专利名称：用于控制供应给电负载的电源的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制供应给电负载的电源的方法和系统。尤其是，本发明涉及用于控制发电机的输出以使其随着电负载的电源需求而变化的方法和系统。
背景技术：
通常使用交流发电机作为用于车辆的发电机。交流发电机具有励磁绕组并能调整流过其中的励磁电流以控制交流发电机输出(输出电源)。交流发电机输出被提供给车辆电负载，以下简称负载，以及电池。
例如，负载包括电辅助涡轮增压器(electrically assistedturbocharger)。电辅助涡轮增压器可用于利用发动机废气中的耗散能量对发动机内的增压空气进行增压，这将有助于减小发动机的尺寸。发动机尺寸的减小将引起车辆尺寸和重量的减小并提高发动机的燃料效率。尤其是，即使需要突然加速，电辅助涡轮增压器也能给其电动机增加电能(辅助电源)以电辅助涡轮增压器涡轮的旋转。这使得涡轮的旋转和用于与突然加速相对应的希望的电源输出的燃料和增压相匹配，使其有可能降低发动机突然加速时加大电源中的“涡轮滞后”。
作为控制电辅助涡轮增压器的实例，日本未审专利申请No.H7-11965公开了一种控制设备。该控制设备可用于使电池在电动机电驱动的初期阶段向电辅助涡轮增压器的电动机供应最大电流，以便为了提高涡轮增压器对于发动机突然加速的响应而使增压压力达到预定压力。
在该专利公开的控制设备中，在每次驾驶员要求对应于突然加速的电源输出时，需要重复由电池向电动机提供高电源并随后由交流发电机对电池进行充电的循环。这将加速电池损坏。
当电池向电辅助涡轮增压器提供最大电流(辅助电源)以提高涡轮增压器对发动机突然加速的响应时，上述问题将十分显著。
即使立即响应电辅助涡轮增压器的操作启动而向其提供最大电源，涡轮增压器的惯性延迟和电动机操作启动时的高功耗将会降低供应给涡轮增压器的电源的使用效率。
注意，一旦由于电池放电引起电源电压的下降，所述控制设备执行控制交流发电机提高其输出的补偿操作，从而补偿了电池放电以及电源电压的下降。如果立即响应电辅助涡轮增压器的操作启动而向其提供最大电源，则该补偿操作将跟不上电池的放电。这使得很难防止电池放电以及电源电压的降低。
另一方面，交流发电机输出需要长期地与负载的电源需求量相匹配。交流发电机输出和负载的电源需求，诸如负载电流，之间的短期失配，在电池的充放电负载与所述负载并联的情况下是可容忍的。考虑到电池充放电负载的减少，交流发电机输出最好快速地随着负载的电源需求而变化。
作为交流发电机输出控制的实例，具有电池电压保持的交流发电机输出控制已经普遍使用。当出现交流发电机输出与负载的电源需求量失配时，具有电池电压保持的交流发电机输出控制被设置来使电池充电和/或放电以弥补该失配。当电池充电和/或放电导致电池电压变化时，具有电池电压保持的交流发电机输出控制被设置来检测电池电压的变化以基于该检测结果调整交流发电机的输出。
作为交流发电机输出控制的另一实例，日本未审专利公开No.S58-192499公开了一种交流发电机输出控制，其被设置来不断地测量负载的负载电流总量作为负载电源需求量，并提供励磁电流量，该励磁电流使交流发电机产生与测量的电源需求量同样大的电源。在专利公开No.S58-192499中公开的这种交流发电机输出控制在下文被称为“电流一致交流发电机输出控制(current coincident alternator outputcontrol)”。
与保持电池电压的交流发电机输出控制相比，电流一致交流发电机输出控制的优点在于因为有可能调整交流发电机输出以使其快速响应地跟随负载电源需求量的改变，所以减少了充放电负载。
另外，为了弥补负载电源需求量和交流发电机输出之间实际上不可避免的差距，专利公开No.S58-192499公开了一种方法当电池电压的变化超过预定范围时，逐渐校正励磁电流量以消除电池电压变化从而调整交流发电机输出。
作为交流发电机输出控制的另一实例，相应于日本未审专利公开No.S58-192499的美国专利公开No.4,636,706公开了一种交流发电机输出控制，其被设置来通过电池积极地利用交流发电机输出和负载电源需求量之间的失配容忍作用。
尤其是，这种控制被设置来强制地减小交流发电机内励磁电流的突变以防止交流发电机负载扭矩的剧变。专利公开No.S58-192499中公开的控制被称为“励磁电流减小交流发电机输出控制(field-current reduction alternator output control)”。然而该励磁电流减小交流发电机输出控制可以导致由于励磁电流改变的延迟所引起的不可接受的电池电压下降。
与专利公开No.S58-192499公开的控制的背景不同，日本未审专利公开No.2005-260679公开了一种当加入预定负载时禁止励磁电流减小交流发电机输出控制的方法。然而，在专利公开No.2005-260679公开的控制中，当禁止励磁电流减小交流发电机输出控制期间负载电流突然改变时，交流发电机输出显著地改变以消除负载电流的突然改变。这将使得容易出现电压波动。
在专利公开No.S58-192499中公开的电流一致交流发电机输出控制中，为了降低由于测量的电源需求量和与其相应的校正的交流发电机输出之间的差距的累积而引起的电池电压的变化，当电池电压改变超过预定范围时，供应给交流发电机的该励磁电流受到控制。
但是，当供应给交流发电机的励磁电流被控制用于消除电池电压的改变时，交流发电机输出的调整对于负载电源需求量改变的响应可能变差。这将减小通过使用电流一致交流发电机输出控制而获得的好处。
发明内容
本发明是在上述背景基础上做出的。尤其是，本发明的至少一个优选实施例提供了一种用于控制供应给电辅助增压器的电源的方法和系统，其能够提高对加速需求的响应同时防止电池放电和/或电源供应电压降低。
本发明的至少另一个优选实施例提供了一种用于控制供应给电负载的电源的方法和系统，其能够提高交流发电机输出的调整对于电负载电源需求改变的响应以及电池-电压的稳定性。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于控制从电源供应系统供应给多个电负载的电源的控制系统，所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述控制系统包括与发电机相连的控制单元。该控制单元被设置成，当感测到流过该多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变时，基于所感测到的负载电流的剧变来控制发电机输出。对发电机输出的控制允许减小电源供应系统的电压变化的同时将电源供应系统的电压收敛到预定目标电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制来自电源供应系统的辅助电源的控制系统，所述辅助电源被供应给电辅助增压器用于对发动机中的增压气体进行增压。所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述控制系统包括增速设定单元，设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速。所述控制系统包括增加单元，设置为在该第一周期期间以该增速增加辅助电源。在第一周期期间辅助电源的增加基本等于在第一周期期间该发电机输出所允许的最大增加。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制来自电源供应系统的辅助电源的控制系统，所述辅助电源被供应给电辅助增压器用于对发动机中的增压气体进行增压。所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述控制系统包括增速设定单元，设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速。所述控制系统包括增加单元，设置为在该第一周期期间以该增速将辅助电源增加到预定的常数水平。在第一周期期间该辅助电源的增速基本等于在第一周期期间该发电机输出所允许的最大增速。