供電系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種供電系統(tǒng)，更具體地涉及供電系統(tǒng)的控制，該供電系統(tǒng)包括并聯(lián)連接的直流電源，其各個(gè)包括電池和升壓變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，使用下列供電系統(tǒng)作為用于電動(dòng)車(chē)輛的供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)包括兩個(gè)并聯(lián)聯(lián)接的直流電源，該直流電源各個(gè)包括電池和升壓變換器并且將兩個(gè)升壓變換器的總輸出電流供給到逆變器。各個(gè)升壓變換器是通過(guò)PWM控制接通或斷開(kāi)開(kāi)關(guān)元件并使輸出電流波動(dòng)，用來(lái)逐步升高相應(yīng)的電池電壓。因此，當(dāng)來(lái)自?xún)蓚€(gè)升壓變換器的輸出電流中的波動(dòng)彼此重疊時(shí)，供電系統(tǒng)的輸出電流中的波動(dòng)增加，從而，使供給到逆變器的直流變平滑的電容器變得更大或振動(dòng)和噪聲可能增加。為此，應(yīng)該建議的是，兩個(gè)升壓變換器的輸出電流中的波動(dòng)被通過(guò)分別地用于兩個(gè)升壓變換器的PWM控制中的載波移相180°而消除，并因此減小來(lái)自供電系統(tǒng)的輸出電流中的波動(dòng)(參見(jiàn)例如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)N0.2008-5625 (JP2008-5625 A))。
[0003]順便地，當(dāng)電池中的溫度低時(shí)，充電-放電特性降低。因此，例如，當(dāng)電動(dòng)車(chē)輛在低溫狀態(tài)啟動(dòng)，需要通過(guò)快速地升高電池的溫度來(lái)確保充分的充電-放電特性。然而，存在不便之處在于，花費(fèi)時(shí)間用于利用通過(guò)如JP 2008-5625 A中所述的PffM控制而發(fā)生在升壓變換器中的此電流波動(dòng)來(lái)升高電池溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供包括并聯(lián)連接的直流電源的供電系統(tǒng)，直流電源各個(gè)包括電池和能夠減少各個(gè)電池的升溫時(shí)間的升壓變換器。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)包括:第一電壓變換器，該第一電壓變換器被配置為根據(jù)第一脈沖寬度調(diào)制控制來(lái)雙向地變換在第一電池和輸出線(xiàn)路之間的電壓；第二電壓變換器，該第二電壓變換器與第一電壓變換器并聯(lián)連接到輸出線(xiàn)路，第二電壓變換器被配置為根據(jù)第二脈沖寬度調(diào)制控制來(lái)雙向地變換在第二電池和輸出線(xiàn)路之間的電壓；以及控制器，該控制器被配置為通過(guò)生成第一和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)來(lái)控制第一和第二電壓變換器，控制器被配置為，當(dāng)?shù)谝缓偷诙姵刂械囊环交騼煞降臏囟鹊陀陬A(yù)定的溫度時(shí)，改變脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位以使得第一脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)從同步狀態(tài)改變?yōu)楫惒綘顟B(tài)。控制器可被配置為，當(dāng)?shù)谝缓偷诙姵刂械囊环交騼煞降臏囟鹊陀陬A(yù)定的溫度時(shí)，改變脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位以使得第一脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)在同步狀態(tài)和異步狀態(tài)之間周期性地交替。
[0006]控制器可被配置為，與當(dāng)?shù)谝浑妷鹤儞Q器的輸出電流和第二電壓變換器的輸出電流的總電流的絕對(duì)值小于預(yù)定的閾值時(shí)相比，當(dāng)總電流的絕對(duì)值大于或等于預(yù)定的閾值時(shí)，減小脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位的變化周期。
[0007]相位的變化相對(duì)于時(shí)間是連續(xù)的。
[0008]根據(jù)本發(fā)明以上的方面，能夠有利地減小包括并聯(lián)連接的各個(gè)包括電池和升壓變換器的直流電源供電系統(tǒng)中的各個(gè)電池的升溫時(shí)間。
【附圖說(shuō)明】
[0009]下面參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例的特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)意義，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且其中:
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)的構(gòu)造的系統(tǒng)框圖；
[0011]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)的控制框圖；
[0012]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)的操作的流程圖；
[0013]圖4是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)中的、在第一脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位相移180°或90°或該脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)在彼此同步的情況下，電壓變換器的電抗器電流IL1、IL2、輸出線(xiàn)路的高電壓VH以及電壓變換器的電抗器電流IL1、IL2的總電流(IL1+IL2)的時(shí)間變化的時(shí)間圖；
[0014]圖5A和圖5B是示出在當(dāng)?shù)谝幻}沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位相移180°的情況下操作根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)情況下電流流動(dòng)的框圖；
[0015]圖6是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)中，生成彼此同步的第一脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的PWM信號(hào)生成單元的框圖；
