用于車輛的雙電源系統(tǒng)和供電方法

文檔序號：7304372閱讀：484來源：國知局

導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術(shù)

專利名稱：用于車輛的雙電源系統(tǒng)和供電方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于車輛的雙電源系統(tǒng)和供電方法，其中電源之一由發(fā)電才幾構(gòu)成。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，已經(jīng)為混合動力車公布了具有雙電源系統(tǒng)的驅(qū)動裝置。這種雙電源系統(tǒng)包括連接至發(fā)動機的用于與該發(fā)動機交換轉(zhuǎn)矩的電動
機/發(fā)電機；連接至電動機/發(fā)電機的用于與電動機-發(fā)電機交換電能的高壓電能存儲設(shè)備；將電能提供給低壓電負栽的低壓電能存儲設(shè)備；和連接兩個存儲設(shè)備以便它們可以在兩個方向上交換電能的DC-DC 變換器。這里，驅(qū)動裝置包括控制設(shè)備，該控制設(shè)備被配置成當使用電動才幾/發(fā)電機啟動發(fā)動機時，通過驅(qū)動DC-DC變換器將電能從低壓電能存儲設(shè)備傳送到高壓電能存儲設(shè)備(參見，例如，日本專利申請公布第2002-176704號)。
在像上述現(xiàn)有技術(shù)那樣的傳統(tǒng)雙電源系統(tǒng)中，將電能存儲設(shè)備 (電池)安排在DC-DC變換器的左側(cè)和右側(cè)作為電源。這樣的配置是非?？煽康模驗楫擠C-DC變換器出故障時，各電池保證了負栽的工作。但是，這導(dǎo)致昂貴的系統(tǒng)。并且，因為雙電源系統(tǒng)與單電池系統(tǒng)相比占據(jù)了過大的電池容納空間，所以將雙電源系統(tǒng)應(yīng)用于僅有小容納空間的小型車輛是不實用的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了可以在不損害其可靠性的情況下以相對低成本構(gòu) 成的用于車輛的雙電源系統(tǒng)和供電方法。
在本發(fā)明的第一方面中，提供了用于車輛的雙電源系統(tǒng)，它包括發(fā)電機、連接至該發(fā)電機的DC/DC變換器、和經(jīng)過該DC/DC變換器連接至該發(fā)電機并且提供電能的電池。這里，發(fā)電機通過利用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)輸出產(chǎn)生電能。這樣，雙電源系統(tǒng)基本上可以通過使用一個電池來構(gòu)成。
負載正常工作所需的電能由電池供給和由發(fā)電機產(chǎn)生。
并且，在靠路邊停車時所需的負載可以設(shè)置在DC/DC變換器的
輸入側(cè)和輸出側(cè)上，并且，當該DC/DC變換器不工作時，在靠路邊停車時所需的負栽可以由電池的電能和發(fā)電機產(chǎn)生的電能供電。對于
這種配置，因為可以充分保證用于靠路邊停車所需的負載的電能，所以可以維持雙電源系統(tǒng)的高可靠性。
并且，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載可以由電池的電能供電。利用這種配置，可以為具有備用電流的負載保證適當?shù)碾娫础?br> 并且，DC/DC變換器可以是僅在從發(fā)電機側(cè)到電池側(cè)的方向上工作的降壓或升壓變換器，并且設(shè)置在發(fā)電機側(cè)并且經(jīng)過DC/DC變換器連接至電池的負載還不經(jīng)過DC/DC變換器地連接至電池。利用這種配置，即使將具有備用電流的負載設(shè)置在發(fā)電機側(cè)上，也可以利用簡單的配置為負栽保證必要的電源。并且，通過根據(jù)各個負載的功耗特性將負載分開設(shè)置在發(fā)電機側(cè)和電池側(cè)，可以將負載劃分成兩部分。
并且，電池可以經(jīng)過附加DC/DC變換器連接至設(shè)置在發(fā)電機側(cè) 的負載。該附加DC/DC變換器具有比DC/DC變換器小的容量并且用于提供備用電流。利用這種配置，即使將具有備用電流的多個負載設(shè) 置在發(fā)電機側(cè)上，也可以高效地為多個負載保證必要電源。并且，通過根據(jù)各個負載的功耗特性將負載設(shè)置在發(fā)電機側(cè)或電池側(cè)，可以將負栽分成兩部分。
并且，DC/DC變換器可以是雙向升壓和降壓變換器，并且DC/DC 變換器在發(fā)動機正在工作時，在從發(fā)電機側(cè)到電池側(cè)的第一方向上工作，而在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，在從電池側(cè)到發(fā)電機側(cè)的第二方向上工作。利用這種配置，即使將具有備用電流的負載設(shè)置在發(fā)電機側(cè) 上，也可以高效地為多個負載保證必要電源。并且，通過根據(jù)各個負栽的功耗特性將負栽設(shè)置在發(fā)電機側(cè)或電池側(cè)，可以將負載分成兩部分。
并且，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，DC/DC變換器可以通過斷續(xù) 工作將電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載。利用這種配置，在抑制不必要功耗的同時保證了對具有備用電流的負載的必要電源。
并且，可以在起動發(fā)動機之前使DC/DC變換器從斷續(xù)工作切換到連續(xù)工作。利用這種配置，可以在抑制不必要功耗的同時提供可以在起動發(fā)動機之前增加的、發(fā)電機側(cè)的負載所需的電能。
并且，如果在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時檢測到發(fā)動機起動前階段，使DC/DC變換器從斷續(xù)工作切換到連續(xù)工作。利用這種配置，可以
高效地提供可以在起動發(fā)動機之前增加的、發(fā)電機側(cè)的負載所需的電
s匕目匕。
并且，如果檢測到發(fā)動機停止前階段，在發(fā)動機停止之前使 DC/DC變換器的工作方向從第一方向切換到第二方向。利用這種配置，可以在沒有瞬時中斷的情況下保證當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時可能突然切斷的、發(fā)電機側(cè)的負載所需的電能。
并且，如果發(fā)電機產(chǎn)生的電能大于設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載所需的電能，可以利用發(fā)電機產(chǎn)生的電能對電池充電。
并且，如果電池的充電狀態(tài)等于或高于閾值電平，并且發(fā)電機產(chǎn) 生的電能大于設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載所需的電能，可以抑制發(fā)電機產(chǎn) 生的電能量。利用這種配置，可以優(yōu)化發(fā)電機的發(fā)電控制。
并且，低壓負栽可以連接至DC/DC變換器的發(fā)電機側(cè)，而高壓負載可以連接至DC/DC變換器的電池側(cè)。利用這種配置，沒有必要為發(fā)電機或DC/DC變換器指定過多的性能技術(shù)要求。另外，可以減小可能由短期高壓負栽的工作引起的對其它負栽的影響。
依照本發(fā)明的笫二方面，提供了用于車輛的供電方法，其中該車輛消耗的全部電能主要由電池和經(jīng)過DC/DC變換器連接至該電池的發(fā)電機提供。該方法由發(fā)電機通過利用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)輸出產(chǎn)生電能。
并且，該方法可以進一步在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，經(jīng)過DC/DC 變換器將電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載。
并且，該方法可以進一步在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，不經(jīng)過 DC/DC變換器地將電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負栽。
并且，在該方法中，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，可以經(jīng)過附加變換器將電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載。
并且，DC/DC變換器可以是雙向升壓和降壓變換器。該方法可以進一步在發(fā)動機正在工作時，使DC/DC變換器在從發(fā)動機側(cè)到電池側(cè)的第一方向上工作，而在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，可以使DC/DC 變換器在從電池側(cè)到發(fā)電機側(cè)的第二方向上工作。
并且，在該方法中，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，DC/DC變換器可以通過斷續(xù)工作將電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載。

通過參照附圖描述本發(fā)明的示范性實施例，本發(fā)明的以上和進一步的目的、特征和優(yōu)點將變得顯而易見，其中相同的標號用于表示相同的，并且在附圖中
