CN101447690A - 目标调整电压设定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种目标调整电压设定装置，用于安装了车辆发电机的车辆，包括：第一功能模块，以规则时间间隔计算车辆发电机转速的大一阶延迟和小一阶延迟；第二功能模块，通过根据从第一功能模块提供的大一阶延迟的变化确定车辆是否处于加速状态和减速状态之一并根据从第一功能模块提供的小一阶延迟的变化确定车辆是否处于正常状态，对车辆的运行状态进行判断；以及第三功能模块，按照第二功能模块的判断结果确定车辆发电机的目标调整电压。

Description

目标调整电压设定装置
技术领域
本发明涉及用于设定安装在例如乘用车或卡车的车辆上的车辆发电机的目标调整电压的装置。
背景技术
已知一种用于车辆发电机的电压控制装置，所述电压控制装置配置为适用于检测车辆发电机转速，计算车辆发电机转速的一阶延迟，根据检测到的转速和计算的一阶延迟之间的差异确定车辆的运行状态，并根据确定的车辆运行状态改变车辆发电机的目标调整电压。实例请参照日本待审专利申请公开No.11-252997。根据这种电压控制装置，在检测车辆的运行状态的同时能够控制车辆发电机，而不需要提供用于连接外部装置的特定端子和电缆，与外部装置的不良连接则可能造成电压控制装置失灵。
然而，在进行了档位变换时，根据车辆发电机转速的变化，上述专利文献中描述的电压控制装置可能对车辆的运行状态进行错误的确定。这是因为由于档位变化引起齿轮比的变化，车辆发电机转速的增加(或减少)不一定意味着车辆处于加速状态(或处于减速状态)。此外，由于车辆的运行状态是从检测到的车辆发电机转速及其一阶延迟之间的差异确定的，当车辆从加速状态(或减速状态)变化为正常速度(恒速状态)时，确定车辆的运行状态已经改变的时刻可能太迟。如果进行了这样的错误确定或迟缓确定，因为不能根据车辆的运行状态将目标调整电压设定为最优值，油耗将增加。另外，由于电压控制装置靠近车辆发电机，因此将承受来自车辆发电机的热或磁，从而可能降低对目标调整电压的设定的精度。
发明内容
本发明提供一种目标调整电压设定装置，用于安装了车辆发电机的车辆，包括：
第一功能模块，以规则时间间隔计算车辆发电机转速的大一阶延迟和小一阶延迟；
第二功能模块，通过根据从第一功能模块提供的大一阶延迟的变化确定车辆是否处于加速状态和减速状态之一并根据从第一功能模块提供的小一阶延迟的变化确定车辆是否处于正常状态，对车辆的运行状态进行判断；以及
第三功能模块，按照第二功能模块的判断结果确定车辆发电机的目标调整电压。
根据本发明，提供了一种目标调整电压设定装置，可防止发生对车辆的运行状态的错误确定或推迟确定，由此改善油耗。
从随后包括附图和权利要求的描述，本发明的其它优点和特征将变得明显。
附图说明
在附图中：
图1是示出包括根据本发明实施例的目标调整电压设定装置的车载充电系统的整体结构的图；
图2是示出包括在图1所示的车载充电系统中的目标调整电压设定装置、车用发电控制装置以及车辆发电机1的详细结构的图；
图3是示出车辆速度和由目标调整电压设定装置计算的车辆发电机转速的一阶延迟之间关系的图；
图4是示出目标调整电压设定装置的操作的流程图；
图5是用于确定车辆运行状态和设定车辆发电机的目标调整电压的表；
图6是示出由目标调整电压设定装置计算的车辆发电机转速的小一阶延迟随时间变化的实例，其满足了用于确定车辆进入怠速状态的判据；
图7A是示出由目标调整电压设定装置计算的车辆发电机转速的大一阶延迟随时间变化的实例，其满足了用于确定车辆进入加速状态的判据；
图7B是示出由目标调整电压设定装置计算的车辆发电机转速的大一阶延迟随时间变化的实例，其满足了用于确定车辆进入减速状态的判据；
图8是部分流程图，在目标调整电压是按照电池的积分充电/放电电流调节的情况下，用所述部分流程图替换图4所示的流程图的一部分；
