CN107614853B - 具有废气净化装置的车辆的汽车用蓄电系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明能够高效地产生用于缩短废气净化装置的预热时间的负荷，并且有效地利用为了废气净化装置的预热时间缩短而所需的能量；本发明的用于具有净化发动机(11)的废气的废气净化装置(12)的车辆(1)中的汽车用蓄电系统具备：蓄存通过发动机(11)而被驱动的发电机(13)所发出的电力的电容器(14)，对发电机(13)所发出的电力的朝向蓄电池(15)和电容器(14)的供给进行控制的电力控制电路(17)，判断是否需要进行废气净化装置(12)的预热的预热控制装置(18)，以及控制手段，当通过预热控制装置(18)判断为需要进行废气净化装置(12)的预热时，该控制手段控制电力控制电路(17)，使得在发动机(11)起动后通过发动机(11)驱动电动机(13)，并将发电机(13)所发出的电力较之供给蓄电池(15)而优先供给至电容器(14)并加以蓄存。

Description

具有废气净化装置的车辆的汽车用蓄电系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车用蓄电系统及其控制方法。

背景技术

在将内燃机(以下称作“发动机”)作为一种行驶动力源的汽车等的车辆中，为了应对废气引起的环境问题，在排气系统中设有利用催化净化器等的废气净化装置。如果催化剂温度不在活化温度以上，使用了催化剂的废气净化装置则不能发挥充分的废气净化作用。因此，为了减少发动机刚起动之后排出的未净化的废气，需要以短时间预热使用了催化剂的废气净化装置。

为了加快废气净化装置的预热，通常的方法是通过提高发动机的输出功率来增加从发动机向废气净化装置的排气量并提高排气的温度，从而得到预热的热源。但是，当从包括怠速状态的低负荷状态提高发动机的输出功率时，仅吸收该输出功率增加量的部分便导致发动机的机械摩擦转为大摩擦状态。即，发动机的转速变为高速状态。因此，会发生从怠速状态起步时的急速起步等问题。另外，当发动机的转速变为高速状态时，发动机的机械摩擦变大，因此会产生噪音或振动变大等不舒适感增加的问题。作为这些问题的对策，需要准备与发动机输出功率的增加相当的负荷。

作为该对策，在专利文献1中公开了一种方法，该方法是在废气净化装置的预热中利用发动机驱动发电机进行发电，并利用其发出的电力对蓄电池进行充电，由此提高发动机的负荷而进行废气净化装置的预热。

另一方面，在专利文献2中，利用蓄存于在车辆的蓄电池之外设置的电容器中的电力对电加热式催化剂进行加热。

【现有技术文献】

【专利文献】

专利文献1：日本公报、特开2002-89316号

专利文献2：日本公报、特开2006-250134号

在专利文献1公开的通过驱动发电机而提高发动机的负荷、并将产生的电力充电予蓄电池从而进行废气净化装置的预热的方法中，当以短时间进行预热时，需要在短时间内对发动机施加负荷，并充电由此产生的电力。但是，由于蓄电池通过化学反应将电力进行充电，因此，在充电时存在因一次能够流过的电流少而无法将产生的电力进行充电的情况。因此，存在无法进行充分的废气净化装置的预热的情况。

另外，在上述通过驱动发电机而提高发动机的负荷、并将产生的电力充电予蓄电池从而进行废气净化装置的预热的方法中，需要蓄电池呈能够将发电机产生的电力进行充电的状态。例如，蓄电池在满充的状态下，存在无法将发电机产生的电力进行充电的情况。因此，存在无法进行充分的废气净化装置的预热的情况。

另外，专利文献2是将蓄电池无法充完的电力蓄存于电容器中，并在电加热式催化剂的预热时将蓄存的电力供给至电加热式催化剂，在电容器由于自然放电的特性而导致电容器中蓄存的电力降低时，存在废气净化装置的预热无法进行的情况。

发明内容

本发明是在上述背景下进行的，其目的在于提供一种能够缩短废气净化装置的预热时间的汽车用蓄电系统及其控制方法。

本发明的用于具有净化发动机的废气的废气净化装置的车辆中的汽车用蓄电系统具备：蓄存通过发动机而被驱动的发电机所发出的电力的电容器，控制发电机所发出的电力的朝向车辆的蓄电池和电容器的供给的电力控制手段，判断是否需要进行废气净化装置的预热的判断手段，以及控制手段，在通过判断手段判断为需要进行废气净化装置的预热时，该控制手段控制电力控制手段，使得在发动机起动之后通过发动机驱动发电机，并将发电机所发出的电力较之供给蓄电池而优先供给至电容器并加以蓄存。

此时，电力控制手段进一步控制电容器中所蓄存的电力的至少朝向蓄电池的供给，控制手段控制电力控制手段，而能够以在发动机起动之前使电容器的电压变为规定的电压以下的方式对电容器的电压进行控制。