圖1是例示依照本發(fā)明第一實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖2是依照本發(fā)明第一實施例的車輛電源系統(tǒng)的控制系統(tǒng)；圖3是例示依照本發(fā)明第二實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖4是例示依照本發(fā)明第二實施例的修改的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖5是例示依照本發(fā)明第三實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖6是示出由控制設(shè)備在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行的、用于 DC/DC變換器的控制方法的第一例子的流程8圖7是示出由控制設(shè)備在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行的、用于 DC/DC變換器的控制方法的第二例子的流程圖8是示出由控制設(shè)備在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行的、用于 DC/DC變換器80C的控制方法的第三例子的流程圖9是示出依照本發(fā)明第四實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖IO是示出由控制設(shè)備和發(fā)動機ECU在車輛的發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行的、用于車輛電源系統(tǒng)的控制方法的例子的流程圖11是例示依照本發(fā)明第五實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖12是例示由控制設(shè)備在車輛的發(fā)動機正在啟動時執(zhí)行的、用于車輛電源系統(tǒng)的控制方法的例子的流程圖13是例示依照本發(fā)明第六實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖14是例示由控制設(shè)備針對電池充電執(zhí)行的、用于車輛電源系統(tǒng)的控制方法的例子的流程圖；和
圖15是例示由控制設(shè)備針對電池充電執(zhí)行的、用于車輛電源系統(tǒng)的控制方法的另一個例子的流程圖。
具體實施例方式
在下文中，將參照附圖描述本發(fā)明的實施例。圖1是例示依照本發(fā)明第一實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。
依照第一實施例的車輛電源系統(tǒng)10A包括DC/DC變換器80A; 電池40;和交流發(fā)電機34，其中電池40和交流發(fā)電機34經(jīng)過DC/DC 變換器80A相互連接。依照本發(fā)明的第一實施例，高壓負載30A與電池40 —起連接至DC/DC變換器80A的輸出端子。并且，低壓負載 32A與交流發(fā)電機34 —起連接至DC/DC變換器80A的輸入端子。
電池40是具有，例如，42V的額定電壓的高壓電源。電池40可以是鉛電池或鋰離子電池，或由像電偶層電容器那樣的電容負載構(gòu)成。
DC/DC變換器80A是在本實施例中將DC電壓從14V變換成 42V、如圖1所示的升壓DC/DC變換器。用于DC/DC變換器80A的開關(guān)元件受控制設(shè)備50A (參見圖2)控制。并且，只要DC/DC變換器80A被配置成進行從14V到42V的升壓變換，它的相數(shù)和用于它的開關(guān)元件的類型可以按需要配置，并且可以是絕緣型的或非絕緣型的。
高壓負載30A是42V負載，包括在42V下工作以起動車輛發(fā)動機的起動器31。另外，高壓負載30A可以包括像鼓風機電動機、除霧器、制動執(zhí)行器(actuator)和動力轉(zhuǎn)向單元(輔助電動機)那樣，在工作期間臨時流過大電流的其它負載。而且，除了在工作期間臨時流過大電流的負載之外，高壓負載30A還可以包括能夠在發(fā)動機起動之前或在發(fā)動機停止之后工作的其它負栽，例如，防盜安全系統(tǒng)。這樣的負載需要能夠?qū)㈦妷簭?2V變換成14V的電路。
低壓負載32A是14V負載(除了高壓負載30A之外的負載)，并且可以包括，例如，各種類型的燈、儀表或ECU。
在第一實施例中，交流發(fā)電機34通過發(fā)動機旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大約14V 的電能。交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量由控制發(fā)動機的發(fā)動機ECU 52 (參見圖2)依照驅(qū)動條件控制。例如，在車輛處在正常驅(qū)動條件下時或當發(fā)動機空轉(zhuǎn)時，交流發(fā)電機34產(chǎn)生的目標電能量被控制成具有防止電池40放電的值。并且，將交流發(fā)電才幾34在車輛減速期間(在再生制動操作期間)產(chǎn)生的目標電能量設(shè)置成比為正常驅(qū)動條件或發(fā) 動機空轉(zhuǎn)而設(shè)置的目標值高的值。此外，調(diào)整車輛加速期間的目標電能量，使得累積的當前量對應(yīng)于預(yù)定目標值。另外，在空轉(zhuǎn)停止期間 (即，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時)，交流發(fā)電機34產(chǎn)生的目標電能量是零(即，不進行發(fā)電)。并且，本發(fā)明不局限于針對交流發(fā)電機34 的特定類型發(fā)電控制，因此可以應(yīng)用于任何控制類型的發(fā)電。
圖2是例示依照第一實施例的車輛電源系統(tǒng)10A的控制系統(tǒng)的圖。車輛電源系統(tǒng)10A包括控制DC/DC變換器80A的控制設(shè)備50A?？刂圃O(shè)備50A可以由微型計算機或像專用集成電路(ASIC)那樣的控制電路構(gòu)成。此外，控制設(shè)備50A可以與DC/DC變換器80A的單元形成一體。
發(fā)動機ECU52經(jīng)過像控制器局域網(wǎng)(CAN)那樣的適當總線連接至控制設(shè)備50A。控制設(shè)備50A與控制交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量的發(fā)動機ECU 52協(xié)作，控制車輛電源系統(tǒng)IOA。通過與發(fā)動機ECU 52通信，將發(fā)動機的工作狀態(tài)或交流發(fā)電機34的發(fā)電狀態(tài)通知給控制設(shè)備50A。同樣，可以通過與控制設(shè)備50A通信，將DC/DC變換器80A的工作狀態(tài)(包括故障等)通知給發(fā)動機ECU 52。
在下文中，將描述在控制設(shè)備50A和發(fā)動才幾ECU 52的控制下執(zhí) 行的、依照第一實施例的車輛電源系統(tǒng)IOA的主要操作。
一旦接通點火開關(guān)，來自電池40的電能就啟動起動器31，以將轉(zhuǎn)動慣性施加于曲軸。也就是說，發(fā)動機開始曲柄轉(zhuǎn)動。并且，當通過曲柄轉(zhuǎn)動慣性支持的燃料注入和點火控制使發(fā)動機達到足夠發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，起動器31停止。也就是說，發(fā)動機被成功起動(成功起動)。
此后，當發(fā)動機工作時，通過交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能(發(fā)電能)驅(qū)動低壓負載32A。并且，通過DC/DC變換器80A的工作使交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能的電壓升高到大約42V,并且將這個升高的電壓提供給高壓負栽30A。當，例如，在發(fā)動才幾起動之后電池40的電荷狀態(tài)(SOC)下降或在電池40上檢測到大放電電流時，將交流發(fā)電機 34產(chǎn)生的目標電能量設(shè)置成較高值，并且由交流發(fā)電機34對電池40 充電。
因此，在本實施例中，僅在如下條件下使用電池40的電能當發(fā)動才幾還未起動時；當交流發(fā)電機34不工作時；和當高壓負載30A 請求交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能不能提供的大電能時。在發(fā)動機起動之后，交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能使負載30A和32A正常工作。
如果在發(fā)動機工作期間發(fā)生了任何故障(包括DC/DC變換器80A 中的工作故障和異常，下同)，從而使交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能無法通過DC/DC變換器80A提供給高壓負載30A,則馬上向駕駛員發(fā)出
ii警告，以便駕駛員可以將車輛停靠在路邊。
在這樣的情況下，交流發(fā)電機34繼續(xù)產(chǎn)生電能，以便交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電壓保證靠路邊停車所需的低壓負載32A的工作。而且，來自電池40的電能保證靠路邊停車所需的高壓負載30A的功能。這里，術(shù)語"靠路邊停車，，用于表示駕駛相對短的距離以將車輛停放在像路肩那樣的安全地方。"靠路邊停車所需的高壓負栽30A的功能"指的是配置成停止用于像空氣調(diào)節(jié)器那樣的駕駛員便利設(shè)施的負載的工作的各種ECU功能，和/或?qū)?yōu)先級給予駕駛車輛(例如，通過制動設(shè) 備的制動或通過轉(zhuǎn)向設(shè)備的轉(zhuǎn)向)所需的負載的功能。
如上所述，依照本實施例，利用一個電池實現(xiàn)了劃分成高壓系統(tǒng) 和低壓系統(tǒng)的雙電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了成本的降低和所需容納空間的縮小。并且，即使DC/DC變換器80A無法工作，也可以由交流發(fā)電機34和電池40提供靠路邊停車所需的低壓負載32A和高壓負栽30A 的電能。于是，實現(xiàn)了高度可靠的電源系統(tǒng)。
而且，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，交流發(fā)電機34不產(chǎn)生電能。于是，設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)(即，連接至交流發(fā)電機34連接至的變換器80A的一個端子)的低壓負載32A不能工作。但是，在本實施例中，將能夠在發(fā)動機起動之前或在發(fā)動機停止之后工作的負載設(shè)置在電池側(cè)(即，連接至電池40連接至的變換器80A的另一端子)作為高壓負載30A的一部分。因此，即使發(fā)動機處于停止狀態(tài)，電池40提供的電能也可以保證必要負載的工作。
并且，在本實施例中，因為將具有與高壓負載30A相對應(yīng)的高額定電壓的電池40設(shè)置在高壓負載30A那一側(cè)上，所以如上所述，可以從電池40中引出使高壓負載30A工作所需的大瞬時電能。因此，沒有必要對交流發(fā)電機34或DC/DC變換器80A指定過多的性能技術(shù) 要求。而且，當高壓負栽30A正在工作時，防止低壓負載32A在不穩(wěn) 定條件下工作(例如，在不穩(wěn)定條件下，燈會閃爍)。并且，本實施例中不排除將不帶起動器31的高壓負載30A設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)的配置。降壓DC/DC變換器可以取代升壓DC/DC變換器80A;可以將交流發(fā)電機產(chǎn)生的電壓設(shè)置成42V的高壓；并可以將高壓負載30A設(shè) 置在交流發(fā)電機側(cè)上。此外，可以配備具有14V的額定電壓的電池，并且可以將低壓負栽32A設(shè)置在電池側(cè)上。
