車輛電力系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛電力系統(tǒng)，該車輛電力系統(tǒng)包括能夠使用機(jī)動(dòng)車的再生能量來執(zhí)行再生發(fā)電的發(fā)電機(jī)、以及第一電池和第二電池，所述第一電池和第二電池二者被配置成利用由發(fā)電機(jī)生成的電力來充電。
【背景技術(shù)】
[0002]存在有已知的用于機(jī)動(dòng)車的電力系統(tǒng)，所述機(jī)動(dòng)車包括內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源。這些電力系統(tǒng)包括:車輛交流發(fā)電機(jī)(或發(fā)電機(jī))，其能夠使用車輛的再生能量來執(zhí)行再生發(fā)電；鉛酸電池，其被配置成向各種電力負(fù)載如起動(dòng)電機(jī)供給電力；以及調(diào)節(jié)器(或發(fā)電控制器)，其將交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓調(diào)節(jié)至調(diào)節(jié)電壓。
[0003]此外，還存在有已知的可變電壓控制，在可變電壓控制下，在交流發(fā)電機(jī)工作于正常模式期間調(diào)節(jié)器將交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓調(diào)節(jié)至較低調(diào)節(jié)電壓(例如12V);而在交流發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間調(diào)節(jié)器將交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓調(diào)節(jié)至較高調(diào)節(jié)電壓(例如15V)。在正常模式下，交流發(fā)電機(jī)在被車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)生成電力，而不使用車輛的再生能量(或動(dòng)能)。另一方面，在再生模式下，交流發(fā)電機(jī)使用車輛的再生能量來生成電力。
[0004]因此，利用可變電壓控制，在交流發(fā)電機(jī)工作于正常模式期間，可以減小施加于用于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，從而提高了車輛的燃料經(jīng)濟(jì)性。另一方面，在交流發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間，可以增大通過由交流發(fā)電機(jī)執(zhí)行的再生發(fā)電所獲得的電力的量。
[0005]此外，車輛的一些電力負(fù)載要求向其供給的電力的電壓是恒定的。例如，所供給的電力的電壓的變化可能導(dǎo)致前照燈閃爍和雨刷的操作速度變化；因此，前照燈和雨刷要求所供給的電力的電壓是恒定的?？紤]到上述情況，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的操作在正常模式與再生模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，對(duì)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓的改變率進(jìn)行控制使得其不高于預(yù)定的改變率限制。因此，向前照燈和雨刷所供給的電力的電壓的改變率也保持為不高于預(yù)定的改變率限制。
[0006]日本未審查專利申請(qǐng)公報(bào)第2011-178384號(hào)公開了一種車輛電力系統(tǒng)，該車輛電力系統(tǒng)包括鉛酸電池和鋰離子電池兩者，以便更適當(dāng)?shù)叵蜍囕v的各種電力負(fù)載供給電力。更具體地，在車輛電力系統(tǒng)中，鋰離子電池經(jīng)由開關(guān)電連接至交流發(fā)電機(jī)和鉛酸電池。當(dāng)交流發(fā)電機(jī)工作于正常模式時(shí)，使開關(guān)關(guān)斷，從而使得能夠利用由交流發(fā)電機(jī)生成的電力僅對(duì)鉛酸電池進(jìn)行充電。與此相反，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)工作于再生模式時(shí)，使開關(guān)導(dǎo)通，從而使得能夠利用由交流發(fā)電機(jī)生成的電力對(duì)鉛酸電池和鋰離子電池二者進(jìn)行充電。
[0007]此外，在上述車輛電力系統(tǒng)中，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的操作從再生模式轉(zhuǎn)換至正常模式并且因此開關(guān)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換至關(guān)斷時(shí)，期望的是開關(guān)實(shí)際上從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換至關(guān)斷的時(shí)刻之前使鉛酸電池的輸出電壓降低至預(yù)定的關(guān)斷允許電壓。因此，可以防止在連接鉛酸蓄電池和鋰離子電池的連接線中發(fā)生由電涌所引起的不期望的電壓波動(dòng)。
