CN105493392B - 车辆电力供应系统 - Google Patents

Abstract

不需要任何复杂的电路构造而将电力供应到电池和引擎负载。提供一种构造，该构造包含：可控硅开关(SCR1、SCR2)，该可控硅开关(SCR1、SCR2)对发电机(2)产生的交流电进行整流，之后，提供给电池(4)和直流负载A和B(5和6)；可控硅开关(SCR3)，该可控硅开关(SCR3)配置在可控硅开关和发电机之间，对发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给直流负载B；和转换控制电路(311)，该转换控制电路(311)用于控制可控硅开关(SCR1至SCR3)的导通状态。当电池的终端电压为预定值以上时，转换控制电路使可控硅开关(SCR1、SCR2)进入导通状态并且使可控硅开关(SCR3)进入非导通状态。另一方面，当直流负载B的终端电压为预定值以下时，转换控制电路使可控硅开关(SCR1、SCR2)进入不导通状态并使可控硅开关(SCR3)进入导通状态。

Description

车辆电力供应系统

技术领域

本发明涉及一种车辆电力供应系统，该车辆电力供应系统应用于车辆，比如摩托车。

背景技术

背景技术中广泛采用FI(燃料喷射)型摩托车，其中燃料喷射量或燃料点火定时是电子控制的。对于这种FI型摩托车，已经提出一种能量转换设备，其中，即使当电池的终端电压已经非常低时，由于利用脚蹬起动踏板的转动曲柄从而由发电机产生的电力供应到FI系统以便允许用脚蹬起动引擎(例如见专利文献1)。在该能量转换设备中，当产生多相交流电的发电机的转速未达到预定值时，多相(三相)交流电的所有相位被供应到FI系统。因此，在利用脚蹬起动踏板转动曲柄过程中，多相交流电的所有相位被供应到FI系统。

现有技术：

专利文献：

专利文献1：JP-A-2007-181281

发明内容

本发明要解决的问题：

然而，当在根据专利文献1的上述能量转换设备中，发电机的转速到达预定值时，多相交流电的一些相位(两个相位)被整流并且供应到电池，而多相交流电的剩余相位(一个相位)被整流并且供应到FI系统。因此，存在用于将由发电机产生的多相交流电供应到电池和FI系统的电路构造很复杂的问题。

考虑到上述问题而做出本发明。本发明的目的是提供一种车辆电力供应系统，该车辆电力供应系统能够不需要任何复杂的电路构造而将电力供应到电池和引擎负载。

解决问题的方法：

本发明的车辆电力供应系统包括：第一转换单元，该第一转换单元对发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给电池和引擎负载；第二转换单元，该第二转换单元配置在发电机和第一转换单元之间，对发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给引擎负载；和控制单元，该控制单元检测电池和引擎负载的终端电压并根据检测到的终端电压控制第一转换单元和第二转换单元的导通状态，其中，当电池的终端电压为预定值以上时，控制单元使第一转换单元进入导通状态并使第二转换单元进入非导通状态；并且当引擎负载的终端电压为预定值以下时，控制单元使第一转换单元进入非导通状态并使第二转换单元进入导通状态。

根据该构造，当电池的终端电压为预定值以上时，发电机产生的电力能够被供应到电池和引擎负载两者。另一方面，当引擎负载的终端电压为预定值以下时，能够使发电机产生的电力绕过电池而仅供应到引擎负载。因此，可以不需要任何复杂的电路构造而将电力提供给电池和引擎负载。

在车辆电力供应系统中，优选地，使第一转换单元进入非导通状态并使第二转换单元进入导通状态之后，当引擎负载的终端电压超出预定参照值时，控制单元使第一转换单元进入导通状态并使第二转换单元进入不导通状态。根据该构造，即使已经设定第一转换单元已经在不导通状态并已经设定第二转换单元已经在导通状态，当引擎负载的终端电压超出预定参照值时，第一和第二转换单元的导通状态也能够转换。因此，在足够的电力被供应到引擎负载之后，电力能够被供应到电池。