依照本實施例，為了實現(xiàn)更高級的防故障特征，可以將小型電池 (例如，電容器)作為備份電源分配給位于交流發(fā)電機側(cè)的低壓負載 32A中的與車輛的安全駕駛有關(guān)的一些低壓負載32A (例如，制動器 ECU和/或氣嚢ECU)。在這種情況下，例如，即4吏交流發(fā)電才幾34 在交流發(fā)電機34出故障的情況下不能發(fā)電或發(fā)電不足，小型電池也可以將靠路邊停車所需的最小電能提供給特定低壓負載32A。
本發(fā)明的第二實施例與第一實施例的不同之處主要在于，第二實施例具有考慮了低壓負栽的備用電流的配置。在下文中，將相同的標號分別指定給與上面第一實施例的那些元件相同的元件，并且省略對它們的描述。
圖3是例示依照本發(fā)明第二實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。
依照第二實施例的車輛電源系統(tǒng)10B包括DC/DC變換器80B; 電池40;和交流發(fā)電才幾34，其中電池40和交流發(fā)電4幾30經(jīng)過DC/DC 變換器80B相互連接。DC/DC變換器80B是在本實施例中將DC電壓從14V變換成42V、如圖3所示的升壓DC/DC變換器。依照本實施例，高壓負載30B與電池40 —起連接至DC/DC變換器80B的輸出端子。并且，低壓負栽32B與交流發(fā)電機34—起連接至DC/DC變換器80B的輸入端子。
高壓負栽30B是42V負栽，包括起動發(fā)動機的起動器31。另夕卜，高壓負栽30B進一步包括像鼓風機電動機、除霧器、制動執(zhí)行器和動力轉(zhuǎn)向單元(輔助電動機)等那樣，在相對短的時間間隔內(nèi)需要大電能的短期大功率負栽。低壓負載32B是14V負載(除了高壓負載30B 之外的負載)，并且包括小功率負載。低壓負載32B可以包括，例如，各種燈、儀表或ECU。但是，與第一實施例中的低壓負栽32A不同，低壓負載32B可能需要維持RAM或像防盜安全系統(tǒng)那樣的、能夠在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時工作的小功率負載的備用電流(standby cuirent)。
在第二實施例中，將低壓負栽32B設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)上，并且經(jīng)過備用電流供電線70連接至電池40,以便低壓負載32B可以在不經(jīng)過DC/DC變換器80B連接的情況下電耦合至電池40。也就是說，備用電流供電線70從DC/DC變換器80B的輸出側(cè)(電池側(cè))引出，連接至低壓負載32B。
并非低壓負載32B的所有部分都需要通過備用電流供電線70連接至電池40。只有必要負栽連接至電池40。也就是說，在低壓負載 32B中，為了，例如，計時(時鐘工作)或RAM的備份而工作的負栽、和像音頻設(shè)備、汽車導(dǎo)航設(shè)備和各種安全系統(tǒng)那樣的各種備用電流負栽需要連接至電池40。并且，在低壓負載32B的這些部分中，需要或最好增加電源冗余度以便保證車輛安全的負載可以與備用電流負載一起連接至電池40。通常，這樣的負載包括，例如，制動車輛所必需的制動器ECU、設(shè)計成緊急時與外部設(shè)施(中心)通信的緊急呼叫系統(tǒng)(求救系統(tǒng))等。在下文中，除非另有說明，假設(shè)備用電流供電線70連接至低壓負載32B的所有部分。
低壓負栽32B包含能夠?qū)㈦妷簭?2V變換成12V的設(shè)備。這種設(shè)備可以是在負栽電路內(nèi)形成的電阻器分壓電路，或由小型DC/DC 變換器或降壓(dropper)型調(diào)節(jié)器形成的降壓電路。如果一個單獨的 DC/DC變換器用于提供備用電流，該DC/DC變換器是能夠?qū)㈦妷簭?42V變換成14V的降壓變換器，因此，與管理大電能的DC/DC變換器不同，可以具有小型配置(例如，缺乏散熱器件或散熱區(qū)的配置)。因此，可以將小DC/DC變換器放置在低壓負栽32B內(nèi)。
來自電池40的饋電線(即，備用電流供電線70)和來自交流發(fā) 電機34的饋電線可切換地連接至低壓負載32B。這種類型的連接可以利用邏輯電路(包括二極管OR連接)實現(xiàn)。
圖4是例示依照本發(fā)明第二實施例的修改的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。如圖4所示的修改與如圖3所示的第二實施例的不同之處在于，將電壓從42V變換成14V的公用降壓DC/DC變換器 72被設(shè)置在低壓負載32B的前面。如上所述，主要用于提供備用電流的DC/DC變換器可以具有小型配置(例如，芯片配置)，并且可以與如圖3所示的第二實施例一樣包含在每個低壓負載32B內(nèi)。但是，當與如圖4所示的修改一樣，多個低壓負載32B需要備用電流時，可以外部安裝用于各個低壓負載32B的公用DC/DC變換器72，以便單個設(shè)備可以為多個低壓負栽32B進4亍從42V到14V的電壓變換。這里，可以與圖3的第二實施例一樣，通過控制DC/DC變換器72的輸出電壓，在交流發(fā)電機34和電池40之間切換低壓負載32B的電源。
在下文中，將描述依照本實施例(包括它的修改)的用于車輛的電源系統(tǒng)10B的主要操作。如果接通點火開關(guān)，則來自電池40的電能使起動器31工作，以便起動發(fā)動機。
此后，當發(fā)動機已起動時，通過交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能(發(fā) 電能)驅(qū)動低壓負載32B。然后，通過DC/DC變換器80B的工作使來自交流發(fā)電機34的電壓提升到大約42V，然后提供給高壓負載30B。并且，例如，在如下情況下，使用交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能對電池 40充電當電池40的SOC下降時或當從電池40中檢測到大》文電電流時。
如果在發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)的時候DC/DC變換器80B發(fā)生了故障，因此交流發(fā)電機34不能經(jīng)過DC/DC變換器80B向高壓負栽30B提供電能，交流發(fā)電機34繼續(xù)產(chǎn)生電能。因此，交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電壓保證了靠路邊停車所需的低壓負載32B的工作。并且，來自電池40 的電能保證了靠路邊停車所需的高壓負栽30B的功能。
并且，當在發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)的時候，在交流發(fā)電機34中發(fā)生故障，因此交流發(fā)電機34不可能發(fā)電或發(fā)電不足時，電池40通過備用電流供電線70提供的電能保證了靠路邊停車所需的低壓負栽32B的工作。此外，來自電池40的電能保證了靠路邊停車所需的高壓負載 30B的功能。
并且，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，交流發(fā)電機34不能產(chǎn)生電能。因此，以與在交流發(fā)電機34中發(fā)生故障的上述情況相同的方式，由電池40通過備用電流供電線70實現(xiàn)對低壓負載32B的供電。于是，盡管沒有將可以在發(fā)動機起動之前或在發(fā)動機停止之后工作的負載設(shè)置在電池側(cè)作為高壓負載30B的一部分，但當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，可以利用來自電池40的電能保證該負載的工作。其結(jié)果是，視各個負載的功耗特性而定(例如，視是否消耗大電能而定)，可以將各種負栽適當?shù)卦O(shè)置在低壓側(cè)和高壓側(cè)上。
依照第二實施例，與第一實施例一樣，可以利用一個電池實現(xiàn)劃分成高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的雙電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了成本的降低和所需容納空間的縮小。并且，即使DC/DC變換器80B無法工作，也可以由交流發(fā)電機34和電池40分別提供靠路邊停車所需的低壓負載 32B和高壓負載30B的電能。因此，實現(xiàn)了高度可靠的電源系統(tǒng)。
而且，依照第二實施例，即^f吏交流發(fā)電才幾34無法工作，也可以通過備用電流供電線70從電池40提供靠路邊停車所需的低壓負載 32B和高壓負載30B的電能。因此，實現(xiàn)了高度可靠的電源系統(tǒng)。
并且，在本實施例中，將具有42V的高額定電壓的電池40設(shè)置在高壓負載側(cè)上。因此，如上所述，通過從電池40中引出電能，可以獲得使高壓負載30B工作所需的大瞬時電能。因此，沒有必要對交流發(fā)電機34和DC/DC變換器80B指定過多的性能技術(shù)要求。并且，本實施例不排除將不帶起動器31的高壓負載30B設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè) 的配置。換句話說，降壓DC/DC變換器可以用于取代升壓DC/DC變換器80B，可以將高壓負載30B設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)上，并且可以將低壓負載32B設(shè)置在電池側(cè)上。
并且，在本實施例中，電池40可以由附帶有14V抽頭的帶抽頭電池形成。在這種情況下，備用電流供電線70從安裝在電池40上的低壓端子(14V端子)引出，直接連接至低壓負栽32B。低壓端子在電池40的高壓端子(連接至DC/DC變換器80B的輸出端子的端子) 和地之間形成。低壓端子可以通過，例如，將抽頭附在包括在電池40 中的疊層電池的適當電池部分(與14V相對應(yīng)的電池部分)上形成。在這種配置中，在低壓負載32B內(nèi)可以不需要將電壓從42V變換成 14V的器件(電阻分壓電路等)。而且，也沒有必要配備DC/DC變換器72。
并且，依照本實施例，為了實現(xiàn)更高級的防故障特征，可以為位于交流發(fā)電機側(cè)的低壓負栽32B中的、與車輛的安全駕駛有關(guān)的一些低壓負載32B (例如，制動器ECU或氣嚢ECU)分配小型電池作為備份電源。在這種情況下，例如，即使在交流發(fā)電機34無法工作的同時備用電流供電線70斷了或電壓變換器件出故障了，小型電池也可以將靠路邊停車所需的最小電能提供給特定低壓負載32B。
