CN102307746B - 电源系统以及具备该电源系统的电动车辆 - Google Patents

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Abstract

控制装置(30)，当基于蓄电装置(B)的过充电信息判定为产生了剩余电力时，开始剩余电力消耗电路(20)中的剩余电力的消耗动作。而且，控制装置(30)对从开始消耗动作的时刻起经过的经过时间进行计时，当计时得到的经过时间超过了预先设定的最小导通期间时，将剩余电力消耗电路(20)从动作切换为非动作。上述最小导通期间基于预想由于搭载马达驱动系统(100)的电动车辆的行驶状况的突变使得从交流电动机(M1)产生过大的再生电力的模式而设定。

Description

电源系统以及具备该电源系统的电动车辆
技术领域
本发明涉及电源系统以及具备该电源系统的电动车辆，特别涉及用于保护电源系统中搭载的蓄电装置以免过充电的技术。
背景技术
近年，考虑到环境问题，像电动汽车、混合动力车、燃料电池车等那样，以电动机作为驱动力源的电动车辆受到关注。在这样的电动车辆中，一般进行：从蓄电装置向电动机供给电力，另一方面在再生制动时使用驱动力的旋转力使电动机进行再生发电，将其产生的再生电力向蓄电装置回收。另外，已知在混合动力车辆中使用内燃机驱动发电机，使用发电机产生的再生电力对蓄电装置进行充电。
专利文献1：日本特开平5-157330号公报
发明内容
在这样的电动车辆中，存在在急制动时、滑行时等电力平衡发生突变，发电机发电产生超过输入侧(蓄电装置侧)能够输入的电力的情况。而且，由于再生电力的急增，产生超过蓄电装置的适当充电电力的剩余电力时，存在对蓄电装置产生过充电的可能性。因此，为了避免蓄电装置的过充电，要求在电动车辆再生制动时用于消耗产生的剩余电力的控制结构。
另一方面，在这样的控制结构中，仅仅消耗剩余电力是理想的，相对于此，在比消耗了超过本来的剩余电力的电力的情况下，存在增大电力损失的可能性。因此，需要根据再生电力的大小对剩余电力的消耗动作进行适当的控制。
因此，本发明为了解决上述问题而作出，其目的在于提供能够通过适当的消耗剩余电力而防止蓄电装置的过充电的电源系统以及具备该电源系统的电动车辆。
按照本发明的一个方式，是能够与负载装置之间授受电力的电源系统，具备：向负载装置供给电力，另一方面通过负载装置发电产生的再生电力充电的蓄电装置；剩余电力消耗电路，其构成为：通过被驱动为导通状态，消耗再生电力中未充电到蓄电装置的剩余电力；控制剩余电力消耗电路的控制装置；控制装置，在剩余电力消耗电路处于导通状态时，判断蓄电装置可否接受再生电力，并且在判断为蓄电装置能够接受再生电力的情况下，将剩余电力消耗电路驱动为断开状态。
优选的，控制装置，对从剩余电力消耗电路被驱动为导通状态的时刻起经过的经过时间进行计时，当计时得到的经过时间超过了设定时间时，判断为蓄电装置能够接受再生电力。
优选的，负载装置包含：接受从电源系统供给的电力而产生车辆的驱动力的驱动力产生部。预定时间被设定为包含预想根据车辆的行驶状况的变化产生剩余电力的期间。
优选的，控制装置，取得从剩余电力消耗电路被驱动为导通状态的时刻起的再生电力随时间的变化，并且当取得的再生电力低于预先确定的阈值时，判断为蓄电装置能够接受再生电力。
优选的，阈值基于蓄电装置的容许充电电力设定。
优选的，阈值被设定为剩余电力消耗电路被驱动为导通状态的时刻的再生电力的存储值。
优选的，电源系统还包括：构成为在负载装置与电源系统之间能够授受电力的电力线；检测电力线的电压值的电压传感器；以及检测电力线的电流值的电流传感器，控制装置，通过基于由电压传感器以及电流传感器分别检测出的电力线的电压值以及电流值，算出在电力线上与负载装置之间授受的电力实际值，由此取得再生电力随时间的变化。
优选的，控制装置，通过基于负载装置的运行状态推定再生电力，由此取得再生电力随时间的变化。
优选的，剩余电力消耗电路包括：在被驱动为导通状态时与直流电源并联连接的电阻，电源系统还包括：检测蓄电装置的电压值的电压传感器以及检测蓄电装置的电流值的电流传感器，控制装置，通过基于由电压传感器以及电流传感器分别检测出的蓄电装置的电压值以及电流值与电阻的电阻值，算出直流电源的充电电力以及在剩余电力消耗电路的消耗电力的实际值，由此取得再生电力随时间的变化。
优选的，电源系统还包括：检测蓄电装置的电流的电流传感器。控制装置，基于由电流传感器检测出的蓄电装置的电流值，判断蓄电装置可否接受再生电力。
优选的，电源系统还包括：检测蓄电装置的电压值的电压传感器。控制装置，基于由电压传感器检测出的蓄电装置的电压值，判断蓄电装置可否接受再生电力。
优选的，负载装置包含：接受从电源系统供给的电力产生车辆的驱动力的驱动力产生部。控制装置，当基于车辆的行驶模式检测出负载装置从预想为从预想产生上述剩余电力的运行状态转变到通常状态时，判断为蓄电装置能够接受再生电力。
根据本发明的另一方式，电动车辆包括：电源系统和接受从电源系统供给的电力产生驱动力的驱动力产生部。电源系统包括：向驱动力产生部供给电力，另一方面通过驱动力产生部发电产生的再生电力充电的蓄电装置；剩余电力消耗电路，其构成为通过被驱动为导通状态，消耗再生电力中未充电到蓄电装置的剩余电力；以及控制剩余电力消耗电路的控制装置。控制装置，在剩余电力消耗电路处于导通状态时，判断蓄电装置可否接受再生电力，并且在判断为蓄电装置能够接受再生电力的情况下，将剩余电力消耗电路驱动为断开状态。
按照本发明，能够通过适当的消耗过剩的再生电力，防止蓄电装置的过充电。
附图说明
图1是表示搭载有本发明实施方式1的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
图2是表示将剩余电力消耗电路设为非动作的情况下的、蓄电装置输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib随时间变化的图。
图3是使用脉冲宽度调制控制进行开关元件的导通、断开控制的情况下的、蓄电装置输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib随时间变化的图。
图4是用于说明最小导通期间Ton的设定动作的图。
图5是基于本发明实施方式1的剩余电力消耗电路的导通、断开控制的、蓄电装置输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib的随时间变化的图。
图6是用于实现按照本发明实施方式1的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图7是表示搭载有本发明实施方式2的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
图8是用于实现按照本发明实施方式2的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图9是表示蓄电装置的容许充电电力特征的一例的图。
图10是用于实现按照本发明实施方式2的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图11是表示搭载有本发明实施方式4的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
图12是表示用于实现按照本发明实施方式4的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图13是表示用于实现按照本发明实施方式4的变更例的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图14是表示搭载有本发明实施方式5的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
图15是表示基于本发明实施方式5的剩余电力消耗电路的导通、断开控制的、向蓄电装置输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn随时间变化的图。
图16是表示用于实现按照本发明实施方式5的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图17是表示基于本发明实施方式5的变更例的剩余电力消耗电路的导通、断开控制的、向蓄电装置输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn随时间变化的图。
图18是表示用于实现按照本发明实施方式5的变更例的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图
图19是表示基于本发明实施方式6的剩余电力消耗电路的导通、断开控制的、蓄电装置输出的直流电压Vb、输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn的随时间变化的图。