[0008]此外，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)的操作從再生模式轉(zhuǎn)換至正常模式時(shí)，交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓從較高調(diào)節(jié)電壓改變至較低調(diào)節(jié)電壓。然而，如果直到開關(guān)實(shí)際上從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換至關(guān)斷的時(shí)刻為止(或者直到鉛酸電池的輸出電壓已經(jīng)降低為變得不高于關(guān)斷允許電壓為止)交流發(fā)電機(jī)的輸出電壓仍然保持為高，則交流發(fā)電機(jī)的高輸出電壓將會(huì)迅速增大鉛酸電池的輸出電壓。因此，向那些要求恒定電源電壓的電力負(fù)載所供給的電力的電壓將相應(yīng)地迅速增大，從而使這些電力負(fù)載的操作變得不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)示例性實(shí)施例，提供了一種用于車輛的電力系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)、第一電池和第二電池、至少一個(gè)電力負(fù)載、開關(guān)、第一控制器、調(diào)節(jié)器、第二控制器以及電壓檢測(cè)器。所述發(fā)電機(jī)被配置成選擇性地工作于再生模式或正常模式。在再生模式下，所述發(fā)電機(jī)使用車輛的再生能量來生成電力。在正常模式下，所述發(fā)電機(jī)在被車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)生成電力，而不使用車輛的再生能量。第一電池和第二電池二者并聯(lián)地電連接至發(fā)電機(jī)。所述至少一個(gè)電力負(fù)載要求向其供給的電力的電壓是恒定的，并且所述至少一個(gè)電力負(fù)載電連接至第一電池。所述開關(guān)被設(shè)置成選擇性將第二電池與發(fā)電機(jī)和第一電池電連接和電斷開。所述第一控制器對(duì)所述開關(guān)進(jìn)行控制以:在發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間將所述開關(guān)保持在導(dǎo)通狀態(tài)；以及當(dāng)在發(fā)電機(jī)停止工作于再生模式之后第一電池的輸出電壓已經(jīng)降低為變得不高于預(yù)定的關(guān)斷允許電壓時(shí)，將開關(guān)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換至關(guān)斷。所述調(diào)節(jié)器將發(fā)電機(jī)的輸出電壓調(diào)節(jié)至調(diào)節(jié)電壓。所述第二控制器通過可變地設(shè)置所述調(diào)節(jié)電壓來控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓。所述電壓檢測(cè)器檢測(cè)第一電池的輸出電壓。此外，在所述系統(tǒng)中，第二控制器還可變地設(shè)置第一電池的目標(biāo)輸出電壓。在發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間，所述第二控制器可變地設(shè)置所述調(diào)節(jié)電壓，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓以:將第一電池的目標(biāo)輸出電壓與由電壓檢測(cè)器檢測(cè)的第一電池的輸出電壓之差保持為不大于預(yù)定的允許電壓偏差；以及將調(diào)節(jié)電壓與第一電池的目標(biāo)輸出電壓之差保持為不大于預(yù)定閾值。
[0010]利用上述配置，在發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間，防止第一電池的輸出電壓與目標(biāo)輸出電壓偏離太多。此外，還防止調(diào)節(jié)電壓與第一電池的目標(biāo)輸出電壓偏離太多，并且因此還防止發(fā)電機(jī)的輸出電壓與第一電池的目標(biāo)輸出電壓偏尚太多。因此，可以控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓與第一電池的輸出電壓的偏差。
[0011]因此，當(dāng)發(fā)電機(jī)的操作從再生模式轉(zhuǎn)換至正常模式時(shí)，可以在通過第一控制器使第一開關(guān)從導(dǎo)通轉(zhuǎn)換至關(guān)斷的時(shí)刻之前(或者在第一電池的輸出電壓已經(jīng)降低為變得不高于關(guān)斷允許電壓的時(shí)刻之前)充分減小發(fā)電機(jī)的輸出電壓與第一電池的輸出電壓之差。因此，可以防止第一電池的輸出電壓由于開關(guān)從導(dǎo)通至關(guān)斷的轉(zhuǎn)換而迅速增大，并且因此可以防止向所述至少一個(gè)電力負(fù)載供給的電力的電壓迅速增大。作為結(jié)果，可以防止所述至少一個(gè)電力負(fù)載的操作由于開關(guān)從導(dǎo)通至關(guān)斷的轉(zhuǎn)換而變得不穩(wěn)定。
[0012]根據(jù)另一實(shí)現(xiàn)方式，在所述電力系統(tǒng)中，在發(fā)電機(jī)工作于再生模式時(shí)，第二控制器將第一電池的目標(biāo)輸出電壓設(shè)置成較高值，并且在發(fā)電機(jī)工作于正常模式時(shí)，第二控制器將第一電池的目標(biāo)輸出電壓設(shè)置成較低值。當(dāng)發(fā)電機(jī)的操作在再生模式與正常模式之間轉(zhuǎn)換時(shí)，第二控制器以比預(yù)定電壓改變率限制更低的改變率將第一電池的目標(biāo)輸出電壓在較高值與較低值之間逐漸地改變。
[0013]此外，第二控制器還將發(fā)電機(jī)與第一電池之間的電壓降計(jì)算為發(fā)電機(jī)與第一電池之間的布線電阻和從發(fā)電機(jī)輸出的電流的乘積。預(yù)定閾值被設(shè)置成所述電壓降，使得在發(fā)電機(jī)工作于再生模式期間，第二控制器可變地設(shè)置所述調(diào)節(jié)電壓，從而控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓以將調(diào)節(jié)電壓與第一電池的目標(biāo)輸出電壓之差保持為不大于所述電壓降。
