电源控制装置的制作方法

专利名称：电源控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电源控制装置，更具体地，涉及一种包括永久磁体式 同步发电机以及用发电机所产生的电力充电的诸如蓄电池之类的电力存储 装置的电源控制装置。
背景技术：
常规电源包括发电机(永久磁体式同步发电机)，其由发动机驱动，并 且随着电枢与永久磁体彼此之间的相对转动而产生AC电力；蓄电池，由发
电机所产生的电力充电(例如，JP-A-2006-141143)。另一种常规电源装置包
括发电机(电磁体式同步发电机)，其由发动机驱动，并且随着电枢与电磁 体彼此之间的相对转动而产生AC电力；蓄电池，由发电机所产生的电力充电。
然而，在包括永久磁体式同步发电机的电源装置中，不能像电磁体式 同步发电机那样控制永久磁体式同步发电机的输出电压。因此，难以控制 发电机对蓄电池的充电。
就是说，电磁体式同步发电机能够通过借助于激励电流的增/减调节磁 场，来控制输出电压。因此，在包含电磁体式同步发电机的电源控制装置 中，针对蓄电池的电压调节电磁体式同步发电机的输出电压，以便控制发 电机对蓄电池的充电。另一方面，由于磁场是由永久磁体产生的，因此永 久磁体式同步发电机则不能通过调节磁场来控制输出电压。
因此，采用包括永久磁体式同步发电机的常规电源装置，不能通过控 制永久磁体式同步发电机对蓄电池的充电或者通过控制发电机发电对发动 机造成的负载，来提高发动机的燃料效率。

发明内容
本发明的主要目的是提供一种电源控制装置，用于通过控制包括由发
动机驱动的永久磁体式同步发电机和由该发电机充电的诸如蓄电池之类的 电力存储装置的电源装置，来提高发动机的燃料效率，并且仍然保持电源 装置的性能。
根据本发明的第一方面， 一种电源装置包括发电机和电力存储装置。
发电机由发动机驱动，并且在电枢和永久磁体彼此相对转动时产生AC电 力。电力存储装置由发电机所产生的电力充电，并且，输出基于发电机或 电力存储装置的电力。当电力存储装置的充电电压高于一阈值电压时，关 闭(断开)从发电机到电力存储装置的供电路径，以停止对电力存储装置 的供电。当电力存储装置的充电电压低于该阈值电压时，接通(闭合)该 供电路径，以便对电力存储装置供电。
在此，如果关闭了从发电机到电力存储装置的供电路径，则发动机就 不必再承担由于发电造成的负载。此外，当电力存储装置的充电电压高于 一预定电压(阈值电压)时，即，当电力存储装置处于充分充电状态时， 就不必对电力存储装置进行充电。此外，电力存储装置能够对电负载供电。 因此， 一旦在电力存储装置的充电电压高于该阈值电压时关闭了供电路径， 就可以降低发动机负载，并且提高燃料效率，同时仍然保持电源装置的性 能。 '
可以使用蓄电池或电容器作为电力存储装置。
可以在供电路径上提供开关装置，用以关闭和接通从发电机到电力存 储装置的供电路径。通过关闭该开关装置来关闭该供电路径，并且通过开 启该开关装置来接通该供电路径。
可以从电力存储装置供电，或者可以经由开关装置从发电机供电，并 且由控制单元来控制供电路径的关闭和接通。在该配置中，开关装置包括 常断式(normally-shutoff)开关元件。因此，随着从电力存储装置供电，在发 动机启动时执行开启/关闭控制操作。然而，在该情况下，如果电力存储装 置的充电电压接近于0 (0或比包含控制单元的硬件的工作电压低的电压)， 尽管从电力存储装置提供了电力，也难以执行开启/关闭控制操作，并且供 电路径保持关闭。对于此，可以在发动机启动时用来自发电机的电力直接 对一个开启电路供电，该开启电路替代控制单元进行操作，来开启开关装 置。因此，即使是在发动机启动时控制单元不能执行开启/关闭控制操作， 也能够接通供电路径。当电力存储装置的充电电压接近于o时，希望使用人力启动装置作为启动发动机的手段，并且用以上启动装置启动发动机。
可以使用以人力驱动的人力装置来启动发动机，并且当用该人力装置 启动发动机时，可以控制供电路径关闭或接通。
