbatterie, eine Brennstoffbatterie, ein elektrischer Doppelschichtkondensator oder dergleichen sein.
  • Der Wandler elektrischer Leistung 33 wandelt die elektrische Leistung, die von der ersten elektrischen Quelle 31 ausgegeben wird, und die elektrische Leistung, die von der zweiten elektrischen Quelle 32 ausgegeben wird, abhängig von einer benötigten elektrischen Leistung, die für das System elektrischer Quellen 30 benötigt wird, unter der Steuerung der ECU 40 um (in diesem Fall ist die benötigte elektrische Leistung beispielsweise eine elektrische Leistung, die das System elektrischer Quellen 30 an den Motor-Generator 10 ausgeben soll). Der Wandler elektrischer Leistung 33 gibt die umgewandelte elektrische Leistung an den Wechselrichter 35 aus. Ferner wandelt der Wandler elektrischer Leistung 33 die elektrische Leistung, die vom Wechselrichter 35 eingegeben wird (das heißt die elektrische Leistung, die durch die Regeneration des Motor-Generators 10 erzeugt wird), abhängig von der benötigten elektrischen Leistung, die für das System elektrischer Quellen 30 erforderlich ist, unter der Steuerung der ECU 40 um (in diesem Fall eine elektrische Leistung, die in das System elektrischer Quellen 30 eingegeben werden sollte, und die benötigte elektrische Leistung ist beispielsweise im Wesentlichen eine elektrische Leistung, die in die erste elektrische Quelle 31 und die zweite elektrische Quelle 32 eingegeben werden soll). Der Wandler elektrischer Leistung 33 gibt die umgewandelte elektrische Leistung an mindestens eine von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 aus. Die oben beschriebene Wandlung elektrischer Leistung macht es möglich, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 die elektrische Leistung auf die erste elektrische Quelle 31, die zweite elektrische Quelle 32 und den Wechselrichter 35 verteilt.
  • Der Wechselrichter 35 wandelt die elektrische Leistung (DC-Leistung (Gleichstrom)), die vom Wandler elektrischer Leistung 33 ausgegeben wird, in AC-Leistung (Wechselstrom) um, wenn das Fahrzeug 1 im leistungsverbrauchenden Fortbewegungszustand ist. Dann liefert der Wechselrichter 35 die elektrische Leistung, die in die AC-Leistung umgewandelt worden ist, an den Motor-Generator 10. Ferner wandelt der Wechselrichter 35 die elektrische Leistung (AC-Leistung), die vom Motor-Generator 10 erzeugt worden ist, in die DC-Leistung um. Dann liefert der Wechselrichter 35 die elektrische Leistung, die in die DC-Leistung umgewandelt worden ist, an den Wandler elektrischer Leistung 33.
  • Die ECU 40 ist eine elektrische Steuereinheit, die dafür ausgelegt ist, den Betrieb des Fahrzeugs 1 insgesamt zu steuern. Genauer ist die ECU 40 in der ersten Ausführungsform in der Lage, den Betrieb des Systems elektrischer Quellen 30 zu steuern.
  • Man beachte, dass der oben beschriebene Gesamtaufbau des Fahrzeugs 1 nur ein Beispiel ist. Daher kann mindestens ein Abschnitt des Aufbaus des Fahrzeugs 1 geeignet modifiziert werden. Zum Beispiel kann das Fahrzeug 1 eine einzige elektrische Quelle aufweisen. Das Fahrzeug 1 kann drei oder mehr elektrische Quellen aufweisen.
  • (1-1-2) Aufbau des Wandlers elektrischer Leistung 33
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 2 ein Beispiel für den Aufbau des Wandlers elektrischer Leistung 33 beschrieben. 2 ist ein Schaltplan, der ein Beispiel für den Aufbau des Wandlers elektrischer Leistung 33 darstellt.
  • Wie in 2 gezeigt ist, weist der Wandler elektrischer Leistung 33 ein Schaltelement S1, ein Schaltelement S2, ein Schaltelement S3, ein Schaltelement S4, eine Diode D1, eine Diode D2, eine Diode D3, eine Diode D4, eine Drossel L1, eine Drossel L2 und einen Glättungskondensator C auf.
  • Das Schaltelement S1 ist in der Lage, abhängig von einem Steuersignal, das von der ECU 40 ausgegeben wird, zu schalten. Das heißt, das Schaltelement S1 ist in der Lage, seinen Schaltzustand abhängig von dem Steuersignal, das von der PCU 36 ausgegeben wird, von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand oder vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand zu ändern. Beispielsweise wird ein IGBT (Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode), ein MOS(Metall-Oxid-Halbleiter)-Transistor für elektrische Leistung oder ein Bipolartransistor für elektrische Leistung als das Schaltelement S1 verwendet. Die obige Beschreibung des Schaltelements S1 kann auf das Schaltelement S2, das Schaltelement S3 und das Schaltelement S4 übertragen werden.
  • Das Schaltelement S1, das Schaltelement S2, das Schaltelement S3 und das Schaltelement S4 sind zwischen einer Leitung PL einer elektrischen Quelle und einer Masseleitung GL, die über den Wechselrichter 35 elektrisch mit dem Motor-Generator 10 verbunden sind, elektrisch in Reihe geschaltet. Genauer ist das Schaltelement S1 elektrisch zwischen die Leitung PL der elektrischen Quelle und einen Knoten N1 geschaltet. Das Schaltelement S2 ist elektrisch zwischen den Knoten N1 und einen Knoten N2 geschaltet. Das Schaltelement S3 ist elektrisch zwischen den Knoten N2 und einen Knoten N3 geschaltet. Das Schaltelement S4 ist elektrisch zwischen den Knoten N3 und die Masseleitung GL geschaltet.
  • Die Diode D1 ist elektrisch parallel mit dem Schaltelement S1 verbunden. Die Diode D2 ist elektrisch parallel mit dem Schaltelement S2 verbunden. Die Diode D3 ist elektrisch parallel mit dem Schaltelement S3 verbunden. Die Diode D4 ist elektrisch parallel mit dem Schaltelement S4 verbunden. Man beachte, dass die Diode D1 auf inversparallele Weise mit dem Schaltelement S1 verbunden ist. Das gleiche Argument kann auf Diode D2 bis Diode D4 angewendet werden.
  • Die Drossel L1 ist elektrisch zwischen einen positiven Anschluss der ersten elektrischen Quelle 31 und den Knoten N2 geschaltet. Die Drossel L2 ist elektrisch zwischen einen positiven Anschluss der zweiten elektrischen Quelle 32 und den Knoten N1 geschaltet. Der Glättungskondensator C ist elektrisch zwischen die Leitung PL der elektrischen Quelle und die Masseleitung GL geschaltet. Ein negativer Anschluss der ersten elektrischen Quelle 31 ist elektrisch mit der Masseleitung GL verbunden. Ein negativer Anschluss der zweiten elektrischen Quelle 32 ist elektrisch mit dem Knoten N3 verbunden. Der Wechselrichter 35 ist elektrisch sowohl mit der Leitung PL der elektrischen Quelle als auch mit der Masseleitung GL verbunden.
  • Der Glättungskondensator C ist elektrisch sowohl mit der Leitung PL der elektrischen Quelle als auch mit der Masseleitung GL verbunden. Der Glättungskondensator C ist dafür ausgelegt, einer Schwankung einer elektrischen Spannung zwischen der Leitung PL der elektrischen Quelle und der Masseleitung GL, die durch die Änderung der Schaltzustände der Schaltelemente S1 bis S4 verursacht wird, entgegenzuwirken.
  • Der Wandler elektrischer Leistung 33 weist eine Zerhackerschaltung sowohl für die erste elektrische Quelle 31 als auch für die zweite elektrische Quelle 32 auf. Infolgedessen ist der Wandler elektrischer Leistung 33 in der Lage, die Wandlung elektrischer Leistung mit einer oder mit beiden von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 durchzuführen.
  • Genauer wird eine erste Zerhackerschaltung, in der die Schaltelemente S1 und S2 beide ein oberer Zweig sind und die Schaltelemente S3 und S4 beide ein unterer Zweig sind, für die erste elektrische Quelle 31 ausgebildet. Die erste Zerhackerschaltung kann als Verstärkungszerhackerschaltung für die erste elektrische Quelle 31 dienen, wenn das Fahrzeug 1 im leistungsverbrauchenden Fortbewegungstand ist. In diesem Fall wird die elektrische Leistung, die von der ersten elektrischen Quelle 31 ausgegeben worden ist, über einem Zeitraum, in dem die Schaltelemente S3 und S4 im EIN-Zustand sind, in der Drossel L1 gespeichert. Die elektrische Leistung, die in der Drossel L1 gespeichert worden ist, wird über einem Zeitraum, in dem mindestens eines von den Schaltelementen S3 und S4 im AUS-Zustand ist, über zumindest einen Teil der Schaltelemente S1 und S2 und der Dioden D1 und D2 zur Leitung PL der elektrischen Quelle geliefert. Dagegen kann die erste Zerhackerschaltung als Herabsetzungszerhackerschaltung für die erste elektrische Quelle 31 dienen, wenn das Fahrzeug 1 im Regenerationszustand ist. In diesem Fall wird die elektrische Leistung, die durch die Regeneration erzeugt worden ist, über einem Zeitraum, in dem die Schaltelemente S1 und S2 im EIN-Zustand sind, in der Drossel L1 gespeichert. Die elektrische Leistung, die in der Drossel L1 gespeichert worden ist, wird über einem Zeitraum, in dem mindestens eines von den Schaltelementen S1 und S2 im AUS-Zustand ist, über zumindest einen Teil der Schaltelemente S3 und S4 und der Dioden D3 und D4 zur Masseleitung GL geliefert.
