CN106458039B - 电源控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电源控制装置(100)具有:选择设备,用于从其中每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件选择一个开关元件,当电力转换器(33)执行与第一和第二蓄电装置(31,32)中的任一个蓄电装置的电力转换时,预定臂元件的开关状态应被改变为执行电力转换;以及控制设备,用于控制电力转换器以改变所选择的一个开关元件的开关状态,同时保持另一个开关元件的开关状态处于导通状态,选择设备重新选择一个开关元件以减少其中每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差。

Description

电源控制装置
技术领域
本发明涉及例如被配置为控制具有电力转换器的电源***的电源控制装置,电力转换器被配置为执行与蓄电装置的电力转换。
背景技术
被配置为通过改变开关元件的开关状态来执行与诸如二次电池、电容器等的蓄电装置的电力转换的电力转换器是众所周知的。特别是,如在专利文献1中公开的,提出了被配置为执行与多个蓄电装置的电力转换的电力转换器。像这样的电力转换器具有串联电连接的三个以上的开关元件作为开关元件,以用于执行与多个蓄电装置的电力转换。例如,通过使用从两个蓄电装置输出的电力而移动的车辆的电力转换器具有串联电连接的四个开关元件作为开关元件,以用于同时执行与两个蓄电装置的电力转换。
引文列表
专利文献
专利文献1:日本专利申请特开No.2013-013234
发明内容
技术问题
优选的是,在具有开关元件的电力转换器中开关元件中的开关损耗减少。在专利文献1中,适当地改变在第一载波信号和第二载波信号之间的相位差,以减少开关损耗,其中第一载波信号用于控制与第一蓄电装置的电力转换,而第二载波信号用于控制与第二蓄电装置的电力转换。在该情况下,通过适当改变相位差,流过第一蓄电装置的电流和流过第二蓄电装置的电流彼此抵消。因此,开关损耗减少。
专利文献1公开了被配置为以电力转换器同时执行与第一蓄电装置的电力转换以及与第二蓄电装置的电力转换的操作模式操作的电力转换器。另一方面,电力转换器有时以电力转换器仅执行与第一蓄电装置的电力转换的操作模式操作。
然而,当电力转换器以该操作模式操作时,电力转换器不执行与第二蓄电装置的电力转换,并且因此电流不流过第二蓄电装置。因此,在开关元件上流过第一蓄电装置的电流和流过第二蓄电装置的电流不相互抵消。因此,存在专利文献1中公开的控制方法不能够减少开关损耗的可能性。
即使在其中电力转换器仅执行与第二蓄电装置的电力转换的情况下,也存在专利文献1中公开的控制方法不能够减少开关损耗的可能性。
在此所讨论的本发明要解决的主题包括上述作为一个示例。因此本发明的目的是提供电源控制装置,其能够减少以电力转换器执行与第一蓄电装置和第二蓄电装置中的一个蓄电装置的电力转换的操作模式操作的电力转换器的开关损耗。
问题的解决方案
<1>
本发明的电源控制装置的一个方面被配置为控制电源***,该电源***具有:第一蓄电装置;第二蓄电装置;以及电力转换器,其具有串联电连接的多个开关元件,多个开关元件中的每一个开关元件位于第一电力转换路径和第二电力转换路径二者中,第一电力转换路径穿过第一蓄电装置并且用于执行与第一蓄电装置的电力转换,第二电力转换路径穿过第二蓄电装置并且用于执行与第二蓄电装置的电力转换,电源控制装置具有:选择设备,其被配置为从多个开关元件中的至少两个开关元件选择一个开关元件,至少两个开关元件中的每一个开关元件构成预定臂元件,当电力转换器执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换时,预定臂元件的开关状态应改变为执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换;以及控制设备,其被配置为控制电力转换器改变所选择的一个开关元件的开关状态,同时保持至少两个开关元件中与所选择的一个开关元件不同的另一个开关元件的开关状态处于导通状态,当至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度满足预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件,与在其中一个开关元件没被重新选择的情况相比,以减少在至少两个开关元件的温度之间的差。
根据本发明的电源***的一个方面,可控制具有第一和第二蓄电装置和电力转换器的电源***。
电力转换器能够在电源控制装置的控制下执行与第一和第二蓄电装置的电力转换。电力转换器具有执行与第一和第二蓄电装置的电力转换的多个开关元件。多个开关元件中的每一个开关元件位于第一电力转换路径中,该第一电力转换路径穿过第一蓄电装置并且用于执行与第一蓄电装置的电力转换。此外,除了第一电力转换路径之外,多个开关元件中的每一个开关元件位于第二电力转换路径中,该第二电力转换路径穿过第二蓄电装置并且用于执行与第二蓄电装置的电力转换。此外,多个开关元件串联电连接。电力转换器能够通过适当改变如上所述定位的多个开关的开关状态来执行与第一和第二蓄电装置的电力转换。
电力转换器能够执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换。例如,当另一个蓄电装置的SOC(充电状态)过低或另一个蓄电装置受到输入限制(例如,Win限制)或输出限制(例如Wout限制)时,电力转换器能够执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换,同时不执行与第一和第二蓄电装置中的另一个蓄电装置的电力转换。
特别在该方面中,电源控制装置具有选择设备和控制设备,以便控制如上所述的电源***。
选择设备从每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件选择一个开关元件。“预定臂元件”是多个开关元件中其开关状态期望被改变的开关元件,以执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换。例如,当电力从第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置输出(即,第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置放电)时,预定臂元件为第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的下臂。另一方面,当电力输入到第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置(即,第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置充电)时,预定臂元件为第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的上臂。
由选择设备选择的一个开关元件被用作其开关状态应该改变以在控制设备的控制下执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换的开关元件。另一方面,与由选择设备选择的一个开关元件不同的另一开关元件被用作其开关状态在控制设备的控制下保持(固定)在导通状态中的开关元件。即,控制设备控制电力转换器改变由选择设备选择的一个开关元件的开关状态,同时保持与由选择设备选择的一个开关元件不同的另一个开关元件的开关状态处于导通状态中。
由于电力转换器以上述方式操作,所以在该方面的开关的次数(开关状态的变化的数量)比在其中同时或并行地改变全部至少两个开关元件的开关状态的情况下的开关的次数更小。因此,开关损耗也由于开关的次数的减少而减少。
特别是在该方面,开关的次数的减少导致开关损耗的减少。即,开关损耗减少,而无需使用流过第一蓄电装置的电流和流过第二蓄电装置的电流的抵消。因此,在该方面中,即使当电力转换器执行与第一和第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的电力转换并且不执行与第一和第二蓄电装置中的另一个蓄电装置的电力转换时,开关损耗也有效地减少。
此外,在该方面,选择设备选择一个开关元件,以便减少(降低)每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差。更具体地,选择设备重新选择一个开关元件,以使得在其中重新选择一个开关元件的情况下每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差小于在其中没有重新选择一个开关元件的情况下的差。优选的是,当每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度满足预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件。
因此,电力转换器能够操作,以改变由选择设备重新选择的一个开关元件的开关状态,而不是改变先前由选择设备选择的一个开关元件的开关状态。即,电力转换器能够适当地改变其开关状态应该改变的开关元件,以减少每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变小(例如,变得小于预定的量)。因此,可适当防止(抑制)每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件的温度的过度增加。换句话说,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的(换句话说,可以防止温度的过度变化)。因此,可以防止输入限制或输出限制,其由每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件的温度的过度增加引起。
<2>
在上述电源控制装置的另一个方面,当当前选择的一个开关元件的温度大于第一阈值时,选择设备重新选择一个开关元件。
根据该方面,选择设备基于用于当前选择的一个开关元件的温度的预定条件来重新选择一个开关元件。即,当满足当前选择的一个开关元件的温度大于第一阈值的预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件。
其开关状态改变的开关元件的温度比其开关状态被保持处于导通状态中的开关元件的温度更容易地增加。即,当前选择的一个开关元件的温度比与当前选择的一个开关元件不同的另一开关元件的温度更容易地增加。因此,当前选择的一个开关元件的温度大于(即,高于)与当前选择的一个开关元件不同的另一开关元件的温度可能性比较高。因此,如果一个开关元件没有被重新选择(即,当前选择的一个开关元件的开关状态继续改变),则当前选择的一个开关元件的温度可能过度增加。
然而,在该方面,由于当当前选择的一个开关元件的温度大于第一阈值时一个开关元件被重新选择,所以适当地防止当前选择的一个开关元件的温度的过度增加。即,可以适当地防止每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件的温度的过度增加。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<3>
在上述电源控制装置的另一个方面,当至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值时,选择设备重新选择一个开关元件。
根据该方面,选择设备基于每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差的预定条件,重新选择一个开关元件。即,当满足每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值的预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件。因此,可以适当地防止当前选择的一个开关元件(可替代地,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件)的温度的过度上升。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<4>
在上述电源控制装置的另一个方面,选择设备重新选择一个开关元件,以使得当重新选择的一个开关元件的开关状态改变时至少两个开关元件的温度之间的差小于当当前选择的一个开关元件的开关状态继续改变时至少两个开关元件的温度之间的差。
根据该方面,可以适当地防止当前选择的一个开关元件(可替代地,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件)的温度的过度上升。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<5>
在上述电源控制装置的另一个方面,当在其中选择第一开关元件作为一个开关元件的情况下至少两个开关元件的第一开关元件的温度大于第一阈值时,选择设备重新选择至少两个开关元件的与第一开关元件不同的第二开关元件作为一个开关元件。
