CN105515371B - 供电*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及供电***。所述供电***包括：第一电压变换器(20)，其被配置为根据第一脉冲宽度调制控制来双向地变换在第一电池(33)和输出线路之间的电压；第二电压变换器(40)，其与第一电压变换器并联连接到输出线路，并且被配置为根据第二脉冲宽度调制控制来双向地变换在第二电池(53)和输出线路之间的电压；以及控制器(70)，其被配置为通过生成第一和第二脉冲宽度调制控制信号来控制第一和第二电压变换器，所述控制器被配置为当第一和第二电池中的一方或两方的温度低于预定的温度时，改变脉冲宽度调制控制信号的相位以使得第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号从同步状态改变为异步状态。

Description

供电***
技术领域
本发明涉及一种供电***，更具体地涉及供电***的控制，该供电***包括并联连接的直流电源，其各个包括电池和升压变换器。
背景技术
近年来，使用下列供电***作为用于电动车辆的供电***。供电***包括两个并联联接的直流电源，该直流电源各个包括电池和升压变换器并且将两个升压变换器的总输出电流供给到逆变器。各个升压变换器是通过PWM控制接通或断开开关元件并使输出电流波动，用来逐步升高相应的电池电压。因此，当来自两个升压变换器的输出电流中的波动彼此重叠时，供电***的输出电流中的波动增加，从而，使供给到逆变器的直流变平滑的电容器变得更大或振动和噪声可能增加。为此，应该建议的是，两个升压变换器的输出电流中的波动被通过分别地用于两个升压变换器的PWM控制中的载波移相180°而消除，并因此减小来自供电***的输出电流中的波动(参见例如日本专利申请公开No.2008-5625(JP 2008-5625 A))。
顺便地，当电池中的温度低时，充电-放电特性降低。因此，例如，当电动车辆在低温状态启动，需要通过快速地升高电池的温度来确保充分的充电-放电特性。然而，存在不便之处在于，花费时间用于利用通过如JP 2008-5625 A中所述的PWM控制而发生在升压变换器中的此电流波动来升高电池温度。
发明内容
本发明提供包括并联连接的直流电源的供电***，直流电源各个包括电池和能够减少各个电池的升温时间的升压变换器。
本发明的一个方面涉及供电***。供电***包括：第一电压变换器，该第一电压变换器被配置为根据第一脉冲宽度调制控制来双向地变换在第一电池和输出线路之间的电压；第二电压变换器，该第二电压变换器与第一电压变换器并联连接到输出线路，第二电压变换器被配置为根据第二脉冲宽度调制控制来双向地变换在第二电池和输出线路之间的电压；以及控制器，该控制器被配置为通过生成第一和第二脉冲宽度调制控制信号来控制第一和第二电压变换器，控制器被配置为，当第一和第二电池中的一方或两方的温度低于预定的温度时，改变脉冲宽度调制控制信号的相位以使得第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号从同步状态改变为异步状态。控制器可被配置为，当第一和第二电池中的一方或两方的温度低于预定的温度时，改变脉冲宽度调制控制信号的相位以使得第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号在同步状态和异步状态之间周期性地交替。
控制器可被配置为，与当第一电压变换器的输出电流和第二电压变换器的输出电流的总电流的绝对值小于预定的阈值时相比，当总电流的绝对值大于或等于预定的阈值时，减小脉冲宽度调制控制信号的相位的变化周期。
相位的变化相对于时间是连续的。
根据本发明以上的方面，能够有利地减小包括并联连接的各个包括电池和升压变换器的直流电源供电***中的各个电池的升温时间。
附图说明
下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据本发明的实施例的供电***的构造的***框图；
图2是根据本发明的实施例的供电***的控制框图；
图3是示出根据本发明的实施例的供电***的操作的流程图；
图4是示出在根据本发明的实施例的供电***中的、在第一脉冲宽度调制控制信号的相位和第二脉冲宽度调制控制信号的相位相移180°或90°或该脉冲宽度调制控制信号在彼此同步的情况下，电压变换器的电抗器电流IL1、IL2、输出线路的高电压VH以及电压变换器的电抗器电流IL1、IL2的总电流(IL1+IL2)的时间变化的时间图；
