車(chē)輛用電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】第一DC/DC轉(zhuǎn)換器（5）是被控制為將發(fā)電母線（A）的電壓保持為規(guī)定的目標(biāo)值的恒壓控制型，第二DC/DC轉(zhuǎn)換器（7）是被控制為將輸入或者輸出電流保持為規(guī)定的目標(biāo)電流的恒流控制型，控制電路（8）與以第二蓄電設(shè)備（6）的充放電狀況區(qū)分的各模式A～C的全部或者一部分相對(duì)應(yīng)地，根據(jù)不同的算法決定發(fā)電母線電壓的最佳的目標(biāo)值Va*，對(duì)第一DC/DC轉(zhuǎn)換器（5）進(jìn)行控制以使發(fā)電母線電壓Va成為該決定的目標(biāo)值Va*。
【專利說(shuō)明】車(chē)輛用電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車(chē)輛用電源系統(tǒng)，特別涉及能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛的制動(dòng)能量的再生和車(chē)輛的燃料效率的提高的車(chē)輛用電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在以往的這種車(chē)輛用電源系統(tǒng)中，提出了如下技術(shù):在車(chē)輛減速時(shí)，通過(guò)將由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而對(duì)電池進(jìn)行供電的發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓設(shè)定為比非減速時(shí)高，從而積極地進(jìn)行制動(dòng)能量的再生，另一方面，在車(chē)輛非減速時(shí)，通過(guò)將發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓設(shè)定為比減速時(shí)低，從而降低向發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷而實(shí)現(xiàn)燃料效率的提高(例如，參照下述專利文獻(xiàn)I)。
[0003]【專利文獻(xiàn)I】日本特開(kāi)2008-67504號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]但是，上述專利文獻(xiàn)I中記載的以往的車(chē)輛用電源系統(tǒng)被構(gòu)成為將發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力直接提供給電池來(lái)對(duì)電池進(jìn)行充電，所以如果在車(chē)輛減速時(shí)將發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓設(shè)為過(guò)于大，則會(huì)導(dǎo)致縮短電池的壽命。因此，不能使減速時(shí)的發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力變大而積極地再生制動(dòng)能量，向電池的蓄電量也會(huì)減少，所以燃料效率的改善效果被抑制為較低。
[0005]本發(fā)明是為了解決這樣的課題而作成的，其目的在于得到能夠抑制電池的壽命降低、并且能夠通過(guò)在車(chē)輛減速時(shí)能使發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力變大、而且在車(chē)輛非減速時(shí)抑制發(fā)電機(jī)的發(fā)電電能而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的燃料效率的提高的車(chē)輛用電源系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)具備:
[0007]發(fā)電機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生交流電力；
[0008]整流器，將在所述發(fā)電機(jī)中發(fā)電的交流電力整流為直流電力而向發(fā)電母線輸出；
[0009]第一蓄電設(shè)備，經(jīng)由負(fù)載供電母線向車(chē)載負(fù)載提供電力；
[0010]第二蓄電設(shè)備，吸收來(lái)自所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力而吸收電力波動(dòng)；
[0011]恒壓控制型的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，被連接于所述發(fā)電母線，被控制為將作為所述發(fā)電母線的電壓的發(fā)電母線電壓保持為規(guī)定的目標(biāo)值；
[0012]恒流控制型的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，被連接于所述第二蓄電設(shè)備，被控制為將輸入或者輸出電流保持為規(guī)定的目標(biāo)電流；以及
[0013]控制電路，對(duì)所述發(fā)電機(jī)、第一、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器一起進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制而將所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力充電到所述第一蓄電設(shè)備以及所述第二蓄電設(shè)備，并且使充電到第二蓄電設(shè)備的能量放電，
[0014]所述控制電路與根據(jù)所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況而區(qū)分的各模式的全部或者一部分相對(duì)應(yīng)地，根據(jù)不同的算法決定所述發(fā)電母線電壓的最佳的目標(biāo)值，并對(duì)所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制以使所述發(fā)電母線電壓成為該決定的所述最佳的目標(biāo)值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力不被直接提供到第一蓄電設(shè)備，所以能夠抑制第一蓄電設(shè)備的壽命降低，另外，在以第二蓄電設(shè)備的充放電狀況分類(lèi)的各模式下根據(jù)不同的算法分別選擇用于改善燃料效率的發(fā)電機(jī)的發(fā)電母線電壓的最佳的目標(biāo)值，并對(duì)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制以使發(fā)電母線電壓成為該目標(biāo)值，所以能夠與以往相比更進(jìn)一步地改善燃料效率。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖2是表不實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備充電模式(A模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0018]圖3是表不實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備放電模式(B模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0019]圖4是表示實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備非充放電模式(C模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0020]圖5是表示在本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)中車(chē)速的變化和與其相伴的發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力、第二蓄電設(shè)備的充放電電力以及向負(fù)載供電母線的供給電力的關(guān)系的說(shuō)明圖。
[0021 ] 圖6是表示在本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)中使用的相對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的發(fā)電電力的關(guān)系的特性圖。
[0022]圖7是表示在本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)中使用的相對(duì)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流的發(fā)電電力和發(fā)電效率的特性圖。
[0023]圖8是表示在本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)中使用的根據(jù)第二蓄電設(shè)備的充放電狀況(模式A?C)決定的相對(duì)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的各最佳的發(fā)電母線電壓的關(guān)系的特性圖。
[0024]圖9是表示在本發(fā)明的車(chē)輛用電源系統(tǒng)中使用的與第二蓄電設(shè)備的充放電狀況(模式A?C)相應(yīng)的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制處理的控制流向。