进一步，车辆电力供应系统可以进一步包括第三转换单元，该第三转换单元对发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给电池，其中，控制单元控制第三转换单元进入导通状态且与电池和引擎负载的终端电压无关。根据该构造，与电池和引擎负载的终端电压无关地，发电机产生的交流电被供应到电池。因此，即使引擎负载的终端电压为预定值以下时，由发电机产生的电力也能够被供应到电池。因此，可以向电池稳定电力供应。

在该车辆电力供应系统中，优选地，第一转换单元和第二转换单元中的每个均由开放式可控硅开关构成。根据该构造，与第一和第二转换单元由短型可控硅构成的情况相比，发电机或可控硅开关中的发热能够减少。

例如，在该车辆电力供应系统中，引擎负载由安装在车辆上的燃料喷射系统构成。根据该构造，电力能够被供应到燃料喷射系统，而在用脚蹬起动引擎时不会受电池的放电状态的影响。因此，可以稳定地操作FI(燃料喷射)型引擎。

本发明的优点：

根据本发明的车辆电力供应系统，可以不需要任何复杂的电路构造而将电力供应到电池和引擎负载。

附图说明

图1：根据本发明的实施例的车辆电力供应系统的电路构造的说明图；

图2：根据本实施例的车辆电力供应系统中的电力供应的实例的说明图；

图3：根据本实施例的车辆电力供应系统中的电力供应的实例的说明图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述本发明的实施例。在以下描述中，根据本实施例的车辆电力供应系统被应用于摩托车。然而，根据本发明的车辆电力供应系统不是必须应用于摩托车，应用车辆电力供应系统的车辆可以适当地改变。例如，可能还应用于具有利用脚蹬起动踏板用脚蹬起动引擎的功能的三轮摩托车或四轮摩托车。

图1是根据本实施例的车辆电力供应系统的电路构造的说明图。如图1所示，根据本实施例的车辆电力供应系统(以下简称“电力供应系统”)1的构造包括发电机2和调节器/整流器(以下简称“REG/RECT”)3。在根据本实施例的电力供应系统1中，要安装在车辆上的电池4、直流电流负载A(DC负载A)5比如头灯和直流电流负载B(直流负载B)6比如燃料喷射(FI)系统或点火系统。顺便提及，直流负载B6构成权利要求中的引擎负载。

发电机2由安装在车辆上的未显示的引擎驱动。在本实施例中，发电机2由产生单相交流电的发电机构成。由发电机2产生的交流电被用于REG/RECT3的输入终端IN1和IN2。顺便提及，发电机2的构造不受限于产生单相交流电的发电机，而是可以设定成产生多相(例如三相)交流电的发电机。

REG/RECT3用来对发电机2产生的交流电(交流电流)进行整流，以便给电池4等充电并且保持电池4的电压不变。特别地，根据电池4和直流负载B6的终端电压，REG/RECT3用来控制发电机2产生的交流电应该供应到的目的地。顺便提及，稍后将详细描述在REG/RECT3中交流电应该供应到的目的地的控制。

REG/RECT3具有第一调整电路31和第二调整电路32。另外，REG/RECT3包括连接到发电机2的输入终端IN1和IN2。进一步，REG/RECT3包括三个输出终端OUT1至OUT3。输出终端OUT1连接到电池4和直流负载A5，并且输出终端OUT2连接到直流负载B6。输出终端OUT3接地。

第一调整电路31的构造包含二极管(整流器)D1和D2、可控硅开关SCR1和SCR2以及转换控制电路311。这里，可控硅开关SCR1和SCR2由开放式可控硅开关构成。顺便提及，可控硅开关SCR1形成权利要求中的第一转换单元。另一方面，转换控制电路311形成权利要求中的控制单元。

第二调整电路32的构造包含二极管D3、可控硅开关SCR3、电解电容器(电容器)C1和转换控制电路311。这里，可控硅开关SCR3由开放式可控硅开关构成。转换控制电路311是共用于第一调整电路31和第二调整电路32的组成元件。顺便提及，可控硅开关SCR3形成权利要求中的第二转换单元。

在第一调整电路31中，各个可控硅开关SCR1、SCR2连接在各个输入终端IN1、IN2和输出终端OUT1之间。可控硅开关SCR1和SCR2的正极分别连接到输入终端IN1和IN2。可控硅开关SCR1和SCR2的负极共同连接到输出终端OUT1。转换控制电路311连接到可控硅开关SCR1和SCR2的门(gate)。

