CN102196954B - 混合动力车辆及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

电源***包括主蓄电装置(BA)和多个副蓄电装置(BB1、BB2)。转换器(12B)与副蓄电装置(BB1、BB2)中的选择出的一方连接并在该选择副蓄电装置与供电线(PL2)之间进行双向的电压变换。对使用中的选择副蓄电装置的SOC降低进行响应，产生副蓄电装置的切换要求，执行继电器(SR1、SR1G、SR2、SR2G)的切换处理。此时，在发动机4的启动处理或停止处理的执行中，即使检测到SOC降低也使切换要求的产生待机。同样地，在副蓄电装置的切换处理中，即使产生了发动机(4)的启动要求或停止要求，启动处理或停止处理的开始也待机。

Description

混合动力车辆及其控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆及其控制方法，更加特定地，涉及搭载主电源装置和多个副蓄电装置作为车辆行驶用电源的混合动力车辆的控制。
背景技术
作为有益于环境的车辆，近年来开发了电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车辆等电动车辆并已实用化。这些电动车辆搭载有产生车辆驱动力的电机、以及构成为包括蓄电装置的用于供给电机驱动电力的电源***。混合动力汽车也被构成为通过直接或间接使用内燃机的输出能量来使车辆行驶。
特别地，也提出了通过车辆外部的电源(以下也称为“外部电源”)对混合动力汽车的车载蓄电装置进行充电的结构，在这些电动车辆中，谋求延长能够通过车载蓄电装置的蓄电电力进行行驶的距离。另外，以下也将通过外部电源对车载蓄电装置进行的充电简称为“外部充电”。
例如，在日本特开2008-109840号公报(专利文献1)和日本特开2003-209969号公报(专利文献2)中，记载了并联连接多个蓄电装置(电池)的电源***。在专利文献1和专利文献2所记载的电源***中，按每个蓄电装置(电池)设置有作为充放电调整机构的电压变换器(converter，转换器)。与此相对，在日本特开2008-167620号公报(专利文献3)中，记载了在搭载有主蓄电装置和多个副蓄电装置的车辆中设置有与主蓄电装置对应的转换器和由多个副蓄电装置共用的转换器的电源装置的结构。根据该结构，能够抑制装置元件的数量并能够增大可蓄电的能量。
专利文献1：日本特开2008-109840号公报；
专利文献2：日本特开2003-209969号公报；
专利文献3：日本特开2008-167620号公报。
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献3所记载的电源装置中，选择性地将多个副蓄电装置中的一个副蓄电装置与转换器连接，通过主蓄电装置和所选择的副蓄电装置来供给车辆驱动用电机的驱动电力。在这样的电源***中，当使用中的副蓄电装置的SOC(State of Charge，充电状态)降低了时，使新的副蓄电装置与转换器连接，通过依次使用多个副蓄电装置来延长通过蓄电能量实现的行驶距离(EV(Electric Vehicle，电动车辆)行驶距离)。但是，在这样的结构中，在副蓄电装置的连接切换时，因为仅使用主蓄电装置的电力，所以作为电源***整体而能够输入输出的电力降低。
另外，在混合动力车辆中，根据行驶状态，选择仅利用电机输出的行驶、和利用电机输出以及发动机输出这双方的行驶。因此，发动机伴随车辆行驶中的启动处理或停止处理而间歇性地运行。
在此，在发动机启动以及停止时，产生对电源***的充放电要求。具体而言，在发动机启动时，从电源***输出用于使发动机摇动(cranking)的电机电力。另外，在发动机停止时，为了抑制振动，对电源***输入输出因燃料切断后的电机驱动引起的减速控制和/或即将停止前的用于再生制动器使用的电机电力。
因此，当同时执行电源***中的副蓄电装置的连接切换、和发动机启动或停止时，能够产生的车辆驱动功率发生变化，由此可能对车辆运行性(驾驶性能)产生影响。
本发明是为了解决这样的问题而完成的，本发明的目的在于：在具有主蓄电装置和副蓄电装置并由多个副蓄电装置共用电压变换器(converter)的电源结构的混合动力车辆中，防止副蓄电装置的切换处理对车辆运行性(驾驶性能)产生不良影响。
用于解决课题的手段
根据本发明，混合动力车辆具备：产生车辆驱动功率的电机、内燃机、主蓄电装置、供电线、第一电压变换器、相互并联地设置的多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部、切换控制装置、和行驶控制部。内燃机构成为能够独立于电机地输出车辆驱动功率。供电线构成为对驱动控制电机的变换器进行供电。第一电压变换器设置在供电线与主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换。第二电压变换器设置在多个副蓄电装置与供电线之间，构成为在多个副蓄电装置之一与供电线之间进行双向的电压变换。连接部设置在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间，构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择副蓄电装置与第二电压变换器连接。切换控制装置构成为控制多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的选择性的连接。行驶控制部将混合动力车辆的整体要求功率分配为电机的输出功率和内燃机的输出功率。并且，行驶控制部，在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接切换处理中，禁止停止状态的内燃机的启动处理和工作状态的内燃机的停止处理。
或者，根据本发明，一种混合动力车辆的控制方法，混合动力车辆具备上述的：电机、内燃机、主蓄电装置、供电线、第一电压变换器、多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部、切换控制装置、和行驶控制部。并且，控制方法包括：判定是否处于多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接切换处理中的步骤；和在连接切换处理中，禁止停止状态的内燃机的启动处理和工作状态的内燃机的停止处理的步骤。
根据上述混合动力车辆及其控制方法，在副蓄电装置的连接切换处理中，禁止内燃机的启动处理和停止处理的执行，因此能够防止伴随发动机启动/停止的电力输入输出的发生。其结果，在连接切换处理中，能够避免以发动机的启动/停止处理为起因的、能够输出的车辆驱动功率变动，因此能够防止所述连接切换处理对车辆运行性(驾驶性能)产生不良影响。
优选的是，混合动力车辆还具备：旋转元件，其转速根据内燃机的输出变化而变化；和保护控制部，其为了抑制旋转元件的过旋转，生成内燃机的启动要求和停止要求的一方。并且，行驶控制部，在由保护控制部生成了启动要求或停止要求时，不论是否处于连接切换处理中，都允许内燃机的启动处理或停止处理。或者，控制方法还包括如下步骤：在由保护控制部生成了启动要求或停止要求时，不论是否处于连接切换处理中，都允许内燃机的启动处理或停止处理。
如此一来，在因保护部件的目的而产生了内燃机的启动要求或停止要求时，优先确保车辆运行性并实现发动机的启动/停止，由此能够实现可靠地保护设备。
优选的是，切换控制装置包括切换判定部和切换禁止部。切换判定部构成为基于使用中的选择副蓄电装置的剩余容量(SOC)的充电状态，判定是否需要产生选择副蓄电装置的切换要求。切换禁止部构成为在内燃机处于启动处理中或停止处理中时，对切换判定部进行指示以使得不产生切换要求。或者，控制方法包括：判定是否处于多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接切换处理中的步骤；和在连接切换处理中，禁止停止状态的内燃机的启动处理和工作状态的内燃机的停止处理的步骤。
如此一来，在内燃机的启动处理或停止处理的执行中，能够禁止副蓄电装置的连接切换处理的开始，因此能够更可靠地防止同时执行内燃机的启动/停止处理和副蓄电装置的连接切换处理。