[0025]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0026]圖11是表不實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備充電模式(A模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0027]圖12是表不實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備放電模式(B模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0028]圖13是表不實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備非充放電模式(C模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0029]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0030]圖15是表不實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備充電模式(A模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0031]圖16是表不實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備放電模式(B模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
[0032]圖17是表不實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的第二蓄電設(shè)備非充放電模式(C模式)時(shí)的能量流向的說(shuō)明圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]實(shí)施方式1.[0034]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0035]本實(shí)施方式I的車(chē)輛用電源系統(tǒng)具備:發(fā)電機(jī)1，由發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖不)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生交流電力；整流器2，將在該發(fā)電機(jī)I中產(chǎn)生的交流電力整流為直流電力而輸出到發(fā)電母線A ；第一蓄電設(shè)備4，經(jīng)由負(fù)載供電母線B向車(chē)載負(fù)載3供給電力；第二蓄電設(shè)備6，對(duì)來(lái)自發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力進(jìn)行蓄電而吸收電力波動(dòng)；第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5,第一端(輸入端)被連接于發(fā)電母線A，并且第二端(輸出端)被連接于負(fù)載供電母線B ;第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7，第一端(輸入端)被連接于發(fā)電母線A，并且第二端(輸出端)被連接于第二蓄電設(shè)備6 ;控制電路8，對(duì)發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制。
[0036]發(fā)電機(jī)I例如是具備了具有勵(lì)磁繞組的爪極式轉(zhuǎn)子、具有三相交流繞組的定子以及調(diào)節(jié)器電路的倫德?tīng)?Lundell)型交流發(fā)電機(jī)。另外，整流器2由三相全波整流電路構(gòu)成，將在發(fā)電機(jī)I的三相交流繞組中感應(yīng)的交流電力整流為直流電力。
[0037]第一蓄電設(shè)備4適用鉛蓄電池、鎳鎘蓄電池、鋰離子電池等能夠按每體積進(jìn)行充電的能量大的二次電池，其額定電壓例如是14V。
[0038]第二蓄電設(shè)備6吸收來(lái)自發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力的波動(dòng)而蓄積向第一蓄電設(shè)備4側(cè)的供給電力、或者補(bǔ)充第一蓄電設(shè)備4的電力不足量等，由此實(shí)現(xiàn)將向第一蓄電設(shè)備4側(cè)的供給電力進(jìn)行平均化的作用。第二蓄電設(shè)備6適用能夠進(jìn)行大電力的充放電的電雙層電容器等大容量電容器、鋰離子電池等2次電池。另外，在將電雙層電容器用作第二蓄電設(shè)備6的情況下，其額定電壓例如是28V。
[0039]第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5適用能夠?qū)⒌谝欢?輸入端)保持為規(guī)定的電壓的恒壓控制型的DC/DC轉(zhuǎn)換器。作為這樣的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以使用一般的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路，例如，被反饋控制為將第一端(輸入端)的電壓保持為目標(biāo)電壓的降壓斬波電路等。
[0040]在此，當(dāng)將(輸入電壓的變化)/ (輸入電流的變化)考慮為第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的輸入阻抗時(shí)，該第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5無(wú)論電流多少都將輸入電壓保持為恒定，所以能夠視為低輸入阻抗的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0041]另一方面，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7適用將流向第二蓄電設(shè)備6的電流保持為規(guī)定的目標(biāo)值的恒流型的DC/DC轉(zhuǎn)換器。而且，該第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7需要對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充電和放電這兩個(gè)方向的動(dòng)作，所以必須是輸入輸出方向能夠相反的雙方向的DC/DC轉(zhuǎn)換器。作為這樣的雙方向的恒流型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，可以使用被反饋控制為將第二蓄電設(shè)備6的電流保持為目標(biāo)電流的升降壓斬波電路等一般的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路。
[0042]而且，該第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7作用為無(wú)論電壓多少都將輸入電流保持為恒定，所以能夠視為高輸入阻抗的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0043]另外，在此為了方便說(shuō)明，將第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的輸入輸出端的一方、即連接于發(fā)電母線A的一側(cè)稱為“輸入端”，將第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的輸入輸出端的另一方、即連接于第二蓄電設(shè)備6的一側(cè)稱為“輸出端”,未必表不電力的轉(zhuǎn)移方向。例如,在經(jīng)由第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7使第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行放電的情況下，電流從“輸出端”側(cè)流入而從“輸入端”側(cè)流出，電力從“輸出端”側(cè)向“輸入端”側(cè)轉(zhuǎn)移。
[0044]在此，當(dāng)對(duì)發(fā)電母線A連接了發(fā)電機(jī)1、整流器2、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二DC/DC轉(zhuǎn)換器7時(shí)，發(fā)電機(jī)I以及整流器2的內(nèi)部阻抗比第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5充分高。而且，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7也如前所述具有高輸入輸出阻抗，所以能夠僅通過(guò)輸入阻抗最低的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的控制來(lái)將發(fā)電母線電壓Va設(shè)定為規(guī)定的值。即，能夠通過(guò)由控制電路8控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5來(lái)將發(fā)電母線電壓Va保持為規(guī)定的電壓。
[0045]如上那樣，能夠唯一地決定發(fā)電母線電壓Va是因?yàn)閷?duì)作為一個(gè)電路連接點(diǎn)的發(fā)電母線A連接了低阻抗的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5。
[0046]控制電路8分別檢測(cè)并取入發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、施加到發(fā)電母線A的發(fā)電母線電壓Va、施加到負(fù)載供電母線B的負(fù)載供電電壓Vb、第二蓄電設(shè)備6的電壓Vedlc、對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充放電時(shí)的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的電流Ic，并根據(jù)這些檢測(cè)值，控制發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7。
