CN105383420B - 利用瞬间操作提供升压电压 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于利用车辆的起动‑停止系统的瞬间操作来提供升压电压的系统、方法和电路。所述系统包括：占空比监测器或电流监测器，其用以基于所述瞬间操作来检测占空比的变化或电流的变化；曲柄发动超时检测器，其用以确定占空比的所述变化是否超过预定阈值；以及复位发生器，其用以产生对升压电路的复位，所述升压电路在预定延迟之后产生所述升压电压。

Description

利用瞬间操作提供升压电压

背景技术

传统上，汽车和其他车辆主要并且几乎专有地经由汽油燃料技术来驱动。车辆的操作者可以主要采用蓄电池电力(即，经由电力)将处于非操作状态中的车辆接合。之后，车辆可以被置于其中用于确保车辆的运动的相关机构主要由诸如汽油的燃料来驱动的模式。

由于车辆的运动主要由汽油驱动，因此在汽油驱动模式期间，蓄电池电力的节省不是首要的。然而，近来，车辆开发人员已经朝向建立多模式的车辆移动。负责车辆运动的车辆的方面现在可以由蓄电池电力和汽油动力的组合来操作。

在某些情况下，车辆可以采用各种方式的组合来提供动力并驱动发动机车辆。该新实施的技术中的一种是起动-停止系统。所述起动-停止系统自动地关闭并重启内燃机以减少发动机空转所消耗的时间量。这减少了燃料消耗，并且因此提高了车辆如何操作的总效能。

例如，如果车辆在交通灯处或在交通拥挤中停止，则发动机不必处于连续操作的状态。在这种情况下，所述起动-停止系统可以致动，并且车辆电气系统可以通过电力(而不是燃料)保持运行。通过采用该技术，车辆可以以更加有效的方式操作，同时降低对环境的有害影响。

用来帮助所述起动-停止系统的元件中的一个是升压电路。所述升压电路实质上检测降至预定值(例如，6.8V)之下的电压，并且将补偿电压施加到电压输出节点(Vout)以补偿电压降。

一旦在Vin节点上的电压升高到某值之上，则该升压电路停用。

图1图示了起动-停止系统100的传统实施方式的范例。该系统100包括车辆蓄电池110、升压电路120以及微控制器130。

车辆蓄电池110用以为车辆中的各种元件和部分提供电力，并且具有接地节点112，并且经由节点111连接到升压电路120。在图1中示出的背景中，车辆蓄电池110用以从节点111到输入节点128为升压电路120供电。升压电路120包括各种电路元件，例如，元件121-125。由于图1中示出的升压电路120是本领域普通技术人员已知的，因此将省略对元件121-125的解释。对升压电路120的控制通过将具有具体占空比的电压脉冲的序列施加到晶体管栅极126以及供应129来实现。供应129是控制与升压电路120相关联的电压/电荷泵浦的信号。实质上，如果车辆蓄电池110负载更多的电力要求，则供应129将电压脉冲序列施加到栅极126，从而允许升压电路120操作以提供升压电压。

微处理器130监测升压电路120的状态131(即，确定升压电路120正产生或需要产生多高的电压)，并且经由控制输入132来停用或启用升压电路120。以这种方式，微处理器130可以有效地确定升压电路120是否接通/断开，以升压处于所述起动-停止系统的停止模式的车辆操作所要求的电压量。

实际上，在如上所示的起动-停止系统100中的发动机处于停止情况(即，空转或停止)时，如果车辆的操作者接合油门踏板，则通常要求对电流的提升以帮助重启发动机。该能量汲取自以上示出的蓄电池110，这导致蓄电池110过重负载，并且潜在地引起尖峰。由于车辆的各种元件可以依赖蓄电池110(例如，照明、音响、HVAC等)(各种操作可以暂停、失败或改变)，从而影响在起动-停止系统中对车辆的总体体验。

上面的传统系统采用状态销131以确定是否启用升压电路120。因此，当检测到曲柄发动(即，确认(assert)油门踏板以离开停止模式)时，或当蓄电池电压被检测为低时，升压电路120可以连续地在两种情况下运行。然而，状态中的每个可以针对不同的时间量要求不同量的升压电压/电力。采用利用图1在上面公开的方面，针对不同的时间量提供不同量的升压电压/电力是不可能的。

发明内容

提供了一种用于利用车辆的起动-停止系统的瞬间操作来提供升压电压的系统、方法和电路。所述系统包括：占空比监测器，其用以基于所述瞬间操作来检测占空比的变化；曲柄发动超时(crank)检测器，其用以确定占空比的所述变化是否超过预定阈值；以及复位发生器，其用以产生对升压电路的复位，所述升压电路在预定延迟之后产生所述升压电压。