图9是解释还根据电池的积分充电/放电电流设定目标调整电压的实例的图；
图10是解释根据电池的积分充电/放电电流调节目标调整电压的实例的图；以及
图11是示出目标调整电压设定装置在根据电池的积分充电/放电电流调节目标调整电压时的操作的流程图。
具体实施方式
图1是示出包括根据本发明实施例的目标调整电压设定装置8的车载充电系统的整体结构的图。如图1所示，所述充电系统包括车辆发电机1、电池3、车辆引擎6以及目标调整电压设定装置8。
车辆发电机1是由车辆引擎6皮带驱动的以产生要向电池3和各种负载4(见图2)提供的电能。车辆发电机1中包括车用发电(power generation)控制装置2。目标调整电压设定装置8位于电池3附近，检测电池3的充电/放电电流(电池电流)，并设定车辆发电机1的目标调整电压。目标调整电压设定装置8可安装于电池3的端子或壳体上。
图2是示出目标调整电压设定装置8、车用发电控制装置2以及车辆发电机1的详细电气结构的图。如图2所示，车辆发电机1包括定子、转子以及用于对定子绕组101的三相输出进行全波整流的整流电路103，在定子上缠绕了三相定子绕组101，在转子上缠绕了励磁绕组102。为了将车辆发电机1的输出电压保持在目标调整电压，车用发电控制装置2间歇地允许励磁电流流过励磁绕组102。
车用发电控制装置2包括续流二极管201、开关元件202、电压控制电路203、通信控制器204、驱动器205以及转速检测电路206。开关元件202与励磁绕组102串联连接。当开关元件202导通时，励磁电流流到励磁绕组102。续流二极管201与励磁绕组102并联连接，允许当开关元件202关断时产生的浪涌电流流过。
电压控制电路203控制开关元件202的通/断，以使得车辆发电机1的输出电压(或电池3的端电压)保持在用经由通信控制器204输入的目标调整电压信号指示的目标调整电压。转速检测电路206监视定子绕组101的三相线圈之一上的相电压以检测车辆发电机1的转速。
通信控制器204对经由通信线路发送到目标调整电压设定装置8和从其接收的各个信号进行通信控制。具体地，通信控制器204将转速检测电路206发送的表示车辆发电机1的转速的转速信号转换为预定格式的数字数据作为数字调制信号。所述数字调制信号经由通信线路从驱动器205发送到目标调制电压设定装置8。驱动器205还具有接收从目标调整电压设定装置8发送的数字调制信号(目标调整电压信号)的接收功能。通信控制器204还具有对驱动器205接收的数字调制信号解调的功能以再现目标调整电压信号。再现的目标调制电压信号输入到电压控制电路203。
如图2所示，目标调整电压设定装置8包括驱动器801、通信控制器802、电流检测电路803以及微处理器9。电流检测电路803用于检测电池3的充电/放电电流。电流检测电路803可配置为根据电池3的负端和地之间的并联电阻器(未示出)上的电压检测电池3的充电/放电电流。
微处理器9用于设定车辆发电机1的目标调整电压，包括一阶延迟计算电路901、运行状态确定电路902、目标调整电压确定电路903以及积分电流值计算电路904。一阶延迟计算电路901按照以下等式计算车辆发电机1的转速的一阶延迟。
(一阶延迟)＝((M-1)/M)×(先前计算的一阶延迟)+(1/M)×(当前检测的转速)                    (1)
在本实施例中，M(缓和因子或平滑因子)设定为16以计算具有较大值的一阶延迟(此后称为“大一阶延迟”)，而设定为4以计算具有较小值的一阶延迟(此后称为“小一阶延迟”)。用平滑因子M计算一阶延迟等价于对连续M次检测到的转速值取平均。因此，可以通过存储连续M次检测到的转速值，并对这些存储的值取平均，替代利用等式(1)计算一阶延迟。优选地M是2n，其中n是自然数。
运行状态确定电路902根据大一阶延迟的变化确定车辆是否处于加速状态或减速状态，并根据小一阶延迟的变化确定车辆是否处于怠速状态。具体地，一阶延迟的变化是按照以下等式计算的。
