電源系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及電源系統。將芯片組配置成，在第一半導體開關或者第三半導體開關中存在過流時輸出的第一過流信號以及在第二半導體開關或者第四半導體開關中存在過流時輸出的第二過流信號被輸入算術處理單元的輸入端口。
【專利說明】
電源系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種包括兩個直流電源并且能夠將這些直流電源選擇性地與負載電路串聯或者并聯連接的電源系統。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公開N0.2013-93923(JP 2013-93923 A)描述了一種電源系統(下面也稱為現有系統)，這種電源系統包括兩個直流電源、四個半導體開關、兩個電抗器和控制單元，該控制單元使四個半導體開關中的每個都在導電狀態和中斷狀態之間轉換。在現有系統中，執行并聯連接模式。在并聯連接模式中，通過保持四個半導體開關中的特定一個處于導電狀態(on狀態)，在兩個直流電源彼此并聯連接的狀態下而向負載電路供電。此外，在現有系統中，執行串聯連接模式。在串聯連接模式中，通過保持四個半導體開關中的另一個處于導電狀態，在兩個直流電源彼此串聯連接的狀態下而向負載電路供電。
[0003]另外，現有系統使四個半導體開關中不被保持為導電狀態的半導體開關在導電狀態和中斷狀態(of f狀態)之間轉換，從而控制被存儲在電抗器內的能量，因而使得可能提升兩個直流電源的輸出電壓，并且將被提升的電壓施加于負載電路。
[0004]例如，控制單元在負載電路所要求的電壓(要求電壓)低時執行并聯連接模式，并且在要求電壓高時執行串聯連接模式。更具體地講，控制單元在要求電壓低于兩個直流電源的端子電壓的和時執行并聯連接模式。另一方面，控制單元在要求電壓高于兩個直流電源的端子電壓的和時執行串聯連接模式。
[0005]順便提及，當任意一個半導體開關故障并且不能在導電狀態下執行開關操作時(下面也稱為短路故障)，并且另一個半導體開關被控制為導電狀態時，則建立閉合電路，并且過量電流能夠流經半導體開關、直流電源等等。存在一種對由于發生過流而損傷這些裝置的關切。
[0006]為了檢測過流的發生，存在一種四個半導體開關中的每個都包括過流檢測單元的情況。當已由任意一個過流檢測單元檢測到過流發生時，則控制單元將四個半導體開關中的任意一個控制為中斷狀態。因而，消除了過流的發生，并且可能避免發生對裝置的損傷。
[0007 ]例如，當四個過流檢測單元的輸出信號被分別連接至控制單元的算術處理單元(例如，CPU或者M⑶)的輸入端口，以便使控制單元檢測過流的發生時，則使用算術處理單元的四個輸入端口。然而，使用包括大量輸入端口的算術處理單元導致電源系統的制造成本升高，所以期望抑制為了檢測過流的發生而使用的輸入端口的數目。

【發明內容】

[0008]本發明提供一種電源系統，其能夠在抑制為了檢測過流的發生而使用的控制單元的算術處理單元的輸入端口的數目的同時，在過流發生的情況下檢測過流發生并且控制處于中斷狀態的半導體開關。
[0009]本發明的一方面提供一種電源系統(下面也稱為根據本發明的系統)，該電源系統包括正電極連接點、負電極連接點、特定電源線、第一直流電源和第二直流電源。負載電路被連接至正電極連接點和負電極連接點。正電極連接點和負電極連接點被用于向負載電路供直流電力。根據本發明的系統還包括第一二極管至第四二極管、第一半導體開關至第四半導體開關和電子控制單元。
[00? O]特定電源線將正電極連接點與負電極連接點連接。特定電源線包括位于正電極連接點和負電極連接點之間的第一連接點、位于第一連接點和負電極連接點之間的第二連接點、位于第二連接點和負電極連接點之間的第三連接點，以及位于第三連接點和負電極連接點之間的第四連接點。
[0011]第一直流電源的正電極被連接至第一連接點，并且第一直流電源的負電極被連接至第三連接點。第二直流電源的正電極被連接至第二連接點，并且第二直流電源的負電極被連接至第四連接點。
[0012]第一二極管被插入正電極連接點和第一連接點之間的一部分特定電源線中，第一二極管的陰極處于正電極連接點側上，并且第一二極管的陽極處于第一連接點側上。第二二極管被插入第一連接點和第二連接點之間的一部分特定電源線中，第二二極管的陰極處于第一連接點側上，并且第二二極管的陽極處于第二連接點側上。
[0013]第三二極管被插入第二連接點和第三連接點之間的一部分特定電源線中，第三二極管的陰極處于第二連接點側上，并且第三二極管的陽極處于第三連接點側上。第四二極管被插入第三連接點和第四連接點之間的一部分特定電源線中，第四二極管的陰極處于第三連接點側上，并且第四二極管的陽極處于第四連接點側上。
[0014]第一半導體開關與第一二極管反并聯連接。第二半導體開關與第二二極管反并聯連接。第三半導體開關與第三二極管反并聯連接。第四半導體開關與第四二極管反并聯連接。第一半導體開關至第四半導體開關每個都包括過流檢測單元，其被配置成當過流檢測單元已檢測到流經第一半導體開關至第四半導體開關相應一個的過流時輸出檢測信號。
[0015]電子控制單元被配置成通過使第一半導體開關至第四半導體開關中的每個在導電狀態和中斷狀態之間改變而選擇性地執行并聯連接模式和串聯連接模式中的任意一種模式，所述并聯連接模式是其中第一直流電源和第二直流電源被彼此并聯地連接至負載電路的模式，并且所述串聯連接模式是其中第一直流電源和第二直流電源被彼此串聯地連接至負載電路的模式。
[0016]電子控制單元被配置成提升第一直流電源或者第二直流電源的端子電壓，并且然后在正電極連接點和負電極連接點之間施加被提升的電壓，或者降低正電極連接點和負電極連接點之間的電壓，并且然后將被降低的電壓施加于第一直流電源或者第二直流電源。
[0017]電子控制單元包括算術處理單元和邏輯電路單元，所述算術處理單元被配置成產生用于使第一半導體開關至第四半導體開關中的每個在導電狀態和中斷狀態之間改變的控制信號，所述邏輯電路單元被配置成將控制信號發送至第一半導體開關至第四半導體開關，并且從第一半導體開關至第四半導體開關接收檢測信號。
[0018]邏輯電路單元被配置成在邏輯電路單元已從第一半導體開關或者第三半導體開關接收檢測信號時將第一過流信號輸出至算術處理單元。邏輯電路單元被配置成在邏輯電路單元已從第二半導體開關或者第四半導體開關接收檢測信號時將第二過流信號輸出至算術處理單元。換句話說，算術處理單元能夠從邏輯電路單元接收兩個過流信號。
[0019]邏輯電路單元被配置成在邏輯電路單元正在從第一半導體開關至第四半導體開關中的至少一個接收檢測信號時執行中斷處理，從而與控制信號無關地將第一半導體開關至第四半導體開關中的每一個都保持處于中斷狀態。
[0020]例如，當在第二半導體開關中存在短路故障，并且響應于控制信號而將第三半導體開關控制為導電狀態時，則建立包括第一直流電源的閉合電路(參見圖8中的粗線BI)。當流經閉合電路的電流變得過量時，則將第一過流信號和第二過流信號輸入至算術處理單
J L ο
[0021]可替選地，當在第四半導體開關中存在短路故障，并且響應于控制信號而將第一半導體開關控制為導電狀態時，則建立包括第一直流電源的閉合電路(參見圖9中的粗線B2)。當流經閉合電路的電流變得過量時，則將第一過流信號和第二過流信號輸入至算術處理單元。
[0022]可替選地，當在第三半導體開關中存在短路故障，并且響應于控制信號而將第四半導體開關控制為導電狀態時，則建立包括第一直流電源的閉合電路(參見圖10中的粗線B3)。當流經閉合電路的電流變得過量時，則將第一過流信號和第二過流信號輸入至算術處理單元。
[0023]可替選地，當在第二半導體開關中存在短路故障，并且響應于控制信號而將第一半導體開關控制為導電狀態時，則建立包括第一直流電源的閉合電路(參見圖11中的粗線B4)。當流經閉合電路的電流變得過量時，則將第一過流信號和第二過流信號輸入至算術處理單元。
[0024]即使在被包括在閉合電路中的兩個半導體開關的過流檢測單元中的、能夠在發生過流的情況下輸出檢測信號的一個過流檢測單元中發生故障，也基于從另一個過流檢測單元輸出的檢測信號而將第一過流信號和第二過流信號其中之一輸入至算術處理單元。
[0025]另一方面，邏輯電路單元被配置成當邏輯電路單元正在將第一過流信號或者第二過流信號輸出至算術處理單元時，也就是說，當在第一半導體開關至第四半導體開關至少其中之一中存在過流時執行中斷處理。也就是說，邏輯電路單元被配置成保持第一半導體開關至第四半導體開關處于中斷狀態。