转换控制电路311在预定条件下控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。转换控制电路311具有检测电池4和直流负载B6的终端电压的功能，并且根据检测到的终端电压控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。稍后描述经由转换控制电路311控制的可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。经由可控硅开关SCR1至SCR3整流的电力被供应到转换控制电路311。另外，转换控制电路311经由输出终端OUT3接地。

二极管D1连接在输入终端IN1和可控硅开关SCR1的正极之间的点和输出终端OUT3之间。二极管D1的正极连接到输出终端OUT3。二极管D1的负极连接在输入终端IN1和可控硅开关SCR1的正极之间。另一方面，二极管D2连接在输入终端IN2和可控硅开关SCR2的正极之间的点和输出终端OUT3之间。二极管D2的正极连接到输出终端OUT3。二极管D2的负极连接在输入终端IN2和可控硅开关SCR2的正极之间。

在第二调整电路32中，二极管D3连接在可控硅开关SCR1的负极和输出终端OUT1之间的点和输出终端OUT2之间。二极管D3的正极连接在输入终端IN1和可控硅开关SCR1的负极之间。二极管D3的负极和可控硅开关SCR3的负极连接到输出终端OUT2。

可控硅开关SCR3和电容器C1串联连接在输入终端IN1和可控硅开关SCR1的正极之间。可控硅开关SCR3的正极连接在输入终端IN1和可控硅开关SCR1的正极之间。可控硅开关SCR3的负极经由电容器C1连接到输出终端OUT3。转换控制电路311连接到可控硅开关SCR3的门。

电池4和直流负载A5经由熔断器H连接到REG/RECT3的输出终端OUT1。这里，直流负载A5经由点火开关SW连接到输出终端OUT1。直流负载B6经由熔断器H和点火开关SW连接到REG/RECT3的输出终端OUT2。向其应用根据本实施例的电力供应系统1的车辆包含两个系统的点火开关SW。

这里，将说明关于转换控制电路311控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态的方式。例如，当电池4的终端电压为预定值(例如12V)以上时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态以及可控硅开关SCR3进入非导通状态。相反地，当直流负载B6的终端电压为预定值(例如10V)以下时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入非导通状态以及使可控硅开关SCR3进入导通状态。进一步，假定在转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入非导通状态以及使可控硅开关SCR3进入导通状态之后，直流负载B6的终端电压大于预定参照值(例如12V)。在这种情况下，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态并且使可控硅开关SCR3进入非导通状态。转换控制电路311用这样的方式控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态，以便有选择地将交流电的供应目的地转换或者到电池4和直流负载A5，或者到直流负载B6。

以下将参考图2和图3描述根据本实施例的电力供应系统1中的电力供应的实例。图2和图3是根据本实施例的电力供应系统1中的电力供应的实例的说明图。顺便提及，为了说明方便起见，将举例描述引擎起动的情况。特别地，因为举例来说引擎起动的情况，所以将集中在驱动关于引擎的点火系统的直流负载B6的说明。

另外，以下说明分成两个情况，即，电池4的终端电压在正常状态的情况和电池4的终端电压已经下降(在低状态)的情况。电池4的终端电压为12V以上的情况认为是正常状态。电池4的终端电压为10V以下的情况认为是低状态。另外，假定电池4和直流负载B6的终端电压的预定值分别是12V和10V，转换控制电路311应该根据该预定值转换可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。

(电池4的终端电压在正常状态的情况)

当驾驶员为了起动引擎打开点火开关SW时，电池4的终端电压被转换控制电路311检测。具体地，REG/RECT3的输出终端OUT1的终端电压被检测以检测电池4的终端电压。当电池4的终端电压在正常状态时，12V或更高的电压被检测作为电池4的终端电压。当因此检测到12V或更高的电压时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态并且使可控硅开关SCR3进入非导通状态。

当电池4的终端电压为12V以上时，如图2所示，来自电池4的电力经由点火开关SW供应到直流负载A5，以及经由第二调整电路32的二极管D3和点火开关SW供应到直流负载B6。这样，构成直流负载B6的FI系统运转以执行点火控制和燃料控制从而起动(驱动)引擎。则，根据引擎的驱动由发电机2产生交流电。