(一阶延迟的变化)＝(一阶延迟的当前值)-(一阶延迟的先前值)
                                              (2)
积分电流值计算电路904对由电流检测电路803检测的电池3的充电/放电电流进行积分。目标调整电压确定电路903根据运行状态确定电路902的确定结果和积分电流值计算电路904计算的充电/放电电流的积分值确定车辆发电机1的目标调整电压。
驱动器801和通信控制器802用于与车用发电控制装置2之间的信号发送和接收，以与车用发电控制装置2的驱动器205和通信控制器204基本相同的方式操作。当驱动器801经由通信线路接收车用发电控制装置2发送的数字调制信号时，通信控制器802对所述数字调制信号解调，并且得到的指示车辆发电机1的转速的再现数据输入到微处理器9的一阶延迟计算电路901。当接收指示由包括于微处理器9中的目标调整电压确定电路903确定的目标调整电压的信号时，通信控制器802将所述信号转换为预定格式的数字数据作为数字调制信号。所述数字调制信号从驱动器801经由通信线路发送到车用发电控制装置2。
接着，解释具有上述结构的车载充电系统的操作。图3是示出车辆速度和一阶延迟之间的关系的图。在图3中，S代表车辆速度，A代表小一阶延迟(M＝4)以及C代表大一阶延迟(M＝16)。
在图3所示的实例中，当进行档位变换时(图3中的点状虚线包围的部分)，根据大一阶延迟能够正确地确定车辆处于加速状态或减速状态。然而，当车辆从加速状态变换为正常状态(恒速状态)时，由于大一阶延迟的值变得稳定需要花费一些时间，因此确定车辆从加速或减速状态变换为正常状态的时刻延迟。特别地，为了利用车辆发电机1进行再生制动以由此改善油耗，需要精确地检测从加速或减速状态到正常状态的变换时刻。因此，在本实施例中，变换时刻是根据小一阶延迟检测的。附带说明，图3的Q1和Q2示出的部分与随后描述的对本实施例的修改对应，其中当正常状态持续的时间比预定时间段长时，用小一阶延迟替换大一阶延迟。如果不进行此替换，大一阶延迟逐步接近小一阶延迟。
图4是示出目标调整电压设定装置8的操作的流程图，这些操作是以规则的时间间隔进行的(例如每隔数毫秒)。
操作开始于经由通信控制器802接收从车用发电控制装置2发送的指示车辆发电机1的转速的数据(步骤S100)。所接收的数据输入到一阶延迟计算电路901。在步骤S101，一阶延迟计算电路901根据所述数据计算大一阶延迟和小一阶延迟，并且运行状态确定电路902计算每个计算的大一阶延迟的变化和小一阶延迟的变化。
接着，在步骤S102，运行状态确定电路902根据一阶延迟计算电路901计算的小一阶延迟确定车辆是否处于怠速状态。图5是一个表，用于确定车辆运行状态，并用于根据确定的车辆运行状态设定目标调整电压。该表中的“确定判据”中的数值的单位是引擎6的rpm。例如，如果小一阶延迟从小于550(引擎6的rmp)的范围变化到550到600之间的范围，运行状态确定电路902确定出车辆进入怠速状态。由于车辆发电机1是通过皮带轮由引擎6驱动的，因此可以使用车辆发电机1的rpm乘以传动比来替代车辆引擎6的rpm作为“确定判据”。图6是示出小一阶延迟随时间的变化的图，满足确定车辆进入怠速状态的判据。作为替换，如果小一阶延迟从任何值变化到550到600之间的范围内，运行状态确定电路902可确定车辆已经进入怠速状态。
返回图4，如果步骤S102的确定结果是肯定的，操作进入步骤S106，其中按照图5所示的表，目标调整电压确定电路903设定目标调整电压为12.5V。为了使得引擎6的怠速状态稳定，目标调制电压设定为12.5V的相对较低的电压。
如果步骤S102的确定结果是否定的，操作进行到步骤S104，其中根据大一阶延迟的变化(由图5的表中的“Δ大一阶延迟”表示)，运行状态确定电路902确定车辆是否处于加速状态。如表中所示，当Δ大一阶延迟从大于30的范围变化到5到30的范围内时，确定车辆已经进入加速阶段。图7A是示出大一阶延迟随时间的变化的实例，满足确定车辆进入加速状态的判据。