图5A和图5B是示出在当第一脉冲宽度调制控制信号的相位和第二脉冲宽度调制控制信号的相位相移180°的情况下操作根据本发明的实施例的供电***情况下电流流动的框图；
图6是示出在根据本发明的实施例的供电***中，生成彼此同步的第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号的PWM信号生成单元的框图；
图7A和图7B是示出在当第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号彼此同步的情况下操作根据本发明的实施例的供电***的情况下的电流流动的框图。
图8是示出在根据本发明的实施例的供电***中第一脉冲宽度调制控制信号的相位改变、第二脉冲宽度调制控制信号的相位改变以及电压变换器的电抗器电流IL1、IL2的总电流的绝对值(|IL1+IL2|)的改变的曲线。
具体实施方式
在下文将参考附图描述根据本发明的实施例的供电***100安装在电动车辆200上的实例。电动车辆200不局限于由电机或电动发电机所驱动的车辆。电动车辆200可以是由发动机和电动发电机所驱动的混合动力车辆。如图1所示，根据本实施例的供电***100包括第一电压变换器20、第二电压变换器40和控制器70。第一电压变换器20双向地变换在第一电池33和输出线路13之间的电压(如下所述，输出线路13包括高电压线路12和接地线11)。第二电压变换器40与第一电压变换器20并联连接到输出线路13，并双向地变换在第二电池53和输出线路13之间的电压。控制器70控制第一电压变换器20和第二电压变换器40。
第一电压变换器20包括第一接地线21、第一低电压线路23和第一高电压线路22。第一接地线21连接到第一电池33的负侧。第一低电压线路23连接到第一电池33的正侧。第一高电压线路22是第一电压变换器20的正侧输出端。第一电压变换器20包括第一上臂开关元件25、第一下臂开关元件26、第一电抗器29、第一电抗器电流传感器31、第一滤波器电容器30和第一低电压传感器32。第一上臂开关元件25布置在第一低电压线路23和第一高电压线路22之间。第一下臂开关元件26布置在第一接地线21和第一低电压线路23之间。第一电抗器29布置为与第一低电压线路23串联。第一电抗器电流传感器31检测第一电抗器电流IL1。第一滤波器电容器30布置在第一低电压线路23和第一接地线21之间。第一低电压传感器32检测在第一滤波器电容器30两端之间的第一低电压VL1。二极管27、28分别地与开关元件25、26反并联连接。第一上臂开关元件25和第一下臂开关元件26连接到控制器70。各个第一上臂开关元件25和第一下臂开关元件26响应于来自控制器70的命令接通或断开。第一电抗器电流传感器31和第一低电压传感器32也连接到控制器70。传感器31、32的检测到的信号输入控制器70。
第二电池53连接到的第二电压变换器40具有与第一电压变换器20相似的构造。第二电压变换器40包括第二接地线41、第二低电压线路43、第二高电压线路42、第二上臂开关元件45、第二下臂开关元件46、第二电抗器49、第二电抗器电流传感器51、第二滤波器电容器50、第二低电压传感器52和二极管47、48。第二电抗器电流传感器51检测第二电抗器电流IL2。第二低电压传感器52检测在第二滤波器电容器50两端之间的第二低电压VL2。
第一电压变换器20的第一接地线21和第二电压变换器40的第二接地线41连接到供电***100的接地线11。第一电压变换器20的第一高电压线路22和第二电压变换器40的第二高电压线路42连接到供电***100的高电压线路12。接地线11和高电压线路12构成供电***100的输出线路13。这样，第一电压变换器20和第二电压变换器40彼此并联连接到输出线路13。
如图1中所示，来自供电***100的直流电输出被逆变器16变换为交流电，并且交流电被供给到电动发电机17。电动发电机17的输出经电动车辆200的差动齿轮19和驱动轮62从输出轴18传送到轴61。平滑电容器14和高电压传感器15连接在供电***100和逆变器16之间。平滑电容器14使来自供电***100的直流电输出平滑。高电压传感器15检测输出线路13的高电压VH。第一电池温度传感器34安装在第一电池33中。第一电池温度传感器34检测第一电池33的温度T1。第二电池温度传感器54安装在第二电池53中。第二电池温度传感器54检测第二电池53的温度T2。高电压传感器15和温度传感器34、54连接到控制器70。传感器15、34、54的检测到的信号输入控制器70。