[0047]特別是，作為本實(shí)施方式I的特征，如在后面詳細(xì)描述那樣，根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)而發(fā)電機(jī)I的最佳的發(fā)電母線電壓Va不同，所以對(duì)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5進(jìn)行控制以使能穩(wěn)定地得到與第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)相應(yīng)的最佳的發(fā)電母線電壓Va。
[0048]在上述結(jié)構(gòu)的車(chē)輛電源系統(tǒng)中，根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況而發(fā)生如下三種狀態(tài)(模式A?C)。以下，關(guān)于這些各模式A?C的特性，參照?qǐng)D2?圖5進(jìn)行說(shuō)明。
[0049]圖2?圖4是表示本車(chē)輛用電源系統(tǒng)的各模式A?C下的能量的流向的圖。另外，圖5分別表示車(chē)速的變化和與其相伴的發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa、第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc、向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb。另外，發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa是將向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb和第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc進(jìn)行相加而得到的電力。
[0050]1.模式A (第二蓄電設(shè)備充電模式)
[0051]該模式A主要在車(chē)輛減速時(shí)產(chǎn)生(例如圖5的時(shí)刻tl?t2的期間)。
[0052]即，當(dāng)車(chē)輛減速時(shí)，控制電路8對(duì)第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制以對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充電。其結(jié)果，如圖2所示，發(fā)電機(jī)I所發(fā)電出的能量經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5轉(zhuǎn)移到負(fù)載供電母線B，并且還轉(zhuǎn)移到第二蓄電設(shè)備6。此時(shí)，發(fā)電機(jī)I發(fā)電的再生能量的源是基于車(chē)體的質(zhì)量和速度產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量，所以不消耗汽油的能量。在以短時(shí)間、大電力再生該減速時(shí)的向第二蓄電設(shè)備6的能量時(shí)，能夠增大再生電能，更能改善燃料效率。
[0053]因此，在該模式A中，在使發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力轉(zhuǎn)移到第二蓄電設(shè)備6以及負(fù)載供電母線B時(shí)，發(fā)電機(jī)I優(yōu)選以能產(chǎn)生盡可能大的發(fā)電電力的狀態(tài)進(jìn)行。
[0054]此外，依賴于其他狀態(tài)而有時(shí)即使在減速過(guò)程中也不成為模式A。例如有，第二蓄電設(shè)備6 (例如電雙層電容器)的電壓達(dá)到上限電壓而不能再進(jìn)一步進(jìn)行充電的情況、發(fā)電機(jī)I的最大發(fā)電電力和應(yīng)向負(fù)載供電母線B提供的電力相等而不能對(duì)第二蓄電設(shè)備6分配電力的情況等。
[0055]2.模式B (第二蓄電設(shè)備放電模式)
[0056]該模式B主要是在車(chē)輛減速時(shí)以外、且在第二蓄電設(shè)備6中有放電能力的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t2?t3的期間)。
[0057]即，當(dāng)車(chē)輛的減速結(jié)束時(shí)，控制電路8對(duì)第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制以使第二蓄電設(shè)備6的能量放電。如果第二蓄電設(shè)備6能夠?qū)Πl(fā)電母線A側(cè)提供電力，則控制電路8停止向發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁繞組提供電流，所以發(fā)電機(jī)I停止發(fā)電，如圖3所示，能量從第二蓄電設(shè)備6向負(fù)載供電母線B側(cè)轉(zhuǎn)移。這樣，在該模式B中，通過(guò)第二蓄電設(shè)備6的蓄電能量來(lái)進(jìn)行向包含車(chē)載負(fù)載3的負(fù)載供電母線B側(cè)的電力供給，所以不會(huì)為了向負(fù)載供電母線B側(cè)提供電力而消耗汽油的能量。
[0058]因此，在該模式B中，在使能量高效地從第二蓄電設(shè)備6向負(fù)載供電母線B側(cè)轉(zhuǎn)移時(shí)，優(yōu)選以第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的電力轉(zhuǎn)換效率成為最大的狀態(tài)進(jìn)行。
[0059]此外，當(dāng)?shù)诙铍娫O(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得不能再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)，該模式B結(jié)束。
[0060]3.模式C (第二蓄電設(shè)備非充放電模式)
[0061]該模式C主要是在車(chē)輛減速時(shí)以外、且第二蓄電設(shè)備6的放電能力消失了的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t3?t4的期間)。
[0062]S卩，當(dāng)?shù)诙铍娫O(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得不能再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)，控制電路8使第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的動(dòng)作停止。而且，在該情況下，電流不被提供到發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁繞組，所以發(fā)電機(jī)I發(fā)電出與向負(fù)載供電母線B提供所需的量相應(yīng)的電力，如圖4所示能量移動(dòng)。此時(shí)，如果車(chē)輛不減速，則與需要向負(fù)載供電母線B側(cè)的電力供給的量相應(yīng)地，消耗汽油的能量。因此，在該模式C中，在盡可能抑制汽油的能量消耗的方面上，優(yōu)選以發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率成為最大的狀態(tài)進(jìn)行。
[0063]而且，如果通過(guò)對(duì)上述模式A、B的分配進(jìn)行最佳化來(lái)盡可能減少消耗汽油的能量的模式C的時(shí)間比例，則能夠謀求作為系統(tǒng)整體的燃料效率的改善。這是本實(shí)施方式的系統(tǒng)的燃料效率改善的基本原理。
[0064]接著，說(shuō)明如何與在各模式A?C中要求的上述各特性相應(yīng)地具體地設(shè)定發(fā)電母線電壓Va則為最佳的條件。
[0065]1.模式A (第二蓄電設(shè)備充電模式)的情況
[0066]在該模式A中，如圖2所示，利用車(chē)輛減速時(shí)的發(fā)電機(jī)I的再生電力，所以要求發(fā)電機(jī)I以大電力進(jìn)行發(fā)電。
[0067]圖6是表示發(fā)電母線電壓Va分別為IIV、14V、17V、20V、23V、26V時(shí)的發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速與發(fā)電電力Pa的關(guān)系的特性圖。
[0068]從圖6可知，在發(fā)電母線電壓Va為一定的情況下，具有如下特性:當(dāng)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速為規(guī)定的最小值以下時(shí)，發(fā)電電力Pa為零,當(dāng)超過(guò)規(guī)定的最小值時(shí)，伴隨著轉(zhuǎn)速上升，發(fā)電電力Pa逐漸增大而最終收斂為一定值。而且可知,相對(duì)發(fā)電機(jī)的各個(gè)轉(zhuǎn)速,取得最大發(fā)電電力Pa的發(fā)電母線電壓Va不同。
[0069]此外，在圖6中，示出了發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁電流為一定的條件的情況，但即使勵(lì)磁電流變化，取得最大的發(fā)電電力Pa的發(fā)電母線電壓Va相對(duì)轉(zhuǎn)速的關(guān)系是不變化的。因此可知，在模式A中，相對(duì)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速，最好將能夠以最大電力進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電母線電壓Va設(shè)為目標(biāo)值。