如果步骤S103的确定结果是肯定的，操作进入步骤S106，其中根据图5所示的表，目标调整电压确定电路903设定目标调整电压为13.5V。
如果步骤S103的确定结果是否定的，操作进入步骤S104，其中运行状态确定电路902根据小一阶延迟的变化确定车辆是否处于正常状态(恒速状态但不包括怠速状态)。如图5的表所示，当小一阶延迟的变化位于-30到30之间时，或当车辆不处于怠速状态、加速状态和减速状态之任一时，确定车辆处于正常状态。
如果步骤S104的确定结果是肯定的，操作进入步骤S106，其中根据图5所示的表，目标调整电压确定电路903设定目标调整电压为13.5V。
如果步骤S104的确定结果是否定的，操作进入步骤S105，其中根据大一阶延迟的变化，运行状态确定电路902确定车辆是否处于减速状态。如图5的表所示，当大一阶延迟的变化是在-30到-10之间时，确定车辆处于减速状态。图7B是示出大一阶延迟随时间的变化的实例，满足确定车辆进入减速状态的判据。
如果步骤S105的确定结果是肯定的，操作进入步骤S106，其中根据图5所示的表，目标调整电压确定电路903设定目标调整电压为14.5V。
如果如同现有技术车辆的运行状态是根据车辆发电机1的转速及其一阶延迟确定的，当进行档位变换时，根据由于档位变换引起的车辆发电机1的转速的变化，存在进行错误确定的可能。为了解决这个问题，在本实施例中，目标调制电压设定装置8使用大一阶延迟消除由于档位变换引起的转速变化效应，由此正确地确定车辆是否处于加速或减速状态。在现有技术中，存在的问题是当车辆从加速或减速状态变换到正常状态时，所述变换发生的确定时刻比实际变换时刻迟。为了解决这个问题，在本实施例中，使用小一阶变换以使得可以以更小的延迟进行对变换的确定。由此，根据本实施例，由于从车辆发电机1的转速可精确地确定车辆的运行状态，因此可以以高精度确定目标调整电压，由此改善油耗。此外，根据本实施例，由于能够提高目标调整电压以在车辆处于减速状态时进行再生制动，并且之后降低目标调整电压以在车辆变换到正常状态时减少发电扭矩，可进一步改善油耗。
在本实施例中，在最后时间确定车辆是否处于减速状态。这使得能够防止错误确定车辆已经进入了减速状态。目标调整电压设定装置8置于靠近电池3，电池3相对地距离车辆发电机1较远。因此，由于目标调整电压设定装置8较少地受到来自车辆发电机1的热或磁的影响，可进一步提高目标调整电压的设定精度。
在本实施例中，与一阶延迟对应的车辆发电机1的转速是根据上述等式(1)计算的。因为可连续地更新一阶延迟的值，这使得能够减少处理工作量。如果M的值设定为2n(n是自然数)，可进一步减少处理工作量，因为1/M的算术运算可以是简单的移位运算。
应注意的是大一阶延迟适用于检测车辆的加速或减速状态，然而，因为一阶延迟的值不随着从加速或减速状态到正常状态的变换及时地改变，所以大一阶延迟不适用于检测从加速或减速状态变换到正常状态，进一步地在短暂时间之后变换回加速或减速状态。例如，在车辆从减速状态变换到正常状态，并且进一步到加速状态的情况下，如果正常状态仅仅持续较短的时间，则对车辆运行状态的确定可能会在一阶延迟变为位于正常状态范围内的值之前进行，结果确定车辆变换到加速状态的时刻延迟。这个问题可以通过如下所述修改目标调整电压设定装置8的图4所示的操作来解决。
图8是部分流程图，其中替换了图4所示的流程图的步骤S101以解决上述问题。在此修改中，当接收指示车辆发电机1的转速的数据时(图4的步骤S101)，在步骤S201根据所述数据计算大一阶延迟和小一阶延迟。随后，在步骤S202确定正常状态是否持续的比预定时间(例如2秒)更长。所述确定可根据运行状态确定电路902的确定结果进行。可替换地，运行状态确定电路902自身可进行所述确定。如果步骤S202的确定结果是肯定的，则在步骤S203一阶延迟计算电路901用小一阶延迟替换大一阶延迟。接着，在步骤S204，运行状态确定电路902计算大一阶延迟和小一阶延迟的每一个的变化。之后，执行如图4所示的步骤S102和随后的步骤。