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制来自电源供应系统的辅助电源的控制系统，所述辅助电源被供应给电辅助增压器用于对发动机中的增压气体进行增压。所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述控制系统包括增速设定单元，设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速。所述控制系统包括增加单元，设置为在该第一周期期间以该增速将辅助电源增加到预定的常数水平。所述控制系统包括与发电机相连的控制单元，其被设置来基于电源辅助初期阶段电源供应系统的电压和发电机目标输出之间的差异来控制发电机的输出。该第一周期基本等于延迟时间常量，该延迟时间常量代表从电源供应系统的电压改变到基于电源供应系统的电压和发电机目标输出之间的差异来控制发电机输出的周期。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制从电源供应系统供应给多个电负载的电源的方法，所述电源系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述方法包括感测流过该多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变。所述方法包括基于感测到的负载电流的剧变来控制发电机的输出，以在减小电源供应系统的电压变化的同时将电源供应系统的电压收敛到预定目标电压。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制来自电源供应系统的辅助电源的方法，所述辅助电源被供应给电辅助增压器用于对发动机中的增压气体进行增压。所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池。所述方法包括设置在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速。所述方法包括在该第一周期期间以该增速增加辅助电源。在该第一周期期间该辅助电源的增加基本等于在该第一周期期间该发电机输出所允许的最大增加。
从下面参照附图的实施例的描述，本发明的其他目的和方面将变得更加清楚，其中图1是示意性地说明根据本发明第一实施例的电源供应系统的电路结构的一个实例的电路图；图2是示意性地说明图1所示的控制器结构的一个实例的方框图；图3是示意性地说明根据本发明第一实施例的第二变形的电源供应系统的电路结构的一个实例的电路图；图4是示意性地说明根据本发明第二实施例的电源供应系统的电系统的一个实例的电路图；图5是示意性地说明根据第二实施例的辅助请求信号的波形和辅助电源的波形的时间图；图6是示意性地说明根据第二实施例的图4中所示的控制器的操作的流程图；图7是示意性地说明根据第二实施例的各个辅助电源的波形、各个加速转矩的波形，以及各个交流发电机转矩的波形的时间图；图8是示意性地说明根据第二实施例的各个辅助电源的波形的时间图；图9是示意性地说明根据本发明第三实施例的辅助请求信号的波形和辅助电源的波形的时间图；图10是示意性地说明根据第三实施例的控制器的操作的流程图；以及图11是示意性地说明根据本发明第三实施例的辅助电源的波形的时间图。
具体实施例方式
第一实施例以下将参考图1至图3描述本发明的第一实施例。
图1说明了根据本发明第一实施例的安装在车辆上的电源供应系统PS的电路结构的一个实例。
电源供应系统PS配备有作为各种类型发电机的一个实例的交流发电机101。电源供应系统PS还配备有控制器100，用于控制交流发电机101的输出(输出电源)。所述控制器100可以由硬连线电路、被编程来执行交流发电机输出控制操作的微型计算机、或其组合所构成。电源供应系统PS配备有用于电源传输的总线102、电池103、车辆电负载104a和104b，以及诸如电路变压器(CT)这样的电流传感器113。在第一实施例中，车辆电负载104a引起流过其中的负载电流剧变。车辆电负载104a也被称为“剧变负载”。可使用涡轮增压器、动力转向系统等作为剧变负载。
在第一实施例中，例如，负载电流的剧变具有不可忽视的幅度。另外，流过电负载的负载电流的剧变速度表示为每秒大约150安培(A)。另外，例如，流过电负载的负载电流的剧变速度基本等于最大交流发电机输出变化速度的70％至100％或100％至130％。另外，流过电负载的负载电流的剧变周期基本等于执行交流发电机输出控制(反馈控制)所需的延迟时间(延迟时间常量)的70％至100％或100％至130％。例如，延迟时间代表从电源供应电压改变(下降)到基于电源供应电压和目标交流发电机输出之间的差异来控制交流发电机输出的时间周期(参见图2)。
电流传感器113电串联到电负载104a。电池103、电负载104a和104b彼此并联地电连接到总线102。电池103以及电负载104a和104b公共接地。电流传感器113电连接到控制器100以便控制器108可用于单独监控流过电负载104a的负载电流是否发生剧变。
交流发电机101通过总线102电连接到电池103以及电负载104a和104b。注意，许多电负载电连接到总线102，但是它们未在图1中示出。
交流发电机101包括配置在转子(未示出)上的励磁绕组(激励线圈)105。该转子通过可绕其转动的皮带连接到发动机的曲轴上。当励磁电流施加到正在旋转的转子的励磁绕组105上时，该旋转的励磁绕组105产生磁通量。另外，交流发电机101包括设置在围绕转子的定子中的三相绕组(定子绕组)106。由励磁绕组105产生的磁通量在定子绕组106中感生出三相交流(AC)电压。
另外，交流发电机101包括整流器107，可用于将定子绕组106上感生的三相交流(AC)电压整流为直流(DC)电压。另外，交流发电机101包括作为调整器实例的NPN场效应晶体管108，其集电极电连接到励磁绕组105，其发射极电接地，并且其基极电连接到控制器100。基于控制器100的控制接通或断开晶体管108以控制励磁电流的大小。
控制器100可用于向晶体管108的基极施加具有预定占空比的PWM信号以基于该预定占空比使用例如从其外部输入给控制器100的信息，来接通或断开该晶体管。控制器100还可用于向用来控制发动机的发动机ECU(未示出)发送交流发电机输出控制指令(转矩控制指令)。该交流发电机输出控制指令允许发动机ECU控制施加到曲轴上的转矩，以便控制器100允许将交流发电机输出调整到希望的水平。
另外，在第一实施例中，总线102电连接到控制器100。这种结构允许控制器100检测总线102上的电压Vb，该电压代表要供应给电负载104a、104b...的电源供应电压。在第一实施例中，该电源供应电压等于接近电池103正极端子位置的电压。
尤其是，例如，当交流发电机输出电压小于电池电压(例如发动机慢速或者不运转)时，电流流动的方向是从电池103到电负载104a、104b...，从而电池103放电。注意，整流器107防止电流流入交流发电机101。
相反地，例如，当交流发电机输出电压大于电池电压时，电流从交流发电机101流向电负载104a、104b、...以及电池103，从而电池103充电。
也就是说，在电源供应系统PS中，检测与电池电压对应的电源供应电压关于交流发电机输出电压的改变使得可以调整交流发电机输出电压以保持电池电压。换句话说，电源供应系统PS执行保持电池电压的交流发电机输出控制。
注意，交流发电机101的电路结构和操作已经众所周知，因此省略了对其进一步的详细描述。
接着，以下将参照图2描述通过控制器100控制交流发电机输出的操作。
图2说明了控制器100的方框图的一个实例。注意，如果控制器100设计成硬连线电路，则块111、112、和114至117可以通过一些硬连线电路来实现。另外，如果控制器100设计成微型计算机，则块111、112、和114至117能通过功能模块和/或微型计算机硬件元件来实现。
如图2所示，例如，控制器100的存储器117已经存储有交流发电机101的目标输出电压Vref。交流发电机101的目标输出电压能够从控制器100的外部输入其中以存储在存储器117中。例如，目标输出电压Vref能够根据发动机的运行条件来控制。
