專利名稱：電源控制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電源控制裝置，更具體地，涉及一種包括永久磁體式 同步發(fā)電機以及用發(fā)電機所產(chǎn)生的電力充電的諸如蓄電池之類的電力存儲 裝置的電源控制裝置。
背景技術：
常規(guī)電源包括發(fā)電機(永久磁體式同步發(fā)電機)，其由發(fā)動機驅(qū)動，并 且隨著電樞與永久磁體彼此之間的相對轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生AC電力；蓄電池，由發(fā)
電機所產(chǎn)生的電力充電(例如，JP-A-2006-141143)。另一種常規(guī)電源裝置包
括發(fā)電機(電磁體式同步發(fā)電機)，其由發(fā)動機驅(qū)動，并且隨著電樞與電磁 體彼此之間的相對轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生AC電力；蓄電池，由發(fā)電機所產(chǎn)生的電力充電。
然而，在包括永久磁體式同步發(fā)電機的電源裝置中，不能像電磁體式 同步發(fā)電機那樣控制永久磁體式同步發(fā)電機的輸出電壓。因此，難以控制 發(fā)電機對蓄電池的充電。
就是說，電磁體式同步發(fā)電機能夠通過借助于激勵電流的增/減調(diào)節(jié)磁 場，來控制輸出電壓。因此，在包含電磁體式同步發(fā)電機的電源控制裝置 中，針對蓄電池的電壓調(diào)節(jié)電磁體式同步發(fā)電機的輸出電壓，以便控制發(fā) 電機對蓄電池的充電。另一方面，由于磁場是由永久磁體產(chǎn)生的，因此永 久磁體式同步發(fā)電機則不能通過調(diào)節(jié)磁場來控制輸出電壓。
因此，采用包括永久磁體式同步發(fā)電機的常規(guī)電源裝置，不能通過控 制永久磁體式同步發(fā)電機對蓄電池的充電或者通過控制發(fā)電機發(fā)電對發(fā)動 機造成的負載，來提高發(fā)動機的燃料效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種電源控制裝置，用于通過控制包括由發(fā)
動機驅(qū)動的永久磁體式同步發(fā)電機和由該發(fā)電機充電的諸如蓄電池之類的 電力存儲裝置的電源裝置，來提高發(fā)動機的燃料效率，并且仍然保持電源 裝置的性能。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面， 一種電源裝置包括發(fā)電機和電力存儲裝置。
發(fā)電機由發(fā)動機驅(qū)動，并且在電樞和永久磁體彼此相對轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生AC電 力。電力存儲裝置由發(fā)電機所產(chǎn)生的電力充電，并且，輸出基于發(fā)電機或 電力存儲裝置的電力。當電力存儲裝置的充電電壓高于一閾值電壓時，關 閉(斷開)從發(fā)電機到電力存儲裝置的供電路徑，以停止對電力存儲裝置 的供電。當電力存儲裝置的充電電壓低于該閾值電壓時，接通(閉合)該 供電路徑，以便對電力存儲裝置供電。
在此，如果關閉了從發(fā)電機到電力存儲裝置的供電路徑，則發(fā)動機就 不必再承擔由于發(fā)電造成的負載。此外，當電力存儲裝置的充電電壓高于 一預定電壓(閾值電壓)時，即，當電力存儲裝置處于充分充電狀態(tài)時， 就不必對電力存儲裝置進行充電。此外，電力存儲裝置能夠?qū)﹄娯撦d供電。 因此， 一旦在電力存儲裝置的充電電壓高于該閾值電壓時關閉了供電路徑， 就可以降低發(fā)動機負載，并且提高燃料效率，同時仍然保持電源裝置的性 能。 '
可以使用蓄電池或電容器作為電力存儲裝置。
可以在供電路徑上提供開關裝置，用以關閉和接通從發(fā)電機到電力存 儲裝置的供電路徑。通過關閉該開關裝置來關閉該供電路徑，并且通過開 啟該開關裝置來接通該供電路徑。
可以從電力存儲裝置供電，或者可以經(jīng)由開關裝置從發(fā)電機供電，并 且由控制單元來控制供電路徑的關閉和接通。在該配置中，開關裝置包括 常斷式(normally-shutoff)開關元件。因此，隨著從電力存儲裝置供電，在發(fā) 動機啟動時執(zhí)行開啟/關閉控制操作。然而，在該情況下，如果電力存儲裝 置的充電電壓接近于0 (0或比包含控制單元的硬件的工作電壓低的電壓)， 盡管從電力存儲裝置提供了電力，也難以執(zhí)行開啟/關閉控制操作，并且供 電路徑保持關閉。對于此，可以在發(fā)動機啟動時用來自發(fā)電機的電力直接 對一個開啟電路供電，該開啟電路替代控制單元進行操作，來開啟開關裝 置。因此，即使是在發(fā)動機啟動時控制單元不能執(zhí)行開啟/關閉控制操作， 也能夠接通供電路徑。當電力存儲裝置的充電電壓接近于o時，希望使用人力啟動裝置作為啟動發(fā)動機的手段，并且用以上啟動裝置啟動發(fā)動機。
可以使用以人力驅(qū)動的人力裝置來啟動發(fā)動機，并且當用該人力裝置 啟動發(fā)動機時，可以控制供電路徑關閉或接通。