图20是表示用于实现按照本发明实施方式6的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图21是表示搭载有本发明实施方式7的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
图22是表示用于实现按照本发明实施方式7的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图23是表示用于实现按照本发明实施方式7的变更例的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
图24是表示用于实现按照本发明实施方式8的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。
标号说明
5地线、6，7电力线、9温度传感器、10，13，22电压传感器、10#电源系统、11，21，24电流传感器、12升降压转换器、14，31变换器、15U相上下臂、16V相上下臂、17W相上下臂、20剩余电力消耗电路、25转角传感器、28驱动力产生部、30，30A～30G控制装置、100，100A～100G马达驱动系统、B蓄电装置、C0，C1平滑电容器、D1～D8反并联二极管、L1电抗器、M1交流电动机、MG1，MG2电动发电机、PSD动力分配机构、Q1～Q8功率半导体开关元件、R10电阻、RD减速器、SR1，SR2系统继电器。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。并且，图中的同一标号表示同一或者相当的部分。
(实施方式1)
图1是表示搭载有本发明实施方式1的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。
参照图1，马达驱动系统100包含：电源系统10#、平滑电容器C0、驱动力产生部28和控制装置30。
本实施方式1中，例示将产生搭载有马达驱动系统100的电动车辆(称为混合动力汽车、电动车、燃料电池车辆等通过电能产生车辆驱动力的汽车)的驱动力的驱动力产生部28作为“负载装置”的情况。而且，电动车辆通过从电源系统10#向驱动力产生部28供给的电力产生的驱动力传递到驱动轮(未图示)从而行驶。并且，电动车辆在再生时通过驱动力产生部28，从运动能量产生电力回收到电源系统10#。
电源系统10#经由电力线7以及地线5，与驱动力产生部28之间进行直流电力的授受。并且，以下的说明中，将从电源系统10#向驱动力产生部28供给的电力也称为“驱动电力”，从驱动力产生部28向电源系统10#供给的电力也称为“再生电力”。
驱动力产生部28构成为包括：变换器14、通过变换器14驱动控制的交流电动机M1。此交流电动机M1是为了产生用于驱动电动车辆的驱动轮的转矩的驱动用电动机。或者，此交流电动机M1，可以构成为具有通过发动机驱动的发电机的功能，也可以构成为兼有电动机和发电机的功能。进一步的，交流电动机M1对于发动机来说作为电动机动作，例如，可以作为能够进行发动机启动的设备装入混合动力汽车。也就是说，本实施方式中，“交流电动机”包含交流驱动的电动机、发电机以及电动发电机(Motorgenerator)。
变换器14包括在电力线7以及地线5之间并联设置的U相上下臂15、V相上下臂16、W相上下臂17组成。各相上下臂由在电力线7以及地线5之间串联连接的开关元件构成。例如，U相上下臂15包括开关元件Q3，Q4、V相上下臂16包括开关元件Q5，Q6、W相上下臂17包括开关元件Q7，Q8。并且，相对于开关元件Q3～Q8，分别连接有反并联二极管D3～D8。开关元件Q3～Q8的导通、断开通过来自控制装置30的开关控制信号S3～S8控制。
代表性的，交流电动机M1是三相永磁型同步电动机，U、V、W相的3个线圈的一端共同的连接于中性点而构成。进一步，各相线圈的另一端，与各相上下臂15～17的开关元件的中间点连接。
电源系统10#包含：蓄电装置B、系统继电器SR1，SR2、剩余电力消耗电路20、平滑电容器C1、升降压转换器12。
蓄电装置B是能够充放电的直流电源，代表性的由镍氢或者锂离子等二次电池、双电层电容器等构成。蓄电装置B输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib分别由电压传感器10以及电流传感器11检测。
系统继电器SR1连接在蓄电装置B的正极端子以及电力线6之间，系统继电器SR2连接在蓄电装置B的负极端子以及地线5之间。系统继电器SR1，SR2按照来自控制装置30的信号SE进行接通/断开。
升降压转换器12包含：电抗器L1、功率半导体开关元件Q1，Q2、二极管D1，D2。功率半导体开关元件Q1，Q2串联连接在电力线7以及地线5之间。功率半导体开关元件Q1，Q2的导通、断开，根据来自控制装置30的开关控制信号S1以及S2控制。
在本实施方式中，作为功率半导体开关元件(以下，简称为“开关元件”)，能够使用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)、电力用MOS(Metal Oxide Semiconductor：金属氧化物半导体)晶体管或者功率双极晶体管等。对于开关元件Q1、Q2，配置有反并联二极管D1，D2。电抗器L1在开关元件Q1以及Q2的连接节点和电力线6之间连接。另外，平滑电容器C0连接在电力线7以及地线5之间。
进一步的，本发明的实施方式中，在系统继电器SR1，SR2以及平滑电容器C1之间设置有剩余电力消耗电路20。此剩余电力消耗电路20如后所述，构成为：在搭载电动机驱动控制系统100的电动车辆进行再生制动时，消耗交流电动机M1发电产生的再生电力中未充电到蓄电装置的剩余电力。
升降压转换器12，在进行升压动作时，将从蓄电装置B供给的直流电压Vb升压得到的直流电压VH(将相当于向变换器14的输入电压的该直流电压以下称为“系统电压”)供给到变换器14。更加具体的，应答来自控制装置30的开关控制信号S1，S2，交替设置开关元件Q1的导通期间以及开关元件Q2的导通期间(或者，开关元件Q1，Q2两者断开的期间)，升压比对应于它们的导通期间的比。或者，如果将开关元件Q1以及Q2分别固定为导通以及断开，则还能够设为VH＝Vb(升压比＝1.0)。
另外，升降压转换器12，在进行降压动作时，将经由平滑电容器C0从变换器14供给的直流电压VH(系统电压)降压后，向蓄电装置B充电。更加具体的，应答来自控制装置30的开关控制信号S1，S2，交替设置仅仅开关元件Q1导通的期间以及开关元件Q1，Q2两者断开的期间(或者开关元件Q2的导通期间)，降压比对应于上述导通期间的占空比。
平滑电容器C0，将来自升降压转换器12的直流电压平滑化，将此平滑化的直流电压供给到变换器14。电压传感器13，检测平滑电容器C0两端的电压，也就是系统电压VH，向控制装置30输出其检测值。
变换器14，在交流电动机M1的转矩指令值为正(Trqcom＞0)的情况下，驱动交流电动机M1使得：从平滑电容器C0供给直流电压时，通过应答来自控制装置30的开关控制信号S3～S8的开关元件Q3～Q8的开关动作，将直流电压变换为交流电压，输出正的转矩。另外，变换器14，在交流电动机M1的转矩指令值为零(Trqcom＝0)的情况下，驱动交流电动机M1，使得：通过应答开关控制信号S3～S8的开关动作，将直流电压变换为交流电压，转矩变为零。由此，驱动交流电动机M1，使得产生按照转矩指令值Trqcom指定的0或者是正的转矩。
进一步的，搭载了马达驱动系统100的电动车辆的再生制动时，交流电动机M1的转矩指令值Trqcom设定为负(Trqcom＜0)。此种情况下，变换器14通过应答开关控制信号S3～S8的开关动作，将交流电动机M1发电产生的交流电压变换为直流电压，将此变换后的直流电压(系统电压)经由平滑电容器C0向升降压转换器12供给。并且，此处所述的再生制动，包含：驾驶电动车辆的驾驶者进行了脚制动的情况下的伴随再生发电的制动、没有操作脚制动器但通过在行驶中释放加速踏板来进行再生发电并且使车辆减速(或者加速中止)的情况。
电流传感器24检测在交流电动机M1流动的马达电流MCRT，向控制装置30输出其检测出的马达电流。并且，由于三相电流iu，iv，iw的瞬时值的和是零，如图1所示，电流传感器24配置为检测2相的马达电流(例如，V相电流iv以及W相电力iw)就足够。
转角传感器(旋转变压器)25，检测交流电动机M1的转子转角θ，向控制装置30输出此检测出的转角θ。控制装置30，基于转角θ能够算出交流电动机M1的转速(旋转速度)以及角速度ω(rad/s)。并且，关于转角传感器25，可以通过控制装置30根据马达电压、电流直接运算转角θ，省略配置。
控制装置30由电子控制单元(ECU)构成，通过由未图示的CPU执行预先存储的程序来进行软件处理以及/或者由专用的电子电路进行硬件处理，控制马达驱动系统100的动作。