[0026]因此，通過根據本發明的系統，可以在將用于檢測過流發生的算術處理單元的輸入端口數目從四抑制為二的同時檢測各種情況下的過流發生。通過根據本發明的系統，在過流發生的情況下，第一半導體開關至第四半導體開關被控制為中斷狀態，因而使得可以消除過流。
[0027]例如，根據本發明的系統可以被配置成在發生由于發生短路故障導致的過流的情況下，執行僅通過從第一直流電源和第二直流電源僅其中之一輸出的直流電力對負載電路供電的退化操作。
[0028]在根據本發明的系統的上述方面中，算術處理單元可以被配置成當算術處理單元已持續地接收第一過流信號或者第二過流信號預定時段時，向邏輯電路單元輸出中斷處理取消信號，并且邏輯電路單元可以被配置成當邏輯電路單元正在從算術處理單元接收中斷處理取消信號時停止中斷處理。
[0029]過流檢測單元可能在發生過流時故障，結果是過流檢測單元繼續輸出檢測信號。在這種情況下，第一半導體開關至第四半導體開關都繼續保持為中斷狀態，所以存在一種對不可能將特定一個半導體開關控制為導電狀態，并且作為結果是阻礙上述退化操作的執行的關切。
[0030]然而，根據該方面，當檢測信號被持續地輸出時，由于中斷處理取消信號而可以由算術處理單元控制第一半導體開關至第四半導體開關。因此，根據該方面，即使檢測信號被持續地輸出，也可能可靠地執行退化操作。
【附圖說明】
[0031]下面將參考附圖描述本發明的例證性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，其中相同標識符指示相同元件，并且其中:
[0032]圖1是根據本發明的實施例的電源系統(系統)安裝在其上的車輛的示意圖；
[0033]圖2是示出基于兩個蓄電池的端子電壓和高壓側電壓之間的關系以及是否執行提升操作而確定的系統的連接模式的表格；
[0034]圖3是示出系統的每個連接模式的每個半導體開關的狀態的表格；
[0035]圖4是示出其中系統執行并聯連接模式的情況下的等效電路的示意圖；
[0036]圖5是示出其中系統執行另一并聯連接模式的情況下的等效電路的示意圖；
[0037]圖6是示出其中系統執行串聯連接模式的情況下的等效電路的示意圖；
[0038]圖7是概略地示出系統的控制單元內包括的芯片組的邏輯電路圖；
[0039]圖8是示出當已在系統中發生過流時的電流路徑的部分電路圖；
[0040]圖9是示出當已在系統中發生另一過流時的電流路徑的部分電路圖；
[0041]圖10是示出當已在系統中發生另一過流時的電流路徑的部分電路圖；
[0042]圖11是示出當已在系統中發生另一過流時的電流路徑的部分電路圖；
[0043]圖12是示出由系統的控制單元執行的過流檢測處理程序的流程圖；和
[0044]圖13是示出由系統的控制單元執行的退化操作開始處理程序的流程圖。
【具體實施方式】
[0045]配置
[0046]下面，將參考附圖描述根據本發明的實施例的電源系統10(下面也稱為系統)。該系統被安裝在圖1中示出其示意性構造的車輛I上。車輛I是電動車輛。
[0047]該系統包括第一電源單元20、第二電源單元30、開關單元40和電子控制單元(ECU)50。車輛I還包括逆變器60和電動機70。
[0048]第一電源單兀20包括第一蓄電池21、第一電容器22、第一電抗器23和第一系統主繼電器24(SMRl)。
[0049]第一蓄電池21是可充電和可放電鋰離子電池。第一蓄電池21的正電極(Pl)和負電極(NI)分別連接至一對電源線(PLl ,NLl)的一端。該對電源線(PLl ,NLl)的另一端連接至開關單元40。
[0050]第一電容器22連接在該對電源線(PLUNLl)之間。也就是說，第一電容器22與第一蓄電池21并聯地連接。第一電容器22使第一蓄電池21的正電極和負電極之間的端子電壓VI平穩。第一電抗器23被插入電源線(PLl)中的第一電容器22和開關單元40之間的部分中。[0051 ] 第一系統主繼電器24包括第一正電極開關24a和第一負電極開關24b。第一正電極開關24a被插入電源線(PLl)中的第一蓄電池21和第一電容器22之間的部分中。第一負電極開關24b被插入電源線(NLl)中的第一蓄電池21和第一電容器22之間的部分中。第一系統主繼電器24能夠切斷流經第一蓄電池21的電流。
[0052]第二電源單元30包括第二蓄電池31、第二電容器32、第二電抗器33和第二系統主繼電器24(SMR2)。
[0053]第二蓄電池31是能夠被充電和放電的鋰離子電池。第二蓄電池31的正電極(P2)和負電極(N2)分別連接至一對電源線(PL2、NL2)的一端。該對電源線(PL2、NL2)的另一端連接至開關單元40。
[0054]第二電容器32連接在該對電源線(PL2、NL2)之間。也就是說，第二電容器32與第二蓄電池31并聯地連接。第二電容器32使第二蓄電池31的正電極和負電極之間的端子電壓V2平穩。第二電抗器33被插入電源線(PL2)中的第二電容器32和開關單元40之間的部分中。
[0055]第二系統主繼電器34包括第二正電極開關34a和第二負電極開關34b。第二正電極開關34a被插入電源線(PL2)中的第二蓄電池31和第二電容器32之間的部分中。第二負電極開關34b被插入電源線(NL2)中的第二蓄電池31和第二電容器32之間的部分中。第二系統主繼電器34能夠切斷流經第二蓄電池31的電流。
[0056]開關單元40包括第一二極管41a至第四二極管44a、第一IGBT 41b(SWl)至第四IGBT 44b(SW4)和電源線(FR)。
[0057]電源線(FR)包括連接點CO至連接點C4。連接點CO至連接點C4被布置成按照連接點CO、連接點C1、連接點C2、連接點C3和連接點C4的順序。電源線(FR) —端處的連接點CO被連接至電源線(PH)的一端。電源線(FR)另一端處的連接點C4被連接至電源線(NH)的一端。
[0058]第一二極管41a被插入電源線(FR)中的連接點CO和連接點Cl之間的部分處。第一二極管41a的陰極處于連接點CO側上，并且第一二極管41a的陽極處于連接點Cl側上。第一IGBT 41b與第一二極管41a反并聯連接。
[0059]第二二極管42a被插入電源線(FR)中的連接點Cl和連接點C2之間的部分處。第二二極管42a的陰極處于連接點Cl側上，并且第二二極管42a的陽極處于連接點C2側上。第二IGBT 42b與第二二極管42a反并聯連接。
[0060]第三二極管43a被插入電源線(FR)中的連接點C2和連接點C3之間的部分處。第三二極管43a的陰極處于連接點C2側上，并且第三二極管43a的陽極處于連接點C3側上。第三IGBT 43b與第三二極管43a反并聯連接。
[0061]第四二極管44a被插入電源線(FR)中的連接點C3和連接點C4之間的部分處。第四二極管44a的陰極處于連接點C3側上，并且第四二極管44a的陽極處于連接點C4側上。第四IGBT 44b與第四二極管44a反并聯連接。
[0062]如圖7中所示(下文描述)，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b分別包括第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c。第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c每個都在流經相應一個半導體開關(第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一個)的電流超過預定閾值時向ECU50(下文描述)輸出檢測信號。第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c每個的配置例如都在日本專利申請公開號(JP A)和日本專利申請公開號(JP A)中描述。
[0063]第一電源單元20的電源線(PLl)被連接至連接點Cl。第二電源單元30的電源線(PL2)被連接至連接點C2。第一電源單元20的電源線(NLl)被連接至連接點C3。第二電源單元30的電源線(NL2)被連接至連接點C4。
[0064]電源線(PH)的另一端被連接至正電極連接點(P3)。電源線(NH)的另一端被連接至負電極連接點(N3)。正電極連接點(P3)和負電極連接點(N3)每個都被連接至逆變器60 (下文描述)。
[0065]開關單元40提升從第一蓄電池21和/或第二蓄電池31輸出的直流電壓，并且通過控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的導電狀態而向逆變器60施加經提升的電壓。