例如，电力控制手段能够利用蓄存于电容器中的电力对蓄电池进行充电。

或者，电力控制手段能够将电容器中所蓄存的电力供给至蓄电池或电气安装件、或者仅供给至电气安装件。

另外，还可以具有使车辆的蓄电池的电力不供给至电容器的装置。

本发明的用于具有净化发动机的废气的废气净化装置的车辆中的汽车用蓄电系统的控制方法包括：电力控制步骤，在该步骤中控制发电机所发出的电力的朝向车辆的蓄电池和电容器的供给；判断步骤，在该步骤中判断是否需要进行废气净化装置的预热；以及控制步骤，在该步骤中，当通过判断步骤的处理判断为需要进行废气净化装置的预热时，通过电力控制步骤的处理，在发动机起动之后利用发动机驱动发电机，并将发电机所发出的电力较之供给蓄电池而优先供给至电容器并加以蓄存。

本发明的用于具有净化发动机的废气的废气净化装置的车辆中的汽车用蓄电系统具备：蓄存通过发动机而被驱动的发电机所发出的电力的电容器；对发电机所发出的电力的朝向电容器的供给进行控制的电力控制手段；判断是否需要进行废气净化装置的预热的判断手段；控制手段，在通过判断手段判断为需要进行废气净化装置的预热时，该控制手段控制电力控制手段，使得在发动机起动后通过发动机驱动发电机，并将发电机所发出的电力供给至电容器并加以蓄存；以及使车辆的蓄电池的电力不供给至电容器的装置。

(发明效果)

根据本发明，能够缩短使用了催化剂的废气净化装置的预热时间。

附图说明

图1是具有废气净化装置的车辆的、本发明实施方式涉及的汽车用蓄电系统的构成图。

图2是表示图1的电力控制电路为开关电路的构成例的图。

图3是表示图2的电力控制电路为开关电路的构成例的图，且是表示发电机和电容器处于连接状态的图。

图4是表示图2的电力控制电路为开关电路的构成例的图，且是表示电容器与蓄电池及电气安装件处于连接状态的图。

图5是表示图2的电力控制电路为开关电路的构成例的图，且是表示电容器和电气安装件处于连接状态的图。

图6是表示图2的电力控制电路为开关电路的构成例的图，且是表示发电机与蓄电池及电气安装件处于连接状态的图。

图7是表示图2的预热控制装置的动作的流程图。

图8是表示图2的电力控制电路包含DC/DC变换器的构成例的图。

图9是表示图8的DC/DC变换器的降压型的电路例的图。

图10是表示图8的DC/DC变换器的升压型的电路例的图。

图11是表示省略了图2的电力控制电路的开关SW3的构成例的图。

图12是表示图11的预热控制装置的动作的流程图。

图13是表示图1的电力控制电路包含二极管的构成例的图。

图14是表示图13的预热控制装置的动作的流程图。

(符号说明)

1、1a…车辆

11…发动机

12…废气净化装置

13、13a…发电机

14…电容器

15…蓄电池

16…电气安装件

17、17a、17b、17c、17d…电力控制电路(电力控制手段、充电控制手段、供电控制手段)

18、18a、18b、18c、18d…预热控制装置

具体实施方式

(构成)

参照图1对本发明的实施方式涉及的车辆1的构成进行说明。车辆1具备：发动机11、废气净化装置12、发电机13、蓄存由发电机13发出的电力的电容器14、蓄电池15、电气安装件16、电力控制电路17、以及对废气净化装置12的预热进行控制的预热控制装置18，其中，电力控制电路17作为利用蓄存于电容器14中的电力对蓄电池15进行充电的充电控制手段、或者将蓄存于电容器14中的电力供给至电气安装件16的供电控制手段。

发动机11是将汽油、轻油或者CNG(Compressed Natural Gas：压缩天然气)等作为燃料的车辆1的行驶动力源。另外，在图1的构成中，起动发动机11的起动装置作为电气安装件16之一，其图示省略。

废气净化装置12是净化发动机11的废气的装置。内置于废气净化装置12中的催化剂通过发动机11的排气热被加热，且其温度达到活化温度以上，由此能够净化废气。

发电机13是基于预热控制装置18的控制指令通过发动机11而被驱动，从而产生电力。在发电机13的发电量大的情况下，发电机13的发电所需的转矩也变大，因而对发动机11的负荷变大。即，该情况下，发动机11以低于发电量小(低负荷)时的转速进行驱动。

作为电容器14的一例，存在EDLC(Electric Double Layer Capacitor：双电层电容器)。相比利用化学反应的蓄电池，EDLC能够在瞬间进行大电力的充放电。电容器14蓄存发电机13所发出的电力，并将蓄存的电力经由电力控制电路17供给至蓄电池15或电气安装件16，具体情况后述。另外，在本实施方式中，作为电容器14的一例，示出了使用EDLC的例子，但也可以使用能够代替EDLC的其他电容器(锂离子电容器、电解电容器等)。

蓄电池15通常为汽车用的铅蓄电池，但也可以为用于混合动力汽车的行驶用的锂离子电池等动力蓄电池(Propulsion Battery)。

电气安装件16除了车辆1的照明装置、音响设备、汽车导航系统、汽车空调等之外，还包括发动机11的起动装置、冷却水加热器、缸体加热器(Block heater)、催化剂加热用加热器等。电气安装件16以电容器14或蓄电池15作为电源进行工作。

