CN103052527A - 车辆用电源装置 - Google Patents
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Abstract
车辆用电源装置具备:发电机、主电源、DC/DC转换器、经由DC/DC转换器而与负载和发电机连接的蓄电部、和控制DC/DC转换器的控制部。DC/DC转换器按如下方式进行动作:将发电机所产生的再生电力充电至蓄电部,从蓄电部向主电源和负载放电已充电的再生电力。控制部在表示蓄电部的充电状态的充电状态值为规定的下限值以下的情况下停止DC/DC转换器。另外,控制部在充电状态值大于下限值且车辆的减速结束时使DC/DC转换器动作。另外,即便是充电状态值为规定的下限值以下的情况,在车辆的车速为既定速度以上、且车辆的加速器开度为既定加速器开度以下时,控制部也使DC/DC转换器动作。该车辆用电源装置能够在维持再生电力的回收效率的同时减低DC/DC转换器的电力消耗,故是高效率的。
Description
技术领域
本发明涉及具有再生电力的回收功能的车辆用电源装置。
背景技术
近年来,为了节省燃料消耗,正开发具有减速时的再生功能的车辆。针对这种车辆,提出了各种各样的车辆用电源装置。图7是专利文献1所示的车辆用电源装置501的概略构成图。车辆的引擎131与轮胎133和发电机135机械式连接。蓄电池137和车辆电负载139与发电机135电连接。此外,车辆电负载139包含起动器。进而,双电层电容器143经由DC/DC转换器141而与发电机135电连接。另外,DC/DC转换器141由电子运算装置145控制。
其次,对这种车辆用电源装置501中的动作进行说明。通过在车辆的减速期间使发电机135发电,由此产生再生电力。从而,电子运算装置145对DC/DC转换器141进行控制而对双电层电容器143进行充电。其结果,再生电力被蓄积至双电层电容器143。然后,在车辆结束减速时,电子运算装置145按照使双电层电容器143比蓄电池137优先地放电的方式控制DC/DC转换器141。其结果,蓄积至双电层电容器143的再生电力被供给到蓄电池137、车辆电负载139,故可以进行有效利用。因此,能够谋求车辆的节省燃料消耗化。
在图7的车辆用电源装置501中,能够确实地有效利用再生电力。电子运算装置145在车辆的减速时将再生电力充电至双电层电容器143。电子运算装置145在车辆结束减速的减速时以外(加速时、恒速行驶时以及怠速状态时等)的情况下,按照使双电层电容器143比蓄电池137优先地放电的方式切换控制DC/DC转换器141。因此,DC/DC转换器141在车辆的使用中常时动作。电子运算装置145为使通常将双电层电容器143充电到耐电压以后也不至于过充电,按照双电层电容器143的电压维持耐电压的方式使DC/DC转换器141动作。同样地,电子运算装置145为使在放电双电层电容器143时也不至于过放电,按照双电层电容器143的电压维持下限电压的方式使DC/DC转换器141动作。根据这种动作,存在DC/DC转换器141仅为了维持双电层电容器143的电压而进行动作的期间。因为在该期间内几乎不进行双电层电容器143的充放电,所以用于使DC/DC转换器141动作的电力消耗成为浪费,故车辆整体的效率下降。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:JP专利第3465293号公报
发明内容
本发明的车辆用电源装置具备:发电机、主电源、DC/DC转换器、经由DC/DC转换器而与负载和发电机连接的蓄电部、和控制DC/DC转换器的控制部。DC/DC转换器按如下方式进行动作:将发电机所产生的再生电力充电至蓄电部,从蓄电部向主电源和负载放电已充电的再生电力。控制部在表示蓄电部的充电状态的充电状态值为规定的下限值以下的情况下停止DC/DC转换器。另外,控制部在充电状态值大于下限值且车辆的减速结束时使DC/DC转换器动作。另外,即便是充电状态值为规定的下限值以下的情况,在车辆的车速为既定速度以上、且车辆的加速器开度为既定加速器开度以下时,控制部也使DC/DC转换器动作。
该车辆用电源装置能够在维持再生电力的回收效率同时减低DC/DC转换器的电力消耗,故是高效率的。
附图说明
图1是本发明的实施方式1中的车辆用电源装置的电路框图。
图2A是表示实施方式1中的车辆用电源装置的动作的流程图。
图2B是表示实施方式1中的车辆用电源装置的动作的流程图。
图3是表示实施方式1中的车辆用电源装置的蓄电部的电压与车速的经时变化的图。
图4是本发明的实施方式2中的车辆用电源装置的电路框图。
图5A是表示实施方式2中的车辆用电源装置的动作的流程图。
图5B是表示实施方式2中的车辆用电源装置的动作的流程图。
图6是实施方式2中的其他车辆用电源装置的电路框图。
图7是现有技术中的车辆用电源装置的概略构成图。
具体实施方式
(实施方式1)
图1是本发明的实施方式1中的车辆用电源装置1001的电路框图。在车辆1002中搭载有:引擎15A、发电机11、起动器15、主电源13、车辆用控制电路31、负载19和车辆用电源装置1001。
发电机11与主电源13、起动器15以及负载19电连接。发电机11通过由引擎15A驱动,从而产生电力。所产生的电力包括:引擎15A消耗燃料所生成的电力、和在减速时停止向引擎15A的燃料供给的燃油切断的状态下通过车辆1002惯性行驶之际的动能所生成的再生电力。在实施方式1中的车辆1002中,即便是减速时,如果车辆1002的车速v低于既定速度vk,则车辆用控制电路31为了避免引擎15A的引擎停止,也按照喷射燃料来驱动引擎15A的方式控制节气门62和引擎15A。因此,即便是减速时,在车速v低于既定速度vk时发电机11所产生的电力也非再生电力。此外,既定速度vk是针对每个车辆而决定的,在实施方式1的车辆1002中,既定速度vk为10km/时。
主电源13由铅蓄电池等二次电池构成。另外,起动器15与引擎15A机械式连接,使引擎15A开动。负载19是被搭载于车辆1002中的导航装置、视频/音频装置、照明装置等的电气安装件。
车辆1002还具备均与车辆用控制电路31连接的加速器踏板61和节气门62。车辆用控制电路31根据加速器踏板61的踩踏的状态(加速器开度)来控制节气门62的开度,控制节气门62向引擎15A供给的空气和燃料的量。
车辆用电源装置1001具备:DC/DC转换器23、蓄电部25和控制部29。车辆用电源装置1001也可还具有发电机11、起动器15和主电源13。被构成为蓄电部25经由DC/DC转换器23而与负载19电连接。DC/DC转换器23控制蓄电部25的充放电。即、基本上在发电机11产生了再生电力的情况下,DC/DC转换器23按照将该再生电力充电至蓄电部25的方式进行动作。在未产生再生电力的情况下,DC/DC转换器23按照根据车辆1002的状况而向主电源13和负载19放电蓄电部25已充电的再生电力的方式进行动作。
蓄电部25如上述那样蓄积在车辆1002的减速时产生的再生电力。因为再生电力陡峭地产生,所以为了充分地蓄积再生电力,蓄电部25由充电接受性良好的双电层电容器等的大容量的电容器构成。此外,双电层电容器的个数、电连接方法(串联、并联、串并联)是根据车辆1002所必要的电力规格而适当决定的。在实施方式1中,蓄电部25由被相互串联连接的额定电压为2.5V的5个双电层电容器构成。因此,可以向蓄电部25充电到蓄电部25的两端的电压即蓄电部电压Vc为12.5V为止。将蓄电部电压Vc的上限的电压设为上限电压Vcu。另外,为了在放电时避免过放电,将蓄电部25放电到每一个双电层电容器为1V为止、即蓄电部电压Vc为5V为止。将用于避免过放电等蓄电部25的不良情况的蓄电部电压Vc的下限的电压设为下限电压Vck。蓄电部25在蓄电部电压Vc处于下限电压Vck(=5V)至上限电压Vcu(=12.5V)的范围内被使用。DC/DC转换器23按照蓄电部电压Vc不脱离该范围的方式控制蓄电部电压Vc。
在将双电层电容器使用于蓄电部25的情况下,被蓄积至蓄电部25的再生电力的量与蓄电部电压Vc成正比。作为表示蓄电部25所蓄积的电力的量的指标,定义充电状态值SOC。在实施方式1中,将充电状态值SOC作为蓄电部电压Vc来进行说明。充电状态值SOC的上限值SOCu和下限值SOCk分别作为蓄电部电压Vc的上限电压Vcu和下限电压Vck来说明车辆用电源装置1001。
DC/DC转换器23利用信号系统布线而与控制部29电连接。控制部29由微型计算机、存储器和外围电路构成。控制部29利用控制信号Scont来控制DC/DC转换器23。控制部29具备电压检测功能。利用信号系统布线而使发电机11的正极侧、负载19的正极侧、以及蓄电部25的正极侧和控制部29电连接,由此控制部29能检测发电机11中的发电机电压Va、负载19中的负载电压Vf、以及蓄电部25中的蓄电部电压Vc。