控制器70是包括CPU和存储单元在内的计算机。如图2所示，控制器70将由高电压传感器15检测的实际的高电压VH、分别由第一电抗器电流传感器31和第二电抗器电流传感器51检测的第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2以及分别由第一低电压传感器32和第二低电压传感器52检测的第一低电压VL1和第二低电压VL2反馈，并然后生成和输出第一脉冲宽度调制信号(PWM1)83、PWM1(83)的反转信号/PWM1(84)、第二脉冲宽度调制信号(PWM2)93和PWM2(93)的反转信号/PWM2(94)。PWM1(83)和/PWM1(84)用来接通或断开第一电压变换器20的第一下臂开关元件26和第一上臂开关元件25。PWM2(93)和/PWM2(94)用来接通或断开第二电压变换器40的第二下臂开关元件46和第二上臂开关元件45。
如图2中所示，控制器70包括差分器71、输出分配计算单元72、第一负载计算单元73、第二负载计算单元74和PWM信号生成单元75。差分器71计算由高电压传感器15检测的高电压VH的命令值VH*与高电压VH之间的差异。输出分配计算单元72接收由差分器71计算的差异，并输出第一电压变换器20的输出命令值P1*和第二电压转化器40的输出命令值P2*。第一负载计算单元73接收输出命令值P1*，并输出第一电压变换器20的第一负载值Duty1。第二负载计算单元74接收输出命令值P2*，并输出第二电压变换器40的第二负载值Duty2。PWM信号生成单元75从第一载波82和第二载波92(三角波)以及决定负载值Duty1和Duty2的相当的电压的直线81、91生成第一脉冲宽度调制信号(PWM1)83、PWM1的反转信号/PWM1(84)、第二脉冲宽度调制信号(PWM2)93和PWM2的反转信号/PWM2(94)。
当载波82在负载值Duty1的直线81的上侧时，PWM1(83)变成高电平H，并且当载波82在负载值Duty1的直线81的下侧时变成低电平L。当载波92在负载值Duty2的直线91的上侧时，PWM2(93)变成高电平H，并且当载波92在负载值Duty2的直线91的下侧时变成低电平L。/PWM1(84)和/PWM2(94)分别是PWM1(83)和PWM2(93)的反转信号。当载波82在负载值Duty1的直线81的下侧时，/PWM1(84)变成高电平，并且当载波82在负载值Duty1的直线81的上侧时变成低电平。当载波92在负载值Duty2的直线91的下侧时，/PWM2(94)变成高电平，并且当载波92在负载值Duty2的直线91的上侧时变成低电平。PWM1(83)是用于接通或断开第一电压变换器20的第一下臂开关元件26的信号。/PWM1(84)是用于接通或断开第一电压变换器20的第一上臂开关元件25的信号。PWM2(93)是用于接通或断开第二电压变换器40的第二下臂开关元件46的信号。/PWM2(94)是用于接通或断开第二电压变换器40的第二上臂开关元件45的信号。当信号在高电平H时，各个信号接通开关元件25、26、45、46中相应的一个，并且当信号在低电平L时，各个信号断开开关元件25、26、45、46中相应的一个。
如图2中所示，第二载波92从第一载波82移相Δφ，并且PWM2(93)从PWM1(83)移相Δφ。亦即，PWM1(83)从低电平L到高电平H的上升时间t0和PWM2(93)从低电平L到高电平H的上升时间t'0被移相Δφ。图2示出了第二载波92从第一载波82移相180°的情况(PWM1(83)和PWM2(93)中的各个的占空比周期的一半)。在此情况下，如图2中所示，PWM2(93)也从PWM1(83)移相180°，并且相似地，/PWM2(94)也从/PWM1(84)移相180°(占空比周期的一半)。
然后，下面参见图3至图7B描述根据本实施例的供电***100的操作。在下列描述中，第一上臂开关元件25、第一下臂开关元件26和二极管27、28、第一电抗器29、第一滤波器电容器30和第一电池33分别地由缩写和符号的组合S11(25)、S12(26)、D11(27)、D12(28)、L1(29)、C1(30)、B1(33)来表示。第二上臂开关元件45、第二下臂开关元件46、二极管47、48、第二电抗器49、第二滤波器电容器50和第二电池53也分别地用S21(45)、S22(46)、D21(47)、D22(48)、L2(49)、C2(50)、B2(53)来表示。在实施例的下列描述中，假设PWM1(83)和PWM2(93)中的各个的占空比低于50％。
控制序列