附图说明

参考以下附图来进行具体描述，其中，相同的附图标记指示相同的项目，并且其中：

图1图示了起动-停止系统的传统实施方式的范例。

图2是用于利用瞬间操作来提供升压电压的系统的范例。

图3是用于利用瞬间操作来提供升压电压的电路的范例。

图4图示了基于图2的系统或图3的电路的实施方式的范例图表。

图5图示了具有各种如示例图所示的曲柄发动模式的在图2中的系统或在图3中的电路的另一范例实施方式。

图6图示了用于基于瞬间操作来提供升压电压的方法。

具体实施方式

下文参考其中示出本发明的示范性实施例的附图来更加全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式来实施并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。相反地，这些示范性实施例被提供为使得本公开详尽，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。应当理解，就本公开的目的来说，“每个中的至少一个”应当被解读为意指在相应语言后的列举的元件的任何组合，包括列举的元件中多个的组合。例如，“X、Y和Z中的至少一个”应当被解释为意指仅为X、仅为Y、仅为Z，或X、Y和Z中的两个或更多个项目的任意组合(例如，XYZ、XZ、YZ、X)。遍及附图和说明书，除非另外描述，否则相同的附图参考标记应当被理解为指的是相同的元件、特征和结构。为了清楚、图示和方便起见，可以对这些元件的相对大小和描绘进行扩大。

所述起动-停止系统用于确保现代车辆以有效的方式操作，并且当车辆不移动或不加速时允许能量节省。所述起动-停止系统可以利用在从“停止模式”向“起动模式”转变期间泵送电压或电荷的升压电路而被实施。起动模式可以指车辆正在移动或正在加速的模式。

然而，传统的升压电路只检测蓄电池电压，并且基于检测到的蓄电池电压来启用升压电路。取决于蓄电池电压的读数的该传统的升压电路在不完全需要升压电路的情况下(例如，在蓄电池被检测为处于低电压时)可以致动。因此，归因于以上讨论的所引入的低效能，升压电路必须更大并且消耗更多的能量。

本文公开了用于利用瞬间操作来提供升压电路的方法和系统。通过在检测到瞬间状态的情况下(即，确认油门踏板或从停止状态或空转状态对发动机的重新激活)激活该升压电路，该升压电路可以被有效地修改到合适的大小并操作以提供要求平稳操作的能量的量，并且在不要求升压电压或已经提供足够的升压电压的情况下不提供能量。

因此，采用本文中公开的方面的起动-停止系统可以更加平稳地操作，并且继而以有效的方式操作。另一优点是，通过采用本文中公开的方面，可以为升压电路提供比在传统实施方式中已知的电路元件更小的电路元件。对于提供更小元件的理由将在下面更加详细地解释。

图2是用于利用瞬间操作来提供升压电压/电力的系统200的范例。该瞬间操作可以指车辆蓄电池250的任何种类的负载。系统200可以利用现有的起动-停止系统来实施，或被集成到利用车辆实施的起动-停止系统中。系统200包括占空比监测器210、曲柄发动超时检测器220以及复位发生器230。

参考图2，示出了油门踏板240、车辆蓄电池250以及升压电路260。升压电路260可以以有线方式与系统200通信，并且通过各种输入/输出节点经由系统200被控制。

油门踏板240被示出。然而，可以采用从油门踏板或发动机加速设备发出的任何种类的信号。因此，传感器可以利用用以检测发动机加速的设备来实施，并且指示到要求发动机加速的升压电路260。这可以引起包含起动-停止系统的所述车辆退出停止模式，并且重新进入起动模式。

车辆蓄电池260和升压电路260可以类似于图1中示出的元件来操作，并且因此省略了对这些部分的解释。

占空比监测器210监测升压电路260，并且特别地监测在其中需要升压电压的模式期间监测提供输入电压的栅极节点(在图2中未示出)。当检测到命令升压电路260接通的信号时(在这种情况下，检测到车辆蓄电池250承担负载超过特定的量)，激活实质上接通升压电路260的电压。这引起产生(预定的量的)占空比231。经由在占空比监测器210中的电路实施的硬件元件来检测操作的变化(如经由占空比231所指示的)。实质上，对传播到曲柄发动超时检测器220的脉冲进行锁存。

曲柄发动超时检测器220从占空比监测器210接收曲柄发动操作(即，发动机重启)已经发生或已经被发起的指示。曲柄发动超时检测器220的主要功能是确定来自占空比监测器210的指示是超过预定阈值的信号强度。