电力控制电路17根据预热控制装置18的控制，对发电机13所发出的电力的朝向蓄电池15和电气安装件16的供给进行控制，并且对电容器14中所蓄存的电力的朝向蓄电池15和电气安装件16的供给进行控制。作为一例，如图2所示，电力控制电路17a由四个开关SW1、SW2、SW3、SW4构成。通过将开关SW1设为“ON(接通)”状态，并将开关SW2、SW3设为“OFF(断开)”状态，能够将发电机13所发出的电力较之供给蓄电池15而优先供给至电容器14并加以蓄存。此时，开关SW4既可以为“ON”状态也可以为“OFF”状态。即，关于将发电机13所发出的电力较之供给蓄电池15而优先供给至电容器14并加以蓄存，与开关SW4无关。进而，通过将开关SW1、SW2设为“OFF”状态，并将开关SW3、SW4设为“ON”状态，能够利用蓄存于电容器14中的电力对蓄电池15进行充电。

如图2所示，通过利用四个开关SW1、SW2、SW3、SW4构成电力控制电路17a，从而能够将蓄电池15从电容器14或电气安装件16等的其他部件分离，使电容器14仅与电气安装件16连接。由此，在欲使电容器14的电压降至规定的电压时，能够与蓄电池15的电压无关地使电容器14的电压降至规定的电压。

图3、图4、图5、图6分别示出了构成电力控制电路17a的四个开关SW1、SW2、SW3、SW4的不同的ON/OFF状态。另外，开关SW1、SW2、SW3、SW4示出了机械式触点结构，但这是为了使说明易于理解的模式化结构，实际上能够使用半导体开关等的无触点开关。

在图3的例中，开关SW1、SW4为“ON”状态，开关SW2、SW3为“OFF”状态。此时，发电机13和电容器14之间处于连接状态(以点划线图示)，发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间、电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。

在图4的例中，开关SW3、SW4为“ON”状态，开关SW1、SW2为“OFF”状态。此时，电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间处于连接状态(以点划线图示)，发电机13和电容器14之间、发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。

在图5的例中，开关SW3为“ON”状态，开关SW1、SW2、SW4为“OFF”状态。此时，电容器14和电气安装件16之间处于连接状态(以点划线图示)，电容器14和蓄电池15之间、发电机13和电容器14之间、发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。

在图6的例中，开关SW2、SW4为“ON”状态，开关SW1、SW3为“OFF”状态。此时，发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间处于连接状态(以点划线图示)，发电机13和电容器14之间、电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。

根据预热控制装置18a的控制将开关SW1、SW2、SW3、SW4切换为“ON”状态或“OFF”状态，由此控制电力的供给。另外，在欲对从电容器14向蓄电池15的充电电流设置限制时，能够设置限制电阻(limiting resistor)。

预热控制装置18a控制电力控制电路17a，而以在发动机11起动之前使电容器14的电压变为最低电压的方式对电容器14的电压进行控制。另外，预热控制装置18a控制电力控制电路17a，而进行下述控制，即：在发动机11起动之后，为了向发动机施加规定的负荷(以下称作“起动时负荷”)而利用发动机11驱动发电机13，并将发电机13所发出的电力蓄存至电容器14中。

关于预热控制装置18a控制电力控制电路17a而以在发动机11起动之前使电容器14的电压变为最低电压的方式对电容器14的电压进行控制，是为了对电容器14确保能够充电发动机11以起动时负荷驱动发电机13而发出的电力的容量。即，所谓的“最低电压”，是指电容器14形成以下容量时的电容器14的电压，其中，上述的“以下容量”是指电容器14能够将发动机11以起动时负荷驱动发电机13而发出的电力进行充电的容量。所谓的“起动时负荷”，是指为了使发动机11即使在规定的转速以下的状态下也能在短时间内产生用于使废气净化装置12的催化剂达到活化温度的足够废气而所需要的负荷。

另外，所谓的“发动机11的起动前的状态”，是指未产生废气的状态。例如，车辆1的钥匙开关为“OFF”状态时、车辆1的钥匙开关为“ON”状态但起动装置尚未起动时、起动装置起动而发动机11开始旋转但尚未对发动机11的汽缸(未图示)内的燃料点火时的各状态，为发动机11的起动前的状态。另外，所谓的“发动机11的起动后的状态”，是指产生废气的状态。例如，通过起动装置的旋转使发动机11旋转而将汽缸内的燃料点燃时、起动装置的旋转停止而发动机11自主地旋转时的各状态，为发动机11的起动后的状态。

(关于预热控制处理)

接着，参照图7的流程图对于预热控制装置18a的针对废气净化装置12的预热控制处理进行说明。在车辆1的钥匙开关(未图示)变为“ON”状态时，该处理开始。从图7的流程图的“开始”起至“结束”为止的处理为一个周期的处理，但是，即使一个周期的处理结束(“结束”)，只要钥匙开关为“ON”状态，处理便反复执行。另外，预热控制装置18a如后所述，以使电容器14的电压变为最低电压的方式进行控制。在发动机起动时，电力控制电路17a的开关SW1、SW2、SW3及SW4如图6所示，开关SW2、SW4处于“ON”状态，开关SW1、SW3处于“OFF”状态，发电机13与电容器14呈非连接状态，而与蓄电池15及电气安装件16连接。