当用人力装置启动发动机时，在启动时不会使电力存储装置的充电电 压发生变化。因此，能够根据充电电压，正确地确定电力存储装置的充电 状态。这就可以提高发动机的燃料效率，并且仍然保持电源装置的性能。除了用人力装置启动之外，还可以用电动式启动装置来启动发动机， 该电动式启动装置由从电力存储装置提供的电力来驱动。当用电动式启动 装置启动发动机时，基于与用人力装置启动发动机时的阈值电压不同的另 一阈值电压，来控制供电路径的关闭与接通。
所述人力装置和所述电动式启动装置具有不同的驱动力源，因此，通 过将该点考虑进入，阈值电压可能有差异。
例如，当要由人力装置启动发动机时，可以通过以较大的力驱动该人 力装置，来启动发动机，而不管发动机负载如何。另一方面，当要由电动 式启动装置启动发动机时，如果发动机负载大于电动式启动装置的驱动源 所产生的驱动力，就不能启动发动机。通过将该点考虑进去，就希望在用 电动式启动装置启动发动机时的阈值电压低于在用人力装置启动发动机时 的阈值电压。因此，当用电动式启动装置启动发动机时，抑制发电机的发 电，并且由此减小了施加到发动机上的负载。这就提高了电动式启动装置 对发动机的启动性能。
该阈值电压可以根据发动机的温度动态地设定。在此，发动机负载根 据发动机的温度而变化。例如，发动机的摩擦损失随着发动机温度的降低 而升高。因此，在根据发动机温度而动态地设定所述阈值电压时，即，当 根据发动机负载而改变发电机的发电模式时，可以有效提高发动机的燃料 效率，并且不会降低发动机的启动性能。在该情况下，例如，可以基于发 动机冷却水的温度来计算发动机温度。当检测发动机的加速/减速状态且确定处于减速状态中时，可以连通供 电路径，而不管电力存储装置的充电电压如何。
因此，可以由发电机在电力存储装置中再生并存储发动机处于减速状 态中时的刹车能量。此外，当在电力存储装置中再生并存储刹车能量时， 能够增加发动机的刹车力度。
根据本发明的另一方面， 一种供电系统包括发电机和电力存储装置。
发电机由发动机驱动，并且在电枢和永久磁体彼此相对转动时产生AC电 力。电力存储装置由发电机所产生的电力充电，并且，输出基于发电机或 电力存储装置的电力。特别是，该供电系统还包括常断式(normally-叩en) 开关装置，其断开和闭合从所述发电机到所述电力存储装置的供电路径； 电源控制装置，其由来自电力存储装置的电力或者经由开关装置来自所述 发电机的电力进行供电，并检测电力存储装置的充电电压，当所检测的电 力存储装置的充电电压高于一阈值电压时，使开关装置断开从发电机到电 力存储装置的供电路径，并且当所检测的电力存储装置的充电电压低于该 阈值电压时，使开关装置闭合所述供电路径；以及开启电路，其由直接来 自发电机的电力供电，并且替代电源控制装置操作，以便在发动机启动时 开启开关元件。
控制单元的功能可以用功能由结构决定的硬件、功能由计算机程序决 定的硬件时间，或者其组合来实现。此外，本发明不仅仅可以定义为一种 装置，而且还可以定义为一种程序、该程序的存储介质、或者一种控制方 法。


根据以下参考附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优 点将会变得更为明显。在附图中
图1是根据本发明第一实施例的发动机系统中的电源控制装置的示意
图2是第一实施例中在发动机启动时的充电控制程序的流程图； 图3是第一实施例中正常运行时的充电控制程序的流程图； 图4是第一实施例中由电动式启动器启动发动机时的操作的时序图； 图5是第一实施例中由脚踏式启动器启动发动机时的操作的时序图； 图6是第一实施例中在匀速运行、加速运行和减速运行时的操作的时
序图7是根据本发明第二实施例的发动机系统中的电源控制装置的示意
图8是第二实施例中正常运行时的充电控制程序的流程图。
具体实施例方式
现在，将结合附图以多个实施例来描述本发明。 第一实施例
在第一实施例中，为车辆(例如两轮车辆)的发动机系统提供了一种电源 控制装置。首先参考图1,该发动机系统包括汽油发动机10、用于向车辆 的电负载供电的电源装置30、以及用于控制发动机系统各个部分的电子控 制单元(ECU)40。
