CN108699950B - 增压系统、增压系统的电源装置、增压系统的电源控制方法、以及发动机系统 - Google Patents

增压系统、增压系统的电源装置、增压系统的电源控制方法、以及发动机系统 Download PDF

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Abstract

电源装置具备第一电源电路、第二电源电路以及电源切换部。第一电源电路具有第一容量的蓄电装置，向所述电动机供给第一电压的电力。第二电源电路具有比第一容量小的第二容量的蓄电装置，向电动机供给比第一电压大的第二电压的电力。电源切换部在电动机的起动时使电力从第二电源电路向所述电动机供给，此后使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给。

Description

增压系统、增压系统的电源装置、增压系统的电源控制方法、 以及发动机系统
技术领域
本发明涉及增压系统、增压系统的电源装置、增压系统的电源控制方法、以及发动机系统。
背景技术
涡轮增压器的功依赖于涡轮机从排气接收的能量。因此，在来自发动机的排气少的低转速区域中，涡轮增压器的效果小。于是，正在研究如下的增压系统：通过在供气路径中配备涡轮增压器和电动压缩机，即便在排气小的情况下也可以进行增压。若在发动机的排气少时从发动机接受增压指令，则增压系统的控制装置首先对电动压缩机进行驱动以使进气的流量增加。此时，针对电动压缩机要求瞬时加速。
另外，在专利文献1中公开了如下的电路：为了使电动机的速度上升而具有使电压上升的机构和进行弱磁通控制的机构。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3971979号公报
发明内容
发明要解决的课题
在使电动压缩机瞬时加速时，在旋转开始时和升速即将结束之前要求高转矩。在旋转开始时转矩需要超过静摩擦力。在升速即将结束之前，与压缩机的速度相应的转矩和加速用的转矩之和成为最大。因此，在从电动压缩机的旋转开始起直至升速结束为止的过渡运转期间(约0.5秒左右)，需要输出比电动压缩机的稳定运转期间大的转矩。
通过使用于驱动电动压缩机的蓄电池的最大输出电力为过渡运转期间所要求的电力以上，可以在过渡运转期间使电动压缩机输出大的转矩。另一方面，若增大蓄电池的最大输出电力，则蓄电池的尺寸以及成本增大。
本发明的目的在于提供一种可以在电动压缩机的过渡运转期间输出大的转矩并且谋求小型化的增压系统、增压系统的电源装置、增压系统的电源控制方法以及发动机系统。
用于解决课题的方案
根据本发明的第一方案，在增压系统的电源装置中，所述增压系统具备：第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；以及涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动，其中，所述增压系统的电源装置具备：第一电源电路，所述第一电源电路具有第一容量的蓄电装置，向所述电动机供给第一电压的电力；第二电源电路，所述第二电源电路具有比所述第一容量小的第二容量的蓄电装置，向所述电动机供给比第一电压大的第二电压的电力；以及电源切换部，所述电源切换部在所述电动机的起动时使电力从第二电源电路向所述电动机供给，此后使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给。
根据本发明的第二方案，第一方案的增压系统的电源装置也可以构成为，所述第一电源电路的蓄电装置是蓄电池，所述第二电源电路的蓄电装置是电容器。
根据本发明的第三方案，第一或第二方案的增压系统的电源装置也可以构成为，所述增压系统的电源装置还具备利用所述发动机或所述排气的动能发电的发电机，所述第二电源电路将所述发电机发出的电力升压到所述第二电压并将其输出。
根据本发明的第四方案，第一至第三方案中的任一方案的增压系统的电源装置也可以构成为，所述电源切换部是与所述第一电源电路和所述第二电源电路连接并将所述第一电源电路和所述第二电源电路中的较高的一方的电压向所述电动机供给的模拟电路。
根据本发明的第五方案，第一至第三方案中的任一方案的增压系统的电源装置也可以构成为，在所述电动机的起动时，所述电源切换部使电力从第二电源电路向所述电动机供给，在从所述电动机的起动起经过了第一时间时，所述电源切换部使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给。
根据本发明的第六方案，第五方案的增压系统的电源装置也可以构成为，在从所述电动机的起动起经过了比所述第一时间长的第二时间时，所述电源切换部使电力从所述第二电源电路向所述电动机供给，在从所述电动机的起动起经过了比所述第二时间长的第三时间时，所述电源切换部使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给。
根据本发明的第七方案，增压系统具备：第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动；以及第一至第六方案中的任一方案的电源装置。
根据本发明的第八方案，发动机系统具备发动机以及第七方案的增压系统。
根据本发明的第九方案，在增压系统的电源控制方法中，所述增压系统具备：第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动；第一电源电路，所述第一电源电路具有第一容量的蓄电装置，向所述电动机供给第一电压的电力；以及第二电源电路，所述第二电源电路具有比所述第一容量小的第二容量的蓄电装置，向所述电动机供给比第一电压大的第二电压的电力，其中，所述增压系统的电源控制方法包括：在所述电动机的起动时使电力从第二电源电路向所述电动机供给；在使电力从第二电源电路向所述电动机供给后，使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给。