本發(fā)明的第三實施例與第一實施例的不同之處主要在于，DC/DC 變換器可以以雙向方式工作。在下文中，將相同的標號分別指定給與第一實施例的那些元件相同的元件，并且省略對它們的描述。
圖5是例示依照本發(fā)明第三實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。在圖5中，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)被例示成分開的。但是，盡管控制設(shè)備50C和發(fā)動機ECU 52未描繪成車輛電源設(shè)備的負載，但控制設(shè)備50C和發(fā)動機ECU 52實際上包括在，例如，低壓負載32C 中。
依照第三實施例的車輛電源系統(tǒng)10C包括DC/DC變換器80C、電池40、和交流發(fā)電機34，其中電池40和交流發(fā)電才幾34經(jīng)過DC/DC 變換器80C相互連接。依照本實施例，高壓負載30C與電池40—起連接至DC/DC變換器80C的高壓側(cè)。并且，低壓負載32C與交流發(fā) 電機34 —起連接至DC/DC變換器80C的低壓側(cè)。
電池40是具有，例如，42V的額定電壓的高壓電源。電池40可以是鉛電池或鋰離子電池，或由像電偶層電容器那樣的電容負載構(gòu)成。
高壓負栽30C是42V負載，包括起動發(fā)動機的起動器31。另夕卜，高壓負載30C可以進一步包括像鼓風機電動機、除霧器、制動執(zhí)行器和動力轉(zhuǎn)向單元(輔助電動機)等那樣，在相對短的時間間隔內(nèi)需要大電能的短期大功率負載。低壓負栽32C是14V負載(除了高壓負載 30C之外的負載)，并且包括小功率負載。低壓負載32C可以包括，
17例如，各種類型的燈、儀表或ECU。此外，與第一實施例中的低壓負栽32A不同，低壓負栽32C可以包括像防盜安全系統(tǒng)那樣的、能夠在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時工作的小功率負載。
DC/DC變換器80C是在本實施例中能夠?qū)C電壓從14V變換成42V和從42V變換成14V、如圖5所示的雙向DC/DC變換器(可逆斬波型升壓DC/DC變換器)。
在如圖5所示的例子中，DC/DC變換器80C是同步整流和非絕緣DC/DC變換器。電池40的正端子通過線圈元件和第二開關(guān)元件22 連接至交流發(fā)電機34的正端子。第二開關(guān)元件22被安排成使得它的源極處在電池側(cè)上。其源極接地的笫一開關(guān)元件20的漏極連接至線圏和第二開關(guān)元件22。并且，在如圖5所示的例子中，開關(guān)元件20和 22由金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)構(gòu)成。而且，圖5 示出了在MOSFET中形成的體二極管(body diode)。
并且，只要DC/DC變換器80C被配置成進行從14V到42V的升壓變換和從42V到14V的降壓變換，它的相數(shù)和用于它的開關(guān)元件的類型可以按需要配置，并且可以是絕緣型的或非絕緣型的。例如，盡管在如圖5所示的例子中將MOSFET用作開關(guān)元件，但也可以將像絕緣柵雙極晶體管(IGBT)那樣的雙極晶體管用作開關(guān)元件。并且，可以將防止涌流的第三開關(guān)元件設(shè)置在線圏和平滑電容器之間。
控制施加在開關(guān)元件20和22的柵極上的電壓的控制設(shè)備50C連接至開關(guān)元件20和22。開關(guān)元件20和22由駕-駛員(未示出)響應(yīng) 控制設(shè)備50C提供的驅(qū)動信號Vgl和Vg2接通和斷開?？刂圃O(shè)備50C 監(jiān)視作為DC/DC變換器80C的低壓的電壓VI (交流發(fā)電機34那一側(cè)的輸出電壓VI)。
發(fā)動機ECU 52經(jīng)過像CAN那樣的適當總線連接至控制設(shè)備 50C。與上述第一實施例一樣，發(fā)動機ECU52控制交流發(fā)電機34產(chǎn) 生的電能量，以及發(fā)動機的各種操作。控制設(shè)備50C與發(fā)動機ECU 52 協(xié)作，控制車輛電源系統(tǒng)10C的工作。通過與發(fā)動機ECU52通信，將發(fā)動機的工作狀態(tài)或交流發(fā)電機34的發(fā)電狀態(tài)通知給控制設(shè)備50C。同樣，也可以通過與控制設(shè)備50C通信，將DC/DC變換器80C 的工作狀態(tài)(包括故障等)通知給發(fā)動機ECU52。
在下文中，將描述在控制設(shè)備50C和發(fā)動機ECU 52的控制下執(zhí) 行的、依照第三實施例的車輛電源系統(tǒng)10C的主要操作。
當接通點火開關(guān)時，電池40使起動器31工作，以便起動發(fā)動機。
當發(fā)動機被起動時，通過交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能使低壓負栽 32C工作。而且，當發(fā)動機被起動時，控制設(shè)備50C使DC/DC變換器80C在升壓方向(從交流發(fā)電機34到電池40的方向)上工作(升壓工作)。因此，交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電壓經(jīng)過DC/DC變換器80C 從14V提升到42V，然后提供給高壓負栽30C。并且，例如，在如下情況下，使用交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能對電池40充電當電池40 的SOC下降時或當從電池40中檢測到大放電電流時。
如果DC/DC變換器80C在發(fā)動機工作期間出了故障，從而不能通過DC/DC變換器80C將交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能提供給高壓負載 30C,通過交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能來為靠路邊停車所需的低壓負載 32C的功能供電。并且，通過來自電池40的電能完成靠路邊停車所需的高壓負載30C的功能。
并且，當交流發(fā)電機34在發(fā)動機工作期間出故障，從而使交流發(fā)電機34不能發(fā)電或發(fā)電不足時，控制設(shè)備50C將DC/DC變換器 80C的工作方向從升壓方向切換到降壓方向。換句話說，控制設(shè)備50C 使DC/DC變換器80C在降壓方向(從電池40到交流發(fā)電機34的方向)上工作(降壓工作)。因此，電池40的電壓由DC/DC變換器80C 從42V降到14V，然后提供給交流發(fā)電機34。如上所述，在本實施例中，即使交流發(fā)電才幾34無法工作，也可以通過由電池40通過DC/DC 變換器80C提供的電能保證靠路邊停車所需的低壓負載32C的工作。并且，可以通過來自電池40的電能保證靠路邊停車所需的高壓負栽 30C的功能。
并且，當發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，以與在交流發(fā)電機34中發(fā)生故障時相同的方式，由電池40經(jīng)過DC/DC變換器80C提供低壓負栽32C所需的電能。于是，盡管沒有將可以在發(fā)動機起動之前或在發(fā)動機停止之后工作的負載設(shè)置在電池側(cè)作為高壓負載30C的一部分，但可以通過由電池40通過DC/DC變換器80C提供的電能保證發(fā)動機處于停止狀態(tài)時該負栽的工作。因此，視各個負栽的功耗特性而定(即，視是否消耗大電能而定)，可以將各種負載適當?shù)卦O(shè)置在低壓側(cè)和高壓側(cè)上。
因此，依照第三實施例，與第一實施例一樣，可以利用一個電池實現(xiàn)劃分成高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的雙電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了成本的降低和所需容納空間的縮小。并且，即使DC/DC變換器80C無法工作，也可以由交流發(fā)電機34和電池40分別提供靠路邊停車所需的低壓負載32C和高壓負載30C的電能。因此，可以實現(xiàn)高度可靠的電源系統(tǒng)。
而且，依照第三實施例，即使交流發(fā)電機34無法工作，也可以通過DC/DC變換器80C從電池40提供靠路邊停車所需的低壓負栽 32C和高壓負栽30C的電能。因此，可以實現(xiàn)高度可靠的電源系統(tǒng)。
并且，在本實施例中，將具有42V的高額定電壓的電池40設(shè)置在高壓負栽側(cè)上。因此，如上所述，通過從電池40中引出電能，可以獲得使高壓負栽30C工作所需的大瞬時電能。因此，沒有必要對交流發(fā)電機34和DC/DC變換器80C指定過多的性能技術(shù)要求。并且，本實施例不排除將不帶起動器31的高壓負載30C設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè) 的配置。換句話說，可以將高壓負載30C設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)上，并且可以將低壓負載32C設(shè)置在電池側(cè)上。
并且，依照本實施例，為了實現(xiàn)更高級的防故障特征，可以為位于交流發(fā)電機側(cè)的低壓負載32C中的、與車輛的安全駕駛有關(guān)的一些低壓負栽32C (例如，制動器ECU和/或氣嚢ECU)分配小型電池作為備份電源。在這種情況下，例如，即使DC/DC變換器80C和交流發(fā)電機34兩者同時出故障，小型電池仍然可以將靠路邊停車所需的最小電能提供給特定低壓負載32C。
在下文中，將參照圖6-8描述依照第三實施例，在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時控制DC/DC變換器80C的示范性方法。
20圖6是示出用于DC/DC變換器80C的控制方法的一個例子的流程圖。該方法由控制設(shè)備50C在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行。在斷開發(fā)動機的點火開關(guān)之后，在每個規(guī)定時段內(nèi)執(zhí)行如圖6所示的處理例程。