在汽油发动机10的进气通道11的上游处具有电子控制的节流阀12。 该节流阀12由节流阀马达13驱动，并且改变进气通道11的流路面积。在 进气通道11的下游处为发动机10的每个汽缸提供燃料喷射器14和进气阀 15。当进气阀15打开时，进气通道11与燃烧室16相接通，并且由从燃料 喷射器14喷射的燃料和从进气通道11的上游吸入的空气所形成的混合物 流入燃烧室16。当该混合物被火花塞17的火花放电点燃时，通过活塞18 将燃烧能量转换为曲轴19的旋转力。随着排气阀20的打开，通过排气通 道21将用于燃烧的混合物排出。
脚踏式启动器22和电动式启动器23机械连接到曲轴19。脚踏式启动 器22是一种人力装置，由脚踏板、动力传递机构等构成，动力传递机构将 施加到脚踏板上的力传递给曲轴19。电动式启动器23是一种电动式启动装 置，由电动式启动器马达、动力传递机构等构成，动力传递机构将电动式 启动马达的动力传递给曲轴19。启动器SW24连接到电动式启动器23,并 且通过启动器SW24来操作电动式启动器23。
电源装置30的永久磁体式同步发电机(AGC)31机械连接到曲轴19。同 步发电机31具有永久磁体32和电枢33，并且随着由曲轴19所驱动的电枢 33和永久磁体32彼此相对旋转，而产生AC电力。具体而言，永久磁体32 布置在连接到曲轴19的飞轮34的旋转方向上。电枢33具有发电线圈35，
布置在旋转磁场内部，该旋转磁场由永久磁体32在被曲轴19旋转时产生。
电池37是蓄电池，其通过晶闸管(SCR:硅控整流器)36连接到同步发 电机31,晶闸管36是一种开关装置。晶闸管36将其正向布置为从同步发 电机31到电池37。通过晶闸管36将同步发电机31产生的AC电力转换为 DC电力，并且使用DC电力对电池37充电。
ECU 40连接到节流阀马达13、燃料喷射器14、火花塞17、启动器SW24、 晶闸管36的门和电池37。 ECU 40是一种电子控制单元，其包括已知的微 型计算机，由CPU、存储器等构成。存储器存储各种程序和参数。CPU执 行存储在存储器中的程序，以根据发动机工作状态执行发动机系统的各种 控制操作(节流阀打开程度控制、燃料喷射量控制、点火定时控制等等)。特 别是，在该实施例中，CPU控制同步发电机31对电池37的充电。
接下来，参考图2和3描述同步发电机31对电池37的充电操作，图2 和3示出了在汽油发动机10启动时执行的充电控制程序，以及在汽油发动 机10的正常运行过程中(在除了启动之外的其他操作过程中)执行的充电控 制程序。这些程序以预定间隔(每个预定的曲轴角度，或者每个预定的时间 周期)由ECU执行。
(发动机启动时的充电控制)
如果ECU 40确定从汽油发动机10的启动起时间尚未经过一个预定时 间段，则ECU40执行图2所示的在发动机启动时的充电控制程序。根据该 程序，基于电池37的电压(电池电压)，来控制同步发电机31对电池37充 电。具体而言，将电池电压与一个阈值电压(根据启动汽油发动机io的方法 而设定的预定电压)进行比较，根据该比较的结果，允许或禁止同步发电机 31对电池37充电。在此，将在用脚踏式启动器22启动汽油发动机10时所 使用的第二阈值电压设定为比用电动式启动器23启动汽油发动机10时所 使用的第一阈值电压高。
在图2的步骤S10中，ECU40检査启动方法。具体而言，ECU 40检 查例如是否操作了启动器SW24。 g卩，如果操作了启动器SW24，则确定汽 油发动机10是用电动式启动器23启动的。如果未操作启动器SW24，则确 定汽油发动机10是用脚踏式启动器22启动的。如果ECU40确定汽油发动 机10是用电动式启动器23启动的，则流程前进到Sll，如果ECU40确定
汽油发动机10是用脚踏式启动器22启动的，则流程前进到S12。
在步骤S11中，ECU40检测电池电压，并且检查电池电压VB是否高 于第一阈值电压Vthl。如果ECU 40确定电池电压VB低于第一阈值电压 Vthl，则流程前进到步骤S13，如果ECU40确定电池电压VB高于第一阈 值电压Vthl，则流程前进到步骤S14。在步骤S12中，ECU40检测电池电 压，并且检查电池电压VB是否高于第二阈值电压Vth2。如果ECU40确定 电池电压VB低于第二阈值电压Vth2，则流程前进到步骤S13，如果ECU 40 确定电池电压VB高于第二阈值电压Vth2，则流程前进到步骤S14。