  • Dagegen wird eine zweite Zerhackerschaltung, in der die Schaltelemente S4 und S1 jeweils ein oberer Zweig sind und die Schaltelemente S2 und S3 jeweils ein unterer Zweig sind, für die zweite elektrische Quelle 32 bereitgestellt. Die zweite Zerhackerschaltung kann als Verstärkungszerhackerschaltung für die zweite elektrische Quelle 32 dienen, wenn das Fahrzeug 1 im leistungsverbrauchenden Fortbewegungszustand ist. In diesem Fall wird die elektrische Leistung, die von der zweiten elektrischen Quelle 32 ausgegeben worden ist, über einem Zeitraum, in dem die Schaltelemente S2 und S3 im EIN-Zustand sind, in der Drossel L2 gespeichert. Die elektrische Leistung, die in der Drossel L2 gespeichert worden ist, wird über einem Zeitraum, in dem mindestens eines von den Schaltelementen S2 und S3 im AUS-Zustand ist, über zumindest einen Teil der Schaltelemente S1 und S4 und der Dioden D1 und D4 zur Leitung PL der elektrischen Quelle geliefert. Dagegen kann die zweite Zerhackerschaltung als Herabsetzungszerhackerschaltung für die zweite elektrische Quelle 32 dienen, wenn das Fahrzeug 1 im Regenerationszustand ist. In diesem Fall wird die elektrische Leistung, die durch die Regeneration erzeugt worden ist, über einem Zeitraum, in dem die Schaltelemente S1 und S4 im EIN-Zustand sind, in der Drossel L2 gespeichert. Die elektrische Leistung, die in der Drossel L2 gespeichert worden ist, wird über einem Zeitraum, in dem mindestens eines von den Schaltelementen S1 und S4 im AUS-Zustand ist, über zumindest einen Teil der Schaltelemente S2 und S3 und der Dioden D2 und D3 zu einer Leitung geliefert, mit der der negative Anschluss der zweiten elektrischen Quelle 32 verbunden ist.
  • Man beachte, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung mit der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 gleichzeitig durchzuführen kann. Das heißt, der Wandler elektrischer Leistung 33 kann die Wandlung elektrischer Leistung so durchführen, dass der elektrische Strom zwischen dem Wandler elektrischer Leistung 33 und der ersten elektrischen Quelle 31 fließt und der elektrische Strom zwischen dem Wandler elektrischer Leistung 33 und der zweiten elektrischen Quelle 32 fließt. Alternativ dazu kann der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung mit einer von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 durchführen und die Wandlung elektrischer Leistung mit der jeweils anderen von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 nicht durchführen. Das heißt, der Wandler elektrischer Leistung 33 kann die Wandlung elektrischer Leistung so durchführen, dass der elektrische Strom zwischen dem Wandler elektrischer Leistung 33 und einer von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 fließt und der elektrische Strom zwischen dem Wandler elektrischer Leistung 33 und der jeweils anderen von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 nicht fließt.
  • Der Wandler elektrischer Leistung 33 kann die Wandlung elektrischer Leistung in einer Mehrzahl von Verbindungsmodi durchführen, die auf der Basis eines Unterschieds einer Beschaffenheit einer elektrischen Verbindung der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 zwischen der Leitung der elektrischen Quelle und der Masseleitung GL unterschieden werden.
  • Ein Parallelverbindungsmodus ist ein Beispiel für die Mehrzahl von Verbindungsmodi. Der Parallelverbindungsmodus ist ein Verbindungsmodus, in dem die Wandlung elektrischer Leistung in einem Zustand durchgeführt wird, wo die erste elektrische Quelle 31 und die zweite elektrische Quelle 32 zwischen der Leitung PL der elektrischen Quelle und der Masseleitung GL parallel geschaltet sind. Ein Reihenverbindungsmodus ist ein anderes Beispiel für die Mehrzahl von Verbindungsmodi. Der Reihenverbindungsmodus ist ein Verbindungsmodus, in dem die Wandlung elektrischer Leistung in einem Zustand durchgeführt wird, wo die erste elektrische Quelle 31 und die zweite elektrische Quelle 32 zwischen der Leitung PL der elektrischen Quelle und der Masseleitung GL in Reihe geschaltet sind. Man beachte, dass der Parallelverbindungsmodus und der Reihenverbindungsmodus im oben beschriebenen Patentdokument 2 (ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-13234 ) ausführlich beschrieben sind. Somit wird in dieser Patentschrift auf eine ausführliche Beschreibung des Parallelverbindungsmodus und des Reihenverbindungsmodus jeweils verzichtet, um die Darstellung einfach zu halten.
  • Man beachte, dass der oben beschriebene Aufbau des Wandlers elektrischer Leistung 33 nur ein Beispiel ist. Daher kann der Aufbau des Wandlers elektrischer Leistung 33 geeignet modifiziert werden. Zum Beispiel kann der Wandler elektrischer Leistung 33 drei oder weniger Schaltelemente oder fünf oder mehr Schaltelemente aufweisen.
  • (1-1-3) Aufbau der ECU 40
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 3, 5 ein Beispiel für den Aufbau der ECU 40 beschrieben. 3 ist ein Blockschema, das ein Beispiel für den Aufbau der ECU 40 darstellt. 4 zeigt eine Wellenformzeichnung und eine Tabelle, die verschiedene Signale darstellen, die von der ECU 40 erzeugt werden, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt. 5 zeigt eine Wellenformzeichnung und eine Tabelle, die verschiedene Signale darstellen, die von der ECU 40 erzeugt werden, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt.
  • Wie in 3 dargestellt ist, weist die ECU 40 eine erste PWM(Pulsweitenmodulations)-Steuereinheit 41, eine zweite PWM-Steuereinheit 42, eine dritte PWM-Steuereinheit 43, eine Trägersignalerzeugungseinheit 44, eine Phasendifferenzaddiereinheit 45, eine Steuersignalerzeugungseinheit 46 und eine Signalauswahleinheit 47 auf.
  • Die erste PWM-Steuereinheit 41 ist dafür ausgelegt, ein PWM-Signal SDc zum Steuern des Wandlers elektrischer Leistung 33 zu erzeugen, der die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt. Um das PWM-Signal SDc zu erzeugen, weist die erste PWM-Steuereinheit 41 einen Addierer 411, einen PI(Proportional-Integral)-Prozessor 412 und einen Komparator 413 auf.
  • Der Addierer 411 ist dafür ausgelegt, ein Abweichungssignal Ic auszugeben, das eine Abweichung (das heißt eine Differenz) darstellt zwischen einem Drosselstromsignal I1, das einen in der Drossel L1 fließenden elektrischen Strom darstellt, und einem Befehlssignal I1*, das einen Sollwert des Drosselstromsignals I1 darstellt. Man beachte, dass das Drosselstromsignal I1 einem Drosselstromsignal I2 gleich ist, das einen elektrischen Strom darstellt, der in der Drossel L2 fließt, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt. Daher kann man sagen, dass der Addierer 411 dafür ausgelegt ist, das Abweichungssignal Ic auszugeben, das eine Abweichung darstellt zwischen dem Drosselstromsignal I2 und einem Befehlssignal I2*, das einen Sollwert des Drosselstromsignals I2 darstellt. In der folgenden Beschreibung werden die Drosselstromsignale I1 und I2 jeweils als Drosselstromsignal I bezeichnet und die Befehlssignale I1* und I2* werden jeweils als Befehlssignal I* bezeichnet, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt.
  • Das Abweichungssignal Ic, das vom Addierer 411 ausgegeben worden ist, wird in den PI-Prozessor 412 eingegeben. Der PI-Prozessor 412 ist dafür ausgelegt, durch Durchführen einer einer PI-Steuerung basierenden Operation an einem Eingangssignal, bei dem es sich um das Abweichungssignal Ic handelt, ein Ausgangssignal Dc zu erzeugen. Zur Durchführung der auf der PI-Steuerung basierenden Operation weist der PI-Prozessor 412 einen Verstärker 4121, einen Verstärker 4122, einen Integrator 4123 und einen Addierer 4124 auf. Der Verstärker 4121 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ic mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer proportionalen Verstärkung kpc basiert. Der Verstärker 4122 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ic mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer integralen Verstärkung kic basiert. Der Integrator 4123 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ic, das vom Verstärker 4122 verstärkt worden ist, zu integrieren. Der Addierer 4124 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ic, das vom Verstärker 4121 verstärkt worden ist, und das Abweichungssignal Ic, das vom Integrator 4123 integriert worden ist, zu addieren. Infolgedessen wird vom Addierer 4124 als Ergebnis der Addition das Ausgangssignal Dc ausgegeben.
  • Der Komparator 413 ist dafür ausgelegt, eine Größenbeziehung zwischen dem Ausgangssignal Dc und einem Trägersignal C, das von der Trägersignalerzeugungseinheit 44 erzeugt worden ist, zu vergleichen. Als Ergebnis wird vom Komparator 413 das PWM-Signal SDc erzeugt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das PWM-Signal SDc in der ersten Ausführungsform ein PWM-Signal ist, bei dem ein Signalpegel während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Dc > Trägersignal C, ein hoher Pegel wird und während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Dc < Trägersignal C, ein niedriger Pegel wird, wie in 4(a) dargestellt ist.
  • Die zweite PWM-Steuereinheit 42 ist dafür ausgelegt, ein PWM-Signal SDa zum Steuern des Wandlers elektrischer Leistung 33 zu erzeugen, der die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Genauer ist die zweite PWM-Steuereinheit 42 dafür ausgelegt, das PWM-Signal SDa zum Steuern eines Aspekts der Wandlung elektrischer Leistung zu erzeugen, die vom Wandler elektrischer Leistung 33 hauptsächlich mit der ersten elektrischen Quelle 31 durchgeführt wird. Um das PWM-Signal SDa zu erzeugen, weist die zweite PWM-Steuereinheit 42 einen Addierer 421, einen PI-Prozessor 422 und einen Komparator 423 auf.
  • Der Addierer 421 ist dafür ausgelegt, ein Abweichungssignal Ia, das eine Abweichung des Drosselstromsignals I1 vom Befehlssignal I1* darstellt, auszugeben.
  • Das Abweichungssignal Ia, das vom Addierer 421 ausgegeben worden ist, wird in den PI-Prozessor 422 eingegeben. Der PI-Prozessor 422 ist dafür ausgelegt, durch Durchführen der auf der PI-Steuerung basierenden Operation an einem Eingangssignal, bei dem es sich um das Abweichungssignal Ia handelt, ein Ausgangssignal Da zu erzeugen. Zur Durchführung der auf der PI-Steuerung basierenden Operation weist der PI-Prozessor 422 einen Verstärker 4221, einen Verstärker 4222, einen Integrator 4223 und einen Addierer 4224 auf. Der Verstärker 4221 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ia mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer proportionalen Verstärkung kpa basiert. Der Verstärker 4222 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ia mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer integralen Verstärkung kia basiert. Der Integrator 4223 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ia, das vom Verstärker 4222 verstärkt worden ist, zu integrieren. Der Addierer 4224 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ia, das vom Verstärker 4221 verstärkt worden ist, und das Abweichungssignal Ia, das vom Integrator 4223 integriert worden ist, zu addieren. Infolgedessen wird vom Addierer 4224 als Ergebnis der Addition das Ausgangssignal Da ausgegeben.