在本发明的另一方式中，混合动力车辆具备：产生车辆驱动功率的电机、内燃机、主蓄电装置、供电线、第一电压变换器、相互并联地设置的多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部、和切换控制装置。内燃机构成为能够独立于电机地输出车辆驱动功率。供电线构成为对驱动控制电机的变换器进行供电。第一电压变换器设置在供电线与主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换。第二电压变换器设置在多个副蓄电装置与供电线之间，构成为在多个副蓄电装置之一与供电线之间进行双向的电压变换。连接部设置在多个副蓄电装置与第二电压变换器之间，构成为选择性地将多个副蓄电装置中的选择副蓄电装置与第二电压变换器连接。切换控制装置构成为控制多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的选择性的连接。并且，切换控制装置包括：切换判定部，其基于使用中的选择副蓄电装置的剩余容量(SOC)的充电状态，判定是否需要产生选择副蓄电装置的切换要求；和切换禁止部，其在内燃机处于启动处理中或停止处理中时，对切换判定部进行指示以使得不产生选择副蓄电装置的切换要求。
或者，在本发明的另一方式中，一种混合动力车辆的控制方法，混合动力车辆具备上述的：电机、内燃机、主蓄电装置、供电线、第一电压变换器、多个副蓄电装置、第二电压变换器、连接部、和切换控制装置。并且，控制方法包括：判定是否处于多个副蓄电装置与第二电压变换器之间的连接切换处理中的步骤；和在连接切换处理中，禁止停止状态的内燃机的启动处理和工作状态的内燃机的停止处理的步骤。
根据上述混合动力车辆及其控制方法，在内燃机的启动处理或停止处理的执行中，禁止副蓄电装置的连接切换处理的开始。由此，能够防止在副蓄电装置的连接切换处理中发生伴随发动机启动/停止的电力输入输出。其结果，在连接切换处理中，能够避免以发动机的启动/停止处理为起因的、能够输出的车辆驱动功率变动，因此能够防止所述连接切换处理对车辆运行性(驾驶性能)产生不良影响。
优选的是，切换控制装置还包括升压指示部、第一电力限制部、连接切换控制部、和第二电力限制部。升压指示部构成为在产生了切换要求时，对第一电压变换器进行指示，使得将供电线的电压设为第一电压，该第一电压比主蓄电装置的输出电压以及切换后与第二电压变换器连接的副蓄电装置的输出电压高。第一电力限制部构成为在供电线的电压达到了第一电压之后，使选择副蓄电装置的输入输出电力上限值逐渐减小至零。连接切换控制部构成为在由第一电力限制部将输入输出电力上限值设定成了零时，切换多个副蓄电装置和第二电压变换器之间的连接。第二电力限制部构成为在由连接切换控制部切换了多个副蓄电装置和第二电压变换器之间的连接之后，使输入输出电力上限值逐渐上升至与新与第二电压变换器连接的副蓄电装置的充电状态对应的值。
另外，优选的是，控制方法还包括：指示步骤，在产生了切换要求时，对第一电压变换器进行指示，使得将供电线的电压设为第一电压，该第一电压比主蓄电装置的输出电压以及切换后与第二电压变换器连接的副蓄电装置的输出电压高；减少步骤，在供电线的电压达到了第一电压之后，使选择副蓄电装置的输入输出电力上限值逐渐减小至零；切换步骤，在通过减少步骤将输入输出电力上限值设定成了零时，切换多个副蓄电装置和第二电压变换器之间的连接；以及上升步骤，在通过切换步骤切换了多个副蓄电装置和第二电压变换器之间的连接之后，使输入输出电力上限值逐渐上升至与新与第二电压变换器连接的副蓄电装置的充电状态对应的值。
如此一来，在第二电压变换器与副蓄电装置的连接切换时，能够在使供电线升压至比主蓄电装置的输出电压和新使用的副蓄电装置的输出电压都高的第一电压之后，将新使用的副蓄电装置与第二电压变换器连接。由此，能够防止形成经由供电线从新使用的副蓄电装置的短路路径。另外，在副蓄电装置的连接切换前缩小副蓄电装置的输入输出电力上限值，并且在连接切换完成后使所述输入输出电力上限值渐渐恢复，因此在因为连接切换而不能对副蓄电装置输入输出电力的期间，能够防止对电源***要求过度的充放电电力。
发明的效果
根据本发明，在具有主蓄电装置和副蓄电装置并由多个副蓄电装置共用电压变换器(converter)的电源结构的混合动力车辆中，能够防止副蓄电装置的切换处理对车辆运行性(驾驶性能)产生不良影响。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的混合动力车辆的主要结构的图。
图2是表示图1所示的各变换器的详细结构的电路图。
图3是表示图1所示的各转换器的详细结构的电路图。
图4是说明混合动力车辆的行驶控制的功能框图。
图5是表示本发明的实施方式的混合动力车辆中的选择副蓄电装置连接切换处理的简要的处理步骤的流程图。
图6是说明图5所示的副蓄电装置的切换判定处理的详细情况的流程图。
图7是说明图5所示的切换前升压处理的详细情况的流程图。
图8是说明图5所示的电力限制变更处理的详细情况的流程图。
图9是说明图5所示的连接切换处理的详细情况的流程图。
图10是说明图5所示的恢复处理的详细情况的流程图。
图11是本发明的实施方式的混合动力车辆中的选择副蓄电装置的切换处理时的工作波形图。
图12是说明用于本发明的实施方式的混合动力车辆中的发动机启动/停止限制的控制处理的第一流程图。
图13是说明用于本发明的实施方式的混合动力车辆中的发动机启动/停止限制的控制处理的第二流程图。
图14是说明本发明的实施方式的混合动力车辆的控制结构中的、用于选择副蓄电装置的切换处理以及发动机启动/停止限制的功能部分的功能框图。
附图标记说明：
1混合动力车辆；2车轮；3动力分配机构；4发动机；6电池充电用转换器(外部充电)；8外部电源；9A、9B1、9B2电流传感器；10A、10B1、10B2、13、21A、21B电压传感器；11A、11B1、11B2温度传感器；12A转换器(主蓄电装置专用)；12B转换器(副蓄电装置共用)；14、22变换器；15～17各相臂(U、V、W)；24、25电流传感器；30控制装置；39A连接部(主蓄电装置)；39B连接部(副蓄电装置)；100切换判定部；110升压指示部；120电力限制部(主蓄电装置)；130电力限制部(副蓄电装置)；140连接切换控制部；200转换器控制部；205发动机启动禁止要求产生部；210电池切换禁止部；215保护控制部；250行驶控制部；260总功率算出部；270、280变换器控制部；BA电池(主蓄电装置)；BB选择副蓄电装置；BB1、BB2电池(副蓄电装置)；C1、C2、CH平滑用电容器；CMBT升压指令信号；CONT1～CONT7继电器控制信号；D1～D8二极管；FBT标记(升压完成)；FINH禁止标记(副蓄电装置切换处理)；IA、IB1、IB2输入输出电流(电池)；ID变量(切换处理状态)；IGON起动信号；L1电抗器；MCRT1、MCRT2电机电流值；MG1、MG2电动发电机；PL1A、PL1B电源线；PL2供电线；Ptt1总要求功率；PRT标记(部件保护目的)；PWMI、PWMI1、PWMI2、PWMC、PWMC1、PWMC2控制信号(变换器)；PWU、PWUA、PWDA、PWD、PWDA、PWDB控制信号(转换器)；RQES标记(发动机启动/停止处理禁止)；Q1～Q8 IGBT元件；R限制电阻；SL1、SL2接地线；SMR1～SMR3***主继电器；SR1、SR1G、SR2、SR2G继电器；STPEG标记(发动机停止处理中)；STREG(发动机启动处理中)；TA、TBB1、TBB2电池温度(电池)；Tqcom1、Tqcom2转矩指令值；UL、VL、WL线(三相)；V1预定电压；VBA、VBB1、VBB2电压(电池输出电压)；VLA、VLB、VH电压；VHref电压指令值(VH)；Win输入上限电力；Win(M)输入上限电力(主蓄电装置)；Win(S)输入上限电力(选择副蓄电装置)；Wout输出上限电力；Wout(M)输出上限电力(主蓄电装置)；Wout(S)输出上限电力(选择副蓄电装置)。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，原则上不再重复对其的说明。
图1是表示本发明实施方式的混合动力车辆的主要结构的图。
参照图1，混合动力车辆1包括：作为蓄电装置的电池BA、BB1、BB2；连接部39A、39B；转换器12A、12B；平滑用电容器C1、C2、CH；电压传感器10A、10B1、10B2、13、21A、21B；温度传感器11A、11B1、11B2；电流传感器9A、9B1、9B2；供电线PL2；变换器(inverter，逆变器)14、22；电动发电机MG1、MG2；车轮2；动力分配机构3；发动机4；以及控制装置30。
本实施方式的混合动力车辆的电源***具有：作为主蓄电装置的电池BA、向驱动电动发电机MG2的变换器14进行供电的供电线PL2；设置在主蓄电装置(BA)与供电线PL2之间、进行双向电压变换的作为电压变换器的转换器12A；相互并联设置的多个作为副蓄电装置的电池BB1、BB2；以及设置在多个副蓄电装置(BB1、BB2)与供电线PL2之间、执行双向电压变换的作为电压变换器的转换器12B。电压变换器(12B)选择性地与多个副蓄电装置(BB1、BB2)中的一个副蓄电装置连接，在该副蓄电装置与供电线PL2之间进行双向的电压变换。
