CN107683225A - 汽车用电源装置以及汽车用电源装置的控制方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种汽车用电源装置,具备:电容器(14),对从交流发电机(13)输出的再生电力进行蓄电;DC/DC转换器(15),具有将交流发电机的输出电压转换并供给到主蓄电池(16)以及负载组(17)的电压转换部(23);第一电流传感器(19),在再生动作时检测电容器(14)的放电电流(Io);以及控制部(18、22),基于从第一电流传感器输出的放电电流检测信号(X1)的接收,使供给到电压转换部(23)的输出电压设定值(C2)降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备能量再生系统的汽车用电源装置以及汽车用电源装置的控制方法。
背景技术
近年来,为了降低汽车的燃料消耗量,具备能量再生系统的汽车被实际应用。几个能量再生系统将利用汽车减速时的惯性能量使交流发电机工作而产生的电力蓄积到电容器以及主蓄电池中,在接在怠速停止之后发动机再启动时,利用电容器的蓄电电力来驱动起动电动机。另外,在行驶时,还利用电容器的蓄电电力使电动机工作,补偿发动机的输出转矩。
通过这样的动作,有效利用充电效率优异的电容器来降低主蓄电池的功耗,因此,在通常行驶时缩短交流发电机的工作时间。另外,在具备混合动力系统的汽车中,通过利用电容器的电力进行动作的电动机来补偿发动机的输出转矩,因此降低发动机的负载,实现燃料消耗量的降低。
图4示出上述的具备再生系统的汽车用电源装置的一个例子。通过具备起动电动机1和交流发电机2的功能的ISG(integrated starter generator,集成式起动发电机)单元3而产生的电力被充电到电容器4中,并且由DC/DC转换器5降压并供给到主蓄电池6以及负载组7。基于在主蓄电池6以及负载组7中需要的电力,通过电源控制ECU来控制DC/DC转换器5的输出电力。
并且,交流发电机2基于电源控制ECU的控制,主要在减速时工作而发电。交流发电机2的发电电力供给到电容器4,并且经由DC/DC转换器5供给到主蓄电池6以及负载组7。
专利文献1公开了能够检测变压部的输出电流的异常的DC/DC转换器。
专利文献2公开了能够使输出电压稳定的DC/DC转换器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-60723号公报
专利文献2:日本特开2002-315313号公报
发明内容
如图5所示,在上述汽车用电源装置中,在再生动作时,交流发电机2的输出电力Q随着汽车的速度降低而降低。另外,通过电源控制ECU将DC/DC转换器5控制成以恒定的输出电压Vc输出恒定电力P,例如为了将充电电流供给到主蓄电池6,以15V的电压输出恒定电力P。
这样一来,在交流发电机2的输出电力Q大于DC/DC转换器5的输出电力P的区域HP中,基于交流发电机2的输出电力Q而将充电电流供给到主蓄电池6,并且将所需的电力供给到负载组7。
另一方面,在交流发电机2的输出电力Q小于DC/DC转换器5的输出电力P的区域LP中,使用电容器4的充电电力来将充电电流供给到主蓄电池6。
因此,DC/DC转换器5在交流发电机2的输出电力Q降低时,进行从电容器4向主蓄电池6的电力的输送,电力效率降低。这是由于主蓄电池6由充电效率差的铅蓄电池构成。
另外,每当汽车转移到再生动作时,在电容器4中重复进行充电动作和放电动作,因此存在电容器4容易劣化这样的问题点。
在专利文献1以及专利文献2所公开的DC/DC转换器的情况下,未公开在再生系统中使用而使汽车的电力效率提高的结构。
本发明是鉴于这样的情形而完成的,其目的在于,提供一种能够对基于交流发电机的输出电力降低的电容器的放电进行抑制而提高电力效率的汽车用电源装置。