當用人力裝置啟動發(fā)動機時，在啟動時不會使電力存儲裝置的充電電 壓發(fā)生變化。因此，能夠根據(jù)充電電壓，正確地確定電力存儲裝置的充電 狀態(tài)。這就可以提高發(fā)動機的燃料效率，并且仍然保持電源裝置的性能。除了用人力裝置啟動之外，還可以用電動式啟動裝置來啟動發(fā)動機， 該電動式啟動裝置由從電力存儲裝置提供的電力來驅(qū)動。當用電動式啟動 裝置啟動發(fā)動機時，基于與用人力裝置啟動發(fā)動機時的閾值電壓不同的另 一閾值電壓，來控制供電路徑的關閉與接通。
所述人力裝置和所述電動式啟動裝置具有不同的驅(qū)動力源，因此，通 過將該點考慮進入，閾值電壓可能有差異。
例如，當要由人力裝置啟動發(fā)動機時，可以通過以較大的力驅(qū)動該人 力裝置，來啟動發(fā)動機，而不管發(fā)動機負載如何。另一方面，當要由電動 式啟動裝置啟動發(fā)動機時，如果發(fā)動機負載大于電動式啟動裝置的驅(qū)動源 所產(chǎn)生的驅(qū)動力，就不能啟動發(fā)動機。通過將該點考慮進去，就希望在用 電動式啟動裝置啟動發(fā)動機時的閾值電壓低于在用人力裝置啟動發(fā)動機時 的閾值電壓。因此，當用電動式啟動裝置啟動發(fā)動機時，抑制發(fā)電機的發(fā) 電，并且由此減小了施加到發(fā)動機上的負載。這就提高了電動式啟動裝置 對發(fā)動機的啟動性能。
該閾值電壓可以根據(jù)發(fā)動機的溫度動態(tài)地設定。在此，發(fā)動機負載根 據(jù)發(fā)動機的溫度而變化。例如，發(fā)動機的摩擦損失隨著發(fā)動機溫度的降低 而升高。因此，在根據(jù)發(fā)動機溫度而動態(tài)地設定所述閾值電壓時，即，當 根據(jù)發(fā)動機負載而改變發(fā)電機的發(fā)電模式時，可以有效提高發(fā)動機的燃料 效率，并且不會降低發(fā)動機的啟動性能。在該情況下，例如，可以基于發(fā) 動機冷卻水的溫度來計算發(fā)動機溫度。當檢測發(fā)動機的加速/減速狀態(tài)且確定處于減速狀態(tài)中時，可以連通供 電路徑，而不管電力存儲裝置的充電電壓如何。
因此，可以由發(fā)電機在電力存儲裝置中再生并存儲發(fā)動機處于減速狀 態(tài)中時的剎車能量。此外，當在電力存儲裝置中再生并存儲剎車能量時， 能夠增加發(fā)動機的剎車力度。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種供電系統(tǒng)包括發(fā)電機和電力存儲裝置。
發(fā)電機由發(fā)動機驅(qū)動，并且在電樞和永久磁體彼此相對轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生AC電 力。電力存儲裝置由發(fā)電機所產(chǎn)生的電力充電，并且，輸出基于發(fā)電機或 電力存儲裝置的電力。特別是，該供電系統(tǒng)還包括常斷式(normally-叩en) 開關裝置，其斷開和閉合從所述發(fā)電機到所述電力存儲裝置的供電路徑； 電源控制裝置，其由來自電力存儲裝置的電力或者經(jīng)由開關裝置來自所述 發(fā)電機的電力進行供電，并檢測電力存儲裝置的充電電壓，當所檢測的電 力存儲裝置的充電電壓高于一閾值電壓時，使開關裝置斷開從發(fā)電機到電 力存儲裝置的供電路徑，并且當所檢測的電力存儲裝置的充電電壓低于該 閾值電壓時，使開關裝置閉合所述供電路徑；以及開啟電路，其由直接來 自發(fā)電機的電力供電，并且替代電源控制裝置操作，以便在發(fā)動機啟動時 開啟開關元件。
控制單元的功能可以用功能由結構決定的硬件、功能由計算機程序決 定的硬件時間，或者其組合來實現(xiàn)。此外，本發(fā)明不僅僅可以定義為一種 裝置，而且還可以定義為一種程序、該程序的存儲介質(zhì)、或者一種控制方 法。


根據(jù)以下參考附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu) 點將會變得更為明顯。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的發(fā)動機系統(tǒng)中的電源控制裝置的示意
圖2是第一實施例中在發(fā)動機啟動時的充電控制程序的流程圖； 圖3是第一實施例中正常運行時的充電控制程序的流程圖； 圖4是第一實施例中由電動式啟動器啟動發(fā)動機時的操作的時序圖； 圖5是第一實施例中由腳踏式啟動器啟動發(fā)動機時的操作的時序圖； 圖6是第一實施例中在勻速運行、加速運行和減速運行時的操作的時
序圖7是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的發(fā)動機系統(tǒng)中的電源控制裝置的示意
圖8是第二實施例中正常運行時的充電控制程序的流程圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將結合附圖以多個實施例來描述本發(fā)明。 第一實施例
在第一實施例中，為車輛(例如兩輪車輛)的發(fā)動機系統(tǒng)提供了一種電源 控制裝置。首先參考圖1,該發(fā)動機系統(tǒng)包括汽油發(fā)動機10、用于向車輛 的電負載供電的電源裝置30、以及用于控制發(fā)動機系統(tǒng)各個部分的電子控 制單元(ECU)40。