发明的效果
根据上述方案中的至少一个方案，在处于过渡运转期间的过程中，电源装置从容量小且供给较高的电压的第二电源电路向电动机供给电力。由此，在处于过渡运转期间的过程中，能够以高转矩驱动第一压缩机。另外，在经过过渡运转期间后，电源装置从容量大且供给较低的电压的第一电源电路向电动机供给电力。由此，可以使第一电源电路的最大输出电压比在过渡运转期间应输出的电压小。因此，设计者可以谋求第一电源电路的小型化。另外，第二电源电路的容量只要是仅在处于过渡运转期间的过程中能够供给的容量即可。因此，设计者可以谋求第二电源电路的小型化。
附图说明
图1是实施方式的发动机系统的概略结构图。
图2是表示第一实施方式的电源装置的结构的概略框图。
图3是表示由第一实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
图4是表示第二实施方式的电源装置的结构的概略框图。
图5是表示第二实施方式的倍压电路的一例的电路图。
图6是表示由第二实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
图7是表示第三实施方式的电源装置的结构的概略框图。
图8是表示第四实施方式的电源装置的结构的概略框图。
图9是表示由第五实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
图10是表示至少一个实施方式的计算机的结构的概略框图。
具体实施方式
〈第一实施方式〉
以下，参照附图对第一实施方式进行详细说明。
图1是实施方式的发动机系统的概略结构图。
发动机系统1具备：发动机11、节气门12、发动机控制器13、增压系统14以及中间冷却器15。
作为发动机11的例子，列举汽油发动机以及柴油发动机。
节气门12是对向发动机11供给的进气的流量进行控制的阀。
发动机控制器13基于包含转速以及负荷的发动机控制信号，执行发动机11的燃料喷射量的调整、节气门12的开度的调整、以及其他控制。发动机控制器13将增压控制信号输出到增压系统14。增压控制信号是包含发动机11的转速、燃料喷射量、排气量以及目标增压量的信号。
增压系统14是用于提高发动机11的进气的密度以得到较高的燃烧能量的系统。
中间冷却器15对由增压系统14压缩后的进气进行冷却。
第一实施方式的增压系统14具备：进气流路141、排气流路142、电动压缩机143、电源装置144、涡轮增压器145、涡轮发电机146以及涡轮控制器147。
进气流路141是使流向发动机11的进气流通的配管。
排气流路142是使来自发动机11的排气流通的配管。
电动压缩机143是利用从电源装置144供给的电力对发动机11的进气进行压缩的装置。电动压缩机143具备压缩机1431(第一压缩机)和电动机1432。压缩机1431设置于进气流路141。压缩机1431通过进行旋转，从而对进气进行压缩。电动机1432从电源装置144接收电力的供给而进行驱动。电动机1432和压缩机1431绕共用的轴旋转。因此，电动机1432驱动压缩机1431。电动机1432由交流电驱动。
电源装置144向电动压缩机143供给电力。另外，电源装置144利用涡轮发电机146发出的电力进行充电。
涡轮增压器145是利用发动机11的排气对发动机11的进气进行压缩的装置。涡轮增压器145具备压缩机1451(第二压缩机)和涡轮机1452。压缩机1451设置于发动机11的进气流路141。压缩机1451通过进行旋转，从而对进气进行压缩。涡轮机1452设置于发动机11的排气流路142。涡轮机1452绕与压缩机1451共用的轴旋转。因此，涡轮机1452利用排气进行旋转，从而驱动压缩机1451。
涡轮发电机146是利用发动机11的排气发电的装置。涡轮发电机146具备涡轮机1461和发电机1462。涡轮机1461设置于发动机11的排气流路142。涡轮机1461利用排气进行旋转。发电机1462绕与涡轮机1461共用的轴旋转。因此，涡轮机1461利用排气进行旋转，从而使发电机1462发电。发电机1462发出交流电。即，涡轮发电机146利用排气的动能发电。
涡轮控制器147具备增压系统14的模拟模型，对是否存在在规定时间后(例如，10秒后)需要进行电动机1432的驱动的可能性进行判定。涡轮控制器147具备将增压系统14的利用履历作为输入并将规定时间后的电动机1432的驱动必要性作为输出而生成的学习模型，对是否存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性进行判定。作为学习模型的例子，列举决策树、神经网络、支持向量机。涡轮控制器147基于从发动机控制器13输入的增压控制信号和电动机1432的驱动可能性的判定结果，对电源装置144进行控制。
图2是表示第一实施方式的电源装置的结构的概略框图。
第一实施方式的电源装置144具备：蓄电池401、换流器(converter)402、升压开关403、升压电路404、电容器405、逆变器(inverter)406以及切换开关407。
蓄电池401是能够充电放电的二次电池。蓄电池401的容量(第一容量)比电容器405的容量(第二容量)大。蓄电池401的最大输出电压(第一电压)比电容器405的最大输出电压(第二电压)小。具体而言，蓄电池401的最大输出电压为电动机1432的稳定运转时的所需电压以上，并且不足电动机1432的过渡运转时的所需电压。蓄电池401的响应速度比电容器405的响应速度慢。蓄电池401与换流器402和升压开关403连接。蓄电池401是第一电源电路的一例。
换流器402具备直流侧端子和交流侧端子。换流器402的直流侧端子与蓄电池401连接。换流器402的交流侧端子与切换开关407和发电机1462连接。换流器402将被输入到直流侧端子的直流电流转换为交流电流并输出到交流侧端子。换流器402将被输入到交流侧端子的交流电流转换为直流电流并输出到直流侧端子。