  • Der Komparator 423 ist dafür ausgelegt, eine Größenbeziehung zwischen dem Ausgangssignal Da und dem Trägersignal C, das von der Trägersignalerzeugungseinheit 44 erzeugt worden ist, zu vergleichen. Als Ergebnis wird vom Komparator 423 das PWM-Signal SDa erzeugt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das PWM-Signal SDa in der ersten Ausführungsform ein PWM-Signal ist, bei dem ein Signalpegel während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Da > Trägersignal C, ein hoher Pegel wird und während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Da < Trägersignal C, ein niedriger Pegel wird, wie in 5(a) dargestellt ist.
  • Die dritte PWM-Steuereinheit 43 ist dafür ausgelegt, ein PWM-Signal SDb zum Steuern des Wandlers elektrischer Leistung 33 zu erzeugen, der die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Genauer ist die dritte PWM-Steuereinheit 42 dafür ausgelegt, das PWM-Signal SDb zum Steuern eines Aspekts der Wandlung elektrischer Leistung zu erzeugen, die vom Wandler elektrischer Leistung 33 hauptsächlich mit der zweiten elektrischen Quelle 32 durchgeführt wird. Um das PWM-Signal SDb zu erzeugen, weist die dritte PWM-Steuereinheit 43 einen Addierer 431, einen PI-Prozessor 432 und einen Komparator 433 auf.
  • Der Addierer 431 ist dafür ausgelegt, ein Abweichungssignal Ib, das eine Abweichung des Drosselstromsignals I2 vom Befehlssignal I2* darstellt, auszugeben.
  • Das Abweichungssignal Ib, das vom Addierer 431 ausgegeben worden ist, wird in den PI-Prozessor 432 eingegeben. Der PI-Prozessor 432 ist dafür ausgelegt, durch Durchführen der auf der PI-Steuerung basierenden Operation an einem Eingangssignal, bei dem es sich um das Abweichungssignal Ib handelt, ein Ausgangssignal Db zu erzeugen. Zur Durchführung der auf der PI-Steuerung basierenden Operation weist der PI-Prozessor 432 einen Verstärker 4321, einen Verstärker 4322, einen Integrator 4323 und einen Addierer 4324 auf. Der Verstärker 4321 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ib mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer proportionalen Verstärkung kpb basiert. Der Verstärker 4322 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ib mit einem Verstärkungsfaktor zu verstärken, der auf einer integralen Verstärkung kib basiert. Der Integrator 4323 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ib, das vom Verstärker 4322 verstärkt worden ist, zu integrieren. Der Addierer 4324 ist dafür ausgelegt, das Abweichungssignal Ib, das vom Verstärker 4321 verstärkt worden ist, und das Abweichungssignal Ib, das vom Integrator 4323 integriert worden ist, zu addieren. Infolgedessen wird vom Addierer 4324 als Ergebnis der Addition das Ausgangssignal Db ausgegeben.
  • Der Komparator 433 ist dafür ausgelegt, eine Größenbeziehung zwischen dem Ausgangssignal Db und einem Trägersignal C', das von der Phasendifferenzaddiereinheit 45 erzeugt worden ist, zu vergleichen. Als Ergebnis wird vom Komparator 433 das PWM-Signal SDb erzeugt. Dabei wird davon ausgegangen, dass das PWM-Signal SDb in der ersten Ausführungsform ein PWM-Signal ist, bei dem ein Signalpegel während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Db > Trägersignal C, ein hoher Pegel wird und während eines Zeitraums, in dem gilt: Ausgangssignal Db < das Trägersignal C, ein niedriger Pegel wird, wie in 5(a) dargestellt ist.
  • Die Trägersignalerzeugungseinheit 44 ist dafür ausgelegt, das Trägersignal C zu erzeugen. Wie oben beschrieben, wird das Trägersignal C von der ersten PWM-Steuereinheit 41 dafür verwendet, das PWM-Signal SDc zu erzeugen. Auf die gleiche Weise wird das Trägersignal C von der zweiten PWM-Steuereinheit 42 verwendet, das PWM-Signal SDa zu erzeugen.
  • Die Phasendifferenzaddiereinheit 45 ist dafür ausgelegt, eine gewünschte Phasendifferenz ϕ zu dem Trägersignal C zu addieren, das von der Trägersignalerzeugungseinheit 44 erzeugt worden ist. Das heißt, wie in 5(a) dargestellt ist, ist die Phasendifferenzaddiereinheit 45 dafür ausgelegt, durch Verschieben einer Phase des Trägersignals C, das von der Trägersignalerzeugungseinheit 44 erzeugt worden ist, um die Phasendifferenz ϕ ein neues Trägersignal C' zu erzeugen, zu dem die Phasendifferenz ϕ addiert worden ist. Das Trägersignal C' wird von der dritten PWM-Steuereinheit 43 dafür verwendet, das PWM-Signal SDb zu erzeugen.
  • Wie weiter unten ausführlich beschrieben wird, ist die Phasendifferenzaddiereinheit 45 in der ersten Ausführungsform dafür ausgelegt, die Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, auf der Basis eines Ergebnisses einer Bestimmung, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 in einem Hochlast-Antriebszustand ist, zu ändern. Zum Beispiel kann die Phasendifferenzaddiereinheit 45 die Phasendifferenz ϕ #1 zum Trägersignal C addieren, wenn das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (wenn beispielsweise eine Last des Fahrzeugs 1 gleich groß ist wie oder größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert). Dagegen kann die Phasendifferenzaddiereinheit 45 beispielsweise die Phasendifferenz ϕ #2, die von der Phasendifferenz ϕ #1 verschieden ist, zum Trägersignal C addieren, wenn das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist (wenn beispielsweise eine Last des Fahrzeugs 1 kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert). Man beachte, dass ein Betrieb, in dem die Phasendifferenz ϕ auf Basis des Ergebnisses der Bestimmung, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, geändert wird, weiter unten ausführlich beschrieben wird (siehe 6 bis 7).
  • Die Steuersignalerzeugungseinheit 46 ist dafür ausgelegt, unter Verwendung des PWM-Signals SDc Steuersignale SG1(S) bis SG4(S) zu erzeugen, welche die Schaltzustände der Schaltelemente S1 bis S4 definieren, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt. Genauer ist die Steuersignalerzeugungseinheit 46 dafür ausgelegt, ein zum PWM-Signal SDc invertiertes PWM-Signal/SDc zu erzeugen (siehe 4(a)). Das invertierte PWM-Signal/SDc wird als Steuersignal SG1(S) für das Schaltelement S1 verwendet, wie in 4(b) dargestellt ist. Dagegen wird das PWM-Signal SDc als Steuersignal SG2(S) für das Schaltelement S2 verwendet, wie in 4(b) dargestellt ist. Ebenso wird das PWM-Signal SDc als Steuersignal SG4(S) für das Schaltelement S4 verwendet, wie in 4(b) dargestellt ist. Man beachte, dass das Steuersignal SG3(S) für das Schaltelement S3 in der ersten Ausführungsform auf das Hochpegelsignal festgelegt ist, wie in 4(b) dargestellt ist.
  • Die Steuersignalerzeugungseinheit 46 ist dafür ausgelegt, unter Verwendung des PWM-Signals SDa und des PWM-Signals SDb Steuersignale SG1(P) bis SG4(P) zu erzeugen, welche jeweils die Schaltzustände der Schaltelemente S1 bis S4 definieren, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Genauer ist die Steuersignalerzeugungseinheit 46 dafür ausgelegt, ein zum PWM-Signal SDa inverses PWM-Signal/SDa zu erzeugen (siehe 5(a)). Ebenso ist die Steuersignalerzeugungseinheit 46 dafür ausgelegt, ein zum PWM-Signal SDb inverses PWM-Signal/SDb zu erzeugen (siehe 5(a)). Die Steuersignalerzeugungseinheit 46 ist dafür ausgelegt, (i) ein OR-Signal (ein logisches Add-Signal) des invertierten PWM-Signals/SDa und des invertierten PWM-Signals/SDb, (ii) ein OR-Signal des invertierten PWM-Signals/SDa und des PWM-Signals SDb, (iii) ein OR-Signal des PWM-Signals SDa und des PWM-Signals SDb und (iv) ein OR-Signal des PWM-Signals SDa und des invertierten PWM-Signals/SDb zu erzeugen. Das OR-Signal des invertierten PWM-Signals/SDa und des invertierten PWM-Signals/SDb wird als Steuersignal SG1(P) für das Schaltelement S1 verwendet, wie in 5(b) dargestellt ist. Das OR-Signal des invertierten PWM-Signals/SDa und des PWM-Signals SDb wird als Steuersignal SG2(P) für das Schaltelement S2 verwendet, wie in 5(b) dargestellt ist. Das OR-Signal des PWM-Signals SDa und des PWM-Signals SDb wird als Steuersignal SG3(P) für das Schaltelement S3 verwendet, wie in 5(b) dargestellt ist. Das OR-Signal des PWM-Signals SDa und des invertierten PWM-Signals/SDb wird als Steuersignal SG4(P) für das Schaltelement S4 verwendet, wie in 5(b) dargestellt ist.
  • Die Signalauswahleinheit 47 ist dafür ausgelegt, als die Steuersignale SG1 bis SG4, die jeweils den Schaltzustand der entsprechenden Schaltelemente S1 bis 4 definieren, jeweils die Steuersignale SG1(S) bis SG4(S) an die Schaltelemente S1 bis S4 auszugeben, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Infolgedessen schalten die Schaltelemente S1 bis S4 jeweils auf Basis der Steuersignale SG1(S) bis SG4(S). Das heißt, der Wandler elektrischer Leistung 33 führt die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durch.
  • Die Signalauswahleinheit 47 ist dafür ausgelegt, als die Steuersignale SG1 bis SG4 die Steuersignale SG1(P) bis SG4(P) an die Schaltelemente S1 bis S4 auszugeben, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Infolgedessen schalten die Schaltelemente S1 bis S4 jeweils auf Basis der Steuersignale SG1(P) bis SG4(P). Das heißt, der Wandler elektrischer Leistung 33 führt die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durch.