副蓄电装置(BB1和BB2的一方)和主蓄电装置(BA)的可蓄电容量例如被设定成通过同时使用而能够输出与供电线连接的电力负载(22和MG2)所容许的最大功率。由此，在不使用发动机的EV行驶中，能够进行最大功率的行驶。如果副蓄电装置的蓄电状态恶化了，则更换副蓄电装置后再行驶即可。并且，在消耗了副蓄电装置的电力之后，通过除了使用主蓄电装置还使用发动机，即使不使用副蓄电装置也能够使得进行最大功率的行驶成为可能。
另外，通过采用这样的结构，由于由多个副蓄电装置共用转换器12B，因此可以不必随着蓄电装置的数量而增加转换器的数量。为了进一步延长EV行驶距离，以与电池BB1、BB2并联的方式进一步增加电池即可。
优选的是，搭载在该混合动力车辆上的主蓄电装置和副蓄电装置能够进行外部充电。因此，混合动力车辆1例如还包括用于与作为AC100V的商用电源的外部电源8连接的电池充电装置(充电用转换器)6。电池充电装置6将交流变换为直流并对电压进行调压而供给电池的充电电力。另外，作为能够进行外部充电的结构，除了上述结构以外，也可以使用将电动发电机MG1、MG2的定子线圈的中性点与交流电源连接的方式、和/或组合转换器12A、12B而使其作为交流直流变换装置发挥作用的方式。
平滑用电容器C1连接在电源线PL1A与接地线SL2之间。电压传感器21A检测平滑用电容器C1的两端间的电压VLA并向控制装置30输出。转换器12A能够将平滑用电容器C1的端子间电压升压并向供电线PL2供给。
平滑用电容器C2连接在电源线PL1B与接地线SL2之间。电压传感器21B检测平滑用电容器C2的两端间的电压VLB并向控制装置30输出。转换器12B能够将平滑用电容器C2的端子间电压升压并向供电线PL2供给。
平滑用电容器CH对由转换器12A、12B升压后的电压进行平滑化。电压传感器13检测平滑用电容器CH的端子间电压VH并向控制装置30输出。
或者，反向地，转换器12A、12B能够将由平滑用电容器CH平滑后的端子间电压VH降压并向电源线PL1A、PL1B供给。
变换器14将从转换器12B和/或12A提供的直流电压变换为三相交流电压并向电动发电机MG1输出。变换器22将从转换器12B和/或12A提供的直流电压变换为三相交流电压并向电动发电机MG2输出。
动力分配机构3是与发动机4和电动发电机MG1、MG2连接并在它们之间分配动力的机构。作为动力分配机构，例如可以使用具有太阳齿轮、行星齿轮架、齿圈的三个旋转轴的行星齿轮机构。在行星齿轮机构中，如果确定了三个旋转轴中的两个旋转轴的旋转，则另一个旋转轴的旋转被强制性地确定了。这三个旋转轴分别与发动机4、电动发电机MG1、MG2的各旋转轴连接。另外，电动发电机MG2的旋转轴通过未图示的减速齿轮和/或差动齿轮与车轮2连接。另外，在动力分配机构3的内部还可以组装有针对电动发电机MG2的旋转轴的减速器。即，发动机输出的变化起到如下作用：不仅使发动机转速变化，而且通过发动机转速的变化，使与动力分配机构3连接的选择元件(MG1、MG2等)的转速也变化。
连接部39A包括：***主继电器SMR2，其连接在电池BA的正极与电源线PL1A之间；串联连接的***主继电器SMR1和限制电阻R，其与***主继电器SMR2并联连接；以及***主继电器SMR3，其连接在电池BA的负极(接地线SL1)与节点N2之间。
***主继电器SMR1～SMR3分别响应于从控制装置30提供的继电器控制信号CONT1～CONT3而被控制为导通状态(on)/非导通状态(off)。
电压传感器10A测定电池BA的端子间的电压VA。并且，温度传感器11A测定电池BA的温度TA，电流传感器9A测定电池BA的输入输出电流IA。这些传感器的测定值被输出给控制装置30。控制装置30基于这些测定值来监视SOC(State of Charge)所代表的电池BA的状态。
连接部39B设置在电源线PL1B和接地线SL2与电池BB1、BB2之间。连接部39B包括：***主继电器SR1，其连接在电池BB1的正极与电源线PL1B之间；继电器SR1G，其连接在电池BB1的负极与接地线SL2之间；继电器SR2，其连接在电池BB2的正极与电源线PL1B之间；以及继电器SR2G，其连接在电池BB2的负极与接地线SL2之间。
继电器SR1、SR2分别响应于从控制装置30提供的继电器控制信号CONT4、CONT5而被控制为导通状态(on)/非导通状态(off)。继电器SR1G、SR2G分别响应于从控制装置30提供的继电器控制信号CONT6、CONT7而被控制为导通状态(on)/非导通状态(off)。接地线SL2如后面说明的那样穿过转换器12A、12B而延伸至变换器14和22侧。
电压传感器10B1和10B2分别测定电池BB1和BB2的端子间的电压VBB1和VBB2。并且，温度传感器11B1和11B2分别测定电池BB1和BB2的温度TBB1和TBB2。另外，电流传感器9B1和9B2测定电池BB1和BB2的输入输出电流IB1和IB2。这些传感器的测定值被输出给控制装置30。控制装置30基于这些测定值来监视SOC(State of Charge)所代表的电池BB1、BB2的状态。
另外，作为电池BA、BB1、BB2，例如可以使用铅蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等二次电池、和/或双电荷层电容器等大容量的电容器等。
变换器14与供电线PL2和接地线SL2连接。变换器14接受从转换器12A和/或12B升压后的电压，例如为了启动发动机4而驱动电动发电机MG1。另外，变换器14将由从发动机4传递来的动力而在电动发电机MG1中发电产生的电力返回到转换器12A和12B。此时，转换器12A和12B由控制装置30控制作为降压转换器进行工作。
电流传感器24将在电动发电机MG1中流动的电流作为电机电流值MCRT1进行检测，并将电机电流值MCRT1输出给控制装置30。
变换器22与变换器14并联地连接在供电线PL2与接地线SL2之间。变换器22将转换器12A和12B输出的直流电压变换为三相交流电压，并输出给驱动车轮2的电动发电机MG2。另外，变换器22将伴随再生制动而在电动发电机MG2中发电产生的电力返回到转换器12A和12B。此时，转换器12A和12B由控制装置30控制作为降压转换器进行工作。
电流传感器25将在电动发电机MG2中流动的电流作为电机电流值MCRT2进行检测，并将电机电流值MCRT2输出给控制装置30。
控制装置30由内置有未图示的CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)和存储器的电子控制单元(ECU)构成，基于存储在该存储器中的映射图(map)和程序来执行使用了各个传感器的测定值的运算处理。另外，关于控制装置30的一部分，也可以构成为通过电子电路等硬件执行预定的数值/逻辑运算处理。
具体地说，控制装置30接受电动发电机MG1、MG2的各转矩指令值和转速，电压VBA、VBB1、VBB2、VLA、VLB、VH的各值，电机电流值MCRT1、MCRT2，以及起动信号IGON。并且，控制装置30对转换器12B输出进行升压指示的控制信号PWUB、进行降压指示的控制信号PWDB、以及指示禁止工作的停止(shut down)信号。
并且，控制装置30对变换器14输出控制信号PWMI1和控制信号PWMC1，控制信号PWMI1进行将作为转换器12A、12B的输出的直流电压变换为用于驱动电动发电机MG1的交流电压的驱动指示，控制信号PWMC1进行将在电动发电机MG1中发电产生的交流电压变换为直流电压并返回到转换器12A、12B侧的再生指示。
同样地，控制装置30对变换器22输出控制信号PWMI2和控制信号PWMC2，控制信号PWMI2进行将直流电压变换为用于驱动电动发电机MG2的交流电压的驱动指示，控制信号PWMC2进行将在电动发电机MG2中发电产生的交流电压变换为直流电压并返回到转换器12A、12B侧的再生指示。
图2是表示图1的变换器14和22的详细结构的电路图。
参照图2，变换器14包括U相臂15、V相臂16、和W相臂17。U相臂15、V相臂16、和W相臂17并联连接在供电线PL2与接地线SL2之间。
U相臂15包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT(Insulated gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)元件Q3、Q4；和分别与IGBT元件Q3、Q4反向并联连接的二极管D3、D4。二极管D3的阴极与IGBT元件Q3的集电极连接，二极管D3的阳极与IGBT元件Q3的发射极连接。二极管D4的阴极与IGBT元件Q4的集电极连接，二极管D4的阳极与IGBT元件Q4的发射极连接。
V相臂16包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Q5、Q6；和分别与IGBT元件Q5、Q6反向并联连接的二极管D5、D6。IGBT元件Q5、Q6与反向并联二极管D5、D6的连接同U相臂15一样。
