專利名稱：車輛電源的控制系統(tǒng)及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制車輛電源的控制系統(tǒng)，尤其是用于控制車輛的多個電源部分的控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術：
在車輛中，一般地設置有電力存儲設備以及發(fā)電機，并一起用作向車輛的各個電子設備供電的電源。發(fā)電機正常地是由一個內燃機驅動作為車輛的驅動電源。但是目前強烈地希望改進燃油的經(jīng)濟性以便降低從車輛中排出的尾氣。為達到這一個需求，試圖利用車輛的動力能源來重新發(fā)電并在電力存儲設備中存儲該重新產生的電力。
這種車輛的一個典型示例是所謂的復合動力車輛，這種車輛包括一個內燃機和發(fā)動機發(fā)電機組作為它的驅動電源。這種類型的車輛適用于在某一運行狀態(tài)下僅利用發(fā)動機發(fā)電機組來開始移動(起飛)，因此，要求車輛的電源能在一個時刻輸出大量的功率。為此，使用以靜電形式存儲電力的電容用作發(fā)動機發(fā)電機組的電源和用作存儲由發(fā)動機發(fā)電機組再生的電力的電力存儲設備。
而且，最近開發(fā)出一種車輛，它能進行所謂的經(jīng)濟運行操作。在這種操作中，當車輛進站時(臨時停車)停止發(fā)動機的空轉，以及當用于定義車輛停止狀態(tài)的條件不滿足時發(fā)動機自動重新啟動。因此降低了發(fā)動機的整個空閑時間，由此導致降低從車輛時排出的尾氣量以及改進了燃油的經(jīng)濟性。
在這種“經(jīng)濟運行車輛”中，要求有大量的電力以便重新立即啟動引擎。因此，在某一時刻能放電大量電力的電容被用作引擎起動機的電源而不是常規(guī)的電池，以及因此產生充電該電容的電力的發(fā)電機也要與該電容一起提供。
如日本公開專利2000-156919中所公開的，具有高電力存儲電壓且能在短時間內放電大量電力的電容配置成將該電容的電力提供給一個電池以對其充電。這種配置使得可不必利用一個引擎來驅動一個交流發(fā)電機以對電池充電，并且提供給交流發(fā)電機的燃油量得到減少，由此改進了燃油的經(jīng)濟性。
事實是盡管利用上面公開中所述的電容和發(fā)電機進行電力再生(power regeneration)時改進了燃油經(jīng)濟性，但是在很多情形下這種再生的電力得不到有效的利用，因此很明顯需要進一步改進這種再生電力的更有效利用。
在如上所述的利用電容對電池充電的情況下，有必要在電池被完全充電之前停止交流發(fā)電機對電池的充電，以便電池可以總是接收由電容提供的電源，但是由于存儲在電容中的電力是通過執(zhí)行電力再生來獲得的，并且因此不總是可用的，因此當由其釋放電力時電池的充電量可能會很短。如果利用由交流發(fā)電機產生的電力使電池總是保持滿充電以避免這種電力短缺，就可能發(fā)生從電容來的電力不能被該電池接收，由于電容的增加的輸出電壓，電池會過度充電，或者連接到電池的電負載消耗掉過度的電量。
順便提一下，當發(fā)電機和電容均如上面所述的設置在車輛內時，這就意味著該車輛有兩個電源部分，即由交流發(fā)電機或交流發(fā)電機和電池構成的第一電源部分，以及由發(fā)電機或發(fā)電機與電容構成的第二電源部分。考慮到用于電力再生的第二電源部分可以有效地用于改進燃油經(jīng)濟性但卻幾乎不是一個“穩(wěn)定電源”，最好由第二電源部分再生的電力被首先使用，而當再生電力不夠時再使用由交流發(fā)電機或存儲在電池中的電力。
為此，有必要在提供電力給電子負載時從一個電源切換到另一個電源，為了能夠在電源之間進行這種切換，例如，當當前正在由電容提供給某一個電子負載的電力減少時將交流發(fā)電機用于電源供應。在這種情況下，當從電容提供電源時，幾乎沒有扭矩作用在交流發(fā)電機上，而當交流發(fā)電機被連接到電子負載以便開始發(fā)電時，則會有一定的扭矩作用到發(fā)電機上，此時如果電子負載較大，則會有大的扭矩作用到發(fā)電機上，就會導致連接內燃機與交流發(fā)電機的傳送帶滑動，而這種滑動會產生噪聲，并降低皮帶的壽命。
如果由交流發(fā)電機逐步發(fā)電，以避免這種問題，則，當來自電容的電力被切斷時，交流發(fā)電機的輸出電壓可仍然很低。這種提供給電子負載的電力的降低可以導致運行狀態(tài)的瞬間變化，例如燈的照明的瞬間變化，這就會導致乘客的不愉快感。
發(fā)明概述為解決上述問題，本發(fā)明提出一種控制系統(tǒng)，它可以有效地利用來自車輛的多個發(fā)電電源部分的電力。