在步驟S100中，確定時間計數(shù)器的計數(shù)值高于還是低于規(guī)定值。當?shù)谝惶幚黹_始時，將時間計數(shù)器的計數(shù)值設(shè)置成零。所述規(guī)定值對應(yīng)于DC/DC變換器80C的斷續(xù)工作中的工作停止時間。例如，如果發(fā)動機處于停止狀態(tài)時備用電流的量值是事先已知的幾乎恒定的值，并且DC/DC變換器80C的低壓側(cè)上的電壓VI (即，變換器80C的低壓端子的電壓)由DC/DC變換器80C升高到目標值，規(guī)定值(即，工作停止時間)可以是固定值。可替代地，如果發(fā)動機處于停止狀態(tài) 時備用電流的量值可以改變，或DC/DC變換器80C停止工作時的電壓VI可以改變，規(guī)定值(工作停止時間)可以隨DC/DC變換器80C 停止工作時檢測到的備用電流和電壓VI而變。
如果在步驟S100中確定時間計數(shù)器的計數(shù)值高于規(guī)定值，控制設(shè)備50C在步驟S120中，在規(guī)定時間量內(nèi)進行DC/DC變換器80C 的降壓操作。于是，電池40的電壓由DC/DC變換器80C從42V降低到14V,然后提供給交流發(fā)電機34那一側(cè)，以便使低壓負栽側(cè)上的電壓V1升高。因此，可以暫時保證基于低壓負栽32C的備用電流的操作。然后，如果計數(shù)值再次變成規(guī)定值，再次執(zhí)行DC/DC變換器80C 的降壓操作。
如上所述，控制設(shè)備50C在步驟S120中，在規(guī)定時間內(nèi)使DC/DC 變換器80C工作。然后，控制設(shè)備50C停止DC/DC變換器80C的工作，并且將時間計數(shù)器重置成零(步驟S130)。這里，可以根據(jù)DC/DC 變換器80C停止工作時檢測到的備用電流和電壓VI設(shè)置重新用于下一個確定處理的步驟S100的規(guī)定值。
同時，如果在步驟S100中確定時間計數(shù)器的計數(shù)值等于或低于規(guī)定值，控制設(shè)備50C維持DC/DC變換器80C的工作停止狀態(tài)(步驟SllO)。圖7是示出用于DC/DC變換器80C的另一種控制方法的流程圖。該方法由控制設(shè)備50C在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行。在斷開發(fā)動機的點火開關(guān)之后，在每個規(guī)定時段內(nèi)執(zhí)行如圖7所示的處理。
在步驟S200中，根據(jù)低壓負載側(cè)上的電壓VI的當前檢測值確定電壓VI是否低于下限值。下限值可以通過將余量值(可以通過，例如，考慮電壓容限、DC/DC變換器80C的工作時間等確定)加入使具有備用電流的低壓負載32C工作所需并且足夠的最低可能電壓中而獲得。
如果在步驟S200中確定電壓VI低于下限值，控制設(shè)備50C在步驟S220中，在規(guī)定時段內(nèi)執(zhí)行DC/DC變換器80C的降壓操作。規(guī) 定時段可以隨高壓負載側(cè)上的電壓、溫度等而變(例如按照映射)。于是，電池40的電壓由DC/DC變換器80C從42V降低到14V,然后提供給交流發(fā)電機側(cè)，以便使低壓負載側(cè)上的電壓VI升高。因此，可以暫時保證基于低壓負載32C的備用電流的操作。然后，如果低壓負載側(cè)上的電壓V1因低壓負載32C的操作而變成低于下限值，則再次執(zhí)行DC/DC變換器80C的降壓操作。
在步驟S220中，控制設(shè)備50C在規(guī)定時間內(nèi)使DC/DC變換器 80C工作。此后，控制設(shè)備50C再次停止DC/DC變換器80C的工作。
同時，如果在步驟S200中確定電壓VI等于或高于下限值，控制設(shè)備50C維持DC/DC變換器80C的工作停止狀態(tài)(步驟S210 )。
圖8是示出用于DC/DC變換器80C的控制方法的另一個例子的流程圖。該方法由控制設(shè)備50C在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行。在斷開發(fā)動機的點火開關(guān)之后，在每個規(guī)定時段內(nèi)執(zhí)行如圖8所示的處理。
在步驟S300中，根據(jù)低壓負載側(cè)上的電壓VI的當前檢測值確定電壓Vl是否低于下限值。下限值可以通過將余量值(通過，例如，考慮電壓容限、DC/DC變換器80C的工作時間等確定)加入使具有備用電流的低壓負栽32C工作所需并且足夠的最低可能電壓中而獲得。
如果在步驟S300中確定電壓VI低于下限值，控制設(shè)備50C在步驟S320中執(zhí)行DC/DC變換器80C的降壓操作，直到低壓負載側(cè)上的電壓VI變成高于目標值(即，直到步驟S330中的"是")。于是，電池40的電壓由DC/DC變換器80C從42V降低到14V,然后提供給交流發(fā)電機側(cè)，以便使低壓負載側(cè)上的電壓VI升高，最終達到目標值。目標值可以是低壓負栽側(cè)上的電壓VI的上限。因此，可以暫時保證基于低壓負載32C的備用電流的操作。然后，如果低壓負載側(cè)上的電壓VI因低壓負載32C的操作而變成低于下限值，則再次執(zhí)行 DC/DC變換器80C的降壓操作。
發(fā)動機處于停止狀態(tài)時所需的電能與DC/DC變換器80C的實際能力相比非常小。考慮到這一點，在本實施例中，在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，為了提供備用電流，使DC/DC變換器80C斷續(xù)地工作。因此，在禁止不必要功耗的同時，保證了備用電流的必要供應(yīng)。
本發(fā)明的第四實施例與第一實施例的不同之處主要在于DC/DC 變換器以雙向方式工作，并且主要特征在于發(fā)動機處于停止狀態(tài)時的控制方法。在下文中，將相同的標號分別指定給與第一實施例的那些元件相同的元件，并且省略對它們的描述。
圖9是例示依照本發(fā)明第四實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。在圖9中，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)被例示成分開的。但是，盡管控制設(shè)備50D、發(fā)動機ECU 52和發(fā)動機56未描繪成車輛電源設(shè) 備的負載，但它們實際上包括在，例如，低壓負載32D中。
DC/DC變換器80D與上述第三實施例一樣，是雙向DC/DC變換器。高壓負載30D與第三實施例一樣，是42V負載，并且包括起動發(fā) 動機52的起動器31。另外，高壓負載30D進一步包括像鼓風機電動機、除霧器、制動執(zhí)行器和動力轉(zhuǎn)向單元(輔助電動機)等那樣，在相對短的時間間隔內(nèi)需要大電能的短期大功率負載。低壓負載32D是 14V負栽(除了高壓負載30D之外的負載)，并且包括小功率負載。低壓負栽32D可以包括，例如，各種類型的燈、儀表或ECU。但是，與第一實施例中的低壓負載32A不同，低壓負載32D可以包括像防盜安全系統(tǒng)那樣，能夠在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時工作的小功率負栽?？刂瓢l(fā)動機56和交流發(fā)電機34的發(fā)動機ECU 52經(jīng)過像CAN 那樣的適當總線連接至控制設(shè)備50D?？刂圃O(shè)備50D與發(fā)動機ECU 52 協(xié)作，控制車輛電源系統(tǒng)10D的工作。通過與發(fā)動機ECU52通信，將發(fā)動機52的工作狀態(tài)或交流發(fā)電機34的發(fā)電狀態(tài)通知給控制設(shè)備 50D。同樣，也可以通過與控制i殳備50D通信，將DC/DC變換器80D 的工作狀態(tài)通知給發(fā)動機ECU 52。并且，控制設(shè)備50D接收附屬開關(guān)的OFF信號(ACC OFF信號)和點火開關(guān)的OFF信號(IG OFF 信號)。ACC OFF信號在駕駛員停止發(fā)動機時(例如，在駕駛員將點火鑰匙從IG ON位置轉(zhuǎn)到ACC位置或IG OFF位置時)生成，然后輸入控制設(shè)備50D中。
在下文中，將描述在控制設(shè)備50D和發(fā)動機ECU 52的控制下執(zhí) 行的、依照第四實施例的車輛電源系統(tǒng)10D的主要操作。除了發(fā)動機處于停止狀態(tài)時執(zhí)行的操作之外的其它主要操作(例如，發(fā)動機起動時或發(fā)動機運轉(zhuǎn)時用于車輛的電源系統(tǒng)10D的主要操作)可以與上述第三實施例的那些操作相同。
圖10是例示與發(fā)動機停止有關(guān)、在控制設(shè)備50D和發(fā)動機ECU 52的控制下執(zhí)行的、用于車輛電源系統(tǒng)10D的示范性控制方法的流程圖。
如圖10所示，當發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)時，控制設(shè)備50D監(jiān)視ACC OFF 信號和IGOFF信號的出現(xiàn)，并且在步驟S400中進行DC/DC變換器 80D的升壓操作，直到檢測到ACC OFF信號或IG OFF信號(即，直到步驟S410中的"是，，)。也就是說，控制設(shè)備50D使雙向DC/DC 變換器80D在從低壓負載32D到高壓負載30D的方向上工作。
如果檢測到ACC OFF信號或IG OFF信號(即，步驟S410中的"是，，)，控制設(shè)備50D使雙向DC/DC變換器80D在從高壓負栽30D 到低壓負栽32D的方向上工作(步驟S420)。也就是說，如果檢測到發(fā)動機停止前階段(例如，檢測到ACC OFF信號或IG OFF信號)，控制設(shè)備50D將DC/DC變換器80D的工作模式從升壓工作模式切換到降壓工作模式。
24在切換了 DC/DC變換器80D的工作方向之后，控制設(shè)備50D生成向發(fā)動機ECU52通知切換的切換終止信號(步驟S430)。并且，當根據(jù)低壓負載側(cè)上的電壓VI的檢測結(jié)果將低壓負栽側(cè)上的電壓VI 升高到規(guī)定值時，控制設(shè)備50D可以確定DC/DC變換器80D的工作方向已經(jīng)切換了。該規(guī)定值可以是，例如，14V。
一旦接收到切換終止信號，發(fā)動機ECU 52就開始降低交流發(fā)電機34的輸出，同時停止發(fā)動機56 (在步驟S440中)。
如上所述，在第四實施例中，即使，例如，車輛駕駛員將點火鑰匙從IG ON位置轉(zhuǎn)到ACC位置或IG OFF位置，發(fā)動機ECU 52也不馬上停止發(fā)動機56，而是在DC/DC變換器80D的工作完全從一個方向切換到另一個方向之后才停止發(fā)動機56。于是，即使在生成ACC OFF信號或IG OFF信號之后發(fā)動才幾56也可以繼續(xù)運轉(zhuǎn)，直到DC/DC 變換器80D的工作方向完全得到切換，從而使交流發(fā)電機34能夠產(chǎn) 生足夠的電能。因此，可以有把握地防止否則會在發(fā)動機56處于停止狀態(tài)時發(fā)生的對低壓負載32D供電的立即停止。換句話說，發(fā)動機56 只有在DC/DC變換器80D的工作方向切換之后才停止。因此，在發(fā) 動機停止之后，可以不瞬時中斷地經(jīng)過DC/DC變換器80D將來自電池40的電能提供給低壓負載32D。