如上所述，通过在正常状态持续的比预定时间更长时用小一阶延迟替换大一阶延迟，更容易检测从正常状态到加速或减速状态的变换，由此减少确定发生变换的时刻的延迟。
尽管在上述实施例中目标调制电压是按照对车辆运行状态的确定结果可变地设定的，然而优选地，还按照由积分电流值计算电路904计算的指示电池3剩余容量的充电/放电电流积分值设定目标调整电压。
图9是解释还根据充电/放电电流的积分值设定目标调整电压的实例的图。如图9所示，当充电/放电电流的积分值小于预定值时，为4种车辆运行状态的每一种设定的目标调整电压被降低，而当其大于预定值时则增加目标调整电压。图10是解释如上所述按照充电/放电电流的积分值调节目标调整电压的实例的图。
图11是示出如上所述在调节目标调整电压时的目标调整电压设定装置8的操作的流程图。图11所示的操作与图4所示的操作不同之处是在步骤S100之前添加了步骤S301和S302，并且在步骤S106之后添加了步骤S303。下面解释添加的步骤。
在步骤S100接收指示车辆发电机1的转速的数据之前(或与步骤S100并行，或在步骤S100之后)，在步骤301电流检测电路803检测电池3的充电/放电电流，并且接着在步骤302积分电流值计算电路904积分所检测的充电/放电电流。
在步骤S106确定目标调整电压之后，在步骤S303，目标调整电压确定电路903针对步骤302计算的充电/放电电流积分值进行调节。
按照电池3的积分充电/放电电流值进行调节使得能够将目标调整电压设定到考虑到电池3的剩余容量的最优值，由此防止对电池3的过充电或过放电。
以上解释的优选实施例是本发明的示范实施例，而本发明仅由所附的权利要求限定。应理解的是可进行对优选实施例的修改，这对于本领域技术人员而言是可行的。

Claims (7)

1.一种目标调整电压设定装置，用于安装了车辆发电机的车辆，包括：
第一功能模块，以规则时间间隔计算车辆发电机转速的大一阶延迟和小一阶延迟；
第二功能模块，通过根据从第一功能模块提供的大一阶延迟的变化确定车辆是否处于加速状态和减速状态之一并根据从第一功能模块提供的小一阶延迟的变化确定车辆是否处于正常状态，对车辆的运行状态进行判断；以及
第三功能模块，按照第二功能模块的判断结果确定车辆发电机的目标调整电压。
2、根据权利要求1所述的目标调整电压设定装置，其中当确定了车辆处于正常状态的时间比预定时间更长时，第一功能模块用小一阶延迟的值替换要提供到第二功能模块的大一阶延迟的值。
3、根据权利要求1所述的目标调整电压设定装置，其中在进行判断的最后第二功能模块确定车辆是否处于减速状态。
4、根据权利要求1所述的目标调整电压设定装置，还包括第四功能模块，检测由车辆发电机充电的电池的充电/放电电流，以及第五功能模块，对第四功能模块检测的充电/放电电流进行积分，
第三功能模块按照第二功能模块的判断结果和第五功能模块积分的充电/放电电流的值确定目标调整电压。
5、根据权利要求4所述的目标调整电压设定装置，其中所述目标调整电压设定装置置于靠近电池，所述电池远离所述车辆发电机。
6、根据权利要求1所述的目标调整电压设定装置，其中大一阶延迟和小一阶延迟是通过以下算式计算的，
((M-1)/M)×(先前计算的一阶延迟)+(1/M)×(当前检测的车辆发电机转速)，
其中M是平滑因子，M设定为第一值以计算大一阶延迟，并设定为比第一值小的第二值以计算小一阶延迟。
7、根据权利要求1所述的目标调整电压设定装置，其中M的第一值和第二值各自是由2n表示的，其中n是自然数。
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