CN112042074A - 混合式发动机发电机的输出控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合式发动机发电机的输出控制装置,对负载所要求的负载要求输出的增减进行判定,以在判定为检测出的负载要求输出在增加时,在发动机发电部的发电输出上加上来自电池的放电电力(时刻t6~t7),另一方面在判定为在减少时将发动机发电部的发电输出的一部分用作电池的充电电力(时刻t7~t8)的方式控制发动机发电部的输出。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备电池和由发动机驱动的发动机发电部的混合式发动机发电机的输出控制装置。
背景技术
发动机发电机在负载要求输出增加时,发动机转速上升,因此噪音增加。负载骤变的反复引起的发动机转速的变化变为噪音大小的反复,被称为“轰鸣声”、“发动机的运转声”,成为使人在听觉上产生不快的音声。因此,在专利文献1中提出了在混合式发动机发电机中抑制发动机的转速上升的技术。
专利文献1中记载的技术构成为,在电池输出为规定值以上时将发动机转速固定产生恒定的发电输出,同时用电池输出填补不足的部分,另一方面,在电池输出降低至低于规定值时使电池输出降低,同时使发动机转速逐渐上升而使发电输出逐渐增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-234458号公报。
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1通过如上所述构成来抑制发动机转速的上升,避免噪音的增加,同样地,本发明的目的在于也提供一种抑制发动机转速的急剧增减从而避免噪音增加的混合式发动机发电机的输出控制装置。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的具备电池和由发动机驱动的发动机发电部的混合式发动机发电机的输出控制装置构成为,具备:负载要求输出检测部,其检测负载所要求的负载要求输出;负载要求输出增减判定部,其判定所述检测出的负载要求输出的增减;以及输出控制部,其以在判断为所述检测出的负载要求输出在增加时,向所述发动机发电部的发电输出加入来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时,将所述发动机发电部的发电输出的一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制。
附图说明
图1是整体地示出本发明的实施方式的混合式发动机发电机的输出控制装置的概略图。
图2是详细地示出图1的发动机发电部等的构成的电路图。
图3是示出图1的混合式发动机发电机的输出控制装置的动作的流程图。
图4是对图3的流程图的处理进行说明的时序图。
图5是示出声压(噪音)“dB”相对图1的发动机发电部12的输出的特性的说明图。
图6是示出对于时间的声压的增减的说明图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施方式的混合式发动机发电机的输出控制装置进行说明。
图1是整体地示出本发明的实施方式的混合式发动机发电机的输出控制装置的概略图,图2是详细地示出图1的发动机发电部等的构成的电路图。
如图1所示,混合式发动机发电机1具备发动机10、由发动机10驱动的发动机发电部12、电池14以及对它们的动作进行控制的电子控制单元(Electronic Control Unit,以下称为“ECU”)16。ECU16由至少具有处理器(CPU)16a和与所述处理器16a连接的至少一个存储器(ROM、RAM)16b等的微型计算机构成。发动机发电部12具备交流发电机20和电力转换部22。
发动机10由以例如汽油作为燃料的点火式的空冷发动机构成,具有在气缸内往复运动的活塞(未图示)和与活塞同步旋转的曲轴(输出轴,未图示)。发动机10的旋转由用执行器驱动的节气门阀10a来调节。
发动机10的动力经由曲轴对发动机发电部12的交流发电机20进行驱动。交流发电机20由多极型构成,具有:转子(未图示),其与曲轴连结并与曲轴一体旋转,并在周围配置有永磁体;和定子(未图示),其与转子的周面相向,与转子呈同心状配置,并如图2所示,设有以互差120度的相位角配置的UVW相的绕组20a。
