CN103314504A - 车辆用电源系统 - Google Patents

车辆用电源系统 Download PDF

Info

Publication number
CN103314504A
CN103314504A CN2011800654626A CN201180065462A CN103314504A CN 103314504 A CN103314504 A CN 103314504A CN 2011800654626 A CN2011800654626 A CN 2011800654626A CN 201180065462 A CN201180065462 A CN 201180065462A CN 103314504 A CN103314504 A CN 103314504A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transducer
voltage
current
supply system
control circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011800654626A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103314504B (zh
Inventor
桧垣优介
田中优矢
山田正树
吉泽敏行
原田茂树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of CN103314504A publication Critical patent/CN103314504A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103314504B publication Critical patent/CN103314504B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
    • B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Abstract

在对通过发动机被驱动的发电机(1)的输出进行整流的整流器(2)与向车载负载(3)提供电力的电池(4)之间设置第一DC/DC转换器(5)，在整流器(2)与第一DC/DC转换器(5)之间设置电双层电容器(6)和用于控制其充放电电流的第二DC/DC转换器(7)，控制电路(8)基于电池母线(B)的电压值设定成为第二DC/DC转换器(7)的控制目标的目标电流，在基于充放电指令信号使电双层电容器(6)的充电停止的情况下，在此之前进行基于电双层电容器(6)的电压值VEDLC使对于第二DC/DC转换器(7)的目标电流逐渐衰减的控制。

Description

车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及一种车辆用电源系统，特别是涉及一种能够实现车辆的制动能量的再生和车辆的燃油效率提高的车辆用电源系统。
背景技术
在以往的车辆用电源系统中，提出了如下系统：在车辆的减速时将通过发动机被驱动而向电池供电的发电机的发电电压设定为高于非减速时(加速时、顺行行驶时)，由此积极地进行制动能量的再生，另一方面，在车辆的非减速时将发电电压设定为低于减速时，由此降低向发动机的负载来谋求燃油效率的提高(例如参照专利文献1)。
但是，在这种以往的车辆用电源系统中，构成为将发电机的发电电力直接提供给电池来进行充电，因此，如果使发电机的发电电力大幅变化，则导致缩短电池的寿命。因而，存在如下问题：无法使提高发电机的发电电力的幅度变大，在车辆的减速时无法积极地再生制动能量。
专利文献1：日本特开2008-67504号公报
发明内容
发明要解决的问题
为了解决这种问题，本申请的申请人提出了如下车辆用电源系统：在该车辆用电源系统中，在对发电机的输出进行整流的整流器与向车载负载提供电力的电池之间设置第一DC/DC转换器，另外，在所述整流器与第一DC/DC转换器之间设置用于电力均衡化的电双层电容器等的蓄电器件以及用于控制该蓄电器件的充放电电流的第二DC/DC转换器。而且，在该车辆用电源系统中，通过控制电路对所述第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器进行驱动控制来将发电机的发电电力蓄积到电池和蓄电器件(日本特愿2009-239380号)。
根据日本特愿2009-239380号的结构，能够在使车辆用电源系统各部分的电压保持适当的同时使提高发电机的发电电力的幅度变大，能够积极地再生车辆的制动能量，并且能够谋求燃油效率的提高。
