CN105811823B - 电力控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种电力控制装置，发电控制部(17)的CPU(18)具有：判定单元，该判定单元在判定为迅速起动时并在判定为与24V电池连接的状态下，在进行发动机(11)的启动后，判定是否到了完成启动的状态；保持单元，该保持单元在判定为完成启动时，保持使发电部(15)的发电停止的状态；判定单元，该判定单元在判定完成启动后，从电源部(19)读取检测信号，根据检测信号判定是否断开了与24V电池的连接；以及发电指令单元，该发电指令单元在判定为与24V电池的连接断开的情况下，立刻开始发电部(15)的发电。

Description

电力控制装置
技术领域
本发明涉及一种电力控制装置，该电力控制装置在启动发动机时对发电装置的发电进行控制。
背景技术
由于长期使用会使车辆电池劣化，因此，必要时利用来自车辆外的电力供给来进行迅速起动。这样的情况下，已知有在启动发动机时将电力供给到起动机的情况下，从安装在另一车辆等上的电源补充电力供给，来进行发动机启动的技术。
例如，已知有通过电瓶线将安装在另一车辆上的电池与安装在自己车辆上的电池连接，从另一车辆上的电池向自己车辆上的起动机急救补充电力，来进行发动机启动的技术(例如日本专利公开2001-107768号公报)。
在进行迅速起动时，例如有时候会与安装在卡车等上的24V电池的高电压电源连接。这样的情况下，若在完成发动机的启动后施加有24V电压的状态下，使自己车辆的发电装置开始发电，则在发电装置中会生成异常电流，因此，发电装置可能会损坏。另一方面，若在使发电装置的发电处于停止的状态下，在完成发动机的启动后断开24V电池的连接，则由于电池的端子电压的降低，有发生发动机熄火这一故障的可能。
发明内容
本发明是为解决上述问题而作出的，其目的在于提供一种电力控制装置，在利用来自高电压电源的供电来进行迅速起动时，该电力控制装置能正确地启动发动机。
本发明的电力控制装置使用于车辆，该车辆具有发动机、利用上述发动机的动力进行旋转来发电的发电单元、利用上述发电单元的发电来充电电池、检测上述电池的电压的电压检测单元，其特征在于，包括：第一判定单元，其判定是否是利用外部电源来启动发动机的迅速起动时间；第二判定单元，其判定作为上述外部电源是否与电压比上述电池高的高电压电源连接；第三判定单元，其在经由上述第一判定单元判定为迅速起动时，并在经由上述第二判定单元判定为与上述高电压电源连接的状态下，在进行上述发动机的启动后，判定是否达到了完成启动的状态；保持单元，其在经由上述第三判定单元判定为完成启动时，保持使上述发电单元的发电停止的状态；第四判定单元，其在上述完成启动的判定后，从上述电压检测单元读取检测信号，根据上述检测信号判定是否断开了与上述高电压电源的连接；以及发电指令单元，其在经由上述第四判定单元判定为与上述高电压电源的连接断开时，立刻开始上述发电单元的发电。
在利用来自高电压电源的供电来进行迅速起动的情况下，在完成启动时保持使发电部单元的发电停止状态。即，保持使发电单元的发电处于发电待命的状态。这样，可以抑制在对发电单元施加有高电压的状态下，因发电单元的发电而导到异常电流的发生，可以抑制发电单元的损坏。另外，在完成启动后，在根据从电压检测单元直接输入的检测信号判定为与高电压电源的连接已断开的情况下，立刻开始发电单元的发电。这样，在断开与高电压电源的连接后，可以抑制由于电池的端子电压降低而导到发动机熄火等不良情况的发生。其结果是，在利用来自高电压电源的供电来进行迅速起动时，能正确地启动发动机。
附图说明
图1是描述车辆电源系统的整体构造图。
图2是描述与发电控制处理相关的控制处理的流程图。
图3是描述发电控制处理的时序图。
具体实施方式
在下文中，根据附图说明本发明的具体实施方式。本实施方式的电力控制装置使用于安装在车辆上的车辆电源系统。车辆以发动机作为动力源进行行驶。图1是描述本实施方式的车辆电源系统的整体构造。
如图1所示，车辆10包括发动机11、起动机12、电池13、和ISG(Integrated StarterGenerator)14。发动机11是利用汽油和轻油等燃料的燃烧而被驱动的内燃机，已知有包括燃料喷射阀、和点火装置等。起动机12与电池13连接，以利用来自电池13的电力供给来驱动起动机12，这样，在启动发动机时对发动机11施加初始旋转(起动旋转)。电池13是额定12V的铅电池。