  • (1-2) Betriebsablauf der ECU 40
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 6 ein Ablauf des Betriebs der ECU 40 (genauer der Betrieb zum Ändern der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird) beschrieben. 6 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU 40 (genauer des Betriebs der Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird) darstellt.
  • Man beachte, dass der in 6 dargestellte Betrieb einer Subroutine entspricht, die von der ECU 40 während des Zeitraums, in dem eine Hauptroutine durchgeführt wird, durch die der Wandler elektrischer Leistung 33 von der ECU 40 so gesteuert wird, dass er die Wandlung elektrischer Leistung entweder im Reihenverbindungsmodus oder im Parallelverbindungsmodus durchführt, in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird. Jedoch kann die ECU 40 den in 6 dargestellten Betrieb (die Subroutine) auch dann durchführen, wenn während des Zeitraums, in dem die oben beschriebene Hauptroutine durchgeführt wird, eine bestimmte Startbedingung erfüllt ist (alternativ kann sie den in 6 dargestellten Betrieb zu einer gewünschten Zeit durchführen).
  • Genauer schlägt sich die Änderung der Phasendifferenz ϕ im Betrieb des Wandlers elektrischer Leistung 33 nieder, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt. Daher entspricht der in 6 dargestellte Betrieb der Subroutine, die von der ECU 40 (genauer, der Phasendifferenzaddiereinheit 45) während eines Zeitraums, in dem die Hauptroutine durchgeführt wird, durch die der Wandler elektrischer Leistung 33 von der ECU 40 so gesteuert wird, dass er die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt, in regelmäßigen Abständen durchgeführt wird.
  • Wie in 6 dargestellt ist, bestimmt die ECU 40 (genauer die Phasendifferenzaddiereinheit 45), ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11). Das heißt, die ECU 40 bestimmt, ob oder ob nicht die Last des Fahrzeugs 1 gleich groß ist wie oder größer ist als der vorgegebene Schwellenwert, der zwischen dem Hochlast-Antriebszustand und einem Nicht-Hochlast-Antriebszustand unterscheidet.
  • Die ECU 40 kann auf Basis einer Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 bestimmen, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist. Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn die Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 relativ hoch ist (zum Beispiel höher als eine vorgegebene Temperatur). Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn die Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 relativ niedrig ist (zum Beispiel niedriger als eine vorgegebene Temperatur).
  • Die ECU 40 kann auf Basis von mindestens einem der Drosselstromsignale I1 und I2 (alternativ dazu auf Basis von deren Durchschnittswert, deren Höchstwert oder dergleichen, dies gilt auch im Folgenden) bestimmen, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist. Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn mindestens eines von den Drosselstromsignalen I1 und I2 relativ stark ist (zum Beispiel stärker ist als ein vorgegebener Stromwert). Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn mindestens eines von den Drosselstromsignalen I1 und I2 relativ schwach ist (zum Beispiel schwächer ist als ein vorgegebener Stromwert).
  • Die ECU 40 kann auf Basis einer Ausgabe des Motor-Generators 10, die durch Multiplizieren eines Drehmoments des Motor-Generators 10 mit einer Drehzahl des Motor-Generators 10 berechnet werden kann, bestimmen, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist. Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn die Ausgabe des Motor-Generators 10 relativ groß ist (zum Beispiel größer ist als ein vorgegebener Ausgabewert). Zum Beispiel kann die ECU 40 bestimmen, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist, wenn die Ausgabe des Motor-Generators 10 relativ klein ist (zum Beispiel kleiner ist als ein vorgegebener Ausgabewert).
  • Man kann hierbei sagen, dass ein Zustand, wo das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, einem Zustand entspricht, in dem das System elektrischer Quellen 30 in einem Hochlastzustand ist, weil sich das Fahrzeug 1 unter Verwendung der elektrischen Leistung bewegt, die vom System elektrischer Quellen 30 ausgegeben wird. Daher kann man sagen, dass der Betrieb in Schritt S11, wo bestimmt wird, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, im Wesentlichen dem Betrieb entspricht, wo bestimmt wird, ob oder ob nicht das System elektrischer Quellen 30 im Hochlastmodus ist (das heißt, ob oder ob nicht eine Last des Systems elektrischer Quellen 30 gleich groß ist wie oder größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert, der zwischen dem Hochlastzusand und einem Nicht-Hochlastzusand unterscheidet.
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Ja), dann wird angenommen, dass im Vergleich zu dem Fall, wo bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist, eine hohe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 übermäßig steigen wird. In diesem Fall bestimmt die ECU 40, dass das System elektrischer Quellen 30 (genauer, der Wandler elektrischer Leistung 33) so arbeiten sollte, dass dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegengewirkt wird. Somit addiert die ECU 40 (genauer, die Phasendifferenzaddiereinheit 45) die Phasendifferenz ϕ #1, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken, zum Trägersignal C (Schritt S12).
  • In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur eines Schaltelements, das von den Schaltelementen S1 bis S4 die höchste Elementtemperatur aufweist, entgegenzuwirken, zum Trägersignal C addiert. Wenn beispielsweise die Elementtemperatur des Schaltelements S1 höher ist als die Elementtemperatur der Schaltelemente S2 bis S4, dann ist es bevorzugt, dass die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S1 entgegenzuwirken, zum Trägersignal C addiert.
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 dagegen bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Nein), dann wird angenommen, dass im Vergleich zu dem Fall, wo bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, eine geringe Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 übermäßig steigen wird. Daher wird bestimmt, dass das System elektrischer Quellen 30 (genauer, der Wandler elektrischer Leistung 33) nicht so arbeiten muss, dass dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegengewirkt wird. In diesem Fall bestimmt die ECU 40, dass das System elektrischer Quellen 30 (genauer der Wandler elektrischer Leistung 33) so arbeiten sollte, dass eine Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung im gesamten System elektrischer Quellen 30 steigt (das heißt, dass ein Verlust im gesamten System elektrischer Quellen 30 geringer wird). Somit addiert die ECU 40 (genauer die Phasendifferenzaddiereinheit 45) die Phasendifferenz ϕ #2, die in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen, zum Trägersignal C (Schritt S13).
  • Man beachte, dass die „Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements Sk (k = 1, 2, 3 oder 4)”, die durch Addieren der Phasendifferenz ϕ #1 verwirklicht wird, die Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk des Falles, dass die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird, bedeutet. Das heißt, die Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements Sk bedeutet einen Zustand, wo die Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #1 addiert wird, gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird.
  • Diese Phasendifferenz ϕ #1 kann als ein Teil von Parametern zur Definierung einer Antriebsbedingung des Fahrzeugs 1 beispielsweise in einem Speicher der ECU 40 vorab gespeichert werden. Zum Beispiel kann der Speicher in der ECU 40 als Phasendifferenzen ϕ #1 – 1, die in der Lage sind, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S1 entgegenzuwirken, eine Phasendifferenz ϕ #1 – 2, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegenzuwirken, eine Phasendifferenz ϕ #1 – 3, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S3 entgegenzuwirken, und eine Phasendifferenz ϕ #1 – 4, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S4 entgegenzuwirken, vorab speichern. In diesem Fall kann die ECU 40 durch Lesen der im Speicher gespeicherten Phasendifferenz ϕ #1 die Phasendifferenz ϕ #1 zum Trägersignal C addieren.
  • Ebenso bedeutet die „Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung”, die durch Addieren der Phasendifferenz ϕ #2 verwirklicht wird, die Steigerung gegenüber der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung des Falles, wo die Phasendifferenz ϕ #1 addiert wird. Das heißt, die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung bedeutet einen Zustand, wo die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird, gleich groß ist wie oder größer ist als die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #1 addiert wird. Anders ausgedrückt bedeutet die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung einen Zustand, wo der Verlust des Systems elektrischer Quellen 30 in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird, gleich groß ist wie oder kleiner ist als der Verlust des Systems elektrischer Quellen 30 in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #1 addiert wird.
  • Diese Phasendifferenz ϕ #2 kann als ein Teil der Parameter zur Definierung einer Antriebsbedingung des Fahrzeugs 1 beispielsweise im Speicher der ECU 40 vorab gespeichert werden. In diesem Fall kann die ECU 40 durch Lesen der im Speicher gespeicherten Phasendifferenz ϕ #2 die Phasendifferenz ϕ #2 zum Trägersignal C addieren.
  • Unter Bezugnahme auf 7 wird nun eine Variation sowohl des Verlustes des Systems elektrischer Quellen 30 als auch der Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4 vor und nach der Änderung der Phasendifferenz ϕ beschrieben. 7 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, Elementströme SI1 bis SI4, die jeweils durch die Schaltelemente S1 bis S4 fließen, und die Drosselstromsignale I1 und I2 vor und nach der Änderung der Phasendifferenz ϕ zeigt.
  • Wie auf einer linken Seite in 7 gezeigt ist, wird eine Situation beschrieben, wo die Phasendifferenz ϕ #2, die in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen (das heißt, den Verlust zu verringern) zum Trägersignal C addiert wird. Die linke Seite in 7 zeigt den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, wenn die Phasendifferenz ϕ #2 zum Trägersignal C addiert wird. Man beachte, dass der Elementstrom SIk (k = 1, 2, 3 oder 4) ein positiver Strom wird, wenn er von der Leitung der elektrischen Quelle zur Masseleiitung GL fließt (das heißt durch das Schaltelement Sk fließt). Anders ausgedrückt wird der Elementstrom Sik ein negativer Strom, wenn er von der Masseleitung GL zur Leitung PL der elektrischen Quelle fließt (das heißt durch die Diode Dk fließt).
  • Es wird angenommen, dass in dieser Situation bestimmt wird, dass das Fahrzeug 2 im Hochlast-Antriebszustand ist. Wie in dem Graphen auf der linken Seite in 7 gezeigt ist, ist in diesem Fall die Elementtemperatur des Schaltelements S2 am höchsten. Daher addiert die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1 – 2, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegenzuwirken, statt der Phasendifferenz ϕ #2, die in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen, zum Trägersignal C. Nachdem die Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, geändert worden ist, ändert sich auch eine Phase von mindestens einem der oben beschriebenen PWM-Signale SDa und SDb und invertierten PWM-Signale/SDa und /SDb. Wie in dem Graphen auf der rechten Seite in 7 gezeigt ist, ändert sich auch eine Phase von mindestens einem der Steuersignale SG1 bis SG4 (zum Beispiel eine Phase von mindestens einer Anstiegsflanke und einer Abstiegsflanke, eine Phase des gesamten Signals). Da die Steuersignale SG1 bis SG4 die Schaltzustände der Schaltelemente S1 bis S4 definieren, führt die Änderung der Phase von mindestens einem der Steuersignale SG1 bis SG4 zur Änderung des Schaltmusters von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4. Das heißt, man kann sagen, dass in der ersten Ausführungsform die ECU 40 das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 durch Ändern der Phasendifferenz ϕ deutlich ändert.