為達到上述目標，按照本發(fā)明一個實施例的控制系統(tǒng)控制該多個發(fā)電電源部分之一相對于另外的發(fā)電電源部分的輸出電壓的輸出電壓。而且，該控制系統(tǒng)包括一個第一發(fā)電電源部分和第二發(fā)電電源部分，并將來自這些發(fā)電電源部分的電力被提供給一個預定電力接收部分，其中該控制系統(tǒng)的特征在于包括一個電壓調整裝置，用于根據(jù)發(fā)電電源部分之一的輸出電壓設置要從該發(fā)電電源部分中另一個輸出給電力接收部分的電壓。
按照本發(fā)明的一個實施例，提供一種控制系統(tǒng)的控制方法，其中該控制系統(tǒng)包括一個第一發(fā)電電源部分和第二發(fā)電電源部分并將來自各個發(fā)電電源部分的電力提供給一個預定電力接收部分。該控制方法包括檢測第一發(fā)電電源部分的輸出電壓；檢測第二發(fā)電電源部分的輸出電壓；以及按照另一個發(fā)電電源部分的輸出電壓，設置要從一個發(fā)電電源部分輸出給電力接收部分的電壓。
按照上述的控制系統(tǒng)和控制方法，一個發(fā)電電源部分的輸出電壓按照另一個發(fā)電電源部分的輸出電壓設置。此時，設置一個發(fā)電電源部分的電壓為小于另一個發(fā)電電源部分的電壓，以便事先防止電力接收部分被提供過度的電量，并因此避免浪費使用電力。
按照本發(fā)明的另一個實施例，最好第一發(fā)電電源部分包括一個第一發(fā)電機，其通過從車輛的推進力發(fā)生設備接收驅動力來發(fā)電，以及第二發(fā)電電源部分包括一個第二發(fā)電機，其通過從所述的推進力發(fā)生設備之外的機構接收驅動來發(fā)電。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，第一發(fā)電機被過度地或不有必要地被推進力發(fā)生設備驅動的可能性可被降低或消除，并因此可以防止這種燃油經(jīng)濟性的降低。
按照本發(fā)明的一個示例性實施例，最好該機構是一個用于傳輸車輪與第二發(fā)電機之間的扭矩的傳動裝置。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，從車輛的能量中再生電力，以及利用該再生電力的第二發(fā)電電源部分的輸出電壓是按照第一發(fā)電電源部分的輸出電壓進行設置，以便各個發(fā)電電源部分不會輸出過度的電量。
按照本發(fā)明的一個示例性實施例，最好該電力接收部分是一個電力存儲設備或從電力存儲設備向其供電的電子負載。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，當電力被從發(fā)電電源部分提供給電力存儲設備或電子負載時，一個發(fā)電電源部分的輸出電壓是按照另一個發(fā)電電源部分的輸出電壓設置。利用這種配置，電池被過度充電的可能性或電子負載消耗過度電量的可能性可以事先得到消除或減少。
按照本發(fā)明的一個示例性實施例，最好該電壓調整裝置設置第一發(fā)電電源部分的輸出電壓為小于第二發(fā)電電源部分的電壓一個第一預定值。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，第一發(fā)電電源部分的輸出電壓設置為小于第二發(fā)電電源部分的輸出電壓該預定值的電壓。因此，電力被首先從第二發(fā)電電源部分提供給電力接收部分，并且當?shù)诙l(fā)電電源部分的輸出電壓降低時，電力從第一發(fā)電電源部分提供給電力接收部分。
按照本發(fā)明的另一個實施例，最好第一預定值是一個不會導致電力接收部分的運行變化的小電壓值。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，當?shù)诙l(fā)電電源部分的電壓減少且同時正由其提供電力給電力接收部分時，第二發(fā)電電源部分的輸出電壓相對地增加，并且用于向電力接收部分供電的電源被從該第二發(fā)電電源部分切換到第一發(fā)電電源部分。在切換電源時的電壓減少量是如此地小以致于在電力接收部分中沒有導致變化。
按照本發(fā)明的一個示例性實施例，最好該控制系統(tǒng)進一步包括一個切換裝置，用于當?shù)诙l(fā)電電源部分的輸出電壓與第一發(fā)電電源部分的電壓差等于或小于一個預定值時，將用于向電力接收部分供電的發(fā)電電源部分從第二發(fā)電電源部分切換到第一發(fā)電電源部分。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，當用于向電力接收部分供電的電源被從第二發(fā)電電源部分切換到第一發(fā)電電源部分、且同時正由第二發(fā)電電源部分向電力接收部分供電時，如果第二發(fā)電電源部分的輸出電壓與第一發(fā)電電源部分的電壓差等于或小于該預定值時則執(zhí)行該切換。因此，可以抑制這種電壓降低(否則可能會在切換電源時導致的)，由此，電力接收部分運行中的變化或失效可以抑制或防止。