在步骤S1中，预热控制装置18a判断伴随发动机11的起动废气净化装置12的预热要求是否产生。另外，发动机11利用通过将钥匙开关操作至“ON”而被起动的未图示的起动装置开始旋转，并对发动机11的汽缸(未图示)内的燃料点火，从而起动。在步骤S1中，当判断为废气净化装置12的预热要求产生时，处理进入步骤S2。另一方面，在步骤S1中判断为废气净化装置12的预热要求未产生的情况下，该废气净化装置12的预热控制处理结束(“结束”)。

在此，所谓的“废气净化装置12的预热要求”，是指废气净化装置12所具有的未图示的ECU(Electric Control Unit：电子控制单元)为了促进废气净化装置12的预热而对预热控制装置18a发出的信号。该ECU根据发动机11的温度或环境温度、还有前次运转停止后的时间等信息判断为需要废气净化装置12的预热、以使废气净化装置12的催化剂的温度快速达到活化温度以上时，产生废气净化装置12的预热要求。

在步骤S2中，预热控制装置18a开始用于废气净化装置12的预热的、由发电机13进行的发电(废气净化装置的预热用发电开始)。具体而言，预热控制装置18a控制发电机13，使发电机13发出能够赋予发动机11起动时负荷那样的电量。另外，如图3所示，预热控制装置18a通过将电力控制电路17a的开关SW1、SW4设为“ON”状态、开关SW2、SW3设为“OFF”状态而仅将发电机13和电容器14之间连接，并使发电机13和蓄电池15之间呈非连接状态，由此，发电机13所发出的电力被供给至电容器14并被蓄存。即，发电机13所发出的电力较之供给蓄电池15而优先供给至电容器14并被蓄存。关于发电机13产生的发电量，之后进行叙述。当步骤S2中由发电机13进行的发电开始时，处理进入步骤S3。

另外，在使发电机13发电的同时，与该负荷相应的发动机输出功率被增加。另外，除提高发动机11的输出功率之外，也可以通过延迟发动机11的点火时间从而在将输出功率上升抑制于较低的同时提高排气温度并增加排气量。

在步骤S3中，预热控制装置18a判断废气净化装置12的预热是否完成。当在步骤S3中判断为废气净化装置12的预热已完成时，处理进入步骤S4。另一方面，当在步骤S3中判断为废气净化装置12的预热尚未完成时，则重复该处理。另外，废气净化装置12的预热是否完成的判断，能够由控制车辆1的各部的预热控制装置18a获取发动机11的温度信息(例如冷却水温信息、或者安装于废气净化装置12上的温度传感器信息等)，并根据获取的温度信息是否为规定值以上来进行判断。或者，也可以试验性地求出从发动机11起动后至催化剂活化为止的时间并根据时间进行判断。

在步骤S4中，预热控制装置18a停止由发电机13进行的废气净化装置12的预热用发电。此时，如图6所示，将开关SW2、SW4设为“ON”状态，将开关SW1、SW3设为“OFF”状态。由此，发电机13与蓄电池15及电气安装件16连接。

在步骤S5中，预热控制装置18a判断电容器14的电压是否高于最低电压。当在步骤S5中判断为电容器14的电压高于最低电压时，处理进入步骤S6。另一方面，当在步骤S5中判断为电容器14的电压为最低电压时，一个周期的处理结束(“结束”)。

在步骤S6中，预热控制装置18a判断电容器14的电压是否高于蓄电池15的电压。当在步骤S6中判断为电容器14的电压高于蓄电池15的电压时，处理进入步骤S7。另一方面，当在步骤S6中判断为电容器14的电压为蓄电池15的电压以下时，处理进入步骤S10。

需要说明的是，关于上述的“电容器14的电压高于蓄电池15的电压”这一情况，电容器14的电压并非是超过蓄电池15和电气安装件16正常工作的范围的高电压。另外，为了使电容器14的电压不超过蓄电池15和电气安装件16正常工作的范围，通过将未图示的电阻器等插入电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间等，从而进行调整。

在步骤S7中，预热控制装置18a通过如图4所示将电力控制电路17a的开关SW3、SW4设为“ON”状态，并将开关SW1、SW2设为“OFF”状态，从而控制成将电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间连接，且使发电机13和电容器14之间、以及发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。在步骤S7中，由于电容器14的电压高于蓄电池15的电压，因此，蓄存于电容器14中的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。当电容器14的电力开始朝向蓄电池15或电气安装件16供给时，处理进入步骤S8。

在步骤S8中，预热控制装置18a判断电容器14的电压是否为最低电压。当在步骤S8中判断为电容器14的电压是最低电压时，处理进入步骤S9。另一方面，当在步骤S8中判断为电容器14的电压不是最低电压时，处理返回步骤S6。