并且，依照第四實施例，與第一實施例一樣，可以利用一個電池實現(xiàn)劃分成高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的雙電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了成本的降低和所需容納空間的縮小。并且，即使DC/DC變換器80D無法工作，也可以由交流發(fā)電機34和電池40分別提供靠路邊停車所需的低壓負載32D和高壓負栽30D的電能。因此，可以實現(xiàn)高度可靠的電源系統(tǒng)。
而且，依照第四實施例，與第三實施例一樣，即使交流發(fā)電機34 在發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)的時候出了故障，也可以通過DC/DC變換器80D 從電池40提供靠路邊停車所需的低壓負栽32D和高壓負載30D的電能。因此，可以實現(xiàn)高度可靠的電源系統(tǒng)。
此外，在第四實施例中，與第三實施例一樣，由于將具有42V的高額定電壓的電池40設(shè)置在高壓負栽側(cè)上，因此，如上所述，可以從電池40中引出使高壓負載30D工作所需的大瞬時電能。因此，沒有必要為交流發(fā)電機34或DC/DC變換器80D指定過多的性能技術(shù)要求。而且，可以防止高壓負載30D工作時使用的大電能引起的、對低壓負栽32D工作的影響(例如，燈光閃爍)。并且，本實施例不排除將不帶起動器31的高壓負載30D設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)的配置。因此，可以將高壓負栽30D設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)上，并且可以將低壓負載 32Di殳置在電池側(cè)上。
而且，如果本實施例被配置成各種系統(tǒng)在發(fā)動機56處于停止狀態(tài)的時候工作(像停止(immobilizer)系統(tǒng)、智能通信系統(tǒng)和ABS 系統(tǒng)的檢查操作那樣)，控制設(shè)備50D可以配置成繼續(xù)執(zhí)行DC/DC 變換器80D的降壓操作，直到那些系統(tǒng)的操作完成。在那些系統(tǒng)的操作完成之后，控制設(shè)備50D可以像在第三實施例中所述的那樣斷續(xù)地操作DC/DC變換器80D。
本發(fā)明的第五實施例與第一實施例的不同之處主要在于DC/DC 變換器以雙向方式工作，和主要特征在于發(fā)動機起動的控制方法。在下文中，將相同的標號分別指定給與第一實施例的那些相同元件的元件，并且省略對它們的描述。
圖11是例示依照本發(fā)明第五實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。在圖11中，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)被例示成分開的。但是，盡管控制設(shè)備50E未描繪成車輛電源設(shè)備的負栽，但它實際上包括在，例如，低壓負載32E中。
DC/DC變換器80E與上述第三實施例一樣，是雙向DC/DC變換器。高壓負載30E與第三實施例一樣，是42V負載，并且包括起動發(fā) 動機的起動器31。另外，高壓負載30E可以進一步包括像鼓風機電動機、除霧器、制動執(zhí)行器等那樣，在短時段內(nèi)需要大電能的短期大功率負載。低壓負載32E是14V負載(除了高壓負載30E之外的負載)，并且包括小功率負栽。低壓負載32E可以包括，例如，各種類型的燈、儀表或ECU。但是，與第一實施例中的低壓負載32A不同，低壓負載 32E可以包括像防盜安全系統(tǒng)那樣，能夠在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時工作的小功率負載。
控制設(shè)備50E通過像CAN那樣的適當總線連接至各種車輛裝備。如后所述，控制設(shè)備50E根據(jù)從各種車輛裝備中收集的信息(外部信號)檢測發(fā)動機起動前階段。控制設(shè)備50E利用，例如，電流傳感器或分流電阻器監(jiān)視從低壓負栽流入的外部電流Il。并且，控制設(shè) 備50E接收附屬開關(guān)的ON信號(ACC ON信號)和點火開關(guān)的ON 信號(IGON信號)。ACCON信號和IGON信號在駕駛員通過將，例如，點火鑰匙從IG OFF位置轉(zhuǎn)到ACC位置或IG ON位置起動發(fā) 動機時生成。然后，將這些信號輸入控制設(shè)備50E中。
在下文中，將描述在控制設(shè)備50E和發(fā)動機ECU 52的控制下執(zhí) 行的、依照第五實施例的車輛電源系統(tǒng)10E的主要操作。除了起動發(fā) 動機時執(zhí)行的那些操作之外的其它主要操作(例如，發(fā)動機處于停止狀態(tài)時或發(fā)動機運轉(zhuǎn)時車輛電源系統(tǒng)10E的主要操作)可以與在第三和第四實施例中討論的那些操作相同。
圖12是例示用于車輛電源系統(tǒng)的示范性控制方法的流程圖。該方法由控制設(shè)備10E在車輛的發(fā)動機起動時執(zhí)行。
如圖12所示，在發(fā)動機不工作的時候，控制設(shè)備50E進行DC/DC 變換器80E的斷續(xù)降壓操作(步驟S500 )，直到檢測到發(fā)動機起動前階段(即，直到步驟S510中的"是")。也就是說，控制設(shè)備50E使雙向DC/DC變換器80E在從高壓負載30E到低壓負載32E的方向上斷續(xù)地工作。DC/DC變換器80E的斷續(xù)操作可以以與在第三實施例中所述的相應(yīng)操作相似的方式進行。
在步驟S510中，控制設(shè)備50E根據(jù)外部信號和外部電流I1中的至少一個，確定發(fā)動機當前是否處在發(fā)動機起動前階段。發(fā)動機起動前階段可以包括從遠處發(fā)送指示駕駛員想駕駛車輛的信號(電磁波)，以及車輛接收該信號的步驟l;用戶接近車輛的駕駛座的步驟2;用戶打開門鎖的步驟3;用戶打開駕駛員側(cè)車門的步驟4;用戶坐在駕駛座上的步驟5;用戶插入點火鑰匙的步驟6;或駕駛員接通附屬開關(guān)的步驟7。例如，當車輛的接收器通過智能通信系統(tǒng)檢測到包括從駕駛員持
有的便攜式鑰匙輸出的合法ID的響應(yīng)信號時，可以檢測到步驟2。步驟3可以通過，例如，如下之一檢測到門鎖執(zhí)行器的工作信號；按照智能通信系統(tǒng)檢測駕駛員是否觸摸了外部把手的觸摸傳感器的輸出信號；和按照密鑰輸入系統(tǒng)從駕駛員持有的便攜式鑰匙發(fā)出的解開門鎖的命令信號。并且，步驟4可以通過，例如，車門開關(guān)的輸出信號檢測到。而且，步驟5可以通過，例如，嵌在座椅內(nèi)的座椅傳感器(壓力傳感器)的輸出信號檢測到。除了步驟1到7之外，發(fā)動機起動前階段可以進一步包括剛接通整體地控制車身內(nèi)的電子設(shè)備(如門鎖) 的車身ECU (未示出)的步驟；或剛接通車內(nèi)通信系統(tǒng)(CAN等) 的步驟。
但是，最好在低壓負載32E請求的電能增大到超過規(guī)定上限值之前檢測發(fā)動機起動前階段。規(guī)定的"上限值"指的是可以通過DC/DC 變換器80E的斷續(xù)操作提供的電能的最大可能值。低壓負載32E請求的電能是否大于上限值可以通過監(jiān)視外部電流II的增大或外部信號的出現(xiàn)來確定。并且，取代外部電流II或除了外部電流II之外，可以監(jiān)視DC/DC變換器80E內(nèi)外的電壓或在DC/DC變換器80E內(nèi)流動的電流?？梢员O(jiān)視低壓負載32E的電流(如后所述的低壓負栽電流 12)等。而且，如果事先知道步驟1到7中的一個步驟等同于低壓負載32E請求的電能超過規(guī)定上限值的步驟，可以將相應(yīng)步驟之前的步驟確定為發(fā)動機起動前階段。
如果檢測到發(fā)動機起動前階段(步驟S510中的"是")，控制設(shè) 備50E使雙向DC/DC變換器80E在從高壓負載30E到低壓負載32E 的方向上連續(xù)地工作(步驟S520)。也就是說，如果檢測到發(fā)動機起動前階段，控制設(shè)備50E將DC/DC變換器80E的工作模式從斷續(xù)工作模式切換到連續(xù)工作模式。在連續(xù)工作模式下，控制設(shè)備50E使 DC/DC變換器80E工作，以便低壓負載側(cè)上的輸出電壓VI可以保持在目標值上。于是，可以不多不少地經(jīng)過DC/DC變換器80E將電能從電池40提供給低壓負載32E。因此，在本實施例中，可以由DC/DC
28變換器80E通過連續(xù)工作提供在發(fā)動機起動前階段之后增大的、低壓負栽32E需求的電能。
如果檢測到IG ON信號(步驟S530中的"是，，)，因為預(yù)計電能由交流發(fā)電機34產(chǎn)生，所以控制設(shè)備50E使雙向DC/DC變換器80E 在從低壓負載32E到高壓負載30E的方向上工作(步驟S540)。換句話說，如果檢測到IG ON信號，控制^殳備50E將DC/DC變換器80E
的工作模式從降壓工作模式切換到升壓工作模式。在升壓工作模式下，如上所述，通常由交流發(fā)電機34為低壓負栽32E的所有操作供電。并且，在升壓工作模式下，如有必要，經(jīng)過DC/DC變換器80E將交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能提供給電池40那一側(cè)，由此用于對電池40 充電或使高壓負栽30E工作。
如上所述，依照本實施例，當檢測到發(fā)動機起動前階段時，將 DC/DC變換器80E的工作模式從斷續(xù)工作模式切換到連續(xù)工作模式。因此，可以充分地和高效地將發(fā)動機起動之前所需的電能提供給低壓負載32E。
并且，依照第五實施例，與第一實施例一樣，可以利用一個電池實現(xiàn)劃分成高壓系統(tǒng)和低壓系統(tǒng)的雙電源系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了成本的降低和所需容納空間的縮小。并且，即使DC/DC變換器80E無法工作，也可以由交流發(fā)電機34和電池40分別提供靠路邊停車所需的低壓負栽32E和高壓負栽30E的電能。于是，實現(xiàn)了高度可靠的電源系統(tǒng)。
依照第五實施例，與上述第三實施例一樣，即使交流發(fā)電機34 無法工作，也可以通過DC/DC變換器80E從電池40提供靠路邊停車所需的低壓負載32E和高壓負載30E的電能。于是，可以實現(xiàn)高度可靠的電源系統(tǒng)。