控制部29利用信号系统布线也与车辆用控制电路31电连接。车辆用控制电路31控制车辆1002整体,以车辆通信规格为基准,利用数据信号Sdata将表示车辆1002的各种各样状态的信号发送至控制部29,或者从控制部29接收各部的电压、DC/DC转换器23的动作状况等的各种各样信息。此外,虽然发电机11、起动器15的控制由车辆用控制电路31进行,但是由于信号系统布线的描述较为复杂,因此在图1中省略这些信号系统布线。另外,发电机11根据从车辆用控制电路31输出的发电电压指令值Vg来输出发电机电压Va。在实施方式1中,发电电压指令值Vg始终设为14.5V。
其次,对车辆用电源装置1001的动作进行说明。图2A和图2B是表示车辆用电源装置1001的动作的流程图。图2A和图2B的流程图是通过微型计算机基于控制部29的存储器所存储的程序进行动作而被执行的。图2A和图2B的流程图表示为从主例程起执行的子例程。因此,图2A和图2B的子例程是根据需要而从主例程中调用出来进行执行的。
如果开始执行图2A和图2B的子例程(步骤S11A),则首先控制部29读入蓄电部电压Vc(步骤S11),其次比较蓄电部电压Vc和上限电压Vcu(步骤S13)。
如果蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上(步骤S13的“是”),则由于不会进一步充电蓄电部25,因此基本上控制部29停止DC/DC转换器23。但是,在可以进行从蓄电部25向主电源13、负载19供给电力的情况下,控制部29按照放电蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。以下说明该动作的详细内容。
在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上的情况下(步骤S13的“是”),控制部29根据从车辆用控制电路31发送的数据信号Sdata而读入车辆1002的车速v(步骤S15),判断车辆1002是否处于减速中(步骤S17)。在此,控制部29根据所读入的车速v与上次所读入的车速即上次车速vo之差来判断车辆1002是否处于减速中。具体而言,如果车速v不为0且小于上次车速vo,则控制部29判断出车辆1002处于减速中。如果车速v大于上次车速vo,则控制部29判断出车辆1002处于加速中。如果车速v不为0且与上次车速vo相同,则控制部29判断出车辆1002处于恒速行驶中。在车速v和上次车速vo都为0的情况下,控制部29判断出车辆1002处于停止中。由控制部29所进行的车辆1002是否处于减速中的判断并不限定于上述的方法,控制部29也可根据车速v与上次车速vo的比率、车速v的时间微分值来判断车辆1002是否处于减速中。
在步骤S17中,如果车辆1002处于减速中(步骤S17的“是”),则发电机11在车速v为既定速度vk以上的情况下产生再生电力。但是,因为蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上,所以无法向蓄电部25进一步充电再生电力。因此,无需预先使DC/DC转换器23动作,所以为了减低基于DC/DC转换器23的无用电力消耗,控制部29停止DC/DC转换器23(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。
此外,在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上(步骤S13的“是”)、且车辆1002处于减速中(步骤S17的“是”)时的上述动作,即便在再生电力被充电至蓄电部25、且蓄电部电压Vc达到上限电压Vcu的情况下也被执行。即、蓄电部25被充电限于车辆1002处于产生再生电力的减速中,所以在蓄电部25的充电中蓄电部电压Vc达到上限电压Vcu时,车辆1002必定处于减速中。因此,在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上的情况下,控制部29停止DC/DC转换器23(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。
另一方面,在步骤S17中车辆1002不处于减速中的情况下(步骤S17的“否”),车辆1002处于加速中、恒速行驶中、或者停止中,即车辆1002是非减速时的状态。在非减速时不产生再生电力。在判断车辆1002是否处于减速中(步骤S17)的时间点,因为蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上(步骤S13的“是”),所以在蓄电部25中再生电力被充满电。因此,控制部29使DC/DC转换器23将被充电至蓄电部25的再生电力供给到主电源13、负载19,由此能够谋求再生电力的有效利用,并且准备成能尽可能多地充电下次产生的再生电力。根据这种动作,能够谋求高效率化。
在此,对将蓄电部25的再生电力供给到主电源13、负载19的动作的详细内容进行说明。在步骤S17中车辆1002不处于减速中的情况下(步骤S17的“否”),控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23(步骤S19)。在此,放电既定电压Vfd指的是为了放电蓄电部25所设定的电压值,具体而言如以下那样进行决定。
DC/DC转换器23为了放电蓄电部25的再生电力,控制部29按照DC/DC转换器23的输入输出侧电压即负载电压Vf高于当前的电压值的方式控制DC/DC转换器23。由此,DC/DC转换器23为了将当前的负载电压Vf的电压值提升到放电既定电压Vfd而使蓄电部25放电。控制部29从车辆用控制电路31中读入当前的发电电压指令值Vg(14.5V的一定值)来作为数据信号Sdata,通过在所读入的发电电压指令值Vg上相加既定电压宽度ΔVf来决定放电既定电压Vfd。在此,既定电压宽度ΔVf是在考虑DC/DC转换器23的控制精度、发电机电压Va、负载电压Vf等的读入精度、进而加入界限的基础上而预先决定的。在实施方式1中,既定电压宽度ΔVf为0.5V。因此,例如在车辆1002处于加速中、且负载电压Vf为与发电机电压Va大致相等的14.5V的情况下,控制部29将放电既定电压Vfd决定为15V(=14.5V+0.5V)。其结果,控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23(步骤S19),由此DC/DC转换器23按照输入输出侧电压即负载电压Vf成为15V的方式使被充电至蓄电部25的再生电力放电。其结果,如上述那样,再生电力被供给到主电源13和负载19,故可实现再生电力的有效利用。此时,因为高于发电机电压Va的电压被施加给发电机11,所以能够停止发电机11中的发电。此时,因为能够使发电机11从引擎15A机械式切断,所以相应的引擎15A的机械负担被减轻,故能够实现燃料消耗率的提高。
此外,在上述的例子中,对车辆1002处于加速中的情况进行了说明,但是即便处于恒速行驶中、以及伴有引擎15A怠速的停车中,也可根据同样的动作来获得同样的效果。另外,在车辆1002处于停止中时车辆用控制电路31进行驶引擎15A停止的怠速停止的情况下,虽然发电机11停止,但是因为发电电压指令值Vg为14.5V且恒定,所以控制部29如上述那样在发电电压指令值Vg(14.5V)上相加既定电压宽度ΔVf(0.5V)而将放电既定电压Vfd决定为15V。故,即便处于怠速停止中,DC/DC转换器23也按照输入输出侧电压即负载电压Vf成为15V的方式使被充电至蓄电部25的再生电力放电,从而再生电力被供给至主电源13和负载19,可实现其有效利用。
这样,控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23(步骤S19),从而使蓄电部25放电,并返回到主例程(步骤S19A)。
在步骤S13中,在蓄电部电压Vc低于上限电压Vcu的情况下(步骤S13的“否”),可以向蓄电部25充电再生电力。此时,控制部29比较蓄电部电压Vc和下限电压Vck(步骤S21)。
在蓄电部电压Vc高于下限电压Vck的情况下(步骤S21的“否”),蓄电部电压Vc处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间。此时,基本上可以进行蓄电部25的充放电,但是具体地根据如下所述的动作进行蓄电部25的充放电控制。
首先,控制部29读入车辆1002的车速v(步骤S23),利用与步骤S17同样的方法来判断车辆1002是否处于减速中(步骤S25)。在步骤S25中如果车辆1002不处于减速中(步骤S25的“否”),则因为发电机11不产生再生电力、且蓄电部25充电能放电的再生电力,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。