控制器100的减法单元111检测总线102上的电源供应电压Vb，并从存储器117读取出目标输出电压Vref，从而计算电源供应电压Vb和目标输出电压Vref之间的电压差(电压偏差)。
接着，控制器100的反馈交流发电机输出命令计算单元(第一计算单元)112计算第一励磁电流(第一励磁电流矢量)If1的大小和方向或者第一电流(第一电流矢量)I1的大小和方向作为反馈交流发电机输出命令值(第一受控变量)CV1。第一励磁电流If1的大小和方向(第一电流I1的大小和方向)允许电源供应电压Vb和目标输出电压Vref之间的电压偏差收敛为零(0V)。
例如，当电源供应电压Vb小于目标输出电压Vref(Vb＜Vref)时，电负载的电源需求量比交流发电机输出高，因此从电池103中释放电池电压。第一励磁电流If1(第一电流I1的大小和方向)允许交流发电机输出被控制，从而使电源供应电压Vb与目标输出电压Vref相匹配。
相反地，当电源供应电压Vb大于目标输出电压Vref(Vb＞Vref)时，电负载的电源需求量比交流发电机输出低，因此电池103基于交流发电机输出被充电。第一励磁电流If1(第一电流I1的大小和方向)允许交流发电机输出被控制，从而使电源供应电压Vb与目标输出电压Vref相匹配。
另外，在第一实施例中，流过剧变负载104a的负载电流(负载电流矢量)的大小和方向例如由电流传感器113连续感测。因此，当流过剧变负载104a的负载电流剧变时，这允许控制器100接收代表感测到的负载电流剧变的大小和方向的检测数据。
控制器100的前馈交流发电机输出命令计算单元(第二计算单元)114基于感测到的负载电流改变的大小和方向，计算第二励磁电流If2的大小和方向或者第二电流I2的大小和方向，作为前馈交流发电机输出命令值(第二受控变量)CV2。第二励磁电流If2的大小和方向或者第二电流I2的大小和方向对应于感测到的负载电流改变的大小和方向。
接着，控制器100的加法器115计算反馈交流发电机输出命令值CV1和前馈交流发电机输出命令值CV2之和(矢量和)，作为总电流或总励磁电流的大小和方向。加法器115向命令转换器116发送计算出的总电流矢量或总励磁电流矢量，作为总交流发电机输出命令值(总受控变量)CV3。
命令转换器116接收从加法器115发送的总交流发电机输出命令值CV3，并将总交流发电机输出命令值CV3转换为具有与之相对应的预定占空比的PWM信号，从而将该PWM信号施加到晶体管108的基极。
因此晶体管108基于PWM信号的预定占空比来接通或断开，从而控制交流发电机输出。
另外，例如，控制器100的加法器115将总交流发电机输出命令值CV3发送给发动机ECU。发动机ECU接收总交流发电机输出命令值CV3，并且命令值CV3要求发动机ECU调整提供给发动机的燃料量以允许发动机产生施加到曲轴的转矩；该转矩对应于总交流发电机输出命令值CV3。
因此，交流发电机输出电流基本等于该总电流矢量。
如上所述，在第一实施例中，即使流过剧变负载104a的负载电流剧烈变化，所述计算单元114也会即时计算对应于电流传感器113所感测到的负载电流剧变的大小和方向的前馈交流发电机输出命令值CV2。
因为交流发电机输出的改变与励磁电流的大小和方向直接相关，所以对励磁电流大小和方向的控制使得交流发电机输出能够即时跟随负载电流剧变的大小和方向。
这使得有可能提高交流发电机输出对于负载电流剧变的响应，从而控制电池103的充电和放电以及电源供应电压相对于负载电流剧变的改变。另外，有可能降低交流发电机输出和流过负载104a的负载电流剧变量之间的失衡。
另外，因为控制器100执行保持电源供应电压Vb的交流发电机输出控制(参见图2中的标号111和112)，所以不必精确地将交流发电机101的输出改变与流过负载104a的负载电流的剧变进行匹配。
另外，当流过负载104a的负载电流没有发生剧变时，有可能执行保持电源供应电压Vb的交流发电机输出控制。这使得在每个电负载的任意情况下稳定地保持电池电压。这使得有可能防止电池103过充电和过放电，从而延长了电池寿命，并提高了电源供应电压的稳定性，从而平稳地操作这些电负载。
另外，在第一实施例中，在流过负载104a的负载电流不出现剧变的任何周期期间，控制器100能够执行背景技术中描述的“励磁电流减小交流发电机输出控制”。
尤其是，在第一实施例中，控制器100仅响应负载104a的负载电流的剧变而额外地控制交流发电机输出。这允许用于负载104a的负载电流剧变的交流发电机输出控制不影响已经施加到系统PS的各种类型的交流发电机输出控制。另外，很容易简单精确地确定额外所需的交流发电机输出的调整量。
在第一实施例中，电流传感器113感测流过剧变负载104a的负载电流剧变的大小和方向，并且控制器100基于感测到的负载电流剧变的大小和方向来调整励磁电流的大小和方向。然而本发明并不局限于该结构。
尤其是，当流过负载104a的负载电流的剧变大小总是被预先存储在控制器100中时，可以配备电流方向传感器代替电流传感器113用于感测负载电流剧变的方向。电流方向传感器尺寸比电流传感器113小，并且电流方向传感器成本比电流传感器113便宜。
也就是说，在该第一实施例的第一变形中，有可能在不使用电流传感器113的情况下基于感测到的负载电流剧变的方向和存储的负载电流剧变的大小来调整励磁电流的大小和方向。这使得有可能减小电源供应系统PS的电路结构的大小，并降低其成本。
注意，控制器100能够从控制电路(未示出)接收流过剧变负载104a的负载电流剧变的大小和方向，该控制电路可用于控制负载104a的操作；这些操作包括负载104a的启动和停止操作。
在第一实施例和第一变形中，虽然交流发电机101被用作发电机，但是永磁发电机也可用作交流发电机。
图3说明了根据本发明第一实施例的第二变形的安装在车辆上的电源供应系统PS1电路结构的一个实例。注意，根据第二变形的电源供应系统PS1的元件，基本与图1中所示的根据第一实施例的电源供应系统PS的元件相同，并用与图1中相同的标记来表示。从而省略或简化了根据第二变形的电源供应系统PS1的元件的描述。
根据第二变形的电源供应系统PS1配备有永磁发电机200来代替交流发电机101。永磁发电机200配备有无励磁绕组的永磁转子PM，其用作交流发电机101的转子。
永磁发电机200包括设置在环绕着转子的定子中的三相绕组(定子绕组)201。由永磁转子PM产生的磁通在定子绕组201中感生出三相交流(AC)电压。
另外，永磁发电机200包括具有多个例如晶体管这样的开关元件的三相逆变器202，并且可用于将定子绕组201中感生的三相交流(AC)电压转换为直流(DC)电压。另外，三相逆变器202可用于使三相交流电流流入定子绕组201。该三相交流电流控制定子绕组201所产生的转矩。逆变器202的每个开关元件电连接到控制器100。逆变器202的每个开关元件基于控制器100的控制来接通和断开以控制直流(DC)电压的大小。
尤其是，控制器100可用于将具有不同占空比的PWM信号分别施加给逆变器202的开关元件以分别基于其预定占空比来接通或断开它们。
也就是说，在第二变形中，命令转换器116接收从加法器115发送的总交流发电机输出命令值CV3，并将总交流发电机输出命令值CV3转换成PWM信号，每个PWM信号都具有与其相对应的预定占空比，并将PWM信号分别施加给逆变器202的开关元件。
因此逆变器202的开关晶体管分别基于PWM信号的预定占空比接通和断开，使得有可能控制永磁发电机200的输出电压。
在第一实施例及其变形中，虽然控制器100响应于负载电流的突变来控制交流发电机(发电机)的输出，但本发明不局限于该结构。
也就是说，在第一实施例的第三变形中，控制器100能够响应于负载电流的突变来控制交流发电机(发电机)的输出转矩。
尤其是，在图1和图2中，将控制器100设置成，基于例如发动机转数(发动机转速)来获得交流发电机(发电机)的转子的转数。
另外，在第三变形中，反馈交流发电机输出命令计算单元112计算第一输出转矩作为反馈交流发电机输出命令值CV1。该交流发电机的输出转矩使得电源供应电压Vb和目标输出电压Vref之间的电压偏差收敛到零。
同样，前馈交流发电机输出命令计算单元114计算对应于感测到的负载电流变化的大小和方向的第二输出转矩作为前馈交流发电机输出命令值CV2。