[0066]ECU 50包括CPU 5UR0M 52^RAM 53和芯片組SLECU 50為微型計算機。CPU 51 執行用于控制電源系統10的各種算術處理。ROM 52存儲由CPU 51、圖譜(查找表)等等執行的程序。RAM 53臨時地存儲由CPU 51參考的數據。芯片組54是包括邏輯電路的集成電路，并且控制與被連接至ECU 50的各種致動器、傳感器等等的通信。
[0067]ECU 50控制逆變器60，以及第一IGBT 41b至第四IGBT 44b、第一系統主繼電器24和第二系統主繼電器34每一個的狀態(導電狀態或者中斷狀態)AUC 50被連接至第一電壓傳感器81和第二電壓傳感器82(下文描述)。
[0068]逆變器60包括多個半導體開關(未不出)(本實施例中的IGBT)。逆變器60將從正電極連接點(P3)和負電極連接點(N3)之間的開關單元40輸出的直流電力(高壓側電壓VH)轉換為三相，也就是說，U相、V相和W相交流電力，并且向電動機70輸出三相交流電力。為了方便起見，逆變器60也被稱為負載電路。
[0069]當電動機70作為發電機運行時，逆變器60將電動機70輸出的交流電力逆變為直流電力，并且將正電極連接點(P3)和負電極連接點(N3)之間的直流電力輸出至開關單元40。在這種情況下，開關單元40降低直流電壓，并且通過控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每個的導電狀態而向第一蓄電池21和/或第二蓄電池31施加經降低的電壓。
[0070]電動機70包括定子和轉子。定子包括產生旋轉磁場的三相線圈(多個線圈)。轉子包括永磁體，永磁體通過使用吸引或者排斥旋轉磁場的磁力而產生扭矩。電動機70不僅能夠起電動機的作用，而且也能夠起發電機的作用。當電動機70起電動機的作用時，電動機70產生車輛I的驅動力(用于推動車輛的扭矩)。
[0071]第一電壓傳感器81產生指示第一蓄電池21的端子電壓Vl的信號。第二電壓傳感器82產生指示第二蓄電池31的端子電壓V2的信號。
[0072]當在第一IGBT 41b至第四IGBT 44b至少其中之一中存在過流時，ECU 50通過執行用于將第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每個控制為中斷狀態的中斷處理而消除過流。另一方面，當由于第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c任意一個的故障而繼續輸出上述檢測信號時，E⑶50的CPU 51(下面也簡稱為CPU)停止上述中斷處理。
[0073]最初，將描述由CPU執行的對第一IGBT41b至第四IGBT 44b每個的狀態(導電狀態或者中斷狀態)的控制。在車輛I運行期間，CPU保持第一系統主繼電器24和第二系統主繼電器34處于導電狀態。
[0074]CPU執行并聯連接模式，其中，通過保持第二IGBT 42b和第四IGBT 44b中的任意一個處于導電狀態，在第一蓄電池21和第二蓄電池31彼此并聯連接的狀態下而將電力供應給逆變器60。當已提出執行并聯連接模式的請求時，第一蓄電池21的端子電壓Vl和第二蓄電池31的端子電壓V2每個都變為高壓側電壓VH(也就是說，V1 = V2 = VH)。另外，當電壓Vl和電壓V2通過提升操作(下文描述)而提升時，經提升的電壓Vl和經提升的電壓V2每個都等于高壓側電壓VH。
[0075]可替選地，CPU執行串聯連接模式，其中，通過保持第三IGBT43b處于導電狀態，在第一蓄電池21和第二蓄電池31彼此串聯連接的狀態下而將電力供應給逆變器60。當已提出執行串聯連接模式的請求時，第一蓄電池21的端子電壓Vl和第二蓄電池31的端子電壓V2的和變為高壓側電壓VH(也就是說，V1+V2 = VH)。另外，當電壓Vl和電壓V2通過提升操作(下文描述)而提升時，經提升的電壓Vl和經提升的電壓V2的和等于高壓側電壓VH。
[0076]CPU選擇性地執行并聯連接模式和串聯連接模式中的任意一種模式。圖2示出基于電壓V1、電壓V2和目標高壓側電壓VH*之間的大小關系以及是否執行提升操作而確定的連接模式。圖3示出每種連接模式的第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每個的狀態(導電狀態或者中斷狀態)。下面將描述并聯連接模式和串聯連接模式的細節。
[0077]I并聯連接模式
[0078]當已提出執行并聯連接模式的請求時，CPU響應于第一蓄電池21的端子電壓Vl和第二蓄電池31的端子電壓V2之間的大小關系而改變系統的運行狀態。
[0079]1-1 電壓 Vl〈電壓 V2
[0080]當已提出執行并聯連接模式的請求時，并且當電壓Vl低于電壓V2時，CPU保持第二IGBT 42b處于導電狀態。結果，第一蓄電池21和第二蓄電池31彼此并聯地連接至逆變器60。圖4示出這種情況下的系統的等效電路。通過保持第二IGBT 42b處于導電狀態而實施的并聯連接模式也被稱為第一并聯連接模式。
[0081 ] (Ia)在這種情況下，當第三IGBT 43b處于導電狀態，并且第四IGBT 44b處于中斷狀態時，電流經由第一電抗器23從第一蓄電池21的正電極流動至第一蓄電池21的負電極，所以能量被存儲在第一電抗器23中。之后，當第三IGBT 43b變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。之后，由第一蓄電池21產生的電壓Vl被提升為經提升電壓Vpal，并且經提升電壓Vpal被施加于逆變器60。也就是說，在這種情況下，第一電源單元20和開關單元40作為其中第三IGBT 43b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0082]其中下橋臂元件(也就是說，第三IGBT43b)的導通率為占空比Dpal，由下列數學表達式(I)表達經提升電壓Vpa I。
[0083]Vpal = { 1/(1-Dpal)}.Vl (I)
[0084]占空比(導通率)是其間半導體開關處于導電狀態的時間與下述時間(也就是說，轉換間隔)的比例，所述時間是指:從半導體開關從中斷狀態轉換為導電狀態的時間點起、之后變為中斷狀態、并且然后直至半導體開關再次變為導電狀態的時間點。
[0085](Ib)另一方面，當第三IGBT 43b和第四IGBT 44b兩者都處于導電狀態時，電流經由第二電抗器33從第二蓄電池31的正電極流動至第二蓄電池31的負電極，所以能量不僅被存儲在第一電抗器23中，而且也存儲在第二電抗器33中。之后，當第三IGBT 43b和第四IGBT44b至少其中之一變為中斷狀態時，存儲在第二電抗器33中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。結果，由第二蓄電池31產生的電壓V2被提升為經提升電壓Vpa2，并且經提升電壓Vpa2被施加于逆變器60。也就是說，在這種情況下，第二電源單元30和開關單元40作為其中第三IGBT 43b和第四IGBT 44b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0086]其中下橋臂元件(也就是說，第三IGBT 43b和第四IGBT 44b)的導通率為占空比Dpa2，由下列數學表達式(2)表達經提升電壓Vpa2。
[0087]Vpa2={l/(l_Dpa2)}.V2 (2)
[0088]從上述數學表達式(I)和數學表達式(2)應理解，第一蓄電池21的提升率Rvl (提升率Rvl =經提升電壓Vpal/端子電壓VI)隨著占空比Dpal升高而升高。第二蓄電池31的提升率Rv2(提升率Rv2 =經提升電壓Vpa2/端子電壓V2)隨著占空比Dpa2升高而升高。
[0089]第三IGBT 43b和第四IGBT 44b兩者都處于導電狀態的時間比僅第三IGBT 43b處于導電狀態的時間短或者兩者相等，所以占空比Dpa2比占空比Dpal小或者兩者相等(也就是說，DpaI > 0?&2)。因此，提升率1^1 >提升率Rv2。
[0090]另一方面，經提升電壓Vpal和經提升電壓Vpa2每個都等于高壓側電壓VH(也就是說，Vpal = Vpa2 = VH)。由于提升率Rvl >提升率Rv2，所以需要關系電壓Vl <電壓V2，以便將電壓Vl和電壓V2兩者都提升為高壓側電壓VH。換句話說，當在已提出執行并聯連接模式的請求時電壓Vl低于電壓V2 (也就是說，V1〈V2)時，則選擇第一并聯連接模式。另一方面，當在已提出執行并聯連接模式的請求時電壓Vl高于電壓V2 (也就是說，Vl >V2)時，則CPU選擇第二并聯連接模式(下文描述)。