在步骤S9中，预热控制装置18a将从电容器14朝向蓄电池15和电气安装件16的电力供给停止。即，预热控制装置18a通过如图6所示将电力控制电路17a的开关SW2设为“ON”状态、开关SW1、SW3设为“OFF”状态、SW4设为“OFF”状态，控制成使蓄电池15和电气安装件16从电容器14分离并与发电机13呈连接状态，从而结束一个周期的处理(“结束”)。由此，能够防止蓄电池15的电力逆流至电容器14。另外，发电机13呈通常状态，即，根据车辆1的要求将电力供给至蓄电池15和电气安装件16的状态。

在步骤S10中，预热控制装置18a通过如图5所示将电力控制电路17a的开关SW3设为“ON”状态、开关SW1、SW2、SW4设为“OFF”状态，从而控制成将电容器14和电气安装件16之间连接，且使电容器14和蓄电池15之间、发电机13和电容器14之间、发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。由此，蓄存于电容器14中的电力被供给至电气安装件16。

在步骤S10中，当电容器14的电力开始朝向电气安装件16供给时，处理进入步骤S8。根据步骤S10的处理，通过将电容器14和蓄电池15设为非连接状态并将电容器14和电气安装件16连接，即使在电容器14的最低电压相比蓄电池15的电压更低的情况下，也能够通过电气安装件16消耗电容器14的电力，从而使电容器14的电压降至最低电压。需要说明的是，在开关SW4为“ON”状态时，由于电容器14的电压和蓄电池15的电压平衡，因此电容器14的电压不会变为蓄电池15的电压以下。

如上所述，为了预热废气净化装置12，以向发动机11施加起动时负荷的方式驱动发电机13，并使发电机13所发出的电力向电容器14充电(步骤S2)，因此，能够赋予发动机11例如与包含怠速状态的低负荷状态相比仅大起动时负荷量大小的负荷。即，在废气净化装置12的预热时能够抑制发动机11的旋转，因而能够减轻怠速状态的噪音或振动，并且能够避免从怠速状态起步时的急速起步。

另外，如上所述，在废气净化装置12的预热完成后(步骤S4)，根据蓄存于电容器14和蓄电池15中的电压的大小关系，以使蓄电池15和电气安装件16与电容器14连接、或者仅电气安装件16与电容器14连接的方式控制电力控制电路17a，而将蓄存于电容器14中的电力供给至蓄电池15和电气安装件16、或者仅供给至电气安装件16(步骤S7或步骤S10)，因此，能够使电容器14的电压为最低电压，从而能够确保可将发动机11以起动时负荷驱动发电机13而发出的电力充电至电容器14中这一容量。由此，在发动机11起动后，电容器14呈能够蓄存大的电力的状态，因此发电机13能够进行大电量的发电。即，在发动机11处于“KEY-OFF”状态下，电容器14的电压已变为最低电压，因此能够在发动机11起动后始终向发动机11赋予大的负荷。因此，能够进一步缩短废气净化装置12的预热时间。另外，也不会发生如现有技术那样，在驱动发电机而提高发动机的负荷并使产生的电力充电予蓄电池从而预热废气净化装置12时，需根据蓄电池的充电状态限制对发动机施加的负荷这一情况。

进而，蓄存于电容器14中的电力被供给至蓄电池15、电气安装件16，因而能够有效地利用电容器14的电力。相对于所说的通常的蓄电池的充放电效率为87％以上的标准，电容器14的充放电效率为95％以上，因此，能够将在废气净化装置12的预热时所产生的电力高效地蓄存至电容器14，并且，能够在预热结束后高效且有效地利用于向蓄电池15的充电和向电气安装件16的供给中。即，虽然在发动机11起动后因为提高发动机11的输出功率而消耗燃料，但此时产生的能量能够通过使用电容器14而高效地进行再生，因而车辆燃油性能提高。

(其他实施方式)

以上对于利用开关SW1、SW2、SW3、SW4构成电力控制电路17a的情况进行了说明，但也可以如图8所示的电力控制电路17b那样，利用开关SW1、SW2、SW3并且附加与开关SW3串联的DC/DC(直流-直流)变换器C而构成。

在电容器14的最大电压低于蓄电池15的最低电压(作为一例为11.2V)的情况下，在上述例中，由于电力不会从电容器14供给至蓄电池15，因此无法使用这种电容器14或蓄电池15。但是，通过利用升压型DC/DC变换器C将电容器14的最大电压升至比蓄电池15的最低电压高的电压，从而能够利用电容器14的电力对蓄电池15进行充电。即，也能够使用电容器14的最大电压低于蓄电池15的最低电压(作为一例为11.2V)那样的规格的电容器14。

该情况下，由于利用DC/DC变换器C以使电容器14的电压(确切地说是DC/DC变换器C的与蓄电池15连接侧的电压)低于蓄电池15的最大电压但高于蓄电池15的电压的方式进行升压，因此，不需要图7所示的预热控制处理中的步骤S6、S10的处理。另外，由于不存在电容器14的电力从蓄电池15供给的情况，因此也不需要用于将蓄电池15从电容器14和电气安装件16分离的开关SW4。