如图2所示,电力转换部22由整流部22a、直流部22b、逆变部22c以及波形成形电路22d构成。
整流部22a由具有桥接的晶闸管SCR1、SCR2、SCR3和二极管D1、D2、D3的混合桥式整流电路构成。
交流发电机20的三相绕组20a中的U相20a1与SCR1和D1的结合部连接,V相20a2与SCR2和D2的结合部连接,W相20a3与SCR3和D3的结合部连接。
整流部22a对交流发电机20的输出进行整流并输出到直流部22b,并且在晶闸管SCR1~SCR3通过ECU16而导通/关断时,还作为将从电池14输出的直流输出电压转换为三相交流电压施加到交流发电机20的驱动装置发挥功能。直流部22b由电容器C1构成。
逆变部22c具备桥接并并联连接有二极管的开关元件Q1、Q2、Q3、Q4。逆变部22c的输出被输入到由线圈L1、L2和电容器C2构成的波形成形电路22d。在波形成形电路22d的后段连接有负载(电气负载)24。
电池14经由绝缘型的DC-DC转换器26与电力转换部22连接。DC-DC转换器26在电池14与直流部22b之间双向地供给电力。DC-DC转换器26在图1中相当于充电用电力转换部和输出用电力转换部。
DC-DC转换器26具备:变压器30初级侧的低压侧绕组30a和次级侧的高压侧绕组30b以及与低压侧绕组30a连接的低压侧开关部30c和与高压侧绕组30b连接的整流部30d。
低压侧开关部30c由并联连接有二极管并桥接的开关元件Q5、Q6、Q7、Q8构成。整流部30d由桥接的二极管D4、D5、D6、D7构成。
在高压侧绕组30b插入LC振荡电路30f,并在低压侧开关部30c和整流部30d连接平滑用电容器C3、C4。低压侧开关部30c的开关元件Q5~Q8由ECU16控制断接。
在第2变压器32的输入输出侧形成充电电路。充电电路由设置在第2变压器32的输入侧的开关元件Q9以及设置在输出侧的电容器C5和开关元件Q10构成,由ECU16对开关元件Q9进行断接控制,在电容器C5储存直流电压,通过对开关元件Q10进行断接控制调节成适合电池14充电的电压。
ECU16以DC-DC转换器26双向地进行电力转换的方式对那些开关元件进行驱动使它们同步。
由此,在图示的构成中,只要电池14的剩余容量比规定值少,发动机发电部12的发电输出充足,则直流部22b的输出电压在DC-DC转换器26降压并输入到电池14(对电池14进行充电),并且在电池14的剩余容量较多时补充(辅助)发动机发电部12的输出电压,因此从电池14经由DC-DC转换器26、逆变部22c、波形成形电路22d向负载24供给。
在电力转换部22中,整流部22a的输出电压在直流部22b被平滑调整,如后所述在逆变部22c转换成规定频率的交流电,经由波形成形电路22d向负载24供给。
在发动机10、更具体地说是在交流发电机20的定子的附近设置由磁拾取器等构成的发动机转速检测部34,对与转子的转速相对应的发动机10的转速进行检测,并且在电力转换部22设置由电压电流传感器等构成的电力转换部输出检测部36,对直流部22b的电容器C1的两端电压和发动机发电部12的发电输出等进行检测。
在负载24的上游设置由电压电流传感器等构成的负载输出检测部40,对负载24的要求输出进行检测。
在DC-DC转换器(输出用电力转换部)26的下游设置由电压电流传感器等构成的电池输出检测部42,对从电池14输出(放电)的电力进行检测,并且在电池14的合适位置设置由电压电流传感器等构成的电池剩余量检测部44,对电池14的剩余量(SOC)进行检测。
还有,在DC-DC转换器(输出用电力转换部)26设置指示电池14输出(放电)的电池输出指示部46。
发动机10的节气门阀10a的执行器与节气门开度指示部50连接,通过执行器根据节气门开度指示部50的输出进行驱动来调节节气门阀10a的开闭并校正节气门开度。
上述的检测部的输出输入到ECU16。ECU16以在发动机发电部12检测出的电容器C1的端子间电压无论负载24的增减都为恒定的方式进行控制,并以从逆变部22c输出的交流电压在所希望的频率成为负载24所要求的负载要求输出的方式对开关元件Q5~Q8的断接进行控制。
还有,ECU16基于所输入的传感器输出通过电池输出指示部46指示电池14的输出(放电),并通过节气门开度指示部50调节节气门开度,从而控制发动机转速。