在汽油發(fā)動機10的進氣通道11的上游處具有電子控制的節(jié)流閥12。 該節(jié)流閥12由節(jié)流閥馬達13驅(qū)動，并且改變進氣通道11的流路面積。在 進氣通道11的下游處為發(fā)動機10的每個汽缸提供燃料噴射器14和進氣閥 15。當進氣閥15打開時，進氣通道11與燃燒室16相接通，并且由從燃料 噴射器14噴射的燃料和從進氣通道11的上游吸入的空氣所形成的混合物 流入燃燒室16。當該混合物被火花塞17的火花放電點燃時，通過活塞18 將燃燒能量轉(zhuǎn)換為曲軸19的旋轉(zhuǎn)力。隨著排氣閥20的打開，通過排氣通 道21將用于燃燒的混合物排出。
腳踏式啟動器22和電動式啟動器23機械連接到曲軸19。腳踏式啟動 器22是一種人力裝置，由腳踏板、動力傳遞機構等構成，動力傳遞機構將 施加到腳踏板上的力傳遞給曲軸19。電動式啟動器23是一種電動式啟動裝 置，由電動式啟動器馬達、動力傳遞機構等構成，動力傳遞機構將電動式 啟動馬達的動力傳遞給曲軸19。啟動器SW24連接到電動式啟動器23,并 且通過啟動器SW24來操作電動式啟動器23。
電源裝置30的永久磁體式同步發(fā)電機(AGC)31機械連接到曲軸19。同 步發(fā)電機31具有永久磁體32和電樞33，并且隨著由曲軸19所驅(qū)動的電樞 33和永久磁體32彼此相對旋轉(zhuǎn)，而產(chǎn)生AC電力。具體而言，永久磁體32 布置在連接到曲軸19的飛輪34的旋轉(zhuǎn)方向上。電樞33具有發(fā)電線圈35，
布置在旋轉(zhuǎn)磁場內(nèi)部，該旋轉(zhuǎn)磁場由永久磁體32在被曲軸19旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生。
電池37是蓄電池，其通過晶閘管(SCR:硅控整流器)36連接到同步發(fā) 電機31,晶閘管36是一種開關裝置。晶閘管36將其正向布置為從同步發(fā) 電機31到電池37。通過晶閘管36將同步發(fā)電機31產(chǎn)生的AC電力轉(zhuǎn)換為 DC電力，并且使用DC電力對電池37充電。
ECU 40連接到節(jié)流閥馬達13、燃料噴射器14、火花塞17、啟動器SW24、 晶閘管36的門和電池37。 ECU 40是一種電子控制單元，其包括已知的微 型計算機，由CPU、存儲器等構成。存儲器存儲各種程序和參數(shù)。CPU執(zhí) 行存儲在存儲器中的程序，以根據(jù)發(fā)動機工作狀態(tài)執(zhí)行發(fā)動機系統(tǒng)的各種 控制操作(節(jié)流閥打開程度控制、燃料噴射量控制、點火定時控制等等)。特 別是，在該實施例中，CPU控制同步發(fā)電機31對電池37的充電。
接下來，參考圖2和3描述同步發(fā)電機31對電池37的充電操作，圖2 和3示出了在汽油發(fā)動機10啟動時執(zhí)行的充電控制程序，以及在汽油發(fā)動 機10的正常運行過程中(在除了啟動之外的其他操作過程中)執(zhí)行的充電控 制程序。這些程序以預定間隔(每個預定的曲軸角度，或者每個預定的時間 周期)由ECU執(zhí)行。
(發(fā)動機啟動時的充電控制)
如果ECU 40確定從汽油發(fā)動機10的啟動起時間尚未經(jīng)過一個預定時 間段，則ECU40執(zhí)行圖2所示的在發(fā)動機啟動時的充電控制程序。根據(jù)該 程序，基于電池37的電壓(電池電壓)，來控制同步發(fā)電機31對電池37充 電。具體而言，將電池電壓與一個閾值電壓(根據(jù)啟動汽油發(fā)動機io的方法 而設定的預定電壓)進行比較，根據(jù)該比較的結果，允許或禁止同步發(fā)電機 31對電池37充電。在此，將在用腳踏式啟動器22啟動汽油發(fā)動機10時所 使用的第二閾值電壓設定為比用電動式啟動器23啟動汽油發(fā)動機10時所 使用的第一閾值電壓高。
在圖2的步驟S10中，ECU40檢査啟動方法。具體而言，ECU 40檢 查例如是否操作了啟動器SW24。 g卩，如果操作了啟動器SW24，則確定汽 油發(fā)動機10是用電動式啟動器23啟動的。如果未操作啟動器SW24，則確 定汽油發(fā)動機10是用腳踏式啟動器22啟動的。如果ECU40確定汽油發(fā)動 機10是用電動式啟動器23啟動的，則流程前進到Sll，如果ECU40確定
汽油發(fā)動機10是用腳踏式啟動器22啟動的，則流程前進到S12。
在步驟S11中，ECU40檢測電池電壓，并且檢查電池電壓VB是否高 于第一閾值電壓Vthl。如果ECU 40確定電池電壓VB低于第一閾值電壓 Vthl，則流程前進到步驟S13，如果ECU40確定電池電壓VB高于第一閾 值電壓Vthl，則流程前進到步驟S14。在步驟S12中，ECU40檢測電池電 壓，并且檢查電池電壓VB是否高于第二閾值電壓Vth2。如果ECU40確定 電池電壓VB低于第二閾值電壓Vth2，則流程前進到步驟S13，如果ECU 40 確定電池電壓VB高于第二閾值電壓Vth2，則流程前進到步驟S14。