因此，控制器100的加法器115计算反馈交流发电机输出命令值CV1和前馈交流发电机输出命令值CV2之和，作为总输出转矩。加法器115将计算出的总转矩发送给命令转换器116作为总交流发电机输出命令值CV3。命令转换器116接收从加法器115发送的总交流发电机输出命令值CV3，并将总交流发电机输出命令值CV3转换成具有与其对应的预定占空比的PWM信号，从而将该PWM信号施加给晶体管108(逆变器202的开关元件)。
如上所述，在本发明的第三变形中，同第一实施例一样，可以控制电池103的充电和放电以及电源供应电压相对于负载电流剧变的改变。
第二实施例以下将参考图4至图7描述本发明的第二实施例。
图4说明了根据本发明第二实施例的安装在车辆上的电源供应系统PS2的电系统的实例，该电系统用于将电源供应给作为车辆电负载之一的电辅助涡轮增压器301。
电辅助涡轮增压器301配备有涡轮增压器302和直接与涡轮增压器302的公共旋转轴相连的三相同步电动机303。
例如，涡轮增压器302包括与旋转轴一端相连的涡轮机(涡轮机叶轮)，其设置成由发动机废气驱动。涡轮增压器302还包括与旋转轴另一端相连的压缩机(压缩机转轮)。
尤其是，涡轮增压器302的涡轮机可用于基于发动机废气中的耗散能量而旋转，并且该涡轮机和旋转轴的旋转使得涡轮增压器302的压缩机对发动机中的增压气体增压。
另外，涡轮增压器302装配有各种传感器SEN，其电连接到控制器308。例如，作为传感器SEN，压力传感器设置在涡轮增压器302压缩机的附近，并且可用于感测对应于压缩机输出压力的增压压力Pr，并将感测到的增压压力Pr发送给控制器308。
另外，传感器SEN包括一个传感器，该传感器设置在涡轮增压器302的旋转轴附近并配置为检测旋转轴的转数，并将检测到的旋转轴的转数发送给控制器308。传感器SEN还包括一个传感器，该传感器设置在涡轮增压器302的压缩机附近并配置为感测其增压压力，并将代表感测到的增压压力的增压压力信息发送给控制器308。
电源供应系统PS2还配备有具有整流器304a的交流发电机304、电池305、逆变器306、用于电源传输的电源供应总线307以及控制器308。
电池305、逆变器306以及电动机303电连接到电源供应总线307。注意，许多电负载电连接到总线307，但它们在图4中未示出。
交流发电机304通过总线307电连接到电池305和电辅助涡轮增压器301。
交流发电机304具有与根据第一实施例的交流发电机101基本相同的结构。
尤其是，交流发电机304包括在转子(未示出)中配备的励磁绕组。所述转子通过可绕其旋转的皮带连接到发动机的曲轴(未示出)。当励磁电流施加到正在旋转的转子的励磁绕组上时，旋转的励磁绕组产生磁通量。另外，交流发电机304包括在环绕着转子的定子上配备的三相绕组(定子绕组)。励磁绕组产生的磁通量在定子绕组上感生出三相交流(AC)电压。
另外，交流发电机304的整流器304a可用于将定子绕组上感生的三相交流(AC)电压整流成直流(DC)电压，从而通过总线307供应该直流电压。另外，交流发电机304包括电连接到控制器308的作为调整器一个实例的晶体管。所述晶体管基于控制器308的控制而接通或断开从而控制励磁电流的大小。
控制器308可以由硬连线电路、编程以执行交流发电机输出控制操作的微型计算机、或其组合所构成。
尤其是，控制器308可用于向晶体管的基极施加具有预定占空比的PWM信号，以基于该预定占空比使用例如从其外部输入到控制器308的信息来接通或断开该晶体管。
逆变器306是具有多个例如晶体管这样的开关元件306a的三相逆变器，并且可用于将通过总线307施加的直流(DC)电源转换为三相交流(AC)电源并将该三相交流电源供应给三相同步电动机303，从而使其运转。另外，逆变器306可用于将由电动机303产生的三相交流电源整流为直流电源并通过总线307供应该直流电源。逆变器306的每个开关元件306a电连接到控制器308。逆变器306的每个开关元件306a基于控制器308的控制而接通或断开从而控制交流(AC)电压和/或直流(DC)电压的大小。
尤其是，控制器308可用于分别将具有不同占空比的PWM信号施加到逆变器306的开关元件306a以分别根据其预定占空比来接通或断开它们。
与第一实施例相同，例如，当交流发电机输出电压小于电池电压(例如发动机慢速或未运行)时，电流流动的方向是从电池305到电负载，所述电负载包括电辅助涡轮增压器301、...，从而电池305被放电。注意，整流器304a防止电流流入交流发电机304。
相反地，例如，当交流发电机输出电压大于电池电压时，电流从交流发电机304流向电负载、...、以及电池305，从而电池305被充电。
也就是说，与第一实施例相同，在电源供应系统PS2中，检测与电池电压相应的电源供应电压关于交流发电机输出电压的改变使得可以调整交流发电机输出电压以保持电池电压。换句话说，电源供应系统PS2执行保持电池电压的交流发电机输出控制(反馈控制)(参见第一实施例中图2的标记111和112)。
另外，例如，控制器308包括存储器或其他类似的存储单元，其中存储电源供应系统可达到的最大允许电源值；该电源系统对应于由交流发电机304、电池305、以及包括电辅助涡轮增压器301的电负载所组成的电路。另外，例如，存储器已经在其中存储了限定电源值Path，该限定电源值被预先设定以使该限定电源值Path不超过最大允许电源值。另外，存储器已经在其中存储了预定目标增压压力值Pp和预定临界压力值Pth，该预定目标增压压力值Pp是用于涡轮增压器302的压缩机的目标输出压力。
在第二实施例中，控制器308配置为接收代表加速器(油门踏板)的驾驶员压力程度，即加速器位置的并且从节流阀电位计(节流阀位置传感器)发送的节流阀电位计信号。控制器308设置成基于接收到的节流阀电位计信号来检测加速器的驾驶员压力程度的大小和/或增速。注意，电子控制单元(ECU)，如发动机ECU，能够接收该节流阀电位计信号并检测加速器的驾驶员压力程度的大小和/或速率。
在第二实施例中，当用于辅助电动机303的辅助请求输入到控制器308中或由控制器308产生时，控制器308使电动机303工作以辅助涡轮增压器302的旋转驱动力，从而增加进入发动机的进气量。这将使车辆的加速性能得到提高。
接着，上述控制器308的辅助控制的操作将参照图5中的时间图在下文进行描述。
当辅助请求在时间t0处输入控制器308或由控制器308产生时，控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a，以使逆变器306将辅助电源Pa作为辅助能量供应给电动机303；辅助电源Pa以电源增速(dPa/dt)进行增加，这里t代表时间。
电动机303接收辅助电源Pa并基于辅助电源Pa通过旋转其旋转轴来电辅助涡轮增压器302。
接着，当通过参考存储器检测到辅助电源Pa在时间t1达到限定电源值Path时，控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a从而将辅助电源Pa锁定在限定电源值Path。结果是，其后，电动机303基于该辅助电源Path通过旋转其旋转轴来电辅助涡轮增压器302。
注意，如上所述，当确定接收到的节流阀电位计信号的大小和/或速率超过相应的预定水平时，控制器308产生用于辅助电动机303的辅助请求。另外，当从例如发动机ECU中接收到代表节流阀电位计信号的大小和/或速率超过相应的预定水平的信号时，控制器308能够检测用于辅助电动机303的辅助请求。
另外，辅助请求产生以后，当涡轮增压器302的转数和/或增压压力超过相应的预定阈值时，控制器308(或发动机ECU)能够停止辅助请求的产生。
接着，上述控制器308的辅助控制的操作将进一步参照图6所示的流程图在下文进行详细描述。
当接收或产生辅助请求时(图6中步骤S100中的判定为是)，控制器308读取压力传感器感测到并发送的增压压力值Pr(步骤S101)。在步骤S 102中，控制器308从存储器中读取目标增压压力值Pp，并计算出目标增压压力值Pp和增压压力值Pr之间的压力差ΔP。
注意，在第二实施例中，控制器308从存储器中读取目标增压压力值Pp，但是本发明并不局限于该结构。尤其是，目标增压压力已经存储在存储器中以便它们与相应的加速器的驾驶员压力程度和/或其程度的相应速率相关。因此控制器308能够搜索到目标增压值中与由节流阀电位计测得的驾驶员压力程度的大小和/或增速相对应的目标增压值。