[0091](2a)當通過使用由逆變器60產生的直流電壓對第一蓄電池21和/或第二蓄電池31充電時，則第一IGBT 41b被控制。更具體地講，當第一IGBT 41b處于導電狀態并且第四IGBT44b處于中斷狀態時，電流通過使用由逆變器產生的直流電壓(也就是說，高壓側電壓VH)，經由第二電抗器33從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量被存儲在第二電抗器33中。之后，當第一IGBT 41b變為中斷狀態時，存儲在第二電抗器33中的能量被釋放。也就是說，在這種情況下，逆變器60產生的電壓被降低，并且經降低電壓被施加于第二蓄電池31。也就是說，第二電源單元30和開關單元40作為其中第一IGBT 41b起上橋臂元件作用的降壓斷路器電路來操作。
[0092](2b)當第一IGBT 41b和第四IGBT 44b兩者都處于導電狀態時，電流通過使用逆變器60產生的直流電壓而經由第一電抗器23從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量不僅被存儲在第二電抗器33中，而且也存儲在第一電抗器23中。之后，當第一IGBT41b和第四IGBT 44b至少其中之一變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23中的能量被釋放。也就是說，在這種情況下，由逆變器60產生的電壓被降低，并且經降低電壓被施加于第一蓄電池21。換句話說，第一電源單元20和開關單元40作為其中第一IGBT 41b和第四IGBT44b起上橋臂元件作用的降壓斷路器電路來操作。
[0093]1-2 電壓 VI〉電壓 V2
[0094]如上所述，當已提出執行并聯連接模式的請求時，并且當電壓Vl高于電壓V2時，CHJ保持第四IGBT 44b處于導電狀態。結果，第一蓄電池21和第二蓄電池31彼此并聯地連接至逆變器60。圖5示出這種情況下的系統的等效電路。通過保持第四IGBT 44b處于導電狀態而實施的并聯連接模式也被稱為第二并聯連接模式。
[0095](Ia)在這種情況下，當第三IGBT 43b處于導電狀態，并且第二IGBT 42b處于中斷狀態時，電流經由第二電抗器33從第二蓄電池31的正電極流動至第二蓄電池31的負電極，所以能量被存儲在第二電抗器33中。之后，當第三IGBT 43b變為中斷狀態時，存儲在第二電抗器33中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。結果，由第二蓄電池31產生的電壓V2被提升為經提升電壓Vpb2，并且經提升電壓Vpb2被施加于逆變器60。也就是說，在這種情況下，第二電源單元30和開關單元40作為其中第三IGBT 43b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0096]其中下橋臂元件(也就是說，第三IGBT43b)的導通率為占空比Dpb2，由下列數學表達式(3)表達經提升電壓Vpb2。
[0097]Vpb2={l/(l_Dpb2)}.V2 (3)
[0098](Ib)另一方面，當第二IGBT 42b和第三IGBT 43b兩者都處于導電狀態時，電流經由第一電抗器23從第一蓄電池21的正電極流動至第一蓄電池21的負電極，所以能量不僅被存儲在第二電抗器33中，而且也存儲在第一電抗器23中。之后，當第二IGBT 42b和第三IGBT43b至少其中之一變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。結果，由第一蓄電池21產生的電壓Vl被提升為經提升電壓Vpbl，并且經提升電壓Vpbl被施加于逆變器60。也就是說，在這種情況下，第一電源單元20和開關單元40作為其中第二IGBT 42b和第三IGBT 43b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0099]其中下橋臂元件(也就是說，第二IGBT 42b和第三IGBT 43b)的導通率為占空比Dpb I，由下列數學表達式(4)表達經提升電壓Vpb I。
[0100]Vpbl = { 1/(1-Dpbl)}.Vl (4)
[0101](2a)當通過使用由逆變器60產生的直流電壓對第一蓄電池21和/或第二蓄電池31充電時，則第一IGBT 41b被控制。更具體地講，當第一IGBT 41b處于導電狀態并且第二IGBT42b處于中斷狀態時，電流通過使用由逆變器產生的直流電壓(也就是說，高壓側電壓VH)，經由第一電抗器23從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量被存儲在第一電抗器23中。之后，當第一IGBT 41b變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23中的能量被釋放。也就是說，在這種情況下，逆變器60產生的電壓被降低，并且經降低電壓被施加于第一蓄電池21。也就是說，第一電源單元20和開關單元40作為其中第一IGBT 41b起上橋臂元件作用的降壓斷路器電路來操作。
[0102](2b)當第一IGBT 41b和第二IGBT 42b兩者都處于導電狀態時，電流通過使用逆變器60產生的直流電壓而經由第二電抗器33從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量不僅被存儲在第一電抗器23中，而且也存儲在第二電抗器33中。之后，當第一IGBT41b和第二IGBT 42b至少其中之一變為中斷狀態時，存儲在第二電抗器33中的能量被釋放。也就是說，在這種情況下，由逆變器60產生的電壓被降低，并且經降低電壓被施加于第二蓄電池31。換句話說，第二電源單元30和開關單元40作為其中第一IGBT 41b和第二IGBT42b起上橋臂元件作用的降壓斷路器電路來操作。
[0103]2串聯連接模式
[0104]當已提出執行串聯連接模式的請求時，CHJ保持第三IGBT43b處于導電狀態。結果，第一蓄電池21和第二蓄電池31彼此串聯地連接至逆變器60。圖6示出這種情況下的系統的等效電路。
[0105](Ia)在這種情況下，當第二IGBT 42b處于導電狀態時，電流經由第一電抗器23從第一蓄電池21的正電極流動至第一蓄電池21的負電極，所以能量被存儲在第一電抗器23中。之后，當第二IGBT 42b變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。結果，由第一蓄電池21產生的電壓Vl被提升為經提升電壓Vsl。也就是說，在這種情況下，第一電源單元20和開關單元40作為其中第二IGBT 42b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0106]其中下橋臂元件(也就是說，第二IGBT42b)的導通率為占空比Dsl，由下列數學表達式(5)表達經提升電壓Vs I。
[0107]Vsl = {l/(1-Dsl)}.Vl (5)
[0108](Ib)另一方面，當第四IGBT 44b處于導電狀態時，電流經由第二電抗器33從第二蓄電池31的正電極流動至第二蓄電池31的負電極，所以能量被存儲在第二電抗器33中。之后，當第四IGBT 44b變為中斷狀態時，存儲在第二電抗器33中的能量被釋放，并且被供應給逆變器60。結果，由第二蓄電池31產生的電壓V2被提升為經提升電壓Vs2。也就是說，在這種情況下，第二電源單元30和開關單元40作為其中第四IGBT 44b起下橋臂元件作用的升壓斷路器電路來操作。
[0109]其中下橋臂元件(也就是說，第四IGBT44b)的導通率為占空比Ds2，由下列數學表達式(6)表達經提升電壓Vs 2。
[0110]Vs2={l/(1-Ds2)}.V2(6)
[0111]當執行串聯連接模式時，高壓側電壓VH等于經提升電壓Vsl和經提升電壓Vs2的和(也就是說，VH = Vsl+Vs2)。也就是說，等于經提升電壓Vsl和經提升電壓Vs2的和的電壓被施加于逆變器60。
[0112](2)當通過使用由逆變器60產生的直流電壓對第一蓄電池21和/或第二蓄電池31充電時，則第一 IGBT 41b被控制。更具體地講，當第一 IGBT 41b處于導電狀態時，電流通過使用由逆變器產生的直流電壓(也就是說，高壓側電壓VH)，經由第一電抗器23從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量被存儲在第一電抗器23中。類似地，當第一IGBT 41b處于導電狀態時，電流經由第二電抗器33從正電極連接點(P3)流動至負電極連接點(N3)，所以能量被存儲在第二電抗器33中。