作为代表性的功能，控制装置30基于：输入的转矩指令值Trqcom、由电压传感器10检测出的直流电压Vb，由电流传感器11检测出的直流电流Ib、由电压传感器13检测出的系统电压VH以及来自电流传感器24的电动机电流iv，iw、来自转角传感器25的转角θ等，控制升降压转换器12以及变换器14的动作，使得交流电动机M1输出按照转矩指令值Trqcom的转矩。也就是说，生成用于如上所述控制升降压转换器12以及变换器14的开关控制信号S1～S8，输出至升降压转换器12以及变换器14。
升降压变压器12的升压动作时，控制装置30反馈控制系统电压VH，生成开关控制信号S1，S2，使得系统电压VH与电压指令值一致。
另外，控制装置30，当从外部ECU接收表示电动车辆进入了再生制动模式的信号RGE时，生成开关控制信号S3～S8使得将在交流电动机M1发电产生的交流电压变换为直流电压，输出至变换器14。由此，变换器14将在交流电动机M1发电产生的交流电压变换为直流电压，供给到升降压转换器12。
进一步的，控制装置30，当从外部ECU接收表示电动车辆进入了再生制动模式的信号RGE时，生成开关控制信号S1，S2使得将从变换器14供给的直流电压降压，向升降压转换器12输出。由此，将交流电动机M1发电产生的交流电压变换为直流电压，然后降压而供给到蓄电装置B。
在此，蓄电装置，如上所述，因为是由二次电池等构成，随着其充电状态(State Of Charge：SOC)以及温度等能够接受的电力受到限制。因此，在由于行驶状态突变产生了超过蓄电装置B侧能够接受的电力的再生电力(以下，将该超过电力称为“剩余电力”)的情况下，存在对蓄电装置B过充电的可能性。
如图2所示，示出了在将剩余电力消耗电路20(图1)设为非动作的的情况下的、蓄电装置输出的直流电压Vb以及输入输出蓄电装置B的直流电流Ib随时间的变化。并且，关于直流电流Ib，以经由蓄电装置B、电力线6、电抗器L1、开关元件Q1流向电力线7的方向作为正方向示出。也就是说，正方向相当于升降压转换器12将蓄电装置B的直流电压升压而供给到变换器14的放电方向。另一方面，负方向相当于升降压转换器12将从变换器14供给的直流电压降压而供给到蓄电装置B的充电方向。
参照图2，直流电压Vb随着在直流电流Ib在负方向(也就是充电方向)增大而增大。此时，由于接受过大的再生电力，直流电压Vb大于预定的容许电压的状态持续，由此存在蓄电装置B变为过充电的可能性。
于是，为了防止这样的蓄电装置B的过充电，按照本发明的实施方式的电源系统10#，在产生了剩余电力的情况下，通过将剩余电力消耗电路20从非动作切换到动作，执行剩余电力的消耗动作。
具体的，参照图1，剩余电力消耗电路20，构成为包含：在电力线6以及地线5之间串联连接的电阻R10以及开关元件Q10、与电阻R10连接的二极管D10。
本结构中，开关元件Q10的导通、断开，由来自控制装置30的开关控制信号S10控制。更具体的，开关元件Q10根据H(逻辑高)电平的开关控制信号S10而导通，根据L(逻辑低)电平的开关控制信号S10而断开。
如此，在产生了剩余电力时，通过根据H(逻辑高)电平的开关控制信号S10使得开关元件Q10导通，向电阻R10流过与电力线6以及地线5之间的电压相应的电流(以下，称为“消耗电流”)。由此，由于进行剩余电力的消耗动作，能够抑制在蓄电装置B发生过充电。
并且，关于判断是否发生了上述剩余电力，基于蓄电装置B的过充电信息进行。该过充电信息包含：例如，蓄电装置B的直流电压Vb超过了预定的阈值，或者来自交流电动机M1的再生电力超过了蓄电装置B的容许电力Win等。
另一方面，剩余电力消耗电路20，仅仅消耗在马达驱动系统100产生的剩余电力是理想的，相对于此，一旦开关元件Q10变为导通，则与该剩余电力无关地持续消耗一定电力。因此，为了避免由于消耗比本来的剩余电力多的电力使得电力损失浪费性的增大，需要将开关元件在Q10在适当的定时断开。
图3示出将脉冲宽度调制(PWM)控制用于开关元件Q10的导通、断开控制的情况下的、蓄电装置B输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib随时间变化。
参照图3，在PWM控制中，按照蓄电装置B的直流电压Vb与容许电压的比较控制开关元件Q10的导通、断开。其结果是，关于对应于开关元件Q10的导通期间的H电平期间和对应于断开期间的L电平期间的集合，控制占空比使得在一定期间内直流电压Vb在容许电压以下。
但是，在这样使用了PWM控制的控制结构中，必须交替设置开关元件Q10的导通期间和断开期间。而且，使开关元件Q10断开的定时基于平均化处理，不一定考虑了对蓄电装置B的影响。因此，如图3所示，在使开关元件Q10断开的定时，还可能发生直流电压Vb上升到超过容许电压的电压值的情况。因此，防止在蓄电装置B发生过充电变得困难。
于是，按照本发明实施方式1的电源系统中，构成为：预先设置用于使开关元件Q10导通的最小导通期间Ton，当一旦开关元件Q10导通时，在该设定的最小导通期间Ton使开关元件S10持续为导通，也就是说，持续进行剩余电力的消耗动作。
关于该最小导通期间Ton，如下所述，在马达驱动系统100中，基于预想为从交流电动机M1发生过大的再生电力的模式(以下也称为电力超过模式)设定。
图4是用于说明最小导通期间Ton的设定动作的图。参照图4，最小导通期间Ton基于图中(1)～(3)所示的3个期间t1～t3设定。
图中(1)的期间t1是基于在马达驱动系统100中预想的电力超过模式明确决定的时间。更详细的，预想为：在搭载了马达驱动系统100的电动车辆中，在容易打滑的路面行驶时或者跨越阶梯时等，车轮打滑，然后车轮抓住路面。此种情况下，在滑动时输出的来自蓄电装置B的电力，由于抓住路面时的马达转速的突变而向蓄电装置B逆流，由此，存在超过蓄电装置B能够接受的电力的可能性。因此，在电动车辆中，期间t1通常确定为：从车轮滑动状态变到抓地时花费的期间。并且，该期间t1不限定为对应于滑动、抓地时的期间，可以确定为对应于由于行驶状态的突变，产生超过蓄电装置B能够接受的电力的再生电力(剩余电力)的期间。
相对于此，图中(2)的期间t2确定为在上述(1)的期间t1上加上预定时间得到的时间。考虑在车轮从抓地恢复后，在该预定时间进一步持续剩余电力的消耗动作，为了使再生电力低于在剩余电力消耗电路20的消耗电力，向剩余电力消耗电路20的电力供给源从交流电动机M1侧切换到蓄电装置B侧。由此，能够将在抓地时一旦发生了过充电的蓄电装置B降低到所期望的充电状态。
进一步的，图中(3)的期间t3，是比上述(2)中的期间t2更长的时间，决定为：通过向剩余电力消耗电路20供给电力使得一旦过充电之后的蓄电装置B变为过放电需要的时间。
而且，最小导通期间，如图中(4)所示，基于上述3个期间t1～t3，设定为以期间t1或者t2作为下限，并且以期间t3作为上限的范围内。
图5是表示基于本发明实施方式1的电源系统中的剩余电力消耗电路20的导通、断开控制的、蓄电装置B输出的直流电压Vb以及输入输出的直流电流Ib随时间变化的图。
参照图5，在时刻t1，当开关控制信号S10从L电平切换到H电平时，在相当于最小导通期间Ton的从时刻t1到时刻t2的期间中，开关控制信号S10保持为H电平。由此，在该期间中，执行通过剩余电力消耗电路20进行剩余电力的消耗动作。其结果是，由于抑制了直流电流Ib在负方向上增大，直流电压Vb维持在比容许电压低的电压水平。如此，能够可靠的防止了蓄电装置B中的过充电发生。
图6是表示用于实现按照本发明实施方式1的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图6所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30(图1)按照预定周期执行预先存储的程序来实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)来实现处理。
参照图6，首先控制装置30基于蓄电装置B的过充电信息判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10导通，剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30使用未图示的计时器，对从开关元件Q10导通的时刻起经过的时间(以下，也称为导通期间)T进行计时(步骤S02)。然后，控制装置30判定计时得到的导通期间是否超过了预定的最小导通期间Ton(步骤S03)。
计时得到的导通期间T在最小导通期间以下时(步骤S03为“否”判定时)，控制装置30返回最初的处理。
另一方面，计时得到的导通期间T超过了最小导通期间Ton时(步骤S03为“是”判定时)，控制装置30将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，在本发明的实施方式1中，剩余电力消耗电路20，当一旦动作时，在基于电力超过模式设定的最小导通期间持续剩余电力的消耗动作。因此，根据本实施方式1，由于在预想在蓄电装置B发生过充电的期间进行剩余电力的消耗动作，所以能够可靠的防止蓄电装置B中发生过充电。