还有,在ECU16,处理器16a按照存储于存储器16b的程序,如后所述作为对负载24所要求的负载要求输出进行检测的负载要求输出检测部16a1、对检测出的负载要求输出的增减进行判定的负载要求输出增减判定部16a2、以在判定为检测出的负载要求输出在增加时在发动机发电部12的发电输出中加入来自电池14的放电电力,另一方面在判定为在减少时将发动机发电部12的发电输出的一部分用作电池14的充电电力的方式实施对发动机发电部12的输出进行控制的输出控制的输出控制部16a3而发挥功能,换言之,构成为对负载24所要求的负载要求输出进行检测,对检测出的负载要求输出的增减进行判定,以在判定为检测出的负载要求输出在增加时在发动机发电部12的发电输出中加入来自电池14的放电电力,另一方面在判定为在减少时将发动机发电部12的发电输出的一部分用作电池14的充电电力的方式对发动机发电部12的输出进行控制。
图3是示出实施方式的发动机发电机1的输出控制装置的动作,更具体地说是示出ECU16的动作的流程图。每隔规定时间t(例如10msec)执行图示的程序。
以下参照图3进行说明,图示的处理开始发电时开始,首先在S10中,对负载要求输出Pw0进行检测。这是根据所述的负载输出检测部40的输出进行检测(S:处理步骤)。
接下来进入S12,与检测出的负载要求输出Pw0进行比较,即求出检测出的负载要求输出Pw0和发动机发电部12当前的发电输出Pw1(具体而言是根据前次程序执行时刻t-1的电力转换部输出检测部36的输出检测出的值)之间的差值的绝对值,判断所求得的差值是否超过规定值ΔA。规定值ΔA被设定为满足足以判定检测出的负载要求输出的急剧增减的值。
当S12为否定(S12:否)时判定为未处于负载要求输出急剧增减的状态,而是处于通常运转状态,因此进入S14,决定负载要求输出所需要的发动机转速,进入S16,决定与之相应的节气门开度。
接下来进入S18,按照适当的特性计算出与满足在S10中检测出的负载要求输出的目标发电输出相当的节气门开度,与所决定的节气门开度进行比较。接下来进入S20,根据比较结果,在S16中对通过所述节气门开度指示部50所决定的节气门开度进行校正。
接下来进入S22,将根据在S20中校正后的节气门开度所得到的发电输出改写为当前的发电输出Pw1。因此,在下次的程序循环中在S12中的比较中使用改写后的值。
接下来进入S24,判断是否输入了运转停止信号,为否定(S24:否)时返回到S10继续上述处理,另一方面为肯定(S24:是)时停止运转(发电)。
另一方面,在S12为肯定(S12:是)而判定为处于检测出的负载要求输出急剧变化的运转状态时进入S26,判断从负载要求输出Pw0减去当前的发电输出Pw1得到的差值是否低于零,即判断检测出的负载要求输出是否在急剧减少。
在S26为肯定(S26:是)时进入S28,在负载要求输出Pw0上加上发动机转速减少抑制量ΔPw进行求和,根据求得的和检索适当的特性来决定相对应的发动机转速。
发动机转速减少抑制量ΔPw可以是求得负载要求输出Pw0和当前的发电输出Pw1之间的差值,设定为与该差值相同的值,或者可以根据该差值选择并设定预先准备的多个值。
接下来进入S30,决定满足所决定的发动机转速的节气门开度。接下来进入S32,将根据在S30中所决定的节气门开度计算出的发电输出与检测出的负载要求输出之间的差量作为输出剩余量用作电池14的充电电力,进入S18。
另外,在S28中,在发动机转速减少抑制量ΔPw设定为与负载要求输出Pw0和当前的发电输出Pw1之间的差值相同的值的情况下,输出剩余量与发动机转速减少抑制量相等。
另一方面,在S26为否定(S26:否)时进入S34,检索适当的特性来决定与从负载要求输出Pw0减去发动机转速增加抑制量ΔPw得到的差值对应的发动机转速。
发动机转速增加抑制量ΔPw同样地也可以是求得负载要求输出Pw0和当前的发电输出Pw1之间的差值,设定为与该差值相同的值,或者可以根据该差值选择并设定预先准备的多个值。
进入S36,决定满足所决定的发动机转速的节气门开度,进入S38,将根据在S36中所决定的节气门开度计算出的发电输出和所检测出的负载要求输出之间的差量作为输出不足量,将来自电池14的放电电力加在发动机发电部12的发电输出(用电池放电来填补),进入S18。
S38和S32的电池14的放电或充电具体而言是通过ECU16详细而言是通过输出控制部16a3对DC-DC转换器26的动作进行控制来进行的。
同样地,在S34中将发动机转速增加抑制量ΔPw设定为与负载要求输出Pw0和当前的发电输出Pw1之间的差值相同的值的情况下,输出不足量等于发动机转速增加抑制量。