[0070]2.模式B (第二蓄電設(shè)備放電模式)的情況
[0071]在該模式B中，如圖3所示，能量從第二蓄電設(shè)備6經(jīng)由第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7以及第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5向負(fù)載供電母線B轉(zhuǎn)移。如果在車(chē)輛減速時(shí)以外能夠盡可能長(zhǎng)地維持該模式B的狀態(tài)，則能夠減少模式C的時(shí)間比例，所以能夠使燃料效率提高。因此，在該模式B中，優(yōu)選使第二蓄電設(shè)備6的能量以低損耗向負(fù)載供電母線B移動(dòng)?？芍?，為此將第一DC/DC轉(zhuǎn)換器5和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的組合的電力轉(zhuǎn)換效率成為最大的發(fā)電母線電壓Va設(shè)為目標(biāo)則較好。此時(shí)，發(fā)電機(jī)I停止發(fā)電，所以應(yīng)作為目標(biāo)的最佳的發(fā)電母線電壓Va不依賴于發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速。
[0072]3.模式C (第二蓄電設(shè)備非充放電模式)的情況
[0073]在該模式C中，如圖4所示，第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器6停止動(dòng)作，發(fā)電機(jī)I發(fā)電出與向負(fù)載供電母線B側(cè)提供所需的量相應(yīng)的電力，所以在該模式C中為了使燃料效率提高，優(yōu)選發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率和第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的電力轉(zhuǎn)換效率高。在該情況下，一般與DC/DC轉(zhuǎn)換器的電力轉(zhuǎn)換效率相比較，發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率低，所以當(dāng)改善發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率時(shí)燃料效率提高的效果大。
[0074]圖7是表不在使發(fā)電機(jī)I發(fā)電時(shí)發(fā)電母線電壓Va為14V和28V時(shí)的相對(duì)于勵(lì)磁電流的發(fā)電電力(圖中左側(cè)縱軸)與發(fā)電效率(圖中右側(cè)縱軸)的關(guān)系的特性圖。此外，此情況下的發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速是固定的。
[0075]從圖7可知，在要求大電力發(fā)電的模式A中，發(fā)電電力最高的條件是在最大勵(lì)磁電流下將發(fā)電母線電壓Va設(shè)為28V即可。
[0076]另一方面，在模式C中，只要發(fā)電出僅僅向負(fù)載供電母線B提供的電力就可以，與在模式A中所需的電力相比小。例如將在模式C中所需的發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力設(shè)為300W的情況下可知，此時(shí)將發(fā)電母線電壓Va設(shè)為14V、將發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁電流設(shè)為1.2A時(shí)與將發(fā)電母線電壓Va設(shè)為28V、將發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁電流設(shè)為2A的情況相比發(fā)電效率高。在此應(yīng)關(guān)注的點(diǎn)是，最佳的發(fā)電母線電壓Va在將發(fā)電機(jī)I的最大發(fā)電電力作為目標(biāo)的模式A和將發(fā)電機(jī)I的最大發(fā)電效率作為目標(biāo)的模式C中是不同的。
[0077]圖8是表示與各模式A?C相符合地設(shè)定用于得到相對(duì)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速最佳的發(fā)電母線電壓Va的目標(biāo)值(以下稱為發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*)的做法的特性圖。
[0078]在模式A和模式C中，依賴于發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速而決定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*。特別是，在模式A中，根據(jù)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速而設(shè)定能得到最大的發(fā)電電力Pa這樣的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*即可。另外，在模式C中，如圖7所示，由于根據(jù)向負(fù)載供電母線B提供的發(fā)電電力和發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁電流而發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率不同，所以與發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速一起將向負(fù)載供電母線B提供的發(fā)電電力以及勵(lì)磁電流加到參數(shù)中來(lái)設(shè)定能得到最大的發(fā)電效率的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*即可。另外，在模式B中，由于不依賴于發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速，所以考慮第一、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器5、7的電力轉(zhuǎn)換效率而設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*即可。
[0079]如上那樣，為了設(shè)定與各模式A?C相符合的最佳的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*，最簡(jiǎn)單的方法是:預(yù)先在控制電路8的存儲(chǔ)器內(nèi)準(zhǔn)備與各模式A?C相應(yīng)地針對(duì)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速、發(fā)電電力、勵(lì)磁電流等參數(shù)預(yù)先設(shè)定登記了最佳的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*的表，并與各模式A?C相應(yīng)地，根據(jù)所檢測(cè)出的參數(shù)決定最佳的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*。
[0080]而且，如果能夠與各模式A?C相對(duì)應(yīng)地設(shè)定最佳的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*，則能夠通過(guò)如前述那樣控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5來(lái)將發(fā)電母線電壓Va唯一地保持為規(guī)定的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*。
[0081]接著，參照?qǐng)D9所示的控制流程來(lái)說(shuō)明為了將發(fā)電母線電壓Va保持為規(guī)定的發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*而控制電路8進(jìn)行的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的控制。此外，以下說(shuō)明的符號(hào)S意味著各處理步驟。
[0082]針對(duì)每個(gè)控制周執(zhí)行從開(kāi)始到結(jié)束為止的控制程序(routine)。當(dāng)控制程序開(kāi)始時(shí)，控制電路8檢測(cè)控制所需的發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速、發(fā)電母線電壓Va等各種參數(shù)(SI)。接著，判定是上述的模式A?C中的哪一狀態(tài)(S2)，如果是模式A，則根據(jù)模式A用的表設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va* (S3)。另外，如果是模式B，則根據(jù)模式B用的表設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va* (S4)。進(jìn)而，如果是模式C，則根據(jù)模式C用的表設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*(S5 )。如果這樣設(shè)定了發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*，則控制電路8對(duì)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5進(jìn)行基于比例積分控制等的反饋控制，以使發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*與被檢測(cè)的發(fā)電母線電壓Va的偏差消失(S6)。