(实施方式2)
以下的实施方式2～8中，对实施方式1中说明的用于实现剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换的其他控制构造进行说明。也就是说，关于剩余电力消耗电路20的控制之外的马达控制，与按照实施方式1的马达驱动系统100同样的进行，不再重复进行详细说明。
图7是表示搭载了本发明实施方式2的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。参照图7，马达驱动系统100A与图1中的马达驱动系统100进行比较，在包含电流传感器21、电压传感器22以及温度传感器9的方面，以及替代控制装置30而包含控制装置30A的方面有所不同。
电流传感器21插置于电力线6，检测流过电抗器L1的电抗器电流IL，将此检测出的电抗器电流IL输出到控制装置30A。电压传感器22连接在电力线6以及地线5之间，检测平滑电容器C0两端的电压(以下将相当于向升降压转换器12的输入电压的该直流电压也称为“输入电压”)，将此检测出的输入电压VL输出到控制装置30A。
温度传感器9接近蓄电装置B而配置，检测蓄电装置B的内部温度即温度Tb，将此检测出的温度Tb输出到控制装置30A。
按照本实施方式2的控制装置30A，如下所述，根据产生了剩余电力，一旦剩余电力消耗电路20工作时，基于来自各种传感器的输入信息，运算交流电动机M1的再生电力。而且，在判断为蓄电装置B能够接受此运算得到的再生电力的情况下，控制装置30A将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
图8是表示用于实现按照本发明实施方式2的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图8所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30A(图7)按照预定周期执行预先存储的程序来实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)实现处理。
参照图8，首先，控制装置30A基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
当开关元件Q10导通，剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30A从电压传感器22和电流传感器21，取得开关元件Q10导通的时刻以后的时刻t的输入电压VL(t)以及电抗器电流IL(t)(步骤S011)。而且，控制装置30A，基于取得的输入电压VL(t)以及电抗器电流IL(t)的乘积，算出再生电力的实际值Pgn(t)(步骤S012)。并且，在步骤S011中取得的电抗器电流IL(t)上叠加由于升降压转换器12的开关控制得到的交流电流(纹波电流)。因此，在算出步骤S012中的再生电力实际值Pgn(t)时，进行电抗器电流IL(t)的平均化处理、加权平均处理等。
接着，控制装置30A判定再生电力实际值Pgn(t)是否比预先确定的阈值小(步骤S013)。也就是说，控制装置30A判断蓄电装置B是否能够接受再生电力。
再生电力实际值Pgn(t)在阈值以上的场合(步骤S013为“否”的判定时)，控制装置30A返回最初的处理。
另一方面，再生电力实际值Pgn(t)低于阈值的情况下(步骤S013的“是”判定时)，控制装置30A将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
并且，上述的步骤S013中的阈值，设定为作为蓄电装置B能够接受的再生电力的再生可能电力。作为一个例子，本实施方式中，设定为蓄电装置B的容许充电电力Win。图9是表示蓄电装置B的容许充电电力特性的图。参照图9，示出蓄电装置B的温度Tb越低则容许充电电力Win越减少的特性。
所以，控制装置30A将图9的容许充电电力特性以图的形式储存，并且将对应于来自温度传感器9的蓄电装置B的温度Tb的容许充电电力Win设定为上述的阈值。由此，能够可靠的防止蓄电装置B发生过充电。
(实施方式3)
关于上述图8的步骤S013中判定蓄电装置B是否能够接受再生电力，如以下所说明的，能够构成为：基于开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力的实际值的存储值进行。
这样的结构考虑了：基于预先存储的蓄电装置B的容许充电电力特性设定阈值的结构中，由于构成蓄电装置B的二次电池等的个体差、经时劣化以及电池单元间的不均等引起的、实际的蓄电装置B的容许充电电力Win与基于预先存储的蓄电装置B的容许充电电力特性推定的容许充电电力Win不一定一致。
因为在实际的容许充电电力Win与容许充电电力Win的推定值之间产生了偏差的情况下，随着再生电力低于该容许充电电力Win的推定值而使得剩余电力消耗电路20刚刚从动作切换到非动作之后，根据基于实际的蓄电装置B的直流电压Vb等的过充电信息使得剩余电力消耗电路20再次切换到动作的、所谓抖动发生的可能性存在。
于是，作为用于吸收上述容许充电电力Win的偏差的方法，按照本实施方式3的控制装置30B，如下所述，随着产生了剩余电力，一旦剩余电力消耗电路20工作时，基于来自各种传感器的输入信息运算交流电动机M1的再生电力。而且，基于此运算得到的再生电力与开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力实际值的存储值的大小关系的比较结果，判断为蓄电装置B能够接受运算出的再生电力的情况下，控制装置30B将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
并且，按照本实施方式3的马达驱动系统100B，与实施方式2的马达驱动系统100A相比较，在替代控制装置30A而包含控制装置30B的方面不一样，所以不再重复关于马达驱动系统结构的图示和详细说明。此外，控制装置30B进行的剩余电力消耗电路20的控制以外的马达控制，与控制装置30和控制装置30A同样进行，所以不重复详细说明。
图10是表示用于实现按照本发明实施方式2所述的剩余电力消耗电路的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图10所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30B(未图示)按照预定周期执行预先存储的程序来实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)进行处理。
参照图10，首先，控制装置30B，基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，在判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通，剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30B，从电压传感器22和电流传感器21，取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t的输入电压VL(t)以及电抗器电流IL(t)(步骤S011)。而且，控制装置30B，基于取得的输入电压VL(t)以及电抗器电流IL(t)的乘积，算出再生电力的实际值Pgn(t)(步骤S012)。并且，与图8相同的，在步骤S012中算出再生电力实际值Pgn(t)时，进行电抗器电流IL(t)的平均化处理或者加权平均处理。
此时，控制装置30B将开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力的实际值Pgn(t1)存储到未图示的存储器(步骤S0131)。而且，控制装置30B判定以预定周期运算的再生电力实际值Pgn(t)是否小于再生电力实际值的存储值Pgn(t1)(步骤S0132)。也就是说，控制装置30B，通过比较产生了剩余电力的时刻的再生电力和当前时刻的再生电力，判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。
再生电力实际值Pgn(t)在存储值Pgn(t1)以上的情况下(步骤S0132为“否”的判定)时，控制装置30B返回最初的处理。