然而，本申请的发明人们针对上述车辆用电源系统进一步进行专心研究的结果，发现还留有以下课题。
即，电双层电容器等的蓄电器件在能够充放电的范围上自然有限制，如果反复进行超过该限制的过充电、过放电，则导致蓄电器件的寿命降低、利用效率降低。因而，预先设定用于规定蓄电器件的能够充放电的电压范围的上下限值，在超过上下限值的情况下，停止由第二DC/DC转换器进行的向蓄电器件的充电动作或放电动作。
另一方面，发电机通过发动机而被驱动，因此难以快速地停止其发电电力、再生电力的产生。因此，在超过如上所述那样对蓄电器件预先设定的上下限值的情况下，即使停止由第二DC/DC转换器进行的向蓄电器件的充放电动作，由于发电机的响应延迟而也会发生发电电力的过剩与不足。其结果，弄清楚了存在如下问题：在使用响应慢的发电机的情况下，发生急剧的电压变动，进而电池的寿命降低或对第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器施加过度的负担。
本发明是为了解决这种问题而完成的，提供一种车辆用电源系统，该车辆用电源系统在使电双层电容器等的蓄电器件的充电或放电停止的情况下，能够防止由于发电机的响应延迟而发生发电电力的过剩与不足，即使在使用响应慢的发电机的情况下，也能够有效地抑制急剧的电压变动的发生。
用于解决问题的方案
基于本发明的车辆用电源系统具备：
发电机，通过发动机被驱动而发电产生交流电力；
整流器，将由所述发电机发电产生的交流电力整流成直流电力并输出到发电母线；
电池，经由电池母线向车载负载提供电力；
第一DC/DC转换器，输入端与所述发电母线连接，输出端与所述电池母线连接，进行电压转换；
蓄电器件，蓄积来自所述发电机的发电电力来吸收电力变动；
第二DC/DC转换器，输入端与所述发电母线连接，输出端与所述蓄电器件连接，进行电压转换；以及
控制电路，控制所述第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器，
其中，所述第二DC/DC转换器是使对于所述蓄电器件的电流保持在规定的目标电流的电流控制型转换器，
所述控制电路基于所述发电母线的电压值和所述电池母线的电压值中的至少一个设定成为所述第二DC/DC转换器的控制目标的目标电流，并且在基于充放电指令信号使所述蓄电器件的充电停止的情况下，在此之前进行基于所述蓄电器件的电压值使对于所述第二DC/DC转换器的所述目标电流逐渐衰减的控制。
发明的效果
根据本发明的车辆电源系统，在基于充放电指令信号结束蓄电器件的充电的情况下，在此之前进行基于所述蓄电器件的电压值使对于第二DC/DC转换器的目标电流逐渐衰减的控制，因此能够有效地抑制由于发电机的响应延迟而发生急剧的电压变动。由此，能够谋求电源系统各部分的长寿命化和电池电压的稳定化。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用电源系统的结构的电路框图。
图2是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用电源系统中使用的发电机的输出特性的图。
图3是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用电源系统中使用的第一DC/DC转换器的结构的一例的电路图。
图4是表示在本发明的实施方式1所涉及的车辆用电源系统中在使蓄电器件充放电时由控制电路进行的对于第二DC/DC转换器的电流控制的具体处理内容的流程图。
图5是表示在本发明的实施方式2所涉及的车辆用电源系统中在使蓄电器件充放电时由控制电路进行的对于第二DC/DC转换器的电流控制的具体处理内容的流程图。
图6是表示在本发明的实施方式3所涉及的车辆用电源系统中在使蓄电器件充放电时由控制电路进行的对于第二DC/DC转换器的电流控制的具体处理内容的流程图。
图7是表示在本发明的实施方式4所涉及的车辆用电源系统中在使蓄电器件充放电时由控制电路进行的对于第二DC/DC转换器的电流控制的具体处理内容的流程图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是表示本发明的实施方式1所涉及的车辆用电源系统的结构的电路框图。
本实施方式1的车辆用电源系统具备：发电机1，通过发动机(未图示)被驱动而产生交流电力；整流器2，将由该发电机1产生的交流电力整流成直流电力并输出到发电母线A；电池4，经由电池母线B向车载负载3提供电力；作为蓄电器件的电双层电容器6，吸收来自发电机1的发电电力、再生电力的电力变动；第一DC/DC转换器5，输入端与发电母线A连接，并且输出端与电池母线B连接；第二DC/DC转换器7，输入端与发电母线A连接，输出端与电双层电容器6连接；以及控制电路8，对所述发电机1、第一DC/DC转换器5以及第二DC/DC转换器7进行控制。此外，再生电力是通过发电机1将车辆的运动能量转换为电能量来回收得到的电力。