升压开关403具备第一端子以及第二端子。升压开关403的第一端子与蓄电池401连接。升压开关403的第二端子与升压电路404连接。升压开关403对第一端子和第二端子之间的连接和切断进行切换。
升压电路404具备输入端子和输出端子。升压电路404的输入端子与升压开关403连接。升压电路404的输出端子与电容器405连接。升压电路404对从输入端子输入的电力进行升压并将其从输出端子输出。作为升压电路404的例子，列举高频变压器升压电路。
电容器405具备第一端子和第二端子。电容器405的第一端子与升压电路404连接。电容器405的第二端子与切换开关407连接。电容器405蓄积利用升压电路404升压后的电力。电容器405的容量比蓄电池401的容量小。电容器405的最大输出电压比蓄电池401的最大输出电压大。具体而言，蓄电池401的最大输出电压为电动机1432的过渡运转时的所需电压以上。电容器405的响应速度比蓄电池401的响应速度快。电容器405是第二电源电路的一例。
逆变器406具备直流侧端子和交流侧端子。逆变器406的直流侧端子与电容器405连接。逆变器406的交流侧端子与切换开关407连接。逆变器406将被输入到直流侧端子的直流电流转换为交流电流并输出到交流侧端子。
切换开关407具备第一输入端子、第二输入端子以及输出端子。切换开关407的第一输入端子与换流器402连接。切换开关407的第二输入端子与逆变器406连接。切换开关407的输出端子与电动机1432连接。切换开关407基于从涡轮控制器147输入的信号，对是将输出端子和第一输入端子连接、还是将输出端子和第二输入端子连接、还是将输出端子和任一个输入端子都不连接进行切换。切换开关407是电源切换部的一例。
图3是表示由第一实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
涡轮控制器147基于增压系统14的模拟模型以及学习模型，对是否存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性进行判定(步骤S1)。具体而言，涡轮控制器147将当前的增压控制信号输入到模拟模型中，来预测规定时间后的增压系统14的状态。当在规定时间后的增压系统14中未能供给所希望的增压量的情况下，涡轮控制器147判定为存在需要进行电动机1432的驱动的可能性。涡轮控制器147将当前的增压控制信号输入到学习模型中，可得到规定时间后的电动机1432的驱动可能性。
涡轮控制器147在判定为存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性的情况下(步骤S1：是)，将电源装置144的升压开关403切换到接通(步骤S2)。由此，开始由升压电路404进行电容器405的充电。接着，涡轮控制器147对电容器405的充电是否完成进行判定(步骤S3)。涡轮控制器147例如通过对是否经过了规定时间进行判定或者通过对电容器405的电压和升压电路404的输出电压之差是否为规定值以内进行判定，从而对充电是否完成进行判定。在电容器405的充电完成的情况下(步骤S3：是)，涡轮控制器147将升压开关403切换到断开(步骤S4)。由此，停止由升压电路404进行电容器405的充电。
涡轮控制器147在判定为不存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性的情况下(步骤S1：否)，基于从发动机控制器13输入的增压控制信号，对是否需要驱动电动机1432进行判定(步骤S5)。涡轮控制器147在电容器405的充电未完成的情况下(步骤S3：否)也同样地，对是否需要驱动电动压缩机143进行判定(步骤S5)。涡轮控制器147在将升压开关403断开了的情况下(步骤S4)也同样地，对是否需要驱动电动机1432进行判定(步骤S5)。
在不需要驱动电动机1432的情况下(步骤S5：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S1，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。在需要驱动电动机1432的情况下(步骤S5：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向电容器405侧切换(步骤S6)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第二输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对从在步骤S6中将切换开关407的输入向电容器405侧切换的时刻起的经过时间是否达到了规定时间进行判定(步骤S7)。规定时间是相当于从电动机1432的旋转开始起直至升速结束为止的过渡运转期间(约0.5秒左右)的时间。在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间未达到规定时间的情况下(步骤S7：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S7，继续进行规定时间的经过的判定。