ISG14包括发电部15、电力转换设备16和发电控制部17。发电部15的转轴与发动机输出轴通过皮带等进行驱动连接。在这样的情况下，通过发动机输出轴的旋转能使发电部15的转轴旋转，另一方面，通过发电部15的转轴的旋转能使发动机输出轴旋转。也就是说，发电部15具有通过发动机输出轴的旋转进行发电的发电功能和对发动机输出轴施加旋转力的动力输出功能。本实施方式的车辆10具有怠速停机功能，在发动机自动停止后的发动机重新启动时，通过发电部15的旋转对发动机11施加初始旋转(起动旋转)。另外，发电部15的发电电力使电池13充电。
发电部15是三相交流旋转机，该发电部15通过电力转换设备16与电池13连接。电力转换设备16具有三相桥，各相均将上桥臂用回路的开关元件与下桥臂用回路的开关元件串联连接。开关元件是电压控制型的半导体开关元件，例如MOS-FET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。
发电控制部17具有CPU18(中央处理单元)和电源部19，该发电控制部17利用从与电池13连接的电源部19供给的电源来进行动作。电源部19由从电池13的端子电压生成CPU工作电压(例如5V电压)的电源回路构成，具有检测电池电压的电压检测功能。在利用发电部15进行发电时和进行动力输出时，CPU18通过对电力转换设备16的开关元件的开和关进行控制，来进行ACDC电力转换。
除了上述以外，CPU18由于电池13的劣化在进行发动机11的迅速起动时，进行以下处理：判定是否是使用高电压电源的迅速起动的处理：以及在利用高电压电源进行迅速起动时对发电部15的发电进行限制的处理等。其细节将在后面描述。
本发明的车辆电源系统具有：检测电池13的端子电压的电压传感器20：检测发动机罩的开闭的发动机罩传感器21：以及检测发动机11的旋转速度的旋转速度传感器22等各种传感器。电压传感器20、发动机罩传感器21、和旋转速度传感器22与ECU24连接。从各种传感器发出的信号依次输入ECU24。
ECU24的主体是CPU和存储装置(ROM和RAM)构成的微型计算机，并运行存储在ROM中的各种程序。当司机进行操作而使点火钥匙处于IG位置时，ECU24接收到信号而进行起动，利用从电池13供给的电力进行动作。ECU24根据每次的发动机运转的要求或发动机运转状态，对燃料喷射量或点火时间等进行控制。发电控制部17的CPU18与ECU24通过通信线连接，能进行双向通信。ECU24构成相对于发电控制部17的CPU18处于上位的上位控制部，例如，根据电压传感器20的检测值对电池13的蓄电状态进行监控，根据上述监控结果对CPU18输出发电控制信号。CPU18根据从ECU24发出的发电控制信号进行电力转换设备16的电力转换，来控制发电部15的发电。
接着，对有关迅速起动的CPU18的处理进行说明。CPU18具有第一判定功能、第二判定功能、第三判定功能、保持功能、第四判定功能和发电指令功能。第一判定功能是否到了利用外部电源来启动发动机11的迅速起动时间。第二判定功能是否作为外部电源与电压比电池13高的24V电池连接。第三判定功能判定在迅速启动时并在判定为与24V电池连接的连接状态下，在进行发动机11的启动后，是否达到了完成启动的状态。保持功能在判定启动完成时保持使发电部15的发电停止的状态。第四判定功能判定是否在发动机启动完成的判定后断开了与24V电池的连接。发电指令功能在判定为与24V电池的连接断开时立刻开始发电部15的发电。
然后，对于发电控制处理通过图2说明详细的步骤。本处理通过CPU18以规定周期的重复进行。
首次，在步骤S11中，判定是否处于迅速起动的时间。在本实施方式中，若根据发动机罩传感器的检测结果判定为发动机罩处于开状态则判定处于迅速起动的时间。这是通过发动机罩的打开来估计认为电池13与电力救援用的电瓶线连接，但是，用于判定迅速起动的方法不限于上述技术。例如，还可以考虑在上一次车辆行驶时检测电池劣化(电压降低等)的迹象。另外，在车辆10具有迅速起动开关的够成下，也可以根据上述迅速起动开关已被接通来判定处于迅速起动的时间。步骤S11对应第一判定单元。若步骤S11的判定结果是“否”，则终止本处理，若步骤S11的判定结果是“是”，则前进到步骤S12。
在步骤S12中，根据是否处于发动机旋转速度大于0的状态，判定是否处于发动机启动开始后。若步骤S12的结果是“否”，则结束本处理，若步骤S12的结果是“是”，则前进到步骤S13。