按照本發(fā)明的另一個示例實施例，最好第一發(fā)電機構建成借助傳送帶通過從車輛的推進力發(fā)生設備接收驅動力來發(fā)電。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，由第一發(fā)電電源部分產生的電量不會急劇地增加，并且施加給第一發(fā)電電源部分的扭矩的增加量不會變大。因此，諸如傳送帶滑動及尖叫聲等問題均可抑制或防止。
按照本發(fā)明的一個實施例，最好該控制系統(tǒng)進一步包括一個電壓維持裝置，用于維持第二發(fā)電電源部分的輸出電壓；以及起動裝置，用于以低于第二發(fā)電電源部分的輸出電壓的輸出電壓起動第一發(fā)電電源部分，同時維持第二發(fā)電電源部分的輸出電壓。
按照如上所述的控制系統(tǒng)，當切換電源時，第一發(fā)電電源部分被起動以便能輸出與第二發(fā)電電源部分的輸出電壓相當?shù)妮敵鲭妷?，而同時將第二發(fā)電電源部分的輸出電壓維持在某一電壓處。由于在這種起動運行過程中發(fā)電不是利用第一發(fā)電電源部分執(zhí)行的，施加給第一發(fā)電電源部分的扭矩不會急劇地增加。在這種狀態(tài)下，電源被從第二發(fā)電電源部分切換到第一發(fā)電電源部分，因而，第一發(fā)電電源部分的運行值可以快速地增加，同時避免或抑制在切換電源時電壓的降低。


本發(fā)明的上述及其它實施例、目標、特征、優(yōu)點以及技術與工業(yè)重要性將通過閱讀下面更詳細的實施例結合附圖更易于理解，其中，圖1是按照本發(fā)明一個實施例的控制系統(tǒng)所執(zhí)行的一個控制示例中確定目標電壓的過程流程圖；圖2是按照本發(fā)明一個實施例的控制系統(tǒng)所執(zhí)行的一個控制中計算交流發(fā)電機所產生的電流的過程流程圖；圖3是按照本發(fā)明一個實施例的控制系統(tǒng)所執(zhí)行的一個控制中計算DC-DC轉換器的產生電流的過程流程圖；圖4是示意性表示當執(zhí)行圖1至3所示的過程時由附屬設備提供的電子負載、電池電壓以及DC-DC轉換器的運行狀態(tài)是如何變化的時序圖；圖5是用于確定電源切換控制的目標電壓的過程的流程圖；圖6是用于計算在該電源切換控制中交流發(fā)電機的發(fā)電電流的過程流程圖；圖7是示意性的表示當執(zhí)行圖5-6所示的過程時DC-DC轉換器的電流需求值、交流發(fā)電機的激勵需求值、電池電壓以及施加給發(fā)電機的扭矩是如何變化的時序圖；圖8是示意性表示按照本發(fā)明一個實施例的包括車輛電源控制系統(tǒng)的車輛電源系統(tǒng)的構造的示圖。
優(yōu)選實施例的詳細說明在下面的示例和附圖中，本發(fā)明將按照示例實施例的形式詳細說明。
首先參照圖8描述按照本發(fā)明的包括控制系統(tǒng)的車輛的結構。如圖8所示，傳動機構連接到內燃機(在此稱為引擎)的輸出側，并且扭矩從傳動機構2通過差速齒輪3輸出給左右輪。
發(fā)動機是一個功率設備，例如一個汽油引擎、柴油引擎和天然氣引擎，通過燃燒燃料來產生扭矩。發(fā)動機1的一個輸出軸(機軸)通過傳送帶4連接到用作第一發(fā)電機的交流發(fā)電機5。該交流發(fā)電機5也可以根據(jù)需要調整其輸出電壓。由交流發(fā)電機5產生的電力存儲在如由鉛酸電池等構成的電池6(例如具有12V的充電電壓的電池)中。
當電池6用于存儲電力時，電池就是一個電子負載，而當它用于提供電源時就與交流發(fā)電機5一起構成了第一發(fā)電電源部分。該電池6連接到附屬設備7(電負載)，如電扇、空調系統(tǒng)、燈、起動機電動機、雨刷器、用于驅動座椅、窗的電機等。
傳動裝置2可以是任意類型的傳動裝置，如手動或自動傳動裝置，包括多速齒輪和能進行無級變速的CVT(連續(xù)可變傳輸)。通過傳動裝置2的輸出部件驅動力被傳輸?shù)讲钏冽X輪3。傳動裝置2可以設置“空檔模式”，在該模式下切斷從引擎1到差速齒輪3的功率傳輸線。再生發(fā)電機(power regenerator)8與一個所配置的轉子部件相連接，以便即使在中性模式下扭矩可以在轉子部件和驅動輪之間傳輸。這種包含轉子部件的傳動機構對應于一個“傳輸結構”。
再生發(fā)電機8配置成由一個外界力驅動來發(fā)電。尤其是，當車輛借助內部力運行時，再生發(fā)電機8通過將車輛的動能的一部分轉換成電能來執(zhí)行該電力再生；以及當車輛借助引擎1運行時利用引擎1的驅動力的一部分來執(zhí)行發(fā)電。由再生發(fā)電機8產生的AC電源被一個換流器轉換成DC電源并隨后存儲在電容9中。