依照本发明的一个方面的汽车用电源装置包括:电容器,对从交流发电机输出的再生电力进行蓄电;DC/DC转换器,具有将所述交流发电机的输出电压转换并供给到主蓄电池以及负载组的电压转换部;第一电流传感器,在再生动作时检测所述电容器的放电电流;以及控制部,基于从所述第一电流传感器输出的放电电流检测信号的接收,使供给到所述电压转换部的输出电压设定值降低。
根据该结构,当在再生动作时放电电流从电容器流到DC/DC转换器时,使DC/DC转换器的输出电压下降,抑制向主蓄电池的充电电流。
在上述汽车用电源装置中,优选的是,具备第二电流传感器,该第二电流传感器检测从所述DC/DC转换器供给到所述主蓄电池的充电电流,所述控制部基于所述放电电流检测信号以及从所述第二电流传感器输出的充电电流检测信号,使所述电压转换部的输出电压降低到所述充电电流不被供给到所述主蓄电池的程度。
根据该结构,当在再生动作时放电电流从电容器流到DC/DC转换器时,从DC/DC转换器向主蓄电池的充电电流被切断。
优选的是,所述控制部包括:电源控制ECU,基于所述放电电流检测信号的接收,向所述DC/DC转换器输出指令信号;以及微型计算机,设置于所述DC/DC转换器,基于所述指令信号而使所述电压转换部的输出电压降低。
根据该结构,当在再生动作时从第一电流传感器输出放电电流检测信号且从第二电流传感器输出充电电流检测信号时,通过电源控制ECU和微型计算机的动作,使DC/DC转换器的输出电压下降,向主蓄电池的充电电流被切断。
依照本发明的一个方面的汽车用电源装置的控制方法的特征在于,当在再生动作时检测到电容器的放电电流时,基于所述放电电流,使向主蓄电池供给充电电流的DC/DC转换器的输出电压降低。
根据该方法,当在再生动作时流过电容器的放电电流时,抑制从DC/DC转换器向主蓄电池的充电电流。
在上述控制方法中,优选的是,基于所述充电电流的检测,使所述DC/DC转换器的输出电压降低到所述充电电流被切断的电压。
根据该方法,当在再生动作时放电电流从电容器流到DC/DC转换器时,从DC/DC转换器向主蓄电池的充电电流被切断。
发明效果
根据本发明的几个方面,能够提供一种对基于交流发电机的输出电力降低的电容器的放电进行抑制而提高电力效率的汽车用电源装置。本发明的其他方面以及优点将根据示出本发明的技术思想的例子的附图以及以下的记载而变得明确。
附图说明
图1是示出依照第一实施方式的汽车用电源装置的框图。
图2是用于说明第一实施方式的汽车用电源装置的动作的时序图。
图3是示出汽车用电源装置的动作的流程图。
图4是示出以往的汽车用电源装置的说明图。
图5是用于说明以往的汽车用电源装置的动作的时序图。
具体实施方式
以下,依照附图,说明汽车用电源装置的一个实施方式。图1所示的汽车用电源装置的ISG单元11具备起动电动机12和交流发电机13的功能。当ISG单元11作为交流发电机13而进行动作时,利用其输出电力Q对电容器14进行充电。
另外,从交流发电机13输出的输出电力Q由DC/DC转换器15降压,并供给到主蓄电池16以及负载组17。
交流发电机13是基于电容器14以及主蓄电池16的充电量而由电源控制ECU18控制的,主要基于汽车减速时的惯性能量而进行动作并发电。
起动电动机12由发动机控制ECU(未图示)控制,在发动机启动时以及接在怠速停止之后发动机再启动时进行动作。并且,起动电动机12始终基于从电容器14供给的电力而进行动作。
在电容器14与DC/DC转换器15之间设置有第一电流传感器19。该第一电流传感器19在检测到从电容器14流向DC/DC转换器15的放电电流Io时,将放电电流检测信号X1输出到电源控制ECU18。
在DC/DC转换器15与主蓄电池16之间设置有第二电流传感器20。该第二电流传感器20在检测到从DC/DC转换器15流到主蓄电池16的充电电流Ic时,将充电电流检测信号X2输出到电源控制ECU18。
电源控制ECU18在再生动作时基于放电电流检测信号X1、充电电流检测信号X2以及预先设定的程序而动作,以对利用电容器14的蓄电电力进行的主蓄电池16的充电动作进行阻止的方式动作。