在图3的步骤S101中，当控制器70启动供电***100时，控制器70使第一电压变换器20和第二电压变换器40根据普通控制运行。普通控制是用来将第一电压变换器20和第二电压变换器40控制在PWM1(83)和PWM2(93)固定地移相180°(占空比周期的一半)并且/PWM1和/PWM2固定地移相180°的状态。如参考图2所述，普通控制是通过将生成PWM2(93)的第二载波92从生成PWM1(83)的第一载波82移相180°来控制第一电压变换器20和第二电压变换器40。下面将描述普通控制的细节。
其后，在图3的步骤S102中，控制器70通过第一电池温度传感器34和第二电池温度传感器54检测B1(33)的温度T1和B2(53)的温度T2，并且在图3的步骤S103中确定是否B1(33)的被检测温度T1和B2(53)的被检测温度T2中的一方或两方低于预定的温度，例如0℃、-5℃等。在图3的步骤S103中，当温度T1和T2两者都高于或等于预定的温度时(不低于预定的温度)，控制器70返回到图3的步骤S103并继续监测B1(33)的温度T1和B2(53)的温度T2。在图3的步骤S103中，当T1、T2中的一方或两方的温度低于预定的温度时，控制器70进行到图3的步骤S104并开始电池升温控制(相位周期改变控制)。电池升温控制(相位周期改变控制)是用于改变PWM1(83)和PWM2(93)的相位的控制，使得PWM1(83)和PWM2(93)在同步状态和异步状态之间周期性地交替。下面将描述电池升温控制的细节。
在图3的步骤S104中，控制器70利用第一电抗器电流传感器31和第二电抗器电流传感器51来检测第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2，并在图3的步骤S105中确定是否第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流的绝对值(|IL1+IL2|)小于阈值ILS。在图3的步骤S105中，当控制器70确定|IL1+IL2|小于预定的阈值ILS时，控制器70进行到图3的步骤S106，并通过在长周期T0处在同步状态和异步状态之间改变PWM1和PWM2的相位来使B1(33)和B2(53)升温。在图3的步骤S107中，控制器70检测B1(33)的温度T1和B2(53)的温度T2，并且在图3的步骤S108中继续电池升温控制直到B1(33)的温度T1和B2(53)的温度T2达到目标升温温度，例如10℃或20℃。在图3的步骤S108中，当控制器70确定B1(33)和B2(53)的温度超过目标升温温度时，控制器70进行到图3的步骤S109，停止电池升温控制并返回到普通控制。
在图3的步骤S105中，当控制器70确定|IL1+IL2|大于或等于预定的阈值ILS时(不小于ILS)，控制器70进行到图3的步骤S110，并通过在短周期T3处在同步状态和异步状态之间改变PWM1和PWM2的相位来使B1(33)和B2(53)升温。在图3中的步骤S111和步骤S112中，当B1(33)的温度T1和B2(53)的温度T2超过目标升温温度时，控制器70进行到图3的步骤S109，停止电池升温控制并返回到普通控制。
普通控制(180°固定相位控制)
在下文中将详细描述普通控制(180°固定相位控制)。如图2中所示，当PWM1(83)和PWM2(93)移相180°时，即占空比周期的一半，PWM1(83)从低电平L到高电平H的上升时间t0和PWM2(93)从低电平L到高电平H的上升时间t'0被移相180°(占空比周期的一半)。因此，当PWM1(83)和PWM2(93)中的各个的占空比低于50％时，在PWM1(83)处于高电平H的周期期间，PWM2(93)处于低电平L；而在PWM1(83)处于低电平L的周期期间，PWM2(93)处于高电平H。
将参考图5A和图5B，描述在执行上述控制的情况下，开关元件25、26、45、46的操作和电流流动。图5A示出PWM1(83)处于高电平H(/PWM1(84)处于低电平L)并且PWM2(93)处于低电平L(/PWM2(94)处于高电平H)的情况。在此情况下，被PWM1(83)接通或断由的S12(26)变成接通状态，并且被/PWM1(84)接通或断由的S11(25)变成断开状态。被PWM2(93)接通或断由的S22(46)变成断开状态，并且被/PWM2(94)接通或断由的S21(45)变成接通状态。