電容9是一個電力存儲設備，其以靜電形式存儲電力，與傳統(tǒng)的電力存儲設備如石墨-酸電池相比，能在短時間內充電和放電大量的電力。例如電容9適用于存儲電壓為0-40V的電力。
設置DC-DC轉換器10以控制電容9的放電性能，并且電力是有選擇地從DC-DC轉換器提供給電負載7。
也就是說，再生發(fā)電機8，電容9以及DC-DC轉換器10構成了“第二發(fā)電電源部分”。因此，按照該實施例的控制系統(tǒng)包括用于向電負載7提供電源的多個電源部分，也就是兩個電源部分；由交流發(fā)電機5或交流發(fā)電機5與電池6構成的第一發(fā)電電源部分和按照上述構造的第二發(fā)電電源部分。
本實施例的控制系統(tǒng)還與ECU(電子控制單元)一起設置以控制發(fā)電和交流發(fā)電機5的輸出電壓以及放電量和DC-DC轉換器的輸出電壓，這些對應于第二發(fā)電電源部分的相應部分。ECU11包括個微型計算機作為它的主要元件，接收指示電容9的充電電壓和充電狀態(tài)以及電池6的充電狀態(tài)的控制數(shù)據(jù)，并輸出控制DC-DC轉換器10、交流發(fā)電機5、再生發(fā)電機8、換流器以及其它部件的控制命令信號。
如上所述的，車輛設置有多個電源用于向電負載7供電，盡管與第一發(fā)電電源部分相比，利用第二發(fā)電電源部分可以獲得更高的電壓，但是在提供電力的穩(wěn)定性方面，第二發(fā)電電源部分要比第一發(fā)電電源部分差。因此在本實施例中控制系統(tǒng)將按照下面所要描述的控制各個發(fā)電電源部分，以便能有效地利用電力并改進燃油的經(jīng)濟性。
圖1和圖3示意性表示了對電池6充電的一個控制示例，同時，由于電池連接到附屬設備，當電池充電時，電池6與附屬設備一起作為電負載7。
圖1是用于確定目標電壓的過程流程圖。在該過程中，首先確定是否執(zhí)行了電力再生(步驟S1)。由于車輛包括有利用引擎1的驅動力來發(fā)電的交流發(fā)電機5，因此僅在車輛減速等情況下執(zhí)行再生發(fā)電機8的發(fā)電。因此可以根據(jù)車輛的運行狀態(tài)如加速器打開、車輛速度等確定是否執(zhí)行的電力再生。
當在步驟S1確定正在執(zhí)行電力再生時，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc設置為等于電池6的充電電壓Vtg，以及交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為小于電池6的目標充電電壓Vtg一個預定值α的電壓(Vtg-α)(步驟S2)。因此發(fā)電電源部分之一的電壓按照另外一個的電壓進行設置。
此時，例如將充電電壓為12V的電池用作電池6，該目標充電電壓Vtg設置為12V，該預定值α(例如0.1-0.2V)是一個較小的值，它不會導致電負載7的運行狀態(tài)的變化。例如如果電壓被減少了預定值α并且導致燈的照明度的下降，那么這種下降不會引起乘客的注意。
同時，當在步驟S1是“否”時，也就是說沒有進行電力再生時，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc設置為0V，并且交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt等于電池6的目標充電電壓Vtg(步驟S3)。
圖2是用于計算交流發(fā)電機5的發(fā)電電流的過程流程圖。在該過程中，目標發(fā)電電壓Valt與當前電池電壓Vbatt之間的電壓差ΔV1被首先確定(步驟S11)。如上面所述的，當正在執(zhí)行電力再生時，交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為小于目標充電電壓Vtg一個預定值α的電壓，以及當沒有進行電力再生時，交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為等于目標充電電壓Vtg。因此當電池6充滿電時，在步驟S11計算的電壓差ΔV1為零或可忽略。
下一步，交流發(fā)電機5產生的電流控制值Ialt利用在步驟S11確定的電壓差ΔV1計算(S12)，在此利用所謂的比例積分方法控制交流發(fā)電機5的電流，并通過加總利用系數(shù)P作為比例項與電壓差ΔV1的乘積(P×ΔV1)與系數(shù)I作為積分項與累加的電壓差∑ΔV1的乘積(I×∑ΔV1)來計算所產生的電流控制值Ialt。
隨后，計算發(fā)電電流控制值Ialt的增量被限定為一個預定值ΔIalt1(步驟S130。因此，在交流發(fā)電機5發(fā)電時可避免所發(fā)電的數(shù)量上的急劇增加。