向电双层电容器6的充放电与车辆的行驶的关系如下。向电双层电容器6的充电是在车辆的减速时进行，从电双层电容器6进行的放电是在车辆的非减速时(加速时、顺行行驶时)进行。另外，与车辆的减速运转与非减速运转的切换相应地进行充放电指令信号的切换。
在此，所述发电机1例如是具备具有激磁绕组的爪极(Claw Pole)型转子、具有3相交流绕组的定子以及调节器电路的伦德尔(Lundell)型交流发电机。另外，整流器2由三相全波整流电路构成，将在发电机1的3相交流绕组中感应产生的交流电力整流成直流电力。
电池4是铅蓄电池、镍镉蓄电池等的二次电池，额定电压例如是14V。另外，作为蓄电器件的电双层电容器6起到如下作用：蓄积来自发电机1的发电电力、再生电力，或者补充电池4的电力不足部分等，来使向电池4侧的提供电力均衡化。此外，作为蓄电器件，不限于电双层电容器6，还能够使用锂离子蓄电池、镍氢蓄电池等。
图2中示出发电母线电压Va为14V(实线)、28V(点划线)、42V(虚线)时的发电机转速与发电电力Pa的关系。
在图2中，具有如下特性：在发电母线电压Va为固定的情况下(Va=14V、28V、42V)，在转速为规定的最小值(Rs=R1、R2、R3)以下时，发电电力Pa为0，随着转速超过规定的最小值地变高，发电电力Pa逐渐增大并收敛为固定值。而且，在相同的转速的情况下，发电母线电压Va越高，则发电电力Pa的收敛值越高。另外，发电母线电压Va越高，则发电电力Pa成为0的转速的最小值越大。
由发电机1产生的交流电力通过整流器2被转换为直流电力，通过第一DC/DC转换器5转换为适于电池4的电压之后提供给电池4。另外，第二DC/DC转换器7进行使用发电母线A的直流电力对电双层电容器6进行充电的动作以及使用蓄积在电双层电容器6中的直流电力向发电母线A提供直流电力的动作这双方。
在此，作为第一DC/DC转换器5应用使输入端保持在规定的目标电压的固定输入电压型的DC/DC转换器、或使输入输出电压比保持在规定的目标电压比的固定升降压比型的DC/DC转换器。此外，该第一DC/DC转换器5也能够使用双向型的DC/DC转换器。而且，设对该第一DC/DC转换器5的目标电压或目标电压比进行切换使得发电母线电压Va例如成为14V、28V、42V中的某一个。
在将固定输入电压型的DC/DC转换器作为第一DC/DC转换器5而应用的情况下，例如能够使用以使输入端的电压保持在目标电压的方式进行反馈控制的降压斩波电路等的一般的DC/DC转换器主电路。另外，在将固定升降压比型的DC/DC转换器作为第一DC/DC转换器5而应用的情况下，应用以使降压斩波电路的开关占空比保持在规定的值的方式进行控制的DC/DC转换器、或如国际公开号WO2008/032424号公报所公开的那样的转换器。
图3是表示国际公开号WO2008/032424号公报所记载的DC/DC转换器的电路图。图3的DC/DC转换器是如下方式的转换器：具备平滑电容器(Cs1)～(Cs4)、开关元件(Mos1L、Mos1H)～(Mos4L、Mos4H)、能量转移用电容器(Cr12)～(Cr14)以及电抗器(Lr12)～(Lr14)，通过所述开关元件(Mos1L、Mos1H)～(Mos4L、Mos4H)的接通断开动作，利用串联谐振体(LC12)～(LC14)的LC谐振使电荷在所述电容器间转移，由此使输入输出端子间的电压比(V1：V2)保持在规定的整数比倍。该转换器虽然有输入输出端子间的电压比为整数倍这样的限制，但是与斩波器等一般的DC/DC转换器相比，不需要大型的电抗器，因此具有小型且能够得到非常高的效率的特征。此外，关于该转换器的动作的细节，在国际公开号WO2008/032424号公报中有详细说明，在此省略说明。
另一方面，作为第二DC/DC转换器7，应用以使电池母线电压Vb保持在规定的电压目标值的方式控制其输入电流或输出电流的电流控制型的DC/DC转换器。并且，该第二DC/DC转换器7需要对电双层电容器6进行充电和放电这双向的动作，因此必须是输入输出方向能够颠倒的双向型的DC/DC转换器。
此外，在此，为了便于说明，将第二DC/DC转换器7的输入输出端中的一方、即与发电母线A连接的一侧称为“输入”，将另一方即与电双层电容器6连接的一侧称为“输出”，未必表示电力的转移方向。例如在经由第二DC/DC转换器7将电双层电容器6的电荷放出至发电母线A的情况下，电流从“输出”侧流入并从“输入”侧流出，电力从“输出”侧向“输入”侧转移。
控制电路8检测施加到发电母线A的发电母线电压Va、施加到电池母线B的电池母线电压Vb、电双层电容器6的电压VEDLC、第二DC/DC转换器7对电双层电容器6进行充放电时的电流Ic来取入，并且从未图示的控制器单元输入充放电指令信号10。然后，控制电路8基于所述检测值和所述充放电指令信号，对发电机1输出发电电力指令20，对第一DC/DC转换器5输出升降压比指令值30以及对第二DC/DC转换器7输出电流目标值Iref。