如图5A中所示，在第一电压变换器20中，S12(26)是在接通状态并且S11(25)是在断开状态，所以，在升压操作的情况下，建立了电流按照B1(33)、L1(29)、S12(26)和B1(33)的顺序流经的电路R1(由实线指示的)，并且B1(33)的电力充电进入L1(29)。在第二电压变换器40中，建立了电流按照L2(49)、D21(47)、高电压线路12、接地线11、B2(53)和L2(49)的顺序流经的电路R7(由实线指示的)，并且充入L2(49)中的电能升压至高电压VH并输出到输出线路13。在再生电力的情况下，在第一电压变换器20中，建立了电流以相反方向按照L1(29)、B1(33)、S12(26)和L1(29)的顺序流经的电路R2(由虚线指示的，并且电路具有与电路R1的路径相似的路径)，并且B1(33)被聚集在L1(29)中的电能充电。在第二电压变换器40中，建立了电流按照高电压线路12、S21(45)、L2(49)、B2(53)、接地线11和高电压线路12的顺序流经的电路R8(由虚线指示的)，并且输出线路13的高电压VH被降压和充电进入B2(53)。
当占空比从图5A中所示的状态经过半周期，PWM1(83)、/PWM1(93)、PWM2(84)和/PWM2(94)被反转，并且在第一电压变换器20中建立的电路和在第二电压变换器40中建立的电路被反转。如图5B中所示，S11(25)接通，S12(26)断开，S21(45)断开并且S22(46)接通。如图5B中所示，在升压操作的情况下，在第二电压变换器40中，建立了电流按照B2(53)、L2(49)、S22(46)和B2(53)的顺序流经的电路R3(由实线指示的)，并且B2(53)的电力充电进入L2(49)。在第一电压变换器20中，建立了电流按照L1(29)、D11(27)、高电压线路12、接地线11、B1(33)和L1(29)的顺序流经的电路R5(由实线指示的)，并且充入L1(29)的电能升压至高电压VH和输出到输出线路13。在再生电力的情况下，在第二电压变换器40中，建立了电流按照L2(49)、B2(53)、S22(46)和L2(49)的顺序流经的电路R4(由虚线指示的，并且电路具有与电路R3的路径相似的路径)，并且B2(53)被聚集在L2(49)中的电能充电。在第一电压变换器20中，建立了电流按照高压线路12、S11(25)、L1(29)、B1(33)、接地线11和高压线路12的顺序流经的电路R6(由虚线指示的)，并且输出线路13的高电压VH被降压和充电进入B1(33)。
如上所述，在普通控制中，供电***100交替地从第一电压变换器20或第二电压变换器40输出升压的电力至输出线路13。在此情况下，在图4中，如同时间0至时间t6，第一电压变换器20的第一电抗器电流IL1的变化曲线和第二电压变换器40的第二电抗器电流IL2的变化曲线彼此反转，并且变化曲线中的一个的波峰与变化曲线的另一个的波谷重合。因此，将输出至输出线路13的电流的第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(IL1+IL2)变化不大，并且高电压VH也变化不大。如上参见图2所述，控制器70通过将由高电压传感器15检测的实际高电压VH反馈来控制电压变换器20、40。因此，因为实际的高电压VH的波动小，在高电压的命令值VH*和实际高电压VH之差变得更小，所以能够执行稳定的控制。因此，实际的高电压VH受控为大致恒定的电压。
在电池升温控制中的PWM1和PWM2的同步(相位周期改变控制)
接着，描述电池升温控制。如上所述，电池升温控制是用于改变PWM1(83)和PWM2(93)的相位的控制，使得两个脉冲宽度调制控制信号PWM1(83)、PWM2(93)在同步状态和异步状态之间周期性地交替。同步状态是指两个信号未移相的情况(Δφ＝0)，而异步状态是指两个信号被移相的情况以及，例如，如在普通控制的情况下，两个信号被移相180°的情况(Δφ＝180°)。在下列描述中，将描述Δφ在零至180°的范围内周期性地改变的情况。
在两个脉冲宽度调制控制信号被移相180°的情况下的操作与上述的普通控制的操作相似，所以省略其描述，将描述在两个脉冲宽度调制控制信号PWM1(83)、PWM2(93)之间的相位差Δφ是零因而两个信号彼此同步的情况下的操作。
如图6中所示，控制器70执行PWM信号生成单元75的过程使得用于生成PWM1(83)的第一载波82与用于生成PWM2(93)的第二载波92同步，并且在两个载波82、92之间的相位差Δφ变成零。因而，两个脉冲宽度调制控制信号的占空比彼此同步，因而生成同步的PWM1(83)和PWM2(92)。如图6中所示，在此情况下，PWM1(83)从低电平L到高电平H的上升时间和PWM2(93)从低电平L到高电平H的上升时间彼此同步，所以PWM1(83)和PWM2(93)同时从低电平L改变成高电平H。
