[发明专利]电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及电源系统，更特定而言涉及包括连接在多个直流电源与该多个直流电源共同的电力线之间的电力变换器而构成的电源系统的控制。

背景技术

在日本特开平7－240212号公报(专利文献1)和日本特开2004－199911号公报(专利文献2)中记载了如下混合动力电源系统：使用连接在多个电源与负载之间的电力变换器，对多个电源进行组合而向负载供给电源。在专利文献1中记载了如下内容：在组合了燃料电池和二次电池的混合动力电源装置中，预先求出相对于燃料电池输出的系统的总合效率的特性，并且以根据二次电池的剩余电量来选择系统总合效率高的范围的方式，指示燃料电池的输出来对二次电池进行充电。

另外，在专利文献2中记载了如下控制：在具有二次电池的燃料电池系统中，在将燃料电池从混合动力电源系统切断的特定的控制模式下，不通过切换动作而将二次电池与负载连接，来实现该控制模式下的高效率化。

另外，在日本特开2012－70514号公报(专利文献3)中记载了如下电力变换器的结构：通过多个开关元件的控制，能够在将两个直流电源串联连接的状态下进行DC/DC变换的动作模式(串联连接模式)与将两个直流电源并联使用的状态下进行DC/DC变换的动作模式(并联连接模式)之间进行切换。

专利文献1：日本特开平7－240212号公报

专利文献2：日本特开2004－199911号公报

专利文献3：日本特开2012－70514号公报

在专利文献3中，虽然记载了电力变换器具有多个动作模式，但是未详细记载用于选择这些动作模式的具体的处理。在专利文献1、2中，虽然记载了以使系统整体高效率地动作为目的的控制，但是未特别提到能够选择多个动作模式的情况下的动作模式的选择与高效率化的关系。另外，在具备多个电源的系统中，考虑进行保护以免过功率从而防止各电源的过充电和过放电这一点也很重要。

发明内容

本发明是为了解决这样的问题而提出的，本发明的目的在于，在包括连接在多个直流电源与该多个直流电源共同的电力线之间的电力变换器的电源系统中，以提高系统整体的效率并兼顾到保护各直流电源以免过充电和过放电的保护性的方式，选择电力变换器的动作模式。

在本发明的某一方面中，电源系统包括：负载；电力线，其与负载连接；多个直流电源；电力变换器；以及控制装置，其用于控制电力变换器的动作。电力变换器连接在多个直流电源与电力线之间。电力变换器构成为包括多个开关元件，并且，应用多个直流电源与电力线之间的电力变换的方式不同的多个动作模式中的一个动作模式而动作。控制装置具有要求电压设定部、动作模式选择部以及动作模式修正部。要求电压设定部根据负载的动作状态来设定电力变换器向电力线输出的输出电压的要求电压。动作模式选择部从多个动作模式中的能够由电力变换器输出要求电压以上的输出电压的动作模式群之中，选择电源系统的功率损失最小的第一动作模式。动作模式修正部在多个直流电源中的任一直流电源的SOC以及输入输出功率的至少一方达到制约值的情况下，从动作模式群之中选择能够控制多个直流电源之间的功率分配的第二动作模式来代替第一动作模式。

优选，在动作模式修正部选择了第二动作模式的情况下的第一动作模式是无法任意控制多个直流电源之间的功率分配的动作模式。

进一步优选，第一动作模式包括多个动作模式中的如下动作模式：通过多个开关元件的通断控制，在多个直流电源中的一个直流电源与电力线之间执行直流电压变换，并且维持将其他的直流电源从电力线电切断的状态。第二动作模式包括多个动作模式中的如下动作模式：通过多个开关元件的通断控制，多个直流电源中的多个直流电源并联地在该多个直流电源与电力线之间执行直流电压变换。

优选，多个直流电源由第一以及第二直流电源构成。电力线包括高电压侧的第一电力线以及低电压侧的第二电力线。多个开关元件具有第一至第四开关元件。第一开关元件电连接在第一节点与第一电力线之间。第二开关元件电连接在第二节点以及第一节点之间。第三开关元件电连接在同第二直流电源的负极端子电连接的第三节点与第二节点之间。第四开关元件电连接在第三节点与同第一直流电源的负极端子电连接的第二电力线之间。电力变换器还具有第一以及第二电抗器。第一电抗器在第二节点与第二电力线之间以串联的方式与第一直流电源电连接。第二电抗器在第一节点以及第三节点之间以串联的方式与第二直流电源电连接。