图4是用于说明图3的流程图的处理的时序图。
在图4中,单点划线表示负载要求输出,实线表示本实施方式的本控制的发动机发电部12的输出。需要说明的是,在该图中,电池14的剩余量是由相对于满充电状态的比例“%”来表示。
当在时刻t0检测出负载要求输出的增加时,根据负载要求输出的增加到时刻t1为止增加发电输出,并将与负载要求输出之间的不足量用来自电池14的放电电力来填补。
当在时刻t1检测出负载要求输出转为减少时,根据负载要求输出的减少到时刻t2为止减少发电输出,并将与负载要求输出之间的剩余量用电池14的充电电力来填补。
在时刻t3以后也根据负载要求输出的增减重复上述的处理。另外,在时刻t5电池14成为满充电时,或在时刻t10电池14的剩余量低于下限值时,解除该控制。
图5是表示声压(噪音)“dB”相对发动机发电部12的输出的特性的说明图。如图所示,噪音随着发动机发电部12的输出的增加而增加。
还有,图6是表示对于微小时间“msec”的声压的增减的说明图。如图所示,当声压在微小时间内上下波动时,就会产生让人不快的噪音。
在这一点上,现有技术中根据负载要求输出来决定发动机发电部的输出,因此在图4中发动机发电部输出变为与负载要求输出相同,例如,如在从时刻t6至t8之间用双点划线所示,发动机转速的变化变大,增大使人不快的音声。
与此相对,在本实施方式中,在负载要求输出Pw0加上/减去发动机转速减少抑制量或发动机转速增加抑制量ΔPw来决定发动机发电部12的输出,因此发动机发电部12的输出变为如实线所示。
即,在本实施方式中,通过利用电池14的电力来控制发动机发电部12的输出,如该图所示,能够使发动机转速平滑化而缓慢地发生变化,由此能够抑制发动机转速的急剧增减,避免使人不快的噪音增加。
更详细而言,如图6所示,不是使声压的变化如符号b所示的现有技术那样急剧变化,而是能够如符号c所示那样在符号d的范围内缓慢变化,由此能够抑制发动机转速的急剧增减,避免产生让人不快的噪音。
如上所述,本实施方式构成为,在具备电池14和由发动机10驱动的发动机发电部12的混合式发动机发电机1的输出控制装置中,具备:负载要求输出检测部(16a1、40、S10),其对负载24所要求的负载要求输出进行检测;负载要求输出增减判定部(16a2、S12、S26),其对所述检测出的负载要求输出的增减进行判定;输出控制部(16a3、S14~S38),其以在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时,在所述发动机发电部的发电输出中加上来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时,将所述发动机发电部的发电输出的一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制,因此能够通过利用电池14的电力来控制发动机发电部12的输出,使发动机转速平滑化而缓慢地变化,由此能够抑制发动机转速的急剧增减,避免噪音的增加。
还有,所述输出控制部构成为,在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时,从所述发动机发电部的发电输出中减去发动机转速增加抑制量求得差值(S34),另一方面在判定为在减少时,在所述发动机发电部的发电输出中加上发动机转速减少抑制量求得和(S28),由此基于得到的差值或和来决定所述电池的放电电力或充电电力(S36、S38、S30、S32),并控制所述发动机发电部的输出(S18~S22),因此能够有效地将发动机转速平滑化,由此能够进一步有效地避免噪音的增加。
还有,所述输出控制部构成为,基于所述检测出的负载要求输出和所述发动机发电部的发电输出之间的差值求得所述发动机转速增加抑制量或发动机转速减少抑制量(S34、S28),因此除上述效果外,容易计算出发动机转速的增减的抑制量。
还有,所述输出控制部构成为,在判定为所述检测出的负载要求输出的增减在规定范围内时,进行所述输出控制(S12、S26),因此除上述效果外,还能够将发动机转速的增减抑制在必要的范围内。