根据引擎的驱动由发电机2产生的交流电经由可控硅开关SCR1和SCR2和输出终端OUT1供应到电池4和直流负载A5，以及经由二极管D3和输出终端OUT2供应到直流负载B6。即，当电池4的终端电压为预定值(12V)以上时，发电机2产生的交流电被供应到电池4和直流负载B6两者。

(电池4的终端电压在低状态的情况)

另一方面，当驾驶员为了起动引擎打开点火开关SW时，电池4的终端电压被转换控制电路311检测。当电池4的终端电压在低状态时，例如，10V或更低的电压被检测作为电池4的终端电压。

当电池4的终端电压为10V以下时，直流负载电压B6的终端电压被转换控制电路311检测。具体地，REG/RECT3的输出终端OUT2的终端电压被检测以检测直流负载B6的终端电压。在这种情况下，10V或更低的电压被检测作为直流负载B6的终端电压。当10V或更低的电压被检测时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入非导通状态并且使可控硅开关SCR3进入导通状态。

当电池4的终端电压为10V以下时，典型单元马达不能提供足够高到起动引擎的旋转输出。因此，驾驶员试着利用脚蹬起动踏板起动(用脚蹬起动)引擎。当执行用脚蹬起动时，发电机2根据引擎的驱动产生交流电。

根据引擎的驱动由发电机2产生的交流电经由可控硅开关SCR3供应到电容器C1以给电容器C1充电。顺便提及，可控硅开关SCR1和SCR2已经转换到非导通状态。不用担心产生的交流电可能被用于给电池4充电。即，当直流负载B6的终端电压为预定值(10V)以下时，发电机2产生的交流电仅被供应到直流负载B6。

用这样的方式，由发电机2产生的交流电不用于给电池4充电，而是用于给电容器C1充电。因此，电容器C1能够在短时间内充电。因此，当电容器C1的终端电压超过构成直流负载B6的FI系统和点火系统的操作所需要的电压时，FI系统能够利用电容器C1的终端电压作为电力供应电压进入操作状态。这样，FI系统在利用脚蹬起动踏板驱动引擎的过程中快速运转从而引擎能够起动。即，在用脚蹬起动引擎的过程中，电力能够被供应到FI系统，而不受电池4的放电状态的影响。因此，FI型引擎能够稳定地运转。

然后，当直流负载B6的终端电压达到预定参照值(例如12V)或更高时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态以及使可控硅开关SCR3进入非导通状态。这样，根据引擎的驱动由发电机2产生的交流电经由可控硅开关SCR1和SCR2和输出终端OUT1供应到电池4和直流负载A5，以及经由可控硅开关SCR1和SCR2、二极管D3和输出终端OUT2供应到直流负载B6。因此，即使电池4的终端电压在低状态，当引擎起动并且足够的电压被检测作为直流负载B6的终端电压时，由发电机2产生的交流电也能够被供应到电池4。这样，电池4能够被充电并且电力也能够被供应到直流负载A5。

如上所述，在根据本实施例的电力供应系统1中，当电池4的终端电压为预定值以上时，发电机2产生的电力被供应到电池4和直流负载B6两者。另一方面，当直流负载B6的终端电压为预定值以下时，发电机2产生的电力绕过电池4并且仅供应到直流负载B6。这样，与当预定条件满足时发电机2产生的电力的部分相位被供应到电池4的构造比较，发电机2产生的电力能够以简单的电路构造有选择地或者供应到电池4和直流负载B6或者供应到直流负载B6。因此，可以不需要任何复杂的电路构造而将电力供应到电池4和直流负载B6。

特别地，在根据本实施例的电力供应系统1中，可控硅开关SCR1至SCR3由开放式(开放)可控硅开关构成。因此，与采用短型(短路)可控硅开关的情况相比，发电机2或可控硅开关本身的发热能够减少。另外，由发电机2等的发热引起的机械损耗能够降低，从而安装有电力供应系统1的车辆的燃料消耗能够改善。