[0083]此外，針對(duì)每個(gè)控制周期，分別執(zhí)行用于判定是模式A?C中的哪一個(gè)的控制程序、用于進(jìn)行發(fā)電機(jī)I的發(fā)電控制的控制程序、控制第二蓄電設(shè)備6的充放電的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的控制程序。這些控制程序考慮各種方法，但本發(fā)明的主要著眼點(diǎn)是，從車(chē)輛的燃料效率改善觀點(diǎn)來(lái)看，針對(duì)各模式A?C，如何通過(guò)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的控制來(lái)設(shè)定最佳的發(fā)電母線電壓的目標(biāo)值Va*，所以在此省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0084]另外，在此，在以第二蓄電設(shè)備6的充放電狀態(tài)來(lái)區(qū)分的各模式A?C中，根據(jù)相互不同的算法來(lái)決定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*。即，例如，在圖8示出的情況中，由于根據(jù)各模式A?C而設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va*的算法不同，所以用3條線標(biāo)記。但是，不限于此，例如，模式A和模式C也可以根據(jù)相同算法設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值Va* (在該情況下，算法為兩個(gè)，所以圖8的情況將用2條線標(biāo)記)。
[0085]如以上那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠與以第二蓄電設(shè)備6的充放電狀態(tài)區(qū)分的各模式A?C相應(yīng)地設(shè)定最佳的發(fā)電母線電壓的目標(biāo)值Va*，在模式A中能夠增大再生電能，在模式B中能夠使在第二蓄電設(shè)備6中蓄電的能量以少的損耗向車(chē)載負(fù)載3移動(dòng)，在模式C中能夠以汽油的能量的損耗少地使電力向車(chē)載負(fù)載3移動(dòng)，所以能夠作為整體改善車(chē)輛的燃料效率。
[0086]此外，在上述說(shuō)明中，控制電路8檢測(cè)發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速來(lái)設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值，但也可以設(shè)為發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例，并檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)設(shè)定發(fā)電母線電壓目標(biāo)值。
[0087]實(shí)施方式2.[0088]圖10是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素基本上與實(shí)施方式I相同，但第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器與其他結(jié)構(gòu)要素的連接關(guān)系與實(shí)施方式I不同。
[0089]本實(shí)施方式2的車(chē)輛用電源系統(tǒng)具備:發(fā)電機(jī)1，由發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生交流電力；整流器2，將在該發(fā)電機(jī)I中產(chǎn)生的交流電力整流為直流電力而向發(fā)電母線A輸出；第一蓄電設(shè)備4，經(jīng)由負(fù)載供電母線B向車(chē)載負(fù)載3提供電力；第二蓄電設(shè)備6，對(duì)來(lái)自發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力進(jìn)行蓄電而吸收電力波動(dòng)；第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5,第一端(輸入端)被連接于發(fā)電母線A,并且第二端(輸出端)被連接于第二蓄電設(shè)備6 ;第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7，第一端(輸入端)被連接于第二蓄電設(shè)備6,并且第二端(輸出端)被連接于負(fù)載提供母線B ;控制電路8，控制發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7。
[0090]發(fā)電機(jī)1、第一蓄電設(shè)備4、第二蓄電設(shè)備6以及第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的內(nèi)容與在實(shí)施方式I中說(shuō)明的內(nèi)容相同。
[0091]第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7適用將負(fù)載所要求的流向負(fù)載供給母線電壓B的電流保持為規(guī)定的目標(biāo)值的恒流型的DC/DC轉(zhuǎn)換器。作為這樣的恒流型的DC/DC轉(zhuǎn)換器，可以使用被反饋控制為將負(fù)載供給母線電壓B的電流保持為目標(biāo)電流的升降壓斬波電路等一般的DC/DC轉(zhuǎn)換器電路。而且，該第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7作用為不論電壓為多少都將輸入電流保持為一定，所以能夠視為高輸入阻抗的DC/DC轉(zhuǎn)換器。
[0092]在此，如果對(duì)于發(fā)電母線A連接發(fā)電機(jī)1、整流器2以及第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5，則發(fā)電機(jī)I以及整流器2的內(nèi)部阻抗比第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5充分高，所以發(fā)電母線電壓Va能夠僅通過(guò)輸入阻抗最低的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的控制來(lái)設(shè)定為規(guī)定的值。即，能夠通過(guò)由控制電路8控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5來(lái)將發(fā)電母線電壓Va保持為規(guī)定的電壓。
[0093]控制電路8分別檢測(cè)并取入發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、施加到發(fā)電母線A的發(fā)電母線電壓Va、施加到負(fù)載供電母線B的負(fù)載供電電壓Vb、第二蓄電設(shè)備6的電壓Vedlc以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的輸出電流，并根據(jù)這些檢測(cè)值控制發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7。特別是，作為本實(shí)施方式2的特征，如后詳細(xì)描述那樣，由于根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)而發(fā)電機(jī)I的最佳的發(fā)電母線電壓Va不同，所以控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以使能穩(wěn)定地得到與第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)相應(yīng)的最佳的發(fā)電母線電壓Va。
[0094]在上述結(jié)構(gòu)的車(chē)輛電源系統(tǒng)中，根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況而產(chǎn)生如下三種狀態(tài)(模式A?C)。以下，關(guān)于這些各模式A?C的特性，參照?qǐng)D5、圖11?圖13進(jìn)行說(shuō)明。
[0095]圖11?圖13是表不本實(shí)施方式的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的各模式A?C下的能量的流向的圖。另外，圖5分別表示了車(chē)速的變化和與其相伴的發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa、第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc、向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb。另外，發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa是將向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb和第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc進(jìn)行相加而得到的電力。
[0096]1.模式A (第二蓄電設(shè)備充電模式)