参见图7A和图7B描述在执行上述的控制的情况下，开关元件25、26、45、46的操作和电流的流动。图7A示出了PWM1(83)和PWM2(93)两者处在高电平H(/PWM1(84)和/PWM2(94)两者都处在低电平L)的情况。图7B示出了PWM1(83)和PWM2(93)两者都处在低电平L(/PWM1(84)和/PWM2(94)两者都处在高电平H)的情况。在图7A中所示的状态中，第一电压变换器20的操作与参见图5A所示的操作相似。第二电压变换器40的操作与参见图5B所示的操作相似。第一电压变换器20利用B1(33)充电至L1(29)，并且第二电压变换器40利用B2(53)充电至L2(49)。在图7B中所示的状态中，第一电压变换器20的操作与参见图5B所示的操作相似。第二电压变换器40的操作与参见图5A所示的操作相似。第一电压变换器20将充入L1(29)中的电力升压至高电压VH并输出高电压VH至输出线路13。第二电压变换器40将充入L2(49)中的电力升压至高电压VH并输出高电压VH至输出线路13。这样，当PWM1(83)和PWM2(93)彼此同步时，第一电压变换器20和第二电压变换器40同时对相应的电抗器充电，并同时输出电力。因此，如图4中从时间t20至时间t26所示，第一电压变换器20的第一电抗器电流IL1的波动和第二电压变换器40的第二电抗器电流IL2的波动彼此同步。因而，输出到输出线路13的电流的第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(IL1+IL2)显著地改变，并且高电压VH也显著改变。
如上参见图2所述，控制器70通过反馈由高电压传感器15检测的实际高电压VH来控制电压变换器20、40。针对在输出分配计算单元72内部的反馈控制、PI控制或PID控制以及在控制器70内的第一负载计算单元73和第二负载计算单元74的控制常量被确定使得在上述的实际高电压VH改变小的普通控制情况下(PWM1(83)和PWM2(93)被移相180°)发挥最佳的响应。因此，当实际高电压VH由于PWM1(83)与PWM2(93)同步的结果而显著地波动时，控制变得不稳定和发散。因此，第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2中的每个执行自激振荡，并且其幅度随着时间的流逝而增加。另一方面，当第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2如此显著地振荡时，B1(33)和B2(53)的输出电流也显著地振荡，所以B1(33)和B2(53)的温度升高变得更早。
如图4中从时间t7至时间t9所示，当两个脉冲宽度调制控制信号PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ是介于零和180°之间的90°时，实际的高电压VH波动；然而，波动的宽度小于其在PWM1(83)和PWM2(93)彼此同步的情况下的宽度。
如上所述，当PWM1(83)和PWM2(93)移相180°时，第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2仅仅作为接通或断开开关元件25、26、45、46的结果波动，并且电池33、53的温度逐渐升高，控制变得稳定。另一方面，当PWM1(83)和PWM2(93)彼此同步时(相位差Δφ是零)，第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2由于自激振荡而大量的振荡，并且幅度随时间增加，控制变得不稳定。因此，电池33、53的温度快速地升高。当PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位相移介于180°和零之间(例如90°)时，第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2振荡，控制变得不稳定；然而，幅度没有像其在PWM1(83)和PWM2(93)彼此同步的情况下一样大。因此，电池33、53的温度的升高介于信号相位同步的情况和信号被移相180°的情况之间。