在步骤S13中，判定是否处于完成发动机启动之前。此时，判定由旋转速度传感器22检测出的发动机旋转速度是否达到了规定的充分燃烧判定值。若步骤S13的判定结果是“是”，则前进到步骤S14，若步骤S13的判定结果是“否”，则前进到步骤S17。
在步骤S14中，判定由电源部19检测出的电压值VB是否大于规定的阈值Th。步骤S14判定是否作为外部电源与24V电池连接，例如阈值Th是18V电压。应当指出的是，还可以根据电压传感器20的检测值即ECU24发出的电压检测值来进行步骤S14的电压判定。步骤S14对应第二判定单元。若作为外部电源与12V电池连接，则步骤S14的判定结果是“否”，结束本处理。若作为外部电源与24V电池连接，步骤S14的判定结果是“是”，并前进到步骤S15。
在步骤S15中，将24V启动标志设为“1”。若24V启动标志是“0”，则表示不是通过24V电池进行起动的时间，若24V启动标志是“1”，则表示是通过24V电池进行迅速起动的时间。
在步骤S16中，使电力转换设备16的所有开关元件处于断开状态。这样，能保持使发电部15的发电停止的状态下。然后，结束本处理。
若由于完成发动机11的启动而从步骤S13前进到步骤S17，则判定24V启动标志是否是“1”。步骤S17是在判定为进行迅速启动的时间并且判定与24V电池连接的状态下，在发动机启动后，判定是否处于完成启动的状态的步骤。步骤S13和步骤S17对应第三判定单元。若步骤S17的判定结果是“否”，则结束本处理，若步骤S17的判定结果是“是”，则前进到步骤S18。
在步骤S18中，判定通过电源部19检测出的电压值VB是否小于阈值Th。步骤S18判定电池13与24V电池的连接是否已断开，步骤S18对应第四判定单元。此时，在起初步骤S13、步骤S17的判定结果是“是”的情况下，因为处于与24V电池连接的状态，因此步骤S18的判定结果是“否”，前进到步骤S16。在步骤S16中，如上所述保持发电部15的发电处于停止状态。步骤S16对应保持单元。在步骤S16中，即使从ECU24输出发电控制信号，也保持发电部15的发电处于停止的状态。
若断开与24V电池的连接，则步骤S18的判定结果是“是”，前进到步骤S19。在步骤S19中，开始电力转换设备16的开关元件的开关动作，使发电部15的发电开始，然后结束本处理。步骤S19对应于发电指令单元。
在下文中，根据图3的时序图说明上述发电控制处理的状态。
在时间t1时，使发动机罩处于打开状态。在时间t2时，通过电瓶线使电池13与24V电池连接，电池13的端子电压达到阈值Th以上。在时间t3时，驱动起动机12，开始发动机的旋转。此时，由于起动机12的驱动，电池13中有放电电流流动。在时间t3时，通过发电控制部17的CPU18识别是在迅速起动时并且是在24V电池连接的状态，将24V启动标志设为“1”。
然后，在时间t4时，通过发动机旋转速度达到充分燃烧判定值来判定已完成启动。此时，即使在完成启动发动机11后也保持发电部15的发电处于停止的状态。即，使发电部15的发电处于发电待命的状态。因此，能抑制由于对ISG14施加有24V电压的状态下开始发电而产生的异常电流。
在时间t5时，通过从电池13拆下电瓶线来断开与24V电池的连接，电池13的端子电压降低到阈值Th以下。其结果是立刻开始发电部15的发电。此时，电池电压没有通过ECU24而直接输入发电控制部17的电源部19，从电源部19向CPU18输出检测电压，因此，不同于从ECU24输出电压信息，能立刻判定电压降低，使发电部15转移到发电状态。因此，能抑制在断开与24V电池的连接后电池电压的降低。此外，在时间t5时，将24V启动标志设为“0”。在时间t6时，使发动机罩处于关门状态。
根据以上说明的本实施方式，能得到以下特别的效果。
在利用来自24V电池的供给来进行迅速起动的情况下，由于在完成启动时保持发电部15的发电处于停止的状态，因此，能抑制由于异常电流的产生而使ISG14损坏等的不良情况。此外，因为在完成启动后根据从电源部19直接输入的电压检测信息来判定与24V电池的连接是否异断开，因此能抑制电压降低，并且能抑制由于电压降低发生的发动机熄火。其结果是，在利用来自高电压电源的供电进行迅速起动时，能进行正确的发动机启动。
在具有发电部15、电力转换设备16、和发电控制部17的ISG14中，可通过电力转换设备16的控制在发电状态和发电停止状态之间切换，通过使电力转换设备16的开关元件保持断开状态，能正确地保持发电停止的状态(待机状态)。此外，通过开始电力转换设备16的开关动作，能正确地转移到发电状态。