根据该方面,选择设备基于用于当前选择的一个开关元件的温度的预定条件,重新选择一个开关元件。即,当满足当前选择作为一个开关元件的第一开关元件的温度大于第一阈值的预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件。当满足上述预定条件时,重新选择与第一开关元件不同的第二开关元件作为新的一个开关元件。因此,电力转换器能够操作以改变第二开关元件的开关状态,而不是改变第一开关元件的开关状态。因此,可以适当地防止当前选择的作为一个开关元件的第一开关元件(可替代地,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件)的温度的过度上升。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<6>
在上述电源控制装置的另一个方面,当在选择其中至少两个开关元件中的第一开关元件作为一个开关元件的情况下至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值时,选择设备重新选择至少两个开关元件中的与第一开关元件不同的第二开关元件作为一个开关元件。
根据该方面,选择设备基于用于每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差的预定条件,重新选择一个开关元件。即,当满足每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值的预定条件时,选择设备重新选择一个开关元件。当满足上述预定条件时,重新选择与第一开关元件不同的第二开关元件作为新的一个开关元件。因此,电力转换器能够操作以改变第二开关元件的开关状态,而不是改变第一开关元件的开关状态。因此,可以适当地防止当前选择的作为一个开关元件的第一开关元件(可替代地,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件)的温度的过度上升。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<7>
在当第一开关元件的温度大于第一阈值或者在每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值时重新选择一个开关元件的上述电源控制装置的另一个方面,选择设备重新选择第二开关元件作为一个开关元件,以使得当第二开关元件的开关状态改变时至少两个开关元件的温度之间的差小于当第一开关元件的开关状态继续改变时至少两个开关元件的温度之间的差。
根据该方面,可以适当地防止当前选择的一个开关元件(可替代地,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的任一个开关元件)的温度的过度上升。因此,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差变得相对小。即,每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度可以是均一化的。
<8>
在上述电源控制装置的另一方面,当至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度大于第三阈值时,电源控制装置进一步具有被配置为执行输入限制和输出限制中的至少一个限制的限制设备,其中输入限制限制了输入到电源***的电力,而输出限制限制了从电源***输出的电力。
根据该方面,如果每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度过度增加,则对电源***执行输入限制或输出限制。因此,可以适当地保护电源***。
<9>
在上述电源控制装置的另一方面,电源控制装置进一步具有被配置为获取直接或间接表示至少两个开关元件的温度的温度特性值的获取设备,选择设备基于由获取设备获取的温度特性值来重新选择一个开关元件。
根据该方面,选择设备能够基于由获取设备获取的温度特性值来重新选择一个开关元件,以减少每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差。例如,当表示(指示)每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度的温度特性值满足预定条件时,选择设备能够重新选择一个开关元件。例如,当表示(指示)当前选择的一个开关元件的温度大于第一阈值时,选择设备能够重新选择一个开关元件。例如,当表示(指示)每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差的温度特性值大于第二阈值时,选择设备能够重新选择一个开关元件。
<10>
在获取温度特性值的上述电源控制装置的另一个方面,温度特性值包括如下中的至少一个:温度传感器的输出值,该温度传感器检测至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度;至少两个开关元件中的至少一个开关元件的开关损耗;一个开关元件的开关的次数;以及周期,在该周期期间至少两个开关元件的另一个开关元件保持处于导通状态。
根据该方面,选择设备能够基于如下中的至少一个来重新选择一个开关元件:温度传感器的输出值、开关损耗、开关的次数、以及周期,在该周期期间开关状态保持处于导通状态,以减少每一个构成预定臂元件的至少两个开关元件的温度之间的差。
顺便提及,温度传感器的输出值表示开关元件的温度。开关损耗表示开关元件的温度,因为开关元件的温度随着开关损耗变得更大而增加的可能性高。开关的次数表示开关元件的温度,因为开关元件的温度随着开关的次数变得更大而增加的可能性高。在其开关状态保持处于导通状态的周期表示开关元件的温度,因为随着其开关状态保持处于导通状态的周期变得更长其开关状态没有保持处于导通状态(即,其开关状态改变)的开关元件的温度增加的可能性高。
本发明的操作和另一个优点将从下面解释的实施例中变得更加显而易见。本发明的目的和优点将借助于在权利要求中特别指出的元件和组合来实现并获取。但是应当理解,前面的一般性描述和下面的详细描述二者都是示例性和解释性的,并不是对实施例的限制,如所要求的。
附图说明
图1是示出本实施例的车辆的结构的框图。
图2是示出电力转换器的电路结构的电路图。
图3是示出电力转换器的操作的流程的流程图。
图4是示出在其中电力转换器以第一单一操作模式操作的情况下开关元件的开关状态和流过电抗器的电流的时序图。
图5(a)和图5(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器以第一单一操作模式操作的情况下电力转换器中电流路径的电路图。
图6是示出在其中电力转换器以第二单一操作模式操作的情况下开关元件的开关状态和流过电抗器的电流的时序图。
图7(a)和图7(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器以第二单一操作模式操作的情况下电力转换器中电流路径的电路图。
图8是示出在其中电力转换器以第三单一操作模式操作的情况下开关元件的开关状态和流过电抗器的电流的时序图。
图9(a)和图9(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器以第三单一操作模式操作的情况下电力转换器中电流路径的电路图。
图10是示出在其中电力转换器以第四单一操作模式操作的情况下开关元件的开关状态和流过电抗器的电流的时序图。
图11(a)和图11(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器以第四单一操作模式操作的情况下电力转换器中电流路径的电路图。
图12是示出第一温度均一化操作的流程的流程图。
图13是示出第二温度均一化操作的流程的流程图。
图14是示出第三温度均一化操作的流程的流程图。
图15是示出第四温度均一化操作的流程的流程图。
图16(a)和图16(b)中的每一个图是如下的时序图,其示出了当电力转换器以上述的第一、第二、第三或第四单一操作模式操作时开关元件的开关状态,以及当电力转换器以第一比较操作模式操作时开关元件的开关状态,通过该第一比较操作模式每一个构成上臂或下臂的两个开关元件的开关状态同时改变。
图17(a)是示出当电力转换器33以第二比较操作模式操作时开关元件的开关状态和元件温度,无论元件温度如何通过该第二比较操作模式开关模式改变,并且图17(b)是示出当执行第一温度均一化操作时开关元件的开关状态的时序图。
图18是示出第一温度均一化操作的变形例的流程的流程图。
图19(a)至图19(c)中的每一个图是示出温度参数的一个示例的时序图。
具体实施方式
以下,将解释本发明的电源控制装置的实施例。顺便提及,在以下的解释中,将解释其中本发明的电源***应用于车辆(特别是,通过使用从蓄电装置输出的电力而移动(驱动)的车辆)的实施例。然而,电源***可应用于除车辆以外的任何设备。
(1)车辆1的结构
首先,参考图1,将解释本实施例的车辆1的结构。图1是示出本实施例的车辆1的结构的一个示例的框图。
如在图1中所示,车辆1具有电动发电机10、车轴21、车轮22、电源***30和ECU(电子控制单元)40,该ECU是“电源控制装置”的一个示例。
当车辆1处于动力运行状态中时,电动发电机10通过使用从电源***30输出的电力来操作,以用作向车轴21供应动力(即,车辆1移动所需的动力)的电动机。此外,当车辆1处于再生状态中时,电动发电机10用作对电源***30的第一电源31和第二电源32充电的发电机。
顺便提及,车辆1可具有两个以上的电动发电机10。此外,车辆1除了具有电动发电机10之外,还可具有发动机。
当车辆1处于动力运行状态中时,电源***30向电动发电机10输出电动发电机10用作电动机所需的电力。此外,当车辆1处于再生状态中时,由用作发电机的电动发电机10生成的电力从电动发电机10输入到电源***30。
电源***30具有:第一电源31,其是“第一蓄电装置”的一个示例;第二电源32,其是“第二蓄电装置”的一个示例;电力转换器33和逆变器35。
第一电源31和第二电源32中的每一个电源是能够输出电力(即,放电)的电源。第一电源31和第二电源32中的每一个电源除了能够输出电力,还可以是可被输入电力(即,可充电)的电源。第一电源31和第二电源32中的至少一个电源可以例如是铅电池、锂离子电池、镍氢电池、燃料电池、双电层电容器等。
在ECU 40的控制下,电力转换器33取决于电源***30所需的所需电力(在该情况下,所需电力例如是电源***30应当输出至电动发电机10的电力),转换从第一电源31输出的电力和从第二电源32输出的电力。电力转换器33向逆变器35输出转换的电力。此外,在ECU 40的控制下,电力转换器33取决于电源***30所需的所需的电力(在该情况下,所需电力例如是应当输入到电源***30的电力,并且所需电力基本上是应当输入到第一电源31和第二电源32的电力),转换从逆变器35输入的电力(即由电动发电机10的再生而生成的电力)。电力转换器33向第一电源31和第二电源32中的至少一个电源输出转换的电力。上述电力转换允许电力转换器33在第一电源31、第二电源32和逆变器35之间分配电力。
当车辆1处于动力运行状态中时,逆变器35将从电力转换器33输出的电力(DC(直流)电力)转换成AC(交流)电力。然后,逆变器35向电动发电机10供应被转换为AC电力的电力。此外,逆变器35将由电动发电机10生成的电力(AC电力)转换成DC电力。然后,逆变器35向电力转换器33供应被转换为DC电力的电力。
ECU 40是被配置为控制电源***30的操作的电子控制单元。
(2)电力转换器的电路结构
接下来参考图2,将解释电力转换器33的电路结构。图2是示出电力转换器33的电路结构的电路图。
如在图2中所示,电力转换器33具有开关元件S1、开关元件S2、开关元件S3、开关元件S4、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电抗器L1、电抗器L2、平滑电容器C、温度传感器TS1、温度传感器TS2、温度传感器TS3和温度传感器TS4。
开关元件S1能够取决于从ECU 40供应的控制信号来改变其开关状态。即,开关元件S1能够取决于从ECU 46供应的控制信号而将其开关状态从导通状态改变到关断状态,或从关断状态改变到导通状态。IGBT(绝缘栅双极晶体管)、用于电力的MOS(金属氧化物半导体)晶体管或用于电力的双极晶体管可以用作开关元件S1。关于开关元件S1的上述解释可以应用到其余的开关元件S2至S4。
开关元件S1到S4在电源线PL和接地线GL之间串联电连接。具体地,开关元件S1在电源线PL和节点N1之间电连接。开关元件S2在节点N1和节点N2之间电连接。开关元件S3在节点N2与节点N3之间电连接。开关元件S4在节点N3和接地线GL之间电连接。
二极管D1与开关元件S1并联电连接。二极管D2与开关元件S2并联电连接。二极管D3与开关元件S3并联电连接。二极管D4与开关元件S4并联电连接。顺便提及,二极管D1以反向并联的方式连接到开关元件S1。同理可应用到其余的二极管D2至D4。
电抗器L1在第一电源31的正极端子与节点N2之间电连接。电抗器L2在第二电源32的正极端子与节点N1之间电连接。平滑电容器C在电源线PL和接地线GL之间电连接。第一电源31的负极端子电连接到接地线GL。第二电源32的负极端子电连接到节点N3。逆变器35在电源线PL和接地线GL之间电连接。
电力转换器33具有用于第一电源31和第二电源32中的每一个电源的斩波器。因此,电力转换器33能够执行与第一电源31和第二电源32的电力转换。