另一方面,在步骤S25中如果车辆1002处于减速中(步骤S25的“是”),则控制部29判断发电机11能否产生由蓄电部25能充电的再生电力。具体而言,控制部29比较车速v和既定速度vk(步骤S27)。如果车速v为既定速度vk以上(步骤S27的“是”),则控制部29判断出产生了再生电力。在车辆1002的减速时(步骤S25的“是”),车辆用控制电路31停止向引擎15A的燃料供给而处于燃油切断的状态。在此,既定速度vk是在车辆1002处于减速中燃油切断的状态时再次开始向引擎15A供给燃料而结束燃油切断状态的速度,在实施方式1中为10km/时。如果车辆1002减速且车速v低于10km/时,则车辆用控制电路31喷射燃料来驱动引擎15A。即、在步骤S27中车速v为既定速度vk以上的情况下(步骤S27的“是”),因为引擎15A为燃油切断状态,所以发电机11所产生的电力为再生电力。此时,控制部29按照负载电压Vf成为充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23(步骤S29),其结果再生电力被充电至蓄电部25。
以下说明步骤S29中的车辆用电源装置1001的动作的详细内容。充电既定电压Vfc指的是为了充电蓄电部25所设定的电压值,具体地根据如下那样的方式进行决定。
为使DC/DC转换器23将再生电力充电至蓄电部25,控制部29按照DC/DC转换器23的输入输出侧电压即负载电压Vf低于当前的电压值的方式控制DC/DC转换器23。由此,为使DC/DC转换器23将当前的负载电压Vf的电压值提升到充电既定电压Vfc而使蓄电部25充电。控制部29从车辆用控制电路31中读入当前的发电电压指令值Vg(14.5V的一定值),通过从所读入的发电电压指令值Vg中减去蓄电部25的放电时(步骤S19)的既定电压宽度ΔVf来决定充电既定电压Vfc。此外,在实施方式1中,既定电压宽度ΔVf如上述那样设为0.5V。
在步骤S29中,发电机11产生再生电力,且此时的发电电压指令值Vg为14.5V。故,控制部29将充电既定电压Vfc决定为14V(=14.5V-0.5V)。其结果,在步骤S29中,控制部29按照DC/DC转换器23的输入输出侧电压即负载电压Vf成为充电既定电压Vfc(14V)的方式控制DC/DC转换器23,并返回到主例程(步骤S29A)。由此,能够将再生电力蓄积至蓄电部25,可实现其有效利用。
此外,虽然既定电压宽度ΔVf在步骤S19、S29中都决定为0.5V,但是也可根据DC/DC转换器23的控制规格、电压检测精度而适当决定。另外,在实施方式1中,虽然在步骤S19、S29中将既定电压宽度ΔVf设为相同的值,但是例如在充电时和放电时DC/DC转换器23的控制精度不同的情况下,也可将既定电压宽度ΔVf设定为相互不同的值。
在步骤S19、S29中,设负载电压Vf和发电机电压Va大致相等,控制部29通过在发电电压指令值Vg上加减既定电压宽度ΔVf,从而求出放电既定电压Vfd和充电既定电压Vfc。而且,控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd或者充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23。但是,在发电机11与DC/DC转换器23之间的电力系统布线的距离长、且其布线的布线电阻大的情况下,控制部29在发电电压指令值Vg上加减既定电压宽度ΔVf,从而决定放电既定电压Vfd和充电既定电压Vfc,在步骤S19、S29中也可取代负载电压Vf而按照发电机电压Va成为放电既定电压Vfd或者充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23。
一般而言,再生电力具有陡峭地变动的较大的电流值。因此,在将再生电力充电至蓄电部25的情况下,由于布线电阻,负载电压Vf也会变动。其结果,由DC/DC转换器23所进行的负载电压Vf的控制不会跟随其变动,故存在无法充分地回收再生电力的可能性。DC/DC转换器23控制发电机电压Va,由此能够减低因布线电阻所引起的电压变动的影响,故能充分地回收再生电力并充电至蓄电部25。
在步骤S27中车速v小于既定速度vk的情况下(步骤S27的“否”),如上述那样车辆1002结束燃油切断状态,车辆用控制电路31供给燃料来驱动引擎15A。如果将在该状态下发电机11所产生的电力充电至蓄电部25,则成为伴有燃料消耗的充电动作,从而效率下降。故,在步骤S27中车速v小于既定速度vk的情况下(步骤S27的“否”),控制部29为了停止向蓄电部25的充电,按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。由此,因为没有进行不必要的DC/DC转换器23的动作,所以相应地可实现高效率化。
在步骤S21中,如果蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下(步骤S21的“是”),则控制部29按照从蓄电部25无法进一步放电的方式控制DC/DC转换器23。具体而言,首先控制部29读入车速v(步骤S33),利用与步骤S17、S25同样的方法来判断车辆1002是否处于减速中(步骤S35)。在步骤S35中如果车辆1002处于减速中(步骤S35的“是”),则控制部29进行上述的步骤S27以后的动作。即、在步骤S35中如果车辆1002处于减速中(步骤S35的“是”),则在车速v为既定速度vk以上的情况下(步骤S27的“是”),可以进行再生电力的回收,所以按照充电蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23(步骤S29)。在步骤S35中如果车辆1002处于减速中(步骤S35的“是”),则在车速v低于既定速度vk的情况下(步骤S27的“否”),蓄电部电压Vc达到下限电压Vck。因此,为使从蓄电部25不放电,控制部29停止DC/DC转换器23的动作(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。这样,在步骤S35中车辆1002处于减速中的情况下(步骤S35的“是”),因为控制部29执行按照将再生电力充电至蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23(步骤S29)、或者停止DC/DC转换器23(步骤S31)之中的任一个动作,所以无法将蓄电部25进一步放电。
另一方面,在步骤S35中车辆1002不处于减速中的情况下(步骤S35的“否”),车辆1002为非减速的状态,在该状态下控制部29比较车速v和既定速度vk(步骤S37)。在步骤S37中,如果车速v小于既定速度vk(步骤S37的“否”),则车辆1002处于停车中、或处于加速中、或处于以比既定速度vk极小的低速进行行驶的行驶中。因此,在蓄电部25中没有产生应充电的再生电力。进而,因为蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下,所以蓄电部25无法进一步放电。这样,因为是没有进行向蓄电部25充放电的状态,所以控制部29按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。
另一方面,在步骤S37中车速v为既定速度vk以上的情况下(步骤S37的“是”),车辆1002处于既定速度vk以上的加速中或恒速行驶中。此时,因为蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下,所以虽然不放电蓄电部25,但是却能够在产生再生电力之际充电蓄电部25。其中,因为不知何时产生再生电力,所以需要在产生再生电力之前启动DC/DC转换器23使其动作而处于待机状态。下面,对此时的车辆用电源装置1001的动作进行说明。
首先,为了判断是否处于产生再生电力的状态,控制部29根据从车辆用控制电路31发送的数据信号Sdata,读入加速器踏板的状态(步骤S39)。在加速器踏板被踩踏、且车辆1002持续加速或恒速行驶的情况下,不产生再生电力。因此,在步骤S39中所读入的加速器踏板的状态不是加速器关断的状态的情况下(步骤S41的“否”),因为蓄电部25是既不充电也不放电的状态,所以控制部29按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。