在该情况下，控制电路8基于预先设定的电池母线电压目标值Vbref与所检测的电池母线电压Vb的偏差ΔVb(=Vbref-Vb)决定第二DC/DC转换器7对电双层电容器6进行充放电时的电流目标值Iref。该情况下的所述电池母线电压目标值Vbref是基于电池4的额定电压决定的。例如在电池4为额定电压12.6V的铅蓄电池中，设电池母线电压目标值Vbref为14V左右。
另外，控制电路8对发电机1的发电电力进行控制，以使电池母线电压Vb收敛于发电机1的电池母线电压目标值Vbref*。该情况下的发电机1的电池母线电压目标值Vbref*在对电双层电容器6进行充电时被设定为高于第二DC/DC转换器7的所述电池母线电压目标值Vbref，在从电双层电容器6放电时设定为低于第二DC/DC转换器7的电池母线电压目标值Vbref。由此，在对电双层电容器6进行充电时能够将来自发电机1的再生电力高效地蓄积到电池4和电双层电容器6，另外，在从电双层电容器6放电时能够一边降低发动机负载一边将电双层电容器6的蓄电电力蓄积到电池4。
另外，在该实施方式1中，控制电路8对伴随电双层电容器6的充放电的电压VEDLC的变化进行监视，如果该电压VEDLC达到预先考虑额定容量、利用效率来规定的上限值VMAX或下限值VMIN，则使第二DC/DC转换器7的动作停止。在该情况下，控制电路8被编程为在所述停止处理之前进行基于电双层电容器6的电压值VEDLC使对于第二DC/DC转换器7的前述的电流目标值Iref逐渐衰减的控制处理(以下称为电流目标值衰减处理)。这样，在使电双层电容器6的充电或放电停止时，事先进行电流目标值衰减处理来逐渐抑制通过第二DC/DC转换器7对电双层电容器6输入输出的电流Ic，由此能够防止由于发电机1的响应延迟而发生发电电力的过剩与不足。
接着，说明所述电流目标值衰减处理的具体处理内容。
电流目标值衰减处理是如下处理：通过对第二DC/DC转换器7的电流目标值Iref乘以例如从“0”至“1”的范围的倍率，逐渐减少电流目标值Iref。
为此，分别设定低于对于电双层电容器6的上限值VMAX的阈值Vth1以及高于下限值VMIN的阈值Vth2，以这些各阈值Vth1、Vth2为界限来进行第二DC/DC转换器7的电流目标值衰减处理。即，在根据充放电指令信号以来自发电机1的再生电力对电双层电容器6进行充电时，在该电压VEDLC大于阈值Vth1时(VEDLC≥Vth1)进行电流目标值衰减处理。另外，在根据充放电指令信号使电双层电容器6放电时，在该电压VEDLC低于阈值Vth2时(VEDLC≤Vth2)进行电流目标值衰减处理。
更具体地说，基于以下式(1)进行电双层电容器6的充电时的电流目标值衰减处理。
Iref(k)={(VMAX-VEDLC)/(VMAX-Vth1)}·Iref(k-1)…(1)
(其中，VMAX>VEDLC≥Vth1)
在式(1)中，通过在分母中加入(VMAX-Vth1)，电流目标值衰减处理的最大倍率成为1倍，不会扰乱控制系统的稳定性。
另一方面，基于以下式(2)进行电双层电容器6的放电时的电流目标值衰减处理。
Iref(k)={(VMIN-VEDLC)/(VMIN-Vth2)}·Iref(k-1)…(2)
(其中，VMIN<VEDLC≤Vth2)
在式(2)中，通过在分母中加入(VMIN-Vth2)，电流目标值衰减处理的最大倍率成为1倍，不会扰乱控制系统的稳定性。
此外，在所述式(1)和式(2)中，k是自然数，Iref(k-1)是指Iref(k)的前1个样本的数据。
由控制电路8进行的对于第二DC/DC转换器7的电流控制是一般的反馈控制，对第二DC/DC转换器7进行控制使得对电双层电容器6输入输出的电流Ic与电流目标值Iref一致。
通过这样，在电双层电容器6的充电时，在VEDLC≥Vth1时进行电流目标值衰减处理，在电双层电容器6的放电时，在VEDLC≤Vth2时进行电流目标值衰减处理。
但是，在充电时VEDLC≥Vth1时，在基于所述式(1)的电流目标值衰减处理为启动(ON)(执行中)、但是在该状态下充放电指令信号切换为放电指令的情况下，如果不迅速将电流目标值衰减处理关闭(OFF)(停止)则电双层电容器6的放电会延迟。
另外，在放电时VEDLC≤Vth2时，在基于所述式(2)的电流目标值衰减处理为启动(ON)(执行中)、但是在该状态下充放电指令信号切换为充电指令的情况下，如果不迅速将电流目标值衰减处理关闭(OFF)(停止)则电双层电容器6的充电会延迟。
而且，在这样在充电时的电流目标值衰减处理途中切换为放电的情况下，或者在放电时的电流目标值衰减处理途中切换为充电的情况下，如果电双层电容器6的充电或放电延迟，则无法高效地回收车辆的制动能量。