W相臂17包括串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Q7、Q8；和分别与IGBT元件Q7、Q8反向并联连接的二极管D7、D8。IGBT元件Q7、Q8与反向并联二极管D7、D8的连接同U相臂15一样。
另外，在本实施方式中，将IGBT元件作为能够进行接通断开控制的电力用半导体开关元件的代表示例而进行了表示。即，也可以代替IGBT元件而使用双极晶体管和/或场效应晶体管等电力用半导体开关元件。
各相臂的中间点与电动发电机MG1的各相线圈的各相端连接。即，电动发电机MG1是三相的永磁体同步电机，U、V、W相的三个线圈的各自一端共同连接于中点。并且，U相线圈的另一端与从IGBT元件Q3、Q4的连接节点引出的线UL连接。另外，V相线圈的另一端与从IGBT元件Q5、Q6的连接节点引出的线VL连接。另外，W相线圈的另一端与从IGBT元件Q7、Q8的连接节点引出的线WL连接。
另外，关于图1的变换器22，虽然在与电动发电机MG2连接这一点上与变换器14不同，但是内部的电路结构与变换器14同样，因此不再重复详细的说明。另外，在图2中记载了向变换器提供控制信号PWMI、PWMC的情况，这是为了避免记载变得复杂，如图1所示，各个控制信号PWMI1、PWMC1和控制信号PWMI2、PWMC2分别被输入给变换器14、22。
图3是表示图1的转换器12A和12B的详细结构的电路图。
参照图3，转换器12A包括：一端与电源线PL1A连接的电抗器L1；串联连接在供电线PL2与接地线SL2之间的IGBT元件Q1、Q2；以及分别与IGBT元件Q1、Q2反向并联连接的二极管D1、D2。
电抗器L1的另一端与IGBT元件Q1的发射极和IGBT元件Q2的集电极连接。二极管D1的阴极与IGBT元件Q1的集电极连接，二极管D1的阳极与IGBT元件Q1的发射极连接。二极管D2的阴极与IGBT元件Q2的集电极连接，二极管D2的阳极与IGBT元件Q2的发射极连接。
另外，关于图1的转换器12B，虽然在代替电源线PL1A而与电源线PL1B连接这一点上与转换器12A不同，但是内部的电路结构与转换器12A同样，因此不再重复详细的说明。另外，在图3中记载了向转换器提供控制信号PWU、PWD的情况，这是为了避免记载变得复杂，如图1所示，各个控制信号PWUA、PWDA和控制信号PWUB、PWDB分别被输入给变换器14、22。
在混合动力车辆1的电源***中，通过电池BA(主蓄电装置)、和电池BB1、BB2中的选择出的副蓄电装置(以下也称为“选择副蓄电装置BB”)，在电动发电机MG1、MG2之间进行电力的授受。
控制装置30基于电压传感器10A、温度传感器11A、以及电流传感器9A的检测值，设定表示主蓄电装置的剩余容量的SOC(M)、表示充电电力的上限值的输入上限电力Win(M)、以及表示放电电力的上限值的输出上限电力Wout(M)。
并且，控制装置30基于电压传感器10B1、10B2、温度传感器11B1、11B2、电流传感器9B1、9B2的检测值，设定选择副蓄电装置BB的SOC(B)和输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)。
一般来说，SOC由当前的充电量相对于各电池的满充电状态的比例(％)来表示。另外，Win、Wout表示为即使以预定的时间(例如10秒左右)对该电力进行放电、该电池(BA、BB1、BB2)也不会变得过充电或过放电的电力的上限值。
在图4中表示了用于说明与由控制装置30实现的混合动力车辆1的行驶控制、具体地说即与发动机4、电动发电机MG1、MG2之间的动力分配控制相关的控制结构的功能框图。另外，图4所示的各个功能框单元通过由控制装置30执行预先存储的预定程序和/或由控制装置30内的电子电路(硬件)执行运算处理来实现。
参照图4，总功率算出部260基于车速和踏板操作(加速踏板)计算出混合动力车辆1整体的总要求功率Ptt1。另外，在总要求功率Ptt1中，根据车辆状况，也可包括为了使电动发电机MG1产生电池充电电力而要求的功率(发动机输出)。
向行驶控制部250输入主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win(M)、Wout(M)及选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)、来自总功率算出部260的总要求功率Ptt1、以及制动踏板操作时的再生制动要求。行驶控制部250生成作为电机控制指令的转矩指令值Tqcom1和Tqcom2，使得电动发电机MG1、MG2总的输入输出电力处于主蓄电装置BA和选择副蓄电装置BB总的充电限制(Win(M)+Win(S))以及放电限制(Wout(M)+Wout(S))的范围内。并且，为了确保总要求功率Ptt1，对由电动发电机MG2产生的车辆驱动功率、和由发动机4产生的车辆驱动功率进行分配。特别是，通过最大限度地利用从外部充电获得的电池电力来抑制发动机4的工作、或者与发动机4能够高效地工作的区域相对应地来设定由发动机4产生的车辆驱动功率，实现高燃料经济性的车辆行驶控制。
变换器控制部270基于转矩指令值Tqcom1和电动发电机MG1的电机电流值MCRT1，生成变换器14的控制信号PWMI1、PWMC1。同样地，变换器控制部280基于转矩指令值Tqcom2和电动发电机MG2的电机电流值MCRT2，生成变换器22的控制信号PWMI2、PWMC2。另外，行驶控制部250根据设定的由发动机产生的车辆驱动功率的要求值，生成发动机控制指令。并且，由未图示的控制装置(发动机ECU)按照上述发动机控制指令来控制发动机4的工作。
混合动力车辆1，在为积极地使用电池电力来使车辆行驶的行驶模式(EV模式)的情况下，当总要求功率Ptt1处于电池整体的输出上限电力Wout(M)+Wout(S)以下时，不使发动机4工作，仅通过由电动发电机MG2产生的车辆驱动功率来行驶。另一方面，当总要求功率Ptt1超过了Wout(M)+Wout(S)时，启动发动机4。
与此相对，在为没有选择该EV模式的行驶模式(HV模式)时，控制发动机4与电动发电机MG2之间的驱动力功率分配，使得电池SOC维持为预定的目标值。即，进行与EV模式相比容易使发动机4工作的行驶控制。
行驶控制部250根据上述那样的驱动力功率分配控制，在需要启动停止中的发动机4的情况下，产生发动机4的启动要求。当响应于该启动要求而产生了发动机启动指令时，电动发电机MG1被控制为产生发动机4的摇发动机动转矩(正旋转转矩)。即，在发动机启动处理中，需要从电源***供给用于产生该摇动转矩的电动发电机MG1的消耗电力。
同样地，行驶控制部250根据上述那样的驱动力功率分配控制，在需要使工作中的发动机4停止的情况下，产生发动机停止要求。当响应于该停止要求而产生了发动机停止指令时，停止发动机4的燃料供给(燃料切断)，并且为了抑制振动，在燃料切断后由电动发电机MG1执行用于减速控制的电机驱动、和/或在发动机即将停止前使用再生制动。在发动机停止处理中，对电源***输入输出用于该电机驱动和/或再生制动的电力。
另外，在混合动力车辆1中，由于成为了发动机4和电动发电机MG1、MG2经由动力分配机构3连接的结构，在与动力分配机构3连接的旋转元件、例如发动机4或电动发电机MG1的转速过度上升了时，以抑制其过度上升为目的，有时产生用于部件保护的发动机启动要求或发动机停止要求。例如，与其相应的为下述情况：通过使发动机4停止而去掉发动机输出转矩来实现电动发电机MG1和发动机4的转速降低，或者通过启动发动机4来实现抑制电动发电机MG1的负方向的转速。
并且，在EV模式下，进行与主蓄电装置BA相比优先使用选择副蓄电装置BB的电力的充放电控制。因此，当在车辆行驶中使用中的选择副蓄电装置BB的SOC降低了时，需要切换选择副蓄电装置BB。例如，在车辆起动时将电池BB1设为了选择副蓄电装置BB的情况下，需要执行将电池BB1从转换器12B切断并将电池BB2作为新的选择副蓄电装置BB而与转换器12B连接的连接切换处理。
此时，在选择副蓄电装置的连接切换处理中，因为能够仅使用主蓄电装置BA，所以作为电池***整体而言能够输入输出的电力降低。另外，如上所述在发动机启动/停止处理中产生对电源***的电力的输入输出。因此，当重叠执行选择副蓄电装置的连接切换处理和发动机启动/停止处理时，由于发动机启动/停止处理所需要的电力部分的影响，暂时无法确保车辆整体能够产生的车辆驱动功率，存在对车辆运行性(驾驶性能)产生影响的可能性。
因此，考虑选择副蓄电装置的连接切换处理不对车辆运行性产生影响，需要决定发动机启动/停止处理和选择副蓄电装置的连接切换处理的执行定时。