在步驟S13中，ECU 40接通(閉合)從同步發(fā)電機31到電池37的供電 路徑。具體而言，開啟晶閘管36。另一方面，在步驟S14中，ECU40關閉 (斷開)從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑。具體而言，ECU 40關閉晶 閘管36。在執(zhí)行了步驟S13或步驟S14的處理之后，ECU 40結束該次啟動 時的充電控制程序的處理。 (正常運行中的充電控制)
如果ECU 40確定從汽油發(fā)動機10的啟動時計算時間己經(jīng)經(jīng)過了一個 預定時間段，則ECU 40執(zhí)行如圖3所示的正常模式中的充電控制程序。根 據(jù)該程序?；谄桶l(fā)動機10的運行狀態(tài)(勻速、加速、或減速)，來控制 同步發(fā)電機31對電池37的充電。就是說，在汽油發(fā)動機10的勻速運行或 加速運行時，根據(jù)電池電壓，來允許或禁止同步發(fā)電機31對電池37的充 電，在汽油發(fā)動機10的減速運行時，則一直允許同步發(fā)電機31對電池37 的充電。
在圖3的步驟S20中，ECU 40檢査汽油發(fā)動機10的運行狀態(tài)(勻速、 加速、或減速)。具體而言，ECU40計算每次在汽油發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速中的 變化量，并且基于該變化量來確定運行狀態(tài)。在此，可以提供加速傳感器， 以便基于該加速傳感器所檢測的信號來確定運行狀態(tài)。
在步驟S20中檢査到汽油發(fā)動機10處于勻速運行或加速運行狀態(tài)時， 在步驟S21中，ECU 40檢測電池電壓VB，并檢查電池電壓VB是否高于 第三閾值電壓Vth3。如果ECU 40確定電池電壓VB高于第三閾值電壓Vth3， 則流程前進到步驟S22，如果ECU40確定電池電壓VB低于第三閾值電壓 Vth3，則流程前進到步驟S23。另一方面，如果在步驟S20中確定汽油發(fā)動
機10處于減速運行狀態(tài)，則ECU 40前進到步驟S23的處理。在步驟S22中，ECU40關閉從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑。 具體而言，ECU40關閉晶閘管36。另一方面，在步驟S23中，ECU 40開 啟從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑。具體而言，ECU40開啟晶閘管 36。在步驟S22或步驟S23中的處理之后，ECU 40結束在此次正常運行中 的充電控制程序的處理。接下來，將參考圖4到6描述發(fā)動機系統(tǒng)的操作。圖4是用電動式啟 動器23啟動時的操作的時序圖，圖5是用腳踏式啟動器22啟動時的操作 的時序圖，圖6是在勻速運行、加速運行、以及減速運行時的操作時序圖。 在圖4和圖5中，(a)表示啟動器開關24的開啟/關閉，其指示了電動式啟動 器23的開啟/關閉，(b)表示汽油發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速，(c)表示電池電壓VB， 以及(d)表示晶閘管36的開啟/關閉。在圖6中，(a)表示汽油發(fā)動機10的轉(zhuǎn) 速，(b)表示電池電壓VB，以及(c)表示晶閘管36的開啟/關閉。假設在圖6 中所示的整個運行期間，電池電壓VB高于第三閾值電壓Vth3。 (電動式啟動器啟動發(fā)動機時的操作)在圖4中的時刻tl，當啟動器SW24被開啟時，電動式啟動器23的驅(qū) 動力操作汽油發(fā)動機IO(圖4(a)、 (b))。在此刻，將電力從電池37供給到電 動式啟動器23，并且因此，電池電壓暫時下降(圖4(c))。在直到經(jīng)過了一個 預定的固定時間段為止的從時刻tl到時刻t4的時間期間內(nèi)，ECU 40執(zhí)行啟動時的充電控制程序，即，啟動時電力控制。在時刻tl至t2中，電池電壓低于第一閾值電壓Vthl(例如IOV)。因此， 在ECU40的控制下，晶閘管36保持開啟(圖4(d))。此刻，將電力從同步發(fā) 電機31供給到電池37，但是電動式啟動器23也消耗電力。因此，電池電 壓不上升。在時刻t2發(fā)生了第一次燃燒之后，發(fā)動機轉(zhuǎn)速從此提升到怠速轉(zhuǎn)速(例 如1500rpm)，在此期間內(nèi)，用同步發(fā)電機31所產(chǎn)生的電力對電池37進行 充電，并且電池電壓逐漸升高。隨著電池電壓在時刻t3到達第一閾值電壓 Vthl，在ECU40的控制下，晶閘管36關閉，不將電力從同步發(fā)電機31供 給到電池37。因此，電池電壓在時刻t3之后上升一段時間，隨后逐漸下降。在從時刻tl起計算經(jīng)過了所述預定的固定時間段之后，ECU40不再執(zhí)
行啟動時的充電控制程序，而是執(zhí)行正常運行時的充電控制程序。就是說，
基于比第一閾值電壓Vthl高的第三閾值電壓Vth3(例如13V)，執(zhí)行充電控 制。由此，在ECU40的控制下，開啟晶閘管36，再次將電力從同步發(fā)電 機31供給到電池37。因此，電池電壓在時刻t4之后下降一段時間，隨后 再次逐漸上升，其中，該時刻t4是從時刻tl起計算經(jīng)過了上述預定的固定 時間段的時刻。