[0113]可替選地，當第一IGBT 41b和第四IGBT 44b兩者都處于導電狀態時，能量僅被存儲在第二電抗器33中。另一方面，當第一IGBT 41b和第二IGBT 42b兩者都處于導電狀態時，能量僅被存儲在第二電抗器33中。
[0114]之后，當第一IGBT 41b變為中斷狀態時，存儲在第一電抗器23和第二電抗器33每一個中的能量被釋放。在這種情況下，由逆變器60產生的電壓被降低，并且經降低電壓被施加于第一蓄電池21和第二蓄電池31。也就是說，在該情況下，第一電源單元20和/或第二電源單元30以及開關單元40作為其中第一IGBT 41b起上橋臂元件作用的降壓斷路器電路來操作。
[0115]3并聯連接模式或者串聯連接模式的選擇
[0116]CPU響應于作為高電壓側電壓VH的目標值的目標高電壓側電壓VH*而選擇并聯連接模式和串聯連接模式中的任意一種模式作為連接模式。CPU隨著電動機70的要求輸出升高而將目標高電壓側電壓VH*設置為更高值。
[0117]當目標高電壓側電壓VH*低時，CPU選擇并聯連接模式(具體而言，第一并聯連接模式和第二并聯連接模式的任意一個)。當已提出了執行并聯連接模式的請求時，并且當電壓Vl和/或電壓V2低于目標高電壓側電壓VH*(也就是說，關系V1〈VH*和/或關系V2〈VH*成立)時，CPU以上述并聯連接模式執行提升處理。
[0118]CPU隨著目標高電壓側電壓VH*升高而將占空比Dpal和占空比Dpa2的集合或者占空比Dpbl和占空比Dpb2的集合設置為更高值。隨著占空比增大，被存儲在第一電抗器23和/或第二電抗器33內的能量增多。因此，當占空比高時，將被存儲的能量可能超過第一電抗器23和/或第二電抗器33的容量(允許存儲的能量的實質最大值)。
[0119]另一方面，當占空比相同時，半導體開關(在本實施例中，上述下橋臂元件)的導電狀態的持續時間隨著上述轉換間隔縮短而縮短，所以存儲在電抗器中的能量的量的最大值減小。因此，當占空比高時，存儲在第一電抗器23和/或第二電抗器33中的能量的量的最大值減小，所以有必要縮短半導體開關的轉換間隔。
[0120]然而，當占空比相同時，隨著轉換間隔縮短，每單位時間的半導體開關在導電狀態和中斷狀態之間轉換的次數改變，所以與轉換間隔長時相比，轉換損耗增大。換句話說，隨著占空比增大，轉換損耗能夠升高。因此，當目標高電壓側電壓VH*比電壓Vl和電壓V2的和更高時(也就是說，關系電壓Vl+電壓V2〈目標高電壓側電壓VH*成立)，CPU選擇串聯連接模式。
[0121]當目標高電壓側電壓VH*相同時，其中以串聯連接模式執行提升處理的情況下的占空比小于其中以并聯連接模式執行提升處理的情況下的占空比。結果，當目標高電壓側電壓VH*升高時，可能避免轉換損耗增大。
[0122]芯片組概略圖
[0123]圖7示出在對第一IGBT 41b至第四IGBT 44b控制時使用的并且被包括在芯片組54內的邏輯電路的概略圖。在芯片組54和CPU與第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的集合之間交換的信號，以及在被包括在芯片組54內的邏輯電路之間交換的信號每個都被配置為高或者低電壓狀態。
[0124]例如，當被從芯片組54輸出至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一個的信號為高壓時，則相應的半導體開關(IGBT)被控制為導電狀態。另一方面，當被從芯片組54輸出至第一IGBT 41b至第四IGBT44b的任意一個的信號為低壓(例如，0V)時，則相應的半導體開關(IGBT)被控制為中斷狀態。在本說明書中，為了方便，其中電壓高的狀態被描述為該值為“I”，并且其中電壓低的狀態被描述為該值為“O”。
[0125]CPU將控制信號Cs輸出至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b，以便使每個半導體開關在導電狀態和中斷狀態之間改變。控制信號Cs被分別輸入至AND電路91a至AND電路91cLAND電路91a至AND電路91d的輸出被分別連接至第一IGBT 41b至第四IGBT 44b。
[0126]AND電路91a至AND電路91d的另一輸入分別是從OR電路94a至OR電路94d(下文描述)的輸出倒相的值。當正在執行中斷處理時(下文描述)，0R電路94a至OR電路94d的每個輸出都為“I”，并且當不在執行中斷處理時為“O”。
[0127]因此，當不正在執行中斷處理時，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每個都由作為來自CPU的輸出的相應控制信號Cs控制。另一方面，當正在執行中斷處理時，與CPU產生的控制信號Cs無關地，第一IGBT41b至第四IGBT 44b都被保持為中斷狀態。
[0128]第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c每個都在流經相應一個半導體開關的電流超過預定閾值時輸出檢測信號。也就是說，輸出值為“I”。第一過流檢測單元41c和第三過流檢測單元43c的輸出被輸入至OR電路92a。第二過流檢測單元42c和第四過流檢測單元44c的輸出被輸入至OR電路92b。
[0129]OR電路92a的輸出被輸入至AND電路93a，并且被輸入至CPU的輸入端口 Pia AR電路92b的輸出被輸入至AND電路93b，并且被輸入至CPU的輸入端口 Pib ^ND電路93a的另一輸入為從CPU的輸出端口 Poa輸出的信號RGl JND電路93b的另一輸入為從CPU的輸出端口 Pob輸出的信號RG2。除了在執行中斷取消控制(下文描述)時之外，CPU都將信號RGl和信號RG2每個都控制為“I”。
[0130]OR電路92a的輸出也被稱為第一過流信號FCVl。當OR電路92a的輸出為“I”時，也稱為第一過流信號FCVl為“I”或者第一過流信號FCVl被輸出。OR電路92b的輸出也被稱為第二過流信號FCV2。當OR電路92b的輸出為“I”時，也稱為第二過流信號FCV2為“I”或者第二過流信號FCV2被輸出。
[0131]為了方便，也將信號RGl和信號RG2稱為中斷處理取消信號。具體而言，當信號RGl和/或信號RG2為“O”時，也稱為中斷處理取消信號被輸出。
[0132]AND電路93a的輸出被連接至OR電路94a至OR電路94d每個電路。OR電路94a至OR電路94d的每個電路的另一輸入是AND電路93b的輸出。
[0133]過流發生的示例
[0134]例如，當在其中在第二IGBT 42b中存在短路故障的情況下將第三IGBT 43b控制為導電狀態時，則建立從第一蓄電池21經由第二IGBT42b和第三IGBT 43b到達第一蓄電池21的閉合電路。由圖8中的粗線BI指示該閉合電路。當流經閉合電路的電流過大時，則第三IGBT 43b和第一蓄電池21可能受損。
[0135]當流經閉合電路的電流過大時，第二過流檢測單元42c和/或第三過流檢測單元43c能夠檢測過流的發生。當第二過流檢測單元42c檢測到過流時，則OR電路93b的輸出變為“I”，也就是說，第一過流信號FCVl被從芯片組54輸出至CPU。另一方面，當第三過流檢測單元43c檢測到過流時，則OR電路92a的輸出變為T，也就是說，第二過流信號FCV2被從芯片組54輸出至CPU。
[0136]如果由于過流的發生而在第二過流檢測單元42c和第三過流檢測單元43c其中之一或者OR電路92a和OR電路92b其中之一中發生了故障，則第一過流信號FCVl和第二過流信號FCV2其中之一被輸出至CPU。粗線BI指示的閉合電路包括引起能量將被存儲在第一電抗器23中的下橋臂元件(也就是說，第二IGBT 42b和第三IGBT 43b)，所以該閉合電路也被稱為下橋臂回路。換句話說，通過芯片組54的配置，即使在一個過流檢測單元中發生故障時，CPU也能夠檢測在第一電抗器23的下橋臂回路中發生的過流。
[0137]可替選地，當在其中在第四IGBT 44b中存在短路故障的情況下將第一IGBT 41b控制為導電狀態時，則建立從逆變器60，經由第一IGBT41b、第一蓄電池21和第四IGBT 44b到達逆變器60的閉合電路。由圖9中的粗線B2指示該閉合電路。當流經閉合電路的電流過大時，則第一IGBT 41b和第一蓄電池21可能受損。