另外，在选择副蓄电装置的连接切换处理中，由于新的高电压电池的连接而产生意想不到的短路路径，这样恐怕在设备保护等方面会产生问题，因此副蓄电装置的连接切换处理，在防止发生短路路径方面需要十分留意。另外，在上述连接切换处理的期间，因为选择副蓄电装置BB的电力供给和电力回收是不可能的，所以寻求在该期间进行对电源***整体而言不会发生过充电和过放电的充放电限制。
图5是表示本发明实施方式的混合动力车辆的电源***中的选择副蓄电装置的切换处理的简要处理步骤的流程图。另外，图6～图10是详细地说明图5的步骤S100、S200、S300、S400、S500的流程图。
控制装置30通过以预定的周期执行预先存储的预定程序而能够以预定的周期重复地执行遵循图5～图10所示的流程图的控制处理步骤。由此，能够实现本发明实施方式的混合动力车辆的电源***中的副蓄电装置的连接切换处理。
参照图5，控制装置30在步骤S100中执行选择副蓄电装置的切换判定处理。并且，当判定为需要切换选择副蓄电装置时，执行以下的步骤S200～S500。另一方面，当在步骤S100中判定为不需要切换选择副蓄电装置时，实际上不执行步骤S200～S500。
控制装置30在步骤S200中执行切换前升压处理，在步骤S300中执行电力限制变更处理，以使得在副蓄电装置的连接切换期间不对电源***产生过大的充放电要求。然后，控制装置30通过步骤S400执行实际切换选择副蓄电装置BB和转换器12B的连接的连接切换处理，在执行完该处理后通过步骤S500执行恢复处理并开始通过新的选择副蓄电装置BB来供给电力。
图6是详细地说明图5中的选择副蓄电装置的切换判定处理(S100)的流程图。
另外，如以下说明的那样，导入表示连接切换处理的进行状况(状态)的变量ID。将变量ID设定为-1、0～4中的某个值。ID＝0表示未产生副蓄电装置的切换要求的状态。即，当ID＝0时，通过当前的选择副蓄电装置BB来供给电力，另一方面以预定的周期判定是否需要切换选择副蓄电装置BB。另外，在由于设备故障和/或电池电力消耗而导致不存在能够使用的新的副蓄电装置的情况下，设定为ID＝-1。
参照图6，控制装置30通过步骤S105来判定ID是否等于0。当ID＝0时(S105中判定为“是”时)，控制装置30开始实际的是否需要切换判定处理。
首先，控制装置30通过步骤S110，基于选择副蓄电装置BB的充电状态(SOC)来判定是否需要产生切换要求。例如，将选择副蓄电装置BB的SOC与预定的判定值相比较，在SOC低于了该判定值时，步骤S110判定为“是”。
当步骤S110判定为“是”时，控制装置30将处理推进至步骤S120，判定是否处于发动机4的停止处理中或启动处理中。例如，能够基于在发动机控制中使用的、在从产生发动机启动指令开始到发动机转速上升至预定值的期间为激活(ON)的标记(图14的STREG)、和/或在从产生发动机停止指令到发动机停止(转速＝0)的期间为激活(ON)的标记(图14的STPEG)，执行该处理。
进而，控制装置30，在步骤S120判定为“否”时、即在选择副蓄电装置BB的SOC低于判定值、且没有执行发动机启动处理和停止处理的任一方时，将处理推进至步骤S130，产生选择副蓄电装置BB的切换要求。
另一方面，即使SOC降低时(S110中判定为“是”时)、但当处于发动机停止处理或发动机启动处理的执行中(S120中判定为“是”时)，控制装置30将处理推进至步骤S140，不产生切换要求。
另外，在选择副蓄电装置BB的SOC为判定值以上时(S110中判定为“否”时)，控制装置30也通过步骤S140不产生切换要求。
控制装置30在步骤S150中确认有无切换要求。并且，在产生了切换要求时(S150中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S160指定新使用的选择副蓄电装置BB。如图1所示，在作为副蓄电装置而搭载有电池BB1、BB2这两个电池的情况下，不必执行步骤S160的处理，自动地决定新的选择副蓄电装置BB。但是，当在图1的结构中搭载有3个以上的副蓄电装置BB1～BBn(n：3以上的整数)的情况下，基于当前非使用中的副蓄电装置各自的SOC等来指定接下来使用的新的副蓄电装置。然后，控制装置30为了推进连接切换处理而设定ID＝1。即，ID＝1表示产生了选择副蓄电装置BB的切换要求并开始了切换处理的状态。
另一方面，当通过步骤S110判定为不需要切换选择副蓄电装置时(在S150中判定为“否”时)，控制装置30通过步骤S170维持ID＝0而直接结束切换判定处理。其结果，在下次以后的控制周期中，通过步骤S105被判定为“是”，再次执行上述的切换判定处理。其结果，即使在发动机4的停止处理或启动处理的执行中变为了SOC＜判定值，也要使切换要求的产生待机，直到该处理结束。
另外，一旦变为ID≥1而开始了切换处理时，或者当不存在能够使用的新的副蓄电装置而设定为ID＝-1时(在S105中判定为“否”时)，跳过步骤S110～S180的处理。
图7是详细地说明图5所示的切换前升压处理(S200)的流程图。
参照图7，控制装置30在切换前升压处理中通过步骤S205来确认ID是否等于1。并且，当ID＝1、发出了选择副蓄电装置BB的切换要求而开始了切换处理时(在S205中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S210产生对转换器12A的升压指令以将供电线PL2的电压VH升压至预定电压V1。响应于该升压指令，供电线PL2的电压指令值VHref被设定为V1，生成转换器12A的控制信号PWUA以实现该电压指令值。
这里，预定电压V1被设定为比主蓄电装置BA和新连接的选择副蓄电装置BB(例如BB2)的输出电压中的较高一方的电压更高的电压。例如，通过将预定电压V1设为能够通过转换器12A升压的控制上限电压VHmax，能够可靠地将升压指令时的电压VH设得比主蓄电装置BA以及切换后的选择副蓄电装置BB的输出电压这两者都高。或者，从减小转换器12A的损耗的观点出发，也可以每次根据该时刻的主蓄电装置BA和切换后的选择副蓄电装置BB的输出电压，以具有余量的方式决定预定电压V1。
当通过步骤S210产生了升压指令时，控制装置30通过步骤S220，基于电压传感器13的检测值来判定电压VH是否达到了预定电压V1。例如，当持续预定时间地变为了VH≥V1时，在步骤S220中判定为“是”。
当电压VH达到了预定电压V1时(在S220中判定为“是”时)，控制装置30使ID从1前进到2。另一方面，在电压VH达到V1之前的期间(在S220中判定为“否”时)，维持ID＝1。即，ID＝2表示切换前升压处理结束了、能够进一步推进切换处理的状态。另外，当ID≠1时(在S205中判定为“否”时)，跳过之后的步骤S210～S230的处理。
当这样切换前升压处理(步骤S200)结束时，控制装置30执行如图8所示的电力限制变更处理。
图8是详细地说明图5所示的电力限制变更处理(S300)的流程图。
参照图8，控制装置30在电力限制变更处理中，首先通过步骤S305来判定ID是否等于2。当ID≠2时(在S305中判定为“否”时)，跳过之后的步骤S310～S340的处理。
当ID＝2时(在S305中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S310开始主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和。具体地说，暂时地增大主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win(M)、Wout(M)的绝对值。
然后，控制装置30通过步骤S320使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)的绝对值逐渐降低。例如，遵循预定的一定比率使Win(S)、Wout(S)向0逐渐地降低。
控制装置30通过步骤S330判定Wout(S)、Win(S)是否达到了0。在变为Wout(S)＝Win(S)＝0之前的期间，重复执行步骤S320，Wout(S)和Win(S)持续地降低。
然后，当Wout(S)和Win(S)达到了0时(在S330中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S340使ID从2前进到3。即，ID＝3表示切换前升压处理和电力限制变更处理结束了、能够开始副蓄电装置BB1、BB2与转换器12B之间的连接切换的状态。
当图8所示的电力限制变更处理结束时，控制装置30执行步骤S400的副蓄电装置的连接切换处理。
图9是详细地说明图5所示的副蓄电装置的连接切换处理(S400)的流程图。
参照图9，控制装置30在副蓄电装置的连接切换处理中，首先通过步骤S405来判定ID是否等于3。并且，当ID≠3时(在S405中判定为“否”时)，跳过之后的步骤S410～S450的处理。