在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间达到了规定时间的情况下(步骤S7：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向蓄电池401侧切换(步骤S8)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第一输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对是否使电动机1432停止进行判定(步骤S9)。例如，在涡轮增压器145的转速为规定值以上的情况下，涡轮控制器147判定为使电动机1432停止。涡轮控制器147在判定为不使电动机1432停止的情况下(步骤S9：否)，使处理回到步骤S9，反复进行电动机1432的可否停止的判定。涡轮控制器147在判定为使电动机1432停止的情况下(步骤S9：是)，将电源装置144的切换开关407切换到断开(步骤S10)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子与任一个输入端子都不连接的信号。接着，涡轮控制器147使处理回到步骤S1，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。
另外，在充到了电容器405中的电力达到了能够在规定时间的期间向电动机1432供给足够的电压(第二电压)这种程度的容量的情况下，涡轮控制器147将对表示可以增压的信息进行提示的信号输出到指示器。指示器设置于搭载发动机系统1的车辆。指示器例如利用LED等来安装，通过点亮来向车辆的驾驶员通知可以增压。需要说明的是，在其他实施方式中，指示器也可以通过点亮来向车辆的驾驶员通知不能增压。另外，其他实施方式的指示器也可以安装于车载器或其他装置。
这样，根据第一实施方式，电源装置144具备切换开关407，该切换开关407对是从蓄电池401输出向电动机1432供给的电力还是从电容器405输出向电动机1432供给的电力进行切换。切换开关407根据从涡轮控制器147接收的信号，在电动机1432的起动时使电力从电容器405输出，此后使电力从蓄电池401输出。由此，电源装置144可以使过渡运转时的电动机1432产生足够的转矩。另外，电容器405的容量比蓄电池401的容量小，并且该电容器405供给比蓄电池401大的电压。因此，根据第一实施方式，蓄电池401以及电容器405都可以谋求小型化以及降低成本。根据第一实施方式，换流器402可以与并非过渡运转时而是稳定运转时的输出相匹配地设计。因此，根据第一实施方式，可以谋求换流器402的小型化以及降低成本。根据第一实施方式，逆变器406由于不存在稳定的输出，因此，可以设计成用于瞬时输出。因此，根据第一实施方式，可以谋求逆变器406的小型化以及降低成本。另外，电容器405的响应速度比蓄电池401的响应速度快，因此，电容器405适用于电动机1432的瞬时加速用途。另外，涡轮控制器147将在电动机1432的起动时使电力从电容器405输出、在从起动起经过规定时间后使电力从蓄电池401输出的信号输出到切换开关407。通过使该规定时间与电动机1432的过渡运转期间一致，电源装置144可以在过渡运转期间持续地使电动机1432产生足够的转矩。
〈第二实施方式〉
以下，参照附图对第二实施方式进行详细说明。
第二实施方式的发动机系统1的电源装置144的结构以及涡轮控制器147的动作与第一实施方式不同。
图4是表示第二实施方式的电源装置的结构的概略框图。
第二实施方式的电源装置144具备：蓄电池401、换流器402、逆变器406、切换开关407以及倍压电路411。
蓄电池401是能够充电放电的二次电池。蓄电池401与换流器402连接。
换流器402具备直流侧端子和交流侧端子。换流器402的直流侧端子与蓄电池401连接。换流器402的交流侧端子与切换开关407连接。换流器402将被输入到直流侧端子的直流电流转换为交流电流并输出到交流侧端子。
逆变器406具备直流侧端子和交流侧端子。逆变器406的直流侧端子与倍压电路411连接。逆变器406的交流侧端子与切换开关407连接。逆变器406将被输入到直流侧端子的直流电流转换为交流电流并输出到交流侧端子。
切换开关407具备第一输入端子、第二输入端子以及输出端子。切换开关407的第一输入端子与换流器402连接。切换开关407的第二输入端子与逆变器406连接。切换开关407的输出端子与电动机1432连接。切换开关407基于从涡轮控制器147输入的信号，对是将输出端子和第一输入端子连接、还是将输出端子和第二输入端子连接、还是将输出端子和任一个输入端子都不连接进行切换。切换开关407是电源切换部的一例。
倍压电路411具备输入端子和输出端子。倍压电路411的输入端子与发电机1462连接。倍压电路411的输出端子与逆变器406连接。倍压电路411将被输入到输入端子的交流电力转换为具有该交流电力的2倍的电压的直流电力并输出到输出端子。
图5是表示第二实施方式的倍压电路的一例的电路图。
如图5所示，倍压电路411可以是具备二极管D1、二极管D2、电容器C1以及电容器C2的全波倍压电路。倍压电路411针对向输入端子对施加的交流电压，利用正向连接的二极管D1对其进行整流并利用电容器C1使其平滑，并且利用反向连接的二极管D2对其进行整流并利用电容器C2使其平滑。由此，倍压电路411输出具有串联连接的电容器C1和电容器C2的两端子电压之和、即输入电压的2倍的电压的直流电压。电容器C1以及电容器C2的容量比蓄电池401的容量小。倍压电路411的结构并不限于此。作为倍压电路411的其他例，列举半波倍压电路、科克罗夫特-瓦尔顿(Cockcroft-Walton)电路、电荷泵。倍压电路411是第二电源电路的一例。
图6是表示由第二实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