隨著電池電壓在時刻t5上升到第三閾值電壓Vth3，在ECU 40的控制 下，關閉晶閘管36,不將電力從同步發(fā)電機31供給到電池37。因此，電 池電壓在時刻t5之后上升一段時間，但隨后逐漸下降。
隨著電池電壓在時刻t6下降到第三閾值電壓Vth3，在ECU 40的控制 下，開啟晶閘管36，并再次將電力從同步發(fā)電機31供給到電池37。因此， 電池電壓在時刻t6之后下降一段時間，但隨后逐漸上升。類似地，此后， 將電池電壓控制為接近第三閾值電壓Vth3。
(用腳踏式啟動器啟動時的操作)
在圖5中的時刻t10，當按下腳踏式啟動器22的腳踏板時，腳踏式啟 動器22的驅(qū)動力操作汽油發(fā)動機10(圖5(b))。在用腳踏式啟動器22啟動時， 啟動不會造成電池電壓的波動(圖5(c))。
在用腳踏式啟動器22啟動時，基于第二閾值電壓(例如IIV)來控制充 電。就是說，隨著電池電壓在時刻tll到達第二閾值電壓，在ECU40的控 制下，關閉晶閘管36，不將電力從同步發(fā)電機31供給到電池37。因此， 電池電壓在時刻tll之后上升一段時間，隨后逐漸下降。汽油發(fā)動機10在 時刻t12之后的運行基本上與圖5中汽油發(fā)動機10在時刻t4之后的運行相 同，其中，時刻tl2是從時刻tl0起計算經(jīng)過了一個預定的固定時間段的時 刻。
(在勻速運行、加速運行和減速運行時的操作)
在圖6中所示的時刻t20到t21期間內(nèi)，汽油發(fā)動機10處于加速運行 狀態(tài)，在該狀態(tài)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加。在時刻t21到t22期間內(nèi)，汽油發(fā)動 機10處于勻速運行狀態(tài)，在該狀態(tài)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速幾乎不變(圖6(a))。此 夕卜，如上所述，電池電壓變?yōu)楦哂诘谌撝惦妷?例如13V)(圖6(b))。因此， 在以上兩個時間段內(nèi)，在ECU40的控制下，關閉晶閘管36(圖6(c))，不將
電力從同步發(fā)電機31供給到電池37。
另一方面，在時刻t22到t23期間內(nèi)，汽油發(fā)動機10處于減速運行狀 態(tài)，在該狀態(tài)中，發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降(圖6(a))。在減速運行期間，不管電池電 壓如何，晶閘管36保持開啟(圖6(c))。因此，將電力從同步發(fā)電機31供給 到電池37。
根據(jù)以上詳細描述的實施例，提供了以下優(yōu)點。
在從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑中提供了晶閘管36，用以關 閉供電路徑。按照該配置，由晶閘管36關閉供電路徑，來抑制發(fā)電線圈35 與永久磁體32之間的電磁力作用，由此減小由于發(fā)電所造成的對汽油發(fā)動 機10的負載。
此外，在汽油發(fā)動機10啟動時、在其勻速運行狀態(tài)中以及在其加速運 行狀態(tài)中，如果電池電壓VB高于預定電壓(第一閾值電壓Vthl、第二閾值 電壓Vth2、或者第三閾值電壓Vth3)，則關閉從同步發(fā)電機31到電池37 的供電路徑，以禁止同步發(fā)電機31對電池37的充電。如果電池電壓VB 低于閾值電壓，則連通該供電路徑，以允許同步發(fā)電機31對電池37的充 電。在此，如果電池電壓VB高于閾值電壓，即，如果電池37已經(jīng)充分充 電，則就不必對電池37充電，并且可以對應于電負載而從電池37供電。 因此，在電池電壓VB高于閾值電壓的情況下，禁止由同步發(fā)電機31對電 池37充電。就是說，減小了汽油發(fā)動機10的負載，并仍然保持電源裝置 30的性能，并且提高了燃料效率。
此外，在汽油發(fā)動機10的減速運行中，不管電池電壓VB如何，都接 通從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑。因此，只要汽油發(fā)動機10處于 減速運行狀態(tài)中，就一直允許由同步發(fā)電機31對電池37充電，使得可以 在電池37中再生并存儲減速運行期間的剎車能量。
此外，第一到第三閾值電壓Vthl到Vth3彼此不同。這就可以根據(jù)汽 油發(fā)動機10的運行狀態(tài)來控制同步發(fā)電機31對電池37的充電。
具體而言，將第一閾值電壓Vthl設定為低于第二閾值電壓Vth2。在此， 當要用腳踏式啟動器22啟動汽油發(fā)動機10時，不管汽油發(fā)動機10的負載 是否較大，都以較大的力驅(qū)動腳踏式啟動器22(駕駛者以較大的力踏下腳踏 板)，從而啟動汽油發(fā)動機10。另一方面，在要用電動式啟動器23啟動汽
油發(fā)動機10時，如果汽油發(fā)動機10的負載大于電動式啟動器23的驅(qū)動源 所產(chǎn)生的驅(qū)動力時(如果汽油發(fā)動機10的負載大于啟動馬達的驅(qū)動力)，則 不能啟動汽油發(fā)動機IO。