具体地,针对第一电源31准备其中开关元件S1和S2中的每一个开关元件是上臂并且开关元件S3和S4中的每一个开关元件是下臂的第一斩波器电路。当车辆1处于动力运行状态中时,第一斩波器电路可以用作第一电源31的升压斩波器电路。在该情况下,在其中开关元件S3和S4处于导通状态中的周期期间,从第一电源31输出的电力被存储在电抗器L1中。在其中开关元件S3和S4中的至少一个开关元件处于关断状态中的周期期间,存储在电抗器L1中的电力经由开关元件S1和S2以及二极管D1和D2中的至少一部分被供应到电源线PL。另一方面,当车辆1处于再生状态中时,第一斩波器电路可以用作第一电源31的降压斩波器电路。在该情况下,在开关元件S1和S2处于导通状态中的周期期间,由再生生成的电力被存储在电抗器L1中。在其中开关元件S1和S2中的至少一个开关元件处于关断状态中的周期期间,存储在电抗器L1中的电力经由开关元件S3和S4以及二极管D3和D4中的至少一部分被供应到接地线GL。
另一方面,针对第二电源32准备其中开关元件S4和S1中的每一个开关元件是上臂并且开关元件S2和S3中的每一个开关元件是下臂的第二斩波器电路。当车辆1处于动力运行状态中时,第二斩波器电路可以用作第二电源32的升压斩波器电路。在该情况下,在其中开关元件S2和S3处于导通状态中的周期期间,从第二电源32输出的电力被存储在电抗器L2中。在其中开关元件S2和S3中的至少一个开关元件处于关断状态中的周期期间,存储在电抗器L2中的电力经由开关元件S1和S4以及二极管D1和D4中的至少一部分被供应到电源线PL。另一方面,当车辆1处于再生状态中时,第二斩波器电路可以用作第二电源32的降压斩波器电路。在该情况下,在开关元件S1和S4处于导通状态中的周期期间,由再生生成的电力被存储在电抗器L2中。在其中开关元件S1和S4中的至少一个开关元件处于关断状态中的周期期间,存储在电抗器L2中的电力经由开关元件S2和S3以及二极管D2和D3中的至少一部分被供应到第二电源32的负极端子所连接到的线。
顺便提及,通过平滑电容器C抑制由开关元件S1至S4的开关状态的变化引起的在电源线PL和接地线GL之间的电压波动。
温度传感器TS1是用于检测开关元件S1的元件温度CT1的传感器。由ECU 40监测温度传感器TS1的检测结果(即,元件温度CT1)。温度传感器TS2是用于检测开关元件S2的元件温度CT2的传感器。由ECU 40监测温度传感器TS2的检测结果(即,元件温度CT2)。温度传感器TS3是用于检测开关元件S3的元件温度CT3的传感器。由ECU 40监测温度传感器TS3的检测结果(即,元件温度CT3)。温度传感器TS4是用于检测开关元件S4的元件温度CT4的传感器。由ECU 40监测温度传感器TS4的检测结果(即,元件温度CT4)。顺便提及,元件温度CT1到元件温度CT4中的每一个元件温度是“温度特性值”的一个示例。
(3)电力转换器33的操作
接下来,参考图3至图17,将解释电力转换器33的操作。
(3-1)电力转换器33的操作的流程
首先,参考图3,将解释电力转换器33的操作的流程。图3是示出电力转换器33的操作的流程的流程图。
如在图3中所示,作为“获取设备”的一个示例的ECU 40通过监测温度传感器TS1至TS4的检测结果来获取元件温度CT1至CT4(步骤S01)。
然后,ECU 40判定电力转换器33的操作模式是否是单一操作模式(单一电源操作模式)(步骤S02)。可替代地,ECU 40判定电力转换器33的操作模式是否被改变为单一操作模式。单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,电力转换器33执行与第一电源31和第二电源32中的任一个电源的电力转换(换句话说,电力转换器33不执行与第一电源31和第二电源32中的另一个电源的电力转换)。即,单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,电流在电力转换器33与第一电源31和第二电源32中的任一个电源之间流动(换句话说,电流不在电力转换器33与第一电源31和第二电源32中的另一个电源之间流动)。
作为在步骤S02中判定的结果,当判定电力转换器33的操作模式不是单一操作模式(或不被改变为单一操作模式)时(步骤S02:否),推定电力转换器33的操作模式是双操作模式(双电源操作模式/多个电源操作模式)。可替代地,推定电力转换器33的操作模式改变到双操作模式。双操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,电力转换器33同时执行与第一电源31的电力转换以及与第二电源32的电力转换。即,双操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,电流在电力转换器33与第一电源31和第二电源32二者之间流动。在该情况下,ECU 40不必执行下面描述的步骤S03之后的操作。此外,ECU 40可控制电力转换器33,以使得电力转换器33以双操作模式操作。顺便提及,双操作模式可以是在上述专利文献1中所示的操作模式。因此,为了简单说明的目的,将省略双操作模式的详细解释。
另一方面,作为在步骤S02处的判定的结果,当判定电力转换器33的操作模式为单一操作模式(或被改变为单一操作模式)时(步骤S02:是),则ECU 40判定电力转换器33是否执行与第一电源31的电力转换(步骤S03)。
作为在步骤S03处的判定的结果,当判定电力转换器33执行与第一电源31的电力转换时(步骤S03:是),则ECU 40判定车辆1是否处于动力运行状态中(步骤S04)。
作为在步骤S04处的判定的结果,当判定车辆1处于动力运行状态中时(步骤S04:是),作为“控制设备”的一个示例的ECU 40控制电力转换器33,以使得电力转换器33以第一单一操作模式操作(步骤S05),其中第一单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,在其中车辆1处于动力运行状态中的情况下,电力转换器33执行与第一电源31的电力转换。此外,在步骤S05的操作之后、之前或并行地,在以第一单一操作模式操作的电力转换器33中,ECU 40执行使元件温度CT1至CT4均一化/均衡的第一温度均一化操作(换句话说,减小/降低元件温度CT1到CT4之间的差相对或小于预定量,同样应用于下面)(步骤S10)。顺便提及,后面将详细解释第一单一操作模式(参见图4与图5(a)至图5(b))。此外,将在后面详细解释第一温度均一化操作(参考图12)。
另一方面,作为在步骤S04处的判定的结果,当判定车辆1不处于动力运行状态中时(步骤S04:否),推定车辆1处于再生状态中。在该情况下,作为“控制设备”的一个示例的ECU 40控制电力转换器33,以使得电力转换器33以第二单一操作模式操作(步骤S06),其中第二单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,在车辆1处于再生状态中的情况下,电力转换器33执行与第一电源31的电力转换。此外,在步骤S06的操作之后、之前或并行地,在以第二单一操作模式操作的电力转换器33中,ECU 40执行使元件温度CT1至CT4均一化/均衡的第二温度均一化操作(步骤S20)。顺便提及,后面将详细解释第二单一操作模式(参见图6与图7(a)至图7(b))。此外,将在后面详细解释第二温度均一化操作(参考图13)。
另一方面,作为在步骤S03的判定的结果,当判定电力转换器33不执行与第一电源31的电力转换时(步骤S03:否),推定电力转换器33执行与第二电源32的电力转换。在该情况下,ECU 40判定车辆1是否处于动力运行状态中(步骤S07)。
作为在步骤S07处的判定的结果,当判定车辆1处于动力运行状态中时(步骤S07:是),作为“控制设备”的一个示例的ECU 40控制电力转换器33,以使得电力转换器33以第三单一操作模式操作(步骤S08),其中第三单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,在其中车辆1处于动力运行状态中的情况下,电力转换器33执行与第二电源32的电力转换。此外,在步骤S08的操作之后、之前或并行地,在以第三单一操作模式操作的电力转换器33中,ECU 40执行使元件温度CT1至CT4均一化/均衡的第三温度均一化操作(步骤S30)。顺便提及,后面将详细解释第三单一操作模式(参见图8与图9(a)至图9(b))。此外,将在后面详细解释第三温度均一化操作(参考图14)。
另一方面,作为在步骤S07处的判定的结果,当判定车辆1不处于动力运行状态中时(步骤S07:否),推定车辆1处于再生状态中。在该情况下,作为“控制设备”的一个示例的ECU 40控制电力转换器33,以使得电力转换器33以第四单一操作模式操作(步骤S09),其中第四单一操作模式是如下的操作模式,通过该操作模式,在车辆1处于再生状态中的情况下,电力转换器33执行与第二电源32的电力转换。此外,在步骤S09的操作之后、之前或并行地,在以第四单一操作模式操作的电力转换器33中,ECU 40执行使元件温度CT1至CT4均一化/均衡的第四温度均一化操作(步骤S40)。顺便提及,后面将详细解释第四单一操作模式(参见图10与图11(a)至图11(b))。此外,将在后面详细解释第四温度均一化操作(参见图15)。
ECU 40可以周期性地或非周期性(随机地)执行上述操作。
(3-2)单一操作模式
接下来,参考图4至图11(a)和图11(b),将按顺序解释第一到第四单一操作模式(在图3中的步骤S05、步骤S06、步骤S08和步骤S09)。
(3-2-1)第一单一操作模式
首先,参考图4和图5(a)至图5(b),将解释第一单一操作模式(在图3中的步骤S05)。图4是示出在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况下开关元件S3和S4中的每一个开关元件的开关状态,以及流过电抗器L1的电流I(L1)的时序图。图5(a)和图5(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况下电力转换器33中电流路径的电路图。
以第一单一操作模式操作的电力转换器33主要用作第一电源31的升压斩波器电路。如上所述,当电力转换器33是用于第一电源31的升压斩波器电路时,作为第一电源31的下臂的开关元件S3和S4中的每一个开关元件的开关状态改变。特别是在本实施例中,作为下臂的开关元件S3和S4中的每一个开关元件的开关状态以下面描述的方式改变。
具体地,每一个作为下臂的两个开关元件(即,开关元件S3和S4)中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为下臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持(固定)。换句话说,每一个作为下臂的两个开关元件的开关状态不同时从导通状态改变到关断状态(此外,从关断状态到导通状态)。
优选的是,每一个作为下臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为下臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持处于导通状态。例如,在图4中示出的示例中,开关元件S3的开关状态改变(即,从导通状态改变到关断状态,并且然后从关断状态到导通状态),同时开关元件S4的开关状态被保持处于导通状态。即,在当开关元件S3处于关断状态中时的周期期间,开关元件S4处于导通状态中。例如,在图4中所示的示例中,开关元件S4的开关状态改变,同时开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。即,当开关元件S4处于关断状态中时的周期期间,开关元件S3处于导通状态中。
当电力转换器33开始以第一单一操作模式操作时,开关元件S3的开关状态可改变,同时开关元件S4的开关状态可以保持处于导通状态中。即,在初始状态中,开关元件S3用作其开关状态应当改变的开关元件。可替代地,当电力转换器33开始以第一单一操作模式操作时,开关元件S4的开关状态可改变,同时开关元件S3的开关状态可以保持处于导通状态中。即,在初始状态中,开关元件S4用作其开关状态应当改变的开关元件。例如,当电力转换器33以专利文献1中所示的双操作模式操作时,开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。因此,开关元件S3的损耗小于开关元件S4的损耗的可能性高。因此,元件温度CT4高于元件温度CT3的可能性高。因此,优选的是,开关元件S4的开关状态可保持处于导通状态中(即,开关元件S3的开关状态改变),以便防止(抑制)元件温度CT4的过度增加。因此,在该情况下,当电力转换器33开始以第一单一操作模式操作时(例如,电力转换器33的操作模式从双操作模式改变为第一单一操作模式),优选的是,开关元件S3的开关状态改变,同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中。
当开关元件S3和S4二者都处于导通状态中时,形成由在图5(a)中的箭头示出的电流路径。因此,从第一电源31输出的电力存储在电抗器L1中。
另一方面,当开关元件S3和S4中的任一个开关元件处于关断状态时,形成由在图5(b)中的箭头示出的电流路径。因此,存储在电抗器L1中的电力经由开关元件S1和S2以及二极管D1和D2中的至少一部分供应到电源线PL。即,如同开关元件S3和S4二者处于关断状态的情况,即使当开关元件S3和S4中的任一个开关元件处于关断状态中时,存储在电抗器L1中的电力也供应给电源线PL。顺便提及,图5(b)示出在其中开关元件S3处于关断状态中并且开关元件S4处于导通状态中的电流路径的示例。然而,即使当开关元件S4处于关断状态中并且开关元件S3处于导通状态中时,也形成与在图5(b)中示出的电流路径相同的电流路径。
因此,即使当每一个作为下臂的开关元件S3和S4中的任一个开关元件的开关状态改变,同时开关元件S3和S4中的另一个开关元件的开关状态保持时,电力转换器33也能够用作第一电源31的升压斩波器电路。