因此，在该实施方式1中，为了判定当前的充放电指令信号是充电指令还是放电指令、以及充放电指令信号从充电指令切换为放电指令还是从放电指令切换为充电指令，控制电路8从外部的控制器单元(未图示)取入充放电指令信号10。然后，控制电路8基于该充放电指令信号10决定将电流目标值衰减处理基于所述式(1)进行还是基于式(2)进行，或决定电流目标值衰减处理的启动/关闭(ON/OFF)。通过这样，能够进行适当的电流目标值衰减处理，并且能够迅速进行电流目标值衰减处理的启动/关闭(ON/OFF)，因此能够高效地回收车辆的制动能量。
接着，参照图4所示的流程图说明基于所述说明对电双层电容器6进行充放电时由控制电路8进行的第二DC/DC转换器7的电流控制的具体处理内容。此外，符号S是指各处理步骤。
首先，控制电路8基于电池母线电压目标值Vbref与电池母线电压Vb的偏差ΔV(=Vbref-Vb)决定第二DC/DC转换器7的电流目标值Iref(S1)。此外，如前所述，该情况下的电池母线电压目标值Vbref是基于电池4的额定电压决定的，另外，电池母线电压Vb是检测值。
接着，控制电路8取入充放电指令信号10，判定充放电指令信号是否为充电指令(S2)。然后，在判定为充放电指令信号是充电指令的情况下，接着判定是否VEDLC≥Vth1(S3)，在VEDLC≥Vth1时，执行基于所述式(1)的电流目标值衰减处理(S5)。另外，在判定为充放电指令信号是放电指令的情况下，接着判定是否VEDLC≤Vth2(S4)，在VEDLC≤Vth2时，执行基于所述式(2)的电流目标值衰减处理(S5)。而且，在这些各电流目标值衰减处理中，对第二DC/DC转换器7进行反馈控制，使得对电双层电容器6输入输出的电流Ic与电流目标值Iref一致。
此外，在该电流目标值衰减处理中VEDLC达到VMAX或VMIN时，在式(1)或式(2)中Iref(k)变为“0”，因此该处理被停止。另外，在电流目标值衰减处理的途中例如充放电指令信号从充电指令切换为放电指令的情况下，在S2的判定中成为“否”，且在S4的判定中也成为“否”，因此电流目标值衰减处理变为关闭(OFF)(停止)。另外，在电流目标值衰减处理的途中例如充放电指令信号从放电指令切换为充电指令的情况下，在S2的判定中成为“是”，且在S3的判定中成为“否”，因此电流目标值衰减处理变为关闭(OFF)(停止)。
另外，控制电路8无论充放电指令信号是充电指令还是放电指令，在电双层电容器6的电压VEDLC处于上下的阈值Vth1、Vth2之间(Vth1>VEDLC>Vth2)时，都不执行电流目标值衰减处理，对第二DC/DC转换器7进行反馈控制使得对电双层电容器6输入输出的电流Ic与电流目标值Iref一致(S6)。
如上，在该实施方式1中，预先对电双层电容器6的电压VEDLC设定阈值Vth1、Vth2，在使电双层电容器6的充电或放电停止的情况下，在此之前以各阈值Vth1、Vth2为界限来进行第二DC/DC转换器7的电流目标值衰减处理，因此能够防止由于发电机1的响应延迟而发生发电电力的过剩与不足。其结果，即使在使用响应慢的发电机1的情况下，也能够有效地抑制急剧的电压变动的发生。由此，能够谋求电源系统各部分的长寿命化和电池电压的稳定化。
实施方式2.
该实施方式2中的车辆用电源系统的基本的整体结构与图1所示的实施方式1相同。
在该实施方式2中与实施方式1的情况的不同点在于，将由控制电路8进行的第二DC/DC转换器7的电流控制设为基于如图5所示那样的流程图的处理，以代替基于图4所示的流程图的处理。
即，如前所述那样通过第二DC/DC转换器7的电流控制，在充放电指令信号为充电指令时实施向电双层电容器6的充电处理，在放电指令时实施放电处理，因此，与此相伴地，对电双层电容器6输入输出的电流Ic的正负的极性发生变化。
因此，在该实施方式2中，关于充电指令和放电指令，参照第二DC/DC转换器7的电流Ic的正负来判定充电指令和放电指令，以代替从外部取入充放电指令信号10来进行判定(图5的S7)。通过这样，在通过控制电路8进行第二DC/DC转换器7的电流控制时，不需要从外部取入充放电指令信号10，能够简化系统。
此外，图5的流程图中的其它处理与图4所示的流程图的情况相同，因此，在此省略详细的说明。
此外，如前所述，基于电池母线电压目标值Vbref与电池母线电压Vb的偏差ΔVb(=Vbref-Vb)计算第二DC/DC转换器7的电流目标值Iref，进行对于第二DC/DC转换器7的反馈控制使得对电双层电容器6输入输出的电流Ic与电流目标值Iref一致。因而，在进行电流目标值衰减处理时，还能够以电池母线电压Vb与电压目标值Vbo的偏差ΔVb的正负、或第二DC/DC转换器7的电流目标值Iref的正负来进行判定，以代替判定第二DC/DC转换器7的电流Ic的正负。
实施方式3.