具体来说,电源控制ECU18基于放电电流检测信号X1的输入而转移到对电容器14的放电进行抑制的放电抑制模式。然后,在放电抑制模式中,电源控制ECU18基于检测信号X2而将使电压转换部23的输出电压Vc下降的指令信号C1输出到DC/DC转换器15,以阻止充电电流Ic流入到主蓄电池16。
DC/DC转换器15具备在与电源控制ECU18之间进行通信动作的通信部21、基于预先设定的程序而动作的微型计算机22以及根据从微型计算机22输出的输出电压设定值C2来调整PWM控制的占空比而调整输出电压Vc以及输出电力P的电压转换部23。
并且,DC/DC转换器15将交流发电机13的输出电压降压到预定的电压,并且将恒定的输出电力P供给到主蓄电池16以及负载组17。
接下来,说明具备上述DC/DC转换器15的汽车用电源装置的作用。
如图2所示,在再生动作时,伴随着汽车的速度降低,交流发电机13的输出电力Q缓缓降低,但DC/DC转换器15输出预先设定的恒定的输出电力P。然后,利用该输出电力P对主蓄电池16进行充电,将所需的电力供给到负载组17。
当输出电力Q小于输出电力P时,放电电流Io开始从电容器14流向DC/DC转换器15。这样一来,第一电流传感器19检测到放电电流Io,将放电电流检测信号X1输出到电源控制ECU18。
电源控制ECU18基于放电电流检测信号X1的接收而转移到放电抑制模式。然后,在放电抑制模式中,当第二电流传感器20检测到向主蓄电池16的充电电流而输出检测信号X2时,基于该检测信号X2的接收,电源控制ECU18将指令信号C1输出到DC/DC转换器15的微型计算机22。
微型计算机22基于指令信号C1的接收而将输出电压设定值C2输出到电压转换部23。这样一来,在电压转换部23中变更PWM控制的占空比,例如以使电压转换部23将要输出的输出电压Vc从用于对主蓄电池16进行充电的恒定电压(例如约15V)降低至主蓄电池16的通常的输出电压即12.8V左右的方式进行控制。
其结果是,DC/DC转换器15的输出电力P下降而小于交流发电机13的输出电力Q。在该状态下,电容器14的放电电流Io以及向主蓄电池16的充电电流Ic被切断。
其后,即使交流发电机13的输出电力Q降低,也能够将电压转换部23的输出电压Vc维持成与主蓄电池16的输出电压大致相同的电位,因此无论交流发电机13的输出电力Q多少,充电电流Ic都被切断。然后,大致从主蓄电池16对负载组17供给所需的电力。
图3示出上述再生动作时的汽车用电源装置的动作。在再生动作时,电源控制ECU18对交流发电机13进行发电指示(步骤S1),探测是否有来自第一以及第二电流传感器19、20的放电电流检测信号X1和充电电流检测信号X2。
在交流发电机13的输出电力Q大于DC/DC转换器15的输出电力的状态下,不输出放电电流检测信号X1,而仅输出检测信号X2。然后,当探测到放电电流检测信号X1时,转移到放电抑制模式(步骤S3),判定能否探测到检测信号X2(步骤S4)。
当在步骤S4中探测到检测信号X2时,处于使用电容器14的放电电流Io来将充电电流Ic供给到主蓄电池16的状态,因此电源控制ECU18输出使DC/DC转换器15的输出电压Vc下降的指令信号C1。
这样一来,在DC/DC转换器15中,调整从微型计算机22输出到电压转换部23的输出电压设定值C2,使输出电压Vc下降(步骤S5)。其结果是,来自电容器14的放电电流Io以及向主蓄电池16的充电电流Ic被切断。
在再生动作结束之后,当车辆恢复到正常行驶时,在电源控制ECU18中,重置指令信号C1以及输出电压设定值C2,DC/DC转换器15恢复到输出通常的输出电压Vc以及输出电力P的状态。
在上述汽车用电源装置中,能够得到如下所示的效果。
(1)在再生动作时,能够切断从电容器14经由DC/DC转换器15供给到主蓄电池16的充电电流Ic。因此,能够防止发生在将电容器14的充电电力输送到主蓄电池16时产生的电力损失,提高汽车用电源装置的电力效率。