對于此，如果如上所述將第一閾值電壓Vthl設定為低于第二閾值電壓 Vth2，則在要用電動式啟動器23啟動汽油發(fā)動機10時抑制了同步發(fā)電機 31的發(fā)電，汽油發(fā)動機10的負載能夠降低。這就提高電動式啟動器23啟 動汽油發(fā)動機10時的啟動性能。在此，通過將第一閾值電壓Vthl設定為 0V，能夠在要用電動式啟動器23啟動汽油發(fā)動機10時禁止同步發(fā)電機31 的發(fā)電。
第二實施例
在第二實施例中， 一種發(fā)動機系統(tǒng)用于免電池(batteryless)車輛(具體而 言，用于兩輪車輛)，并且結構如圖7中所示。
該發(fā)動機系統(tǒng)不具有電動式啟動器，僅有腳踏式啟動器22機械連接到 曲軸19。與第一實施例中的電源裝置30類似，電源裝置30包括同步發(fā)電 機31和晶閘管36。然而，在此，取代第一實施例中的電池37(圖1)，將電 容器51經(jīng)由晶閘管36連接到同步發(fā)電機31 ，電容器51用作電力存儲裝置。 ECU40經(jīng)由電力線(未示出)連接到電源裝置30。就是說，車輛的電負載包 括有ECU40。在由同步發(fā)電機31或電容器51供電時，ECU40開啟和關 閉晶閘管36。
在此，晶閘管36是常斷式(normally-open)的開關裝置。在汽油發(fā)動機 IO啟動時，在由電容器51供電時，ECU40開啟和關閉晶閘管36。然而， 通常，電容器所能夠存儲的電量小于蓄電池的電量，此外，與蓄電池相比， 電容器允許放電造成充電電壓更快地下降。具體而言，從降低成本和減小 電源裝置尺寸的立場，兩輪車輛的電源傾向于采用尺寸較小的電容器，艮P， 傾向于采用存儲電量較小的電容器。因此，在汽油發(fā)動機IO啟動時(在啟動 前瞬間和啟動后瞬間)，電容器51的充電電壓可能接近于O(O，或者比用于 驅(qū)動ECU 40的電壓小的一個電壓)。
因此，根據(jù)本實施例，在ECU40與晶閘管36之間提供了晶閘管開關 電路52，以便一旦直接從同步發(fā)電機31接收到電力就開啟和關閉晶閘管 36。晶閘管開關電路52在從ECU 40接收到用以關閉晶閘管36的控制信號
時，產(chǎn)生用以關閉晶閘管36的開關信號。在其他情況中，即，當從ECU40 接收到用以開啟晶閘管36的控制信號和在未從ECU 40接收到正確控制信 號時，晶閘管開關電路52產(chǎn)生用以開啟晶閘管36的開關信號。晶閘管開 關電路52可以在ECU 40內(nèi)，或者可以配置為獨立于電源電路30和ECU 40
的硬件。
接下來，描述在汽油發(fā)動機10啟動時晶閘管開關電路52的操作。在 以下描述中，假設電容器51的充電電壓在汽油發(fā)動機10之前接近于0。
在汽油發(fā)動機10啟動之前，電容器51的充電電壓接近于0，因此，ECU 40不工作。 一旦操作了腳踏式啟動器22，曲軸19旋轉(zhuǎn)，同步發(fā)電機31產(chǎn) 生AC電力。將電力供給到晶閘管開關電路52。 一旦被供電，晶閘管開關 電路52就產(chǎn)生用以開啟晶閘管36的開關信號。因此，晶閘管36開啟，經(jīng) 由晶閘管36將電力從同步發(fā)電機31供給到ECU40。以下，隨著從同步發(fā) 電機31供給到ECU 40的電壓變得高于ECU 40的工作電壓，ECU 40開始 工作。因此，ECU 40控制發(fā)動機系統(tǒng)的各個部分，并且汽油發(fā)動機10開 始運行。
接下來，參考圖8描述在汽油發(fā)動機10的正常運行狀態(tài)中對電容器51 充電的控制。在從汽油發(fā)動機10啟動時起計算經(jīng)過了一個預定時間段之后， 由ECU 40以固定間隔(每個預定的曲軸角度或每個預定時間周期)執(zhí)行該控 制程序。
以下描述的充電控制與第一實施例的充電控制(圖3)不同，第一實施例 的充電控制是基于電池37的電池電壓VB來控制晶閘管36，而以下描述的 充電控制是基于電容器51的充電電壓VC來控制晶閘管36的。
在圖8中所示的步驟S30中，ECU 40采用與圖3所示的步驟S20相同 的方式，檢查汽油發(fā)動機10的運行狀態(tài)(勻速/加速/減速)。
如果在步驟S30中確定汽油發(fā)動機10處于勻速運行狀態(tài)或加速運行狀 態(tài)，則ECU40檢測電容器51的充電電壓VC，并檢查充電電壓VC是否該 與第四閾值電壓Vth4。如果ECU 40確定充電電壓VC高于第四閾值電壓 Vth4，則流程前進到步驟S32中的處理。如果ECU40確定充電電壓VC低 于第四閾值電壓Vth4，則流程前進到步驟S33中的處理。另一方面，如果 在步驟S30中確定汽油發(fā)動機10處于減速運行狀態(tài)中，則ECU 40前進到
步驟S33中的處理。在步驟S32中，ECU40發(fā)送控制信號到晶閘管開關電路52，以關閉晶 閘管36。因此，關閉了從同步發(fā)電機31到電容器51的供電路徑。另一方 面，在步驟S33中，ECU40發(fā)送控制信號到晶閘管開關電路52，以開啟晶 閘管36。因此，接通從同步發(fā)電機31到電容器51的供電路徑。在執(zhí)行了 步驟S32或步驟S33中的處理之后，ECU40結束此次的正常運行中的充電 控制程序的處理。