在步骤S13中，ECU 40接通(闭合)从同步发电机31到电池37的供电 路径。具体而言，开启晶闸管36。另一方面，在步骤S14中，ECU40关闭 (断开)从同步发电机31到电池37的供电路径。具体而言，ECU 40关闭晶 闸管36。在执行了步骤S13或步骤S14的处理之后，ECU 40结束该次启动 时的充电控制程序的处理。 (正常运行中的充电控制)
如果ECU 40确定从汽油发动机10的启动时计算时间己经经过了一个 预定时间段，则ECU 40执行如图3所示的正常模式中的充电控制程序。根 据该程序。基于汽油发动机10的运行状态(匀速、加速、或减速)，来控制 同步发电机31对电池37的充电。就是说，在汽油发动机10的匀速运行或 加速运行时，根据电池电压，来允许或禁止同步发电机31对电池37的充 电，在汽油发动机10的减速运行时，则一直允许同步发电机31对电池37 的充电。
在图3的步骤S20中，ECU 40检査汽油发动机10的运行状态(匀速、 加速、或减速)。具体而言，ECU40计算每次在汽油发动机10的转速中的 变化量，并且基于该变化量来确定运行状态。在此，可以提供加速传感器， 以便基于该加速传感器所检测的信号来确定运行状态。
在步骤S20中检査到汽油发动机10处于匀速运行或加速运行状态时， 在步骤S21中，ECU 40检测电池电压VB，并检查电池电压VB是否高于 第三阈值电压Vth3。如果ECU 40确定电池电压VB高于第三阈值电压Vth3， 则流程前进到步骤S22，如果ECU40确定电池电压VB低于第三阈值电压 Vth3，则流程前进到步骤S23。另一方面，如果在步骤S20中确定汽油发动
机10处于减速运行状态，则ECU 40前进到步骤S23的处理。在步骤S22中，ECU40关闭从同步发电机31到电池37的供电路径。 具体而言，ECU40关闭晶闸管36。另一方面，在步骤S23中，ECU 40开 启从同步发电机31到电池37的供电路径。具体而言，ECU40开启晶闸管 36。在步骤S22或步骤S23中的处理之后，ECU 40结束在此次正常运行中 的充电控制程序的处理。接下来，将参考图4到6描述发动机系统的操作。图4是用电动式启 动器23启动时的操作的时序图，图5是用脚踏式启动器22启动时的操作 的时序图，图6是在匀速运行、加速运行、以及减速运行时的操作时序图。 在图4和图5中，(a)表示启动器开关24的开启/关闭，其指示了电动式启动 器23的开启/关闭，(b)表示汽油发动机10的转速，(c)表示电池电压VB， 以及(d)表示晶闸管36的开启/关闭。在图6中，(a)表示汽油发动机10的转 速，(b)表示电池电压VB，以及(c)表示晶闸管36的开启/关闭。假设在图6 中所示的整个运行期间，电池电压VB高于第三阈值电压Vth3。 (电动式启动器启动发动机时的操作)在图4中的时刻tl，当启动器SW24被开启时，电动式启动器23的驱 动力操作汽油发动机IO(图4(a)、 (b))。在此刻，将电力从电池37供给到电 动式启动器23，并且因此，电池电压暂时下降(图4(c))。在直到经过了一个 预定的固定时间段为止的从时刻tl到时刻t4的时间期间内，ECU 40执行启动时的充电控制程序，即，启动时电力控制。在时刻tl至t2中，电池电压低于第一阈值电压Vthl(例如IOV)。因此， 在ECU40的控制下，晶闸管36保持开启(图4(d))。此刻，将电力从同步发 电机31供给到电池37，但是电动式启动器23也消耗电力。因此，电池电 压不上升。在时刻t2发生了第一次燃烧之后，发动机转速从此提升到怠速转速(例 如1500rpm)，在此期间内，用同步发电机31所产生的电力对电池37进行 充电，并且电池电压逐渐升高。随着电池电压在时刻t3到达第一阈值电压 Vthl，在ECU40的控制下，晶闸管36关闭，不将电力从同步发电机31供 给到电池37。因此，电池电压在时刻t3之后上升一段时间，随后逐渐下降。在从时刻tl起计算经过了所述预定的固定时间段之后，ECU40不再执
行启动时的充电控制程序，而是执行正常运行时的充电控制程序。就是说，