在利用来自24V电池的供电进行迅速起动时，无论有来自ECU24的发电控制信号还是没有来自ECU24的发电控制信号，CPU18都能停止和开始电力转换设备16的开关动作，所以，能正确控制发电的状态。
一般对乘用车安装12V电池，对卡车等商用车安装24V电池。这样的情况下，若作为救援车辆使用安装24V电池的车辆来进行迅速起动,也能正确地进行迅速起动。
例如可以如下所述变更上述的实施方式。
在上述实施方式中，判定作为外部电源是否与24V电池连接，但也可进行改变，判定是否与24V电池以外的高电压电源连接。此外，还可以假想与车辆电池以外的高电压电源(例如家用蓄电池)连接。
还能应用于作为发电单元安装有交流发电机以代替ISG14的车辆。这样的情况下，在电池13和交流发电机之间设置开关，在通过24V电池进行迅速起动时，在完成启动的初期，通过使开关处于断开状态而保持使发电停止的状态。
在上述实施方式中，第一判定功能判定是否到了启动发动机11的迅速启动时间，第二判定功能判定车辆是否与电压比电池13高的高电压电池连接。通常，在将车辆的电池13与高电压电池连接时，认为进行了迅速启动。因此，还可以省略第一判定功能。这样的情况下，在将车辆的电池与高电压电池连接时，第二判定功能同时判定为车辆的电池13与高电压电池连接、进行了迅速启动。
本发明根据上述实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式和上述构成。本发明还包括各种各样的变形例和均等范围内的变形。此外，本发明的范畴和思想范围还包括各种各样的组合和形态、在这些组合和形态中只包含一个要素、一个以上要素或一个以下要素的其它组合和形态。

Claims (4)

1.一种电力控制装置(18)，其特征在于，
该电力控制装置使用于车辆，该车辆具有发动机(11)、利用上述发动机的动力进行旋转来发电的发电单元(15、16)、利用来自上述发电单元的发电来充电的电池(13)、检测上述电池的电压的电压检测单元(19)，
上述电力控制装置包括：
第一判定单元，其判定是否是利用外部电源来启动上述发动机的迅速起动时间；
第二判定单元，其判定作为上述外部电源是否与电压比上述电池高的高电压电源连接；
第三判定单元，其在经由上述第一判定单元判定为是迅速起动时，并在经由第二判定单元判定为与上述高电压电源连接的状态下，在进行上述发动机的启动后，判定是否达到了完成启动的状态；
保持单元，其在经由上述第三判定单元判定为完成启动时，保持使上述发电单元的发电停止的状态；
第四判定单元，其在上述完成启动的判定后从上述电压检测单元读取检测信号，根据上述检测信号判定是否断开了与上述高电压电源的连接；以及
发电指令单元，其在经由上述第四判定单元判定为与上述高电压电源的连接断开时，立刻开始上述发电单元的发电。
2.根据权利要求1所述的电力控制装置，其特征在于，
上述发电单元具有：交流发电部(15)；以及变换回路(16)，其设置在上述电池和上述交流发电部之间，通过多个开关元件进行开关动作来进行直流交流电力变换，上述电力控制装置对上述变换回路的动作进行控制，
上述保持单元通过保持上述开关元件处于断开状态而保持使上述交流发电部的发电停止的状态，
上述发电指令单元在上述外部电源的连接断开时，开始上述开关元件的开关动作，从而开始上述交流发电部的发电。
3.根据权利要求2所述的电力控制装置，其特征在于，
上述电力控制装置使用于车辆，该车辆具有监视上述电池的蓄电状态并根据监视结果生成上述发电单元的发电控制信号的上位控制部(24)，上述电力控制装置根据从上述上位控制部发出的上述发电控制信号，来进行上述变换回路的电力变换，
上述保持单元即便收到开始发电的发电控制信号，也在经由上述第三判定单元判定为启动完成时，保持使上述发电单元的发电停止的状态，上述发电指令单元即便收到结束发电的发电控制信号，也在经由上述第四判定单元判定为与上述外部电源的连接断开了的情况下，立刻开始上述发电单元的发电。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电力控制装置，其特证在于，
上述电池是12V电池，上述第二判定单元判定作为上述外部电源是否与24V电池连接。
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