【附圖說明】
[0014]根據(jù)下文中所給出的詳細(xì)描述并且根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的附圖，本發(fā)明將被更充分地理解，然而，這些詳細(xì)描述和附圖不應(yīng)當(dāng)被視為將本發(fā)明限制于特定的實(shí)施例，而是僅出于說明和理解的目的。
[0015]在附圖中:
[0016]圖1是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的車輛電力系統(tǒng)的整體配置的示意圖；
[0017]圖2是示出對(duì)機(jī)動(dòng)車交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行設(shè)置的常規(guī)處理的流程圖；
[0018]圖3是示出常規(guī)處理的時(shí)序圖；
[0019]圖4是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于執(zhí)行對(duì)機(jī)動(dòng)車交流發(fā)電機(jī)的調(diào)節(jié)電壓進(jìn)行設(shè)置的處理的車輛電力系統(tǒng)的ECU(電子控制單元)的配置的功能框圖；
[0020]圖5是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)電壓設(shè)置處理的流程圖；以及
[0021]圖6是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的調(diào)節(jié)電壓設(shè)置處理的時(shí)序圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的車輛電力系統(tǒng)的整體配置。該系統(tǒng)被配置成用于包括內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源的機(jī)動(dòng)車中。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)被配置成通過設(shè)置在車輛上的起動(dòng)電機(jī)來起動(dòng)。
[0023]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)施例的車輛電力系統(tǒng)包括機(jī)動(dòng)車交流發(fā)電機(jī)(或發(fā)電機(jī))10、鉛酸電池(或第一電池)20、鋰離子電池(或第二電池)30、各種電力負(fù)載41、42和43、第一開關(guān)50、第二開關(guān)60、第一 E⑶(電子控制單元)70、以及第二 E⑶80。鉛酸電池20、鋰離子電池30和電力負(fù)載41-43全部經(jīng)由供電線(或連接線)15并聯(lián)地電連接至交流發(fā)電機(jī)10。換句話說，經(jīng)由供電線15，在車輛電力系統(tǒng)的電氣部件之間形成了供電路徑。
[0024]交流發(fā)電機(jī)10具有內(nèi)置于其中的調(diào)節(jié)器10a。調(diào)節(jié)器1a被配置成將交流發(fā)電機(jī)10的輸出電壓調(diào)節(jié)至調(diào)節(jié)電壓(或目標(biāo)電壓)Vreg。
[0025]鉛酸電池20是公知的通用電池。相比較而言，鋰離子電池30是具有與鉛酸電池20相比較高的充放電能量效率、較高的輸出密度以及較高的能量密度的電池。在本實(shí)施例中，通過由多個(gè)彼此串聯(lián)連接的電池模塊組成的電池組來實(shí)現(xiàn)鋰離子電池30 ο此外，鉛酸電池20的充電容量被設(shè)置成高于鋰離子電池30的充電容量。
[0026]第一開關(guān)50通過例如利用金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)配置的電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。第一開關(guān)50被設(shè)置在鋰離子電池30與交流發(fā)電機(jī)10和鉛酸電池20 二者之間。第一開關(guān)50用作使鋰離子電池30與交流發(fā)電機(jī)10和鉛酸電池20 二者電連接以及使鋰離子電池30與交流發(fā)電機(jī)10和鉛酸電池20 二者電斷開。更具體地，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)50導(dǎo)通時(shí)，鋰離子電池30電連接至交流發(fā)電機(jī)10和鉛酸電池20 二者。與此相反，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)50關(guān)斷時(shí)，鋰尚子電池30與交流發(fā)電機(jī)10和鉛酸電池20 二者電斷開。此外，第一開關(guān)50的導(dǎo)通和關(guān)斷由第一 E⑶70控制。
[0027]第二開關(guān)60也通過例如利用MOSFET配置的電子開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。第二開關(guān)60被設(shè)置在鋰咼子電池30與在第一開關(guān)50與電力負(fù)載43之間的結(jié)點(diǎn)X之間。第二開關(guān)60用作使鋰離子電池30與在第一開關(guān)50與電力負(fù)載43之間的結(jié)點(diǎn)X電連接以及使鋰離子電池30與在第一開關(guān)50與電力負(fù)載43之間