基于比第一阈值电压Vthl高的第三阈值电压Vth3(例如13V)，执行充电控 制。由此，在ECU40的控制下，开启晶闸管36，再次将电力从同步发电 机31供给到电池37。因此，电池电压在时刻t4之后下降一段时间，随后 再次逐渐上升，其中，该时刻t4是从时刻tl起计算经过了上述预定的固定 时间段的时刻。
随着电池电压在时刻t5上升到第三阈值电压Vth3，在ECU 40的控制 下，关闭晶闸管36,不将电力从同步发电机31供给到电池37。因此，电 池电压在时刻t5之后上升一段时间，但随后逐渐下降。
随着电池电压在时刻t6下降到第三阈值电压Vth3，在ECU 40的控制 下，开启晶闸管36，并再次将电力从同步发电机31供给到电池37。因此， 电池电压在时刻t6之后下降一段时间，但随后逐渐上升。类似地，此后， 将电池电压控制为接近第三阈值电压Vth3。
(用脚踏式启动器启动时的操作)
在图5中的时刻t10，当按下脚踏式启动器22的脚踏板时，脚踏式启 动器22的驱动力操作汽油发动机10(图5(b))。在用脚踏式启动器22启动时， 启动不会造成电池电压的波动(图5(c))。
在用脚踏式启动器22启动时，基于第二阈值电压(例如IIV)来控制充 电。就是说，随着电池电压在时刻tll到达第二阈值电压，在ECU40的控 制下，关闭晶闸管36，不将电力从同步发电机31供给到电池37。因此， 电池电压在时刻tll之后上升一段时间，随后逐渐下降。汽油发动机10在 时刻t12之后的运行基本上与图5中汽油发动机10在时刻t4之后的运行相 同，其中，时刻tl2是从时刻tl0起计算经过了一个预定的固定时间段的时 刻。
(在匀速运行、加速运行和减速运行时的操作)
在图6中所示的时刻t20到t21期间内，汽油发动机10处于加速运行 状态，在该状态中，发动机转速增加。在时刻t21到t22期间内，汽油发动 机10处于匀速运行状态，在该状态中，发动机转速几乎不变(图6(a))。此 夕卜，如上所述，电池电压变为高于第三阈值电压(例如13V)(图6(b))。因此， 在以上两个时间段内，在ECU40的控制下，关闭晶闸管36(图6(c))，不将
电力从同步发电机31供给到电池37。
另一方面，在时刻t22到t23期间内，汽油发动机10处于减速运行状 态，在该状态中，发动机转速下降(图6(a))。在减速运行期间，不管电池电 压如何，晶闸管36保持开启(图6(c))。因此，将电力从同步发电机31供给 到电池37。
根据以上详细描述的实施例，提供了以下优点。
在从同步发电机31到电池37的供电路径中提供了晶闸管36，用以关 闭供电路径。按照该配置，由晶闸管36关闭供电路径，来抑制发电线圈35 与永久磁体32之间的电磁力作用，由此减小由于发电所造成的对汽油发动 机10的负载。
此外，在汽油发动机10启动时、在其匀速运行状态中以及在其加速运 行状态中，如果电池电压VB高于预定电压(第一阈值电压Vthl、第二阈值 电压Vth2、或者第三阈值电压Vth3)，则关闭从同步发电机31到电池37 的供电路径，以禁止同步发电机31对电池37的充电。如果电池电压VB 低于阈值电压，则连通该供电路径，以允许同步发电机31对电池37的充 电。在此，如果电池电压VB高于阈值电压，即，如果电池37已经充分充 电，则就不必对电池37充电，并且可以对应于电负载而从电池37供电。 因此，在电池电压VB高于阈值电压的情况下，禁止由同步发电机31对电 池37充电。就是说，减小了汽油发动机10的负载，并仍然保持电源装置 30的性能，并且提高了燃料效率。
此外，在汽油发动机10的减速运行中，不管电池电压VB如何，都接 通从同步发电机31到电池37的供电路径。因此，只要汽油发动机10处于 减速运行状态中，就一直允许由同步发电机31对电池37充电，使得可以 在电池37中再生并存储减速运行期间的刹车能量。
此外，第一到第三阈值电压Vthl到Vth3彼此不同。这就可以根据汽 油发动机10的运行状态来控制同步发电机31对电池37的充电。