圖3是確定構成第二發(fā)電電源部分的DC-DC轉換器10的輸出電流的過程的流程圖。在該過程中，在圖1所示的過程中所確定的DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc與當前的電池電壓Vbatt之間的電壓差ΔV2被首先確定(步驟S21)。如上面所述的，在進行電力再生時，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc設置為等于電池6的目標充電電壓Vtg。因此，當電池沒有充滿時，該電壓差ΔV2是正值；而當電池6充滿或沒有執(zhí)行電力再生時，則電壓差ΔV2是零或負值。
下一步，利用在步驟S21確定的電壓差ΔV2確定電流控制值Idcdc(步驟S22)。在此，還利用比例積分方法控制DC-DC轉換器10的電流，以及通過將作為比例項的系數(shù)P與電壓差ΔV2的乘積(P×ΔV2)與作為積分項的系數(shù)I與累加的電壓差∑ΔV2的乘積(I×∑ΔV2)相加來計算DC-DC轉換器10的電流控制值Idcdc。
圖4是表示由附屬設備、電池電壓提供的電負載的變化以及DC-DC轉換器10和交流發(fā)電機5的操作的時序圖。參照圖4，當不進行發(fā)電時(即，當在圖1的步驟S1是“否”時)，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc被設置為零并且DC-DC轉換器10開始進入關閉(OFF)狀態(tài)。此時通過DC-DC轉換器10沒有電從電容9輸出。
在這種狀態(tài)下，交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為等于目標充電電壓Vtg，以便電池6的電壓被維持在滿充電狀態(tài)時的目標電壓。此時，電從交流發(fā)電機5和電池6構成的第一發(fā)電電源部分提供給電負載7。
當開始發(fā)電且同時DC-DC轉換器10以低于它的額定輸出(圖4的時間點t1)的輸出電平運行時，在圖1的步驟S1的判斷為“是”。在這種情況下，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc等于目標充電電壓Vtg，以及交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為低于目標充電壓Vtg該預定值α。結果電從DC-DC轉換器10提供給電池6和附屬設備(電負載)7，以便電池6的電壓維持在滿充電狀態(tài)時的目標電壓。此時，由于沒有必要利用交流發(fā)電機5發(fā)電，交流發(fā)電機5進入關閉狀態(tài)。
但是，隨著電負載隨著時間增加，當所要求的電力水平變得高于DC-DC轉換器10的額定輸出時(在圖4的時間點t2)，電池6開始輸出電力以補償這種電力短缺，這就會導致電池6中電壓下降，當這種電壓下降量達到預定值α時，電池6的當前電壓Vbatt變得低于交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt，因而產生電壓差ΔV1。隨后，按照產生的電壓差ΔV1確定交流發(fā)電機5的發(fā)電電流控制值Ialt，也就是說，交流發(fā)電機5開始運行發(fā)電。
隨著電負載隨著時間減少，當所要求的電力水平變得低于DC-DC轉換器10的額定輸出時(在圖4的時間點t3)，交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt與電池6的當前電池電壓Vbatt之間的電壓差值變?yōu)樨摗４藭r，交流發(fā)電機5的發(fā)電電流控制值Ialt變?yōu)榱悖簿褪墙涣靼l(fā)電機5進入關閉狀態(tài)，不發(fā)電。
隨著車輛的運行狀態(tài)(圖4的時間點t4)隨時間變化而發(fā)電停止時，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc變?yōu)榱悴⑶医涣靼l(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為等于目標充電電壓Vtg，以便DC-DC轉換器10進入關閉狀態(tài)，同時交流發(fā)電機5進入開啟狀態(tài)以開始發(fā)電。因此，電源從第二發(fā)電電源部分切換第一發(fā)電電源部分。
按照上面描述的控制，當有充分的再生電可用時，停止交流發(fā)電機5的發(fā)電并且將再生電優(yōu)先地供應給電負載或用于對電池6充電。
以這種方式，就可以防止由于過度使用交流發(fā)電機5所選成燃油經(jīng)濟性的下降，并且可避免電池6的過度充電以及電負載7的過度耗電。同時，當再生電不夠時，從電池6或交流發(fā)電機5提供電力，以便防止電負載7的電力短缺或由電力短缺所造成的操作失效。