[0016]圖7A和圖7B是示出在當(dāng)?shù)谝幻}沖寬度調(diào)制控制信號(hào)和第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)彼此同步的情況下操作根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)的情況下的電流流動(dòng)的框圖。
[0017]圖8是示出在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)中第一脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位改變、第二脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)的相位改變以及電壓變換器的電抗器電流ILl、IL2的總電流的絕對(duì)值(|IL1+IL2|)的改變的曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在下文將參考附圖描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的供電系統(tǒng)100安裝在電動(dòng)車(chē)輛200上的實(shí)例。電動(dòng)車(chē)輛200不局限于由電機(jī)或電動(dòng)發(fā)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。電動(dòng)車(chē)輛200可以是由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)發(fā)電機(jī)所驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力車(chē)輛。如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的供電系統(tǒng)100包括第一電壓變換器20、第二電壓變換器40和控制器70。第一電壓變換器20雙向地變換在第一電池33和輸出線(xiàn)路13之間的電壓(如下所述，輸出線(xiàn)路13包括高電壓線(xiàn)路12和接地線(xiàn)11)。第二電壓變換器40與第一電壓變換器20并聯(lián)連接到輸出線(xiàn)路13，并雙向地變換在第二電池53和輸出線(xiàn)路13之間的電壓。控制器70控制第一電壓變換器20和第二電壓變換器40。
[0019]第一電壓變換器20包括第一接地線(xiàn)21、第一低電壓線(xiàn)路23和第一高電壓線(xiàn)路
22。第一接地線(xiàn)21連接到第一電池33的負(fù)側(cè)。第一低電壓線(xiàn)路23連接到第一電池33的正側(cè)。第一高電壓線(xiàn)路22是第一電壓變換器20的正側(cè)輸出端。第一電壓變換器20包括第一上臂開(kāi)關(guān)元件25、第一下臂開(kāi)關(guān)元件26、第一電抗器29、第一電抗器電流傳感器31、第一濾波器電容器30和第一低電壓傳感器32。第一上臂開(kāi)關(guān)元件25布置在第一低電壓線(xiàn)路23和第一高電壓線(xiàn)路22之間。第一下臂開(kāi)關(guān)元件26布置在第一接地線(xiàn)21和第一低電壓線(xiàn)路23之間。第一電抗器29布置為與第一低電壓線(xiàn)路23串聯(lián)。第一電抗器電流傳感器31檢測(cè)第一電抗器電流ILl。第一濾波器電容器30布置在第一低電壓線(xiàn)路23和第一接地線(xiàn)21之間。第一低電壓傳感器32檢測(cè)在第一濾波器電容器30兩端之間的第一低電壓VL1。二極管27、28分別地與開(kāi)關(guān)元件25、26反并聯(lián)連接。第一上臂開(kāi)關(guān)元件25和第一下臂開(kāi)關(guān)元件26連接到控制器70。各個(gè)第一上臂開(kāi)關(guān)元件25和第一下臂開(kāi)關(guān)元件26響應(yīng)于來(lái)自控制器70的命令接通或斷開(kāi)。第一電抗器電流傳感器31和第一低電壓傳感器32也連接到控制器70。傳感器31、32的檢測(cè)到的信號(hào)輸入控制器70。
[0020]第二電池53連接到的第二電壓變換器40具有與第一電壓變換器20相似的構(gòu)造。第二電壓變換器40包括第二接地線(xiàn)41、第二低電壓線(xiàn)路43、第二高電壓線(xiàn)路42、第二上臂開(kāi)關(guān)元件45、第二下臂開(kāi)關(guān)元件46、第二電抗器49、第二電抗器電流傳感器51、第二濾波器電容器50、第二低電壓傳感器52和二極管47、48。第二電抗器電流傳感器51檢測(cè)第二電抗器電流IL2。第二低電壓傳感器52檢測(cè)在第二濾波器電容器50兩端之間的第二低電壓VL2。
[0021]第一電壓變換器20的第一接地線(xiàn)21和第二電壓變換器40的第二接地線(xiàn)41連接到供電系統(tǒng)100的接地線(xiàn)11。第一電壓變換器20的第一高電壓線(xiàn)路22和第二電壓變換器40的第二高電壓線(xiàn)路42連接到供電系統(tǒng)100的高電壓線(xiàn)路12。接地線(xiàn)11和高電壓線(xiàn)路12構(gòu)成供電系統(tǒng)100的輸出線(xiàn)路13。這樣，第一電壓變換器20和第二電壓變換器40彼此并聯(lián)連接到輸出線(xiàn)路13。
[0022]如圖1中所示，來(lái)自供電系統(tǒng)100的直流電輸出被逆變器16變換為交流電，并且交流電被供給到電動(dòng)發(fā)電機(jī)17。電動(dòng)發(fā)電機(jī)17的輸出經(jīng)電動(dòng)車(chē)輛200的差動(dòng)齒輪19和驅(qū)動(dòng)輪62從輸出軸18傳送到軸61。平滑電容器14和高電壓傳感器15連接在供電系統(tǒng)100和逆變器16之間。平滑電容器14使來(lái)自供電系統(tǒng)100的直流電輸出平滑。高電壓傳感器15檢測(cè)輸出線(xiàn)路13的高電壓VH。第一電池溫度傳感器34安裝在第一電池33中。第一電池溫度傳感器34檢測(cè)第一電池33的溫度Tl。第二電池溫度傳感器54安裝在第二電池53中。第二電池溫度傳感器54檢測(cè)第二電池53的溫度T2。高電壓傳感器15和溫度傳感器34,54連接到控制器70。傳感器15、34、54的檢測(cè)到的信號(hào)輸入控制器70。
[0023]控制器70是包括CPU和存儲(chǔ)單元在內(nèi)的計(jì)算機(jī)。如圖2所示，控制器70將由高電壓傳感器15檢測(cè)的實(shí)際的高電壓VH、分別由第一電抗器電流傳感器31和第二電抗器電流傳感器51檢測(cè)的第一電抗器電流ILl和第二電抗器電流IL2以及分別由第一低電壓傳感器32和第二低電壓傳感器52檢測(cè)的第一低電壓VLl和第二低電壓VL2反饋，并然后生成和輸出第一脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PffMl) 83、PffMl (83)的反轉(zhuǎn)信號(hào)/PffMl (84)、第二脈沖寬度調(diào)制信號(hào)(PWM2) 93和PWM2 (93)的反轉(zhuǎn)信號(hào)/PWM2 (94)。PffMl (83)和/PffMl (84)用來(lái)接通或斷開(kāi)第一電壓變換器20的第一下臂開(kāi)關(guān)元件