具体而言，将第一阈值电压Vthl设定为低于第二阈值电压Vth2。在此， 当要用脚踏式启动器22启动汽油发动机10时，不管汽油发动机10的负载 是否较大，都以较大的力驱动脚踏式启动器22(驾驶者以较大的力踏下脚踏 板)，从而启动汽油发动机10。另一方面，在要用电动式启动器23启动汽
油发动机10时，如果汽油发动机10的负载大于电动式启动器23的驱动源 所产生的驱动力时(如果汽油发动机10的负载大于启动马达的驱动力)，则 不能启动汽油发动机IO。
对于此，如果如上所述将第一阈值电压Vthl设定为低于第二阈值电压 Vth2，则在要用电动式启动器23启动汽油发动机10时抑制了同步发电机 31的发电，汽油发动机10的负载能够降低。这就提高电动式启动器23启 动汽油发动机10时的启动性能。在此，通过将第一阈值电压Vthl设定为 0V，能够在要用电动式启动器23启动汽油发动机10时禁止同步发电机31 的发电。
第二实施例
在第二实施例中， 一种发动机系统用于免电池(batteryless)车辆(具体而 言，用于两轮车辆)，并且结构如图7中所示。
该发动机系统不具有电动式启动器，仅有脚踏式启动器22机械连接到 曲轴19。与第一实施例中的电源装置30类似，电源装置30包括同步发电 机31和晶闸管36。然而，在此，取代第一实施例中的电池37(图1)，将电 容器51经由晶闸管36连接到同步发电机31 ，电容器51用作电力存储装置。 ECU40经由电力线(未示出)连接到电源装置30。就是说，车辆的电负载包 括有ECU40。在由同步发电机31或电容器51供电时，ECU40开启和关 闭晶闸管36。
在此，晶闸管36是常断式(normally-open)的开关装置。在汽油发动机 IO启动时，在由电容器51供电时，ECU40开启和关闭晶闸管36。然而， 通常，电容器所能够存储的电量小于蓄电池的电量，此外，与蓄电池相比， 电容器允许放电造成充电电压更快地下降。具体而言，从降低成本和减小 电源装置尺寸的立场，两轮车辆的电源倾向于采用尺寸较小的电容器，艮P， 倾向于采用存储电量较小的电容器。因此，在汽油发动机IO启动时(在启动 前瞬间和启动后瞬间)，电容器51的充电电压可能接近于O(O，或者比用于 驱动ECU 40的电压小的一个电压)。
因此，根据本实施例，在ECU40与晶闸管36之间提供了晶闸管开关 电路52，以便一旦直接从同步发电机31接收到电力就开启和关闭晶闸管 36。晶闸管开关电路52在从ECU 40接收到用以关闭晶闸管36的控制信号
时，产生用以关闭晶闸管36的开关信号。在其他情况中，即，当从ECU40 接收到用以开启晶闸管36的控制信号和在未从ECU 40接收到正确控制信 号时，晶闸管开关电路52产生用以开启晶闸管36的开关信号。晶闸管开 关电路52可以在ECU 40内，或者可以配置为独立于电源电路30和ECU 40
的硬件。
接下来，描述在汽油发动机10启动时晶闸管开关电路52的操作。在 以下描述中，假设电容器51的充电电压在汽油发动机10之前接近于0。
在汽油发动机10启动之前，电容器51的充电电压接近于0，因此，ECU 40不工作。 一旦操作了脚踏式启动器22，曲轴19旋转，同步发电机31产 生AC电力。将电力供给到晶闸管开关电路52。 一旦被供电，晶闸管开关 电路52就产生用以开启晶闸管36的开关信号。因此，晶闸管36开启，经 由晶闸管36将电力从同步发电机31供给到ECU40。以下，随着从同步发 电机31供给到ECU 40的电压变得高于ECU 40的工作电压，ECU 40开始 工作。因此，ECU 40控制发动机系统的各个部分，并且汽油发动机10开 始运行。
接下来，参考图8描述在汽油发动机10的正常运行状态中对电容器51 充电的控制。在从汽油发动机10启动时起计算经过了一个预定时间段之后， 由ECU 40以固定间隔(每个预定的曲轴角度或每个预定时间周期)执行该控 制程序。
以下描述的充电控制与第一实施例的充电控制(图3)不同，第一实施例 的充电控制是基于电池37的电池电压VB来控制晶闸管36，而以下描述的 充电控制是基于电容器51的充电电压VC来控制晶闸管36的。
在图8中所示的步骤S30中，ECU 40采用与图3所示的步骤S20相同 的方式，检查汽油发动机10的运行状态(匀速/加速/减速)。