上述解释解释了在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况下作为下臂的开关元件S3和S4中的每一个开关元件的开关状态。另一方面,在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况下,作为用于第一电源31的上臂的开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态可以是任何状态。例如,开关元件S1的开关状态可以保持处于导通状态中。例如,开关元件S1的开关状态可以保持处于关断状态中。例如,开关元件S1的开关状态可以以适当的时序改变。例如,开关元件S2的开关状态可以保持处于导通状态中。例如,开关元件S2的开关状态可以保持处于关断状态中。例如,开关元件S2的开关状态可以以适当的时序改变。然而,优选的是,当开关元件S3和S4二者都处于导通状态时,开关元件S1和S2中的至少一个开关元件处于关断状态中,以便防止在电源线PL和接地线GL之间的短路。此外,优选的是,开关元件S1和S2二者都处于关断状态中,以便防止元件温度CT1和CT2的增加。此外,优选的是,作为上臂的至少开关元件S1的开关状态保持处于关断状态中,以便防止电流从第二电源32流到电力转换器33或从电力转换器33流到第二电源32。
(3-2-2)第二单一操作模式
接下来,参考图6和图7(a)至图7(b),将解释第二单一操作模式(图3中的步骤S06)。图6是示出在其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况下,开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态以及流过电抗器L1的电流I(L1)的时序图。图7(a)和图7(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况下电力转换器33中的电流路径的电路图。
以第二单一操作模式操作的电力转换器33主要用作第一电源31的降压斩波器电路。如上所述,当电力转换器33是用于第一电源31的降压斩波器电路时,作为用于第一电源31的上臂的开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态改变。特别是在本实施例中,作为上臂的开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态以下面描述的方式改变。
具体地,每一个作为上臂的两个开关元件(即,开关元件S1和S2)中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为上臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持(固定)。换句话说,每一个作为上臂的两个开关元件的开关状态不同时从导通状态改变到关断状态(此外,从关断状态到导通状态)。
优选的是,每一个作为上臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为上臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态保持处于导通状态中。例如,在图6中所示的示例中,开关元件S1的开关状态改变,同时开关元件S2的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S1处于关断状态中时的周期期间,开关元件S2处于导通状态中。例如,在图6中所示的示例中,开关元件S2的开关状态改变,同时开关元件S1的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S2处于关断状态中时的周期期间,开关元件S1处于导通状态中。
当电力转换器33开始以第二单一操作模式操作时,开关元件S2的开关状态可以改变,同时开关元件S1的开关状态可保持处于导通状态中。可替代地,当电力转换器33开始以第二单一操作模式操作时,开关元件S1的开关状态可以改变,同时开关元件S2的开关状态可以保持处于导通状态中。
当开关元件S1和S2二者都处于导通状态中时,形成由在图7(a)中的箭头示出的电流路径。因此,由再生生成的电力存储在电抗器L1中。
另一方面,当开关元件S1和S2中的任一个开关元件处于关断状态中时,形成由在图7(b)中的箭头示出的电流路径。因此,存储在电抗器L1中的电力经由开关元件S3和S4以及二极管D3和D4中的至少一部分供应到接地线GL。即,如同其中开关元件S1和S2二者处于关断状态中的情况,即使当开关元件S1和S2中的任一个开关元件处于关断状态中时,存储在电抗器L1中的电力也供应到接地线GL。顺便提及,图7(b)示出在其中开关元件S1处于关断状态中并且开关元件S2处于导通状态中的情况下电流路径的示例。然而,即使当开关元件S2处于关断状态中并且开关元件S1处于导通状态中时,也形成与在图7(b)中示出的电流路径相同的电流路径。
因此,即使当每一个作为上臂的开关元件S1和S2中的任一个开关元件的开关状态改变,同时开关元件S1和S2中的另一个开关元件的开关状态保持时,电力转换器33也能够用作第一电源31的降压斩波器电路。
上述解释解释了在其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况下作为上臂的开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态。另一方面,如同其中车辆1处于动力运行状态中时的情况(即,电力转换器33以第一单一操作模式操作),在其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况下,作为用于第一电源31的下臂的开关元件S3和S4中的每一个开关元件的开关状态可以是任何状态。然而,优选的是,当开关元件S1和S2二者都处于导通状态时,开关元件S3和S4中的至少一个开关元件处于导通状态中,以便防止在电源线PL和接地线GL之间的短路。此外,优选的是,开关元件S3和S4二者都处于关断状态中,以便防止元件温度CT3和CT4的增加。此外,优选的是,至少作为下臂的开关元件S4的开关状态保持处于关断状态中,以便防止电流从第二电源32流到电力转换器33或从电力转换器33流到第二电源32。
(3-2-3)第三单一操作模式
接下来,参考图8和图9(a)至图9(b),将解释第三单一操作模式(在图3中的步骤S08)。图8是示出在其中电力转换器33以第三单一操作模式操作的情况下开关元件S2和S3中的每一个开关元件的开关状态,以及流过电抗器L2的电流I(L2)的时序图。图9(a)和图9(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器33以第三单一操作模式操作的情况下电力转换器33中电流路径的电路图。
以第三单一操作模式操作的电力转换器33主要用作第二电源32的升压斩波器电路。如上所述,当电力转换器33是用于第二电源32的升压斩波器电路时,作为第二电源32的下臂的开关元件S2和S3中的每一个开关元件的开关状态改变。当电力转换器33以第三单一操作模式操作时,如同其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况,每一个作为下臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为下臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持。
例如,在图8中示出的示例中,开关元件S2的开关状态改变,同时开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S2处于关断状态中时的周期期间,开关元件S3处于导通状态中。例如,在图8中所示的示例中,开关元件S3的开关状态改变,同时开关元件S2的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S3处于关断状态中时的周期期间,开关元件S2处于导通状态中。
当电力转换器33开始以第三单一操作模式操作时,开关元件S3的开关状态可改变,同时开关元件S2的开关状态可以保持处于导通状态中。可替代地,当电力转换器33开始以第三单一操作模式操作时,开关元件S2的开关状态可改变,同时开关元件S3的开关状态可以保持处于导通状态中。例如,当第二电源32的电压高于第一电源31的电压时,因为开关元件S3的负载相对高,所以元件温度CT3相对高的可能性高。因此,优选的是,开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中(即,开关元件S2的开关状态改变),以便防止元件温度CT3的过度增加。因此,在该情况下,当电力转换器33开始以第三单一操作模式操作时,优选的是,开关元件S2的开关状态改变,同时开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。
当开关元件S2和S3二者都处于导通状态中时,形成由在图9(a)中的箭头示出的电流路径。因此,从第二电源32输出的电力存储在电抗器L2中。
另一方面,当开关元件S2和S3中的任一个开关元件处于关断状态中时,形成由在图9(b)中的箭头示出的电流路径。因此,存储在电抗器L2中的电力经由开关元件S1和S4以及二极管D1和D4中的至少一部分供应到电源线PL。即,如同开关元件S2和S3二者处于关断状态中的情况,即使当开关元件S2和S3中的任一个开关元件处于关断状态中时,存储在电抗器L2中的电力也供应给电源线PL。顺便提及,图9(b)示出在其中开关元件S2处于关断状态中并且开关元件S3处于导通状态中的电流路径的示例。然而,即使当开关元件S3处于关断状态中并且开关元件S2处于导通状态中时,也形成与在图9(b)中示出的电流路径相同的电流路径。
因此,即使当每一个作为下臂的开关元件S2和S3中的任一个开关元件的开关状态改变,同时开关元件S2和S3中的另一个开关元件的开关状态保持时,电力转换器33也能够用作第二电源32的升压斩波器电路。
上述解释解释了在其中电力转换器33以第三单一操作模式操作的情况下作为下臂的开关元件S2和S3中的每一个开关元件的开关状态。另一方面,如同其中电力转换器33以第一单一操作模式操作的情况,作为用于第二电源32的上臂的开关元件S1和S4中的每一个开关元件的开关状态可以是任何状态。然而,优选的是,当开关元件S2和S3二者都处于导通状态中时,开关元件S1和S4中的至少一个开关元件处于关断状态中,以便防止在电源线PL和接地线GL之间的短路。此外,优选的是,开关元件S1和S4二者都处于关断状态中,以便防止元件温度CT1和CT4的增加。此外,优选的是,至少作为上臂的开关元件S1的开关状态保持处于关断状态中,以便防止电流从第一电源31流到电力转换器33或从电力转换器33流到第一电源31。
(3-2-4)第四单一操作模式
接下来,参考图10和图11(a)至图11(b),将解释第四单一操作模式(图3中的步骤S09)。图10是示出在其中电力转换器33以第四单一操作模式操作的情况下,开关元件S1和S4中的每一个开关元件的开关状态以及流过电抗器L2的电流I(L2)的时序图。图11(a)和图11(b)中的每一个图是示出在其中电力转换器33以第四单一操作模式操作的情况下电力转换器33中的电流路径的电路图。
以第四单一操作模式操作的电力转换器33主要用作第二电源32的降压斩波器电路。如上所述,当电力转换器33是用于第二电源32的降压斩波器电路时,作为用于第二电源32的上臂的开关元件S1和S4中的每一个开关元件的开关状态改变。如同其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况,当电力转换器33以第四单一操作模式操作时,每一个作为上臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为上臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持。
例如,在图10中示出的示例中,开关元件S1的开关状态改变,同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S1处于关断状态中时的周期期间,开关元件S4处于导通状态中。例如,在图10中所示的示例中,开关元件S4的开关状态改变,同时开关元件S1的开关状态保持处于导通状态中。即,在当开关元件S4处于关断状态中的周期期间,开关元件S1处于导通状态中。
当电力转换器33开始以第四单一操作模式操作时,开关元件S4的开关状态可以改变,同时开关元件S1的开关状态可保持处于导通状态中。可替代地,当电力转换器33开始以第四单一操作模式操作时,开关元件S1的开关状态可以改变,同时开关元件S4的开关状态可以保持处于导通状态中。
当开关元件S1和S4二者都处于导通状态中时,形成由在图11(a)中的箭头示出的电流路径。因此,由再生生成的电力存储在电抗器L2中。
另一方面,当开关元件S1和S4中的任一个开关元件处于关断状态中时,形成由在图11(b)中的箭头示出的电流路径。因此,存储在电抗器L2中的电力经由开关元件S2和S3以及二极管D2和D3中的至少一部分供应到第二电源32的负极端子所连接到的线。即,如同其中开关元件S1和S4二者处于关断状态中的情况,即使当开关元件S1和S4中的任一个开关元件处于关断状态中时,也供应存储在电抗器L2中的电力。顺便提及,图11(b)示出在其中开关元件S1处于关断状态中并且开关元件S4处于导通状态中的情况下电流路径的示例。然而,即使当开关元件S4处于关断状态中并且开关元件S1处于导通状态中时,也形成与在图11(b)中示出的电流路径相同的电流路径。