與第一實施例類似，根據(jù)第二實施例的免電池車輛的發(fā)動機系統(tǒng)，能 夠提高汽油發(fā)動機10的燃料效率，同時仍然保持電源裝置30的性能，并 且可以在電池37中再生并存儲在減速運行時的剎車能量。
此外，為電源裝置30提供了晶閘管開關電路52，其在汽油發(fā)動機IO 啟動時，代替ECU40，當被直接從ACG31供電時幵啟晶閘管36。因此， 即使是在汽油發(fā)動機10啟動時電容器51的充電電壓接近于0時，也能用 腳踏式啟動器22啟動汽油發(fā)動機10。
(其他實施例)本發(fā)明并僅僅不局限于上述實施，而是可以如下所述來實現(xiàn)。 在以上實施例中，根據(jù)預設的閾值電壓來控制電源裝置30的充電。然 而，所述閾值電壓可以動態(tài)地設定。例如，閾值電壓可以根據(jù)汽油發(fā)動機10的溫度而變化。在該情況下， 可以根據(jù)來自用于檢測汽油發(fā)動機10冷卻水溫度的水溫傳感器的檢測信 號，計算汽油發(fā)動機10的溫度。汽油發(fā)動機10的負載根據(jù)汽油發(fā)動機10 的溫度而變化。例如，汽油發(fā)動機10的摩擦損失隨著汽油發(fā)動機10的溫 度的降低而升高。因此，通過如上所述的根據(jù)汽油發(fā)動機10的問題改變閾 值電壓，即，通過根據(jù)汽油發(fā)動機10的負載改變同步發(fā)電機31的發(fā)電模 式，可以有效提高汽油發(fā)動機10的燃料效率，而不會降低汽油發(fā)動機10 的啟動性能。
以上各個實施例已經(jīng)描述了在汽油發(fā)動機10的勻速運行、加速運行、 以及減速運行期間控制同步發(fā)電機31對電力存儲裝置(例如，電池37和電 容器51)的充電的操作。然而，也可以允許設定與汽油發(fā)動機10的怠速運 行、熱車運行以及其他運行狀態(tài)相對應的閾值電壓，并且根據(jù)與運行狀態(tài)
相對應的閾值電壓執(zhí)行以上充電控制。例如，在怠速運行或熱車運行中，
汽油發(fā)動機10的運行變得相對不穩(wěn)定，并且希望減小發(fā)動機10的負載。
因此，可以將與怠速運行或熱車運行相對應的閾值電壓設定為低于第三閾 值電壓。
此外，在以上各個實施例中，假設在汽油發(fā)動機io減速運行期間一直
允許同步發(fā)電機31對電力存儲裝置(例如，電池37和電容器51)充電。然 而，也可以允許設定與汽油發(fā)動機10的減速運行相對應的閾值電壓，并且 基于與減速運行相對應的閾值電壓來執(zhí)行以上充電控制。
此外，在以上各個實施例中，在汽油發(fā)動機10的加速運行或勻速運行 中根據(jù)電力存儲裝置(電池37、電容器51)的充電電壓來允許或禁止對電力 存儲裝置進行充電。然而，在加速運行中，可以不管電力存儲裝置的充電 電壓如何，通過關閉從同步發(fā)電機31到電力存儲裝置(電池37、電容器51) 的供電路徑，來禁止對電力存儲裝置充電。在此情況下，可以在汽油發(fā)動 機10的加速運行時，減小同步發(fā)電機31對發(fā)動機10的負載。這就可以提 高在車輛加速期間可駕駛性。
此外，在以上第一實施例中，將第一閾值電壓設定為低于第二閾值電 壓。然而，可以將第一閾值電壓設定為高于第二閾值電壓。例如，如果用 電動式啟動器23啟動汽油發(fā)動機10，有可能啟動之后的電池電壓變?yōu)榈陀?ECU 40的工作電壓。在此情況下，就有可能汽油發(fā)動機IO能夠啟動，但 是無法正常運行。通過將此點考慮在內(nèi)，如上所述，在用電動式啟動器23 啟動汽油發(fā)動機10時，將第一閾值電壓設定為高于第二閾值電壓，以便加 速同步發(fā)電機31的發(fā)電。
此外，在以上第一實施例中，第一閾值電壓到第三閾值電壓彼此不同。 然而，這些閾值電壓可以任意合并在一起，形成同一電壓。此外，基于相 同的第三閾值電壓來執(zhí)行在勻速運行和加速運行時的充電控制。然而，咱 這兩個運行狀態(tài)中，閾值電壓可以不同。此外，可以為第一閾值電壓到第 三閾值電壓提供假設值。
此外，在以上第一實施例中，由作為開關裝置的晶閘管36來關閉或接 通從同步發(fā)電機31到電池37的供電路徑。然而，該開關裝置可以是包含 多個元件(晶體管、晶閘管等等)的電路。 此外，在以上第一實施例中，從汽油發(fā)動機io啟動時開始執(zhí)行啟動時
的充電控制，直到經(jīng)過了預定的固定時間段；并且在從汽油發(fā)動機10啟動 時起計算經(jīng)過了預定的固定時間段之后，執(zhí)行在正常運行時的充電控制。 就是說，基于從汽油發(fā)動機10啟動時計算已經(jīng)經(jīng)過的時間，來檢査發(fā)動機 10的運行狀態(tài)是否是在啟動時的運行狀態(tài)。然而，也可以允許基于汽油發(fā) 動機10的轉(zhuǎn)速來檢查發(fā)動機10的運行狀態(tài)是否是在啟動時的運行狀態(tài)。