另一方面，再生电力实际值Pgn(t)低于存储值Pgn(t1)的情况下(步骤S0132为“是”的判定时)，控制装置30B将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件变为断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，本发明实施方式3中，在剩余电力的消耗动作的执行过程中的是否能够接受再生电力的判定，不使用蓄电装置B的容许充电电力Win，仅仅单纯使用再生电力实际值的存储值Pgn(t1)，所以能够抑制如上所述的剩余电力消耗电路20的抖动的发生。其结果是，剩余电力消耗电路20一旦工作时，持续剩余电力的消耗动作直到判定为对应的蓄电装置B真正能够接受再生电力。因此，根据本实施方式3，能够可靠的防止蓄电装置B中发生过充电。
(实施方式4)
本实施方式4中，说明：在具备了以相对于共同的电源能够双向进行授受电力的方式连接的多个的交流电动机的马达驱动系统中的、用于防止由于产生来自交流电动机的过大的再生电力引起的直流电源过充电的结构。
图11是表示搭载本发明实施方式4的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。参照图11，马达驱动系统100C与图1的马达驱动系统100进行比较，区别在于：替代交流电动机M1以及变换器14，包含2个电动发电机MG1，MG2、动力分配机构PSD、减速器RD、进行电动发电机MG1、MG2的控制的2个变换器14，31的方面以及替代控制装置30而包含控制装置30C的方面。
作为一个示例，电动发电机MG1、MG2各自都由三相交流电动机构成。电动发电机MG1作为能够接受通过内燃机(未图示)工作产生的动力而发电的发电机(generator)作用，接受经由动力分配机构PSD传递的旋转力发电。
另一方面，电动发电机MG2作为通过由电动发电机MG1发电产生的电力以及来自蓄电装置B的电力中的至少一方来的电力产生驱动力的电动机(motor)作用。由电动发电机MG2产生的旋转驱动力，通过与动力分配机构PSD一体化的减速器RD减速而传递到动力分配机构PSD时，与内燃机的旋转驱动力合成并给予驱动轮(未图示)。并且，电动发电机MG2能够在驾驶者的脚制动操作等车辆制动时，还作为发电机(generator)作用，将车辆的运动能量作为电能向蓄电装置B再生。
变换器14以及31分别与电动发电机MG1以及MG2电连接，并且相对于升降压转换器12并联连接。而且，变换器14以及31分别控制与电动发电机MG1以及MG2之间授受的电力。作为一例，变换器14以及31分别由包含三相臂电路的桥电路构成，各自的电力变换动作通过来自控制装置30C的开关控制信号S13～S18以及S23～S28控制。
在电动发电机MG1以及MG2各自上与图1中的交流电动机M1同样地设置有电流传感器24以及转角传感器(旋转变压器)25。由上述传感器检测出的电动发电机MG1的马达电流MCRT1和转子转角θ1以及电动发电机MG2的马达电流MCRT2和转子转角θ2向控制装置30C输入。
另外，与控制装置30同样的，向控制装置30C输入：通过电压传感器10得到的来自蓄电装置B的直流电压Vb的检测值、通过电流传感器11得到的直流电流Ib的检测值、以及通过电压传感器13得到的系统电压VH的检测值。
进一步的，向控制装置30C输入：电动发电机MG1的转矩指令值Trqcom1和表示再生动作的控制信号RGE1、以及电动发电机MG2的转矩指令值Trqcom2和表示再生动作的控制信号RGE2。
控制装置30C基于与图1所示的控制装置30同样的控制结构，生成变换器14的开关控制信号S13～S18，使得电动发电机MG1按照指令值动作。同样的，控制装置30C，基于与控制装置30同样的控制结构，生成变换器31的开关控制信号S23～S28，使得电动发电机MG2按照指令值动作。
在图11所示的马达驱动系统中，构成为能够向共同的蓄电装置B供给来自多个电动发电机MG1，MG2的再生电力。因此，与实施方式1～3同样的，为了防止蓄电装置B的过充电，需要在监视电动发电机MG1，MG2整体的再生电力的基础上控制剩余电力消耗电路20。
于是，本实施方式4中的控制装置30C，当随着剩余电力的产生一旦剩余电力消耗电路20工作时，基于电动发电机MG1，MG2的运行状态，推定电动发电机MG1，MG2整体的再生电力。而且，在判断为蓄电装置B能够接受此推定出的再生电力的情况下，控制装置30C将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
并且，按照本实施方式4的控制装置30C，与上述控制装置30A，30B比较，在如下方面不同：替代基于传感器输出运算交流电动机的再生电力的实际值的结构，而设为基于交流电动机的运行状态推定再生电力的结构。如此通过在软件结构上推定再生电力的结构，不需要用于检测输入电压VL以及电抗器电流IL的传感器的设置，所以能够抑制马达驱动系统的大型化以及高成本化。
图12是表示用于实现本发明实施方式4的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图12所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30C(图11)按照预定周期执行预先存储的程序而实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)而实现处理。
参照图12，首先，控制装置30C基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
当开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30C，作为任意时刻t的用于推定再生电力Pgn(t)的信息，接受表示电动发电机MG1的运行状态的、转矩指令值Trqcom1、马达转速Nm1(转角速度ω1)、以及马达电流MCRT1(iv，iw)。进一步的，控制装置30C接受表示电动发电机MG2的运行状态的、转矩指令值Trqcom2、马达转速Nm2(转角速度ω2)、以及马达电流MCRT2。而且，控制装置30C基于上述输入信息，推定电动发电机MG1，MG2整体的再生电力Pgn(t)(步骤S021)。例如，再生电力Pgn(t)能够按照表示马达驱动系统100C整体的电力收支P的下述(1)式推定。
P＝Tqcom1×ω1+Loss1+Tqcom2×ω2+Loss2+LossC......(1)
其中，Loss1表示电动发电机MG1中的电力损失量，Loss2表示电动发电机MG2中的电力损失量，LossC表示升降压转换器12中的电力损失量。
然后，控制装置30C判定推定出的再生电力实际值Pgn(t)是否比预先设定的阈值小(步骤S022)。该阈值通过与图8的步骤S013同样的方法，例如，设定为与来自温度传感器9的蓄电装置B的温度TB对应的容许充电电力Win。
再生电力推定值Pgn(t)在阈值以上的情况下(步骤S022为“否”判定时)，控制装置30C返回最初的处理。
另一方面，再生电力推定值Pgn(t)低于阈值的情况下(步骤S022为“是”判定时)，控制装置30C将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，本发明实施方式4中，剩余电力消耗电路20当一旦工作时，一直到判断为蓄电装置B能够接受基于电动发电机MG1，MG2的运行状态推定出的再生电力为止，持续剩余电力的消耗动作。因此，根据本发明的实施方式4，能够可靠的防止蓄电装置B中发生过充电。
进一步的，通过基于电动发电机MG1，MG2的运行状态推定电动发电机MG1，MG2整体的再生电力的结构，不需要设置用于算出再生电力的新的传感器，能够使用现有的装置结构防止蓄电装置B的过充电。
(变更例)
关于上述图12的步骤S022中蓄电装置B是否能够接受再生电力的判定，与图10中步骤S0131，S0132说明的同样，也能够构成为基于开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力的推定值的存储值进行。
图13是表示用于实现本发明实施方式4的变更例的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的示意的流程图。并且，图13所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30C(图11)按照预定周期执行预先存储的程序而实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)实现处理。
参照图13，首先，控制装置30C基于蓄电装置B的过充电信息判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
当开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30C，作为任意时刻t的用于推定再生电力Pgn(t)的信息，接受表示电动发电机MG1的运行状态的、转矩指令值Trqcom1、马达转速Nm1(转角速度ω1)、以及马达电流MCRT1(iv，iw)。进一步的，控制装置30C接受表示电动发电机MG2的运行状态的、转矩指令值Trqcom2、马达转速Nm2(转角速度ω2)以及马达电流MCRT2。而且，控制装置30C，基于上述输入信息推定电动发电机MG1，MG2整体的再生电力Pgn(t)(步骤S021)。