因此,即使当每一个作为上臂的开关元件S1和S4中的任一个开关元件的开关状态改变,同时开关元件S1和S4中的另一个开关元件的开关状态保持时,电力转换器33也能够用作第二电源32的降压斩波器电路。
上述解释解释了在其中电力转换器33以第四单一操作模式操作的情况下作为上臂的开关元件S1和S4中的每一个开关元件的开关状态。另一方面,如同其中电力转换器33以第二单一操作模式操作的情况,作为用于第二电源32的下臂的开关元件S2和S3中的每一个开关元件的开关状态可以是任何状态。然而,优选的是,当开关元件S1和S4二者都处于导通状态时,开关元件S2和S3中的至少一个开关元件处于关断状态中,以便防止在电源线PL和接地线GL之间的短路。此外,优选的是,开关元件S2和S3二者都处于关断状态中,以便防止元件温度CT2和CT3的增加。此外,优选的是,至少作为下臂的开关元件S2的开关状态保持处于关断状态中,以便防止电流从第一电源31流到电力转换器33或从电力转换器33流到第一电源31。
(3-3)温度均一化操作
接下来,参考图12至图15,将解释第一至第四温度均一化操作(在图3中的步骤S10、步骤S20、步骤S30和步骤S40)。
(3-3-1)第一温度均一化操作
首先,参考图12,将解释第一温度均一化操作的流程。图12是示出第一温度均一化操作的流程的流程图。
如在图12中所示,ECU 40判定开关元件S3的开关状态是否改变(步骤S101)。换句话说,ECU 40判定开关元件S4的开关状态是否保持处于导通状态中。
作为在步骤S101处的判定的结果,当判定开关元件S3的开关状态改变时(即,开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中)(步骤S101:是),元件温度CT3高于元件温度CT4的可能性高。因此,ECU 40执行下面描述的从步骤S111至步骤S116的操作,以防止元件温度CT3的过度增加,并且因而减少了元件温度CT3和CT4之间的差(即,使元件温度CT3和CT4均一化/均衡)。
具体地,ECU 40判定元件温度CT3是否大于第一阈值TH1(步骤S111)。第一阈值TH1小于下面描述第二阈值TH2。
第二阈值TH2表示从电源***30输出或输入到电源***30的电力的限制(在下面,称为“输入/输出限制”)处的元件温度。因此,当元件温度CT1至CT4中的至少一个元件温度大于第二阈值TH2时,执行输入/输出限制。
小于上述第二阈值TH2的第一阈值TH1用于判定尽管元件温度不那么高进而不需要执行输入/输出限制时是否仍优选防止元件温度的增加。因此,随着第一阈值TH1变小,在更早的时间防止元件温度的增加。
作为在步骤S111处的判定的结果,当判定元件温度CT3大于第一阈值TH1时(步骤S111:是),ECU 40进一步判定元件温度CT3是否大于第二阈值TH2(步骤S112)。
作为在步骤S112处的判定的结果,当判定元件温度CT3不大于第二阈值TH2时(步骤S112:否),推定尽管元件温度CT3不那么高进而不需要执行输入/输出限制时仍优选防止元件温度CT3的增加。因此,在该情况下,作为“选择设备”的一个示例的ECU 40改变开关元件S3和S4的开关模式(SW样式)(步骤S113)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S3改变到开关元件S4(步骤S113)。即,ECU 40重新选择开关元件S4作为其开关状态应当改变的开关元件,而不是当前选择的开关元件S3。换句话说,ECU 40改变了其开关状态应当保持在导通状态中的开关元件,从开关元件S4改变到开关元件S3(步骤S113)。即,ECU 40重新选择开关元件S3而不是当前选择的开关元件S4作为其开关状态应当保持处于导通状态中的开关元件。
因此,开关元件S3和S4的开关模式从第一开关模式改变到第二开关模式,通过该第一开关模式,开关元件S3的开关状态改变同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中,通过该第二开关模式,开关元件S4的开关状态改变同时开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。在其中开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中的情况下由开关状态的变化引起的开关元件S3的开关损耗小于在其中开关元件S3的开关状态改变的情况下的开关损耗。因此,开关元件S3的发热量减少。因此,防止了元件温度CT3的过度增加。因此,元件温度CT3和CT4之间的差(此外,在元件温度CT3和元件温度CT1和CT2之间的差)变得比开关模式改变之前的差更小。因此,元件温度CT3和CT4(此外,元件温度CT3和元件温度CT1和CT2)比开关模式改变之前更加均一化。
另一方面,作为在步骤S112处的判定的结果,当判定元件温度CT3大于第二阈值TH2时(步骤S112:是),推定元件温度CT3很高,且因而应当执行输入/输出限制。因此,在该情况下,作为“选择设备”的一个示例的ECU 40以与步骤S113(步骤S114)相同的方式改变开关元件S3和S4的开关模式。此外,在该情况下,作为“限制设备”的一个示例的ECU 40执行输入/输出限制(步骤S114)。
另一方面,作为在步骤S111处的判定的结果,当判定元件温度CT3不大于第一阈值TH1时(步骤S111:否),推定很少需要通过改变开关元件S3和S4的开关模式来防止元件温度CT3的过度增加。另一方面,虽然开关元件S3的开关状态改变时元件温度CT4小于元件温度CT3的可能性高,但元件温度CT4也可以出于任何原因而高于元件温度CT3。当元件温度CT4高于元件温度CT3时,ECU 40能够执行输入/输出限制,然而因为开关元件S4的开关状态已经保持处于导通状态中所以ECU 40难以通过改变开关模式来防止元件温度CT4的过度增加。因此,ECU 40判定元件温度CT4是否大于第二阈值TH2(步骤S115)。
作为在步骤S115处的判定的结果,当判定元件温度CT4大于第二阈值TH2时(步骤S115:是),推定元件温度CT4很高,并且因而应执行输入/输出限制。因此,在该情况下,作为“限制设备”的一个示例的ECU40执行输入/输出限制(步骤S116)。另一方面,作为在步骤S115处的判定的结果,当判定元件温度CT4不大于第二阈值TH2时(步骤S115:否),ECU 40不必要执行输入/输出限制。
另一方面,作为在步骤S101处的判定的结果,当判定开关元件S3的开关状态没有改变时(即,开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中)(步骤S101:否),推定开关元件S4的开关状态改变(即,开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中)。在该情况下,元件温度CT4高于元件温度CT3的可能性高。因此,ECU 40执行从步骤S121到步骤S126的下面描述的操作,以防止元件温度CT4的过度增加,并且因而减少了元件温度CT4和CT3之间的差(即,使元件温度CT4和CT3均一化/均衡)。顺便提及,从步骤S121到步骤S126的操作与从步骤S111到步骤S116的上述操作不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由在前者操作中“开关元件S4”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由在前者操作中“开关元件S3”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT4”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT3”替换。从步骤S121到步骤S126的操作的另一特征可以与从步骤S111到步骤S116的操作的特征相同。
具体地,当元件温度CT4大于第一阈值TH1并且元件温度CT4不大于第二阈值TH2时(步骤S121:是,以及步骤S122:否),ECU 40改变开关元件S3和S4的开关模式(步骤S123)。具体地,ECU 40改变其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S4改变到开关元件S3(步骤S123)。因此,防止了元件温度CT4的过度增加。因此,元件温度CT4和CT3之间的差(此外,元件温度CT4与元件温度CT1和CT2之间的差)比开关模式改变之前变得更小。因此,元件温度CT4和CT3(此外,元件温度CT4与元件温度CT1和CT2)比开关模式改变之前更加均一化。
当元件温度CT4大于第一阈值TH1并且元件温度CT4大于第二阈值TH2时(步骤S121:是,以及步骤S122:是),ECU 40以与步骤S123相同的方式改变了开关元件S3和S4的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S124)。
当元件温度CT4不大于第一阈值TH1并且元件温度CT3大于第二阈值TH2时(步骤S121:否,以及步骤S125:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S126)。
当元件温度CT4不大于第一阈值TH1并且元件温度CT3不大于第二阈值TH2时(步骤S121:否,以及步骤S125:否),ECU 40不必须改变开关元件S3和S4的开关模式,并且不必须执行输入/输出限制。
顺便提及,ECU 40执行第一温度均一化操作来改变每一个作为第一电源31的下臂的开关元件S3和S4的开关模式。然而,ECU 40可以以与改变开关元件S3和S4的开关模式相同的方式,来改变每一个作为第一电源31的上臂的开关元件S1和S2的开关模式。例如,当每一个作为第一电源31的上臂的开关元件S1和S2中的至少一个开关元件的开关状态改变或保持处于导通状态中时,优选的是,每一个作为第一电源31的上臂的开关元件S1和S2的开关模式改变。然而,当作为第一电源31的上臂的开关元件S1和S2中的每一个开关元件的开关状态保持处于关断状态中时,因为元件温度CT1和CT2过度增加的可能性较小,所以ECU40不必须改变作为第一电源31的上臂的开关元件S1和S2的开关模式。
(3-3-2)第二温度均一化操作
接下来,参考图13,将解释第二温度均一化操作的流程。图13是示出第二温度均一化操作的流程的流程图。
如在图13中所示,在第二温度均一化操作中,ECU 40执行从步骤S201到步骤S226的操作。顺便提及,从步骤S201到步骤S226的操作与上述从步骤S101到步骤S126的操作不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由在前者操作中“开关元件S1”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由在前者操作中“开关元件S2”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT1”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT2”替换。从步骤S201到步骤S226的操作的另一特征可以与从步骤S101到步骤S126的操作的特征相同。
具体地,当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1大于第一阈值TH1并且元件温度CT1不大于第二阈值TH2时(步骤S201:是,以及步骤S211:是,以及步骤S212:否),ECU40改变了开关元件S1和S1的开关模式(步骤S213)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S1改变到开关元件S2(步骤S213)。因此,防止了元件温度CT1的过度增加。因此,元件温度CT1和CT2之间的差(此外,元件温度CT1与元件温度CT3和CT4之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT1和CT2(此外,元件温度CT1与元件温度CT3和CT4)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1大于第一阈值TH1并且元件温度CT1大于第二阈值TH2时(步骤S201:是,步骤S211:是,以及步骤S212:是),ECU 40以与步骤S213相同的方式改变开关元件S1和S2的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S214)。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1不大于第一阈值TH1并且元件温度CT2大于第二阈值TH2时(步骤S201:是,步骤S211:否,以及步骤S215:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S216)。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1不大于第一阈值TH1并且元件温度CT2不大于第二阈值TH2时(步骤S201:是,步骤S211:否,以及步骤S215:否),ECU 40不必须改变开关模式,并且不必须执行输入/输出限制。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT2大于第一阈值TH1并且元件温度CT2不大于第二阈值TH2时(步骤S201:否,步骤S221:是,以及步骤S222:否),ECU 40改变了开关元件S1和S1的开关模式(步骤S223)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S2改变到开关元件S1(步骤S223)。因此,防止了元件温度CT2的过度增加。因此,元件温度CT2和CT1之间的差(此外,元件温度CT2和元件温度CT3和CT4之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT2和CT1(此外,元件温度CT2与元件温度CT3和CT4)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件的开关状态S1没有改变,元件温度CT2大于第一阈值TH1并且元件温度CT2大于第二阈值TH2时(步骤S201:否,步骤S221:是,以及步骤S222:是),ECU 40以与步骤S223相同的方式改变了开关元件S1和S2的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S224)。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT2不大于第一阈值TH1并且元件温度CT1大于第二阈值TH2时(步骤S201:否,步骤S221:否,以及步骤S225:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S226)。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT2不大于第一阈值TH1并且元件温度CT1不大于第二阈值TH2时(步骤S201:否,步骤S221:否,以及步骤S225:否),ECU 40不必须改变开关模式,且不必须执行输入/输出限制。