  • Wenn sich das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 ändert, ändert sich auch mindestens einer der Elementströme SI1 bis SI4. Da die Phasendifferenz ϕ #1 – 2 in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegenzuwirken, sinkt ein Effektivwert des Elementstroms SI2. Genauer fließen der Drosselstrom L1 und der Drosselstrom L2 nach der Addition der Phasendifferenz ϕ #1 – 2 in solchen Richtungen durch das Schaltelement S2, dass sie einander tilgen. Infolgedessen wird der Effektivwert des Elementstroms S12 aufgrund der Tilgung der elektrischen Ströme, die durch das Schaltelement S2 fließen, kleiner. Die Verkleinerung des Effektivwerts des Elementstroms S12 führt zu einer Verringerung des Verlustes des Schaltelements S2 an sich. Die Verringerung des Verlustes des Schaltelements S2 an sich führt zu einem Sinken der Elementtemperatur des Schaltelements S2. Wie auf der rechten Seite in 7 dargestellt ist, wird infolgedessen im Vergleich zu dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt (in einem in 7 dargestellten Beispiel sinkt die Elementtemperatur des Schaltelements S2), weil die Phasendifferenz ϕ 1 – 2 addiert wird.
  • Demgegenüber wird die Phasendifferenz ϕ #1 – k, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Sk entgegenzuwirken, so berechnet, dass sie den Effektivwert des Elementstroms SIk verkleinert. Anders ausgedrückt wird die Phasendifferenz ϕ #1 – k so berechnet, dass der Drosselstrom L1 und der Drosselstrom L2 in solchen Richtungen durch das Schaltelement Sk fließen, dass sie einander tilgen. Die Phasendifferenz ϕ #1 – k kann vorab auf der Basis des oben beschriebenen Gesichtspunkts berechnet werden.
  • Wie oben beschrieben, ist die ECU 40 in der ersten Ausführungsform in der Lage, die Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert werden soll, auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, zu ändern. Das heißt, die ECU 40 in der ersten Ausführungsform ist in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auf der Basis des Ergebnisses der Bestimmung, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, zu ändern. Infolgedessen ist die ECU 40 in der Lage, die Phasendifferenz ϕ 1, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken, zu addieren, wenn das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist, und die Phasendifferenz ϕ 2, die in der Lage ist, den Verlust des gesamten Systems elektrischer Quellen 30 zu senken (das heißt, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen), zu addieren, wenn das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist. Das heißt, die ECU 40 ist in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auf der Basis des Zustands des Systems elektrischer Quellen 30 zu ändern. Daher ist die ECU 40 in der Lage, dem übermäßigen Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken und gleichzeitig den Verlust des gesamten Systems elektrischer Quellen 30 zu verringern (das heißt, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen).
  • Man beachte, dass der Verlust des gesamten elektrischen Systems 30 im Vergleich zu dem Fall, wo die Phasendifferenz #2 addiert wird steigt, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 2 addiert wird, obwohl der Verlust des Schaltelements S2 an sich geringer wird, wie in 7 gezeigt ist. Jedoch addiert die ECU 40 in der ersten Ausführungsform die Phasendifferenz ϕ #1 in einer beschränkten Situation, wo die Wahrscheinlichkeit dafür besteht, dass die Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 übermäßig steigen wird. Infolgedessen ist die ECU 40 in der Lage, dem übermäßigen Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken, ohne den übermäßigen Anstieg des Verlustes des gesamten Systems elektrischer Quellen 30 (das heißt, die übermäßige Verringerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung) zu bewirken. Das heißt, die ECU 40 ist in der Lage, dem übermäßigen Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken und gleichzeitig den Verlust des gesamten Systems elektrischer Quellen 30 zu verringern (das heißt, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen).
  • Wie im untersten Graphen von 7 dargestellt ist, bewirkt darüber hinaus die Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal addiert wird, keine Änderung der Kennwerte abgesehen von den Phasen der Drosselstromsignale I1 und I2. Daher ist die ECU 40 in der Lage, die Phasendifferenz ϕ zu ändern, ohne dass sich dies erheblich auf den Betrieb des Motor-Generators 10 auswirkt.
  • (2) Zweite Ausführungsform
  • Nun wird ein Fahrzeug 2 in einer zweiten Ausführungsform beschrieben. Das Fahrzeug 2 in der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich vom Fahrzeug 1 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Teil des Betriebs der ECU 40 anders ist. Genauer ändert in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform die Phasendifferenzaddiereinheit 45 das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 durch Ändern der Phasendifferenz ϕ. Dagegen ändert in der zweiten Ausführungsform die ECU 40 das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 nicht unter Verwendung der Phasendifferenzaddiereinheit 45. Das heißt, in der zweiten Ausführungsform ändert die ECU 40 das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4, ohne die Phasendifferenz ϕ zu ändern. Der Aufbau und der übrige Betrieb des Fahrzeugs 2 in der zweiten Ausführungsform können dem Aufbau und dem übrigen Betrieb des Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform gleich sein.
  • Daher wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf 8 ein Ablauf des Betriebs der ECU 40 in der zweiten Ausführungsform beschrieben. 8 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU 40 in der zweiten Ausführungsform darstellt. Man beachte, dass der Operation, die der Operation der ECU 40 in der ersten Ausführungsform gleich ist, eine gleiche Schrittnummerierung zugewiesen ist und dass auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet wird. Darüber hinaus entspricht der in 8 dargestellte Betrieb der Subroutine, die von der ECU 40 während des Zeitraums durchgeführt wird, in dem die Hauptroutine durchgeführt wird, durch die der Wandler elektrischer Leistung 33 von der ECU 40 so gesteuert wird, dass er die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus oder im Parallelverbindungsmodus durchführt, wie bei dem Betrieb, der in 6 dargestellt ist.
  • Wie in 8 dargestellt ist, bestimmt die ECU 40, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11).
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Ja), dann wählt die ECU 40 als Schaltmuster der Schaltelemente S1 bis S4 ein Schaltmuster #1 aus, das in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken (Schritt S22). In diesem Fall schalten die Schaltelemente S1 bis S4 jeweils auf der Basis der Schaltmuster #1 bis #4, die in Schritt S22 ausgewählt werden. Infolgedessen wird dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegengewirkt.
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 dagegen bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Nein), dann wählt die ECU 40 als das Schaltmuster der Schaltelemente S1 bis S4 ein Schaltmuster #2 aus, das in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen (Schritt S23). In diesem Fall schalten die Schaltelemente S1 bis S4 jeweils auf der Basis der Schaltmuster #1 bis #4, die in Schritt S23 ausgewählt werden. Infolgedessen wird die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung erhöht.
  • Man beachte, dass die „Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements Sk” hier die Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo das Schaltmuster #2 ausgewählt wird, bedeutet, wie in der ersten Ausführungsform. Ebenso bedeutet die „Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung” hier die Steigerung gegenüber der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo das Schaltmuster #1 ausgewählt wird, wie bei der ersten Ausführungsform.
  • Dieses Schaltmuster #1 kann vorab auf die gleiche Weise berechnet werden wie die Phasendifferenz ϕ #1. Das Schaltmuster #1 kann als ein Teil der Parameter zur Definierung der Antriebsbedingung des Fahrzeugs 1 beispielsweise im Speicher der ECU 40 vorab gespeichert werden. Das gleiche gilt für das Schaltmuster #2.
  • Wie oben beschrieben, können wie in der zweiten Ausführungsform die verschiedenen Wirkungen, die in der ersten Ausführungsform erreicht werden können, auf angemessene Weise erreicht werden.
  • Genauer ist die ECU 40 in der zweiten Ausführungsform in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 unabhängig von der Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, zu ändern. Somit ist die ECU 40 in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung nicht im Parallelverbindungsmodus durchführt. Zum Beispiel ist die ECU 40 in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt. Alternativ dazu ist die ECU 40 beispielsweise in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung mit einer von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 durchführt und die Wandlung elektrischer Leistung mit der anderen von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 nicht durchführt. Alternativ dazu ist die ECU 40 beispielsweise in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 beliebig aufgebaut ist. Infolgedessen kann die oben beschriebene verschiedene Wirkung in allen Fällen erreicht werden.
  • (3) Dritte Ausführungsform
  • Nun wird ein Fahrzeug 3 in einer dritten Ausführungsform beschrieben. Das Fahrzeug 3 in der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Fahrzeug 1 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein Teil des Betriebs der ECU 40 anders ist. Der Aufbau und der übrige Betrieb des Fahrzeugs 3 in der dritten Ausführungsform können dem Aufbau und dem übrigen Betrieb des Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform gleich sein.
  • Daher wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf 9 ein Ablauf des Betriebs der ECU 40 in der dritten Ausführungsform beschrieben. 9 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU 40 in der dritten Ausführungsform darstellt. Man beachte, dass der Operation, die der Operation der ECU 40 in der ersten Ausführungsform gleich ist, eine gleiche Schrittnummerierung zugewiesen ist und dass auf ihre ausführliche Beschreibung verzichtet wird. Darüber hinaus entspricht der in 9 dargestellte Betrieb der Subroutine, die von der ECU 40 während des Zeitraums durchgeführt wird, in dem die Hauptroutine durchgeführt wird, durch die der Wandler elektrischer Leistung 33 von der ECU 40 so gesteuert wird, dass er die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus oder im Parallelverbindungsmodus durchführt, wie bei dem Betrieb, der in 6 dargestellt ist.
  • Wie in 9 dargestellt ist, bestimmt die ECU 40 (genauer die Phasendifferenzaddiereinheit 45) in der dritten Ausführungsform, ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11).
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Nein), dann addiert die ECU 40 (genauer die Phasendifferenzaddiereinheit 45) die Phasendifferenz ϕ #2, die in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen, zum Trägersignal C (Schritt S13).