[0138]當流經閉合電路的電流過大時，第一過流檢測單元41c和/或第四過流檢測單元44c能夠檢測過流的發生。當第一過流檢測單元41c檢測到過流時，則OR電路92a的輸出變為“I”，也就是說，第一過流信號FCVl被從芯片組54輸出至CPU。另一方面，當第四過流檢測單元44c檢測到過流時，則OR電路92b的輸出變為T，也就是說，第二過流信號FCV2被從芯片組54輸出至CPU。
[0139]如果由于過流的發生而在第一過流檢測單元41c和第四過流檢測單元44c其中之一或者OR電路92a和OR電路92b其中之一中發生了故障，則第一過流信號FCVl和第二過流信號FCV2其中之一被輸出至CPU。粗線B2指示的閉合電路包括引起能量將被存儲在第一電抗器23中的上橋臂元件(也就是說，第一IGBT 41b和第四IGBT 44b)，所以該閉合電路也被稱為上橋臂回路。換句話說，通過芯片組54的配置，即使在過流檢測單元之一中發生故障時，CPU也能夠檢測在第一電抗器23的上橋臂回路中發生的過流。
[0140]可替選地，當在其中在第三IGBT 43b中存在短路故障的情況下將第四IGBT 44b控制為導電狀態時，則建立從第二蓄電池31，經由第三IGBT 43b和第四IGBT 44b到達第二蓄電池31的閉合電路。由圖10中的粗線B3指示該閉合電路。當流經閉合電路的電流過大時，則第四IGBT 44b和第二蓄電池31可能受損。
[0141]當流經閉合電路的電流過大時，第三過流檢測單元43c和/或第四過流檢測單元44c能夠檢測過流的發生。當第三過流檢測單元43c檢測到過流時，則OR電路92a的輸出變為“I”，也就是說，第一過流信號FCVl被從芯片組54輸出至CPU。另一方面，當第四過流檢測單元44c檢測到過流時，則OR電路92b的輸出變為T，也就是說，第二過流信號FCV2被從芯片組54輸出至CPU。
[0142]如果由于過流的發生而在第三過流檢測單元43c和第四過流檢測單元44c其中之一或者OR電路92a和OR電路92b其中之一中發生了故障，則第一過流信號FCVl和第二過流信號FCV2其中之一被輸出至CPU。粗線B3指示的閉合電路包括引起能量將被存儲在第二電抗器33中的下橋臂元件(也就是說，第三IGBT 43b和第四IGBT 44b)，所以該閉合電路也被稱為下橋臂回路。換句話說，通過芯片組54的配置，即使在一個過流檢測單元中發生故障時，CPU也能夠檢測在第二電抗器33的下橋臂回路中發生的過流。
[0143]可替選地，當在其中在第二IGBT 42b中存在短路故障的情況下將第一IGBT 41b控制為導電狀態時，則建立從逆變器60，經由第一IGBT41b、第二IGBT 42b和第二蓄電池31到達逆變器60的閉合電路。由圖11中的粗線B4指示該閉合電路。當流經閉合電路的電流過大時，則第一IGBT 41b和第二蓄電池31可能受損。
[0144]當流經閉合電路的電流過大時，第一過流檢測單元41c和/或第二過流檢測單元42c能夠檢測過流的發生。當第一過流檢測單元41c檢測到過流時，則OR電路92a的輸出變為“I”，也就是說，第一過流信號FCVl被從芯片組54輸出至CPU。另一方面，當第二過流檢測單元42c檢測到過流時，則OR電路92b的輸出變為T，也就是說，第二過流信號FCV2被從芯片組54輸出至CPU。
[0145]如果由于過流的發生而在第一過流檢測單元41c和第二過流檢測單元42c其中之一或者OR電路92a和OR電路92b其中之一中發生了故障，則第一過流信號FCVl和第二過流信號FCV2其中之一被輸出至CPU。粗線B4指示的閉合電路包括引起能量將被存儲在第二電抗器33中的上橋臂元件(也就是說，第一IGBT 41b和第二IGBT 42b)，所以該閉合電路也被稱為上橋臂回路。換句話說，通過芯片組54的配置，即使在過流檢測單元之一中發生故障時，CPU也能夠檢測在第二電抗器33的上橋臂回路中發生的過流。
[0146]發生過流情況下的中斷處理
[0147]如上所述，當發生過流時，則執行用于將第一IGBT 41b至第四IGBT 44b控制為中斷狀態的中斷處理。更具體地講，當第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c至少其中之一的輸出變為“I”時，則第一過流信號FCVl和/或第二過流信號FCV2變為“I”。此時，當不執行中斷取消控制時，則中斷處理取消信號(也就是說，信號RGl和信號RG2)為“I”，所以AND電路93a和/或AND電路93b的輸出變為“I”。
[0148]結果，OR電路94a至OR電路94d的輸出變為“I”，所以AND電路91a至AND電路91d的輸出全部變為“O” O也就是說，與CPU輸出的控制信號Cs無關地，AND電路9Ia至AND電路9Id的輸出變為“O”。因而，第一IGBT 41b至第四IGBT 44b被控制為中斷狀態。換句話說，執行中斷處理。
[0149]當執行中斷處理時，上述下橋臂回路或者上橋臂回路被取消，所以消除了過流。結果，當所有第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c的輸出都變為“O”時，則OR電路94a至OR電路94d的輸出變為“I”，所以根據控制信號Cs控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b。也就是說，中斷處理的執行被停止。
[0150]退化操作的執行
[0151 ] CPU能夠基于從芯片組54接收的第一過流信號FCVl和/或第二過流信號FCV2檢測過流的發生。當發生過流時，存在在第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一個中存在短路故障的高可能性。因此，CPU開始車輛I的退化操作。具體而言，CPU將第一主繼電器24控制為中斷狀態，并且將第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制為導電狀態。
[0152]過流發生情況下的中斷處理
[0153]順便提及，存在其中由于過流的發生第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c任意一個故障的情況，并且結果是故障的過流檢測單元繼續輸出檢測信號。在這種情況下，上述中斷處理繼續，所以不可能執行上述退化操作。具體而言，不可能將第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制為導電狀態。
[0154]當第一過流信號FCVl和/或第二過流信號FCV2已持續了預定時間或者更長時間為“I”時，貝ijCPU確定在第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c任意一個中存在故障。此時，CPU通過強制停止上述中斷處理的執行而執行中斷取消控制。
[0155]更具體地講，第一過流信號FCVl和/或第二過流信號FCV2已持續了預定時間或者更長時間為“I”時，CPU將信號RGl和信號RG2從“I”變為“O”。結果，AND 93a和AND 93b的輸出變為“O”，所以OR電路94a至OR電路94d的輸出變為“O”。因此，根據從CPU輸出的控制信號Cs控制第一IGBT 41b至第四IGBT 44b中的每一個。也就是說，停止了中斷處理的執行。
[0156]將參考圖12中的流程圖中所示的過流檢測處理程序以及圖13中的流程圖所示的退化操作開始處理程序，來描述在過流發生的情況下執行中斷處理時的CHJ的具體操作。每當流逝了預定時間時，CPU就執行這些程序。
[0157]也就是說，在適當時刻處，CPU從步驟1200開始該處理，繼續至步驟1205，并且確定第一過流檢測標記Xfcvl的值是否為“O”。在由CPU執行的初始化程序(未示出)中，第一過流檢測標記Xf CVl的值被設置為“O”。在車輛I啟動時執行初始化程序。另外，通過這種初始化程序，第二過流檢測標記Xfcv2(下文描述)的值被設置為“O”，并且信號RGl和信號RG2被設置 “I”。
[0158](A)當不存在過流時
[0159]在這種情況下，第一過流檢測標記XfCVl的值為“O”，所以CPU在步驟1205中做出肯定確定，繼續至步驟1210，并且確定第一過流信號FCVl是否為“I”。在該時間點處不存在過流，所以第一過流信號FCVl為“O”。因此，CPU在步驟1210中做出否定確定，繼續至步驟1220，并且確定第二過流檢測標記Xfcv2的值是否為“O”。
[0160]在這種情況下，第二過流檢測標記Xfcv2的值為“O”，所以CPU在步驟1220中做出肯定確定，繼續至步驟1225，并且確定第二過流信號FCV2是否為“I”。在該時間點處不存在過流，所以第二過流信號FCV2為“O”。因此，CPU在步驟1225中做出否定確定，繼續至步驟1295，并且一次終止該程序。