该实施方式3中的车辆用电源系统的基本的整体结构与图1所示的实施方式1相同。
在该实施方式3中与实施方式1的情况的不同点在于，将由控制电路8进行的第二DC/DC转换器7的电流控制设为基于如图6所示那样的流程图的处理，以代替基于图4所示的流程图的处理。也就是说，在图6的流程图中省略了图4的流程图的S4的判定处理。
在实施方式1中，设为无论是在电双层电容器6的充电时还是在放电时，都进行电流目标值衰减处理，但是在该实施方式3中，省略放电时的电流目标值衰减处理，仅在充电时执行电流目标值衰减处理。
在充电时，将发电机1的发电电力设定为较大来使电双层电容器6处于充电状态，因此，在抑制电压变动的方面，在电双层电容器6的电压VEDLC超过阈值Vth1时执行电流目标值衰减处理的意义大。与此相对，在放电时，在降低向发动机的负载的方面，将发电机1的发电电力设定为较小来使电双层电容器6处于放电状态，因此，如果在电双层电容器6的电压VEDLC接近预先规定的下限值VMIN，则即使停止第二DC/DC转换器7的动作，如充电时那样的大的电压变动发生的担忧也少。因而，即使仅在充电时执行电流目标值衰减处理而在放电时省略电流目标值衰减处理，导致电池的寿命降低、第一DC/DC转换器5和第二DC/DC转换器7的故障的可能性也小。因此，在该实施方式3中省略放电时的电流目标值衰减处理，仅在充电时执行电流目标值衰减处理。
此外，图6的流程图中的其它处理与图4所示的流程图的情况相同，因此，在此省略详细的说明。
根据该实施方式3，在充电时使电双层电容器6的充电停止时，能够防止由于发电机1的响应延迟而发生发电电力的过剩与不足，除此以外还能够简化控制电路8的控制处理。
实施方式4.
该实施方式4中的车辆用电源系统的基本的整体结构与图1所示的实施方式1相同。
在之前的实施方式3(图6)中，设为仅在充电时进行电流目标值衰减处理，在该情况下，如实施方式2中说明的那样，能够通过判断由第二DC/DC转换器7对电双层电容器6输入输出的电流Ic的正负的极性来判断充电指令和放电指令。
因此，在该实施方式4中，在由控制电路8进行的第二DC/DC转换器7的电流控制中，在判定充电指令时，判断第二DC/DC转换器7的电流Ic是否为正，仅在第二DC/DC转换器7的电流Ic为正时进行电流目标值衰减处理。也就是说，代替实施方式3(图6)的S2中的有无充电指令的判断，在该实施方式4中，在S7中判断对电双层电容器6输入输出的电流Ic是否为正。
根据该结构，在充电时，在使电双层电容器6的充电停止时，能够防止由于发电机1的响应延迟而发生发电电力的过剩与不足，并且，由于根据第二DC/DC转换器7的电流是否为正来判定是否为充电时，因此不需要从外部取入充放电指令信号，能够简化系统。
此外，图7的流程图中的其它处理与图6所示的流程图的情况相同，因此，在此省略详细的说明。
此外，在该实施方式4中，也与实施方式2的情况同样地，在进行电流目标值衰减处理时，还能够以电池母线电压Vb与电压目标值Vbo的偏差ΔVb的正负、或第二DC/DC转换器7的电流目标值Iref的正负来进行判定，以代替判定第二DC/DC转换器7的电流Ic的正负。
实施方式5.