此外,蓄电部电压Vc低于上限电压Vcu(步骤S13的“否”)、且蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下(步骤S21的“是”)、且车辆1002为非减速时的状态(步骤S35的“否”)、且车速v低于既定速度vk(步骤S37的“否”或步骤S41的“否”)的情况下的上述动作,即便在从蓄电部25放电再生电力、且蓄电部电压Vc达到下限电压Vck的情况下也被进行。即、蓄电部25被放电限于车辆1002不产生再生电力的情况,所以在蓄电部25的放电中蓄电部电压Vc处于下限电压Vck以下时,车辆1002必定处于加速中、恒速行驶中、或者车速v低于既定速度vk。在此,如果车速v低于既定速度vk,则步骤S37的结果变为“否”。另外,如果车速v为既定速度vk以上,则车辆1002处于加速中或者恒速行驶中,所以是踩踏加速器踏板61而打开节气门62的状态、即加速器闭合的状态这一概率非常高。换言之,在蓄电部电压Vc恰好达到下限电压Vck的瞬间,成为不踩踏加速器踏板61而关闭节气门62的状态、即加速器关断是极其偶然的。其理由在于,驾驶员无法获知蓄电部电压Vc到达下限电压Vck的情况。另外,纵使假设获知了蓄电部电压Vc到达下限电压Vck的情况,也不存在驾驶员与蓄电部电压Vc到达下限电压Vck相匹配地使加速器关断的特征。因此,在蓄电部电压Vc变为下限电压Vck以下的瞬间,车辆1002实质上是加速器踏板被踩踏的加速器闭合的状态,而非加速器关断的状态(步骤S41的“否”)。基于上述这些内容,在蓄电部电压Vc变为下限电压Vck以下时,控制部29按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制(步骤S31),并返回到主例程(步骤S31A)。
另一方面,在步骤S41中如果车辆1002是加速器关断的状态(步骤S41的“是”),则车辆1002处于加速中或者恒速行驶中、且驾驶员没有踩踏加速器踏板。在该情况下,之后有可能驾驶员立刻踩踏制动器踏板而进行减速,所以控制部29启动DC/DC转换器23而处于待机状态。由此,无论驾驶员何时踩踏制动器踏板都能够无意外地回收再生电力并充电至蓄电部25。以下说明此时的车辆用电源装置1001的具体动作。
在步骤S41中车辆1002为加速器关断的状态的时间点(步骤S41的“是”),因为蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下,所以控制部29按照不使蓄电部25放电的方式控制DC/DC转换器23。进而,在该时间点,因为不明确是否是基于驾驶员踩踏制动器踏板这一明确意思而使车辆1002减速,所以控制部29按照也不使蓄电部25充电的方式控制DC/DC转换器23。在车辆1002正惯性行驶的期间,虽然缓慢地减速,但是在该状态下如果回收再生电力并充电至蓄电部25,则惯性行驶距离变短,由于车速v、车重等的条件,有可能在综合上燃料消耗率没有得到提高。因此,控制部29按照蓄电部25几乎不充电也不放电的方式使DC/DC转换器23动作,从而使DC/DC转换器23处于待机状态。具体而言,控制部29读入当前的蓄电部电压Vc的电压值,按照维持该电压值的方式控制DC/DC转换器23(步骤S43),并返回到主例程(步骤S43A)。由此,控制部29能够不预先使DC/DC转换器23动作。此外,在步骤S43中DC/DC转换器23按照维持蓄电部电压Vc的方式进行控制,输入输出侧电压即负载电压Vf没有受到控制。
如果由步骤S19A、S29A、S31A、S43A而返回到主例程,则控制部29再次开始执行图2A和图2B所示的子例程(步骤S11A),如此反复执行子例程。由此,根据蓄电部电压Vc、车辆1002的状态,控制部29能够使DC/DC转换器23切换蓄电部25的充电/放电、停止、待机。
在图2A和图2B所示的子例程中,在车辆1002的非减速时车速v为既定速度vk以上且车辆1002为加速器关断的状态、或者蓄电部电压Vc大于下限电压Vck且车辆1002的减速结束时的情况下,控制部29使DC/DC转换器23动作。蓄电部电压Vc相当于蓄电部25的充电状态值SOC。下限电压Vck相当于充电状态值SOC的下限值SOCk。此时,DC/DC转换器23的动作包括步骤S43中的待机、即是指DC/DC转换器23没有停止的状态。
具体而言,对控制部29基于图2A和图2B的流程图而使DC/DC转换器23动作的条件进行说明。在车辆1002的非减速时车速v为既定速度vk以上、且车辆1002为加速器关断的状态的情况下,因为非减速时是最初条件,所以步骤S17、S25、S35的结果变为“否”。在步骤S17、S25的结果为“否”的情况下,控制部29按照放电蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23(步骤S19),所以在该阶段内控制部29使DC/DC转换器23动作。因此,在蓄电部电压Vc为下限电压Vck以上的情况下,如果车辆1002为非减速时的状态,则控制部29使DC/DC转换器23动作。另一方面,在蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下、且车辆1002为非减速时(步骤S35的“否”)、且车速v为既定速度vk以上(步骤S37的“是”)、且车辆102为加速器关断的状态(步骤S41的“是”)的情况下,控制部29使DC/DC转换器23在待机状态下进行动作(步骤S43)。这样,如果在车辆1002的非减速时是车速v为既定速度vk以上、且车辆1002为加速器关断的状态,则控制部29使DC/DC转换器23动作。
另一方面,在蓄电部电压Vc大于下限电压Vck且车辆1002的减速结束时,步骤S17、S25的结果从“是”变为“否”。因此,在步骤S19中,控制部29为使蓄电部25放电而使DC/DC转换器23动作。
此外,在蓄电部电压Vc小于上限电压Vcu、且产生再生电力的情况下、即车辆1002处于减速中(步骤S25、S35的“是”)、且车速v为既定速度vk以上的车辆1002为燃油切断状态(步骤S27的“是”)的情况下,控制部29在步骤S29中按照充电蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。上限电压Vcu相当于充电状态值SOC的上限值SOCu。在该时间点,DC/DC转换器23已经启动。理由如下所述。
在蓄电部电压Vc处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间、且车辆1002处于减速中之时(步骤S25的“是”),为使DC/DC转换器23将再生电力充电至蓄电部25,控制部29使DC/DC转换器23动作。因此,在蓄电部电压Vc处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间、且车辆1002处于减速中之时(步骤S25的“是”),控制部29必定使DC/DC转换器23动作。
其次,在步骤S35的结果为“是”的情况下,蓄电部电压Vc为下限电压Vck以下且车辆1002处于减速中。因此,是DC/DC转换器23开始向蓄电部25充电的前不久。为使再生电力充电至蓄电部25,因为车辆1002必须是减速时,所以是驾驶员没有踩踏加速器踏板61的状态。纵使之后驾驶员怎么突然地踩踏制动器踏板,控制部29的处理速度都远远高于制动器踏板被踩踏的速度,所以在步骤S35中车辆1002减速(步骤S35的“是”)之前,如果在步骤S41中处于加速器关断的状态(步骤S41的“是”),则在步骤S43中控制部29使DC/DC转换器23动作而成为待机状态。
根据上述这些内容,在蓄电部电压Vc小于上限电压Vcu且产生再生电力时,DC/DC转换器23已经动作。
其次,对具备车辆用电源装置1001的车辆1002的具体动作进行说明。图3是表示相对于时间的蓄电部电压Vc与车速v的变化的图。在图3的上图和下图中,横轴表示时刻t。图3的上图的纵轴表示蓄电部电压Vc,下图的纵轴表示车速v。在此,车辆1002具备怠速停止功能。
在时刻t0车辆1002处于加速中,蓄电部电压Vc低于上限电压Vcu且处于下限电压Vck以上。蓄电部25能够保持在上次的减速时所蓄积的再生电力,且放电所蓄积的再生电力。因此,在时刻t0,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13、S21、S25的结果为“否”,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。由此,蓄电部25的电力中的一部分通过DC/DC转换器23而被放电至主电源13,其余被放电至负载19,所以蓄电部电压Vc经时下降。