[0161]另一方面，在適當時刻處，CPU從步驟1300開始該處理，并且繼續至步驟1305。在步驟1305中，CPU確定是否為剛在第一過流檢測標記Xf cvl的值從“O”變為“I”之后的時刻，或者剛在第二過流檢測標記Xfcv2的值從“O”變為“I”之后的時刻。在該時間點處，這些標記的值為“O”，所以，CPU在步驟1305中做出否定確定，繼續至步驟1395，并且一次終止該程序。
[0162](B)剛在第一IGBT 41b或者第三IGBT 43b中發生過流之后
[0163]在這種情況下，第一過流信號FCVl變為“I”，所以CPU在步驟1210中做出肯定確定，繼續至步驟1215，并且將第一過流檢測標記Xfcvl的值設置為“I”。之后，CHJ繼續至步驟
1220ο
[0164]當CPU再次執行圖12的程序時，CPU在步驟1205中做出否定確定，繼續至步驟1235，并且確定從CPU輸出的信號RGl是否為“I”。如上所述，信號RGl為“I”，所以CPU在步驟1235中做出肯定確定，繼續至步驟1240。
[0165]在步驟1240中，CPU確定第一過流信號FCVl是否已為“I”，直到第一過流檢測標記Xfcvl的值變為“I”之后流逝了預定時間。這是剛在第一過流檢測標記Xfcvl的值在該時間點變為“I”之后的時刻，所以還未流逝預定時間。因此，CPU在步驟1240中做出否定確定，繼續至步驟1220。
[0166]另一方面，當CPU在第一過流檢測標記Xfcvl的值變為“I”之后首次執行圖13中的步驟1305時，CPU做出肯定確定，繼續至步驟1310，并且將第一系統主繼電器24控制為中斷狀態。之后，CPU繼續至步驟1315，將第一IGBT 41b和第二IGBT 42b控制為導電狀態，并且將第三IGBT 43b和第四IGBT 44b控制為中斷狀態。換句話說，CPU將相應于第一IGBT 41b和第二IGBT 42b的控制信號Cs設置為“I”，并且將相應于第三IGBT 43b和第四IGBT 44b的控制信號Cs設置為“O”。之后，CPU繼續至步驟1395。也就是說，在這種情況下，開始退化操作。
[0167]因而，車輛I能夠在僅供應從第二蓄電池31輸出至逆變器60的直流電源的情況下繼續行駛。另一方面，當電動機70作為發電機運行時，電流通過使用在正電極連接點(P3)和負電極連接點(N3)之間產生的直流電壓而經由第一IGBT 41b和第二IGBT 42b流入第二蓄電池31。因而，可能對第二蓄電池31充電。然而，當過流的發生繼續時，繼續執行上述中斷處理，所以第一IGBT 41b和第二IGBT 42b處于中斷狀態。因此，不對第二蓄電池31充電。下面將描述其中過流的發生繼續的情況下的停止中斷處理(中斷取消控制)。
[0168](C)剛在第二IGBT 42b或者第四IGBT 44b中發生過流之后
[0169]在這種情況下，第二過流信號FCV2變為“I”，所以CPU在步驟1225中做出肯定確定，繼續至步驟1230，并且將第二過流檢測標記Xfcv2的值設置為“I”。之后，CHJ繼續至步驟1295ο
[0170]當CPU再次執行圖12的程序時，CPU在步驟1220中做出否定確定，繼續至步驟1250，并且確定從CPU輸出的信號RG2是否為“I”。如上所述，信號RG2為“I”，所以CPU在步驟1250中做出肯定確定，并且繼續至步驟1255。
[0171]在步驟1255中，CPU確定第二過流信號FCV2是否已為“I”，直到第二過流檢測標記Xfcv2的值變為“I”之后流逝了預定時間。這是剛在第二過流檢測標記Xfcv2的值在該時間點變為“I”之后的時刻，所以還未流逝預定時間。因此，CPU在步驟1255中做出否定確定，繼續至步驟1295。
[0172]在這種情況下，以及在上述情況(B)下，當此后首次執行圖13的流程圖時開始上述退化操作。
[0173](D)當過流的發生繼續時
[0174]在這種情況下，在其中第一過流信號FCVl已為T，直到第一過流檢測標記Xfcvl的值變為“I”之后流逝了預定時間，在之后首次執行圖12的程序時，CPU在步驟1240中做出肯定確定，并且繼續至步驟1245。在步驟1245中，CPU將輸出信號RGl變為“O”。之后，CPU繼續至步驟1220。也就是說，在這種情況下，即使第一過流信號FCVl已為“I”，也停止中斷處理。
[0175]類似地，在其中第二過流信號FCV2已為“I”直到第二過流檢測標記Xfcv2的值變為“I”之后流逝了預定時間的情況下，在之后首次執行圖12的程序時，CPU在步驟1255中做出肯定確定，并且繼續至步驟1260。在步驟1260中，CPU將輸出信號RG2變為“O”。之后，CPU繼續至步驟1295。也就是說，在這種情況下，即使第二過流信號FCV2已為“I”，也停止中斷處理。
[0176]如上所述，所述系統(電源系統1)包括正電極連接點(P3)、負電極連接點(N3)、特定電源線(FR)、第一直流電源(第一蓄電池21)、第二直流電源(第二蓄電池31)、第一二極管(41a)、第二二極管(42a)、第三二極管(43a)、第四二極管(44a)、第一半導體開關(第一IGBT41b)、第二半導體開關(第二IGBT 42b)、第三半導體開關(第三IGBT 43b)、第四半導體開關(第四IGBT 44b)以及控制單元(EOT 50)。負載電路(逆變器60)被連接至正電極連接點和負電極連接點。正電極連接點和負電極連接點被用于向負載電路供應直流電力。特定電源線連接正電極連接點和負電極連接點。特定電源線包括第一連接點(CI)、第二連接點(C2)、第三連接點(C3)和第四連接點(C4)。第一連接點位于正電極連接點和負電極連接點之間。第二連接點位于第一連接點和負電極連接點之間。第三連接點位于第二連接點和負電極連接點之間。第四連接點位于第三連接點和負電極連接點之間。第一直流電源的正電極被連接至第一連接點，并且第一直流電源的負電極被連接至第三連接點。第二直流電源的正電極被連接至第二連接點，并且第二直流電源的負電極被連接至第四連接點。第一二極管被插入特定電源線的正電極連接點和第一連接點之間的部分中。第一二極管的陰極處于正電極連接點側上，并且第一二極管的陽極處于第一連接點側上。第二二極管被插入特定電源線的第一連接點和第二連接點之間的部分中。第二二極管的陰極處于第一連接點側上，并且第二二極管的陽極處于第二連接點側上。第三二極管被插入特定電源線的第二連接點和第三連接點之間的部分中。第三二極管的陰極處于第二連接點側上，并且第三二極管的陽極處于第三連接點側上。第四二極管被插入特定電源線的第三連接點和第四連接點之間的部分中。第四二極管的陰極處于第三連接點側上，并且第四二極管的陽極處于第四連接點側上。第一半導體開關與第一二極管反并聯連接。第二半導體開關與第二二極管反并聯連接。第三半導體開關與第三二極管反并聯連接。第四半導體開關與第四二極管反并聯連接。控制單元通過使第一半導體開關至第四半導體開關中的每個在導電狀態和中斷狀態之間改變而執行并聯連接模式(圖4和圖5)和串聯連接模式(圖6)中的任意一種模式。在并聯連接模式中，第一直流電源和第二直流電源彼此并聯地連接至負載電路。在串聯連接模式中，第一直流電源和第二直流電源彼此串聯地連接至負載電路。另外，控制單元提升第一直流電源的端子電壓(電壓VI)和/或第二直流電源的端子電壓(電壓V2)，并且然后在正電極連接點和負電極連接點之間施加經提升電壓，或者降低正電極連接點和負電極連接點之間的電壓，并且然后將經降低電壓施加于第一直流電源和/或第二直流電源。第一半導體開關至第四半導體開關分別包括過流檢測單元(第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c)，每個過流檢測單元都在相應的過流檢測單元已檢測到流經其中的過流時輸出檢測信號。控制單元包括算術處理單元(CPU 51)和邏輯電路單元(芯片組54)。算術處理單元產生用于分別將第一半導體開關至第四半導體開關在導電狀態和中斷狀態之間改變的控制信號。邏輯電路單元將控制信號發送給第一半導體開關至第四半導體開關，并且從第一半導體開關至第四半導體開關接收檢測信號。當邏輯電路單元已從第一半導體開關和/或第三半導體開關(OR電路92a)接收到檢測信號時，則邏輯電路單元將第一過流信號(FCVl)輸出至算術處理單元(輸入端口Pia)。當邏輯電路單元已從第二半導體開關和/或第四半導體開關(0R電路92b)接收到檢測信號時，則邏輯電路單元將第二過流信號(FCV2)輸出至算術處理單元(輸入端口Pib)。當CPU正在從第一半導體開關至第四半導體開關至少其中之一接收檢測信號時，控制單元執行用于與控制信號(AND電路91 a至AND電路91 d、AND電路9 3a和AND電路93b，或者OR電路94a至OR電路94d)無關地保持第一半導體開關至第四半導體開關每個都處于中斷狀態的中斷處理。