另外，控制器308除了基于由节流阀电位计测得的驾驶员压力程度的大小和/或增速之外，还能够基于发动机转数和车辆速度来计算目标增压压力。
在步骤S102后，在步骤S103中控制器308从存储器中读取临界压力值Pth，并在步骤S104中确定压力差ΔP是否超过临界压力值Pth。
当确定压力差ΔP小于临界压力值Pth(步骤S104中的判定为否)时，控制器308终止操作。
当确定压力差ΔP等于或大于临界压力值Pth(步骤S104中的判定为是)时，在步骤S106中控制器308确定将要输出给逆变器6的辅助电源Pa是否达到限定电源值Path。
当确定辅助电源Pa达到限定电源值Path(步骤S106中的判定为是)时，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a，以将锁定在限定电源值Path的辅助电源Pa供应给电动机303。然后，控制器308转到步骤S110。
相反地，当确定辅助电源Pa没有达到限定电源值Path(步骤S106中判定为否)时，在步骤S108中控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a，以将电源增加量Δpa增加到辅助电源Pa上，从而把电源增加量ΔPa和辅助电源Pa之和作为辅助电源Pa。也就是说，在步骤S108中控制器308调整电源增加量ΔPa以控制辅助电源Pa的增速(dPa/dt)。
在步骤S110中，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a，以使逆变器306在步骤S110中将辅助电源Pa供应给电动机303，并转回步骤S100。
图6中所示的从步骤S100到步骤S110的程序重复进行直到步骤S104中的判定为否。执行该程序的一个循环所需的时间周期被调整为预定的时间周期。
控制器308对程序的重复操作使得可以控制辅助电源Pa。
如上所述，在本发明的第二实施例中，当产生辅助请求时，控制器308使逆变器向电动机303供应辅助电源Pa同时以预定增速增加该辅助电源Pa。在辅助电源Pa已经达到限定电源值Path之后，控制器308使逆变器306向电动机303供应限定电源值Path。
以下将参照图7详细描述通过第二实施例的结构和操作所得到的效果。
图7中，标记“a”代表辅助电源Pa的波形，根据第二实施例其在时间周期(t1-t0)内以预定增速dPa/dt增加。时间周期(t1-t0)被称为“辅助剧增周期”。另外，在图7中，标记“b”代表辅助电源Pb的波形，其在时间周期(t1b-t0)内以低于辅助电源Pa的预定电源增速的另一电源增速增加。时间周期(t1b-t0)被称为“辅助渐增周期”。另外，在图7中，附图标记“c”代表辅助电源Pc的波形，其在产生辅助请求的时刻t0立即增长。
注意，由标记“a”代表的波形称为“剧增波形”，由标记“b”代表的波形称为“渐增波形”，由标记“c”代表的波形称为“瞬增波形”。
另外，在图7中，标记“d”代表当由电池305供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时车辆加速转矩的波形，标记“e”代表当由电池305供应具有渐增波形“b”的辅助电源Pb时车辆加速转矩的波形。
另外，标记“f”代表当由交流发电机304供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时车辆加速转矩的波形，标记“g”代表当由交流发电机304供应具有渐增波形“b”的辅助电源Pb时车辆加速转矩的波形。
另外，标记“h”代表当供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时交流发电机转矩的波形，标记“i”代表当供应具有渐增波形“b”的辅助电源Pb时交流发电机转矩的波形。在第一实施例中，注意，“交流发电机转矩”表示驱动交流发电机304所需的发动机负载转矩。
当由电池305供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时，因为发动机不必产生交流发电机转矩，所以车辆加速转矩的波形变为波形“d”。这使得车辆加速转矩能高度响应于辅助请求而增长。然而上述辅助电源供应方式需要电池305放电，以及其后的充电。另外，对应于电源供应总线307上电势的电源供应电压在辅助电源Pa供应期间下降，这将使得其他电负载发生故障。
接着，当由电池305供应具有渐增波形“b”的辅助电源Pb时，因为发动机不必产生交流发电机转矩，所以车辆加速转矩的波形变为波形“e”。这使得车辆加速转矩能高度响应于辅助请求而增长，其比由电池305供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时对辅助请求的响应稍低。然而上述辅助电源供应方式需要电池305放电，以及其后的充电。同样，对应于电源供应总线307上电势的电源供应电压在辅助电源Pa1供应期间下降。
接着，当由交流发电机304供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时，因为发动机需要产生交流发电机转矩“h”，所以车辆加速转矩的波形变为波形“f”。这使得车辆加速转矩高度响应于辅助请求而增长，即使其响应比由电池305供应具有剧增波形“a”的辅助电源Pa时对辅助请求的响应稍低。另外，上述辅助电源供应方式可以避免电池305的放电和充电，使得有可能降低电池305的负担，并防止电源供应总线307上的电势下降。
接着，当由交流发电机304供应具有渐增波形“b”的辅助电源Pb时，因为发动机需要产生交流发电机转矩“i”，所以车辆加速转矩的波形变为波形“g”。这将引起车辆加速转矩对于辅助请求的响应变差。这是由于辅助电源Pb的波形“b”逐渐上升，以及，因为车辆加速转矩的增速用从发动机转矩增速中减去交流发电机转矩增速来表示，所以车辆加速转矩在车辆加速转矩增加过程中变差。
从以上描述中得出，为了降低电池305的负担并防止总线307上的电源供应电压降低同时防止对车辆加速转矩的增加响应变差，必须使交流发电机304供应辅助电源Pa同时在电源辅助初期阶段以预定的增速增加辅助电源Pa。
将在下文详细描述通过使辅助电源Pa升高以使辅助电源Pa具有剧增波形“a”而得到的效果。
为便于描述，假定发动机转数设为固定到大约12000rpm。
交流发电机304的输出P以及交流发电机转矩Talt之间具有由以下公式表示的预定关系，该交流发电机转矩Talt转换为驱动交流发动机304所需的发动机负载转矩Talt＝K2×p这里K2表示任意常数。
该等式假定交流发电机转矩与交流发电机输出成比例。
另外，通过涡轮增压器301的涡轮增压的发动机转矩的增加量Tadd由以下公式表示Tadd＝K1×∫Pdt这里K1表示任意常数。
尤其是，电动机转矩的增加量Tadd能够假定为与在辅助电源Pa的波形“a”上升期间的交流发电机输出总累积量成比例。这使得当交流发电机304产生电源时车辆加速转矩表示成“Tadd-Talt”。当冲击值(jerk value)“d(Tadd-Talt)/dt”为正时，即，公式“d(Tadd-Talt)/dt＞0”成立时，有可能在交流发电机304产生电源的同时允许车内的驾驶者和/或乘客注意到持续的加速。
尤其是，当交流发电机转矩Talt在0.5秒或更短时间内升高到一个稳定值时，其后的冲击值总是正的，这能够使车内的驾驶员和/乘客具有平滑的加速感。
另一方面，由交流发电机304供应具有瞬增波形“c”的辅助电源Pc能够在使用辅助电源Pa、辅助电源Pb以及辅助电源Pc的所有情况下提供车辆加速转矩对于辅助请求的最高增加响应。
然而使用具有瞬增波形“c”的辅助电源Pc可以引起电池305突然发生大量放电从而使总线307上的电源供应电压下降。
如上所述，用于保持电池电压的交流发电机的交流发电机输出控制(反馈控制)由于从电池305向电辅助涡轮增压器301供应电源而具有预定的延迟时间。例如，该延迟时间表示从电源供应电压改变(减小)到基于电源供应电压和目标交流发电机输出之间的差异来控制交流发电机输出之间的时间周期(参见图2)。该延迟时间称为“延迟时间常量”。