另一方面，在电容器14的最低电压高于蓄电池15的最大电压(作为一例为13.8V)的情况下，在上述例中，由于比该最大电压高的电压的电力被供给至蓄电池15会导致蓄电池15损坏，因此无法使用句首所述这种电容器14或蓄电池15。但是，通过利用降压型DC/DC变换器C将电容器14的最低电压降为比蓄电池15的最大电压低的电压，从而能够利用电容器14的电力对蓄电池15进行充电。即，能够使用电容器14的最低电压高于蓄电池15的最大电压(作为一例为13.8V)那样的规格的电容器14。

该情况下，由于利用DC/DC变换器C将电容器14的电压(确切地说是DC/DC变换器C的与蓄电池15连接侧的电压)降为低于蓄电池15的最大电压但比蓄电池15的电压高的电压，因此，在预热控制处理中不需要步骤S6、S10的处理。另外，由于能够改变从电容器14供给至蓄电池15的电压，因此，即使在电容器14的电压比蓄电池15的电压低的情况下，也能够从电容器14向蓄电池15供给电力。即，不会发生由于电容器14的电压和蓄电池15的电压平衡而使电容器14的电压无法变为蓄电池15的电压以下这一状况。因此，也不需要用于将蓄电池15从电容器14和电气安装件16等其他部件分离的开关SW4。

如上所述，通过使用DC/DC变换器C，从而能够使用在上述实施方式中无法使用的规格的电容器14。另外，用于将蓄电池15从其他部件分离的开关SW4不再需要。

另外，在蓄电池15的最大电压处于电容器14的最低电压和最大电压之间时，通过预热控制装置18b(未图示)的控制，并使用能够根据电容器14的电压切换升压和降压的升降压型的DC/DC变换器C，由此能够按照电容器14的电压的变动对蓄电池15进行充电(步骤S7)。进而，根据DC/DC变换器C，不会如使用限制电阻时那样产生电压降，能够高效地使用电容器14的电力对蓄电池15进行充电或向电气安装件16供给电力。

图9中示出了降压型的DC/DC变换器C的电路例。例如，在图7的步骤S7中，预热控制装置18b通过将电力控制电路17b的开关SW3设为“ON”状态，并将开关SW1、SW2设为“OFF”状态，从而控制成将电容器14与蓄电池15及电气安装件16之间连接，并使发电机13和电容器14之间、以及发电机13与蓄电池15及电气安装件16之间呈非连接状态。

另外，当预热控制装置18b控制DC/DC变换器C的控制电路21使开关元件20呈“ON”状态时，直流电流从输入端22流入线圈23。线圈23利用从输入端22流入的直流电流而被磁化。此时，由于线圈23的自感应而妨碍直流电流从输入端22朝向线圈23的流入。由此，施加于输入端22的电压被进行降压。此时电荷被蓄存在电容器24中，电容器24的端电压变为与上述降压后的情况相同的电压。另外，电容器24的端电压变为与输出端25的输出电压相同的电压。在开关元件20通过控制电路21的控制而变为“OFF”状态时，从输入端22朝向线圈23的直流电流的流入停止，由此线圈23的磁通消失，伴随于此从线圈23通过电容器24和二极管26返回线圈23的回流电流流动。利用该回流电流，即使开关元件20为“OFF”状态，也能暂时向电容器24供给电能。由此，比施加给输入端22的电压低的电压继续向输出端25输出。

图10中示出了升压型的DC/DC变换器C的电路例。当开关元件30通过控制电路31的控制变为“ON”状态时，直流电流从输入端32流入线圈33。线圈33利用从输入端32流入的直流电流而被磁化。当在线圈33发生磁饱和之前通过控制电路31使开关元件30呈“OFF”状态时，伴随着线圈33的磁通消失，在线圈33的两端产生高电压。由此，将施加于输入端32的电压和线圈33产生的电压相加而升高后的电压也被施加于电容器34。由此电荷被蓄存在电容器34中，电容器34的端电压变为与上述升高后的情况相同的电压，且变为与输出端35的输出电压也相同的电压。二极管36防止蓄存于电容器34中的电荷向输入端32侧逆流。

另外，上述升降压型的DC/DC变换器C形成为具有图9所示的电路和图10所示的电路二者的电路构成，通过适当地切换两种电路中的任一种，能够实现升降压型的DC/DC变换器C。另外，在图10所示的升压型的DC/DC变换器C的电路构成中，控制电路31适当地控制开关元件30的ON/OFF的时机，将从输入端32流入线圈33的电流的增加抑制于较低，并且使在线圈33两端产生的电压降低，从而能够通过图10的电路构成实现降压型的DC/DC变换器C。由此，能够将图10的电路构成的DC/DC变换器C形成为升降压型。

进而，图11是将发电机13a设为能够通过预热控制装置18c(未图示)的控制而切换发电执行状态和发电停止状态且省略了图2等中所示的开关SW3的电力控制电路17c的例子。即，通过将发电机13a设为发电停止状态，并将开关SW1、SW2、SW4设为“ON”状态，从而使电容器14的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。或者，通过将发电机13a设为发电停止状态，并将开关SW1、SW2设为“ON”状态、开关SW4设为“OFF”状态，从而使电容器14的电力仅被供给至电气安装件16。