并且，在第五實施例中，與上述第三實施例一樣，將具有42V的高額定電壓的電池40設(shè)置在高壓負載側(cè)上。因此，如上所述，通過從電池40中引出電能可以獲得高壓負載30E工作期間可能需要的大瞬時電能。因此，沒有必要對交流發(fā)電機34和DC/DC變換器80E指定過多的性能技術(shù)要求。并且，可以防止高壓負栽30E工作時使用的大電能引起的、對低壓負載32E工作的影響(例如，燈光閃爍)。并且，本實施例不排除將不帶起動器31的高壓負載30E設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)的配置?？梢詫⒏邏贺撦d30E設(shè)置在交流發(fā)電機側(cè)上，并且可以將低壓負栽32E設(shè)置在電池側(cè)上。
并且，依照本實施例，因為在發(fā)動機剛起動之后交流發(fā)電機34 產(chǎn)生的電能量可能不是馬上足夠，所以可以將DC/DC變換器80E配置成當檢測到IG ON信號時，它的工作模式不是馬上從降壓工作模式切換到升壓工作模式，而是可以暫時在降壓工作模式下進行連續(xù)操作或斷續(xù)操作。同樣，如果，例如，在發(fā)動機起動之前不需要大電能，當檢測到IGON信號時，可以使DC/DC變換器80E的工作模式從斷續(xù)工作模式快切(flip)成連續(xù)工作模式，并且當交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量變充足時，可以使DC/DC變換器80E的工作模式從降壓工作模式快切成升壓工作模式。
而且，在本實施例中，連續(xù)工作模式可能未必要求DC/DC變換器80E以完全連續(xù)方式工作，而可以是縮短DC/DC變換器80E的斷續(xù)工作的工作停止時間的模式。
本發(fā)明的第六實施例與第一實施例的不同之處主要在于DC/DC 變換器以雙向方式工作，和主要特征在于對電池40充電的控制方法。在下文中，將相同的標號分別指定給與第一實施例的那些元件相同的元件，并且省略對它們的描述。
圖13是例示依照本發(fā)明第六實施例的車輛電源系統(tǒng)的主要元件的系統(tǒng)配置圖。在圖13中，控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)被例示成分開的。但是，盡管控制設(shè)備50F、電池狀態(tài)檢測ECU 12和各種傳感器14、 16 和18未描繪成車輛電源設(shè)備的負載，但它們實際上包括在例如低壓負載32F中。
DC/DC變換器80F與上述第三實施例一樣，是雙向DC/DC變換器。高壓負載30F與第三實施例一樣，是42V負載，并且包括起動發(fā) 動機的起動器31。另外，高壓負載30F可以進一步包括像鼓風機電動機、除霧器、和制動執(zhí)行器那樣，在短時間間隔內(nèi)需要大電能的短期大功率負載。低壓負載32F是14V負載(除了高壓負載30F之外的負載)，并且包括小功率負載。低壓負載32F可以包括，例如，各種類型的燈、儀表或ECU。但是，與第一實施例中的低壓負載32A不同，低壓負載32F可以包括像防盜安全系統(tǒng)那樣，能夠在發(fā)動機處于停止狀態(tài)時工作的小功率負載。
控制設(shè)備50F通過像CAN那樣的適當總線連接至控制交流發(fā)電機34的發(fā)動機ECU 52、和電池狀態(tài)檢測ECU 12。控制設(shè)備50F與發(fā)動機ECU52協(xié)作，控制車輛電源系統(tǒng)10F。通過與發(fā)動機ECU52 通信，將交流發(fā)電機34的發(fā)電狀態(tài)(例如，要產(chǎn)生的目標電能量)通知給控制設(shè)備50F?？刂圃O(shè)備50F利用，例如，電流傳感器和/或分流電阻器監(jiān)視從低壓負載流入的低壓負栽電流12。
電池狀態(tài)檢測ECU12接收電池電流、電池電壓、和電池溫度的信息。這里，電池電流由電流傳感器14檢測。電流傳感器14安裝在，例如，電池40的正端子上，并且在每個取樣時段內(nèi)檢測電池40的充電和放電電流的強度，從而將這樣的信號提供給電池狀態(tài)檢測ECU 12。并且，電流傳感器14將由充電和放電電流在線圏單元中產(chǎn)生的磁通密度的變化量變換成電壓，并且可以利用例如霍耳(Hall)集成電路(IC)將該電壓輸出給電池狀態(tài)檢測ECU 12。電池電壓由電壓傳感器16檢測。電壓傳感器16安裝在電池40的正端子上，并且在每個取樣時段內(nèi)檢測電池40的端電壓，從而將這樣的信號提供給電池狀態(tài) 檢測ECU12。并且，電池溫度由電池溫度傳感器18檢測，電池溫度傳感器18包括由熱敏電阻構(gòu)成的傳感器單元。電池溫度傳感器18安裝在，例如，電池40的絕緣體那一側(cè)，并且在每個取樣時段內(nèi)檢測電池40的流體溫度(電池溫度)，從而將這樣的信號提供給電池狀態(tài)檢測ECU 12。
電池狀態(tài)檢測ECU 12根據(jù)如上所述在每個取樣時段內(nèi)輸入的電池電流、電池電壓和電池溫度，檢測電池40的電荷狀態(tài)(SOC)。檢測電池40的SOC的方法是高度多樣的，可以是任何類型的方法，只要它能工作就行。在下文中，將描述在控制設(shè)備50F和發(fā)動機ECU 52的控制下執(zhí) 行的、依照第六實施例的車輛電源系統(tǒng)10F的主要操作。除了對電池充電時的操作之外的其它主要操作(例如，當發(fā)動機不在運轉(zhuǎn)、被停止或被起動時執(zhí)行的車輛電源系統(tǒng)10F的操作)可以與在第三到第五實施例中討論的那些操作相同。
圖14是例示用于車輛電源系統(tǒng)10 F的示范性控制方法的流程圖。該方法是控制設(shè)備50F針對電池充電執(zhí)行的。當在正常條件下發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)和DC/DC變換器80F以升壓工作模式工作時，執(zhí)行如圖14 所示的處理。
如圖14所示，控制設(shè)備50F在步驟S600中監(jiān)視電池40的SOC 的檢測結(jié)果(如有必要，由電池狀態(tài)檢測ECU 12提供)，直到低壓負栽側(cè)的低壓負載電流I2減小(即，直到步驟S610中的"是")。
如果當，例如，低壓負栽32F的操作終止時檢測到低壓負載電流 12的減小(步驟S610中的"是")，控制設(shè)備50F在步驟S620中確定是否允許對電池40充電以便按照低壓負載電流的減小量對電池40充電。這種確定基于電池40的當前SOC。例如，如果電池40的當前 SOC是100%或充分接近100% ，控制設(shè)備50F可以確定不允許對電池40充電。可替代地，為了在車輛減速時保證在電池40中充電余量，控制設(shè)備50F可以確定只有當電池40的當前SOC是，例如，85%或更小時才允許對電池40充電。在這種情況下，在車輛減速時交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能(再生能)可以明確用于對電池40充電。因此，可以提高汽油里程數(shù)。并且，即使低壓負載所需的電能等于交流發(fā)電機產(chǎn)生的電能，當檢測到高壓負載電流增大或(高壓)電池的SOC減小時，也可以增加電能，通過DC/DC變換器升壓，然后提供給要充電的電池或高壓負載。這里，可以直接檢測高壓負載電流，或可以從 DC/DC變換器的升壓輸出電流(或從輸入電流中估計的輸出電流)和電池電流中計算高壓負載電流。
如果在步驟S620中確定允許對電池40充電，控制設(shè)備50F不對電池40的充電i殳限。也就是^兌，對電池40充電。
32同時，如果在步驟S620中確定不允許對電池40充電，控制i殳備 50F確定交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量高于所需的，并且向發(fā)動機ECU 52發(fā)送命令以便減少交流發(fā)電機34的發(fā)電量。一旦接收到該命令，發(fā)動機ECU 52或者停止交流發(fā)電機34的發(fā)電或減少目標發(fā)電量。
圖15是例示用于車輛電源系統(tǒng)10F的另一種示范性控制方法的流程圖。該方法是控制設(shè)備50F針對電池充電執(zhí)行的。這里，在發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)和DC/DC變換器80F以升壓工作才莫式工作的正常狀態(tài)下執(zhí)行如圖15所示的處理。
如圖15所示，控制設(shè)備50F監(jiān)視電池40的SOC的檢測結(jié)果(步驟S700)，直到交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量增大(即，直到步驟S710 中的"是")。如有必要，檢測結(jié)果由電池狀態(tài)檢測ECU12提供。
如果當，例如，車輛加速時檢測到交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量增大(步驟S710中的"是")，控制設(shè)備50F在步驟S720中確定是否允許對電池40充電，以-便利用增加的量對電池40充電。這種確定可以以與上述相同的方式進行。
如果在步驟S720中確定允許對電池40充電，控制設(shè)備50F不對電池40的充電i殳限。也就是i兌，對電池40充電。
同時，如果在步驟S720中確定不允許對電池40充電，控制設(shè)備 50F確定交流發(fā)電機34產(chǎn)生的電能量高于所需的，并且向發(fā)動機ECU 52發(fā)送命令以便減少交流發(fā)電機34的發(fā)電量。一旦接收到該命令，發(fā)動機ECU 52或者停止交流發(fā)電機34的發(fā)電或減少目標發(fā)電量。
如上所述，依照本實施例，即使在交流發(fā)電機側(cè)未配備可充電電池，也可以在利用來自交流發(fā)電才幾34的電能對電池40充電的同時優(yōu) 化對交流發(fā)電機34的發(fā)電控制。
同時，在本實施例中，可以將電池狀態(tài)檢測ECU12的功能嵌入控制設(shè)備50F中。類似地，可以將發(fā)動機ECU 52的功能嵌入控制設(shè) 備50F中。
至此，已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的實施例。但是，本發(fā)明不局限于此，而是可以在本發(fā)明的范圍之內(nèi)以各種方式修改上面的實施例和改變它們的元件。
例如，盡管在上面的實施例中將低壓和高壓系統(tǒng)描述成分別在
14V和42V下工作，但也可以將工作電壓設(shè)置成想要的，只要高壓系統(tǒng)的工作電壓明顯不同于低壓系統(tǒng)的電壓即可。
而且，盡管在上面的實施例中，假設(shè)車輛是只由發(fā)動機提供動力的車輛或由發(fā)動機和電動機兩者提供動力的混合動力車，但本發(fā)明也可以應(yīng)用在由電動機提供動力的電動車中。在這種情況下，取代起動器31，將電動機設(shè)置在電池側(cè)上作為高壓負載30A-30F之一。并且，在這種情況下，可以將通過電動機的輸出軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能的交流發(fā) 電機設(shè)置在低壓負載側(cè)上作為交流發(fā)電機34。