然后,在时刻t1驾驶员踩踏制动器踏板,由此车辆1002减速,其结果由发电机11产生再生电力。此外,在车辆1002减速的期间、即从时刻t1至时刻t3内,车速v大于既定速度vk。因此,在时刻t1,在图2A和图2B的流程图中,步骤S13、S21的结果变为“否”,步骤S25、S27的结果变为“是”。因此,在步骤S29中,控制部29按照负载电压Vf成为充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23、即按照将再生电力充电至蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23。由此,蓄电部电压Vc上升。
然后,从时刻t1开始上升的蓄电部电压Vc在时刻t2达到上限电压Vcu,变为上限电压Vcu以上。在时刻t2,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13、S17的结果变为“是”,所以在步骤S31中控制部29停止DC/DC转换器23。在时刻t2,因为在蓄电部25中无法进一步充电再生电力,且处于减速中,所以也不进行从蓄电部25的放电。故,为了减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,控制部29使DC/DC转换器23停止。
在时刻t3,驾驶员使车辆1002从减速起进行恒速行驶。此时,蓄电部电压Vc为上限电压Vcu。因此,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13的结果变为“是”,步骤S17的结果变为“否”,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。其结果,控制部29按照主要将蓄电部25的再生电力放电至负载19的方式控制DC/DC转换器23。即、在车辆1002的减速结束之时(时刻t3),控制部29使在时刻t2被停止的DC/DC转换器23启动而进行动作。由此,从时刻t3起,蓄电部电压Vc经时下降。这样,达到上限电压Vcu的蓄电部电压Vc快速地下降,从而能够使蓄电部25快速地放电,能够尽可能多地回收下次产生的再生电力并充电至蓄电部25。
在时刻t4,驾驶员使车辆1002从恒速行驶起开始加速。此时的蓄电部电压Vc处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间。因此,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13、S21、S25的结果为“否”,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。其结果,控制部29持续进行将蓄电部25的再生电力主要放电至负载19的动作。由此,蓄电部电压Vc经时下降。
在时刻t5,驾驶员结束使车辆1002加速而进行恒速行驶。此时,蓄电部电压Vc也处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间。因此,与时刻t4同样地,在时刻t5,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13、S21、S25的结果变为“否”,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。其结果,控制部29也持续进行将蓄电部25的再生电力主要放电至负载19的动作。由此,蓄电部电压Vc经时下降。
在时刻t6,车辆1002持续进行恒速行驶,但是蓄电部电压Vc却达到下限电压Vck,变为下限电压Vck以下。因此,在时刻t6,在图2A和图2B的流程图中,步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“否”,步骤S37的结果变为“是”,步骤S41的结果变为“否”。由此,在步骤S31中,控制部29为了停止向蓄电部25的充电,按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制。在时刻t6,因为蓄电部25无法进一步放电,且处于恒速行驶中,所以不产生再生电力,也不进行向蓄电部25的充电。故,控制部29为了减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,而使DC/DC转换器23停止。
在时刻t7,驾驶员踩踏制动器踏板而开始使车辆1002减速。其结果,因为产生再生电力,所以控制部29按照将再生电力充电至蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23。控制部29从时刻t5到时刻t7之前,使DC/DC转换器23停止。因此,控制部29为使再生电力无意外地充电至蓄电部25,在时刻t7如下述那样按照控制DC/DC转换器23的方式进行动作。
首先,因为在时刻t7车辆1002开始减速,所以之前驾驶员立刻从加速器踏板转换向制动器踏板进行踩踏。此时,首先驾驶员将脚从加速器踏板离开,而在虽然处于加速器关断的状态但却仍未踩踏制动器踏板的状态,因为减速没有开始,所以在图2A和图2B的流程图中步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“否”,步骤S37的结果变为“是”,步骤S41的结果变为“是”,因此在步骤S43中控制部29读入当前的蓄电部电压Vc的电压值,并按照维持该电压值的方式控制DC/DC转换器23。即、因为控制部29按照维持当前的蓄电部电压Vc(在这里,等于下限电压Vck)的方式控制DC/DC转换器23,所以虽然DC/DC转换器23中几乎没有电流流动,但是DC/DC转换器23却完成启动,故在待机状态下进行动作。
然后,驾驶员通过踩踏制动器踏板,从而开始使车辆1002减速。在该时间点,因为仍未将再生电力充电至蓄电部25,所以在图2A和图2B的流程图中步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“是”,步骤S27的结果变为“是”。因此,在步骤S29中,控制部29按照负载电压Vf成为充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23。由此,根据已经启动的DC/DC转换器23,能够无意外地将再生电力充电至蓄电部25。
根据这些动作,在时刻t7以后,蓄电部电压Vc经时增加,再生电力被充电至蓄电部25。另外,因为处于减速中,所以车速v经时下降。
在时刻t8,虽然车辆1002处于减速中,但是蓄电部电压Vc达到上限电压Vcu,变为上限电压Vcu以上。因此,在图2A和图2B的流程图中步骤S13、S17的结果变为“是”,所以在步骤S31中控制部29为了停止向蓄电部25的充电,按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制。其原因在于,因为蓄电部25无法进一步进行充电,且处于减速中,所以也不进行蓄电部25的放电。故,控制部29为了减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,而使DC/DC转换器23停止。
正减速的车辆1002的车速v在时刻t9达到既定速度vk,低于既定速度vk。但是,因为此时蓄电部电压Vc保持上限电压Vcu不变,所以在图2A和图2B的流程图中步骤S13、S17的结果变为“是”,在步骤S31中继续保持DC/DC转换器23停止的状态不变。
在时刻t10,车速v变为0km/时,车辆1002停车,车辆用控制电路31开始怠速停止,从而使引擎15A停止。因此,控制部29按照将蓄积至蓄电部25的再生电力主要供给到负载19的方式控制DC/DC转换器23。即、在时刻t10,与时刻t3同样地,在图2A和图2B的流程图中步骤S13的结果变为“是”,步骤S17的结果变为“否”,在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。其结果,在怠速停止中,比主电源13更优先地向负载19供给被蓄积至蓄电部25的再生电力。另外,因为以比主电源13的开路电压(=12V)还高的放电既定电压Vfd(15V)使蓄电部25放电,所以也向主电源13供给蓄电部25的再生电力的一部分。
在时刻t11,因为车速v维持0km/时,所以怠速停止状态持续着,但是蓄电部电压Vc达到下限电压Vck,变为下限电压Vck以下。因此,在图2A和图2B的流程图中,步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“否”,步骤S37的结果变为“否”。因此,控制部29在步骤S31中停止DC/DC转换器23。即、蓄电部电压Vc达到下限电压Vck而处于下限电压Vck以下,故无法使蓄电部25进一步放电。同时,车辆1002处于停车中而没有产生再生电力,故也无法进行向蓄电部25的充电。因此,控制部29为了减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,控制部29使DC/DC转换器23停止。此外,因为在时刻t11从蓄电部25的放电停止,所以在怠速停止状态下的时刻t11以后,从主电源13向负载19供给电力。