[0177]算術處理單元被配置成當算術處理單元已持續地接收第一過流信號和/或第二過流信號(圖12中的步驟1240和步驟1250)預定時段時，則向邏輯電路單元輸出中斷處理取消信號(為“O”的信號RGl和信號RG2)(圖12中的步驟1245和步驟1260)。邏輯電路被配置成當邏輯電路單元正在從算術處理單元接收中斷處理取消信號(為“O”的信號RGl和/或信號RG2)時，停止中斷處理(AND電路93a和AND電路93b)。
[0178]通過該系統，用于檢測過流發生的CPU的輸入端口數目可以不為四個，并且可以被抑制為兩個。另一方面，通過該系統，可以檢測發生在第一電抗器23的下橋臂回路和上橋臂回路中的過流，以及發生在第二電抗器33的下橋臂回路和上橋臂回路中的過流。另外，當存在過流時，系統將第一IGBT 41b至第四IGBT 44b每個都控制為中斷狀態(也就是說，執行中斷處理)，因而使得可以消除過流。
[0179]通過該系統，即使第一過流檢測單元41c至第四過流檢測單元44c任意一個繼續輸出檢測信號，也可以再繼續對第一IGBT 41b至第四IGBT 44b的控制(也就是說，停止中斷處理)。因此，通過該系統，可以可靠地執行退化操作。
[0180]上文描述了根據本發明的電源系統的實施例;然而，本發明不限于上述實施例。不偏離本發明的范圍，可以不同地更改本發明。例如，本發明不僅涵蓋被應用于在其上安裝了作為驅動力源的電動機的車輛的車輛用電源系統，而且也涵蓋被應用于還在其上安裝了作為驅動力源的內燃機的車輛(也就是說，混合動力車輛)的電源系統。
[0181]根據本實施例的芯片組54是包括邏輯算術電路，諸如AND電路和OR電路的集成電路。然而，芯片組54可以由多個半導體元件的組合形成，或者可以由允許配置改變的集成電路(例如，現場可編程門陣列(FPGA))形成。芯片組54可以由通用計算機執行的程序實施。
[0182]根據本實施例的CPU51通常將信號RGl和信號RG2設置為“I”，并且在執行中斷取消控制時將信號RGl和/或信號RG2設置為“O”。然而，CPU 51可以通常將信號RGl和信號RG2設置為“O”，并且在執行中斷取消控制時將信號RGl和/或信號RG2設置為“I”。在這種情況下，NOT電路被插入CPU 51的輸出端口Poa和AND電路93a之間，并且也被插入CPU 51的輸出端口 Pob和AND電路93b之間。
[0183]在執行退化操作時，根據本實施例的ECU50通過使用從第二蓄電池31輸出的直流電力而驅動車輛I。然而，E⑶50可以通過使用從第一蓄電池21輸出的直流電力而驅動車輛
I。具體而言，E⑶50在執行退化操作時將第二系統主繼電器34控制為中斷狀態，并且僅將第一IGBT 41b和第四IGBT 44b控制為導電狀態。可替選地，當存在過流時，E⑶50可以診斷第一IGBT 41b至第四IGBT 44b任意一個中是否存在短路故障，并且然后基于診斷結果而確定將執行的退化操作。
[0184]在本實施例中，第一蓄電池21和第二蓄電池31為鋰離子電池。然而，第一蓄電池21和/或第二蓄電池31可以為與鎳金屬氫化物電池不同類型的可充電和可放電直流電源、雙電層電容器和鋰離子電池，諸如鋰離子電容器。
[0185]在本實施例中，開關單元40包括作為半導體開關的第一IGBT41b至第四IGBT44b。然而，開關單元40可以包括作為半導體開關的M0SFET、GT0晶閘管等等。
【主權項】
1.一種電源系統，其特征在于包括: 與負載電路相連接的正電極連接點和負電極連接點，所述正電極連接點和所述負電極連接點被用于向所述負載電路提供直流電力； 將所述正電極連接點與所述負電極連接點相連接的特定電源線，所述特定電源線包括位于所述正電極連接點和所述負電極連接點之間的第一連接點、位于所述第一連接點和所述負電極連接點之間的第二連接點、位于所述第二連接點和所述負電極連接點之間的第三連接點，以及位于所述第三連接點和所述負電極連接點之間的第四連接點； 第一直流電源，所述第一直流電源的正電極被連接至所述第一連接點，并且所述第一直流電源的負電極被連接至所述第三連接點； 第二直流電源，所述第二直流電源的正電極被連接至所述第二連接點，并且所述第二直流電源的負電極被連接至所述第四連接點； 第一二極管，所述第一二極管被插入在所述特定電源線的在所述正電極連接點和所述第一連接點之間的部分中，所述第一二極管的陰極處于所述正電極連接點側上，并且所述第一二極管的陽極處于所述第一連接點側上； 第二二極管，所述第二二極管被插入在所述特定電源線的在所述第一連接點和所述第二連接點之間的部分中，所述第二二極管的陰極處于所述第一連接點側上，并且所述第二二極管的陽極處于所述第二連接點側上； 第三二極管，所述第三二極管被插入在所述特定電源線的在所述第二連接點和所述第三連接點之間的部分中，所述第三二極管的陰極處于所述第二連接點側上，并且所述第三二極管的陽極處于所述第三連接點側上； 第四二極管，所述第四二極管被插入在所述特定電源線的在所述第三連接點和所述第四連接點之間的部分中，所述第四二極管的陰極處于所述第三連接點側上，并且所述第四二極管的陽極處于所述第四連接點側上； 與所述第一二極管反并聯連接的第一半導體開關； 與所述第二二極管反并聯連接的第二半導體開關； 與所述第三二極管反并聯連接的第三半導體開關； 與所述第四二極管反并聯連接的第四半導體開關；以及 電子控制單元，所述電子控制單元被配置成，通過使所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的每個半導體開關在導電狀態和中斷狀態之間改變而選擇性地執行并聯連接模式和串聯連接模式中的任意一種模式，所述并聯連接模式是其中所述第一直流電源和所述第二直流電源被彼此并聯地連接至所述負載電路的模式，并且所述串聯連接模式是其中所述第一直流電源和所述第二直流電源被彼此串聯地連接至所述負載電路的模式，所述電子控制單元被配置成提升所述第一直流電源或者所述第二直流電源的端子電壓并且然后在所述正電極連接點和所述負電極連接點之間施加被提升的電壓，或者被配置成降低所述正電極連接點和所述負電極連接點之間的電壓并且然后將被降低的電壓施加于所述第一直流電源或者所述第二直流電源， 其中， 所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的每個半導體開關包括過流檢測單元，所述過流檢測單元被配置成當該過流檢測單元已檢測到流經所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的相應一個半導體開關的過流時輸出檢測信號， 所述電子控制單元包括算術處理單元和邏輯電路單元，所述算術處理單元被配置成產生用于使所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的每個半導體開關在所述導電狀態和所述中斷狀態之間改變的控制信號，所述邏輯電路單元被配置成將所述控制信號發送至所述第一半導體開關至所述第四半導體開關并且從所述第一半導體開關至所述第四半導體開關接收所述檢測信號，并且 所述邏輯電路單元被配置成在所述邏輯電路單元已從所述第一半導體開關或者所述第三半導體開關接收到所述檢測信號時將第一過流信號輸出至所述算術處理單元，所述邏輯電路單元被配置成在所述邏輯電路單元已從所述第二半導體開關或者所述第四半導體開關接收到所述檢測信號時將第二過流信號輸出至所述算術處理單元，并且所述邏輯電路單元被配置成在所述邏輯電路單元正在從所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的至少一個半導體開關接收所述檢測信號時執行中斷處理，所述中斷處理用于與所述控制信號無關地將所述第一半導體開關至所述第四半導體開關中的每一個半導體開關保持在所述中斷狀態。2.根據權利要求1所述的電源系統，其特征在于: 所述算術處理單元被配置成當所述算術處理單元已持續地接收到所述第一過流信號或者所述第二過流信號達到預定時段時，向所述邏輯電路單元輸出中斷處理取消信號，并且 所述邏輯電路單元被配置成當所述邏輯電路單元正在從所述算術處理單元接收所述中斷處理取消信號時停止所述中斷處理。
【文檔編號】H02J7/36GK105990897SQ201610156679
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】姬野嵩大, 大庭智子
【申請人】豐田自動車株式會社