而且，當電池6用于補償上面所述的電力短缺時，它可能導致電池6的電壓下降。但是當電池電壓的下降量達到預定值α(伏)(該預定值是如此地小以致不會在電負載的操作中引起變化)時交流發(fā)電機5開始發(fā)電。因而即使當再生電變得不充分時，可以避免電負載7的操作的變化或失效。
按照本發(fā)明的控制系統(tǒng)按照前面所述的切換電源。例如，當電力再生結束時，執(zhí)行下面的控制以利用交流發(fā)電機5起動發(fā)電。圖5和6表示在控制中執(zhí)行的過程。具體地說，圖5表示用于確定DC-DC轉換器10的目標電壓和交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt的進程。在該進程中，首先確定何時執(zhí)行電力再生(步驟S31)，該確定可如前面所述的步驟S1進行。
在步驟S31的判斷為“是”時，電池6的目標充電電壓Vtg設置為等于DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc，和交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt被設置為低于電池6的目標充電電壓Vtg一個預定值β的電壓(Vtg-β)(步驟S32)。該步驟對應于圖1的步驟S2。
另一方面，當隨著車輛的運行狀態(tài)發(fā)生改變停止電力再生且在步驟S31的判斷為“否”時，DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc立即不設置為零且設置為低于電池6的目標充電電壓Vtg的電壓，并且交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為等于目標充電電壓Vtg(步驟S33)。也就是說，在該步驟中，DC-DC轉換器10的目標電壓和交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt彼此互換。
同時，圖6給出了用于確定交流發(fā)電機5的發(fā)電電流的進程。在該進程中，首先確定在圖5的進程中所確定的交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt與電池6的當前電池電壓Vbatt之間的電壓差ΔV3(步驟S41)。隨后確定是否執(zhí)行了電力再生(步驟S42)。
當電力再生停止并且在步驟S42的判斷為“是”時，利用DC-DC轉換器10的電流控制值Idcdc以及引擎速度ene確定交流發(fā)電機5的初始激勵電流Ialtinit(步驟S43)。在此，初始激勵電流Ialtinit可以通過利用預定函數(shù)的計算或圖表(map)來確定。
然后，用于確定發(fā)電電流控制值Ialt的積分項(I×∑ΔV3)被設置為等于所確定的初始激勵電流Ialtinit，以及發(fā)電電流控制值Ialt被設置為等于初始激勵電流Ialtinit，以及用于限制發(fā)電電流控制值Ialt的增長量的限制值Δlinit設置為預定值ΔIalt2。在此，限制值Δlimit提供了交流發(fā)電機5的發(fā)電電流控制值Ialt的變化梯度。
隨后，利用圖12的步驟S12和圖3的步驟S22中所用的同一比例積分方法控制交流發(fā)電機5的發(fā)電電流控制值Ialt。一旦電力再生停止并已經(jīng)實施了步驟S43中的處理，從下一循環(huán)在步驟S42的判斷為“否”，在這種情況下，控制立即進到步驟S44。
下一步，在步驟S44所確定的發(fā)電電流控制值Ialt的增量被限制為限制值Δlimit(步驟S45)。實施該過程以設置要由交流發(fā)電機5發(fā)電的電力最大梯度以及控制要施加給交流發(fā)電機5的扭矩的變化梯度。
下一步確定是否起動交流發(fā)電機5的發(fā)電(步驟S46)。如上面所述的，當電池6的當前電池電壓Vbatt變得高于DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc時交流發(fā)電機5開始向電池供電，因此，此時交流發(fā)電機5開始發(fā)電。也就是說，通過對比電池6的當前電池電壓Vbatt與DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc可以確定交流發(fā)電機5開始發(fā)電。
當DC-DC轉換器10的目標電壓Vdcdc高于電池6的當前電池電壓Vbatt時，也就是說，當確定沒有起動發(fā)電機6的發(fā)電并且在步驟S46的判斷為“否”時，控制過程按實際的行進。但是當確定交流發(fā)電機5起動發(fā)電時，也就是說，在步驟S46的判斷為“是”時，限制值Δlimit被設置為一個預定值ΔIalt(步驟S47)，該值小于在步驟S43所確定的預定值ΔIalt2。