在时刻t12,驾驶员通过从制动器踏板转换向加速器踏板61进行踩踏,从而开始车辆1002的加速。此时,车辆用控制电路31检测从制动器踏板向加速器踏板61的踩踏转换,驱动起动器15而使引擎15A启动,其结果怠速停止结束。该一连串动作的结果如图3所示那样,车速v上升。但是,在时刻t11,因为蓄电部电压Vc达到下限电压Vck,所以无法进行蓄电部25的放电。另外,在时刻t12,车辆1002被加速,且没有产生再生电力,所以也无法进行向蓄电部25的充电。另外,在时刻t12,车速v小于既定速度vk。因此,在图2A和图2B的流程图中,步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“否”,步骤S37的结果变为“否”,所以在步骤S31中控制部29继续使DC/DC转换器23停止。
在时刻t13,车速v如图3所示那样变大而达到既定速度vk,处于持续加速中。此时,如图3所示,保持蓄电部电压Vc达到下限电压Vck的状态不变,也不产生再生电力,所以与时刻t12同样地无法进行蓄电部25的充放电。进而,因为保持加速器踏板被踩踏的状态不变,所以在图2A和图2B的流程图中,步骤S13的结果变为“否”,步骤S21的结果变为“是”,步骤S35的结果变为“否”,步骤S37的结果变为“是”,步骤S41的结果变为“否”。因此,在步骤S31中控制部29继续使DC/DC转换器23停止。
在时刻t14,车速v变为恒定,驾驶员使车辆1002进行恒速行驶。此时,因为保持蓄电部电压Vc为下限电压Vck的状态不变,不产生再生电力,所以与时刻t13同样地,无法进行蓄电部25的充放电。进而,为了进行恒速行驶,保持加速器踏板被踩踏的状态不变,而非加速器关断的状态。因此,在图2A和图2B的流程图中,步骤S13的结果为“否”,步骤S21的结果为“是”,步骤S35的结果为“否”,步骤S37的结果为“是”,步骤S41的结果为“否”,是与时刻t13相同的状态。故,在步骤S31中控制部29继续使DC/DC转换器23停止。
在时刻t15,驾驶员通过从加速器踏板61转换向制动器踏板进行踩踏,从而车辆1002减速。此时,与时刻t7同样地,驾驶员将脚从加速器踏板61离开而变为加速器关断的状态时,在步骤S43中控制部29读入当前的蓄电部电压Vc的电压值,并按照维持该电压值的方式控制DC/DC转换器23,从而使DC/DC转换器23在待机状态下进行动作。而且,根据制动器踏板的踩踏,如果开始车辆1002的减速,则在步骤S29中控制部29按照负载电压Vf成为充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23,按照将通过减速所产生的再生电力充电至蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23。其结果,蓄电部电压Vc经时上升。
在时刻t16,车速v持续下降,车辆1002是正减速的状态,但是蓄电部电压Vc达到上限电压Vcu,变为上限电压Vcu以上。此时,与时刻t8同样地,因为在图2A和图2B的流程图中步骤S13、S17的结果变为“是”,所以在步骤S31中控制部29为了停止向蓄电部25的充电,而按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制。其原因在于,蓄电部25无法进一步进行充电,且处于减速中,所以也不进行蓄电部25的放电。故,控制部29为了减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,而使DC/DC转换器23停止。
在时刻t17,车速v开始上升,车辆1002再次开始加速。由此,控制部29直到时刻t16为止按照将蓄积至蓄电部25的再生电力主要放电到负载19的方式控制DC/DC转换器23。具体而言,在图2A和图2B的流程图中,因为步骤S13的结果变为“是”,步骤S17的结果为“否”,所以在步骤S19中控制部29按照负载电压Vf成为放电既定电压Vfd的方式控制DC/DC转换器23。该动作在车辆1002的减速结束时,是与启动DC/DC转换器23的时刻t3相同的动作。由此,可谋求再生电力的有效利用。
因为时刻t17以后的状态与时刻t0以后相同,所以之后通过反复进行与状况相应的上述动作之中的任一动作,从而可获得车辆1002的高效率化。
根据以上的构成、动作,能够减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗。进而,在产生再生电力之前通过启动DC/DC转换器23,从而在开始减速之后立刻意外地回收陡峭地产生的再生电力的可能性被减低,故能够维持回收效率。由此,能够实现可使车辆1002整体高效率化的车辆用电源装置1001。
在图7所示的现有技术中的车辆用电源装置501中,在仅为了维持双电层电容器143的电压而进行动作的期间内,也可按照停止DC/DC转换器141的方式进行控制。此时,即便产生再生电力之后使DC/DC转换器141动作,也有可能在直到启动完成为止的期间内无法回收再生电力。尤其是,如果在基于制动的减速开始之后无法立刻回收陡峭地产生的再生电力,则再生电力的回收效率会下降。
在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上、或者为下限电压Vck以下的情况下,控制部29按照停止DC/DC转换器23的方式进行动作。但是,即便是该停止的条件成立的情况,在同时使DC/DC转换器23动作的条件成立时,控制部29也优先使DC/DC转换器23动作。使DC/DC转换器23动作的条件是下述1)或2)之中的任一个条件成立的情况,即:1)在车辆1002的非减速时是车速v为既定速度vk以上、且车辆1002的引擎15A为加速器关断的状态;2)蓄电部电压Vc(相当于充电状态值SOC)大于下限电压Vck(相当于下限值SOCk)、且车辆1002的减速结束时。由此,控制部29使DC/DC转换器23的启动优先于DC/DC转换器23的停止。该控制部29并不限定于这种控制,也可在图2A和图2B的流程图中蓄电部电压Vc上升并达到上限电压Vcu的情况下(步骤S13的“是”)、或者蓄电部电压Vc下降并达到下限电压Vck的情况下(步骤S21的“是”),控制部29立即进行停止DC/DC转换器23的动作。此时,至少在大多数的期间内,能够停止DC/DC转换器23。其中,如果之后立刻使DC/DC转换器23启动的上述条件成立,则DC/DC转换器23在停止后立即启动,故启动完成的期间成为必要。因此,在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,即便控制部29使DC/DC转换器23停止的条件成立(例如,即便是充电状态值SOC为规定的下限值SOCk以下的情况),如果同时使其启动的条件成立,则控制部29也不使DC/DC转换器23停止而动作。
另外,在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上、或者为下限电压Vck以下的情况下,控制部29按照停止DC/DC转换器23的方式进行动作。关于控制部29,也可在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上的情况下,控制部29按照不使DC/DC转换器23停止、且维持蓄电部电压Vc的方式控制DC/DC转换器23。其理由如下所述。如果蓄电部电压Vc上升并达到上限电压Vcu、且停止DC/DC转换器23,则蓄电部电压Vc由于蓄电部25的内部电阻而稍有所下降。其结果,难得蓄积到的再生电力由于蓄电部25的内部电阻而被无端地消耗,从而能向负载19供给再生电力的期间变短。因此,控制部29在蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上时,也可按照维持蓄电部电压Vc的方式使DC/DC转换器23动作。其中,在内部电阻的值小、且蓄电部电压Vc仅略有所下降的情况下,控制部29停止DC/DC转换器23,从而也有时减低其电力消耗会涉及到效率的提高。因此,只要考虑所使用的蓄电部25的内部电阻、车辆1002处于使用中的DC/DC转换器23的停止期间,来决定蓄电部电压Vc为上限电压Vcu时的DC/DC转换器23的停止、或者动作持续之中的任一个动作即可。根据上述情形,只要蓄电部电压Vc(相当于充电状态值SOC)至少达到下限电压Vck(相当于下限值SOCk),控制部29就按照停止DC/DC转换器23的方式进行动作。