如上所述,本实施方式构成为,在具备电池14和由发动机10驱动的发动机发电部12的混合式发动机发电机1的输出控制方法中,包含:检测负载24所要求的负载要求输出的负载要求输出检测步骤(S10)、判定所述检测出的负载要求输出的增减的负载要求输出增减判定步骤(S12、S26)、以在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时在所述发动机发电部的发电输出中加上来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时将所述发动机发电部的发电输出的一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制的输出控制步骤(S14~S38),因此能够通过利用电池14的电力控制发动机发电部12的输出,使发动机转速平滑化而缓慢地变化,由此能够抑制发动机转速的急剧增减,避免噪音的增加。
还有,所述输出控制步骤构成为,在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时,从所述发动机发电部的发电输出减去发动机转速增加抑制量求差值(S34),另一方面在判定为在减少时,在所述发动机发电部的发电输出加上发动机转速减少抑制量求和(S28),由此基于得到的差值或和来决定所述电池的放电电力或充电电力(S36、S38、S30、S32),并控制所述发动机发电部的输出(S18~S22),因此能够有效地将发动机转速平滑化,由此能够进一步有效地避免噪音的增加。
还有,所述输出控制步骤构成为,基于所述检测出的负载要求输出与所述发动机发电部的发电输出之间的差值,求得所述发动机转速增加抑制量或发动机转速减少抑制量(S34、S28),因此除上述效果外,容易计算出发动机转速的增减的抑制量。
还有,所述输出控制部步骤构成为,在判断为所述检测出的负载要求输出的增减在规定范围内时,进行所述输出控制(S12、S26),因此除上述效果外,能够将发动机转速的增减抑制在必要的范围内。
如上所述,本实施方式构成为,在具备电池14和由发动机10驱动的发动机发电部12的混合式发动机发电机1的输出控制装置中,具备至少具有处理器16a和至少一个与所述处理器16a连接的存储器16b的ECU16,处理器16a按照存储于存储器16b的程序,检测负载24所要求的负载要求输出(16a1、S10)、判定所述检测出的负载要求输出的增减(16a2、S12、S26)、以在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时在所述发动机发电部的发电输出上加上来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时将所述发动机发电部的发电输出一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制(16a3、S14~S38),因此能够通过利用电池14的电力控制发动机发电部12的输出,使发动机转速平滑化从而缓慢地变化,由此能够抑制发动机转速的急剧增减,回避噪音的增加。
还有,所述处理器16a构成为,在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时,从所述发动机发电部的发电输出减去发动机转速增加抑制量求差值(S34),另一方面在判定为在减少时,在所述发动机发电部的发电输出上加上发动机转速减少抑制量求和(S28),由此基于得到的差值或和决定所述电池的放电电力或充电电力(S36、S38、S30、S32),并控制所述发动机发电部的输出(S18~S22),因此能够有效地将发动机转速平滑化,由此能够进一步有效地避免噪音的增加。
还有,所述处理器16a构成为,基于所述检测出的负载要求输出和所述发动机发电部的发电输出之间的差值求得所述发动机转速增加抑制量或发动机转速减少抑制量(S34、S28),除上述效果外,容易计算出发动机转速的增减的抑制量。
还有,所述处理器16a构成为,在判断为所述检测出的负载要求输出的增减在规定范围内时,进行所述输出控制(S12、S26),因此,除上述效果外,能够将发动机转速的增减抑制在必要的范围内。
产业上的实用性
本发明的混合式发动机发电机的输出控制装置能够很好地应用在由发动机驱动的发电机。
附图标记说明