如果在步骤S30中确定汽油发动机10处于匀速运行状态或加速运行状 态，则ECU40检测电容器51的充电电压VC，并检查充电电压VC是否该 与第四阈值电压Vth4。如果ECU 40确定充电电压VC高于第四阈值电压 Vth4，则流程前进到步骤S32中的处理。如果ECU40确定充电电压VC低 于第四阈值电压Vth4，则流程前进到步骤S33中的处理。另一方面，如果 在步骤S30中确定汽油发动机10处于减速运行状态中，则ECU 40前进到
步骤S33中的处理。在步骤S32中，ECU40发送控制信号到晶闸管开关电路52，以关闭晶 闸管36。因此，关闭了从同步发电机31到电容器51的供电路径。另一方 面，在步骤S33中，ECU40发送控制信号到晶闸管开关电路52，以开启晶 闸管36。因此，接通从同步发电机31到电容器51的供电路径。在执行了 步骤S32或步骤S33中的处理之后，ECU40结束此次的正常运行中的充电 控制程序的处理。
与第一实施例类似，根据第二实施例的免电池车辆的发动机系统，能 够提高汽油发动机10的燃料效率，同时仍然保持电源装置30的性能，并 且可以在电池37中再生并存储在减速运行时的刹车能量。
此外，为电源装置30提供了晶闸管开关电路52，其在汽油发动机IO 启动时，代替ECU40，当被直接从ACG31供电时幵启晶闸管36。因此， 即使是在汽油发动机10启动时电容器51的充电电压接近于0时，也能用 脚踏式启动器22启动汽油发动机10。
(其他实施例)本发明并仅仅不局限于上述实施，而是可以如下所述来实现。 在以上实施例中，根据预设的阈值电压来控制电源装置30的充电。然 而，所述阈值电压可以动态地设定。例如，阈值电压可以根据汽油发动机10的温度而变化。在该情况下， 可以根据来自用于检测汽油发动机10冷却水温度的水温传感器的检测信 号，计算汽油发动机10的温度。汽油发动机10的负载根据汽油发动机10 的温度而变化。例如，汽油发动机10的摩擦损失随着汽油发动机10的温 度的降低而升高。因此，通过如上所述的根据汽油发动机10的问题改变阈 值电压，即，通过根据汽油发动机10的负载改变同步发电机31的发电模 式，可以有效提高汽油发动机10的燃料效率，而不会降低汽油发动机10 的启动性能。
以上各个实施例已经描述了在汽油发动机10的匀速运行、加速运行、 以及减速运行期间控制同步发电机31对电力存储装置(例如，电池37和电 容器51)的充电的操作。然而，也可以允许设定与汽油发动机10的怠速运 行、热车运行以及其他运行状态相对应的阈值电压，并且根据与运行状态
相对应的阈值电压执行以上充电控制。例如，在怠速运行或热车运行中，
汽油发动机10的运行变得相对不稳定，并且希望减小发动机10的负载。
因此，可以将与怠速运行或热车运行相对应的阈值电压设定为低于第三阈 值电压。
此外，在以上各个实施例中，假设在汽油发动机io减速运行期间一直
允许同步发电机31对电力存储装置(例如，电池37和电容器51)充电。然 而，也可以允许设定与汽油发动机10的减速运行相对应的阈值电压，并且 基于与减速运行相对应的阈值电压来执行以上充电控制。
此外，在以上各个实施例中，在汽油发动机10的加速运行或匀速运行 中根据电力存储装置(电池37、电容器51)的充电电压来允许或禁止对电力 存储装置进行充电。然而，在加速运行中，可以不管电力存储装置的充电 电压如何，通过关闭从同步发电机31到电力存储装置(电池37、电容器51) 的供电路径，来禁止对电力存储装置充电。在此情况下，可以在汽油发动 机10的加速运行时，减小同步发电机31对发动机10的负载。这就可以提 高在车辆加速期间可驾驶性。
此外，在以上第一实施例中，将第一阈值电压设定为低于第二阈值电 压。然而，可以将第一阈值电压设定为高于第二阈值电压。例如，如果用 电动式启动器23启动汽油发动机10，有可能启动之后的电池电压变为低于 ECU 40的工作电压。在此情况下，就有可能汽油发动机IO能够启动，但 是无法正常运行。通过将此点考虑在内，如上所述，在用电动式启动器23 启动汽油发动机10时，将第一阈值电压设定为高于第二阈值电压，以便加 速同步发电机31的发电。