另外,在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,控制部29在车辆1002的非减速时是车速v为既定速度vk以上、且车辆1002为加速器关断的状态,则启动DC/DC转换器23。该动作并不限定于车辆1002的非减速时。即、在图2A和图2B中,作为最初条件的车辆1002的非减速时,相当于步骤S17、S25、S35的结果为“否”的情形。在这些情况下,控制部29使DC/DC转换器23动作。与之相对,针对步骤S17、S25、S35的结果为“是”时的车辆用电源装置1001的动作进行叙述。
在步骤S17的结果为“是”的情况下,在步骤S31中控制部29使DC/DC转换器23停止。但是,如上述那样,在步骤S13中蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上的情况下(步骤S13的“是”),并不限定于控制部29停止DC/DC转换器23的动作,也可以进行维持蓄电部电压Vc的动作。此时,DC/DC转换器23动作。
在步骤S25、S35的结果为“是”的情况下,在步骤S27中车速v为既定速度vk以上时(步骤S27的“是”),在步骤S29中控制部29按照负载电压Vf成为充电既定电压Vfc的方式控制DC/DC转换器23。即、DC/DC转换器23动作。
根据上述这些内容,DC/DC转换器23动作的条件并不限定于车辆1002的非减速时。
另外,在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,DC/DC转换器23动作的条件之一为车辆1002为加速器关断的状态,但是这并不限定于加速器关断的状态。即、加速器踏板61的状态是根据从车辆用控制电路31发送的数据信号Sdata之内的、表示加速器开度的加速器开度信号而进行判断的。在实施方式1中,根据驾驶员将脚从加速器踏板61离开时的加速器开度信号来判断加速器关断的状态。但是,即便是驾驶员将脚搭载于加速器踏板61的状态,也存在车辆用控制电路31没有判断为踩踏加速器踏板61的区域。另外,有时也存在因加速器踏板61的游隙所引起的误差。即便在这些状态下,通过进行与加速器关断的状态同样的控制,控制部29使DC/DC转换器23在待机状态下动作的频度也会提高,所以进而能够减低意外地回收再生电力的可能性。
由此,如果是也包含加速器关断在内的、加速器开度为既定加速器开度以下的状态,则控制部29也可将图2A和图2B的步骤S41的结果判断为“是”。此时,既定加速器开度作为等同于如上述那样在加速器开度信号中也包含没有判断出踩踏加速器踏板61的区域、因游隙所引起的误差量这样的加速器关断状态的加速器开度而预先求出,并预先存储于控制部29中。另外,加速器开度并不限定于根据加速器开度信号求出的构成,也可根据按加速器开度信号获得的节气门开度信号来求出。
(实施方式2)
图4是实施方式2中的车辆用电源装置1003的电路框图。图5A和图5B是表示车辆用电源装置1003的动作的流程图。在图4、图5A和图5B中,对于与图1、图2A和图2B所示的实施方式1中的车辆用电源装置1001相同的部分赋予相同的参考编号。实施方式2中的车辆用电源装置1003取代图1所示的车辆用电源装置1001的控制部29而具备控制部89。在实施方式2中的车辆用电源装置1003中,在充电状态值SOC(蓄电部电压Vc)大于下限值SOCk(下限电压Vck)、车辆1002处于减速中、且车速v低于既定速度vk的情况下,控制部89使DC/DC转换器23动作。根据图5A和图5B来说明车辆用电源装置1003的动作的详细内容。
在蓄电部电压Vc大于下限电压Vck的情况下(步骤S13的“是”或者步骤S21的“否”),再生电力被蓄积至蓄电部25。
在此,在步骤S13中蓄电部电压Vc为上限电压Vcu以上的情况下(步骤S13的“是”),如果车辆1002处于减速中(步骤S17的“是”),则控制部89比较车速v和既定速度vk(步骤S51)。在步骤S51中,如果车速v为既定速度vk以上(步骤S51的“是”),则因为虽然处于减速中但是蓄电部25却为充满电状态,所以为了在蓄电部25中不进一步充电,在步骤S31中控制部89按照停止DC/DC转换器23的方式进行控制。该动作与实施方式1相同。
另一方面,在步骤S51中,如果车速v低于既定速度vk(步骤S51的“否”),则因为处于减速中且车速v小,所以车辆1002是想要停车的状态。此时,实施方式1中的控制部29使DC/DC转换器23停止,但是实施方式2中的控制部89在步骤S19中按照放电蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。由此,在车辆1002想要停车时,放电蓄电部25。其结果,能够尽可能快地放电蓄积至蓄电部25的再生电力,相应地能够尽可能多地回收以后产生的再生电力并蓄积至蓄电部25。
在步骤S21中蓄电部电压Vc处于上限电压Vcu与下限电压Vck之间的情况下(步骤S21的“否”),如果处于减速中(步骤S25的“是”),则控制部89也将车速v与既定速度vk进行比较(步骤S27)。在步骤S27中,如果车速v为既定速度vk以上(步骤S27的“是”),则与实施方式1中的控制部29同样地,在步骤S29中控制部89按照将在再生电力充电至蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。
另一方面,在步骤S27中,如果车速v低于既定速度vk(步骤S27的“否”),则因为处于减速中且车速v小,所以车辆1002处于想要停车的状态。因此,即便在该情况下也尽可能放电蓄电部25,由此相应地也能较多地回收以后产生的再生电力。
在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,如果蓄电部电压Vc大于下限电压Vck、且在减速中车速v低于既定速度vk,则控制部29在步骤S31中使DC/DC转换器23停止。在实施方式2中的车辆用电源装置1003中,如果蓄电部电压Vc大于下限电压Vck、且在减速中车速v低于既定速度vk,则控制部89在步骤S19中按照放电蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。因此,在上述条件的情况下,虽然可使DC/DC转换器23动作也可使DC/DC转换器23停止,但是在实施方式2中的车辆用电源装置1003中通过使DC/DC转换器23动作来放电蓄电部25,从而可获得与实施方式1的车辆用电源装置1001相比至少能回收更多的再生电力的效果。
此外,在实施方式1中的车辆用电源装置1001中,在蓄电部电压Vc变为下限电压Vck以下且处于减速中的情况下(步骤S35的“是”),在步骤S27中控制部29比较车速v和既定速度vk。但是,在实施方式2中的车辆用电源装置1003中,在进入步骤S27时,如果车速v低于既定速度vk(步骤S27的“否”),则无论蓄电部电压Vc是否为下限电压Vck以下,在步骤S19中蓄电部25都会被放电。在实施方式2中的车辆用电源装置1003中,为了避免这种不良情况,在步骤S35中车辆1002处于减速中的情况下(步骤S35的“是”),在步骤S53中控制部89比较车速v和既定速度vk。如果车速v为既定速度vk以上(步骤S53的“是”),则与实施方式1同样地,在步骤S29中控制部89按照将再生电力充电至蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。另一方面,在步骤S53中,如果车速v低于既定速度vk(步骤S53的“否”),则为了进行与实施方式1同样的动作,在步骤S31中控制部89停止DC/DC转换器23,由此能够防止从具有处于下限电压Vck以下的蓄电部电压Vc的蓄电部25中进一步放电,故能够停止DC/DC转换器23的不必要的动作。
此外,实施方式2中的车辆用电源装置1003中的上述动作以外的动作与实施方式1相同。
根据以上的构成、动作,能够减低DC/DC转换器23的不必要的电力消耗,在产生再生电力之前通过启动DC/DC转换器23,从而在开始减速之后立刻能够无意外地回收陡峭地产生的再生电力并蓄积至蓄电部25,故能够维持回收效率。另外,通过尽可能快地放电蓄电部25,从而相应地能够较多地回收以后产生的再生电力,所以能够实现可使车辆1002整体进一步高效率化的车辆用电源装置1003。