[0097]該模式A主要是在車(chē)輛減速時(shí)產(chǎn)生(例如圖5的時(shí)刻tl?t2的期間)。即，當(dāng)車(chē)輛減速時(shí)，控制電路8向發(fā)電機(jī)I和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7發(fā)出指示，并進(jìn)行控制以使以發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa與向負(fù)載提供母線B的供給電力Pb的差分的電力對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充電。其結(jié)果，如圖11所示，發(fā)電機(jī)I發(fā)電出的能量經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二DC/DC轉(zhuǎn)換器7向負(fù)載供電母線B轉(zhuǎn)移，經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5還向第二蓄電設(shè)備6轉(zhuǎn)移。此時(shí)，發(fā)電機(jī)I發(fā)電的再生能量的源是基于車(chē)體的質(zhì)量和速度產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量，所以不消耗作為燃料的汽油的能量。在以短時(shí)間、且大電力再生車(chē)輛減速時(shí)的向第二蓄電設(shè)備6的能量時(shí)，能夠增大再生電能，能夠進(jìn)一步改善燃料效率。因此，在該模式A中，在使發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力向第二蓄電設(shè)備6以及負(fù)載供電母線B轉(zhuǎn)移時(shí)，發(fā)電機(jī)I優(yōu)選以能產(chǎn)生盡可能大的發(fā)電電力的狀態(tài)進(jìn)行。
[0098]此外，依賴于其他狀態(tài)而有時(shí)在減速過(guò)程中也不成為模式A。例如有，第二蓄電設(shè)備6 (例如電雙層電容器)的電壓達(dá)到上限電壓而不能再進(jìn)一步進(jìn)行充電的情況、發(fā)電機(jī)I的最大發(fā)電電力和應(yīng)向負(fù)載供電母線B提供的電力相等而無(wú)法向第二蓄電設(shè)備6分配電力的情況等。
[0099]2.模式B (第二蓄電設(shè)備放電模式)
[0100]該模式B主要是在車(chē)輛的減速時(shí)以外、且第二蓄電設(shè)備6有放電能力的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t2?t3的期間)。即，當(dāng)車(chē)輛的減速結(jié)束時(shí)，控制電路8對(duì)第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制以使第二蓄電設(shè)備6的能量放電。如果第二蓄電設(shè)備6能夠向第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7側(cè)提供電力，則控制電路8停止向發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁繞組的電流供給，所以發(fā)電機(jī)I停止發(fā)電，如圖12所示，能量從第二蓄電設(shè)備6向負(fù)載供電母線B側(cè)轉(zhuǎn)移。如此，在該模式B中，通過(guò)第二蓄電設(shè)備6的蓄電能量來(lái)進(jìn)行向包含車(chē)載負(fù)載3的負(fù)載供電母線B側(cè)的電力供給，所以不會(huì)為了向負(fù)載供電母線B側(cè)提供電力而消耗汽油的能量。在該模式B中，發(fā)電母線電壓A不參與，所以不需要特別考慮。此外，該模式B在第二蓄電設(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得無(wú)法再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)結(jié)束。
[0101]3.模式C (第二蓄電設(shè)備非充放電模式)
[0102]該模式C主要是在車(chē)輛減速時(shí)以外、且第二蓄電設(shè)備6的放電能力消失了的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t3?t4的期間)。即，當(dāng)?shù)诙铍娫O(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得無(wú)法再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)，控制電路8通過(guò)將發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa與第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7向負(fù)載提供母線B提供的電力Pb的差分設(shè)為零來(lái)使第二蓄電設(shè)備6的充放電停止，如圖13所示那樣使能量移動(dòng)。此時(shí)，如果車(chē)輛不減速，則與需要向負(fù)載供電母線B側(cè)的電力提供的量相應(yīng)地消耗汽油的能量。因此，在該模式C中，在盡可能抑制汽油的能量消耗的方面上，優(yōu)選以發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率成為最大的狀態(tài)進(jìn)行。
[0103]而且，通過(guò)對(duì)上述模式A，B的分配進(jìn)行最佳化來(lái)盡可能減少消耗汽油的能量的模式C的時(shí)間比例，則能夠謀求作為系統(tǒng)整體改善燃料效率。這是本實(shí)施方式2的系統(tǒng)的燃料效率改善的基本原理。
[0104]在此，說(shuō)明考慮能量的轉(zhuǎn)移路徑和DC/DC轉(zhuǎn)換器的損耗時(shí)的實(shí)施方式I與實(shí)施方式2的差異。
[0105]在模式A中，從發(fā)電機(jī)I向第二蓄電設(shè)備6轉(zhuǎn)移的能量在實(shí)施方式I中通過(guò)第二DC/DC轉(zhuǎn)換器7,在實(shí)施方式2中通過(guò)第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5。S卩,在哪個(gè)實(shí)施方式中向第二蓄電設(shè)備6轉(zhuǎn)移的能量都分別通過(guò)一次DC/DC轉(zhuǎn)換器，所以DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗是相同的。從發(fā)電機(jī)I向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I中是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5這一次，在實(shí)施方式2中是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這2次，所以在實(shí)施方式I中DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗小。
[0106]在模式B中，從第二蓄電設(shè)備6向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I中是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5和第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這2次，在實(shí)施方式2中是第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這I次，所以在實(shí)施方式2中DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗小。
[0107]在模式C中，從發(fā)電機(jī)I向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I中是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5這I次，在實(shí)施方式2是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二DC/DC轉(zhuǎn)換器7這2次，所以在實(shí)施方式I中DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗小。
[0108]如此，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的能量的損耗在兩個(gè)實(shí)施方式中一長(zhǎng)一短，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)與使用方法相配地選擇某一個(gè)即可。即，在從成本的觀點(diǎn)考慮使用了容量小的第二蓄電設(shè)備6的情況下，模式C的時(shí)間比例變大。在該情況下，在能量從發(fā)電機(jī)I直接向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移時(shí)的損耗變小的實(shí)施方式I中，作為燃料效率改善效果是有利的。另一方面，在能夠使第二蓄電設(shè)備6的容量充分變大的情況下，模式C的時(shí)間比例變小。在該情況下，在能抑制在模式A以及模式B下對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充放電時(shí)的損耗的實(shí)施方式2中，作為燃料效率改善效果是有利的。
[0109]關(guān)于如何與在各模式A?C中要求的上述各特性相應(yīng)地具體地設(shè)定發(fā)電母線電壓Va為最佳、以及如何控制發(fā)電母線電壓Va，與上述實(shí)施方式I相同，所以省略說(shuō)明。
[0110]實(shí)施方式3.[0111]圖14是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。車(chē)輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要素基本上與實(shí)施方式I相同，但第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器與其他結(jié)構(gòu)要素的連接關(guān)系與實(shí)施方式I不同。