该实施方式5中的车辆用电源系统的基本的整体结构与图1所示的实施方式1相同。
在所述实施方式1中，作为第一DC/DC转换器5，应用使输入端保持在规定的目标电压的固定输入电压型的DC/DC转换器、或使输入输出电压比保持在规定的目标电压比的固定升降压比型的DC/DC转换器。另外，作为第二DC/DC转换器7，应用控制对电双层电容器6输入输出的电流Ic使得电池母线电压Vb保持在规定的电池母线电压目标值Vbref的电流模式型的DC/DC转换器。
与此相对，在该实施方式5的车辆用电源系统中，作为第一DC/DC转换器5，应用使输出端保持在规定的目标电压的固定输出电压型的DC/DC转换器、或使输入输出电压比保持在规定的目标电压比的固定升降压比型的DC/DC转换器，另外，作为第二DC/DC转换器7，应用控制对电双层电容器6输入输出的电流Ic使得发电母线电压Va保持在规定的发电母线电压目标值Varef的电流模式型的DC/DC转换器。
即，控制电路8基于预先设定的发电母线电压目标值Varef与所检测的发电母线电压Va的偏差ΔVa(=Varef-Va)决定第二DC/DC转换器7对电双层电容器6进行充放电时的电流目标值Iref。另外，发电机1对发电电力进行控制，使得所检测的发电母线电压Va收敛于发电机1的发电母线电压目标值Varef。除了这一点，与基于所述实施方式1的车辆用电源系统同样地构成。
根据该实施方式5的结构，发电机1能够控制发电母线电压Va，能够将发电母线电压Va维持为规定的电压。

Claims (6)

1.一种车辆用电源系统，具备：
发电机，通过发动机被驱动而发电产生交流电力；
整流器，将由所述发电机产生的发电交流电力整流成直流电力并输出到发电母线；
电池，经由电池母线向车载负载提供电力；
第一DC/DC转换器，输入端与所述发电母线连接，输出端与所述电池母线连接，进行电压转换；
蓄电器件，蓄积来自所述发电机的发电电力来吸收电力变动；
第二DC/DC转换器，输入端与所述发电母线连接，输出端与所述蓄电器件连接，进行电压转换；以及
控制电路，控制所述第一DC/DC转换器和所述第二DC/DC转换器，
其中，所述第二DC/DC转换器是使对于所述蓄电器件的电流保持在规定的目标电流的电流控制型转换器，
所述控制电路基于所述发电母线的电压值和所述电池母线的电压值中的至少一个设定成为所述第二DC/DC转换器的控制目标的目标电流，并且在基于充放电指令信号使所述蓄电器件的充电停止的情况下，在此之前进行基于所述蓄电器件的电压值使对于所述第二DC/DC转换器的所述目标电流逐渐衰减的控制。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述控制电路在基于所述充放电指令信号使所述蓄电器件的放电停止的情况下，在此之前进行基于所述蓄电器件的电压值使对于所述第二DC/DC转换器的所述目标电流逐渐衰减的控制。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述控制电路基于来自外部的充放电指令信号决定所述充放电指令信号是充电指令还是放电指令的判定。
4.根据权利要求1或2所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述控制电路基于第二DC/DC转换器的电流的正负决定所述充放电指令信号是充电指令还是放电指令的判定。
5.根据权利要求1或2所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述控制电路基于对于第二DC/DC转换器的电流目标值的正负决定所述充放电指令信号是充电指令还是放电指令的判定。
6.根据权利要求1或2所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述控制电路基于所述电池母线的电压值与所述电池母线的电压目标值的偏差的正负决定所述充放电指令信号是充电指令还是放电指令的判定。
CN201180065462.6A 2011-01-21 2011-06-29 车辆用电源系统 Expired - Fee Related CN103314504B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011010431 2011-01-21
JP2011-010431 2011-01-21
PCT/JP2011/064912 WO2012098708A1 (ja) 2011-01-21 2011-06-29 車両用電源システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103314504A true CN103314504A (zh) 2013-09-18
CN103314504B CN103314504B (zh) 2015-11-25

Family

ID=46515355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180065462.6A Expired - Fee Related CN103314504B (zh) 2011-01-21 2011-06-29 车辆用电源系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9365175B2 (zh)
JP (1) JP5546649B2 (zh)
CN (1) CN103314504B (zh)
DE (1) DE112011104751T5 (zh)
WO (1) WO2012098708A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104972912A (zh) * 2015-06-12 2015-10-14 奇瑞汽车股份有限公司 车载电源系统
CN105365713A (zh) * 2014-08-06 2016-03-02 丰田自动车株式会社 电源装置
CN111923852A (zh) * 2020-07-02 2020-11-13 东风柳州汽车有限公司 一种车辆发电机控制方法及装置
CN112039319A (zh) * 2020-08-13 2020-12-04 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 驱动电路和驱动方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103444048B (zh) 2011-04-08 2015-09-23 三菱电机株式会社 车辆用电源系统
WO2015000017A1 (en) * 2013-06-28 2015-01-08 Cap-Xx Limited A current limit circuit for a supercapacitive device
GB201320375D0 (en) * 2013-11-19 2014-01-01 Shelton Christopher Charging bus
FR3031635B1 (fr) 2015-01-08 2018-05-04 Airbus Helicopters Giravion dote d'un equipement electrique regulant l'alimentation en energie electrique d'un turbomoteur en phase de demarrage
KR102334713B1 (ko) * 2015-03-05 2021-12-03 삼성중공업 주식회사 에너지 저장 시스템 및 그 운용 방법
US10250058B2 (en) 2016-09-15 2019-04-02 Raytheon Company Charge management system
US11482944B2 (en) * 2018-02-15 2022-10-25 Huawei Digital Power Technologies Co., Ltd. AC to DC converter with parallel converter
DE102018206991B3 (de) * 2018-05-04 2019-10-02 Prüfrex engineering e motion gmbh & co. kg Zündvorrichtung, Verbrennungsmotor und Verfahren zu dessen Betrieb