也就是，在交流發(fā)電機5起動發(fā)電之前，使發(fā)電電流控制值Ialt的增長梯度很陡，以便使電壓急劇地增長。此時由于交流發(fā)電機5沒有發(fā)電，施加給交流發(fā)電機5的扭矩不會增加，因此從傳送帶中不會產生尖叫聲。同時在交流發(fā)電機5起動發(fā)電之后，使Ialt的增長梯度不陡，以便施加給交流發(fā)電機5的扭矩的增長梯度不會變得很陡，由此可以消除或降低皮帶產生尖叫噪聲的可能性。而且，由于在交流發(fā)電機5起動發(fā)電時該電壓已經(jīng)很高，可以抑制或避免在增加發(fā)電量方面的延遲。
圖7是表示DC-DC轉換器10的電壓需求值、交流發(fā)電機5的激勵需求值、電池電壓以及施加給交流發(fā)電機5的扭矩是如何隨圖5和6中所示的進程執(zhí)行而變化的。參照圖7，當電力再生在時間點t11停止時，DC-DC轉換器10的目標電壓下降預定值β并且交流發(fā)電機5的目標發(fā)電電壓Valt設置為等于電池6的目標充電電壓Vtg。隨著這種變化，DC-DC轉換器10的電流需求值下降一個預定量，而交流發(fā)電機5的激勵需求值急劇地增加到它的初始值Ialtinit。
此時，由于DC-DC轉換器10的電流需求值維持在某一值，電池6的電壓并不會大大地下降。因而，施加給交流發(fā)電機5的扭矩不會陡峭地變化，由此可以避免皮帶的尖叫聲。
其后，在起動交流發(fā)電機5的發(fā)電之前立即急劇地增加交流發(fā)電機5的激勵需求值，在此激勵需求值的增長梯度是陡峭的。然后當交流發(fā)電機5在時間點t12開始發(fā)電時，使激勵需求值的增長梯度不陡峭。因而，交流發(fā)電機5的激勵需求值在達到目標值之前一直增加。在此期間，電池6的電壓維持在一個基本恒定的值并且施加給交流發(fā)電機5的扭矩逐漸地增加。
在該實施例中，如上面所描述的，在抑制或防止電壓的瞬間下降時可以切換電源，因此電負載7運行的變化或失效如燈照明的下降可以得到預防。而且，由于將DC-DC轉換器10的的電流需求值(即其輸出)維持在相對高的值的同時增加了交流發(fā)電機5的激勵需求值，因此在起動交流發(fā)電機5的發(fā)電時維持了該電壓為高。結果可以防止電壓的瞬間下降以及因此抑制或避免了在利用交流發(fā)電機5發(fā)電時的延遲。而且由于在交流發(fā)電機5受引擎1的驅動開始發(fā)電時電壓已經(jīng)為高，施加給交流發(fā)電機5的扭矩的變化量不會變大，由此可以防止象皮帶的尖叫聲(這會引起司機的不愉快感)這樣的問題。
在此，描述上述的實施例中各單元與在所附的權利要求書中引用的單元之間的關系。電池6或電池6與電負載7對應于權利要求中的“電力接收部分”。步驟S2，S3，S32和S33的功能性處理過程對應于權利要求中的“電壓調整裝置”。引擎1對應于權利要求中的“推進力產生裝置”。交流發(fā)電機5對應于權利要求中的“第一發(fā)電機”。再生發(fā)電機8對應于權利要求中的“第二發(fā)電機”。電池6對應于權利要求中的“電力存儲裝置”；在維持DC-DC轉換器10的輸出電壓的同時用于增加交流發(fā)電機5的激勵需求值的步驟S33，S43的處理過程對應于權利要求中的“切換裝置”；步驟S43的功能性處理過程對應于權利要求中的的“起動裝置”。這里需要注意的是，在權利要求中的引用的各單元并不限于上述實施例中的對應單元。
就理解，本發(fā)明并不限于上述的實施例，而是可以應用于控制復合動力車輛的電源的控制系統(tǒng)，該車輛包括一個引擎和一個作為驅動電源的發(fā)動機發(fā)電機組，以及可以應用于控制通過自動地停止和重起動引擎運行而執(zhí)行經(jīng)濟運行操作的車輛的電源的控制系統(tǒng)。因此，本發(fā)明中的第二發(fā)電電源部分可包括還能作為電動機的的發(fā)動機發(fā)電機組，而不是再發(fā)電機。在上面描述的實施例中，盡管本發(fā)明已經(jīng)被用作用于控制兩個電源部分的控制系統(tǒng)，該發(fā)明還可以用作控制多于兩個發(fā)電部分的控制系統(tǒng)。
包括第一發(fā)電電源部分(5，6)與第二發(fā)電電源部分(8，9，10)且適用于從各自的發(fā)電電源部分向電力接收部分供電的車輛電源的控制系統(tǒng)包括用于根據(jù)發(fā)電電源部分之一的輸出電壓設置從發(fā)電電源部分的另一個輸出給電力接收部分(6，7)的電壓調整裝置(S2，S3)。利用這種配置，諸如給電力接收部分(6，7)的過量供電之類的問題可以得到防止；并且當?shù)诙l(fā)電電源部分(8，9，10)正在執(zhí)行電力再生時，可以有效地使用再發(fā)的電，因而改進了車輛的燃油經(jīng)濟性。