[0112]本實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)具備:發(fā)電機(jī)1，由發(fā)動(dòng)機(jī)(未圖示)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生交流電力；整流器2，將在該發(fā)電機(jī)I中產(chǎn)生的交流電力整流為直流電力而向發(fā)電母線A輸出；第一蓄電設(shè)備4，經(jīng)由負(fù)載供電母線B向車(chē)載負(fù)載3提供電力；第二蓄電設(shè)備6，對(duì)來(lái)自發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力進(jìn)行蓄電而吸收電力波動(dòng)；第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5,第一端(輸入端)被連接于發(fā)電母線A，并 且第二端(輸出端)被連接于負(fù)載提供母線B ;第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7，第一端(輸入端)被連接于第二蓄電設(shè)備6,并且第二端(輸出端)被連接于負(fù)載提供母線B ;控制電路8，控制發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7。
[0113]發(fā)電機(jī)1、第一蓄電設(shè)備4、第二蓄電設(shè)備6、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的內(nèi)容與在實(shí)施方式I中說(shuō)明的內(nèi)容相同。
[0114]在此，如果對(duì)于發(fā)電母線A連接發(fā)電機(jī)1、整流器2、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5，則發(fā)電機(jī)I以及整流器2的內(nèi)部阻抗比第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5充分高，所以可以僅通過(guò)輸入阻抗最低的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5的控制就能夠?qū)l(fā)電母線電壓Va設(shè)定為規(guī)定的值。S卩，能夠通過(guò)由控制電路8控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5來(lái)將發(fā)電母線電壓Va保持為規(guī)定的電壓。
[0115]控制電路8分別檢測(cè)并取入發(fā)電機(jī)I的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、施加到發(fā)電母線A的發(fā)電母線電壓Va、施加到負(fù)載供電母線B的負(fù)載供電電壓Vb、第二蓄電設(shè)備6的電壓Vedlc、對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充放電時(shí)的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的電流Ic，并根據(jù)這些檢測(cè)值控制發(fā)電機(jī)1、第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7。特別是，作為本實(shí)施方式3的特征，如在后面詳細(xì)描述那樣，由于根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)而發(fā)電機(jī)I的最佳的發(fā)電母線電壓Va不同，所以控制第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以能穩(wěn)定地得到與第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況(模式A?C)相應(yīng)的最佳的發(fā)電母線電壓Va。
[0116]在上述結(jié)構(gòu)的車(chē)輛電源系統(tǒng)中，根據(jù)伴隨車(chē)輛行駛的第二蓄電設(shè)備6的充放電狀況，產(chǎn)生如下三種狀態(tài)(模式A?C)。以下，關(guān)于這些各模式A?C的特性，參照?qǐng)D5、圖15?圖17進(jìn)行說(shuō)明。
[0117]圖15?圖17是表不本實(shí)施方式3的車(chē)輛用電源系統(tǒng)的各模式A?C下的能量的流向的圖。另外，圖5分別表示了車(chē)速的變化和與其相伴的發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa、第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc、向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb。此外，發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力Pa是將向負(fù)載供電母線B的供給電力Pb和第二蓄電設(shè)備6的充放電電力Pc進(jìn)行相加而得到的電力。
[0118]1.模式A (第二蓄電設(shè)備充電模式)[0119]該模式A主要是在車(chē)輛減速時(shí)產(chǎn)生(例如圖5的時(shí)刻tl?t2的期間)。S卩，當(dāng)車(chē)輛減速時(shí)，控制電路8對(duì)第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制以對(duì)第二蓄電設(shè)備6進(jìn)行充電。其結(jié)果，如圖15所示，發(fā)電機(jī)I發(fā)電出的能量經(jīng)由第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5向負(fù)載供電母線B轉(zhuǎn)移，還經(jīng)由第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7向第二蓄電設(shè)備6轉(zhuǎn)移。此時(shí)，發(fā)電機(jī)I發(fā)電的再生能量的源是基于車(chē)體的質(zhì)量和速度產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)能量，所以不消耗汽油的能量。在以短時(shí)間、且大電力再生該減速時(shí)的向第二蓄電設(shè)備6的能量時(shí)，能夠增大再生電能，能夠進(jìn)一步改善燃料效率。因此，在該模式A中，在使發(fā)電機(jī)I的發(fā)電電力向第二蓄電設(shè)備6以及負(fù)載供電母線B轉(zhuǎn)移時(shí)，發(fā)電機(jī)I優(yōu)選以能產(chǎn)生盡可能大的發(fā)電電力的狀態(tài)進(jìn)行。
[0120]此外，依賴于其他狀態(tài)，有時(shí)即使在減速過(guò)程中也不成為模式A。例如有，第二蓄電設(shè)備6 (例如電雙層電容器)的電壓達(dá)到上限電壓而無(wú)法再進(jìn)一步進(jìn)行充電的情況、由于發(fā)電機(jī)I的最大發(fā)電電力和應(yīng)向負(fù)載供電母線B提供的電力相等而無(wú)法向第二蓄電設(shè)備6分配電力的情況等。
[0121]2.模式B (第二蓄電設(shè)備放電模式)
[0122]該模式B主要是在車(chē)輛的減速時(shí)以外、且第二蓄電設(shè)備6有放電能力的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t2?t3的期間)。即，當(dāng)車(chē)輛的減速結(jié)束時(shí)，控制電路8對(duì)第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7進(jìn)行控制以使第二蓄電設(shè)備6的能量放電。在該情況下，控制電路8停止向發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁繞組提供電流，所以發(fā)電機(jī)I停止發(fā)電，如圖16所示，能量從第二蓄電設(shè)備6向負(fù)載供電母線B側(cè)轉(zhuǎn)移。如此，在該模式B中，通過(guò)第二蓄電設(shè)備6的蓄電能量來(lái)向包含車(chē)載負(fù)載3的負(fù)載供電母線B側(cè)提供電力，所以不會(huì)為了向負(fù)載供電母線B側(cè)提供電力而消耗汽油的能量。在該模式B中，發(fā)電母線A不參與，所以不需要特別考慮。此外，在第二蓄電設(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得無(wú)法再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)，該模式B結(jié)束。
[0123]3.模式C (第二蓄電設(shè)備非充放電模式)
[0124]該模式C主要是在車(chē)輛減速時(shí)以外、且第二蓄電設(shè)備6的放電能力消失了的情況下成立(例如圖5的時(shí)刻t3?t4的期間)。即，在第二蓄電設(shè)備6的電壓達(dá)到下限電壓(圖5的時(shí)刻t3)而變得無(wú)法再進(jìn)一步進(jìn)行放電時(shí)，控制電路8使第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7的動(dòng)作停止。而且，在該情況下，電流被提供到發(fā)電機(jī)I的勵(lì)磁繞組，所以發(fā)電機(jī)I發(fā)電出與向負(fù)載供電母線B提供所需的量相應(yīng)的電力，如圖17所示能量移動(dòng)。此時(shí)，如果車(chē)輛不減速，則與向負(fù)載供電母線B側(cè)提供電力所需的量相應(yīng)地消耗汽油的能量。因此，在該模式C中，在盡可能抑制汽油的能量消耗的方面上，優(yōu)選以發(fā)電機(jī)I的發(fā)電效率成為最大的狀態(tài)進(jìn)行。