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 dagegen bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Ja), dann addiert die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken, zum Trägersignal C (Schritt S31 bis Schritt S33). Genauer schaltet die ECU 40 in der dritten Ausführungsform jedesmal nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – i (i = 1, 2, 3 oder 4), die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Si entgegenzuwirken, und der Phasendifferenz ϕ #1 – j (j = 1, 2, 3 oder 4 und j ≠ i), die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Sj entgegenzuwirken, um (Schritt S31 bis Schritt S33).
  • Man beachte, dass die „Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements Sk”, die durch Addieren der Phasendifferenz ϕ #1 – k (k = 1, 2, 3 oder 4) verwirklicht wird, zusätzlich zu oder anstelle der Bedeutung Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird, wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, die Bedeutung Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Phasendifferenz ϕ #1 – k nicht addiert wird, hat.
  • Hierbei ist es bevorzugt, dass die Schaltelemente Si und Sj zwei Schaltelemente von den Schaltelementen S1 bis S4 sind, die höhere Elementtemperaturen aufweisen als das eine andere Schaltelement bzw. als die anderen Schaltelemente. Wenn beispielsweise die Elementtemperaturen der Schaltelemente S2 und S3 höher sind als die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 und S4, dann ist es bevorzugt, dass die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – 2, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegenzuwirken, und der Phasendifferenz ϕ #1 – 3, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S3 entgegenzuwirken, umschaltet.
  • Unter Bezugnahme auf 10 wird nun eine Variation sowohl des Verlustes des Systems elektrischer Quellen 30 als auch der Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4 vor und nach dem Umschalten der Phasendifferenz ϕ 1 beschrieben. 10 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4, die jeweils durch die Schaltelemente S1 bis S4 fließen, und die Drosselstromsignale I1 und I2 vor und nach dem Umschalten der Phasendifferenz ϕ #1 zeigt.
  • Eine mittlere Seite in 10 zeigt den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 2, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegenzuwirken, zum Trägersignal C addiert wird. In einem in 10 dargestellten Beispiel ist das Steuersignal SG2 auf das Hochpegelsignal festgelegt, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 2 zum Trägersignal C addiert wird. Daher ist der Verlust des Schaltelements S2 im Wesentlichen nur ein Leitungsverlust. Das heißt, es gibt keinen Schaltverlust im Schaltelement S2. Infolgedessen wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt.
  • Darüber hinaus zeigt eine linke Seite in 10 den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 3, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S3 entgegenzuwirken, zum Trägersignal C addiert wird. In einem in 10 dargestellten Beispiel ist das Steuersignal SG3 auf das Hochpegelsignal festgelegt, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 3 zum Trägersignal C addiert wird. Daher ist der Verlust des Schaltelements S3 im Wesentlichen nur ein Leitungsverlust. Das heißt, es gibt keinen Schaltverlust im Schaltelement S3. Infolgedessen wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S3 entgegengewirkt.
  • Die ECU 40 schaltet jedes Mal, wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – 2 und der Phasendifferenz ϕ #1 – 3 um. Wie auf einer rechten Seite in 10 gezeigt ist, variieren infolgedessen die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, nachdem die Phasendifferenz ϕ #1 umgeschaltet worden ist. Genauer variieren die Steuersignale SGI bis SG4 und die Elementströme SI1 bis S14, wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 2 addiert wird, so, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt wird. Wenn die Phasendifferenz ϕ #1 – 3 addiert wird, variieren die Steuersignale SG1 bis SG4 und die Elementströme SI1 bis S14 so, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S3 entgegengewirkt wird. Daher wird dem Anstieg der Elementtemperatur beider Schaltelemente S2 und S3 dadurch, dass die Phasendifferenzen ϕ #1 – 2 und ϕ #1 – 3 abwechselnd addiert werden, (in einem in 10 dargestellten Beispiel sinken die Elementtemperaturen beider Schaltelemente S2 und S3), im Gegensatz zu dem Fall entgegengewirkt, wo die Phasendifferenz ϕ #2 addiert wird oder immer die gleiche Phasendifferenz ϕ #1 – 2 oder ϕ #1 – 3 addiert wird.
  • Wie oben beschrieben, können wie in der dritten Ausführungsform die verschiedenen Wirkungen, die in der ersten Ausführungsform erreicht werden können, geeignet erreicht werden. Genauer ist die ECU 40 in der dritten Ausführungsform in der Lage, die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, auf angemessene Weise umzuschalten. Daher ist die ECU 40 in der Lage, dem Anstieg der Elementtemperaturen der Mehrzahl von Schaltelementen in gewissem Maße entgegenzuwirken.
  • Man beachte, dass in der oben beschriebenen Beschreibung die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – i und der Phasendifferenz ϕ #1 – j umgeschaltet wird. Jedoch kann die ECU 40 die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – i, der Phasendifferenz ϕ #1 – j und der Phasendifferenz ϕ #1 – k (k = 1, 2, 3 oder 4, k ≠ i und k ≠ j), die in der Lage sind, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Sk entgegenzuwirken, umschalten. Die ECU 40 kann die Phasendifferenz ϕ #1, die zum Trägersignal C addiert werden soll, zwischen der Phasendifferenz ϕ #1 – 1, der Phasendifferenz ϕ #1 – 2, der Phasendifferenz ϕ #1 – 3 und der Phasendifferenz ϕ #1 – 4 umschalten.
  • Darüber hinaus kann die ECU 40 in der dritten Ausführungsform das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 unabhängig von der Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, ändern, wie in der zweiten Ausführungsform. Zum Beispiel kann die ECU 40 das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 zwischen dem Schaltmuster, das in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Si entgegenzuwirken, und dem Schaltmuster, das in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Sj entgegenzuwirken, umschalten.
  • (4) Vierte Ausführungsform
  • Nun wird ein Fahrzeug 4 in einer vierten Ausführungsform beschrieben. Das Fahrzeug 4 in der vierten Ausführungsform unterscheidet sich vom Fahrzeug 1 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass sowohl ein Teil des Aufbaus der ECU 40 als auch ein Teil des Betriebs der ECU 40 anders sind. Der übrige Aufbau und der übrige Betrieb des Fahrzeugs 4 in der vierten Ausführungsform können dem Aufbau und dem übrigen Betrieb des Fahrzeugs 1 in der ersten Ausführungsform gleich sein. Daher werden in der folgenden Beschreibung der Aufbau und der Betrieb beschrieben, die für das Fahrzeug 4 in der vierten Ausströmöffnung spezifisch sind.
  • (4-1) Modifiziertes Beispiel für die ECU 40
  • Unter Bezugnahme auf 11 wird zunächst der Aufbau einer ECU 40x in der vierten Ausführungsform beschrieben. 11 ist ein Blockschema, das ein Beispiel für den Aufbau der ECU 40x in der vierten Ausführungsform darstellt. Man beachte, dass dem Aufbau, der dem Aufbau der ECU 40 in der ersten Ausführungsform gleich ist, das gleiche Bezugszeichen zugewiesen wird und dass auf seine ausführliche Beschreibung verzichtet wird.
  • Wie in 11 dargestellt ist, unterscheidet sich die ECU 40x in der vierten Ausführungsform von der ECU 40 in der ersten Ausführungsform dadurch, dass die ECU 40x eine Verzögerungsaddiereinheit 49x aufweist. Der übrige Aufbau der ECU 40x in der vierten Ausführungsform kann dem übrigen Aufbau der ECU 40 in der ersten Ausführungsform gleich sein.
  • Die Verzögerungsaddiereinheit 49x ist dafür ausgelegt, eine Verzögerung zu mindestens einem von den Steuersignalen SG1 bis SG4, die von der Signalauswahleinheit 47 ausgegeben werden, zu addieren. Genauer ist die Verzögerungsaddiereinheit 49x dafür ausgelegt, die Verzögerung zu mindestens einem von den Steuersignalen SGI bis SG4 zu addieren, so dass mindestens ein Teil der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke von mindestens einem von den Steuersignalen SG1 bis SG4 in Richtung einer Zeitachse verschoben wird. Infolgedessen ist die Verzögerungsaddiereinheit 49x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 erheblich zu ändern.
  • Um die Verzögerung zu addieren, weist die Verzögerungsaddiereinheit 49x eine Verzögerungseinrichtung 491x, eine Verzögerungseinrichtung 492x, eine Verzögerungseinrichtung 493x, eine Verzögerungseinrichtung 494x und eine Verzögerungseinrichtung 495x auf. Die Verzögerungseinrichtung 491x ist dafür ausgelegt, die Verzögerung zum Steuersignal SG1 zu addieren, so dass mindestens ein Teil der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Steuersignals SG1 in Richtung der Zeitachse verschoben wird. Die Verzögerungseinrichtung 492x ist dafür ausgelegt, die Verzögerung zum Steuersignal SG2 zu addieren, so dass mindestens ein Teil der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Steuersignals SG2 in Richtung der Zeitachse verschoben wird. Die Verzögerungseinrichtung 493x ist dafür ausgelegt, die Verzögerung zum Steuersignal SG3 zu addieren, so dass mindestens ein Teil der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Steuersignals SG3 in Richtung der Zeitachse verschoben wird. Die Verzögerungseinrichtung 494x ist dafür ausgelegt, die Verzögerung zum Steuersignal SG4 zu addieren, so dass mindestens ein Teil der Anstiegsflanke und der Abstiegsflanke des Steuersignals SG4 in Richtung der Zeitachse verschoben wird. Die Verzögerungssteuereinheit 495x ist dafür ausgelegt, jeweils eine Verzögerungsadditionsmethode D (zum Beispiel einen Betrag der addierten Verzögerung, eine Zeit, zu der die Verzögerung addiert wird, und so weiter) der Verzögerungseinrichtung 491x, der Verzögerungseinrichtung 492x, der Verzögerungseinrichtung 493x, der Verzögerungseinrichtung 494x auszuwählen. Die Verzögerungseinrichtung 491x, die Verzögerungseinrichtung 492x, die Verzögerungseinrichtung 493x, die Verzögerungseinrichtung 494x sind jeweils dafür ausgelegt, die Verzögerung mit der von der Verzögerungssteuereinheit 495x ausgewählten Verzögerungsadditionsmethode D zu addieren.
  • In der vierten Ausführungsform weist die ECU 40x die Verzögerungsaddiereinheit 49x auf, und daher ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 unter Verwendung eines Verfahrens zu ändern, das von dem Verfahren der Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, verschieden ist. Daher ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus nicht durchführt. Zum Beispiel ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt.
  • In der folgenden Beschreibung wird der Betrieb der ECU 40x, die das Schaltmuster ändert, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt, näher beschrieben.