涡轮控制器147基于从发动机控制器13输入的增压控制信号，对是否需要驱动电动机1432进行判定(步骤S101)。在不需要驱动电动机1432的情况下(步骤S101：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S101，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。在需要驱动电动机1432的情况下(步骤S101：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向倍压电路411侧切换(步骤S102)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第二输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对从在步骤S102中将切换开关407的输入向倍压电路411侧切换的时刻起的经过时间是否达到了规定时间进行判定(步骤S103)。规定时间是相当于从电动机1432的旋转开始起直至升速结束为止的过渡运转期间(约0.5秒左右)的时间。在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间未达到规定时间的情况下(步骤S103：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S103，继续进行规定时间的经过的判定。
在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间达到了规定时间的情况下(步骤S103：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向蓄电池401侧切换(步骤S104)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第一输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对是否使电动机1432停止进行判定(步骤S105)。例如，在涡轮增压器145的转速为规定值以上的情况下，涡轮控制器147判定为使电动机1432停止。涡轮控制器147在判定为不使电动机1432停止的情况下(步骤S105：否)，使处理回到步骤S105，反复进行电动机1432的可否停止的判定。涡轮控制器147在判定为使电动机1432停止的情况下(步骤S105：是)，将电源装置144的切换开关407切换到断开(步骤S106)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子与任一个输入端子都不连接的信号。接着，涡轮控制器147使处理回到步骤S1，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。
这样，根据第二实施方式，电源装置144具备切换开关407，该切换开关407对是从蓄电池401输出向电动机1432供给的电力还是从倍压电路411输出向电动机1432供给的电力进行切换。由此，电源装置144可以与第一实施方式同样地，使过渡运转时的电动机1432产生足够的转矩。
根据第二实施方式，倍压电路411将发电机1462发电而得到的电压放大。由此，电源装置144可以使用倍压电路411输出的电力对电动机1432进行驱动而不用基于预测等对是否应对电容器充电进行判定。
需要说明的是，第二实施方式的倍压电路411将发电机1462输出的电压放大，但并不限于此。例如，其他实施方式的倍压电路411也可以将从换流器402或使用发动机11的动能发电的交流发电机输出的电压放大。
〈第三实施方式〉
以下，参照附图对第三实施方式进行详细说明。
第三实施方式的发动机系统1的电源装置144的结构与第一实施方式不同。第三实施方式的电源装置144没有接收来自涡轮控制器147的信号就切换向电动机1432供电的电力的供给源。
图7是表示第三实施方式的电源装置的结构的概略框图。
第三实施方式的电源装置144具备：蓄电池401、换流器402、升压开关403、升压电路404、电容器405、逆变器406、第一二极管421、第二二极管422以及旁路电容器423。
蓄电池401是能够充电放电的二次电池。蓄电池401的容量比电容器405的容量大。蓄电池401的最大输出电压比电容器405的最大输出电压小。具体而言，蓄电池401的最大输出电压为电动机1432的稳定运转时的所需电压以上，并且不足电动机1432的过渡运转时的所需电压。蓄电池401的响应速度比电容器405的响应速度慢。蓄电池401与换流器402和第一二极管421的阳极连接。蓄电池401是第一电源电路的一例。
换流器402具备直流侧端子和交流侧端子。换流器402的直流侧端子与蓄电池401连接。换流器402的交流侧端子与发电机1462连接。换流器402将被输入到交流侧端子的交流电流转换为直流电流并输出到直流侧端子。
升压开关403具备第一端子以及第二端子。升压开关403的第一端子与蓄电池401连接。升压开关403的第二端子与升压电路404连接。升压开关403对第一端子和第二端子之间的连接和切断进行切换。
升压电路404具备输入端子和输出端子。升压电路404的输入端子与升压开关403连接。升压电路404的输出端子与电容器405连接。升压电路404对从输入端子输入的电力进行升压并将其从输出端子输出。作为升压电路404的例子，列举高频变压器升压电路。
电容器405具备第一端子和第二端子。电容器405的第一端子与升压电路404连接。电容器405的第二端子与第二二极管422的阳极连接。电容器405蓄积利用升压电路404升压后的电力。电容器405的容量比蓄电池401的容量小。电容器405的最大输出电压比蓄电池401的最大输出电压大。具体而言，蓄电池401的最大输出电压为电动机1432的过渡运转时的所需电压以上。电容器405的响应速度比蓄电池401的响应速度快。电容器405是第二电源电路的一例。
逆变器406具备直流侧端子和交流侧端子。逆变器406的直流侧端子与第一二极管421的阴极、第二二极管422的阴极以及旁路电容器423连接。逆变器406的交流侧端子与电动机1432连接。逆变器406将被输入到直流侧端子的直流电流转换为交流电流并输出到交流侧端子。