[0125]而且，如果通過(guò)對(duì)上述模式A、B的分配進(jìn)行最佳化來(lái)盡可能減少汽油的能量被消耗的模式C的時(shí)間比例，則能夠謀求作為系統(tǒng)整體改善燃料效率。這是本實(shí)施方式3的系統(tǒng)的燃料效率改善的基本原理。
[0126]在此，說(shuō)明在考慮能量的轉(zhuǎn)移路徑和DC/DC轉(zhuǎn)換器的損耗時(shí)的實(shí)施方式I和實(shí)施方式3的差異。
[0127]在模式A中，從發(fā)電機(jī)I向第二蓄電設(shè)備6轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I中是第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這I次，在實(shí)施方式3中是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5以及第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這2次，所以在實(shí)施方式I中DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗小。從發(fā)電機(jī)I向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量在哪個(gè)實(shí)施方式中都通過(guò)一次DC/DC轉(zhuǎn)換器，所以DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗相同。
[0128]在模式B中，從第二蓄電設(shè)備6向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I中是第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7以及第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5這2次，在實(shí)施方式3中是第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器7這I次，所以在實(shí)施方式3中DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗小。
[0129]在模式C中，從發(fā)電機(jī)I向車(chē)載負(fù)載3轉(zhuǎn)移的能量通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的次數(shù)在實(shí)施方式I以及3中都是第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器5這I次，所以DC/DC轉(zhuǎn)換器導(dǎo)致的能量的損耗是相同的。
[0130]如此，通過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換器的能量的損耗在兩個(gè)實(shí)施方式中一長(zhǎng)一短，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)與使用方法相配地選擇某一個(gè)即可。即，在車(chē)體的重量大且能得到充分大的減速能量的情況下，在即便在模式A中第二蓄電設(shè)備6的充電時(shí)的損耗大但在模式B中放電時(shí)的損耗小的實(shí)施方式3中，作為燃料效率改善效果是有利的。另一方面，在車(chē)體的重量小且不能得到充分大的減速能量的情況下，在模式A中通過(guò)使第二蓄電設(shè)備6的充電時(shí)的損耗減小來(lái)更多地回收了減速能量的實(shí)施方式I中，作為燃料效率改善效果是有利的。
[0131 ] 關(guān)于如何與在各模式A?C中要求的上述各特性相應(yīng)地具體地設(shè)定發(fā)電母線電壓Va為最佳、如何控制發(fā)電母線電壓Va，與實(shí)施方式I相同，所以省略說(shuō)明。
【權(quán)利要求】
1.一種車(chē)輛用電源系統(tǒng)，具備: 發(fā)電機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生交流電力； 整流器，將在所述發(fā)電機(jī)中發(fā)電的交流電力整流為直流電力而向發(fā)電母線輸出； 第一蓄電設(shè)備，經(jīng)由負(fù)載供電母線向車(chē)載負(fù)載提供電力； 第二蓄電設(shè)備，吸收來(lái)自所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力而吸收電力波動(dòng)； 恒壓控制型的第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器，被連接于所述發(fā)電母線，被控制為將作為所述發(fā)電母線的電壓的發(fā)電母線電壓保持為規(guī)定的目標(biāo)值； 恒流控制型的第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器，被連接于所述第二蓄電設(shè)備，被控制為將輸入或者輸出電流保持為規(guī)定的目標(biāo)電流；以及 控制電路，對(duì)所述發(fā)電機(jī)、第一、第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器一起進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制而將所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力充電到所述第一蓄電設(shè)備以及所述第二蓄電設(shè)備，并且使充電到第二蓄電設(shè)備的能量放電， 所述控制電路與根據(jù)所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況而區(qū)分的各模式的全部或者一部分相對(duì)應(yīng)地，根據(jù)不同的算法決定所述發(fā)電母線電壓的最佳的目標(biāo)值，并對(duì)所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制以使所述發(fā)電母線電壓成為該決定的所述最佳的目標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述發(fā)電母線，并且第二端被連接于所述負(fù)載供電母線， 所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述發(fā)電母線，并且第二端被連接于所述第二蓄電設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述發(fā)電母線，并且第二端被連接于所述第二蓄電設(shè)備， 所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述第二蓄電設(shè)備，并且第二端被連接于所述負(fù)載供電母線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述發(fā)電母線，并且第二端被連接于所述負(fù)載供電母線， 所述第二 DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一端被連接于所述第二蓄電設(shè)備，并且第二端被連接于所述負(fù)載供電母線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 所述控制電路與根據(jù)所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況而區(qū)分的各模式的全部或者一部分相對(duì)應(yīng)地，參照預(yù)先登記了所述發(fā)電母線電壓的目標(biāo)值的表來(lái)進(jìn)行決定所述發(fā)電母線電壓的最佳的目標(biāo)值的情況下的所述算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 在所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況是對(duì)所述第二蓄電設(shè)備進(jìn)行充電的模式的情況下，所述控制電路參照發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)決定所述發(fā)電母線電壓的目標(biāo)值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 在所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況是使第二蓄電設(shè)備放電的模式的情況下，所述控制電路不參照發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而決定所述發(fā)電母線電壓的目標(biāo)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛用電源系統(tǒng)，其特征在于， 在所述第二蓄電設(shè)備的充放電狀況既不是對(duì)第二蓄電設(shè)備進(jìn)行充電也不是使第二蓄電設(shè)備放電的模式的情況下，所述控制電路參照發(fā)動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)決定所述發(fā)電母線電壓的.目標(biāo)值。
【文檔編號(hào)】H02M3/00GK103444048SQ201180069563
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月8日
【發(fā)明者】原田茂樹(shù), 檜垣優(yōu)介, 田中優(yōu)矢, 堀保義, 山田正樹(shù), 吉澤敏行 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社