電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)，更確切而言，涉及應(yīng)用在搭載了用于產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛中且包含用于使來(lái)自蓄電裝置的電壓升壓的升壓轉(zhuǎn)換器而構(gòu)成的電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車等電動(dòng)車輛的電源系統(tǒng)，包含使來(lái)自蓄電裝置的電壓升壓而向負(fù)載輸出的升壓轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)例如記載于日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)中。
[0003]在日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)中記載了如下內(nèi)容:根據(jù)升壓轉(zhuǎn)換器的冷卻水溫度來(lái)設(shè)定升壓轉(zhuǎn)換器中流動(dòng)的電流的最大值、及學(xué)習(xí)將該電流限制為最大值的狀態(tài)下的行駛持續(xù)的時(shí)間。在日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)中還記載了如下內(nèi)容:根據(jù)該學(xué)習(xí)的結(jié)果來(lái)校正升壓轉(zhuǎn)換器中流動(dòng)的電流的最大值。
[0004]在日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)的電源系統(tǒng)中，在冷卻水溫度上升時(shí)，通過(guò)降低升壓轉(zhuǎn)換器中流動(dòng)的電流的最大值，能夠防止升壓轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。但是，升壓轉(zhuǎn)換器的電流限制與車輛用驅(qū)動(dòng)力發(fā)生用的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩限制相關(guān)，因此會(huì)使車輛行駛性能下降。因此，電流的最大值優(yōu)選盡量設(shè)定得較高。
[0005]另一方面，升壓轉(zhuǎn)換器的溫度上升量也受到升壓比等的升壓轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作狀態(tài)的影響。然而，在日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)中，對(duì)于升壓轉(zhuǎn)換器的動(dòng)作狀態(tài)未作考慮，結(jié)果是僅根據(jù)產(chǎn)生的冷卻水溫度的上升來(lái)設(shè)定升壓轉(zhuǎn)換器的電流上限值。因此，電流上限值不得不對(duì)應(yīng)于升壓轉(zhuǎn)換器的溫度上升量最大的動(dòng)作狀態(tài)來(lái)設(shè)計(jì)。換言之，在日本特開2011-87406號(hào)公報(bào)的電源系統(tǒng)中，可以說(shuō)存在使升壓轉(zhuǎn)換器的電流上限值下降的余地。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明的目的是在包含用于將來(lái)自蓄電裝置的電壓升壓輸出的升壓轉(zhuǎn)換器的電動(dòng)車輛的電源系統(tǒng)中不使車輛行駛性的行駛性過(guò)度下降而避免升壓轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一方案，搭載有用于產(chǎn)生車輛驅(qū)動(dòng)力的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛的電源系統(tǒng)具備第一電力線及第二電力線、蓄電裝置、升壓轉(zhuǎn)換器、冷卻裝置及控制裝置。第一電力線是與包括電動(dòng)機(jī)在內(nèi)的負(fù)載連接的高壓側(cè)的電力線，第二電力線是與負(fù)載連接的低壓側(cè)的電壓線。蓄電裝置為了蓄積向電動(dòng)機(jī)供給的電力而設(shè)置。升壓轉(zhuǎn)換器連接于蓄電裝置與負(fù)載之間。升壓轉(zhuǎn)換器包括二極管、開關(guān)元件及電抗器。二極管以形成從第一節(jié)點(diǎn)朝向第一電力線的電流路徑的方式連接于第一電力線與第一節(jié)點(diǎn)之間。開關(guān)元件連接于第一節(jié)點(diǎn)與第二電力線之間。電抗器與蓄電裝置串聯(lián)地連接于第一節(jié)點(diǎn)與第二電力線之間。冷卻裝置具有用于對(duì)二極管及開關(guān)元件進(jìn)行冷卻的冷卻介質(zhì)循環(huán)機(jī)構(gòu)?？刂蒲b置控制升壓轉(zhuǎn)換器及負(fù)載的動(dòng)作?？刂蒲b置包括電壓控制部、上限電流設(shè)定部及功率限制部。電壓控制部為了控制第一電力線及第二電力線之間的直流電壓而對(duì)開關(guān)元件進(jìn)行通斷控制。上限電流設(shè)定部根據(jù)冷卻介質(zhì)循環(huán)機(jī)構(gòu)的冷卻介質(zhì)溫度及直流電壓的變化而使升壓轉(zhuǎn)換器的電流上限值變化。功率限制部限制負(fù)載的功率，使得升壓轉(zhuǎn)換器中流動(dòng)的電流不超過(guò)電流上限值。