通过将第一二极管421的阴极以及第二二极管422的阴极与逆变器406的直流侧端子连接，从而从蓄电池401或电容器405中的电压较较高的一方对逆变器406供给电力。通过将旁路电容器423与逆变器406的直流侧端子连接，从而可以除去由向逆变器406输入的电力的噪声产生的交流成分。
这样，根据第三实施方式，切换向电动机1432供给的电力的供给源的电源切换部由包括第一二极管421、第二二极管422以及旁路电容器423在内的模拟电路构成。由此，不论涡轮控制器147输出的信号如何，电源装置144都能够切换电力的供给源。
〈第四实施方式〉
以下，参照附图对第四实施方式进行详细说明。
第四实施方式的发动机系统1的电源装置144的结构与第一实施方式不同。第四实施方式的电源装置144与第三实施方式同样地，没有接收来自涡轮控制器147的信号就切换向电动机1432供电的电力的供给源。
图8是表示第四实施方式的电源装置的结构的概略框图。
第四实施方式的电源装置144除第一实施方式的结构之外还具备比较器431。第四实施方式的切换开关407的结构与第一实施方式不同。
比较器431具备第一输入端子、第二输入端子以及输出端子。比较器431的第一输入端子与换流器402并联地与蓄电池401连接。比较器431的第二输入端子与逆变器406并联地与电容器405连接。比较器431的输出端子与切换开关407连接。比较器431对施加于第一输入端子的电压和施加于第二输入端子的电压进行比较，从输出端子输出与比较结果相应的电压。例如，在施加于第一输入端子的电压比施加于第二输入端子的电压大的情况下，比较器431从输出端子输出正的电压。在施加于第一输入端子的电压比施加于第二输入端子的电压小的情况下，比较器431从输出端子输出负的电压。
切换开关407除第一输入端子、第二输入端子以及输出端子之外还具备控制用端子。切换开关407的控制用端子与比较器431连接。切换开关407根据施加于控制用端子的电压，对是将输出端子和第一输入端子连接、还是将输出端子和第二输入端子连接进行切换。
例如，在施加于控制用端子的电压为正的电压的情况下，切换开关407将输出端子和第一输入端子连接。在施加于控制用端子的电压为负的电压的情况下，切换开关407将输出端子和第二输入端子连接。切换开关407例如由FET(Field Effect Transistor：场效应晶体管)、IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)或其他半导体开关元件构成。包括切换开关407和比较器431在内的电路是电源切换部的一例。
这样，根据第四实施方式，切换向电动机1432供给的电力的供给源的电源切换部由包括切换开关407以及比较器431在内的模拟电路构成的。由此，不论涡轮控制器147输出的信号如何，电源装置144都能够切换电力的供给源。
〈第五实施方式〉
以下，参照附图对第五实施方式进行详细说明。
第五实施方式的发动机系统1的涡轮控制器147的动作与第一实施方式不同。第五实施方式的发动机系统1在电动机1432的过渡运转期间中的、旋转开始时的期间和升速即将结束之前的期间，向电动机1432供给较大的电压。
图9是表示由第五实施方式的涡轮控制器进行的电源控制动作的流程图。
涡轮控制器147基于增压系统14的模拟模型以及学习模型，对是否存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性进行判定(步骤S201)。涡轮控制器147在判定为存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性的情况下(步骤S201：是)，将电源装置144的升压开关403切换到接通(步骤S202)。由此，开始由升压电路404进行电容器405的充电。接着涡轮控制器147对电容器405的充电是否完成进行判定(步骤S203)。在电容器405的充电完成的情况下(步骤S203：是)，涡轮控制器147将升压开关403切换到断开(步骤S204)。由此，停止由升压电路404进行电容器405的充电。
涡轮控制器147在判定为不存在在规定时间后需要进行电动机1432的驱动的可能性的情况下(步骤S201：否)，基于从发动机控制器13输入的增压控制信号，对是否需要驱动电动机1432进行判定(步骤S205)。涡轮控制器147在电容器405的充电未完成的情况下(步骤S203：否)也同样地，对是否需要驱动电动压缩机143进行判定(步骤S205)。涡轮控制器147在将升压开关403断开了的情况下(步骤S204)也同样地，对是否需要驱动电动机1432进行判定(步骤S205)。
在不需要驱动电动机1432的情况下(步骤S205：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S201，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。在需要驱动电动机1432的情况下(步骤S205：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向电容器405侧切换(步骤S206)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第二输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对从在步骤S206中将切换开关407的输入向电容器405侧切换的时刻起的经过时间是否达到了第一时间进行判定(步骤S207)。第一时间是与静摩擦力作用于电动机1432的期间相当的时间。在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间未达到第一时间的情况下(步骤S207：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S207，继续进行规定时间的经过的判定。