1:发动机发电机;10:发动机;12:发动机发电部;14:电池;16:电子控制单元(ECU);16a:处理器;16a1:负载要求输出检测部;16a2:负载要求输出增减判定部;16a3:输出控制部;16b:存储器;20:交流发电机;22:电力转换部;22a:整流部;22b:直流部;22c:逆变部;22d:波形成形电路;24:负载;26:DC-DC转换器;30:变压器;32:第2变压器;34:发动机转速检测部;36:电力转换部处处检测部;40:负载输出检测部;42:电池输出检测部;44:电池剩余量检测部;46:电池输出指示部;50:节气门开度指示部
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种混合式发动机发电机的输出控制装置,为具备电池和由发动机驱动的发动机发电部的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,具备:
负载要求输出检测部,其对负载所要求的负载要求输出进行检测;
负载要求输出增减判定部,其对所述检测出的负载要求输出的增减进行判定;以及
输出控制部,其以在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时在所述发动机发电部的发电输出上加上来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时将所述发动机发电部的发电输出的一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制,
所述输出控制部在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时从所述发动机发电部的发电输出减去发动机转速增加抑制量求差值,另一方面,在判定为在减少时在所述发动机发电部的发电输出上加上发动机转速减少抑制量求和,由此基于得到的差值或和决定所述电池的放电电力或充电电力,并控制所述发动机发电部的输出。
2.根据权利要求1所述的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,
所述输出控制部基于所述检测出的负载要求输出和所述发动机发电部的发电输出之间的差值求得所述发动机转速增加抑制量或发动机转速减少抑制量。
3.根据权利要求1或2所述的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,
所述输出控制部在判断为所述检测出的负载要求输出的增减在规定范围内时进行所述输出控制。
Claims (4)
1.一种混合式发动机发电机的输出控制装置,为具备电池和由发动机驱动的发动机发电部的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,具备:
负载要求输出检测部,其对负载所要求的负载要求输出进行检测;
负载要求输出增减判定部,其对所述检测出的负载要求输出的增减进行判定;以及
输出控制部,其以在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时在所述发动机发电部的发电输出上加上来自所述电池的放电电力,另一方面在判定为在减少时将所述发动机发电部的发电输出的一部分用作所述电池的充电电力的方式,实施对所述发动机发电部的输出进行控制的输出控制。
2.根据权利要求1所述的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,
所述输出控制部在判定为所述检测出的负载要求输出在增加时从所述发动机发电部的发电输出减去发动机转速增加抑制量求差值,另一方面,在判定为在减少时在所述发动机发电部的发电输出上加上发动机转速减少抑制量求和,基于得到的差值或和决定所述电池的放电电力或充电电力,并控制所述发动机发电部的输出。
3.根据权利要求2所述的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,
所述输出控制部基于所述检测出的负载要求输出和所述发动机发电部的发电输出之间的差值求得所述发动机转速增加抑制量或发动机转速减少抑制量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合式发动机发电机的输出控制装置,其特征在于,
所述输出控制部在判断为所述检测出的负载要求输出的增减在规定范围内时进行所述输出控制。
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