[0008]根據(jù)上述電源系統(tǒng)，由上支路的二極管及下支路的開關(guān)元件構(gòu)成升壓斬波器的升壓轉(zhuǎn)換器的熱保護(hù)用的電流上限值能夠不僅基于冷卻介質(zhì)溫度，還基于升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓進(jìn)行設(shè)定。由此，能夠考慮由于向負(fù)載的牽引電流流動(dòng)而成為熱保護(hù)的主對(duì)象的二極管中的發(fā)熱量對(duì)應(yīng)于升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓的上升進(jìn)行下降的特性，使電流上限值變化。其結(jié)果是，能夠以避免從蓄電裝置向負(fù)載輸出的功率的限制變得過(guò)度的方式適當(dāng)設(shè)定熱保護(hù)用的電流上限值，因此能夠不使電動(dòng)車輛的車輛行駛性過(guò)度下降而避免升壓轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。
[0009]因此，本發(fā)明的主要的優(yōu)點(diǎn)是在包含用于使來(lái)自蓄電裝置的電壓升壓的升壓轉(zhuǎn)換器而構(gòu)成的電動(dòng)車輛的電源系統(tǒng)中能夠在不使車輛行駛性過(guò)度下降的情況下避免升壓轉(zhuǎn)換器過(guò)熱。
[0010]本發(fā)明的上述及其他目的、特征、方案及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)與附圖關(guān)聯(lián)理解的與本發(fā)明相關(guān)的如下詳細(xì)說(shuō)明而更為明確。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0012]圖2是說(shuō)明圖1中的負(fù)載的第一構(gòu)成例的框圖。
[0013]圖3是說(shuō)明圖1中的負(fù)載的第二構(gòu)成例的框圖。
[0014]圖4是說(shuō)明升壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)動(dòng)作的動(dòng)作波形圖。
[0015]圖5是說(shuō)明升壓轉(zhuǎn)換器的冷卻機(jī)構(gòu)的框圖。
[0016]圖6是說(shuō)明作為比較例所示的用于設(shè)定升壓轉(zhuǎn)換器中流動(dòng)的蓄電池電流的最大值的映射的概念圖。
[0017]圖7是用于說(shuō)明在升壓轉(zhuǎn)換器的上支路配置的二極管的功率損失特性的坐標(biāo)圖。
[0018]圖8是表示本實(shí)施方式的電源系統(tǒng)的冷卻水溫度與升壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓及電流上限值的對(duì)應(yīng)關(guān)系的概念圖。
[0019]圖9是說(shuō)明實(shí)施方式I的升壓轉(zhuǎn)換器的熱保護(hù)用的控制的功能框圖。
[0020]圖10是說(shuō)明實(shí)施方式2的升壓轉(zhuǎn)換器的熱保護(hù)用的控制的功能框圖。
[0021]圖11是說(shuō)明實(shí)施方式3的升壓轉(zhuǎn)換器的熱保護(hù)用的控制的功能框圖。
[0022]圖12是用于說(shuō)明VH下限電壓的設(shè)定映射的概念圖。
[0023]圖13是說(shuō)明應(yīng)用實(shí)施方式4的電源系統(tǒng)的電動(dòng)車輛中的從蓄電池放出的放電功率上限值的暫時(shí)性的放寬限制用的控制處理的流程圖。
[0024]圖14是說(shuō)明實(shí)施方式4的升壓轉(zhuǎn)換器的熱保護(hù)用的控制的功能框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。另外，以下，對(duì)于圖中的同一或相當(dāng)部分標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，原則上不重復(fù)其說(shuō)明。而且，以下，雖然說(shuō)明多個(gè)實(shí)施方式，但是將各實(shí)施方式中說(shuō)明的結(jié)構(gòu)適當(dāng)組合的情況從申請(qǐng)當(dāng)初就被預(yù)定。
[0026][實(shí)施方式I]
[0027]圖1是說(shuō)明本實(shí)施方式的電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0028]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的實(shí)施方式的電源系統(tǒng)100具備蓄電裝置10、系統(tǒng)繼電器SR1、SR2、平滑電容器Cl、C2、升壓轉(zhuǎn)換器20及控制裝置30。
[0029]蓄電裝置10是能夠再充電的直流電源，代表性地由鋰離子電池或鎳氫電池等蓄電池構(gòu)成。或者也可以由雙電荷層電容器等構(gòu)成蓄電裝置10。以下，將蓄電裝置10也稱為蓄電池10。