(2)在再生动作时,能够抑制电容器14的蓄电电力的消耗,因此能够为了接在再生动作之后的发动机再启动时等而切实地确保电容器14的蓄电电力。
(3)在再生动作时,能够抑制电容器14的蓄电电力的消耗,因此为了对电容器14进行充电,在再生动作时以外时,不需要使交流发电机13进行工作。因此,能够确保耗油量降低效果。
此外,上述实施方式也可以以如下方式变更。
在图1的例子中,电源控制ECU18以及微型计算机22构成为进行协同动作而作为控制部发挥功能。例如,也可以是,基于放电电流检测信号X1和充电电流检测信号X2,电源控制ECU18直接控制DC/DC转换器的电压转换部23。或者,微型计算机22也可以接收放电电流检测信号X1和充电电流检测信号X2并直接控制电压转换部23。电源控制ECU18以及微型计算机22如果构成为进行协同动作而作为控制部发挥功能,则可以通过各自包括存储器和处理器的多个单独计算机来实现,也可以由单一计算机实现电源控制ECU18以及微型计算机22的功能。因此,汽车用电源装置能够包括至少一个存储器以及能够访问该存储器的一个或者多个处理器。该至少一个存储器能够包括以在一个或者多个处理器执行时实现在上述实施方式中说明的功能、方法或者结构的方式构成的计算机可执行命令。因此,本发明包括计算机可读记录介质(也称为非暂时性介质),该计算机可读记录介质储存有以实现在上述实施方式中说明的功能、方法或者结构的方式构成的计算机可执行命令。该计算机可读介质可以是一个或者多个计算机处理器能够访问的任意介质,例如能够包括RAM、ROM、EEPROM等数字存储器、CD-ROM或者其他光盘存储设备、磁盘存储设备或者其他磁存储装置以及它们的任意组合。
本发明不限定于所例示的内容。例如,所例示的特征不应解释为对于本发明来说是必需的,本发明的主题有时以比所公开的特定实施方式的全部特征少的特征存在。因此,本发明的范围不通过参照所例示的实施方式来确定,而应该通过参照等同内容的全部范围以及权利要求书来确定。
标号说明
13…交流发电机
14…电容器
15…DC/DC转换器
16…主蓄电池
17…负载组
18…控制部(电源控制ECU)
19…第一电流传感器
20…第二电流传感器
22…控制部(微型计算机)
23…电压转换部
X1…放电电流检测信号
X2…充电电流检测信号
Io…放电电流
Ic…充电电流
Vc…输出电压
C1…指令信号
C2…输出电压设定值。
Claims (5)
1.一种汽车用电源装置,其特征在于,包括:
电容器,对从交流发电机输出的再生电力进行蓄电;
DC/DC转换器,具有将所述交流发电机的输出电压转换并供给到主蓄电池以及负载组的电压转换部;
第一电流传感器,在再生动作时检测所述电容器的放电电流;以及
控制部,基于从所述第一电流传感器输出的放电电流检测信号的接收,使供给到所述电压转换部的输出电压设定值降低。
2.根据权利要求1所述的汽车用电源装置,其特征在于,
所述汽车用电源装置具备第二电流传感器,该第二电流传感器检测从所述DC/DC转换器供给到所述主蓄电池的充电电流,
所述控制部基于所述放电电流检测信号以及从所述第二电流传感器输出的充电电流检测信号,使所述电压转换部的输出电压降低到所述充电电流不被供给到所述主蓄电池的程度。
3.根据权利要求2所述的汽车用电源装置,其特征在于,
所述控制部包括:
电源控制ECU,基于所述放电电流检测信号的接收,向所述DC/DC转换器输出指令信号;以及
微型计算机,设置于所述DC/DC转换器,基于所述指令信号而输出使所述电压转换部的输出电压降低的输出电压设定值。
4.一种汽车用电源装置的控制方法,其特征在于,
当在再生动作时检测到电容器的放电电流时,基于所述放电电流,使向所述主蓄电池供给充电电流的DC/DC转换器的输出电压降低。
5.根据权利要求4所述的汽车用电源装置的控制方法,其特征在于,
基于所述充电电流的检测,使所述DC/DC转换器的输出电压降低到所述充电电流被切断的电压。
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