此外，以上各個實施例中已經(jīng)描述了具有腳踏式啟動器22和電動式啟 動器23的發(fā)動機系統(tǒng)。然而，本發(fā)明可以應用于僅具有腳踏式啟動器22 的發(fā)動機系統(tǒng)，或者僅具有電動式啟動器23的發(fā)動機系統(tǒng)。而且，本發(fā)明 可以應用于并非車輛用途的發(fā)動機系統(tǒng)，而且可以應用于采用的發(fā)動機并 非是汽油發(fā)動機的發(fā)動機系統(tǒng)(例如柴油發(fā)動機)。
權利要求
1、一種用于電源裝置(30)的電源控制裝置，所述電源裝置(30)包括發(fā)電機(31)和電力存儲裝置(37、51)，所述發(fā)電機由發(fā)動機(10)驅(qū)動，在電樞(33)和永久磁體(32)彼此相對轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生AC電力，并且所述電力存儲裝置用所述發(fā)電機產(chǎn)生的電力充電，所述電源控制裝置包括電壓檢測模塊(40)，用于檢測所述電力存儲裝置的充電電壓；以及控制單元(40)，當所述電壓檢測模塊所檢測的所述電力存儲裝置的充電電壓高于一閾值電壓時，關閉從所述發(fā)電機到所述電力存儲裝置的供電路徑，并且當所述電壓檢測模塊所檢測的所述電力存儲裝置的充電電壓低于該閾值電壓時，接通所述供電路徑。
2、 如權利要求l所述的電源控制裝置，其中 所述電源裝置(30)包括蓄電池(37)，作為所述電力存儲裝置；并且 所述控制單元(40)基于所述蓄電池的充電電壓，關閉或接通所述供電路徑。
3、 如權利要求l所述的電源控制裝置，其中所述電源裝置(30)包括開關裝置(36、 52)，其位于所述供電路徑上，用于關閉或接通所述供電路徑；并且所述控制單元(40)通過關閉所述開關裝置來關閉所述供電路徑，或者通 過開啟所述開關裝置來接通所述供電路徑。
4、 如權利要求3所述的電源控制裝置，其中，所述開關裝置(36、 52)包括常斷式開關元件(36)，其由所述控制單元開啟和關閉；以及 開啟電路(52),其由直接來自所述發(fā)電機的電力供電，并且替代所述控 制單元進行操作，以便在所述發(fā)動機啟動時開啟所述開關元件。
5、 如權利要求1到4中任意一項所述的電源控制裝置，其中提供了人力裝置(22)，用來通過人力驅(qū)動來啟動所述發(fā)動機；并且 在用所述人力裝置啟動所述發(fā)動機時，所述控制單元(40)關閉或接通所 述供電路徑。
6、 如權利要求5所述的電源控制裝置，其中提供了電動式啟動裝置(23)，用以通過由從所述電力存儲裝置提供的電 力進行驅(qū)動，來啟動所述發(fā)動機；并且在用所述電動式啟動裝置啟動所述發(fā)動機時，所述控制單元(40)根據(jù)與 在用所述人力裝置啟動所述發(fā)動機時的閾值電壓不同的一閾值電壓，來關 閉或接通所述供電路徑。
7、 如權利要求6所述的電源控制裝置，其中-在用所述電動式啟動裝置啟動所述發(fā)動機時的閾值電壓低于在用所述 人力裝置啟動所述發(fā)動機時的閾值電壓。
8、 如權利要求1到4中任意一項所述的電源控制裝置，其中 根據(jù)所述發(fā)動機的溫度，動態(tài)地設定所述閾值電壓。
9、 如權利要求1到4中任意一項所述的電源控制裝置，其中 所述控制單元(40)確定所述發(fā)動機的加速/減速狀態(tài)；并且 當確定是所述減速狀態(tài)時，所述控制單元(40)接通所述供電電路，而不管所述電力存儲裝置的充電電壓如何。
10、 一種供電系統(tǒng)，其包括發(fā)電機(31)和電力存儲裝置(37、 51)，所述 發(fā)電機由發(fā)動機(10)驅(qū)動，在電樞(33)和永久磁體(32)彼此相對轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生 AC電力，并且所述電力存儲裝置用所述發(fā)電機產(chǎn)生的電力充電，所述供電 系統(tǒng)包括常斷式開關裝置(36)，其斷開和閉合從所述發(fā)電機到所述電力存儲裝置 的供電路徑；電源控制裝置(40)，其由來自所述電力存儲裝置的電力或者經(jīng)由所述開 關裝置來自所述發(fā)電機的電力進行供電，并檢測所述電力存儲裝置的充電 電壓，當所檢測的所述電力存儲裝置的充電電壓高于一閾值電壓時，關閉 所述開關裝置以關閉從所述發(fā)電機到所述電力存儲裝置的供電路徑，并且 當所檢測的所述電力存儲裝置的充電電壓低于該閾值電壓時，開啟所述開關裝置以接通所述供電路徑；以及開啟電路(52)，其由直接來自所述發(fā)電機的電力供電，并且替代所述控 制單元進行操作，以便在所述發(fā)動機啟動時開啟所述開關元件。
全文摘要
一種電源控制裝置，包括同步發(fā)電機(31)、電力存儲裝置(37、51)和控制單元(40)。同步發(fā)電機是永久磁體式同步發(fā)電機，其由發(fā)動機驅(qū)動來產(chǎn)生AC電力。電力存儲裝置經(jīng)由開關裝置(36)連接到同步發(fā)電機。控制單元檢測電力存儲裝置的充電電壓，當充電電壓高于一閾值電壓時，關閉該開關，并且當充電電壓低于該閾值電壓時，開啟該開關。由此，提高了發(fā)動機的燃料效率。
文檔編號H02J7/14GK101340108SQ20081012958
公開日2009年1月7日 申請日期2008年7月2日 優(yōu)先權日2007年7月3日
發(fā)明者大河內(nèi)康宏, 黑田京彥 申請人:株式會社電裝