在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间达到了第一时间的情况下(步骤S207：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向蓄电池401侧切换(步骤S208)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第一输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对从在步骤S206中将切换开关407的输入向电容器405侧切换的时刻起的经过时间是否达到了第二时间进行判定(步骤S209)。第二时间是与从电动机1432的旋转开始起直至对电动机1432要求的负荷达到比稳定运转时的负荷高的规定负荷为止的期间相当的时间。第二时间是比第一时间长的时间。在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间未达到第二时间的情况下(步骤S209：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S209，继续进行规定时间的经过的判定。
在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间达到了第二时间的情况下(步骤S209：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向电容器405侧切换(步骤S210)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第二输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对从在步骤S206中将切换开关407的输入向电容器405侧切换的时刻起的经过时间是否达到了第三时间进行判定(步骤S211)。第三时间是相当于电动机1432的过渡运转期间的时间。第三时间是比第二时间长的时间。在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间未达到第三时间的情况下(步骤S211：否)，涡轮控制器147使处理回到步骤S211，继续进行规定时间的经过的判定。
在从将切换开关407切换的时刻起的经过时间达到了第三时间的情况下(步骤S211：是)，涡轮控制器147将电源装置144的切换开关407的输入向蓄电池401侧切换(步骤S212)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子和第一输入端子连接的信号。
接着，涡轮控制器147对是否使电动机1432停止进行判定(步骤S213)。例如，在涡轮增压器145的转速为规定值以上的情况下，涡轮控制器147判定为使电动机1432停止。涡轮控制器147在判定为不使电动机1432停止的情况下(步骤S213：否)，使处理回到步骤S213，反复进行电动机1432的可否停止的判定。涡轮控制器147在判定为使电动机1432停止的情况下(步骤S213：是)，将电源装置144的切换开关407切换到断开(步骤S214)。即，涡轮控制器147向切换开关407输出使输出端子与任一个输入端子都不连接的信号。接着，涡轮控制器147使处理回到步骤S201，对规定时间后的电动机1432的驱动可能性进行判定。
这样，根据第五实施方式，从电动机1432的起动时起直至经过第一时间为止、以及从经过第二时间起直至经过第三时间为止，涡轮控制器147将从电容器405输出电力的信号输出到切换开关407。另一方面，从经过第一时间起直至经过第二时间为止、以及经过第三时间后，涡轮控制器147将从蓄电池401输出电力的信号输出到切换开关407。由此，电源装置144在过渡运转期间中的、需要高转矩的期间使电动机1432产生足够的转矩。即，根据第五实施方式，可以使用比第一实施方式小的容量的电容器405使电动机1432产生足够的转矩。
第五实施方式的电源装置144的结构并不限于上述结构。例如，其他实施方式的电源装置144的结构也可以是与第二实施方式同样地在图4中示出的结构。
〈其他实施方式〉
以上，参照附图对几个实施方式进行了详细说明，但具体结构并不限于上述实施方式的结构，可以进行各种各样的设计变更等。
例如，上述实施方式的电源装置144的第一电源电路具备蓄电池401，但并不限于此。例如，其他实施方式的第一电源电路也可以代替蓄电池401而具备电容器等其他蓄电装置。上述实施方式的电源装置144的第二电源电路具备电容器405或具备电容器C1以及电容器C2，但并不限于此。例如，其他实施方式的第二电源电路也可以代替电容器405而具备蓄电池等其他蓄电装置。
上述实施方式的涡轮控制器147将确定向电动机1432供给的电力的供给源的信号输出到电源装置144，但并不限于此。例如，在其他实施方式中，发动机控制器13也可以将确保向电动机1432供给的电力的供给源的信号输出到电源装置144。在其他实施方式中，增压系统14也可以区别于涡轮控制器147而另行具备电源控制装置，该电源控制装置将确定向电动机1432供给的电力的供给源的信号输出到电源装置144。
图10是表示至少一个实施方式的计算机的结构的概略框图。
计算机900具备：CPU901、主内存902、存储器903以及接口904。
上述涡轮控制器147安装于计算机900。另外，上述动作以程序的形式存储于存储器903。CPU901从存储器903读取程序并在主内存902中展开，按照该程序来执行上述处理。