此时，控制装置30C将开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力的推定值Pgn(t1)存储到未图示的存储器(步骤S023)。然后，控制装置30C判定以预定周期推定的再生电力Pgn(t)是否小于再生电力推定值的存储值Pgn(t1)(步骤S024)。
再生电力推定值Pgn(t)在存储值Pgn(t1)以上的情况下(步骤S024为“否”判定)时，控制装置30C返回最初的处理。
另一方面，再生电力推定值Pgn(t)低于存储值Pgn(t1)的情况下(步骤S024为“是”判定时)，控制装置30C将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
并且，上述实施方式4中，虽然代表性的例示具备了2个电动发电机MG1，MG2的马达驱动系统，但是在马达驱动系统中的电动发电机(交流电动机)的个数不限定为2个，即使是具备了任意个数的电动发电机(交流电动机)，都可以与实施方式4同样的执行。
(实施方式5)
图14是表示搭载了本发明实施方式5的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。参照图14，马达驱动系统100D与图1中的马达驱动系统100进行比较，区别在于：替代控制装置30而包含控制装置30D的方面。
本实施方式5中的控制装置30D，如下所述，与构成为基于来自交流电动机的再生电力的实际值或者推定值判定蓄电装置B是否能够接受再生电力的实施方式2～4中的控制装置30A～30C不同，而构成为基于蓄电装置B输入输出的直流电流Ib进行该判定。
具体的，在剩余电力消耗电路20进行剩余电力的消耗动作的状态下，蓄电装置B输入输出的直流电流Ib，对应于未图示的交流电动机M1的再生电力Pgn和剩余电力消耗电路20中的消耗电力Pc的大小关系，在(1)负方向(也就是充电方向)流动的情况、(2)Ib＝0的情况、(3)正方向(也就是放电方向)流动的情况3中形态之间转变。
详细的，再生电力Pgn超过剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc的情况下，直流电流Ib在负方向流动。也就是说，从再生电力Pgn减掉消耗电力Pc后的电力供给到蓄电装置B。
与此相对，再生电力Pgn低于剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc的情况下，直流电流Ib在正方向流动。此种情况下，剩余电力消耗电路20消耗再生电力Pgn加上来自蓄电装置B放电电力得到的电力。
而且，再生电力Pgn与消耗电力Pc相等的情况下，直流电流Ib＝0。也就是，再生电力Pgn全部由剩余电力消耗电路20消耗。
如此，鉴于在剩余电力消耗电路20中的消耗电力Pc大致一定，可知直流电流Ib对应于再生电力Pgn的大小而成为上述(1)～(3)中的任一状态。因此，如果使用用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电流传感器11监视剩余电力消耗电路20动作时的直流电流Ib，则能够不进行再生电力Pgn的运算或者推定，并且，不追加新的传感器，判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。
图15是表示通过本发明实施方式5的电源系统中的剩余电力消耗电路20的导通、断开控制的、蓄电装置B输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn的随时间变化的图。并且，该图中，蓄电装置B以及交流电动机M1之间授受的电力，以蓄电装置放电的方向作为正方向进行表示。并且，关于直流电流Ib以及电抗器电流IL，也以放电方向作为正方向进行表示。
参照图15，在时刻t1，当开关控制信号S10从L电平切换到H电平时，剩余电力消耗电路20开始剩余电力的消耗动作。由此，蓄电装置B的充电电力Pb，从再生电力Pgn减少剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc。但是，再生电力Pgn比消耗电力Pc大，所以直流电流Ib在负方向流动。
控制装置30D，监视在时刻t1以后的电流传感器11的直流电流Ib的检测值，基于该检测值判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。具体的，控制装置30D，比较按照预定周期输入的直流电流Ib的检测值和在开关元件Q10变为导通的时刻t1的直流电流Ib的检测值的存储值的大小关系。而且，在基于直流电流Ib的检测值超过了存储值而判定为蓄电装置B能够接受再生电力的情况下，将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
图16是表示用于实现本发明实施方式5的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图16所示的流程图的各步骤，通过控制装置30D(图14)按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)进行处理。
参照图16，首先，控制装置30D基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，在判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30D，从电流传感器11取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t的直流电流Ib(t)(步骤S031)。
此时，控制装置30D将开关元件Q10变为导通的时刻的直流电流Ib(t1)存储到未图示的存储器(步骤S032)。然后，控制装置30B，判定以预定周期取得的直流电流Ib(t)是否大于直流电流的存储值Ib(t1)(步骤S033)。
直流电流Ib(t)在存储值Ib(t1)以下的情况下(步骤S033为“否”判定时)，控制装置30D返回最初的处理。
另一方面，直流电流Ib(t)超过直流电流的存储值Ib(t1)的情况下(步骤S033为“是”判定时)，控制装置30D将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
(变更例)
并且，使用直流电流Ib的检测值判定是否能够接受再生电力，也可以按照如下述变更例所示的控制结构进行。
图17是表示本发明实施方式5的变更例的电源系统中的剩余电力消耗电路20的导通、断开控制的、蓄电装置B输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn的随时间变化的图。该图中也与图15同样的，电力以及电流以蓄电装置B的放电方向作为正方向进行表示。
参照图17，在时刻t1，当开关控制信号S10从L电平切换到H电平，剩余电力消耗电路20开始剩余电力的消耗动作。由此，蓄电装置B的充电电力Pb，从再生电力Pgn减少剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc。但是，再生电力Pgn比消耗电力Pc大，所以直流电流Ib在负方向流动。
控制装置30D，监视在时刻t1以后的电流传感器11的直流电流Ib的检测值，基于该检测值判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。本变更例中，控制装置30D基于按照预定周期输入的直流电流Ib的检测值超过了预先设定的阈值判定为蓄电装置B能够接受再生电力，将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
并且，直流电流Ib的阈值，如图17所示，设定为0或者正值。如此，在阈值设定为0的场合，当再生电力Pgn与消耗电力Pc相等时，剩余电力消耗电路20变为非动作。另外，在阈值设定为正值的情况下，向剩余电力消耗电路20的电力供给源从交流电动机M1侧切换到蓄电装置B之后，剩余电力消耗电路20变为非动作。由此，能够将一旦发生了过充电的蓄电装置B降低到所期望的充电状态。
图18是表示用于实现本发明实施方式5的变更例的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图18所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30D(图14)按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)实现处理。