当ID＝3时(在S405中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S410作为副蓄电装置的连接切换的准备而使转换器12B停止。即，转换器12B响应于停止指令而强制性地断开IGBT元件Q1、Q2。然后，控制装置30通过步骤S420产生用于实际切换副蓄电装置的连接的继电器控制信号。例如，为了将电池BB1从转换器12B断开并将电池BB2与转换器12B连接，生成继电器控制信号CONT4、CONT6以断开继电器SR1、SR1G，另一方面生成继电器控制信号CONT5、CONT7以接通继电器SR2、SR2G。
然后，控制装置30通过步骤S430判定由步骤S420指示的继电器连接切换是否已完成。并且，当连接切换完成时(在S430中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S440再次起动转换器12B并开始开关(switching)工作，并且通过步骤S450使ID从3前进到4。
即，ID＝4表示副蓄电装置与转换器12B之间的继电器的连接切换已完成的状态。
当步骤S400的连接切换处理完成时，控制装置30执行步骤S500的恢复处理。
图10是详细地说明图5所示的恢复处理(S500)的流程图。
参照图10，控制装置30在恢复处理中，首先通过步骤S505来判定ID是否等于4。并且，当ID≠4时(在S505中判定为“否”时)，跳过之后的步骤S510～S570的处理。
当ID＝4时(在S505中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S510结束由步骤S310(图7)开始的、主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和。由此，Wout(M)和Win(M)基本上恢复为开始选择副蓄电装置BB的切换处理之前的值。
然后，控制装置30使通过电力限制处理(步骤S300)缩小至0的选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)逐渐上升至新的选择副蓄电装置(例如电池BB2)的Win、Wout的值。
然后，控制装置30通过步骤S530确认输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)是否恢复成了新的选择副蓄电装置BB的Win、Wout的值。在恢复结束之前的期间(在S530中判定为“否”时)，重复执行步骤S520，输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)以一定比率逐渐上升。
当输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)的恢复完成时(在S530中判定为“是”时)，控制装置30通过步骤S540使ID再次恢复为0。由此，在电源***中，再现了能够通过主蓄电装置BA和新的选择副蓄电装置BB来实现正常的电力供给和电力回收的状态。
然后，控制装置30将处理推进到步骤S550，将在步骤S210(图6)中产生的升压指令设为非激活(OFF)。由此，供电线PL2的电压指令值也变为根据电动发电机MG1、MG2的状态而设定的通常值。
当一系列的切换处理完成时，控制装置30也可以进一步通过步骤S560来判定在车辆行驶中是否存在再次切换选择副蓄电装置的可能性。并且，当不存在再次切换的可能性时，控制装置30通过步骤S570将ID设定为-1。当ID变为-1时，图4的各个步骤S100～S500实质上被设为非执行，因此在车辆运行结束前不会开始选择副蓄电装置的切换处理。
另一方面，当存在再次切换的可能性时，控制装置30跳过步骤S570，维持ID＝0。其结果，由于以预定的周期执行步骤S100的切换判定处理，因此能够根据需要而再次开始选择副蓄电装置的切换处理。
另外，在仅搭载有两个副蓄电装置的图1的结构示例中，也可以省略步骤S560的处理，一旦选择副蓄电装置的切换处理完成时，将ID一直设为-1，能够将车辆行驶中的选择副蓄电装置的切换处理限定为只执行1次。
或者，在搭载有3个以上的副蓄电装置的电源***、和/或具有能够在车辆运行中对非使用中的副蓄电装置进行充电的结构的电源***中，可以设为根据状况而维持ID＝0、由此能够执行第二次以后的选择副蓄电装置的切换处理的结构。
在图11中表示了图5～图10中说明的本实施方式的混合动力车辆的电源***中的选择副蓄电装置的切换处理中的工作波形。
参照图11，在ID＝0的、直到t1之前的期间内，以预定的周期执行基于当前的选择副蓄电装置(例如电池BB1)的SOC的切换判定处理。
然后，在时刻t1，响应于电池BB1的SOC的降低，通过切换判定处理(步骤S100)发出选择副蓄电装置BB的切换要求，通过设定为ID＝1而开始切换处理。
由此，执行切换前升压处理(步骤S200)，通过转换器12A使供电线PL2的电压VH向预定电压V1上升。当供电线PL2的升压处理在时刻t2完成时，将ID从1改变为2。
当变为了ID＝2时，执行电力限制变更处理(S300)，暂时缓和主蓄电装置BA的充放电。即，开始输入输出上限电力Win(M)、Wout(M)的绝对值的暂时提高。并且，使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)以一定比率向0逐渐降低。另外，在该期间内，控制转换器12B以停止当前的选择副蓄电装置(电池BB1)的充放电。或者，转换器12B也可以从时刻t1开始停止。
在时刻t3，当选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)缩小到了0时，将ID从2改变为3。然后，当变为了ID＝3时，开始副蓄电装置的连接切换处理。即，在转换器12A停止的状态下，断开继电器SR1、SR1G，然后接通继电器SR2、SR2G。然后，当继电器的连接切换处理完成、作为新的选择副蓄电装置的电池BB2与转换器12B连接了时，再次起动转换器12B。由于这些连接切换处理完成了，在时刻t4，将ID从3改变为4。
当变为了ID＝4时，使选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)以一定的比率逐渐上升，由此开始使用作为新的选择副蓄电装置的电池BB2。与此相伴，主蓄电装置BA的充放电限制的暂时缓和结束，Wout(M)、Win(M)基本上恢复为时刻t2之前的值。
然后，当在时刻t5选择副蓄电装置BB的Win(S)、Wout(S)恢复到了与电池BB2的Wout、Win相当的原值时，恢复为ID＝0。并且，也停止供电线PL2的升压处理。
由此，一系列的选择副蓄电装置的切换处理完成，再现了能够使用选择副蓄电装置BB(电池BB2)来进行正常的电力供给和电力回收的状态。
另外，在时刻t5，如图10中说明的那样，判定在车辆行驶中是否存在再次执行副蓄电装置的切换处理的可能性，如果在不存在产生切换处理的可能性的情况下使ID等于-1，则能够减轻之后的控制装置30的负荷。
进而，为了进行后述的发动机启动/停止限制，用于禁止选择副蓄电装置BB的切换处理中的发动机停止处理或发动机启动处理的标记RQES在ID＝1～4的期间被设为非激活(OFF)。
接下来，通过图12以及图13，说明本发明实施方式的混合动力车辆中的、用于允许新执行(开始)发动机4的启动处理以及停止处理的控制处理。
参照图12，控制装置30在步骤S700中，基于变量ID来判定是否处于副蓄电装置的切换处理中。具体地说，控制装置30在ID＝1～4时(S700中判定为“是”时)，将处理推进至步骤S710，使标记RQES激活(ON)。由此，禁止新执行(开始)发动机4的启动处理以及停止处理。另一方面，当ID不为1～4时(S700中判定为“否”时)，代表性地是当ID＝0时，控制装置30通过步骤S720使标记RQES非激活(OFF)。由此，允许新执行(开始)发动机4的启动处理以及停止处理。
图13中表示了说明遵循了标记RQES的发动机启动/停止限制的流程图。
参照图13，控制装置30通过步骤S800判定有无发动机停止要求或启动要求。如上所述，发动机停止要求以及启动要求是基于电源***整体的输入输出上限电力与总要求功率Ptt1的比较而产生的，或者是以部件保护的目的、例如以在发动机4或电动发电机MG1的转速过度上升了时对其进行抑制为目的而产生的。
控制装置30在产生了发动机4的停止要求或启动要求时(S800中判定为“是”时)，将处理推进至步骤S810，判定发动机4的启动要求或停止要求是否为了部件保护。
然后，在不是为了部件保护的停止要求或启动要求时(S810中判定为“否”)，控制装置30进而通过步骤S820，基于标记RQES判定是设为允许还是禁止发动机的启动/停止处理。具体地说，当标记RQES为激活(ON)时(S820中判定为“是”时)、即在副蓄电装置的切换处理中，通过步骤S830禁止发动机4的启动/停止处理。在该情况下，即使产生了发动机4的启动要求或停止要求，也要使由行驶控制部250(图4)进行的发动机启动指令或停止指令的产生待机，直到由于副蓄电装置的切换处理结束而使标记RQES被设为非激活(OFF)。