需要说明的是，在至少一个实施方式中，存储器903是并非临时性的有形介质的一例。作为并非临时性的有形介质的其他例，列举经由接口904连接的磁盘、磁光盘、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory：光盘只读存储器)、DVD-ROM(Digital Versatile DiscRead Only Memory：数字通用光盘只读存储器)、半导体存储器等。另外，在该程序通过通信线路分发到计算机900的情况下，接收到分发的程序的计算机900可以将该程序在主内存902展开并执行上述处理。
另外，该程序也可以是用于实现上述功能的一部分的程序。并且，该程序也可以是通过与已将上述功能存储于存储器903中的其他程序的组合来实现的、所谓差分文件(差分程序)。
工业实用性
根据上述实施方式中的至少一个实施方式，在处于过渡运转期间的过程中，电源装置从容量小且供给较高的电压的第二电源电路向电动机供给电力。由此，在处于过渡运转期间的过程中，能够以高转矩驱动第一压缩机。另外，在经过过渡运转期间后，电源装置从容量大且供给较低的电压的第一电源电路向电动机供给电力。由此，可以使第一电源电路的最大输出电压比在过渡运转期间应输出的电压小。因此，设计者可以谋求第一电源电路的小型化。另外，第二电源电路的容量只要是仅在处于过渡运转期间的过程中能够供给的容量即可。因此，设计者可以谋求第二电源电路的小型化。
附图标记说明
1 发动机系统
11 发动机
13 发动机控制器
14 增压系统
143 电动压缩机
1431 压缩机
1432 电动机
144 电源装置
145 涡轮增压器
1451 压缩机
1452 涡轮机
146 涡轮发电机
1461 涡轮机
1462 发电机
147 涡轮控制器
401 蓄电池
402 换流器
403 升压开关
404 升压电路
405 电容器
406 逆变器
407 切换开关
411 倍压电路
421 第一二极管
422 第二二极管
423 旁路电容器
431 比较器

Claims (7)

1.一种增压系统的电源装置，所述增压系统具备：
第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；
电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；
第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；以及
涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动，
其中，所述增压系统的电源装置具备：
第一电源电路，所述第一电源电路具有第一容量的蓄电装置，向所述电动机供给第一电压的电力；
第二电源电路，所述第二电源电路具有比所述第一容量小的第二容量的蓄电装置，向所述电动机供给比第一电压大的第二电压的电力；以及
电源切换部，所述电源切换部在所述电动机的起动时使电力从第二电源电路向所述电动机供给，此后使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给,
所述电源切换部是与所述第一电源电路和所述第二电源电路连接，并在所述电动机的过渡运转时，将所述第一电源电路和所述第二电源电路中的较高的一方的电压向所述电动机供给的模拟电路。
2.如权利要求1所述的增压系统的电源装置，其中，
所述第一电源电路的蓄电装置是蓄电池，
所述第二电源电路的蓄电装置是电容器。
3.如权利要求1所述的增压系统的电源装置，其中，
所述增压系统的电源装置还具备利用所述发动机或所述排气的动能发电的发电机，
所述第二电源电路将所述发电机发出的电力升压到所述第二电压并将其输出。
4.如权利要求2所述的增压系统的电源装置，其中，
所述增压系统的电源装置还具备利用所述发动机或所述排气的动能发电的发电机，
所述第二电源电路将所述发电机发出的电力升压到所述第二电压并将其输出。
5.一种增压系统，其中，具备：
第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；
电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；
第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；
涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动；以及
权利要求1～4中任一项所述的电源装置。
6.一种发动机系统，其中，具备发动机和权利要求5所述的增压系统。
7.一种增压系统的电源控制方法，所述增压系统具备：
第一压缩机，所述第一压缩机设置于向发动机供给的进气流通的进气流路，通过被驱动来对所述进气进行压缩；
电动机，所述电动机对所述第一压缩机进行驱动；
第二压缩机，所述第二压缩机与所述第一压缩机独立地设置于所述进气流路，对所述进气进行压缩；
涡轮机，所述涡轮机设置于来自所述发动机的排气流通的排气流路，在该排气的作用下进行旋转，从而对所述第二压缩机进行驱动；
第一电源电路，所述第一电源电路具有第一容量的蓄电装置，向所述电动机供给第一电压的电力；以及
第二电源电路，所述第二电源电路具有比所述第一容量小的第二容量的蓄电装置，向所述电动机供给比第一电压大的第二电压的电力，
其中，所述增压系统的电源控制方法包括：
在所述电动机的起动时使电力从第二电源电路向所述电动机供给；
在使电力从第二电源电路向所述电动机供给后，使电力从所述第一电源电路向所述电动机供给，
在所述电动机的过渡运转时，将所述第一电源电路和所述第二电源电路中的较高的一方的电压向所述电动机供给。
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