参照图18，首先，控制装置30D，基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30D，从电流传感器11取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t中的直流电流Ib(t)(步骤S031)。
而且，控制装置30D判定直流电流Ib(t)是否大于预先确定的阈值(步骤S034)。直流电流Ib(t)在阈值以下的情况下(步骤S034为“否”判定)时，控制装置30D返回最初的处理。
另一方面，直流电流Ib(t)超过阈值的情况下(步骤S033为“是”判定时)，控制装置30D将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，本发明的实施方式5中，由于剩余电力的消耗动作执行中可否接受再生电力的判定，使用来自用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电流传感器11的直流电流Ib的检测值，所以不需要进行再生电力的运算或者推定，并且不需要追加传感器，所以能够更加简单的防止蓄电装置B中发生过充电。
(实施方式6)
实施方式5中，举例说明了使用来自既设的电流传感器11的直流电流Ib的检测值判定可否接受再生电力的结构，但作为使用既设的传感器的其他结构，在实施方式6中，对使用用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电压传感器10(图14)的检测值判定可否接受再生电力的结构进行说明。并且，实施方式6中的马达驱动系统与实施方式5中的马达驱动系统(图14)比较，在替代控制装置30D而包含控制装置30E的方面有所区别，不再反复进行图示以及详细说明。
图19是表示本发明实施方式6的电源系统中剩余电力消耗电路20的导通、断开控制的、蓄电装置B输出的直流电压Vb和输入输出的直流电流Ib以及再生电力Pgn的随时间变化的图。该图中也与图15同样的，电力以及电流以蓄电装置B的放电方向作为正方向进行表示。
参照图19，在时刻t1，开关控制信号S10从L电平切换到H电平时，剩余电力消耗电路20开始剩余电力的消耗动作。由此，蓄电装置B的充电电力Pb从再生电力Pgn减少剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc。
控制装置30E，监视在时刻t1以后的电压传感器10的直流电压Vb的检测值，基于该检测值判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。具体的，控制装置30E，比较按照预定周期输入的直流电压Vb的检测值和在开关元件Q10变为导通的时刻t1的直流电压Vb的检测值的存储值的大小关系。而且，基于直流电压Vb的检测值低于存储值而判定为蓄电装置B能够接受再生电力的情况下，将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
图20是表示用于实现本发明实施方式6的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图20所示的流程图的各步骤，通过控制装置30E按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)进行处理。
参照图20，首先，控制装置30E基于蓄电装置B的过充电信息判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30E从电压传感器10取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t中的直流电压Vb(t)(步骤S041)。
此时，控制装置30E将开关元件Q10变为导通的时刻的直流电压Vb(t1)存储到未图示的存储器(步骤S042)。而且，控制装置30E，判定以预定周期取得的直流电压Vb(t)是否小于直流电压的存储值Vb(t1)(步骤S043)。
在直流电压Vb(t)在存储值Vb(t1)以上的情况下(步骤S043为“否”判定时)，控制装置30E返回最初的处理。
另一方面，直流电压Vb(t)低于存储值Vb(t1)的情况下(步骤S043为“是”判定时)，控制装置30E将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件为断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，本发明的实施方式6中，判定剩余电力的消耗动作执行中的可否接受再生电力的判定，使用来自用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电压传感器10的直流电压Vb的检测值，由于不需要运算或者推定再生电力，并且不需要追加传感器，所以能够更加简单的防止蓄电装置B发生过充电。
并且，上述实施方式6中，举例说明了关于监视电压传感器10得到的直流电压Vb的检测值的结构，替代上述方式，可以使用监视连接在电力线6以及地线5之间的电压传感器得到的输入电压VL的检测值的结构。
(实施方式7)
作为使用既设的传感器的其他构成，实施方式7中，对使用用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电压传感器10以及电流传感器11的检测值判定可否接受再生电力的结构进行说明。
图21是表示搭载了本发明实施方式7中的电源系统的马达驱动系统的结构的框图。参照图21，马达驱动系统100F与图1中的马达驱动系统100比较，在替代控制装置30而包含控制装置30F的方面不同。
按照本实施方式7的控制装置30F，如下所述，构成为：使用用于管理蓄电装置B的电压传感器10以及电流传感器11的检测值运算来自交流电动机的再生电力的实际值，基于此运算得到的再生电力实际值判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。
具体的，在剩余电力消耗电路20进行剩余电力的消耗动作的状态下，交流电动机的再生电力Pgn是剩余电力消耗电路20的消耗电力Pc以及蓄电装置B的充电电力Pb的合计值。消耗电力Pc以及充电电力Pb的实际值，能够分别通过使用由电压传感器10得到的直流电压Vb的检测值和电流传感器11得到的直流电流Ib的检测值，按照下述(2)以及(3)式算出。
Pc＝Vb2/R......(2)
Pb＝Vb×Ib......(3)
其中，R表示电阻R10的电阻值。
因此，基于上述(2)和(3)式算出的消耗电力Pc以及充电电力Pb的实际值之和，能够算出再生电力的实际值Pgn的实际值。控制装置30F，判定为蓄电装置B能够接受此算出的再生电力实际值Pgn的情况下，将剩余电力消耗电路20从动作切换到非动作。
图22是表示用于实现本发明实施方式7的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图22所示的流程图的各个步骤，通过控制装置30F(图21)按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)进行处理。
参照图22，首先，控制装置30F基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30F，从电压传感器10以及电流传感器11取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t的直流电压Vb(t)以及直流电流Ib(t)(步骤S051)。而且，控制装置30F使用取得的直流电压Vb(t)以及直流电压Vb(t)，按照上述(3)式算出蓄电装置B的充电电力的实际值Pb(t)(步骤S052)。进一步的，控制装置30F按照上述(2)式算出剩余电力消耗电路20的消耗电力的实际值Pc(t)(步骤S053)，基于上述算出结果，算出来自交流电动机M1的再生电力的实际值Pgn(t)(步骤S054)。
此时，控制装置30F将开关元件Q10变为导通的时刻的再生电力的实际值Pgn(t1)存储到未图示的存储器(步骤S055)。如此，控制装置30F，判定以预定周期运算的再生电力的实际值Pgn(t)是否小于再生电力实际值的存储值Pgn(t1)(步骤S056)。即，控制装置30F通过比较产生了剩余电力的时刻的再生电力与当前时刻的再生电力，判定蓄电装置B是否能够接受再生电力。
在再生电力的实际值Pgn(t)在存储值Pgn(t1)以上的情况下(步骤S056为“否”判定时)，控制装置30F返回最初的处理。
另一方面，在再生电力实际值Pgn(t)低于存储值Pgn(t1)的情况下(步骤S056为“是”判定时)，控制装置30F将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
并且，本实施方式7中，与实施方式3同样，仅仅使用再生电力实际值Pgn(t)随时间的变化判定可否接受再生电力。因此，能够抑制剩余电力消耗电路20的抖动的发生。