顺便提及,如同第一温度均一化操作,在第二温度均一化操作中,ECU 40可以改变每一个作为第一电源31的下臂的开关元件S3和S4的开关模式。即,ECU 40可以以与改变每一个作为第一电源31的下臂的开关元件S1和S2的开关模式相同的方式,改变开关元件S3和S4的开关模式。
(3-3-3)第三温度均一化操作
接下来,参考图14,将解释第三温度均一化操作的流程。图14是示出第三温度均一化操作的流程的流程图。
如在图14中所示,在第三温度均一化操作中,ECU 40执行从步骤S301到步骤S326的操作。顺便提及,从步骤S301到步骤S326的操作与上述从步骤S101到步骤S126的操作不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由在前者操作中“开关元件S2”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由在前者操作中“开关元件S3”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT2”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT3”替换。从步骤S301到步骤S326的操作的另一特征可以与从步骤S101到步骤S126的操作的特征相同。
具体地,当开关元件S2的开关状态改变,元件温度CT2大于第一阈值TH1并且元件温度CT2不大于第二阈值TH2时(步骤S301:是,步骤S311:是,以及步骤S312:否),ECU 40改变了开关元件S2和S3的开关模式(步骤S313)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S2改变到开关元件S3(步骤S313)。因此,防止了元件温度CT2的过度增加。因此,元件温度CT2和CT3之间的差(此外,元件温度CT2与元件温度CT1和CT4之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT2和CT3(此外,元件温度CT2与元件温度CT1和CT4)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件S2的开关状态改变,元件温度CT2大于第一阈值TH1并且元件温度CT2大于第二阈值TH2时(步骤S301:是,步骤S311:是,以及步骤S312:是),ECU 40以与步骤S313相同的方式改变开关元件S2和S3的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S314)。
当开关元件S2的开关状态改变,元件温度CT2不大于第一阈值TH1并且元件温度CT3大于第二阈值TH2时(步骤S301:是,步骤S311:否,以及步骤S315:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S316)。
当开关元件S2的开关状态改变,元件温度CT3大于第一阈值TH1并且元件温度CT3不大于第二阈值TH2时(步骤S301:是,步骤S311:否,以及步骤S315:否),ECU 40不必须改变开关模式,并且不必须执行输入/输出限制。
当开关元件S2的开关状态没有改变,元件温度CT3大于第一阈值TH1并且元件温度CT3不大于第二阈值TH2时(步骤S301:否,步骤S321:是,以及步骤S322:否),ECU 40改变了开关元件S2和S3的开关模式(步骤S323)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S3改变到开关元件S2(步骤S323)。因此,防止了元件温度CT3的过度增加。因此,元件温度CT3和CT2之间的差(此外,元件温度CT3和元件温度CT1和CT4之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT3和CT2(此外,元件温度CT3与元件温度CT1和CT4)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件S2的开关状态没有改变,元件温度CT3大于第一阈值TH1并且元件温度CT3大于第二阈值TH2时(步骤S301:否,步骤S321:是,以及步骤S322:是),ECU 40以与步骤S323相同的方式改变开关元件S2和S3的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S324)。
当开关元件S2的开关状态没有改变,元件温度CT3不大于第一阈值TH1并且元件温度CT2大于第二阈值TH2时(步骤S301:否,步骤S321:否,以及步骤S325:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S326)。
当开关元件S2的开关状态没有改变,元件温度CT3不大于第一阈值TH1并且元件温度CT2不大于第二阈值TH2时(步骤S301:否,步骤S321:否,以及步骤S325:否),ECU 40不必须改变开关模式,且不必须执行输入/输出限制。
顺便提及,如同第一温度均一化操作,在第三温度均一化操作中,ECU 40可以改变每一个作为第二电源32的上臂的开关元件S1和S4的开关模式。即,ECU 40可以以与改变开关元件S2和S3的开关模式相同的方式,改变每一个作为第二电源32的上臂的开关元件S1和S4的开关模式。
(3-3-4)第四温度均一化操作
接下来,参考图15,将解释第四温度均一化操作的流程。图15是示出第四温度均一化操作的流程的流程图。
如在图15中所示,在第三温度均一化操作中,ECU 40执行从步骤S401到步骤S426的操作。顺便提及,从步骤S401到步骤S426的操作与上述从步骤S111到步骤S116的操作不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由在前者操作中“开关元件S1”替换,以及(ii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT1”替换。从步骤S401到步骤S426的操作的另一特征可以与从步骤S101到步骤S126的操作的特征相同。
具体地,当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1大于第一阈值TH1并且元件温度CT1不大于第二阈值TH2时(步骤S401:是,步骤S411:是,以及步骤S412:否),ECU 40改变了开关元件S1和S4的开关模式(步骤S413)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S1改变到开关元件S4(步骤S413)。因此,防止了元件温度CT1的过度增加。因此,元件温度CT1和CT4之间的差(此外,元件温度CT1与元件温度CT2和CT3之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT1和CT4(此外,元件温度CT1与元件温度CT2和CT3)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1大于第一阈值TH1并且元件温度CT1大于第二阈值TH2时(步骤S401:是,步骤S411:是,以及步骤S412:是),ECU 40以与步骤S413相同的方式改变了开关元件S1和S4的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S414)。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1不大于第一阈值TH1并且元件温度CT4大于第二阈值TH2时(步骤S401:是,步骤S411:否,以及步骤S415:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S416)。
当开关元件S1的开关状态改变,元件温度CT1不大于第一阈值TH1并且元件温度CT4不大于第二阈值TH2时(步骤S401:是,步骤S411:否,以及步骤S415:否),ECU 40不必须改变开关模式,并且不必须执行输入/输出限制。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT4大于第一阈值TH1并且元件温度CT4不大于第二阈值TH2时(步骤S401:否,步骤S421:是,以及步骤S422:否),ECU 40改变了开关元件S1和S4的开关模式(步骤S423)。具体地,ECU 40改变了其开关状态应当改变的开关元件,从开关元件S4改变到开关元件S1(步骤S423)。因此,防止了元件温度CT4的过度增加。因此,元件温度CT4和CT1之间的差(此外,元件温度CT4和元件温度CT2和CT3之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT4和CT1(此外,元件温度CT4与元件温度CT2和CT3)比开关模式改变之前更加均一化。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT4大于第一阈值TH1并且元件温度CT4大于第二阈值TH2时(步骤S401:否,步骤S421:是,以及步骤S422:是),ECU 40以与步骤S423相同的方式改变了开关元件S1和S4的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S424)。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT4不大于第一阈值TH1并且元件温度CT1大于第二阈值TH2时(步骤S401:否,步骤S421:否,以及步骤S425:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S426)。
当开关元件S1的开关状态没有改变,元件温度CT4不大于第一阈值TH1并且元件温度CT1不大于第二阈值TH2时(步骤S401:否,步骤S421:否,以及步骤S425:否),ECU 40不必须改变开关模式,且不必须执行输入/输出限制。顺便提及,如同第二温度均一化操作,在第四温度均一化操作中,ECU 40可以改变每一个作为第二电源32的下臂的开关元件S2和S3的开关模式。即,ECU 40可以以与改变开关元件S1和S4的开关模式相同的方式,改变每一个作为第二电源32的下臂的开关元件S2和S3的开关模式。
(3-4)技术效果
接下来,参考图16(a)至图16(b)和图17(a)至图17(b),将解释在ECU 40的控制下执行的单一操作模式和温度均一化操作的技术效果。图16(a)和图16(b)中的每一个图是示出当电力转换器33以上述的第一、第二、第三或第四单一操作模式操作时的开关元件S1至S4的开关状态以及当电力转换器33以第一比较操作模式操作时开关元件S1至S4的开关状态的时序图,通过该第一比较操作模式,每一个作为上臂或下臂的两个开关元件的开关状态同时改变。图17(a)是示出当电力转换器33以第二比较操作模式操作时开关元件S3和S4的开关状态与元件温度CT3和CT4的时序图,通过该第二比较操作模式,无论元件温度CT3和CT4如何开关模式都不改变。图17(b)是示出当执行第一温度均一化操作时开关元件S3和S4的开关状态与元件温度CT3和CT4的时序图。
如在图16(a)中所示,在第一比较操作模式中,当车辆1处于动力运行状态中时,每一个作为下臂的两个开关元件的开关状态同时改变。例如,在第一比较操作模式中,在其中车辆1处于动力运行状态中的情况下,当电力转换器33以单一操作模式操作以执行与第一电源31的电力转换时,每一个作为下臂的开关元件S3和S4的开关状态同时改变。例如,在第一比较操作模式中,在其中车辆1处于动力运行状态中的情况下,当电力转换器33以单一操作模式操作以执行与第二电源32的电力转换时,每一个作为下臂的开关元件S2和S3的开关状态同时改变。