另一方面，当标记RQES为非激活(OFF)时(步骤S820中判定为“否”时)，控制装置30将处理推进至步骤S840，响应于发动机停止要求或发动机启动要求而允许开始发动机4的启动处理或发动机的停止处理。
与此相对，在为了部件保护而产生了发动机停止要求或发动机启动要求时(S810中判定为“是”时)，控制装置30不管标记RQES如何，即尽管处于副蓄电装置的连接切换中，也将处理推进至步骤S840，允许发动机启动处理或发动机停止处理。即，关于为了部件保护的发动机停止要求或发动机启动要求，优先允许。
图14是说明本发明的实施方式的混合动力车辆的控制结构中的、用于选择副蓄电装置的切换处理、以及发动机的启动/停止限制的功能部分的功能框图。图14所示的各个功能框通过由控制装置30执行预定的程序而实现的软件处理来实现，或者通过专用的电子电路(硬件处理)来实现。
参照图12，切换判定部100接受表示电池BB1、BB2的充电状态的SOC(BB1)、SOC(BB2)，判定当前使用中的选择副蓄电装置BB的SOC是否低于了预定的判定值。当各个功能单元共有的变量ID为0时，切换判定部100以预定的周期执行上述判定处理，当变为了需要切换选择副蓄电装置时，使ID从0改变为1。由此，产生选择副蓄电装置的切换要求。即，切换判定部100的功能对应于图5的步骤S100的处理。
电池切换禁止部210基于表示处于发动机停止处理中的标记STPEG以及表示处于发动机启动处理中的标记STREG，在发动机启动处理中以及发动机停止处理中，对切换判定部100输出用于进行产生切换要求的禁止标记FINH。具体地说，在标记STREG、STPEG的任一方为激活(ON)时使禁止标记FINH激活(ON)，另一方面，在标记STREG、STPEG两者都为非激活(OFF)时，使禁止标记FINH非激活(OFF)。
切换判定部100，在禁止标记FINH为激活(ON)时，不管选择副蓄电装置BB的SOC如何，都维持ID＝0。即，电池切换禁止部210的功能对应于图6的步骤S120的处理。
升压指示部110，在产生了选择副蓄电装置的切换要求、变为了ID＝1时，向控制转换器12A的转换器控制部200输出升压指令信号CMBT。
转换器控制部200基于电压VH、VLA和电压指令值VHref生成转换器12A的控制信号PWUA、PWDA，以使供电线PL2的电压VH变为电压指令值VHref。
然后，转换器控制部200在从升压指示部110生成了升压指令信号CMBT的情况下，设定为电压指令值Vhref＝V1，生成控制信号PWUA。并且，当由电压传感器13检测到的电压VH达到预定电压V1的状态持续了预定时间以上时，转换器控制部200使表示升压完成的标记FBT激活(ON)。
当标记FBT被激活(ON)时，升压指示部110将ID改变为2。并且，持续输出升压指令信号CMBT，直到通过后述的由连接切换控制部140进行的继电器连接切换完成而设定为ID＝4。即，升压指示部110的功能对应于图5的步骤S200和图10的步骤S550。
电力限制部120设定选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)。在通常时，基于作为选择副蓄电装置BB的电池的SOC(SOC(BB1)或SOC(BB2))、电池温度(TBB1或TBB2)、输出电压(VB1或VB2)来设定输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)。
与此相对，在选择副蓄电装置的切换处理时，当变为了ID＝2时，电力限制部120使输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)以一定的比率向0逐渐降低，并且当Win(S)、Wout(S)达到0时，使ID从2改变为3。并且，当通过连接切换控制部140设定成了ID＝4时，电力限制部120使输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)上升至与切换后的新的选择副蓄电装置BB的Win、Win相当的值。然后，当上升处理完成时，使ID从4改变为0。
即，通过电力限制部120来实现图8的步骤S320～S340的处理、图10的步骤S520～S540的处理、以及本发明的“第一电力限制部”和“第二电力限制部”的功能。
电力限制部130设定主蓄电装置BA的输入输出上限电力Win(M)和Wout(M)。在通常时，基于主蓄电装置BA的电池的SOC(BA)、电池温度TA、输出电压VA来设定输入输出上限电力Win(M)、Wout(M)。
与此相对，在选择副蓄电装置的切换处理时，当设定成了ID＝2时，电力限制部130使输入输出上限电力Win(M)和Wout(M)的绝对值暂时上升，由此暂时地缓和主蓄电装置BA的充放电限制。然后，当通过连接切换控制部140设定成了ID＝4时，电力限制部130使输入输出上限电力Win(M)和Wout(M)恢复为通常的值。
即，通过电力限制部130来实现图8的步骤S310的处理、图10的步骤S510的处理、以及本发明的“第三电力限制部”的功能。
当通过电力限制部120设定成了ID＝3时，连接切换控制部140生成转换器12B的停止指令，并且生成继电器控制信号CONT4～CONT7以切换转换器12B和副蓄电装置BB1、BB2之间的连接。例如，当将选择副蓄电装置BB从电池BB1切换为电池BB2时，生成继电器控制信号CONT4～CONT7以断开继电器SR1、SR1G并接通继电器SR2、SR2G。然后，当该继电器连接切换处理完成时，停止上述停止指令而再次起动转换器12B，并使ID从3改变为4。
连接切换控制部140对应于图5的步骤S400(图9的S405～S450)的处理。
发动机启动/停止禁止要求产生部205，在ID＝1～4时，使标记RQES激活(ON)，在此之外使标记RQES非激活(OFF)。即，发动机启动/停止禁止要求产生部205的功能对应于图12的步骤S700～S720的处理。
保护控制部215基于与动力分配机构3连接的旋转元件(例如电动发电机MG1、发动机4等)的转速，产生为了部件保护的发动机启动/停止要求(未图示)，并且使表示为了部件保护的发动机启动/停止要求的标记PRT激活(ON)。
即，图13的步骤S810～S840的处理能够通过行驶控制部250(图4)基于标记PRT、RQES来执行。
如上所述，根据本实施方式的混合动力车辆及其控制方法，能够禁止在副蓄电装置的连接切换处理中执行内燃机的启动处理以及停止处理，并且在执行内燃机的启动处理或停止处理中禁止副蓄电装置的连接切换处理。因此，在副蓄电装置的连接切换处理中，能够避免以由发动机的启动/停止处理引起的电力输入输出为起因的、能够输出的车辆驱动功率发生变动，因此能够防止该连接切换处理对车辆运行性(驾驶性能)产生不良影响。
另外，在选择副蓄电装置的切换处理中，适当地限制选择副蓄电装置BB的输入输出上限电力Win(S)、Wout(S)，因此能够避免对电源***要求过度的充放电。其结果，在多个副蓄电装置共用一个电压变换器(converter)的结构的电源***中，能够适当并圆滑地执行切换选择副蓄电装置时的副蓄电装置的连接切换处理。
应该认为，本次所公开的实施方式在所有的方面都是例示而不是限制性的内容。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，包括与权利要求等同的意思以及范围内的所有的变更。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆，具备：
产生车辆驱动功率的电机（MG2）；
内燃机（4），其构成为能够独立于所述电机地输出车辆驱动功率；
主蓄电装置（BA）；
供电线（PL2），其对驱动控制所述电机的变换器（22）进行供电；
第一电压变换器（12A），其设置在所述供电线与所述主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换；
相互并联地设置的多个副蓄电装置（BB1、BB2）；
第二电压变换器（12B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述供电线之间，构成为在所述多个副蓄电装置之一与所述供电线之间进行双向的电压变换；
连接部（39B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置（BB）与所述第二电压变换器连接；
切换控制装置（30），其构成为控制所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的选择性的连接；以及
行驶控制部（250），其将混合动力车辆的整体要求功率（Ptt1）分配为所述电机的输出功率和所述内燃机的输出功率，