(变更例)
图23是表示用于实现本发明实施方式7的变更例的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图23所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30F(图21)按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)而实现处理。
参照图23，首先，控制装置30F基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，当判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
当开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30F从电压传感器10以及电流传感器11取得开关元件Q10变为导通的时刻以后的时刻t的直流电压Vb(t)以及直流电流Ib(t)(步骤S051)。而且，控制装置30F使用取得的直流电压Vb(t)以及直流电压Vb(t)，按照上述(2)以及(3)式分别算出蓄电装置B的充电电力的实际值Pb(t)和剩余电力消耗电路20的消耗电力的实际值Pc(t)(步骤S052，S053)，基于上述算出结果，算出来自交流电动机M1的再生电力的实际值Pgn(t)(步骤S054)。
然后，控制装置30F判定再生电力实际值Pgn(t)是否小于预先确定的阈值(步骤S057)。此阈值设定为蓄电装置B能够接受的再生电力即再生可能电力，例如，为蓄电装置B的容许充电电力Win。
再生电力实际值Pgn(t)在阈值以上的情况下(步骤S057为“否”判定时)，控制装置30F返回最初的处理。
另一方面，再生电力实际值Pgn(t)低于阈值的情况下(步骤S057为“是”判定时)，控制装置30F将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
如上所述，本发明的实施方式7中，使用来自用于管理蓄电装置B的充电状态而设置的电压传感器10的直流电压Vb的检测值算出再生电力的实际值，基于此算出的再生电力实际值进行可否接受再生电力的判定。如此，根据本发明实施方式7，不需要追加新的传感器，也能够可靠的防止蓄电装置B中过充电发生。
进一步的，与同样不需要追加传感器的实施方式4的马达驱动系统100C(图11)进行比较，实施方式4中的控制装置30C构成为：基于交流电动机的运行状态，在软件构成上推定再生电力，所以在由于行驶状况突变(例如急制动或者滑行等)使得产生超过蓄电装置B能够接受的电力的情况下，由于对马达转速突变的认识的延迟，存在不能正确判定可否接受再生电力的可能性。对应于此，本实施方式7中的控制装置30F，使用既设的传感器的检测值算出再生电力的实际值，即使在如此的情况下，也能够进行正确的判定。
(实施方式8)
最后，以下的实施方式8中，作为不使用传感器的检测值而在软件构成上判定可否接受再生电力的结构的其他例子，对基于搭载了马达驱动系统的电动车辆的行驶模式进行上述判定的结构进行说明。
并且，本实施方式8中的马达驱动系统，与图11的马达驱动系统100C相比，区别点在于：替代控制装置30C而包含控制装置30G，所以不再重复关于马达驱动系统的结构的图示和详细的说明。
本实施方式8中，控制装置30G，如下所述，使用了如下结构：基于实施方式1的电力超过模式预先设定用于使剩余电力消耗电路20动作的最小导通时间Ton，不在软件构成上进行再生电力的推定这一方面与实施方式4中控制装置30C不同。
图24是表示用于实现本发明实施方式8的剩余电力消耗电路20的动作/非动作的切换动作的控制构造的流程图。并且，图24所示的流程图中的各步骤，通过控制装置30G(未图示)按照预定周期执行预先存储的程序实现。或者，一部分的步骤也可以构建专用的硬件(电子电路)实现处理。
参照图24，首先，控制装置30G基于蓄电装置B的过充电信息，判定是否产生了剩余电力，在判定为产生了剩余电力时，将开关控制信号S10激活为H电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10变为导通，开始剩余电力消耗电路20中的剩余电力的消耗动作(步骤S01)。
开关元件Q10变为导通而剩余电力消耗电路20开始消耗动作时，控制装置30G基于来自各种传感器的输入信息，检测搭载了马达驱动系统的电动车辆的行驶模式。来自各种传感器的输入信息，包含：来自用于检测驱动轴的转速的车轮速传感器的输入信息、以及来自用于检测表示加速踏板的踩踏量即加速开度的加速开度传感器的输入信号等。
然后，控制装置30G基于检测出的电动车辆的行驶模式，判断交流电动机M1是否处于预想发生过大的再生电力的特殊运行状态。
具体的，控制装置30G基于驱动轴的转速的变化率，进行滑行判定、抓地判定、或者滑行/抓地的状态变化有无的判定(步骤S061)。如此，在判定为行驶模式是从滑行状态变为抓地时(步骤S061为“是”判定时)，控制装置30G设定为特殊运行标志F＝1(步骤S064)。
进一步的，在不是从滑行状态变为抓地时的情况下(步骤S061为“否”判定时)，控制装置30G基于驱动轴的转速的变化率以及加速开度，判定是否处于急减速中(步骤S062)。在加速开度是0且转速的减少率比预定值大的情况下，控制装置30G判定为行驶模式为急减速中(步骤S062为“是”判定时)，设定为特殊运行标志F＝1(步骤S064)。另一方面，在行驶模式不是为急减速中时(步骤S062为“否”判定时)，控制装置30G判断为交流电动机M1处于再生电力在通常范围内的通常运行状态，设定为特殊运行标志F＝0(步骤S063)。
接着，控制装置30G通过特殊运行标志F判定交流电动机M1是否发生了从特殊运行状态到通常运行状态转变(步骤S065)。而且，在步骤S065的“是”判定时，也就是从特殊运行状态到通常运行状态转变时，将开关控制信号S10从H电平切换到L电平而输出到开关元件Q10。由此，开关元件Q10断开，剩余电力消耗电路20变为非动作(步骤S04)。
与此相对，在步骤S065的“否”判定时，也就是继续处于特殊运行状态的情况下，控制装置30G返回最初的处理。
如上所述，在本发明的实施方式8中，能够基于根据各种传感器输出检测的搭载马达驱动系统的电动车辆的行驶模式，在软件构成上进行可否接受再生电力的判定。如此，根据本发明实施方式8，能够不追加新的传感器，可靠的防止蓄电装置B中过充电发生。
另外，与同样不需要追加传感器的实施方式4的马达驱动系统100C(图11)比较，实施方式4中的控制装置30C构成为在软件构成上推定再生电力，因此在行驶状况突变时存在不能正确判定可否接受再生电力的可能性，与此相对，本实施方式8的控制装置30G，能够检测行驶状况的突变，因此能够进行正确的判断。
并且，关于上述实施方式1～8与本发明的对应关系，驱动力产生部28相当于“负载装置”以及“驱动力产生部”，蓄电装置B相当于“蓄电装置”，剩余电力消耗电路20相当于“剩余电力消耗电路”。另外，控制装置30以及30A～30G实现“控制装置”。
并且，上述实施方式1～8中，作为“负载装置”的一个例子，对产生车辆的驱动力的结构进行了说明，但是不限于此，进行电力消耗的装置以及能够进行电力消耗和发电两者的装置中的任意一种都能够适用。
应该认为，此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述说明而是由权利要求表示，与权利要求的范围同等的意义以及范围内的所有变更均包含其中。
本发明能够适用于构成为能够与负载装置授受电力的电源系统以及具备该电源系统的电动车辆。

Claims (1)

1.一种电源系统，是能够与负载装置之间授受电力的电源系统(10#)，具备：
蓄电装置(B)，其向上述负载装置供给电力，另一方面通过上述负载装置发电产生的再生电力充电；
剩余电力消耗电路(20)，其构成为：通过被驱动为导通状态，消耗上述再生电力中未充电到上述蓄电装置(B)的剩余电力；以及
控制上述剩余电力消耗电路(20)的控制装置(30)，
上述控制装置(30)被构成为：在上述剩余电力消耗电路(20)处于导通状态时，判断上述蓄电装置(B)可否接受上述再生电力，并且在判断为上述蓄电装置(B)能够接受上述再生电力的情况下，将上述剩余电力消耗电路(20)驱动为断开状态，
上述负载装置包含：接受从上述电源系统(10#)供给的电力而产生车辆的驱动力的驱动力产生部(28)，
上述控制装置(30)，对从上述剩余电力消耗电路(20)被驱动为导通状态的时刻起经过的经过时间进行计时，当计时得到的上述经过时间超过了预定时间时，判断为上述蓄电装置(B)能够接受上述再生电力，
上述预定时间被设定为包含预想根据上述车辆的行驶状况的变化产生上述剩余电力的期间。
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