另一方面,在本实施例中,当车辆1处于动力运行状态中时,每一个作为下臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为下臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持。因此,与在第一比较操作模式中每一个开关元件的开关的次数相比,作为下臂的两个开关元件中的每一个开关元件的开关的次数减少(减少一半)。因此,在电力转换器33中的开关损耗同样由于开关的次数的减少而减少。
如在图16(b)中所示,在第一比较操作模式中,当车辆1处于再生状态中时,每一个作为上臂的两个开关元件的开关状态同时改变。例如,在第一比较操作模式中,在其中车辆1处于再生状态中的情况下,当电力转换器33以单一操作模式操作以执行与第一电源31的电力转换时,每一个作为上臂的开关元件S1和S2的开关状态同时改变。例如,在第一比较操作模式中,当车辆1处于再生状态中时,每一个作为上臂的两个开关元件的开关状态同时改变。例如,在第一比较操作模式中,在其中车辆1处于再生状态中的情况下,当电力转换器33以单一操作模式操作以执行与第二电源32的电力转换时,每一个作为上臂的开关元件S1和S4的开关状态同时改变。
另一方面,在本实施例中,当车辆1处于再生状态中时,每一个作为上臂的两个开关元件中的任一个开关元件的开关状态改变,同时每一个作为上臂的两个开关元件中的另一个开关元件的开关状态被保持。因此,与在第一比较操作模式中每一个开关元件的开关的次数相比,作为上臂的两个开关元件中的每一个开关元件的开关的次数减少(减少一半)。因此,在电力转换器33中的开关损耗同样由于开关的次数的减少而减少。
特别是在本实施例中,开关的次数的减少导致开关损耗的减少。即,开关损耗减少,而无需使用在开关元件S1至S4中的至少一个开关元件上流过第一电源31的电流和流过第二电源32的电流的抵消。另一方面,在专利文献1中公开的本发明通过使用在开关元件S1至S4中的至少一个开关元件上流过第一电源31的电流和流过第二电源32的电流的抵消来减少开关损耗。因此,存在当电力转换器33以单一操作模式操作时在专利文献1中公开的发明没有减少损耗的可能性。然而,在本实施例中,即使当电力转换器33以单一操作模式操作时,开关损耗仍有效地减少。
接下来,如在图17(a)中所示,在第二比较操作模式中,无论元件温度CT1至CT4如何,开关模式都不改变。例如,在第二比较操作模式中,在其中车辆1处于动力运行状态中的情况下,当电力转换器33以单一操作模式操作以执行与第一电源31的电力转换时,开关元件S3的开关状态继续改变,同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中。因此,元件温度CT3比在第二比较操作模式中的元件温度CT4增加更多。即,每一个作为下臂的两个开关元件中的仅一个开关元件的元件温度很可能过度增加。因此,在第二比较操作模式中,因为元件温度CT3很可能大于第二阈值TH2,所以在电源***30上更频繁地执行输入/输出限制。顺便提及,如在图17(a)中所示,每一个作为下臂的两个开关元件中的仅一个开关元件的元件温度的过度增加导致每一个作为下臂的两个开关元件的元件温度之间的差的增加。
另一方面,如在图17(b)中所示,在本实施例中,开关模式基于元件温度CT1至CT4来改变。例如,在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作并且开关元件S3的开关状态改变的情况下,当元件温度CT3大于第一阈值TH1时,开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中。例如,在其中电力转换器33以第一单一操作模式操作并且开关元件S4的开关状态改变的情况下,当元件温度CT4大于第一阈值TH1时,开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中。因此,在本实施例中,适当地防止仅元件温度CT3的过度增加与仅元件温度CT4的过度增加。即,适当地防止每一个作为下臂的两个开关元件中的仅一个开关元件的过度增加。因此,在本实施例中,因为元件温度CT3和CT4二者难以大于第二阈值TH2,所以在电源***30上不频繁执行输入/输出限制。
如在图17(b)中所示,当防止每一个作为下臂的两个开关元件中的仅一个开关元件的元件温度的过度增加时,同样防止每一个作为下臂的两个开关元件的元件温度之间的差的增加。即,图17(b)示出了元件温度CT3和CT4是均一化的。因此,当每一个作为下臂的两个开关元件中的至少一个开关元件的元件温度大于第一阈值TH1时改变开关模式的操作对应于改变开关模式以减少在每一个作为下臂的两个开关元件的元件温度之间的差的操作(例如,使该温度元件的差减小以小于预定量,或小于在开关模式改变之前的在先差)
出于简单解释的目的,图17(a)和图17(b)示出其中电力转换器33在第一单一操作中操作的示例。即使当电力转换器33在第二至第四单一操作模式中的任何一个操作模式中操作时,也可以实现相同的技术效果。
(4)温度均一化操作的变形例
接下来,参考图18,将解释温度均一化操作的变形例。在下面的解释中,将解释第一温度均一化操作的变形例。图18是示出第一温度均一化操作的变形例的流程的流程图。将通过使用相同的步骤编号,来省略与在第一温度均一化操作中的操作相同的操作。
上述的第一温度均一化操作基于元件温度CT3或CT4是否大于第一阈值TH1的判定结果来执行。除了元件温度CT3或CT4是否大于第一阈值TH1的判定结果之外或作为其的代替,第一温度均一化操作的变形例基于在元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3来执行。在下面的解释中,将解释代替元件温度CT3或CT4是否大于第一阈值TH1的判定的结果的变形例,该变形例基于元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3来执行。
如在图18中所示,即使在变形例中,ECU 40也判定开关元件S3的开关状态是否改变(步骤S101)。
作为在步骤S101处的判定的结果,当判定开关元件S3的开关状态改变时(步骤S101:是),ECU 40判定在元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3(步骤S131)。第三阈值TH3小于第二阈值TH2。优选的是,第三阈值TH3小于第一阈值TH1。可以鉴于当元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值大于第三阈值TH3时元件温度CT3或CT4很可能大于第一阈值TH1来设定第三阈值TH3。
作为在步骤S131处的判定的结果,当判定在元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值大于第三阈值TH3时(步骤S131:是),推定元件温度CT3或CT4过度增加的可能性高。在该情况下,ECU 40判定元件温度CT3是否大于元件温度CT4,以便判定元件温度CT3和CT4中的哪一个元件温度过度增加(步骤S132)。
作为在步骤S132处的判定的结果,当判定元件温度CT3大于元件温度CT4时(步骤S132:是),推定元件温度CT3过度增加的可能性高。在该情况下,ECU 40进一步判定元件温度CT3是否大于第二阈值TH2(步骤S133)。
作为在步骤S133处的判定的结果,当判定元件温度CT3不大于第二阈值TH2时(步骤S133:否),推定优选防止元件温度CT3的增加,尽管元件温度CT3不那么高,并且因此不需要执行输入/输出限制。因此,在该情况下,ECU 40改变了开关元件S3和S4的开关模式(步骤S113)。因此,防止了元件温度CT3的过度增加。因此,元件温度CT3和CT4之间的差(此外,在元件温度CT3与元件温度CT1和CT2之间的差)变得比开关模式改变之前更小。因此,元件温度CT3和CT4(此外,元件温度CT3与元件温度CT1和CT2)比开关模式改变之前更加均一化。
另一方面,作为在步骤S133处的判定的结果,当判定元件温度CT3大于第二阈值TH2时(步骤S133:是),推定元件温度CT3很高,并且因此应执行输入/输出限制。因此,在该情况下,ECU 40以与步骤S113相同的方式改变开关元件S3和S4的开关模式,并执行输入/输出限制(步骤S114)。
作为在步骤S132处的判定的结果,当判定元件温度CT3不大于元件温度CT4时(步骤S132:否),推定元件温度CT4过度增加的可能性高。然而,因为开关元件S4的开关状态已经保持处于导通状态中,所以ECU 40难以通过改变开关模式来防止元件温度CT4的过度增加。另一方面,ECU40能够执行输入/输出限制。因此,ECU 40判定元件温度CT4是否大于第二阈值TH2(步骤S135)。
作为在步骤S135处的判定的结果,当判定元件温度CT4大于第二阈值TH2时(步骤S135:是),推定元件温度CT4很高,并且因此应执行输入/输出限制。因此,在该情况下,ECU40执行输入/输出限制(步骤S116)。另一方面,作为在步骤S135处的判定的结果,当判定元件温度CT4不大于第二阈值TH2时(步骤S135:否),ECU 40不必须执行输入/输出限制。
另一方面,作为在步骤S131处的判定的结果,当判定元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值不大于第三阈值TH3时(步骤S131:否),推定元件温度CT3和CT4中的仅一个元件温度过度增加的可能性较小。然而,即使当判定元件温度CT3和CT4之间的差的绝对值不大于第三阈值TH3时,也可存在元件温度CT3和CT4二者过度增加的可能性。因此,ECU 40判定元件温度CT3和CT4中的至少一个元件温度是否大于第二阈值TH2(步骤S134和步骤S135)。
作为在步骤S134和步骤S135处的判定的结果,当判定元件温度CT3和CT4中的至少一个元件温度大于第二阈值TH2时(步骤S134:是,或步骤S135:是),ECU 40执行输入/输出限制(步骤S116)。另一方面,作为在步骤S134和步骤S135处的判定的结果,当判定元件温度CT3和CT4二者不大于第二阈值TH2时(步骤S134:否,以及步骤S135:否),ECU 40不必须执行输入/输出限制。
另一方面,作为在步骤S101处的判定的结果,当判定开关元件S3的开关状态没有改变时(步骤S101:否),ECU 40执行在图18中所示从步骤S141到步骤S145以及从步骤S123到步骤S126的操作。从步骤S141到步骤S145以及从步骤123到步骤126的操作与上述从步骤S131到步骤S135以及从步骤S113到步骤S116的操作不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由在前者操作中“开关元件S4”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由在前者操作中“开关元件S3”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT4”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT3”替换。从步骤S141到步骤S145以及从步骤S123到步骤S126的操作的另一特征可以与从步骤S131到步骤S135以及从步骤S113到步骤S116的操作的特征相同。因此,出于简单解释的目的,省略从步骤S141到步骤S145以及从步骤S123到步骤S126的解释。
甚至第一温度均一化操作的变形例也能够享受上述第一温度均一化操作所能够享受的技术效果。
图18示出第一温度均一化操作的变形例。然而,如同第一温度均一化操作的变形例,第二温度均一化操作可基于元件温度CT1和CT2之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3的判定的结果来执行。第二温度均一化操作的变形例与在图18中示出的第一温度均一化操作的变形例不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由前者操作中“开关元件S1”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由前者操作中“开关元件S2”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由前者操作中“元件温度CT1”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT2”替换。第二温度均一化操作的变形例的另一特征可以与第一温度均一化操作的变形例的特征相同。
如同第一温度均一化操作的变形例,第三温度均一化操作可基于元件温度CT2和CT3之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3的判定的结果来执行。第三温度均一化操作的变形例与在图18中示出的第一温度均一化操作的变形例不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由前者操作中“开关元件S2”替换,(ii)在后者操作中“开关元件S4”由前者操作中“开关元件S3”替换,(iii)在后者操作中“元件温度CT3”由前者操作中“元件温度CT2”替换,以及(iv)在后者操作中“元件温度CT4”由在前者操作中“元件温度CT3”替换。第三温度均一化操作的变形例的另一特征可以与第一温度均一化操作的变形例的特征相同。