如图12的流程图所示，图11的构成例中的预热控制处理在“开始”时，开关SW1为“OFF”状态，开关SW2为“ON”状态，开关SW4为“ON”状态，发电机13a为发电执行状态。由此，发电机13a所发出的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。步骤S11～S20执行与图7的步骤S1～S10的情况相同的处理，故其说明适当省略。

在步骤S12中，开关SW1为“ON”状态，开关SW2为“OFF”状态，开关SW4为“ON”状态，发电机13a为发电执行状态。由此，发电机13所发出的电力被蓄存至电容器14。

在步骤S14中，开关SW1为“OFF”状态，开关SW2为“ON”状态，开关SW4为“ON”状态，发电机13a为发电执行状态。由此，发电机13a所发出的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。

在步骤S17中，开关SW1为“ON”状态，开关SW2为“ON”状态，开关SW4为“ON”状态，发电机13a为发电停止状态。由此，虽然发电机13a与电容器14、蓄电池15及电气安装件16处于连接状态，但发电机13a未执行发电，因此不是来自发电机13a的电力而是来自电容器14的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。

在步骤S19中，开关SW1为“OFF”状态，开关SW2为“ON”状态，开关SW4为“ON”状态，发电机13a为发电执行状态。由此，发电机13a所发出的电力被供给至蓄电池15和电气安装件16。

在步骤S20中，开关SW1为“ON”状态，开关SW2为“ON”状态，开关SW4为“OFF”状态，发电机13a为发电停止状态。由此，蓄存于电容器14中的电力被供给至电气安装件16。

在以上的说明中，预热控制装置18、18a、18b、18c控制电力控制电路17、17a、17b、17c，以在发动机11起动前使电容器14的电压变为最低电压的方式对电容器14的电压进行控制，但是，与蓄电池15等那样的利用化学反应的蓄电方式相比，电容器14也能够利用通过急速自然放电使电压降低这一性质，在发动机11起动前使电容器14的电压变为最低电压，从而使电流不会从蓄电池15向电容器14逆流。

例如，在图13所示的具有二极管D的电力控制电路17d的例中，预热控制装置18d(未图示)省略使电容器14变为最低电压的处理，而将电容器14的电压的降低委托给自然放电。这是因为：从电容器14的性质来看，当经过数小时后，通过自然放电电容器14的电压便会降低，例如有时会低于最低电压。即，“在发动机11处于长时间停止的情况下而需要‘预热’时”，能够在下次发动机11起动时瞬间将大的电力蓄存至电容器14。由此，在图13的例中，如图14的流程图所示，可以省略图7的流程图中的步骤S5～S10的处理。在图14的步骤S21～S24中，由于执行与图7的步骤S1～S4的情况相同的处理，故适当省略其说明。

在图14的例中，在废气净化装置12预热时(步骤S22)，预热控制装置18d使电力控制电路17d的开关SW1呈“ON”状态。由此，发电机13与电容器14连接。此时，即使电容器14的电压低于蓄电池15的电压，由于存在二极管D，因此电流也不从蓄电池15向电容器14流动，因而能够防止电容器14被蓄电池15的电力充电。

另外，在图14的流程图中，在“开始”时，开关SW1为“OFF”状态，发电机13经由二极管D与蓄电池15及电气安装件16连接。在步骤S22中，开关SW1变为“ON”状态，发电机13与电容器14连接。在步骤S24中，开关SW1变为“OFF”状态，发电机13再次经由二极管D与蓄电池15及电气安装件16连接。

另外，除利用图13、图14说明的例子外，在以上说明中均在废气净化装置12的预热完成之后马上进行使电容器14的电压为最低电压的处理，但是，只要在发动机11起动之前将电容器14的电压变为最低电压，则也可以在其他时刻进行处理。例如，也可以在发动机11起动之前预先通过电阻放电等将电容器14的电压降至最低电压。或者，在电容器14的电力未充分放电的状态下，当车辆1的钥匙开关变为“ON”状态而产生预热要求时，例如将电容器14的电力用于发动机11的起动装置的驱动即可。由于发动机11的起动装置的驱动通常需要大的电力，因而由此能够在发动机11的起动之前预先使电容器14的电压变为最低电压。或者，也可以根据需要将电容器14的电力供给至冷却水加热器。如上所述，关于使电容器14变为最低电压的时机及其方法，只要是在发动机11起动之前，则可以为任意时机和方法。

另外，在上述实施方式中，设定为利用通过发电向电容器14充电而产生的负荷增加来对应发动机11的负荷增加，但也可以通过其他方法增加负荷。例如，只要是在发动机11起动之后，则也可以将电力供给至催化剂加热用加热器。

另外，在上述中设定了通过ON/OFF式进行废气净化装置12的预热判断的例子，但也可以配合废气净化装置12的预热状态的进展而分阶段(步骤)地降低发电负荷。

另外，在上述实施方式中，发动机11的起动设定为通过操作车辆1的钥匙开关从“OFF”状态变为“ON”状态而执行，但是也可以设定为在怠速停止时通过松开制动踏板或踩下加速踏板等而起动发动机11。