盡管上面已經(jīng)參照示例的實施例描述了本發(fā)明，應明白本發(fā)明并不限于示例的實施例或結構。相反，本發(fā)明致力于覆蓋各種變化和等效配置。而且，盡管示例實施例中的各單元是以各種組合和配置表示的，但作示例，包括或多或少或僅一個單元的其它組合和配置也在本發(fā)明的精神和范疇內。
權利要求
1.一種用于車輛電源的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括一個第一發(fā)電電源部分(5，6)和一個第二發(fā)電電源部分(8，9，10)，并將來自這些發(fā)電電源部分的電力提供給一個預定電力接收部分(6，7)，其中該控制系統(tǒng)的特征在于還包括電壓調整裝置(S2，S3；S32，S33)，用于根據(jù)第一發(fā)電電源部分(5，6)與第二發(fā)電電源部分(8，9，10)之一的輸出電壓設置從第一發(fā)電電源部分(5，6)與第二發(fā)電電源部分(8，9，10)中的另一個輸出給該電力接收部分(6，7)的電壓。
2.如權利要求1的控制系統(tǒng)，其特征在于，該第一發(fā)電電源部分(5，6)包括一個第一發(fā)電機(5)，其通過從車輛的推進力發(fā)生設備(1)接收驅動力來發(fā)電，以及第二發(fā)電電源部分包括一個第二發(fā)電機(8)，其通過從所述的推進力發(fā)生設備(1)之外的機構接收驅動力來發(fā)電。
3.如權利要求2的控制系統(tǒng)，其特征在于，該機構包括用于在車輪與第二發(fā)電機(8)之間傳輸扭矩的傳動機構(2，3)。
4.如權利要求1-3中任一個的控制系統(tǒng)，其特征在于，該電力接收部分(6，7)包括電力存儲設備(6)與從電力存儲設備向其供電的電子負載(7)之一。
5.如權利要求1-4中任一個的控制系統(tǒng)，其特征在于，該電壓調整裝置(S2，S3；S32，S33)設置第一發(fā)電電源部分(5)的輸出電壓為小于第二發(fā)電電源部分(8，9，10)的電壓一個第一預定值(α)的電壓。
6.、如權利要求5的控制系統(tǒng)，其特征在于，第一預定值(α)是一個不會導致電力接收部分(6，7)的運行變化的小電壓值。
7.如權利要求1-6中任一個的控制系統(tǒng)，其特征在于進一步包括切換裝置(S33，S43)，用于當?shù)诙l(fā)電電源部分(8，9，10)的輸出電壓與第一發(fā)電電源部分(5)的電壓差等于或小于一個第二預定值(β)時，將用于向電力接收部分(6，7)供電的發(fā)電電源部分從第二發(fā)電電源部分(8，9，10)切換到第一發(fā)電電源部分(5，6)。
8.如權利要求7的控制系統(tǒng)，其特征在于，第一發(fā)電機(5)構建成借助傳送帶通過從車輛的推進力發(fā)生設備(1)接收驅動力來發(fā)電。
9.如權利要求7的控制系統(tǒng)，其特征在于進一步包括電壓維持裝置，用于維持第二發(fā)電電源部分(8，9，10)的輸出電壓；以及起動裝置，用于以低于第二發(fā)電電源部分(8，9，10)的輸出電壓的輸出電壓起動第一發(fā)電電源部分，同時維持第二發(fā)電電源部分(8，9，10)的輸出電壓。
10.一種用于車輛電源的控制系統(tǒng)的控制方法，該控制系統(tǒng)包括一個第一發(fā)電電源部分(5，6)和一個第二發(fā)電電源部分(8，9，10)，并將來自這些發(fā)電電源部分的電力提供給一個預定電力接收部分(6，7)，其中該控制方法的特征在于包括步驟檢測第一發(fā)電電源部分(5)的輸出電壓；檢測第二發(fā)電電源部分(8，9，10)的輸出電壓；以及根據(jù)發(fā)電電源部分之一的輸出電壓設置從發(fā)電電源部分中的另一個輸出給該電力接收部分(6，7)的電壓。
全文摘要
一種用于車輛電源的控制系統(tǒng)，用于向預定的電力接收部分(6，7)供電，該控制系統(tǒng)包括一個第一發(fā)電電源部分(5，6)，第二發(fā)電電源部分(8，9，10)，以及電壓調整裝置(S2，S3)。該電壓調整裝置(S2，S3)配置成用于根據(jù)發(fā)電電源部分之一的輸出電壓設置從發(fā)電電源部分中的另一個輸出給該電力接收部分(6，7)的電壓。利用這種配置，可以防止向該電力接收部分(6，7)供應過度電量，并且當?shù)诙l(fā)電電源部分(8，9，10)進行再發(fā)電時，可以有效地利用再發(fā)的電，因此提高了燃油的經(jīng)濟性。
文檔編號B60L1/00GK1435333SQ0310218
公開日2003年8月13日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權日2002年1月30日
發(fā)明者杉浦雅宣, 辻井啟, 吳竹健, 花田秀人, 河合高志 申請人:豐田自動車株式會社