如同第一温度均一化操作的变形例,第四温度均一化操作可基于元件温度CT1和CT4之间的差的绝对值是否大于第三阈值TH3的判定的结果来执行。第四温度均一化操作的变形例与在图18中示出的第一温度均一化操作的变形例不同,在于(i)在后者操作中“开关元件S3”由前者操作中“开关元件S1”替换,以及(ii)在后者操作中“元件温度CT3”由在前者操作中“元件温度CT1”替换。第四温度均一化操作的变形例的另一特征可以与第一温度均一化操作的变形例的特征相同。
(5)元件温度的变形例
接下来,将解释用于获取由ECU 40执行的元件温度CT1至CT4的操作的变形例。在上述实施例中,ECU 40通过监测温度传感器TS1至TS4的检测结果来直接获取元件温度CT1至CT4。然而,在变形例中,除了通过监测温度传感器TS1至TS4的检测结果来直接获取元件温度CT1至CT4之外或作为其的代替,ECU 40可以获取每一个具有相对元件温度CT1至CT4中的相应一个元件温度的预定关系的温度参数TP1至TP4。当ECU 40获取温度参数TP1至TP4时,电力转换器33可以不具有温度传感器TS1至TS4中的至少一个温度传感器。
在本变形例中,ECU 40可以基于获取的温度参数TP1至TP4来计算元件温度CT1至CT4,并且然后可以通过使用计算的元件温度CT1至CT4来执行上述第一至第四温度均一化操作。
可替代地,ECU 40可以通过使用获取的温度参数TP1至TP4作为相当于元件温度CT1至CT4的值来执行上述的第一至第四温度均一化操作。在该情况下,优选的是,ECU 40使用通过执行关于上述第一阈值TH1至上述第三阈值TH3的预定计算而获取的值作为相当于上述第一阈值TH1至上述第三阈值TH3的阈值,其中预定计算考虑到温度参数TP1至TP4和元件温度CT1至CT4之间的关系。
可替代地,ECU 40可以通过组合从温度传感器TS1至TS4获取的元件温度CT1至CT4中的至少一个元件温度与温度参数TP1至TP4中的至少一个温度参数来执行上述的第一至第四温度均一化操作。
接下来,参考图19(a)至图19(c),将解释温度参数TP1至TP4的三个示例。图19(a)至图19(c)中的每一个图是示出温度参数TP1至TP4的一个示例的时序图。特别是,出于简单解释的目的,图19(a)至图19(c)中的每一个图示出当电力转换器33以第一单一操作模式操作时使用的温度参数TP3和TP4。然而,温度参数TP1和TP2同样如此。
(5-1)温度参数的第一示例
如在图19(a)中所示,温度参数TP3可以是开关元件S3的损耗的累计值。随着开关元件S3的损耗的累计值越大,元件温度CT3越大。温度参数TP4可以是开关元件S4的损耗的累计值。随着开关元件S4的损耗的累计值越大,元件温度CT4越大。开关元件S3的损耗可以为如下的总和:(i)开关导通损耗(当开关元件S3的开关状态从关断状态改变为导通状态时发生的损耗),(ii)稳定损耗(当开关元件S3处于导通状态时发生的损耗),以及(iii)开关关断损耗(当开关元件S3的开关状态从导通状态改变为关断状态时发生的损耗)。开关元件S4的损耗同样如此。
ECU 40可以通过使用表示在损耗和能够指定电力转换器33的操作状态的操作参数之间的关系的映射(可替代地,任何近似公式等)来计算每一个对应于损耗的累计值的温度参数TP3和TP4。操作参数可以包括如下中的至少一个:流过电抗器L1的电流I(L1)、在电源线PL和接地线GL之间的电压、以及用于控制开关元件S1至S4的开关状态的载波信号的频率。
在此,作为一个示例,将解释在其中开关元件S3的开关状态改变同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态(参见时刻t11)中的情况下,基于温度参数TP3和TP4的第一示例来改变开关模式的操作。在该情况下,因为开关元件S3的开关状态改变,所以开关元件S3的损耗增加超过开关元件S4的损耗。即,在比温度参数TP3更早的时刻(参见时刻t12),温度参数TP3变得比相当于第一阈值TH1的阈值更大。当温度参数TP3比相当于第一阈值TH1的阈值更大时,ECU 40改变开关模式。此外,除了改变开关模式之外,ECU 40初始化温度参数TP3和TP4。在这之后,将重复同样的操作。
(5-2)温度参数的第二示例
如在图19(b)中所示,温度参数TP3可以是开关元件S3的开关的次数。随着开关元件S3的开关的次数越大,元件温度CT3越大。温度参数TP4可以是开关元件S4的开关的次数。随着开关元件S4的开关的次数越大,元件温度CT4越大。
在此,作为一个示例,将解释在其中开关元件S3的开关状态改变同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态(参见时刻t21)中的情况下,基于温度参数TP3和TP4的第二示例来改变开关模式的操作。在该情况下,因为开关元件S3的开关状态改变,所以温度参数TP3逐渐增加。然后,在时刻t22,温度参数TP3变得比相当于第一阈值TH1的阈值更大。当温度参数TP3比相当于第一阈值TH1的阈值更大时,ECU 40改变开关模式。此外,除了改变开关模式之外,ECU 40初始化温度参数TP3和TP4。在这之后,将重复同样的操作。
(5-3)温度参数的第三示例
如在图19(c)中所示,温度参数TP3可以是当开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。随着当开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度越大,开关元件S3的开关的次数越大,并且因此元件温度CT3越大。温度参数TP4可以是当开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。随着当开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度越大,开关元件S4的开关的次数越大,并且因此元件温度CT4越大。
能够指定开关元件Si的元件温度CTi的温度参数TPi(i是大于0和小于5的任何整数)可以是当与开关元件Si构成上臂或下臂的开关元件Sj(j是大于0并小于5并且与i不同的任何整数)的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。
例如,当电力转换器33以第一或第二单一操作模式操作时,温度参数TP1可以是当开关元件S2的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP2可以是当开关元件S1的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP3可以是当开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP4可以是当开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。
例如,当电力转换器33以第三或第四单一操作模式操作时,温度参数TP1可以是当开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP2可以是当开关元件S3的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP3可以是当开关元件S2的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。温度参数TP4可以是当开关元件S1的开关状态保持处于导通状态中时周期的长度。
在此,作为一个示例,将解释在其中开关元件S3的开关状态改变同时开关元件S4的开关状态保持处于导通状态(参见时刻t31)中的情况下,基于温度参数TP3和TP4的第三示例来改变开关模式的操作。在该情况下,因为开关元件S4的开关状态保持处于导通状态中,所以温度参数TP3逐渐增加。然后,在时刻t32,温度参数TP3变得比相当于第一阈值TH1的阈值更大。当温度参数TP3比相当于第一阈值TH1的阈值更大时,ECU 40改变开关模式。此外,除了改变开关模式之外,ECU 40初始化温度参数TP3和TP4。在这之后,将重复同样的操作。
在此陈述的所有示例和条件语言旨在用于教导的目的,以帮助读者理解本发明和发明人贡献的促进现有技术的概念,并且应当被解释为既不限于这些具体陈述的示例和条件,也不限于说明书中关于展示本发明的优势和劣势的这些示例的组织。虽然已经详细描述了本发明的实施例,但应该理解的是,可以不脱离本发明的范围而对其做出各种改变、替换和变更。涉及这种变换的电力转换器同样旨在落入本发明的技术范围之内。
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2014年5月20日提交的日本专利申请No.2014-104537的优先权的利益,其全部内容通过引用并入本文。另外,上述专利文献1的全部内容通过引用并入本文。
参考代码的说明
1 车辆
30 电源***
31 第一电源
32 第二电源
33 电力转换器
40 ECU
平滑电容器
L1、L2 电抗器
S1、S2、S3、S4 开关元件
CT1、CT2、CT3、CT4 元件温度

Claims (9)

1.一种电源控制装置,其被配置为控制电源***,
所述电源***包括:
第一蓄电装置;
第二蓄电装置;以及
电力转换器,其具有串联电连接的多个开关元件,所述多个开关元件中的每一个开关元件位于第一电力转换路径和第二电力转换路径中的二者中,所述第一电力转换路径穿过所述第一蓄电装置并且用于执行与所述第一蓄电装置的电力转换,所述第二电力转换路径穿过所述第二蓄电装置并且用于执行与所述第二蓄电装置的电力转换,
所述电源控制装置包括:
选择设备,其被配置为从所述多个开关元件中的至少两个开关元件选择一个开关元件,所述至少两个开关元件中的每一个开关元件构成预定臂元件,当所述电力转换器执行与所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的所述电力转换时,所述预定臂元件的开关状态应被改变为执行与所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的任一个蓄电装置的所述电力转换;以及
控制设备,其被配置为控制所述电力转换器以改变所选择的一个开关元件的开关状态,同时保持所述至少两个开关元件中的与所选择的一个开关元件不同的另一个开关元件的开关状态处于导通状态,
当所述至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度满足预定条件时,与在其中不重新选择所述一个开关元件的情况下在所述至少两个开关元件的温度之间的差相比,所述选择设备重新选择所述一个开关元件以减少在所述至少两个开关元件的温度之间的差,
其中,所述选择设备重新选择所述一个开关元件,以使得当所述重新选择的一个开关元件的所述开关状态改变时所述至少两个开关元件的温度之间的差小于当所述当前选择的一个开关元件的所述开关状态继续被改变时的所述至少两个开关元件的温度之间的差。
2.根据权利要求1所述的电源控制装置,其中
当所述当前选择的一个开关元件的温度大于第一阈值时,所述选择设备重新选择所述一个开关元件。
3.根据权利要求1或2所述的电源控制装置,其中
当所述至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值时,所述选择设备重新选择所述一个开关元件。
4.根据权利要求1或2所述的电源控制装置,其中
在其中所述至少两个开关元件中的第一开关元件被选择作为所述一个开关元件的情况下当所述第一开关元件的温度大于第一阈值时,所述选择设备重新选择所述至少两个开关元件中的与所述第一开关元件不同的第二开关元件作为所述一个开关元件。
5.根据权利要求1或2所述的电源控制装置,其中
在其中所述至少两个开关元件中的第一开关元件被选择作为所述一个开关元件的情况下当所述至少两个开关元件的温度之间的差大于第二阈值时,所述选择设备重新选择所述至少两个开关元件中的与所述第一开关元件不同的第二开关元件作为所述一个开关元件。
6.根据权利要求4所述的电源控制装置,其中
所述选择设备重新选择所述第二开关元件作为所述一个开关元件,以使得当所述第二开关元件的开关状态改变时在所述至少两个开关元件的温度之间的差小于当所述第一开关元件的开关状态继续改变时在所述至少两个开关元件的温度之间的差。
7.根据权利要求1或2所述的电源控制装置,进一步包括:
限制设备,其被配置为当所述至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度大于第三阈值时,执行输入限制和输出限制中的至少一个,其中所述输入限制限制了输入到所述电源***的电力,并且所述输出限制限制了从所述电源***输出的电力。
8.根据权利要求1或2所述的电源控制装置,进一步包括:
获取设备,其被配置为获取直接或间接表示所述至少两个开关元件的温度的温度特性值,
所述选择设备基于由所述获取设备获取的温度特性值来重新选择所述一个开关元件。
9.根据权利要求8所述的电源控制装置,其中
所述温度特性值包括如下中的至少一个:
温度传感器的输出值,所述温度传感器检测所述至少两个开关元件中的至少一个开关元件的温度;
所述至少两个开关元件中的至少一个开关元件的开关损耗;
所述一个开关元件的开关的次数;以及
周期,在所述周期期间所述至少两个开关元件中的另一个开关元件保持处于所述导通状态。
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