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087163A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Suzuki Motor Corp 車両用発電制御装置
JP2008067504A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Mazda Motor Corp 車両用発電機の制御装置
US20090127930A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Denso Corporation Electric power system for vehicle
CN101517877A (zh) * 2006-09-15 2009-08-26 三菱电机株式会社 Dc/dc电力转换装置
JP2009239380A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Oi Electric Co Ltd バッテリスイッチ装置およびバッテリスイッチ制御システム
CN101743679A (zh) * 2007-07-13 2010-06-16 丰田自动车株式会社 车辆

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62185433U (zh) * 1986-05-13 1987-11-25
WO2011046147A1 (ja) * 2009-10-16 2011-04-21 三菱電機株式会社 車両用電源システム
US20110100735A1 (en) * 2009-11-05 2011-05-05 Ise Corporation Propulsion Energy Storage Control System and Method of Control
JP5318004B2 (ja) * 2010-03-01 2013-10-16 三菱電機株式会社 車両用電源システム
CN103444048B (zh) 2011-04-08 2015-09-23 三菱电机株式会社 车辆用电源系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087163A (ja) * 2004-09-14 2006-03-30 Suzuki Motor Corp 車両用発電制御装置
JP2008067504A (ja) * 2006-09-07 2008-03-21 Mazda Motor Corp 車両用発電機の制御装置
CN101517877A (zh) * 2006-09-15 2009-08-26 三菱电机株式会社 Dc/dc电力转换装置
CN101743679A (zh) * 2007-07-13 2010-06-16 丰田自动车株式会社 车辆
US20090127930A1 (en) * 2007-11-20 2009-05-21 Denso Corporation Electric power system for vehicle
JP2009239380A (ja) * 2008-03-26 2009-10-15 Oi Electric Co Ltd バッテリスイッチ装置およびバッテリスイッチ制御システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105365713A (zh) * 2014-08-06 2016-03-02 丰田自动车株式会社 电源装置
CN105365713B (zh) * 2014-08-06 2018-07-06 丰田自动车株式会社 电源装置
CN104972912A (zh) * 2015-06-12 2015-10-14 奇瑞汽车股份有限公司 车载电源系统
CN104972912B (zh) * 2015-06-12 2017-05-10 奇瑞汽车股份有限公司 车载电源系统
CN111923852A (zh) * 2020-07-02 2020-11-13 东风柳州汽车有限公司 一种车辆发电机控制方法及装置
CN112039319A (zh) * 2020-08-13 2020-12-04 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 驱动电路和驱动方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE112011104751T5 (de) 2013-10-10
WO2012098708A1 (ja) 2012-07-26
US9365175B2 (en) 2016-06-14
JPWO2012098708A1 (ja) 2014-06-09
US20130264868A1 (en) 2013-10-10
JP5546649B2 (ja) 2014-07-09
CN103314504B (zh) 2015-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103314504B (zh) 车辆用电源系统
CN106476635B (zh) 具有多个能量存储装置的混合系统
US8134342B2 (en) Method for pulsed charging of a battery in an autonomous system comprising a supercapacitance
US9862286B2 (en) Power supply system, and vehicle and management device used therein
EP2481624B1 (en) Vehicle charging system and electrically powered vehicle provided with the same
CN102630361A (zh) 电力转换装置、发电系统以及充放电控制方法
CN103444048B (zh) 车辆用电源系统
CN101842957A (zh) 电源装置
JP6706679B2 (ja) 複合蓄電システム
Curti et al. A simplified power management strategy for a supercapacitor/battery Hybrid Energy Storage System using the Half-Controlled Converter
JP2007174867A (ja) 車両用電源装置
JP3908907B2 (ja) 自動車両のエネルギー供給装置
JP2007181328A (ja) 車両用制御装置
JP2013062961A (ja) 鉄道車両の駆動制御装置
Bhattacharyya et al. A modified semi-active topology for battery-ultracapacitor hybrid energy storage system for EV applications
CN111746279A (zh) 电源系统
KR20130079419A (ko) 전원장치 및 충전회로
JP5503957B2 (ja) 車両用電源装置
JP6214607B2 (ja) 蓄電装置及び輸送機器
Joshi et al. Battery ultracapacitor based DC motor drive for electric vehicles
JP5543018B2 (ja) 車両用電源システム
JP2011229275A (ja) 電動車両の充電システム
JP2022090983A (ja) 車両走行システムおよび車両
CN116601046A (zh) 供电系统
Raman et al. Development of a light electric car with body integrated super capacitors

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20151125

Termination date: 20200629