顺便提及，本发明不受限于上述各个实施例，而是可以做各种改变来实现本发明。上述实施例中处理或判定的内容不受限于附图中说明的，在能够获得本发明的优势的范畴内能够做适当的改变。另外，任何适当的改变可以在不违背本发明的预定范畴内执行。

例如，根据当电池4的终端电压为预定值(例如12V)以上时，转换控制电路311使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态以及使可控硅开关SCR3进入非导通状态的情况，已经描述了实施例。然而，在转换控制电路311中可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态的控制不受限于此，而是可以做适当的改变。例如，转换控制电路311可以使可控硅开关SCR2进入导通状态，而与电池4和直流负载B6的终端电压无关。顺便提及，在这种情况下，可控硅开关半导体SCR2构成权利要求中的第三转换单元。

在这种情况下，由发电机2产生的交流电经由可控硅开关SCR2和输出终端OUT1供应到电池4，而与电池4和直流负载B6的终端电压无关。因此，即使直流负载B6的终端电压为预定值(例如10V)以下，由发电机2产生的电力也能够被供应到电池4从而能够稳定向电池4的电力供应。

另外，在上述实施例中，转换控制电路311检测电池4和直流负载B6的终端电压，并且根据检测的结果控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。然而，转换控制电路311应该根据其控制可控硅开关SCR1至SCR3的判定因素不受限于此，而是可以适当地改变。例如，转换控制电路311可以仅根据直流负载B6的终端电压控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。

例如，用于控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态的多个阈值(例如，第一阈值和第二阈值)可以为直流负载B6的终端电压而设定，从而能够根据直流负载B6的检测终端电压与阈值的比较结果控制可控硅开关SCR1至SCR3的导通状态。在这种情况下，当直流负载B6的终端电压为第一阈值(例如12V)以上时，转换控制电路311可以使可控硅开关SCR1和SCR2进入导通状态以及使可控硅开关SCR3进入非导通状态。另一方面，当直流负载B6的终端电压为第二阈值(例如10V)以下时，转换控制电路311可以使可控硅开关SCR1和SCR2进入非导通状态以及使可控硅开关SCR3进入导通状态。同样在这样的修改中，类似于上述实施例的优点能够获得。

工业实用性：

如上述，本发明具有不需要任何复杂的构造，电力就能够被供应到电池和引擎负载的优点。本发明，例如，可用于具有利用脚蹬起动踏板起动引擎的功能的车辆。

本申请书基于2014年6月13日提交的日本专利申请No.2014-122327。该申请的所有内容结合在这里。

Claims (5)

1.一种车辆电力供应系统，包括：第一转换单元，所述第一转换单元对发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给电池和引擎负载；第二转换单元，所述第二转换单元的正极连接在所述发电机和所述第一转换单元的正极之间，对所述发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给所述引擎负载；和控制单元，所述控制单元检测所述电池和所述引擎负载的终端电压并根据检测到的所述终端电压控制所述第一转换单元和所述第二转换单元的导通状态；其特征在于：

当所述电池的所述终端电压为预定值以上时，所述控制单元使所述第一转换单元进入导通状态并使所述第二转换单元进入非导通状态；并且当所述引擎负载的所述终端电压为预定值以下时，所述控制单元使所述第一转换单元进入非导通状态并使所述第二转换单元进入导通状态。

2.如权利要求1所述的车辆电力供应系统，其特征在于，在使所述第一转换单元进入非导通状态并使所述第二转换单元进入导通状态之后，当所述引擎负载的所述终端电压大于预定参照值时，所述控制单元使所述第一转换单元进入导通状态并使所述第二转换单元进入非导通状态。

3.如权利要求1或2所述的车辆电力供应系统，其特征在于，进一步包括第三转换单元，所述第三转换单元对所述发电机产生的交流电进行整流，之后，提供给所述电池；其中，所述控制单元控制所述第三转换单元进入导通状态且与所述电池和所述引擎负载的所述终端电压无关。

4.如权利要求1所述的车辆电力供应系统，其特征在于，所述第一转换单元和所述第二转换单元中的每个均由开放式可控硅开关构成。

5.如权利要求1所述的车辆电力供应系统，其特征在于，所述引擎负载是安装在车辆上的燃料喷射系统。