当辅助电源的增速像辅助功率Pc一样特别高时，通过反馈控制的交流发电机输出的增长可以不随着由于延迟时间而引起的辅助电源的增长而增长。这将降低电源供应电压和/或增加电池305的放电，从而使得其它电负载发生故障。
随着上面所描述的，在第二实施例中的步骤S108中，控制器308在向电辅助涡轮增压器301电源辅助的初期阶段，将辅助电源Pa的增速设定在由图7中的预定第一增速“a1”和预定第二增速“a2”给定的范围内，这能够有效地防止上述问题。第一和第二增速a1和a2设定得比辅助电源Pc的增速小并且比辅助电源Pb的增速大，并且第二增速a2大于第一增速a1。
优选地，辅助剧增周期期间第一和第二增速a1和a2之间范围内的辅助电源Pa的增速设置为基本等于交流发电机输出的增速，所述交流发电机输出的增速是在辅助剧增周期期间得到的最大增速。换句话说，在辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长设为基本等于辅助剧增周期期间交流发电机输出的最大增量，其中辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增速在第一和第二增速a1和a2之间的范围内。
在第二实施例中，句子“辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长(增速)基本等于辅助剧增周期期间交流发电机输出的最大增长(最大增速)”意思是“辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长(增速)是辅助剧增周期期间交流发电机输出的最大增长(最大增速)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)”。
注意，控制器308能够通过将辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长量除以辅助剧增周期的长度，来确定辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增速。同样，控制器308能够通过将辅助剧增周期期间交流发电机输出的增长量除以辅助剧增周期的长度，来确定交流发电机输出的增速。
这在防止电池305放电和电源电压下降的同时提高了对于辅助请求的加速响应。
另外，最好设定第一和第二增速a1和a2以使辅助剧增周期(t1-t0)基本等于执行交流发电机输出控制(反馈控制)所需的延迟时间(延迟时间常量)。
句子“辅助剧增周期基本等于延迟时间(延迟时间常量)。”意思是“辅助剧增周期是延迟时间(延迟时间常量)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)”。
这还在防止电池305放电和电源供应电压下降的同时提高了对于辅助请求的加速响应。
注意，辅助剧增周期期间辅助电源Pa增速的波形能够基于电动机303效率和/或其转数设为图8所示的线性斜率X，或者图8所示的凸或凹斜率Y和Z之一。
如上所述，在第一实施例中，辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长(增速)设置为基本等于辅助剧增周期期间交流发电机输出的最大增长(最大增速)。这使得有可能在防止电池305放电和电源电压下降的同时提高对于辅助请求的加速响应。
尤其是，即使辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长(增速)是辅助剧增周期期间交流发电机输出的最大增长(最大增速)的130％，辅助剧增周期期间超过交流发电机输出最大增长的100％的电源通过电池放电被覆盖掉。辅助剧增周期期间从电池中放电交流发电机输出的最大增长的30％，能够防止用于电负载的电源供应电压下降。也就是说，在第二实施例中，有可能向涡轮增压器301供应最大可能的辅助电源Pa，从而防止车辆加速感变差。
如上所述，电池305在辅助剧增周期的初期阶段放电辅助电源Pa的一部分，该部分对应于交流发电机最大增长的30％，以在可允许的电源供应电压下降率内将其供应给涡轮增压器301。在辅助剧增周期的初期阶段辅助电源Pa的增长能够有效平稳地提供发动机转矩的增长和交流发电机输出的增长。
所允许的电源供应电压下降率能够设定为，例如，电池电压(电源供应电压)5％以内的下降率。这允许部分辅助电源Pa由电池305供给电负载同时承受对电负载的不利影响。另外，有可能在辅助剧增周期晚期阶段或正好在辅助剧增周期之后，在允许的电源供应电压上升速率内从交流发电机304向电池305充电。
在第二实施例中，如果辅助剧增周期显著地比延迟时间常量短(例如辅助剧增周期地比延迟时间常量的70％短)，辅助剧增周期可以在不等待交流输出足够增长的情况下终止，致使供应给涡轮增压器301的大量辅助电源可以从电池305中供应。这将使得电源供应电压下降到不可接受的水平。否则，为了防止电源供应电压下降到不可接受的水平，仅有少量的辅助电源可以从电池中供应给涡轮增压器。
然而，在第二实施例中，辅助剧增周期设定成基本等于执行交流发电机输出控制(反馈控制)所需的延迟时间常量。尤其是，辅助剧增周期设为发电机延迟时间(延迟时间常量)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)。
这使得有可能在辅助剧增周期期间防止电池305放电和电源供应电压降低的同时将辅助电源增加到最大值。
也就是说，因为辅助剧增周期基本等于发电机的延迟时间常量，所以辅助剧增周期在交流输出充分增长后终止。这允许供应给涡轮增压器301的大量辅助电源从交流发电机304中供给。这使得有可能防止电源供应电压下降到无法接受的水平。
在第一实施例中，将辅助电源Pa供应给电辅助涡轮增压器301的重点之一在于在电源辅助(将辅助电源Pa供应给涡轮增压器301)初期阶段以预定增速dPa/dt增长的辅助电源Pa的波形。
因此，有可能在辅助剧增周期期间减小或中断提供给至少另一个电负载的功率，所述电负载例如用于空调的电动机驱动的压缩机。这允许抑制交流发电机转矩的增长，使得有可能增加车辆加速转矩，并具有对辅助请求的高度响应。
与交流发电机输出相关的特征取决于与发动机转数相关的多个参数，该多个参数对应于交流发电机转子转数和/或供给车辆电负载的电源的电流量。因此，控制器308能够检测该参数以基于检测到的参数来设定辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增速和/或限定的电源值Path。这允许在保持电源供应电压的情况下更有效地电辅助涡轮增压器301。
第三实施例本发明的第三实施例将参考图9至11在下文进行描述。
根据本发明第三实施例的电源供应系统具有例如与图4所示的电源供应系统PS2相同的电系统结构。注意，根据第三实施例的电源供应系统的元件，其基本与图4所示的根据第二实施例的电源供应系统PS2的那些元件相同，并用与图4相同的标记来表示。因此省略或简化了根据本发明第三实施例的电源供应系统元件的描述。
在第三实施例中，控制器308具有用于计算时间的计时器。另外，控制器308的存储器存储中间限定电源值Path1，中间限定电源值Path1被预先设定以使其不大于电源辅助中间阶段的最大允许电源值。另外，控制器308的存储器存储最终限定电源值Path2，该最终限定电源值Path2被预先设定以使其不大于电源辅助最后阶段的最大允许电源值。
接着，以下将参照图9所示的时间图来描述根据第三实施例的控制器308的辅助控制操作。
当辅助请求信号在时间t0输入到控制器308或由控制器308产生时，控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a以使逆变器306向电动机303供应辅助电源Pa作为辅助能量；辅助电源Pa以预定电源增速(dPa1/dt)增长。
电动机303接收辅助电源Pa并且基于该辅助电源Pa通过旋转其转轴电辅助涡轮增压器302。