  • (4-2) Betriebsablauf der ECU 40x
  • Nun wird unter Bezugnahme auf 12 ein Ablauf des Betriebs der ECU 40x (genauer des Betriebs, mit dem die Verzögerung addiert wird) beschrieben. 12 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel für den Ablauf des Betriebs der ECU 40x (genauer des Betriebs, mit dem die Verzögerung addiert wird) darstellt. Man beachte, dass der in 12 dargestellte Betrieb der Subroutine entspricht, die von der ECU 40 während des Zeitraums durchgeführt wird, in dem die Hauptroutine durchgeführt wird, durch die der Wandler elektrischer Leistung 33 von der ECU 40 so gesteuert wird, dass er die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus oder im Parallelverbindungsmodus durchführt, wie bei dem Betrieb, der in 6 dargestellt ist.
  • Wie in 12 dargestellt ist, bestimmt die ECU 40, ob oder ob nicht der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt (Schritt S41).
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S41 bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung nicht im Reihenverbindungsmodus durchführt (das heißt, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus durchführt) (Schritt S41: Nein), führt die ECU 40x den oben beschriebenen in 6 dargestellten Betrieb durch.
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S41 dagegen bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt (Schritt S41: Ja), dann bestimmt die ECU 40x (genauer, die Verzögerungsaddiereinheit 49x), ob oder ob nicht das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11).
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 nicht im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Nein), wählt die ECU 40x (genauer die Verzögerungsaddiereinheit 49x) als Verzögerungsadditionsmethode D, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, die Verzögerungsadditionsmethode D#2 aus, die in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung zu erhöhen (Schritt S45). Die „Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung” bedeutet hier die Steigerung gegenüber der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D ausgewählt wird. Das heißt, die Steigerung der Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung bedeutet einen Zustand, wo die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D#2 ausgewählt wird, gleich groß ist wie oder größer ist als die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung in dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D#1 ausgewählt wird.
  • Wenn als Ergebnis der Bestimmung in Schritt S11 dagegen bestimmt wird, dass das Fahrzeug 1 im Hochlast-Antriebszustand ist (Schritt S11: Nein), wählt die ECU 40x (genauer die Verzögerungsaddiereinheit 49x) als Verzögerungsadditionsmethode D, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, die Verzögerungsadditionsmethode D#1 aus, die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 entgegenzuwirken (Schritt S42 bis Schritt S44). Genauer schaltet die ECU 40x in der vierten Ausführungsform jedes Mal nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, zwischen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – i (i = 1, 2, 3 oder 4), die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Si entgegenzuwirken, und der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – j (j = 1, 2, 3 oder 4 und j ≠ i), die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Si entgegenzuwirken, um (Schritt S42 bis S44).
  • Man beachte, dass die „Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements Sk”, die durch Auswählen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – k verwirklicht wird, zusätzlich zu oder anstelle von der Bedeutung Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D#2 ausgewählt wird, die Bedeutung Unterdrückung des Anstiegs gegenüber der Elementtemperatur des Schaltelements Sk in dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – k nicht addiert wird, hat.
  • Unter Bezugnahme auf 13 wird nun eine Variation sowohl des Verlustes des Systems elektrischer Quellen 30 als auch der Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4 vor und nach dem Umschalten der Verzögerungsadditionsmethode D#1 beschrieben. 13 ist ein Graph, der den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4, die jeweils durch die Schaltelemente S1 bis S4 fließen, und die Drosselstromsignale I1 und I2 vor und nach dem Umschalten der Verzögerungsadditionsmethode D#1 zeigt.
  • Eine linke Seite in 13 zeigt den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, wenn die Verzögerungsadditionsmethode #D1 – 4 ausgewählt wird. In einem in 13 dargestellten Beispiel ist die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die in der Lage ist, die Anstiegsflanke des Steuersignals SG2 um eine vorgegebene Zeit zu verzögern und die Abstiegsflanke des Steuersignals SG4 um eine vorgegebene Zeit zu verzögern. Man beachte, dass eine in 13 dargestellte gestrichelte Linie mit den Wellenformen der Steuersignale SG2 und SG4 die Wellenformen der Steuersignale SG2 bis SG4 darstellt, zu denen jeweils keine Verzögerung addiert worden ist.
  • In diesem Fall schaltet das Schaltelement S2, das gleichzeitig mit dem Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet, wenn die Verzögerung nicht addiert wird, vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand, nachdem das Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet hat. Auf die gleiche Weise schaltet das Schaltelement S2, das gleichzeitig mit dem Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet, wenn die Verzögerung nicht addiert wird, vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, bevor das Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet. Als Ergebnis davon wird im Vergleich zu dem Fall, wo keine Verzögerung zu den Steuersignalen SG2 und SG4 addiert wird, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S4 entgegengewirkt, wie in 13 dargestellt ist, (siehe die von einer gestrichelten Linie in 13 dargestellte Elementtemperatur).
  • Eine mittlere Seite in 13 zeigt den Verlust des Systems elektrischer Quellen 30, die Elementtemperaturen der Schaltelemente S1 bis S4, die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, wenn die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 ausgewählt ist. In einem in 13 dargestellten Beispiel ist die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die in der Lage ist, die Abstiegsflanke des Steuersignals SG2 um eine vorgegebene Zeit zu verzögern und die Anstiegsflanke des Steuersignals SG4 um eine vorgegebene Zeit zu verzögern.
  • In diesem Fall schaltet das Schaltelement S2, das gleichzeitig mit dem Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet, wenn die Verzögerung nicht addiert wird, vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand, bevor das Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet. Auf die gleiche Weise schaltet das Schaltelement S2, das gleichzeitig mit dem Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet, wenn die Verzögerung nicht addiert wird, vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, nachdem das Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet hat. Als Ergebnis davon wird im Vergleich zu dem Fall, wo keine Verzögerung zu den Steuersignalen SG2 und SG4 addiert wird, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt, wie in 13 dargestellt ist, (siehe die von einer gestrichelten Linie in 13 dargestellte Elementtemperatur).
  • Unter Bezugnahme auf 14 werden nun ein Grund dafür, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 durch Auswählen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 entgegengewirkt wird, und ein Grund dafür, dass dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S4 durch Auswählen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 entgegengewirkt wird, beschrieben. 14 ist ein Schaltplan, der einen elektrischen Strom, der durch den Wandler elektrischer Leistung 33 fließt, wenn die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 ausgewählt ist, und einen elektrischen Strom zeigt, der durch den Wandler elektrischer Leistung 33 fließt, wenn die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 ausgewählt ist.
  • Wie in 14(a) dargestellt ist, wird angenommen, dass der Wandler elektrischer Leistung 33 in einem Anfangszustand ist, in dem das Schaltelement S1 im AUS-Zustand ist und die Schaltelemente S2 bis S4 im EIN-Zustand sind. In diesem Fall fließt ein zweiter elektrischer Strom, der durch einen Weg für elektrischen Strom fließt, der die zweite elektrische Quelle 32 beinhaltet, als Elementstrom S12 durch das Schaltelement S2. Ein erster elektrischer Strom, der durch einen Weg für elektrischen Strom fließt, der die erste elektrische Quelle 31 beinhaltet, fließt als Elementstrom S14 durch das Schaltelement S4.
  • Wenn im Anfangszustand die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 ausgewählt wird, schaltet das Schaltelement S2, wie in 14(b) dargestellt ist, vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, bevor das Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet. Infolgedessen kommt es im Schaltelement S2 wegen des Umschaltens seines Schaltzustands auf den AUS-Zustand zu einem Schaltverlust. Daher kann es recht gut sein, dass die Elementtemperatur des Schaltelements S2 ansteigt. Andererseits fließt nicht nur der erste elektrische Strom, sondern auch der zweite elektrische Strom, der in einer Richtung fließt, in der er den ersten elektrischen Strom tilgt, durch das Schaltelement S4. Infolgedessen wird der Effektivwert des Elementstroms S14 aufgrund der Tilgung der elektrischen Ströme, die durch das Schaltelement S4 fließen, kleiner. Daher wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S4 entgegengewirkt.
  • Wie in 14(c) dargestellt ist, schaltet das Schaltelement S4 dann vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, nachdem das Schaltelement S2 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet hat.
  • Man beachte, dass sich die gleiche Situation ergibt, wenn die Schaltelemente S2 und S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schalten, aber diese Situation ist nicht dargestellt, um die Darstellung einfach zu halten. Das heißt, da das Schaltelement S2 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet, nachdem das Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet hat, (i) kommt es im Schaltelement S2 wegen des Umschaltens seines Schaltzustands in den EIN-Zustand zu einem Schaltverlust, und (ii) tilgen sich die elektrischen Ströme, die durch das Schaltelement S4 fließen, gegenseitig.
  • Wenn im Anfangszustand dagegen die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 ausgewählt wird, dann schaltet das Schaltelement S4, wie in 14(d) dargestellt ist, vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, bevor das Schaltelement S2 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand schaltet. Infolgedessen kommt es im Schaltelement S4 wegen des Umschaltens seines Schaltzustands in den AUS-Zustand zu einem Schaltverlust. Daher kann es recht gut sein, dass die Elementtemperatur des Schaltelements S4 ansteigt. Andererseits fließt nicht nur der zweite elektrische Strom, sondern auch der erste elektrische Strom, der in einer Richtung fließt, in der er den zweiten elektrischen Strom tilgt, durch das Schaltelement S2. Infolgedessen wird der Effektivwert des Elementstroms S12 aufgrund der Tilgung der elektrischen Ströme, die durch das Schaltelement S2 fließen, kleiner. Daher wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt.
  • Wie in 14(c) dargestellt ist, schaltet das Schaltelement S2 dann vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand, nachdem das Schaltelement S4 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet hat.
  • Man beachte, dass sich die gleiche Situation ergibt, wenn die Schaltelemente S2 und S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schalten, aber diese Situation ist nicht dargestellt, um die Darstellung einfach zu halten. Das heißt, da das Schaltelement S4 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand schaltet, nachdem das Schaltelement S2 vom AUS-Zustand in den EIN-Zustand geschaltet hat, (i) kommt es im Schaltelement S4 wegen des Umschaltens seines Schaltzustands in den EIN-Zustand zu einem Schaltverlust, und (ii) tilgen sich die elektrischen Ströme, die durch das Schaltelement S2 fließen, gegenseitig.