如图8的下部所示，控制器70按照180°(异步的)、零(同步的)和180°(异步的)的顺序周期性地改变PWM1(83)和PWM2(93)的相位之间的相移。因而，供电***100的控制周期性地按照稳定(相位异步的)、不稳定(相位同步的)和稳定(相位异步的)的顺序改变，并且电池温度的升高速率按照普通(异步的)、快速(同步的)和普通(异步的)的顺序改变。相位改变的周期根据直到电流振荡增加到在当控制变得不稳定时各元件的允许的电流花费的时间来确定。就是说，凭借通过PWM1(83)和PWM2(93)的相位彼此同步以生成电流振荡来使控制不稳定，电池33、53的温度快速地升高，并且当电流振荡的幅度已经增加到接近各元件的允许电流的值时，凭借使得PWM1(83)和PWM2(93)的相位异步以防止控制的完全崩溃，控制朝向稳定的状态。当控制变得稳定并且电流振荡消失时，电流振荡再次由使得控制不稳定而生成，因而快速地升高电池33、53的温度。当第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(总电流的绝对值|IL1+IL2|)大时，也就是说，当供电***100的输出电力或再生电力大时，各元件在比输出电力或再生电力小的情况下的时间短的时间内达到允许的电流。因此，在本实施例中，当第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(总电流的绝对值|IL1+IL2|)大于或等于预定的阈值ILS时，相位改变的周期受到控制使得其短于在第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(总电流的绝对值)小于预定的阈值ILS的情况下的相位变化周期。
如图8的上部和中部所示，当第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(|IL1+IL2|，总电流的绝对值)是小于预定的阈值ILS的IL0时，控制器70控制供电***100在如下状态：其中PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ在时间0时是180°。因此，在时间0时，|IL1+IL2|是稳定在IL0。如图8的下部所示，控制器70从时间0至时间t32将PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ从180°(PWM1(83)和PWM2(93)在异步状态)改变至零(PWM1(83)和PWM2(93)在同步状态)。如上所述，供电***100的控制变得不稳定，并且如图8的上部和中部所示，|IL1+IL2|开始振荡。振荡随着时间的流逝或者当使相位差接近零时而增加。这样，当|IL1+IL2|振荡时，大于由接通或断开在PWM控制中的开关元件产生的电流波动的电流振荡也发生在第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2中，其结果是，电池33、53中的各个的输出电流或再生电流也显著的振荡。电池33、53的温度由电流波动快速地升高。
如图8的上部和中部所示，逐渐地从时间0增加的|IL1+IL2|的振荡的幅度在时间t32达到ΔL0。分别地流经开关元件25、26、45、46和二极管27、28、47、48的电流通过将由振荡生成的电流添加到在|IL1+IL2|是IL0的情况下的相应的电流来获得，并且流经各个元件的瞬时电流在时间t32时接近于元件的允许电流。控制器70从时间t32朝向时间t34从零至180°扩展PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ。因而，如图8的上部和中部所示，|IL1+IL2|的振荡开始降低。振荡随着时间的流逝或相位差朝向180°增加而降低。当PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ在时间t34达到180°时，供电***100的控制返回到稳定状态，|IL1+IL2|的振荡消失，并且|IL1+IL2|恒定在IL0处。控制器70再次从时间t34从180°朝向零减少PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ，并逐渐增加|IL1+IL2|的振荡。这样，控制器70在180°(异步的)和零(同步的)之间改变PWM1(83)和PWM2(93)的相位，同时周期从时间0至时间t34被设置为时间T0。因而，通过周期性地使控制不稳定，电流被振荡，而电池33、53的温度通过电流振荡周期性地快速升高。