接着，当在时间t1通过参考存储器检测到辅助电源Pa达到中间限定电源值Path1时，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a以将辅助电源Pa锁定到中间限定电源值Path1。结果，此后，电动机303基于辅助电源Path1通过旋转其转轴电辅助涡轮增压器302。
随后，在经过时间t1到t2并且辅助电源Path1供应给电动机303之后，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a以使逆变器306将辅助电源Pa供给电动机303；辅助电源Pa以预定电源增速(dPa2/dt)增长。
电动机303接收辅助电源Pa并且基于该辅助电源Pa通过旋转其转轴电辅助涡轮增压器302。
接着，当在时间t3通过参考存储器检测到辅助电源Pa达到最终限定电源值Path2时，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a以将辅助电源Pa锁定到最终限定电源值Path2。结果，此后，电动机303基于辅助电源Path2通过旋转其转轴电辅助涡轮增压器302。
接下来，将参照图10中所示的流程图详细描述上述控制器308的辅助控制操作。图10中所示的程序一般包括添加到图6所示程序的步骤S111至S118的操作。
当接收或产生辅助请求(图10中步骤S100判定为是)时，控制器308读取由压力传感器感测并发送的增压压力值Pr(步骤S101)。控制器308从存储器中读取目标增压压力值Pp，并在步骤S102中计算出目标增压压力值Pp和增压压力值Pr之间的压力差ΔP。
注意，在第三实施例中，控制器308从存储器中读取目标增压压力值Pp，但是本发明并不限定于该结构。尤其是，目标增压压力已经存储在存储器内以便它们和对应的加速器的驾驶员压力程度和/或对应的加速器的驾驶员压力程度的增速相关。因此控制器308能够搜索目标增压值中的一个，该值对应由节流阀电位计检测到的驾驶员压力程度的大小和/或增速。
另外，除了基于通过节流阀电位计检测到的驾驶员压力程度的大小和增速之外，控制器308还能够基于发动机转数和车辆速度来计算目标增压压力。
在步骤S102后，步骤S103中控制器308从存储器中读取临界压力值Pth，并在步骤S104中判定压力差ΔP是否超过临界压力值Pth。
当判定压力差ΔP小于临界压力值Pth(步骤S104中判定为否)时，控制器308终止操作。
当判定压力差ΔP等于或大于临界压力值Pth(步骤S104中判定为是)时，控制器308在步骤S106中判定待输出到逆变器6的辅助电源Pa是否达到中间限定电源值Path1。
当确定辅助电源Pa没有达到中间限定电源值Path1(步骤S106中判定为否)时，控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a以将预定的电源增加量ΔPa加到辅助电源Pa上，从而在步骤S108中将电源增加量ΔPa和辅助电源Pa之和看作辅助电源Pa。也就是说，在步骤S108中控制器308调整电源增加量ΔPa以控制辅助电源Pa的增速(dPa1/dt)。
随后，在步骤S110中控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a从而使逆变器306将辅助电源Pa供应给电动机303，并转回步骤S100。
相反地，当确定辅助电源Pa达到中间限定电源值Path1(步骤S106中判定为是)时，控制器308基于占空比来控制逆变器306的开关元件306a从而将锁定在中间限定电源值Path1的辅助电源Pa供应给电动机303。接着，在步骤S111中控制器308判定计时器是否正在计时。
当判定计时器正在计时(步骤S111中判定为是)时，控制器308跳转到步骤S114。相反地，当判定计时器不正在计时(步骤S111中判定为否)时，控制器308在步骤S112控制计时器开始计时，并切换到步骤S114。
在步骤S114中，控制器308判定计时器是否计时到时间t2。当确定计时器没有计时到时间t2(步骤S114中判定为否)时，控制器308切换到步骤S110。
相反地，当确定计时器计时到时间t2(步骤S114中判定为是)时，在步骤S116中控制器308判定辅助电源Pa是否达到最终限定电源值Path2。
当确定辅助电源Pa没有达到最终限定电源值Path2(步骤S116中判定为否)时，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a从而将预定的电源增加量ΔPa′加到辅助电源Pa上，从而在步骤S118中将电源增加量ΔPa′和辅助电源Pa之和作为辅助电源Pa。也就是说，在步骤S118中控制器308调整电源增加量ΔPa′以控制辅助电源Pa的增速(dPa2/dt)。
随后，在步骤S110中控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a从而使逆变器306将辅助电源Pa供应给电动机303，并转回步骤S100。
相反地，当确定辅助电源Pa达到最终限定电源值Path2(步骤S116中判定为是)时，控制器308基于占空比控制逆变器306的开关元件306a从而将锁定在最终限定电源值Path2的辅助电源Pa供应给电动机303。这样，控制器308转回步骤S100。
注意，电源增加量ΔPa′能够被设定为与电源增加量ΔPa相同。另外，在第三实施例中，辅助电源Pa以两个电源增速dPa1/dt和dPa2/dt离散地增长(参见图9)，但是辅助电源Pa也能以许多电源增速离散地增长(参见图11)。
如上所述，在本发明的第三实施例中，当产生辅助请求时，控制器308使逆变器向电动机303供应辅助电源Pa同时使其在预定时间周期期间(t1-t0)以预定增速(dPa1/dt)增加。在辅助电源Pa达到中间限定电源值Path1之后，控制器308使逆变器306在预定时间周期期间(t2-t1)不断地将中间限定电源值Path1供给电动机303。
其后，控制器308使逆变器将辅助电源Pa供应给电动机303同时使其在预定时间周期期间(t3-t2)以预定增速(dPa2/dt)增加。在辅助电源Pa达到最终限定电源值Path2之后，控制器308使逆变器306在时间t3之后不断地将限定电源值Path2供给电动机303。
因为在电源辅助初期阶段涡轮增压器的转数小，所以即使辅助电源Pa很小，这也能使辅助电源Pa辅助涡轮增压器的旋转。这能够得到对增压气体的增压效果。在初期阶段之后，当涡轮增压器的转数增加时，有可能基于辅助电源Pa得到对增压气体的增压效果。
另外，在第三实施例中，因为当辅助电源Pa达到中间限定电源值Path1时辅助电源Pa的增加被中断，从时间t0至时间t1有可能在提高辅助电源Pa的增速的同时防止电源供应系统的电池放电和电源供应电压降低。
第三实施例的第一变形的一个目的是将辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增速设为基本等于最大交流发电机输出增速，该最大交流发电机输出增速可在辅助剧增周期期间设定。
尤其是，在第三实施例的第一变形中，控制器308能够通过将辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增长除以辅助剧增周期的长度来确定辅助剧增周期期间辅助电源Pa的增速。同样，控制器308能够通过将辅助剧增周期期间交流发电机输出的增长除以辅助剧增周期的长度来确定交流发电机输出的增速。
当控制器308基于确定的最大交流发电机输出增速来控制交流发电机304操作时，能够期望得到对应于最大交流发电机输出增速的可能辅助剧增周期。另外，控制器308将辅助电源Pa的增速设为该可能辅助增长周期的70％至130％。第一变形也能得到与第二实施例相同的效果。注意，能够基于车辆当前运行状态以及包括与代表车辆运行状态的参数相关的该可能辅助增长周期长度的映射数据(mapdata)，来期望得到该可能辅助增长周期的长度。该映射数据存储在控制器308中。
作为第二实施例的第二变形，控制器308能够控制辅助电源Pa以使辅助剧增周期期间辅助电源Pa的积分值基本等于辅助剧增周期期间交流发电机输出积分值的70％至130％。第二变形还能得到与第二实施例相同的效果。注意，能够基于车辆运行状态以及包括与代表车辆运行状态的参数相关的交流发电机输出的积分值的映射数据，来期望得到交流发电机输出的积分值。该映射数据存储在控制器308中。