[0030]在蓄電池10配置有用于檢測(cè)輸出電壓Vb (蓄電池電壓)的電壓傳感器11、用于檢測(cè)蓄電池溫度Tb的溫度傳感器12及用于檢測(cè)從蓄電池10輸出的輸出電流Ib的電流傳感器13。
[0031]系統(tǒng)繼電器SRl連接于蓄電池10的正極端子及電力線6之間，系統(tǒng)繼電器SR2連接于蓄電池10的負(fù)極端子及電力線5之間。系統(tǒng)繼電器SR1、SR2按照來(lái)自控制裝置30的控制信號(hào)SE進(jìn)行通斷。平滑電容器Cl連接于電力線6及電力線5之間。
[0032]升壓轉(zhuǎn)換器20經(jīng)由高電壓側(cè)的電力線7及低電壓側(cè)的電力線5而與負(fù)載40連接。升壓轉(zhuǎn)換器20按照電壓指令值VH*來(lái)控制電力線7及電力線5間的直流電壓VH。
[0033]直流電壓VH向負(fù)載40供給。負(fù)載40通過(guò)來(lái)自蓄電裝置10的電力，按照來(lái)自控制裝置30的控制指令進(jìn)行動(dòng)作(牽引動(dòng)作)?；蛘撸?fù)載40可以具備發(fā)電功能。在這種情況下，負(fù)載40按照來(lái)自控制裝置30的控制指令進(jìn)行動(dòng)作，由此產(chǎn)生蓄電裝置10的充電電力(再生動(dòng)作)。再生動(dòng)作時(shí)的來(lái)自負(fù)載40的電力經(jīng)由升壓轉(zhuǎn)換器20對(duì)蓄電裝置10進(jìn)行充電。
[0034]升壓轉(zhuǎn)換器20由非絕緣型的升壓斬波電路構(gòu)成，因此電力線5與負(fù)載40及蓄電裝置10共用地電連接。平滑電容器C2連接于電力線7及電力線5之間。
[0035]升壓轉(zhuǎn)換器20包括電抗器L、電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql、Q2、二極管Dl、D2。
[0036]電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql及Q2串聯(lián)地連接在電力線7及電力線5之間。在該發(fā)明的實(shí)施方式中，作為電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件(以下，簡(jiǎn)稱為“開關(guān)元件”)，可以使用IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)、電力用 MOS (Metal Oxide Semiconductor)晶體管或者電力用雙極晶體管等。相對(duì)于開關(guān)元件Q1、Q2，反并聯(lián)地連接二極管D1、D2。
[0037]電力用半導(dǎo)體開關(guān)元件Ql及Q2的通斷(開關(guān)動(dòng)作)由來(lái)自控制裝置30的開關(guān)控制信號(hào)SI及S2控制。電抗器L經(jīng)由系統(tǒng)繼電器SR1、SR2而與蓄電池10串聯(lián)地電連接在開關(guān)元件Ql及Q2的連接節(jié)點(diǎn)NI與電力線6之間。
[0038]另外，在圖1例示的升壓轉(zhuǎn)換器20中，電力線7對(duì)應(yīng)于“第一電力線”，電力線5對(duì)應(yīng)于“第二電力線”，連接節(jié)點(diǎn)NI對(duì)應(yīng)于“第一節(jié)點(diǎn)”。而且，二極管Dl對(duì)應(yīng)于“二極管”，開關(guān)元件Q2對(duì)應(yīng)于“開關(guān)元件”。
[0039]圖2及圖3是說(shuō)明負(fù)載40的構(gòu)成例的框圖。
[0040]如圖2及圖3所示，圖1所示的電源系統(tǒng)應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車及電動(dòng)汽車等的搭載有車輛驅(qū)動(dòng)力發(fā)生用的電動(dòng)機(jī)的電動(dòng)車輛。
[0041]參照?qǐng)D2，負(fù)載40包含例如與電力線5、7連接的逆變器41和電動(dòng)發(fā)電機(jī)42。電動(dòng)發(fā)電機(jī)42代表性地由三相同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成。逆變器41將來(lái)自升壓轉(zhuǎn)換器20的直流電壓VH轉(zhuǎn)換成三相交流電壓，向電動(dòng)發(fā)電機(jī)42供給。由此，執(zhí)行電動(dòng)發(fā)電機(jī)42通過(guò)來(lái)自蓄電池10的電力而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的牽引動(dòng)作。代表性地，逆變器41由包含三相量的開關(guān)元件的電橋電路構(gòu)成。
[0042]另一方面，在電動(dòng)車輛減速時(shí)，電動(dòng)發(fā)電機(jī)42通過(guò)負(fù)轉(zhuǎn)矩的輸出而進(jìn)行發(fā)電，由此能夠進(jìn)行將減速能量轉(zhuǎn)換成電能的再生制動(dòng)。在再生制動(dòng)時(shí)，逆變器41將電動(dòng)發(fā)電