如图8的上部和中部所示，当第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(|IL1+IL2|，总电流的绝对值)是大于或等于预定阈值ILS的IL3，控制器70在第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流(|IL1+IL2|，总电流的绝对值)小于预定的阈值ILS的情况下，在被设置为比的时间T0短的时间T3(时间0和时间t32之间)的周期的在180°和零之间的范围内改变PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ。这样，当PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差Δφ在短周期改变时，由于如在图8的上部和中部所示的不稳定控制状态，在幅度增加非常多之前控制被稳定，所以|IL1+IL2|的幅度变成比上述ΔL0小的ΔL3。在这种情况下，分别地流经开关元件25、26、45、46和二极管27、28、47、48的电流是对应于|IL1+IL2|是大于IL0的IL3并且电流幅值的ΔL3小于ΔL0的情况下的电流的总电流。所以在时间t31流经各个元件的瞬时电流被抑制到接近如以上所述的情况中相应元件的允许电流。然而，在这种情况下，电流振荡的幅度ΔL3小于在上述情况下的幅度ΔL0，所以电池33、53的温度升高不像上述的情况一样快。
如上所述，通过借助周期性地在180°(异步的)和零(同步的)之间改变PWM1(83)和PWM2(93)之间的相位差使控制周期性地不稳定，根据本实施例的供电***100来振荡电流，并且通过该周期性电流振荡而快速地升高电池33、53的温度，因而使得能够减少电池33、53的升温时间。在本实施例中，供电***100执行控制使得在第一电抗器电流IL1和第二电抗器电流IL2的总电流的绝对值|IL1+IL2|小于阈值ILS的情况下，两个信号的相位在长周期T0时改变，并且在|IL1+IL2|大于或等于阈值ILS的情况下，两个信号的相位在短周期T3时改变。因此，即使当电流振荡通过不稳定的控制生成，也能够减少电池33、53的升温时间，同时流经各个元件的瞬时电流未超过相应元件的允许电流。
在上述的实施例中，两个信号之间的相位差Δφ与时间成正比地连续地在180°和零之间改变；然而，相位差Δφ的变化方式不局限于此配置。例如，相位差Δφ可在时间0时从180°改变至零，从时间0至时间t32保持零，在t32时从零返回至180°，并且从时间t32至时间t34保持180°。在本实施例中，相位差Δφ的变化周期设置为在|IL1+IL2|小于阈值ILS的情况下的长周期T0，并且相位差Δφ的变化周期设置为在|IL1+IL2|大于或等于阈值ILS的情况下的短周期T3；然而，相位差Δφ的变化周期的设置方式不局限于此构造。例如，相位差Δφ的变化周期可设置为|IL1+IL2|是阈值ILS的情况下的参考周期，并且变化周期可设置为使得比响应于(例如，正比于)在|IL1+IL2|超过阈值ILS的情况下|IL1+IL2|超过阈值ILS的程度的参考周期短；而变化周期可设置为使得比响应于(例如，正比于)在|IL1+IL2|小于阈值ILS的情况下|IL1+IL2|小于阈值ILS的程度的参考周期长。

Claims (3)

1.一种供电***，其包括：
第一电压变换器，所述第一电压变换器被配置为根据第一脉冲宽度调制控制来双向地变换在第一电池和输出线路之间的电压；
第二电压变换器，所述第二电压变换器与所述第一电压变换器并联地被连接到所述输出线路，所述第二电压变换器被配置为根据第二脉冲宽度调制控制来双向地变换在第二电池和所述输出线路之间的电压；以及
控制器，所述控制器被配置为通过生成第一脉冲宽度调制控制信号和第二脉冲宽度调制控制信号来控制所述第一电压变换器和所述第二电压变换器，所述控制器被配置为：当所述第一电池和所述第二电池中的一方或两方的温度低于预定的温度时，所述控制器改变所述脉冲宽度调制控制信号的相位以使得所述第一脉冲宽度调制控制信号和所述第二脉冲宽度调制控制信号从同步状态改变为异步状态，
所述供电***的特征在于：
所述控制器被配置为：与当所述第一电压变换器的输出电流和所述第二电压变换器的输出电流的总电流的绝对值小于预定的阈值时相比，当所述总电流的所述绝对值大于或等于所述预定的阈值时，所述控制器减小所述脉冲宽度调制控制信号的所述相位的变化周期。
2.根据权利要求1所述的供电***，其特征在于，
所述控制器被配置为：当所述第一电池和所述第二电池中的一方或两方的温度低于所述预定的温度时，所述控制器改变所述脉冲宽度调制控制信号的所述相位以使得所述第一脉冲宽度调制控制信号和所述第二脉冲宽度调制控制信号在所述同步状态和所述异步状态之间周期性地交替。
3.根据权利要求1或2所述的供电***，其特征在于，
所述相位的变化相对于时间是连续的。
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