如果信号强度超过预定阈值，则曲柄发动超时检测器220可以检测经由元件210检测到的占空比的变化正确地对应于检测到的曲柄发动操作。曲柄发动超时检测器220可以将指示传输到复位发生器230。

如果信号强度低于预定阈值，则曲柄发动超时检测器220忽略来自占空比监测器210的指示。这可以指示车辆蓄电池250由于其他原因而电量低。

复位发生器230经由复位信号231对升压电路260进行复位，并且实质上经由升压电路260断开升压产生。可以引入各种延迟元件(例如，图3中示出的那些延迟元件)以确保足够的延迟，使得升压电路260可在预定的时间量内操作。

允许升压电路260在预定的时间量内操作(在激活复位231之前)，并且实质上在预定的时间量内提供升压电压。经由输出节点261可以将升压电压有效地驱动到所述起动-停止系统。

图3图示了用于实施系统200的电路设备300的范例。电路设备300包括车辆蓄电池110、升压电路120、栅极占空比数模转换电路310、第一运算放大器(运算放大器)320、曲柄发动超时电路330、第二运算放大器330以及复位发生器340。

栅极占空比数模转换电路310经由升压栅极驱动129连接到升压电路120。升压栅极驱动129是检测车辆蓄电池110负载的电源，并且因此建立经由节点311传达到元件310的占空比。

相应地，电阻器312和313以及电容器314形成数模转换器。这些电路元件检测经由节点311产生的负载量，并且相应地建立模拟信号315。

信号传播到运算放大器320，即，经由元件321加偏压。运算放大器320比较节点322与偏压321以确定模拟信号315是否超过预定阈值。在这种情况下，节点323(运算放大器320的输出部)指示产生曲柄发动超时的信号。

经由节点323的信号传播到曲柄发动超时电路330。该信号实质上通过RC电路，如经由电阻器331和332以及电容器333所描绘的。输出节点334传播到所述第二运算放大器340。

第二运算放大器340实质上充当缓冲器，以将曲柄发动超时操作传播到复位发生器电路350。一旦经过如由电路300的实施者预定的且通过把合适大小的电阻器和电容器适当地修改到合适的大小来执行的足够时间，则拉下复位发生器的栅极351，并且复位节点352传播回到升压电路120，从而断开升压电路120，或者复位节点352传播到由升压输出127所供电的电路，从而减小升压电路120的负载。

指示复位的信号经由复位节点352传播到可以被配置为停用升压电路120的集中的微控制器。

因此，采用具有以上示出的电路300的起动-停止系统，实施者可以有效地操作该升压系统。以这种方式，升压电路120可以在基于计时器或超时的足够的或经配置的时间量内操作，所述超时经由上述元件引入。在这种情况下，由于当检测到曲柄发动操作时升压电路120在固定的时间量内操作，因此升压电路120不在比需要的时间更长的时间内递送电力，并且递送足够量的电力以确保重启(即，从停止模式向起动模式的转变)以有效的方式来完成。

图4图示了系统200或电路300的范例实施方式的范例图表400。图表400具有操作模式字段410、蓄电池电压字段420、持续时间字段430、升压电力字段440以及电力供应输入电流(安培)字段450。

正常操作指示蓄电池电压在正常操作条件之内。这样，不需要升压电力，并且因此断开升压电路。

在低电压状态下，需要该升压电力，并且该升压电力持续一小时。由于蓄电池恢复不与例如曲柄发动操作一样沉重负载，因此该电源递送4安培，从而恢复蓄电池电压。在这种情况下，安培的量相对小，并且因此，使该升压电力保持更长的时间段(在这种情况下为1分钟)对于能量消耗没有害处或浪费。

在曲柄发动模式中，使该升压电力保持0.5秒。在这种情况下，相对于其他模式，该升压电力以更大的量进行加压。因此，使该升压电力保持太长时间导致不必要的和过量的电力消耗。

这是有效地允许恢复电力以进入“起动模式”所需要的时间量。由于持续时间只有0.5秒，并且汲取的电力的量是相当大的(在这种情况下为8安培)，因此能量和电力被有效地节省。因此，该升压被规定为0.5秒，在这种情况下，有足够的时间来提供升压电力以重启车辆。

图5图示了具有如示例图500所图示的各种曲柄发动模式的系统200或电路300的另一范例实施方式。

曲柄发动可以是猛烈的510或正常的520。猛烈的曲柄发动510和正常的曲柄发动520与参考530被一起示出。猛烈的曲柄发动510汲取更多的电力，并且以警告速率或危险速率从电源汲取电力是危险的。在这种情况下，实施电路300的方式允许更快的复位(并且随后)关闭电源。