所述行驶控制部，在所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的连接切换处理中，禁止停止状态的所述内燃机的启动处理和工作状态的所述内燃机的停止处理。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，还具备：
旋转元件（MG1），其转速根据所述内燃机（4）的输出变化而变化；和
保护控制部（215），其为了抑制所述旋转元件的过旋转，生成所述内燃机的启动要求和停止要求的一方，
所述行驶控制部（250），在由所述保护控制部生成了所述启动要求或所述停止要求时，不论是否处于所述连接切换处理中，都允许所述内燃机的所述启动处理或所述停止处理。
3.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其中，
所述切换控制装置（30）包括：
切换判定部（100），其构成为基于使用中的所述选择出的副蓄电装置的剩余容量（SOC）的充电状态，判定是否需要产生所述选择出的副蓄电装置的切换要求；和
切换禁止部（210），其构成为在所述内燃机处于所述启动处理中或所述停止处理中时，对所述切换判定部进行指示以使得不产生所述切换要求。
4.一种混合动力车辆（1），其搭载有产生车辆驱动功率的电机（MG2）和构成为能够独立于所述电机地输出车辆驱动功率的内燃机（4），该混合动力车辆（1）具备：
主蓄电装置（BA）；
供电线（PL2），其对驱动控制所述电机的变换器（22）进行供电；
第一电压变换器（12A），其设置在所述供电线与所述主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换；
相互并联地设置的多个副蓄电装置（BB1、BB2）；
第二电压变换器（12B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述供电线之间，构成为在所述多个副蓄电装置之一与所述供电线之间进行双向的电压变换；
连接部（39B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置（BB）与所述第二电压变换器连接；以及
切换控制装置（30），其构成为控制所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的选择性的连接，
所述切换控制装置包括：
切换判定部（100），其基于使用中的所述选择出的副蓄电装置的剩余容量（SOC）的充电状态，判定是否需要产生所述选择出的副蓄电装置的切换要求；和
切换禁止部（210），其在所述内燃机处于启动处理中或停止处理中时，对所述切换判定部进行指示以使得不产生所述选择出的副蓄电装置的切换要求。
5.根据权利要求3或4所述的混合动力车辆，其中，
所述切换控制装置还包括：
升压指示部（110），其构成为在产生了所述切换要求时，对所述第一电压变换器进行指示，使得将所述供电线的电压（VH）设为第一电压（V1），该第一电压（V1）比所述主蓄电装置的输出电压以及切换后与所述第二电压变换器连接的副蓄电装置的输出电压高；
第一电力限制部（120），其构成为在所述供电线的电压达到了所述第一电压之后，使所述选择出的副蓄电装置的输入输出电力上限值（Win（S）、Wout（S））逐渐减小至零；
连接切换控制部（140），其构成为在由所述第一电力限制部将所述输入输出电力上限值设定成了零时，切换所述多个副蓄电装置和所述第二电压变换器之间的连接；以及
第二电力限制部（120），其构成为在由所述连接切换控制部切换了多个副蓄电装置和所述第二电压变换器之间的连接之后，使所述输入输出电力上限值逐渐上升至与新与所述第二电压变换器连接的副蓄电装置的充电状态对应的值。
6.一种混合动力车辆的控制方法，
所述混合动力车辆具备：
产生车辆驱动功率的电机（MG2）；
内燃机（4），其构成为能够独立于所述电机地输出车辆驱动功率；
主蓄电装置（BA）；
供电线（PL2），其对驱动控制所述电机的变换器（22）进行供电；
第一电压变换器（12A），其设置在所述供电线与所述主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换；
相互并联地设置的多个副蓄电装置（BB1、BB2）；
第二电压变换器（12B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述供电线之间，构成为在所述多个副蓄电装置之一与所述供电线之间进行双向的电压变换；
连接部（39B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置（BB）与所述第二电压变换器连接；
切换控制装置（30），其构成为控制所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的选择性的连接；以及
行驶控制部（250），其将所述混合动力车辆的整体要求功率（Ptt1）分配为所述电机的输出功率和所述内燃机的输出功率，
所述控制方法包括：
判定是否处于所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的连接切换处理中的步骤（S700）；和
在所述连接切换处理中，禁止停止状态的所述内燃机的启动处理和工作状态的所述内燃机的停止处理的步骤（S820）。
7.根据权利要求6所述的混合动力车辆的控制方法，其中，
所述混合动力车辆还具备：
旋转元件（MG1），其转速根据所述内燃机（4）的输出变化而变化；和
保护控制部（215），其为了抑制所述旋转元件的过旋转，生成所述内燃机的启动要求和停止要求的一方，
所述控制方法还包括如下步骤（S810）：在由所述保护控制部生成了所述启动要求或所述停止要求时，不论是否处于所述连接切换处理中，都允许所述内燃机的所述启动处理或所述停止处理。
8.根据权利要求6所述的混合动力车辆的控制方法，其中，还包括：
基于使用中的选择出的副蓄电装置的剩余容量（SOC）的充电状态，判定是否需要产生所述选择出的副蓄电装置的切换要求的步骤（S110）；和
在所述内燃机处于所述启动处理中或所述停止处理中时，不论所述选择出的副蓄电装置的充电状态如何，都进行指示以使得不产生所述切换要求的步骤（S120）。
9.一种混合动力车辆的控制方法，
所述混合动力车辆具备：
产生车辆驱动功率的电机（MG2）；
内燃机（4），其构成为能够独立于所述电机地输出车辆驱动功率；
主蓄电装置（BA）；
供电线（PL2），其对驱动控制所述电机的变换器（22）进行供电；
第一电压变换器（12A），其设置在所述供电线与所述主蓄电装置之间，构成为进行双向的电压变换；
相互并联地设置的多个副蓄电装置（BB1、BB2）；
第二电压变换器（12B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述供电线之间，构成为在所述多个副蓄电装置之一与所述供电线之间进行双向的电压变换；
连接部（39B），其设置在所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间，构成为选择性地将所述多个副蓄电装置中的选择出的副蓄电装置（BB）与所述第二电压变换器连接；以及
切换控制装置（30），其构成为控制所述多个副蓄电装置与所述第二电压变换器之间的选择性的连接，
所述控制方法包括：
基于使用中的选择出的副蓄电装置的剩余容量（SOC）的充电状态，判定是否需要产生所述选择出的副蓄电装置的切换要求的步骤（S110）；和
在所述内燃机处于启动处理中或停止处理中时，不论所述选择出的副蓄电装置的充电状态如何，都进行指示以使得不产生所述切换要求的步骤（S120）。
10.根据权利要求8或9所述的混合动力车辆的控制方法，其中，还包括：
指示步骤（S200），在产生了所述切换要求时，对所述第一电压变换器进行指示，使得将所述供电线的电压（VH）设为第一电压（V1），该第一电压（V1）比所述主蓄电装置的输出电压以及切换后与所述第二电压变换器连接的副蓄电装置的输出电压高；
减少步骤（S320～S340），在所述供电线的电压达到了所述第一电压之后，使所述选择出的副蓄电装置的输入输出电力上限值（Win（S）、Wout（S））逐渐减小至零；
切换步骤（S400），在通过所述减少步骤将所述输入输出电力上限值设定成了零时，切换所述多个副蓄电装置和所述第二电压变换器之间的连接；以及
上升步骤（S520～S540），在通过所述切换步骤切换了多个副蓄电装置和所述第二电压变换器之间的连接之后，使所述输入输出电力上限值逐渐上升至与新与所述第二电压变换器连接的副蓄电装置的充电状态对应的值。
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