另外，上述发电机13由于通常以蓄电池15的充电为前提，因此产生50A程度的电流。相对于此，电容器14也能够以比蓄电池15大的300A以上的电流进行充电。因此，也可以将发电机13设定为能够产生100A～300A的电流。由此，在作为发动机11的负荷而驱动发电机13时，相比现有技术下产生50A程度的电流的发电机13而言，能够对发动机11施加约2～6倍的负荷。因此，能够进一步缩短废气净化装置12的预热时间。

另外，在上述实施方式中，向电容器14的充电设定在发动机11起动之后，但是，只要电容器14在发动机11起动之前变为最低电压，则也可以用于其他时机的充放电。例如，也可以用于取代脚制动器而通过发电机13发电使车辆减速并将得到的电力充电至电容器14中的方法、即所谓的再生制动(Regenerative braking)等中。

另外，预热控制装置18、18a、18b、18c、18d能够通过由信息处理机执行预先安装的规定的程序而实现。上述信息处理机例如包括未图示的存储器、CPU(Central ProcessingUnit：中央处理器)、输入/输出端口等。信息处理机的CPU从存储器等读入控制程序作为规定的程序并执行。由此，在信息处理机中实现预热控制装置18、18a、18b、18c、18d的功能。另外，也可以取代CPU而使用ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、微处理器(微型计算机)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等。

另外，上述的规定的程序既可以是在预热控制装置18、18a、18b、18c、18d出厂之前存储于信息处理机的存储器等中的程序，也可以是在预热控制装置18、18a、18b、18c、18d出厂之后存储于信息处理机的存储器等中的程序。另外，程序的一部分也可以是在预热控制装置18、18a、18b、18c、18d出厂之后存储于信息处理机的存储器等中的程序。在预热控制装置18、18a、18b、18c、18d出厂之后存储于信息处理机的存储器等中的程序，例如可以是安装了存储于CD-ROM(只读光盘存储器)等计算机可读的记录介质中的程序的程序，也可以是安装了经由因特网等传输媒介下载的程序的程序。

另外，上述的规定的程序不仅包括通过信息处理机能够直接执行的程序，也包括通过安装在硬盘等中而能够执行的程序。另外，还包括被压缩、被加密的程序。

通过如此地利用信息处理机和程序来实现预热控制装置18、18a、18b、18c、18d，能够灵活应对预热控制装置18、18a、18b、18c、18d的大量生产或规格变更(或设计变更)。

另外，信息处理机执行的程序既可以是按照本说明书中说明的顺序呈时序地进行处理的程序，也可以是并行地进行处理或者在进行调用时等必要时刻进行处理的程序。

Claims (6)

1.一种汽车用蓄电系统，用于具有净化发动机的废气的废气净化装置的车辆中，该汽车用蓄电系统的特征在于，具备：

电容器，其蓄存通过所述发动机而被驱动的发电机所发出的电力；

电力控制部，其控制所述发电机所发出的电力的朝向所述车辆的蓄电池和电容器的供给；

判断部，其判断是否需要进行所述废气净化装置的预热；以及

控制部，在通过所述判断部判断为需要进行所述废气净化装置的预热时，该控制部控制所述电力控制部，使得在所述发动机起动之后通过所述发动机驱动所述发电机，并将所述发电机所发出的电力较之供给所述蓄电池而优先供给至所述电容器并加以蓄存。

2.如权利要求1所述的汽车用蓄电系统，其特征在于，

所述电力控制部进一步控制所述电容器中所蓄存的电力的至少朝向所述蓄电池的供给，

所述控制部控制所述电力控制部，以在所述发动机起动之前将所述电容器的电压变为规定的电压以下的方式对所述电容器的电压进行控制。

3.如权利要求2所述的汽车用蓄电系统，其特征在于，

所述电力控制部利用蓄存于所述电容器中的电力对蓄电池进行充电。

4.如权利要求2所述的汽车用蓄电系统，其特征在于，

所述电力控制部将蓄存于所述电容器中的电力供给至所述蓄电池和电气安装件、或者仅供给至所述电气安装件。

5.如权利要求1所述的汽车用蓄电系统，其特征在于，

所述汽车用蓄电系统还具有使所述车辆的蓄电池的电力不供给至所述电容器的装置。

6.一种控制方法，是用于具有净化发动机的废气的废气净化装置的车辆中的汽车用蓄电系统的控制方法，该控制方法的特征在于，包括：

电力控制步骤，在该步骤中控制发电机所发出的电力的朝向所述车辆的蓄电池和电容器的供给；

判断步骤，在该步骤中判断是否需要进行所述废气净化装置的预热；以及

控制步骤，在该步骤中，当通过所述判断步骤的处理判断为需要进行所述废气净化装置的预热时，通过所述电力控制步骤的处理，在所述发动机起动之后利用所述发动机驱动所述发电机，并将所述发电机所发出的电力较之供给所述蓄电池而优先供给至所述电容器并加以蓄存。

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