虽然这里已经描述了目前考虑的本发明的实施例和变形，但是可以理解还可能做出没有描述的各种变形，并且在本发明的真实精神和范围内的所有变形都包含在所附的权利要求中。
权利要求
1.一种控制系统，用于控制从电源供应系统供应给多个电负载的电源，所述电源系统具有发动机驱动的发电机以及可由该发电机输出进行充电的电池，所述控制系统包括控制单元，其连接到所述发电机，并设置为当感测到流过所述多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变时，基于所述感测到的负载电流的剧变来控制所述发电机的输出，以减小所述电源供应系统的电压变化同时将所述电源供应系统的电压收敛到预定目标电压。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，当感测到流过所述多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变时，所述控制单元设置为改变所述发电机的输出，所述发电机的输出改变量基本等于所述负载电流的剧变量。
3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制单元已经存储有负载电流的剧变量，并且，当感测到流过所述多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变时，所述控制单元设置为改变所述发电机的输出，所述发电机的输出改变量基本等于所述存储的负载电流的剧变量。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述发电机具有励磁绕组和开关元件，所述励磁绕组设置为基于流过其中的励磁电流来产生交流电压，所述开关元件能够接通和断开并且与所述励磁绕组和所述控制单元相连，并且当感测到流过所述多个电负载中的至少一个具体电负载的负载电流的剧变时，所述控制单元设置为使所述开关元件接通或断开，从而改变流过所述励磁绕组的励磁电流量。
5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制单元连接到发动机控制单元，并且设置为向所述发动机控制单元发送使所述发动机控制单元控制发动机的命令，从而产生等于所述发电机输出的、与所述感测到的负载电流的剧变相对应的转矩。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，所述控制单元配置为响应于所述负载电流剧变的感测，计算所述电源供应系统的电压与所述预定目标电压之间的差异；基于所述计算出的差异计算与所述发电机输出相关的第一受控变量；基于所述感测到的负载电流的剧变计算与所述发电机输出相关的第二受控变量；计算所述第一受控变量和第二受控变量之和以产生总受控变量；以及基于所述总受控变量控制所述发电机的输出。
7.一种控制系统，用于控制从电源供应系统供应给电辅助增压器的用来对发动机中的增压气体进行增压的辅助电源，所述电源供应系统具有发动机驱动的发电机以及可由所述发电机的输出进行充电的电池，所述控制系统包括增速设定单元，该增速设定单元设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速；以及增加单元，该增加单元设置为在所述第一周期期间以所述增速增加所述辅助电源，其中在所述第一周期期间所述辅助电源的增加基本等于在所述第一周期期间所述发电机输出允许的最大增加。
8.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述增加单元设置为，当所述辅助电源在所述第一周期末端达到预定限定电源值时，将所述辅助电源锁定在所述限定电源值，从而在第二周期期间将所述锁定的限定电源值供应给所述增压器。
9.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述电辅助增压器是具有涡轮的电辅助涡轮增压器，该涡轮设置为基于所述发动机废气中的耗散能量来驱动。
10.根据权利要求7所述的控制系统，其中，在所述第一周期期间所述辅助电源的增速基本等于在所述第一周期期间所述发电机输出允许的最大增速。
11.根据权利要求7所述的控制系统，还包括与所述发电机相连的控制单元，其设置为基于在所述电源辅助初期阶段所述电源供应系统的电压和所述发电机目标输出之间的差异来控制所述发电机的输出，并且其中所述第一周期基本等于延迟时间常量，该延迟时间常量表示从所述电源供应系统的电压改变到基于所述电源供应系统的电压和所述交流发电机目标输出之间的差异来控制所述发电机输出的周期。
12.根据权利要求8所述的控制系统，其中，所述增加单元设置为重复以下操作预定的次数，即在所述第一周期期间的所述辅助电源增加操作和在所述第二周期期间的所述锁定辅助电源供应操作。
13.根据权利要求7所述的控制系统，还包括多个电负载，所述辅助电源从所述电源供应系统供应给所述多个电负载，并且其中，所述增加单元设置为在所述第一周期期间中断向所述电负载中的至少一个供应所述辅助电源。
14.根据权利要求7所述的控制系统，其中，所述增加单元设置为控制所述辅助电源以使在所述第一周期期间所述辅助电源的积分基本等于在所述第一周期期间所述发电机输出的积分。
15.一种控制系统，用于控制从电源供应系统供应给电辅助增压器的用来对发动机中的增压气体进行增压的辅助电源，所述电源供应系统具有由发动机驱动的发电机以及可由所述发电机输出进行充电的电池，所述控制系统包括增速设定单元，该增速设定单元设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速；以及增加单元，该增加单元设置为在所述第一周期期间以所述增速将所述辅助电源增加到预定常数水平，其中在所述第一周期期间所述辅助电源的增速基本等于在所述第一周期期间所述发电机输出所允许的最大增速。
16.一种控制系统，用于控制从电源供应系统供应给电辅助增压器的用来对发动机中的增压气体进行增压的辅助电源，所述电源供应系统具有由发动机驱动的发电机以及可由所述发电机输出进行充电的电池，所述控制系统包括增速设定单元，该增速设定单元设置为设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速；以及增加单元，该增加单元设置为在所述第一周期期间以所述增速将所述辅助电源增加到预定常数水平；以及与所述发电机相连的控制单元，该控制单元设置成基于在所述电源辅助初期阶段所述电源供应系统的电压和所述发电机目标输出之间的差异来控制所述发电机的输出，其中所述第一周期基本等于延迟时间常量，该延迟时间常量表示从所述电源供应系统的电压改变到基于所述电源供应系统的电压和所述交流发电机目标输出之间的差异来控制所述发电机输出的周期。
17.一种用于控制从电源供应系统供应给多个电负载的电源的方法，所述电源供应系统具有由发动机驱动的发电机以及可由所述发电机输出进行充电的电池，所述方法包括感测流过所述多个电负载中至少一个具体电负载的负载电流的剧变；以及基于所述感测的负载电流的剧变来控制所述发电机的输出，以降低所述电源供应系统的电压变化，同时将所述电源供应系统的电压收敛到预定目标电压。
18.一种用于控制从电源供应系统供应给电辅助增压器的用来对发动机中的增压气体进行增压的辅助电源的方法，所述电源供应系统具有由发动机驱动的发电机以及可由所述发电机输出进行充电的电池，所述方法包括设定在电源辅助的初期阶段的第一周期期间的增速；以及在所述第一周期期间以所述增速增加所述辅助电源，其中，在所述第一周期期间所述辅助电源的增加基本等于在所述第一周期期间所述发电机输出所允许的最大增加。
全文摘要
在控制系统中，控制单元连接到发电机并设置为，当感测到流过至少一个具体电负载的负载电流剧变时，基于所感测的负载电流剧变控制发电机的输出。这将减小电源供应系统的电压变化同时将电源供应系统的电压收敛到预定的目标电压。
文档编号F02B37/10GK1819440SQ20051013805
公开日2006年8月16日 申请日期2005年9月21日 优先权日2004年9月21日
发明者大林和良, 藤纲雅己 申请人:株式会社电装