如果应用正常的曲柄发动520，则复位可以以较慢的速率发生，从而在未来更远的时间处关闭。正常的曲柄发动520汲取更少的电力，并且因此，使升压电力在更长时间内产生电力可以不浪费或不损害车辆的电源。

图6图示了用于基于瞬间操作来提供升压电压的方法600。

在操作610中，检测与车辆电源的负载相关联的占空比的变化。如之上所解释的，多个因素可以影响与升压电源相关联的占空比。该占空比可以被低电量的蓄电池影响(归因于从与车辆相关联的各种电子器件汲取的电流)。在另一范例中，占空比可以被曲柄发动操作影响。

在操作620中，确定关于在操作610中检测到的占空比的变化是否超过特定阈值。如果超过，则方法600进展到操作620。如果没有超过，则方法600进展到结束。

在操作630中，确定曲柄发动的程度。一旦确定了曲柄发动的程度，则可以设置复位信号被延迟的时间量(操作640)。如在图5中所解释的，曲柄发动的猛烈性(即，要求更多电压/电流/电力的曲柄发动)可以涉及被确认的更快的复位信号。

在操作650中，该复位信号传播到微控制器以关闭升压电源，或将使该升压电源承担负载的元件脱离。在另一范例中，该复位信号可以直接传播到升压电源，从而关闭该升压电源。

除了通过占空比监测器210检测占空比262之外，该方法还能够通过测量在升压电路中的任一点(121、122、123、124、125、126)处的电流来实施。在该实施方式中，占空比监测器210被电流监测器替换。

本领域技术人员应当理解，能够在不脱离本发明的精神或范围的情况下对本发明做出各种修改和变型。因此，本发明旨在覆盖本发明的修改和变型，只要这些修改和变型落在权利要求及其等价方案的范围之内。

Claims (15)

1.一种用于利用车辆的起动-停止系统的瞬间操作来提供升压电压的系统，包括：

占空比监测器或电流监测器，其用于基于所述瞬间操作来检测占空比的变化或电流的变化；

曲柄发动超时检测器，其用于确定占空比的所述变化或电流的所述变化是否超过预定阈值；以及

复位发生器，其产生对升压电路的复位，所述升压电路在预定延迟之后产生所述升压电压，

其中，如果所述占空比低于预定阈值，则所述曲柄发动超时检测器忽略所述瞬间操作。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述曲柄发动超时检测器确定所述瞬间操作是从所述车辆的起动-停止系统的停止模式到所述车辆的起动-停止系统的起动模式的转换。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述预定延迟基于所述瞬间操作的猛烈性。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述瞬间操作是曲柄发动操作。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述瞬间操作指示所述车辆的蓄电池电压低于预定的蓄电池电压阈值。

6.一种用于基于瞬间条件来控制起动-停止系统的升压电路的电路，包括：

数模转换电路，其连接到所述升压电路的升压栅极驱动，并且用以在所述升压栅极驱动上提供占空比的模拟信号；

运算放大器电路，其用以检测所述模拟信号是否在预定阈值之上；

延迟电路，其用以基于检测到的所述模拟信号是否在所述预定阈值之上来引入延迟信号；以及

复位发生器，其用以基于来自延迟电路的所述延迟信号来控制所述升压电路关闭，

其中，所述升压电路在车辆蓄电池的低电压状态期间持续地提供升压电压，并且所述升压电路在曲柄发动状态期间基于所述延迟信号来提供升压电压。

7.根据权利要求6所述的电路，其中，所述占空比对应于基于针对电流的要求来承担负载的车辆蓄电池。

8.根据权利要求6所述的电路，其中，针对电流的所述要求基于从停止模式向起动模式转变的所述起动-停止系统。

9.根据权利要求6所述的电路，其中，所述延迟信号基于所述模拟信号的信号强度。

10.根据权利要求6所述的电路，还包括在所述延迟电路与所述复位发生器中间连接的第二运算放大器。

11.根据权利要求10所述的电路，其中，所述复位发生器包括用以激活所述复位的下拉开关。

12.一种用于利用车辆的起动-停止系统的瞬间操作来提供升压电压的方法，包括：

基于所述瞬间操作来检测占空比的变化或电流的变化，所述瞬间操作对应于车辆蓄电池的额外负载；

确定所述变化是否在预定阈值之上；

在所述占空比低于所述预定阈值的情况下忽略所述瞬间操作；

响应于和曲柄发动操作相对应的所述变化而传播复位信号的延迟；并且

施加所述复位信号。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述延迟基于所述瞬间操作的猛烈性。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述瞬间操作是曲柄发动操作。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述瞬间操作指示所述车辆的蓄电池电压低于预定的蓄电池电压阈值。

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