并且，盡管在第六實施例中將DC/DC變換器80F描述成雙向 DC/DC變換器，但在具有不是雙向的DC/DC變換器80A和80B的第一和第二實施例中也可以進行如圖14和15所示的電池充電控制。
而且，在第二實施例的修改(參見圖4)中，當發(fā)動機以與第三實施例的DC/DC變換器80C相同的方式停止時，包括在低壓負載32B 內(nèi)的小型DC/DC變換器或公用DC/DC變換器72可以斷續(xù)地經(jīng)歷降壓操作。同樣，在第二實施例的修改(參見圖4)中，當以與第四實施例的DC/DC變換器80D相同的方式檢測到發(fā)動4幾起動之前的發(fā)動機起動前階段時，包括在低壓負載32B內(nèi)的小型DC/DC變換器或公用DC/DC變換器72可以從斷續(xù)工作切換到連續(xù)工作。
并且，盡管在第三到第五實施例中將控制方法描述成在車輛駕駛員停止或起動發(fā)動機時執(zhí)行，但也可以在根據(jù)車輛空轉(zhuǎn)停止而停止或重新起動發(fā)動機時執(zhí)行控制方法。這里，空轉(zhuǎn)停止控制通常在滿足特定空轉(zhuǎn)停止開始條件時(例如，當在車輛處于停止狀態(tài)時以等于或高于閾值的強度踩壓制動踏板時)開始，在滿足特定空轉(zhuǎn)停止結(jié)束條件時(例如，當駕駛員釋放制動踏板時)終止。因此，如果滿足空轉(zhuǎn)停止結(jié)束條件，控制設(shè)備50按照第四實施例的控制方法完成DC/DC變換器80的工作方向從升壓方向到降壓方向的切換，然后停止發(fā)動機。在空轉(zhuǎn)停止期間，控制設(shè)備50按照第三實施例的控制方法控制DC/DC變換器80以斷續(xù)地進行降壓操作。在空轉(zhuǎn)停止期間，當處在滿足空轉(zhuǎn) 停止結(jié)束條件的階段或在此之前的階段時，控制設(shè)備50按照第五實施例的控制方法將DC/DC變換器80E的工作模式從斷續(xù)工作模式切換到連續(xù)工作模式。
而且，盡管在上面的實施例中將交流發(fā)電機34描述成受發(fā)動機 ECU 52控制，但交流發(fā)電機34也可以受其它ECU控制。并且，可以配備電能管理ECU專用于控制交流發(fā)電機34。
雖然已經(jīng)參照實施例顯示和描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員應(yīng)該明白，可以不偏離如所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍地作出各種改變和修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于車輛的雙電源系統(tǒng)，包括發(fā)電機，通過利用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)輸出產(chǎn)生電能；DC/DC變換器，連接至所述發(fā)電機；和電池，經(jīng)過所述DC/DC變換器連接至第一電源，所述電池提供電能。
2. 如權(quán)利要求1所述的雙電源系統(tǒng)，其中負載正常工作所需的電能由所述電池供給和由所述發(fā)電機產(chǎn)生。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的雙電源系統(tǒng)，其中在靠路邊停車時所需的負載被分開設(shè)置在所述DC/DC變換器的輸入側(cè)和輸出側(cè)上，并且其中，當所述DC/DC變換器不工作時，在靠路邊停車時所需的負載由所述電池的電能和所述發(fā)電機產(chǎn)生的電能供電。
4. 如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的雙電源系統(tǒng)，其中，當發(fā) 動機處于停止狀態(tài)時，設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載由所述電池的電能供電。
5. 如權(quán)利要求4所述的雙電源系統(tǒng)，其中所述DC/DC變換器是僅在從發(fā)電機側(cè)到電池側(cè)的方向上工作的降壓或升壓變換器，和其中設(shè)置在發(fā)電機側(cè)并且經(jīng)過所述DC/DC變換器連接至所述電池的負載還不經(jīng)過所述DC/DC變換器地連接至所述電池。
6. 如權(quán)利要求5所述的雙電源系統(tǒng)，其中所述電池經(jīng)過附加 DC/DC變換器連接至設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載，所述附加DC/DC變換器具有比所述DC/DC變換器小的容量并用于提供備用電流。
7. 如權(quán)利要求4所述的雙電源系統(tǒng)，其中DC/DC變換器是雙向升壓和降壓變換器，和其中所述DC/DC變換器在所述發(fā)動機正在工作時，在從發(fā)電機側(cè)到電池側(cè)的第一方向上工作，而在所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，在從電池側(cè)到發(fā)電機側(cè)的第二方向上工作。
8. 如權(quán)利要求7所述的雙電源系統(tǒng)，其中，當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，所述DC/DC變換器通過斷續(xù)工作將所述電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的所述負栽。
9. 如權(quán)利要求8所述的雙電源系統(tǒng)，其中在起動發(fā)動機之前使所述DC/DC變換器從斷續(xù)工作切換到連續(xù)工作。
10. 如權(quán)利要求8所述的雙電源系統(tǒng)，其中，如果在所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時檢測到發(fā)動機起動前階段，使所述DC/DC變換器從斷續(xù)工作切換到連續(xù)工作。
11. 如權(quán)利要求7或8所述的雙電源系統(tǒng)，其中，如果檢測到發(fā) 動機停止前階段，在所述發(fā)動機停止之前使所述DC/DC變換器的工作方向從第一方向切換到第二方向。
12. 如權(quán)利要求1所述的雙電源系統(tǒng)，其中，如果所述發(fā)電機產(chǎn) 生的電能大于設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載所需的電能，利用所述發(fā)電機產(chǎn) 生的電能對所述電池充電。
13. 如權(quán)利要求12所述的雙電源系統(tǒng)，其中，如果所述電池的充電狀態(tài)等于或高于閾值電平，并且所述發(fā)電機產(chǎn)生的電能大于設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的所述負載所需的電能，抑制所述發(fā)電機產(chǎn)生的電能量。
14. 如權(quán)利要求1-3中任何一項所述的雙電源系統(tǒng)，其中低壓負栽被連接至所述DC/DC變換器的發(fā)電機側(cè)，而高壓負載被連接至所述DC/DC變換器的電池側(cè)。
15. 如權(quán)利要求4、 7、 12和13中任何一項所述的雙電源系統(tǒng)，其中低壓負載被連接至所述DC/DC變換器的發(fā)電機側(cè)，而高壓負載被連接至所述DC/DC變換器的電池側(cè)。
16. 如權(quán)利要求5、 6和8-11中任何一項所述的雙電源系統(tǒng)，其中低壓負栽被連接至所述DC/DC變換器的發(fā)電機側(cè)，而高壓負載被連接至所述DC/DC變換器的電池側(cè)。
17. 一種用于車輛的供電方法，其中該車輛消耗的全部電能主要由電池和經(jīng)過DC/DC變換器連接至該電池的發(fā)電機提供，該方法包括由發(fā)電機通過利用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)輸出產(chǎn)生電能。
18. 如權(quán)利要求17所述的供電方法，進一步包括當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，經(jīng)過所述DC/DC變換器將所述電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負載。
19. 如權(quán)利要求17所述的供電方法，進一步包括當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，不經(jīng)過所述DC/DC變換器地將所述電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負栽。
20. 如權(quán)利要求19所述的供電方法，其中，當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，經(jīng)過附加變換器將所述電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的負栽。
21. 如權(quán)利要求17所述的供電方法，其中所述DC/DC變換器是雙向升壓和降壓變換器，所述供電方法進一步包括當所述發(fā)動機正在工作時，使所述DC/DC變換器在從發(fā)電機側(cè) 到電池側(cè)的第一方向上工作；而當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，使所述DC/DC變換器在從電池側(cè)到發(fā)電機側(cè)的第二方向上工作。
22. 如權(quán)利要求21所述的供電方法，其中，當所述發(fā)動機處于停止狀態(tài)時，所述DC/DC變換器通過斷續(xù)工作將所述電池的電能提供給設(shè)置在發(fā)電機側(cè)的所述負載。
全文摘要
一種用于車輛的雙電源系統(tǒng)，包括利用發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)輸出產(chǎn)生電能的發(fā)電機(34)、連接至所述發(fā)電機的DC/DC變換器、和連接至所述發(fā)電機(34)用來提供電能的電池(40)。
文檔編號H02J7/14GK101443980SQ200780017656
公開日2009年5月27日申請日期2007年4月19日優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者夈宜伸, 尾島義敬, 牧田圣嗣, 荒木慎也申請人:豐田自動車株式會社

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