此外,在实施方式1、2中的车辆用电源装置1001、1003中,如果在车辆1002的非减速时是车速v为既定速度vk以上、且加速器关断的状态,则控制部29、89使DC/DC转换器23在待机状态下进行动作,在车辆1002的减速开始时按照将再生电力充电至蓄电部25的方式使DC/DC转换器23动作。在实施方式1、2中的车辆用电源装置1001、1003中,控制部29、89不使DC/DC转换器23在待机状态下动作,如果在车辆1002的非减速时是车速v为既定速度vk以上、且加速器关断的状态,则使DC/DC转换器23动作,按照将来自发电机11的电力充电至蓄电部25的方式控制DC/DC转换器23。由此,在驾驶员从加速器踏板61向制动器踏板极快地转换踩踏的情况下,能够减低意外地回收在其间所产生的再生电力的情形。但是,在该构成中,驾驶员通过从加速器踏板61向制动器踏板比较慢地转换踩踏,从而即便是未踩踏制动器踏板、车辆1002处于惯性行驶中的缓慢减速状态的情况下,DC/DC转换器23也将电力充电至蓄电部25。在车辆1002的惯性行驶中DC/DC转换器23从发电机11中抽出该被充电的电力,所以相应地发电机11的发电量上升,故引擎15A增加了机械负担。其结果,惯性行驶的距离变短,根据状况而燃料消耗率有可能恶化。因此,利用驾驶员重视减低意外回收在从加速器踏板61向制动器踏板极快转换踩踏的期间内所产生的再生电力这一点、或者重视因延长惯性行驶的距离所带来的燃料消耗率改善这一点,来选择控制部29、89是否使DC/DC转换器23在待机状态下动作。
另外,控制部29、89为使DC/DC转换器23在待机状态下动作,按照维持当前的蓄电部电压Vc的方式控制DC/DC转换器23。为使DC/DC转换器23在待机状态下动作,控制部29、89也可按照负载电压Vf成为发电机电压Va的方式控制DC/DC转换器23。即、如果负载电压Vf和发电机电压Va大致相等,则在DC/DC转换器23的输入输出之间不流动电流,所以几乎不进行蓄电部25的充放电,故能够使DC/DC转换器23在待机状态下动作。但是,因为由于负载19的消耗电力的变化所引起的负载电压Vf的变动、发电机电压Va的变动而有可能产生不必要的蓄电部25的充放电,所以期望控制部29、89按照维持稳定的蓄电部电压Vc的方式控制DC/DC转换器23而在待机状态下动作。另外,控制部29、89按照维持蓄电部电压Vc的方式控制DC/DC转换器23,从而也能够抑制蓄电部25的过放电。
图6是实施方式2中的其他车辆用电源装置1004的电路框图。在图6中,对于与图1所示的车辆用电源装置1001相同的部分赋予相同的参考编号。车辆用电源装置1004还具备对在DC/DC转换器23的输入输出之间流动的电流进行检测的电流传感器90。控制部29、89也可按照在DC/DC转换器23的输入输出之间没有流动电流的方式控制DC/DC转换器23。此时,控制部29、89能够按照不充放电蓄电部25的方式高精度地维持DC/DC转换器23在待机状态下的动作,但是因为电流传感器90成为必要,所以能够根据所请求的精度规格来适当地选择最优构成。
另外,在实施方式1、2中,控制部29、89基于车速v和上次车速vo的比较来判断车辆1002是否处于减速中,但是并不限定于此。例如,控制部29、89也可根据通过踩踏制动器踏板而从车辆用控制电路31输出的制动器信号来判断车辆1002是否处于减速中。此时,虽然能够容易地判断车辆1002是否处于减速中,但是如果制动器踏板未被踩踏,则无法回收再生电力。因此,驾驶员通过操作变速器使其变为低速档,从而不踩踏制动器踏板而减速了车辆1002的情况下,难得产生的再生电力却以热的形式被舍弃掉。因此,期望实施方式1、2的控制部29、89基于车速v和上次车速vo的比较来判断车辆1002是否处于减速中。
另外,在实施方式1、2的车辆用电源装置1001、1003、1004中,控制部29、89比较车辆1002的车速v和既定速度vk。既定速度vk如上述那样是引擎15A在减速时结束燃油切断的速度。车辆用控制电路31在进行燃油切断时输出燃油切断信号,在结束燃油切断时结束输出燃油切断信号。控制部29、89也可基于该燃油切断信号,在车辆用控制电路31结束输出燃油切断信号时判断出车速v已下降至既定速度vk。
另外,在实施方式1、2中的车辆用电源装置1001、1003、1004中,为了进行蓄电部25的充放电,控制部29、89将放电既定电压Vfd、充电既定电压Vfc作为目标电压来控制DC/DC转换器23。除此之外,也可将放电既定电压Vfd和充电既定电压Vfc设定为相同的恒定电压(例如,14.5V),控制部29、89改变被输出至发电机11的发电电压指令值Vg。以下,具体说明该动作。如果产生再生电力,则车辆用控制电路31按照将发电机电压Va例如提升至15V的方式向发电机11输出发电电压指令值Vg。由此,DC/DC转换器23按照将负载电压Vf(或发电机电压Va)下降至14.5V的方式进行动作,所以能够将所产生的再生电力充电至蓄电部25。相反地,在从蓄电部25放电再生电力的情况下,车辆用控制电路31将发电电压指令值Vg从14.5V起下降,例如作为14V而输出至发电机11。由此,DC/DC转换器23按照将负载电压Vf或发电机电压Va提升至14.5V的方式进行动作,所以能够将蓄积至蓄电部25的再生电力放电到负载19、主电源13。此外,在该构成的情况下,发电机11所输出的电压需要是可变的。
另外,在实施方式1、2中,虽然蓄电部25采用了双电层电容器,但是该蓄电部25也可以是电化学电容器等的其他电容器。另外,蓄电部25除了电容器以外还可以是二次电池,但是因为表示二次电池所蓄积的电力的充电状态值SOC与蓄电部电压Vc不成正比,所以此时无法如电容器那样将蓄电部电压Vc用作充电状态值SOC。在蓄电部25采用二次电池的情况下,需要将对通过充放电而在二次电池中流动的电流进行时间积分所获得的值设为充电状态值SOC。故,车辆用电源装置1001、1003、1004还具备对在由二次电池构成的蓄电部25中流动的电流进行探测的电流传感器。控制部29、89对在蓄电部25中流动的电流进行时间积分来求出充电状态值SOC。此外,在蓄电部25使用二次电池的情况下,需要预先求出该二次电池中的充电状态值SOC的上限值SOCu与下限值SOCk。另外,因为即便二次电池被进行充放电,也存在电压不会发生较大变化的情况,所以为使DC/DC转换器23处于待机状态,需要使二次电池更可靠地不被充放电。在图6所示的车辆用电源装置1004的电流传感器90中,直接检测在DC/DC转换器23的输入输出之间流动的电流,控制部29、89按照不流动该电流的方式控制DC/DC转换器23。
此外,二次电池与电容器相比具有较大的内部电阻值,且容易接受陡峭地增大的电流是比较困难的。进而,二次电池如上述那样其构成、控制方法会变得复杂,所以期望将能够充分地回收陡峭地产生的再生电力、且能采用简单构成、控制的电容器用于蓄电部25中。
-工业可用性-
本发明涉及的车辆用电源装置通过在维持再生电力的回收效率的同时减低DC/DC转换器的电力消耗,从而可谋求高效率化,所以尤其作为附带再生电力回收功能的车辆用电源装置等是有用的。
-符号说明-
11 发电机
13 主电源
19 负载
23 DC/DC转换器
25 蓄电部
29 控制部
89 控制部
Claims (5)
1.一种车辆用电源装置,被用于搭载有引擎和负载的车辆中,
所述车辆用电源装置具备:
发电机,被构成为与所述负载电连接;
主电源,与所述发电机电连接;
DC/DC转换器;
蓄电部,被构成为经由所述DC/DC转换器而与所述发电机连接、且经由所述DC/DC转换器而与所述负载连接;和
控制部,控制所述DC/DC转换器,
所述DC/DC转换器按如下方式进行动作:
将所述发电机所产生的再生电力充电至所述蓄电部;
从所述蓄电部向所述主电源和所述负载放电所述已充电的再生电力,
所述控制部按如下方式进行动作:
在表示所述蓄电部的充电状态的充电状态值为规定的下限值以下的情况下,停止所述DC/DC转换器;
在所述充电状态值大于所述下限值、且所述车辆的减速结束时,使所述DC/DC转换器动作;
即便是所述充电状态值为所述规定的下限值以下的情况,在所述车辆的车速为既定速度以上、且所述引擎的加速器开度为既定加速器开度以下时,也使所述DC/DC转换器动作。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置,其中,
在所述充电状态值大于所述下限值、所述车辆处于减速中且所述车速低于所述既定速度的情况下,所述控制部使所述DC/DC转换器动作。
3.根据权利要求1所述的车辆用电源装置,其中,
所述控制部按照下述方式控制所述DC/DC转换器:
如果在所述车辆的非减速时是所述车速为所述既定速度以上、且所述加速器开度为所述既定加速器开度以下的状态,则使所述DC/DC转换器在待机状态下动作,
在所述车辆的减速开始时,将所述再生电力充电至所述蓄电部。
4.根据权利要求3所述的车辆用电源装置,其中,
所述控制部通过按照在所述DC/DC转换器的输入输出之间不流动电流的方式控制所述DC/DC转换器,由此使所述DC/DC转换器在所述待机状态下动作。
5.根据权利要求1所述的车辆用电源装置,其中,
所述蓄电部由电容器构成。
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