  • Wiederum schaltet in 13 die ECU 40x jedes Mal, wenn die vorgegebene Zeit abgelaufen ist, die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, zwischen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 und der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 um. Wie auf einer rechten Seite in 13 gezeigt ist, variieren infolgedessen die Steuersignale SG1 bis SG4, die Elementströme SI1 bis SI4 und die Drosselstromsignale I1 und I2, nachdem die Verzögerungsadditionsmethode D#1 umgeschaltet worden ist. Jedoch kann eigentlich jeder von den Elementströmen SI1 bis SI4 und jedes von den Drosselstromsignalen I1 und I2 als einer bzw. als eines betrachtet werden, der bzw. das kaum variiert, auch nachdem die Verzögerungsadditionsmethode D#1 umgeschaltet worden ist, da der Betrag der addierten Verzögerung äußerst gering ist. Wenn die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 ausgewählt wird, wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S2 entgegengewirkt, wie unter Bezugnahme auf 14 beschrieben wird. Wenn die Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 ausgewählt wird, wird dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements S4 entgegengewirkt, wie unter Bezugnahme auf 14 beschrieben wird. Daher wird dem Anstieg der Elementtemperatur beider Schaltelemente S2 und S4 dadurch entgegengewirkt, dass die Verzögerungsadditionsmethoden D#1 – 2 und D#1 – 4 abwechselnd ausgewählt werden, (in einem in 13 dargestellten Beispiel sinken die Elementtemperaturen beider Schaltelemente S2 und S4), im Gegensatz zu dem Fall, wo die Verzögerungsadditionsmethode D#2 addiert wird oder immer die gleiche Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2 oder Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 addiert wird.
  • Wie oben beschrieben können wie in der vierten Ausführungsform die verschiedenen Wirkungen, die in der ersten Ausführungsform erreicht werden können, auf angemessene Weise erreicht werden.
  • Genauer ist die ECU 40x in der vierten Ausführungsform in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 unter Verwendung des Verfahrens zu ändern, das von dem Verfahren der Änderung der Phasendifferenz ϕ, die zum Trägersignal C addiert wird, verschieden ist. Somit ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Parallelverbindungsmodus nicht durchführt. Zum Beispiel ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster von mindestens einem der Schaltelemente S1 bis S4 auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung im Reihenverbindungsmodus durchführt.
  • Darüber hinaus ist die ECU 40x in der vierten Ausführungsform in der Lage, die Verzögerungsadditionsmethode D auf angemessene Weise umzuschalten. Daher ist die ECU 40x in der Lage, dem Anstieg der Elementtemperaturen der Mehrzahl von Schaltelementen in gewissem Maße entgegenzuwirken.
  • Man beachte, dass die ECU 40 in der oben beschriebenen Beschreibung die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, zwischen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – i und der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – j umschaltet. Jedoch kann die ECU 40 die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die von den Verzögerungsadditionseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, zwischen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – i, der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – j und der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – k (k = 1, 2, 3 oder 4, k ≠ i und k ≠ j), die in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements Sk entgegenzuwirken, umschalten. Die ECU 40 kann die Verzögerungsadditionsmethode D#1, die von den Verzögerungseinrichtungen 491x bis 494x verwendet wird, zwischen der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 1, der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 2, der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 3 und der Verzögerungsadditionsmethode D#1 – 4 umschalten.
  • Darüber hinaus kann die ECU 40 die Verzögerung zu mindestens einem der Steuersignale SG1 bis SG4 addieren, auch wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung mit einer von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 durchführt und die Wandlung elektrischer Leistung mit der anderen von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 nicht durchführt. Infolgedessen ist die ECU 40x in der Lage, das Schaltmuster auch dann zu ändern, wenn der Wandler elektrischer Leistung 33 die Wandlung elektrischer Leistung mit einer von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 durchführt und die Wandlung elektrischer Leistung mit der anderen von der ersten elektrischen Quelle 31 und der zweiten elektrischen Quelle 32 nicht durchführt.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern es können nach Wunsch verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen oder vom Gedanken der Erfindung abzuweichen, die aus den Ansprüchen und der gesamten Patentschrift hervorgehen. Eine Steuervorrichtung für elektrische Quellen, die solche Änderungen beinhaltet, soll auch im technischen Bereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeug
    30
    System elektrischer Quellen
    31
    erste elektrische Quelle
    32
    zweite elektrische Quelle
    33
    Wandler elektrischer Leistung
    40
    ECU
    45
    Phasendifferenzaddiereinheit
    49x
    Verzögerungsaddiereinheit
    491x
    Verzögerungssteuereinheit
    492x
    Verzögerungseinrichtung
    493x
    Verzögerungseinrichtung
    494x
    Verzögerungseinrichtung
    495x
    Verzögerungseinrichtung
    S1, S2, S3, S4
    Schaltelement

Claims (11)

  1. Steuervorrichtung für elektrische Quellen, die dafür ausgelegt ist, ein System elektrischer Quellen zu steuern, wobei das System elektrischer Quellen aufweist: (i) eine Elektrizitätsspeichervorrichtung; und (ii) einen Wandler elektrischer Leistung, der ein Schaltelement aufweist und der dafür ausgelegt ist, durch Ändern eines Schaltzustands des Schaltelements eine Wandlung elektrischer Leistung mit der Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, wobei die Steuervorrichtung für elektrische Quellen aufweist: eine Bestimmungseinrichtung, die dafür ausgelegt ist zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung in einem ersten Modus oder einem zweiten Modus arbeiten soll, wobei der erste Modus eine Steigerung einer Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung gegenüber dem zweiten Modus priorisiert und der zweite Modus eine Unterdrückung des Anstiegs der Elementtemperatur des Schaltelements gegenüber dem ersten Modus priorisiert; und eine Steuereinrichtung, die dafür ausgelegt ist, den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass (i) ein Schaltmuster des Schaltelements ein erstes Muster wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, und (ii) das Schaltmuster des Schaltelements ein zweites Muster wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wobei das erste Muster in der Lage ist, die Effizienz der Wandlung elektrischer Leistung stärker zu erhöhen als das zweite Muster und das zweite Muster in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des Schaltelements stärker entgegenzuwirken als das erste Muster.
  2. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 1, wobei das zweite Muster eine zweite Schaltzeit definiert, die durch Verschieben von zumindest einem Teil einer ersten Schaltzeit des Schaltelements, die vom ersten Muster definiert wird, in Richtung einer Zeitachse erhalten wird.
  3. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt ist, auf Basis einer Last des Systems elektrischer Quellen zu bestimmen, ob der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus oder im zweiten Modus arbeiten soll.
  4. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 3, wobei die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt ist zu bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, wenn die Last kleiner ist als ein vorgegebener Wert, die Bestimmungseinrichtung dafür ausgelegt ist zu bestimmen, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wenn die Last gleich groß ist wie oder größer ist als der vorgegebene Wert.
  5. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, der zweite Modus ein Modus ist, der dem Anstieg der Elementtemperatur eines ersten Schaltelements von der Mehrzahl von Schaltelementen entgegenwirkt.
  6. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 5, wobei das erste Schaltelement ein Schaltelement mit einer höchsten Elementtemperatur von der Mehrzahl von Schaltelementen ist.
  7. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, der zweite Modus ein Modus ist, der dem Anstieg der Elementtemperatur von zumindest einem ersten Schaltelement und einem zweiten Schaltelement von der Mehrzahl von Schaltelementen entgegenwirkt.
  8. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 7, wobei die Steuereinrichtung dafür ausgelegt ist, den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass das Schaltmuster zwischen einem dritten Muster und einem vierten Muster umgeschaltet wird, wenn bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, wobei (i) das dritte Muster ein Teil des zweiten Modus ist und in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des ersten Schaltelement stärker entgegenzuwirken als das erste Muster, und (ii) das vierte Muster ein Teil des zweiten Musters ist und in der Lage ist, dem Anstieg der Elementtemperatur des zweiten Schaltelements stärker entgegenzuwirken als das erste Muster.
  9. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 7 oder 8, wobei das erste und das zweite Schaltelement Schaltelemente sind, die höhere Elementtemperaturen aufweisen als ein anderes Schaltelement von der Mehrzahl von Schaltelementen.
  10. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das System elektrischer Quellen als Elektrizitätsspeichervorrichtungen mindestens eine erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und eine zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung aufweist, (i) der Wandler elektrischer Leistung eine Mehrzahl von Schaltelementen aufweist, von denen jedes so angeordnet ist, dass es sowohl in einem ersten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, als auch in einem zweiten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, enthalten ist, wobei der erste Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, so ausgebildet ist, dass er durch die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung verläuft, um die Wandlung elektrischer Leistung mit der ersten Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, und der zweite Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, so ausgebildet ist, dass er durch die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung verläuft, um die Wandlung elektrischer Leistung mit der zweiten Elektrizitätsspeichervorrichtung durchzuführen, (ii) der Wandler elektrischer Leistung in der Lage ist, die Wandlung elektrischer Leistung in einem Zustand, wo die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung im System elektrischer Quellen parallel geschaltet sind, und in einem Zustand, wo die erste Elektrizitätsspeichervorrichtung und die zweite Elektrizitätsspeichervorrichtung im System elektrischer Quellen in Reihe geschaltet sind, durchzuführen.
  11. Steuervorrichtung für elektrische Quellen nach Anspruch 10, wobei die Steuervorrichtung dafür ausgelegt ist, (i) eine Phasendifferenz zwischen einem ersten Trägersignal, das von einer ersten Impulsbreitenmodulationssteuerung verwendet wird, um die Wandlung elektrischer Leistung im ersten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, zu steuern, und einem zweiten Trägersignal, das von einer zweiten Impulsbreitenmodulationssteuerung verwendet wird, um die Wandlung elektrischer Leistung im zweiten Weg, auf dem elektrische Leistung gewandelt wird, zu steuern, anzupassen und (ii) um den Wandler elektrischer Leistung so zu steuern, dass das Schaltelement auf Basis eines Steuersignals geschaltet wird, das von der ersten Impulsbreitenmodulationssteuerung und der zweiten Impulsbreitenmodulationssteuerung erhalten wird, die Steuereinheit dafür ausgelegt ist, die Phasendifferenz so anzupassen, dass die Phasendifferenz in dem Fall, wo bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im ersten Modus arbeiten soll, von der Phasendifferenz in dem Fall, wo bestimmt wird, dass der Wandler elektrischer Leistung im zweiten Modus arbeiten soll, verschieden ist.
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