此外，在以上第一实施例中，第一阈值电压到第三阈值电压彼此不同。 然而，这些阈值电压可以任意合并在一起，形成同一电压。此外，基于相 同的第三阈值电压来执行在匀速运行和加速运行时的充电控制。然而，咱 这两个运行状态中，阈值电压可以不同。此外，可以为第一阈值电压到第 三阈值电压提供假设值。
此外，在以上第一实施例中，由作为开关装置的晶闸管36来关闭或接 通从同步发电机31到电池37的供电路径。然而，该开关装置可以是包含 多个元件(晶体管、晶闸管等等)的电路。 此外，在以上第一实施例中，从汽油发动机io启动时开始执行启动时
的充电控制，直到经过了预定的固定时间段；并且在从汽油发动机10启动 时起计算经过了预定的固定时间段之后，执行在正常运行时的充电控制。 就是说，基于从汽油发动机10启动时计算已经经过的时间，来检査发动机 10的运行状态是否是在启动时的运行状态。然而，也可以允许基于汽油发 动机10的转速来检查发动机10的运行状态是否是在启动时的运行状态。
此外，以上各个实施例中已经描述了具有脚踏式启动器22和电动式启 动器23的发动机系统。然而，本发明可以应用于仅具有脚踏式启动器22 的发动机系统，或者仅具有电动式启动器23的发动机系统。而且，本发明 可以应用于并非车辆用途的发动机系统，而且可以应用于采用的发动机并 非是汽油发动机的发动机系统(例如柴油发动机)。
权利要求
1、一种用于电源装置(30)的电源控制装置，所述电源装置(30)包括发电机(31)和电力存储装置(37、51)，所述发电机由发动机(10)驱动，在电枢(33)和永久磁体(32)彼此相对转动时产生AC电力，并且所述电力存储装置用所述发电机产生的电力充电，所述电源控制装置包括电压检测模块(40)，用于检测所述电力存储装置的充电电压；以及控制单元(40)，当所述电压检测模块所检测的所述电力存储装置的充电电压高于一阈值电压时，关闭从所述发电机到所述电力存储装置的供电路径，并且当所述电压检测模块所检测的所述电力存储装置的充电电压低于该阈值电压时，接通所述供电路径。
2、 如权利要求l所述的电源控制装置，其中 所述电源装置(30)包括蓄电池(37)，作为所述电力存储装置；并且 所述控制单元(40)基于所述蓄电池的充电电压，关闭或接通所述供电路径。
3、 如权利要求l所述的电源控制装置，其中所述电源装置(30)包括开关装置(36、 52)，其位于所述供电路径上，用于关闭或接通所述供电路径；并且所述控制单元(40)通过关闭所述开关装置来关闭所述供电路径，或者通 过开启所述开关装置来接通所述供电路径。
4、 如权利要求3所述的电源控制装置，其中，所述开关装置(36、 52)包括常断式开关元件(36)，其由所述控制单元开启和关闭；以及 开启电路(52),其由直接来自所述发电机的电力供电，并且替代所述控 制单元进行操作，以便在所述发动机启动时开启所述开关元件。
5、 如权利要求1到4中任意一项所述的电源控制装置，其中提供了人力装置(22)，用来通过人力驱动来启动所述发动机；并且 在用所述人力装置启动所述发动机时，所述控制单元(40)关闭或接通所 述供电路径。
6、 如权利要求5所述的电源控制装置，其中提供了电动式启动装置(23)，用以通过由从所述电力存储装置提供的电 力进行驱动，来启动所述发动机；并且在用所述电动式启动装置启动所述发动机时，所述控制单元(40)根据与 在用所述人力装置启动所述发动机时的阈值电压不同的一阈值电压，来关 闭或接通所述供电路径。
7、 如权利要求6所述的电源控制装置，其中-在用所述电动式启动装置启动所述发动机时的阈值电压低于在用所述 人力装置启动所述发动机时的阈值电压。
8、 如权利要求1到4中任意一项所述的电源控制装置，其中 根据所述发动机的温度，动态地设定所述阈值电压。
9、 如权利要求1到4中任意一项所述的电源控制装置，其中 所述控制单元(40)确定所述发动机的加速/减速状态；并且 当确定是所述减速状态时，所述控制单元(40)接通所述供电电路，而不管所述电力存储装置的充电电压如何。
10、 一种供电系统，其包括发电机(31)和电力存储装置(37、 51)，所述 发电机由发动机(10)驱动，在电枢(33)和永久磁体(32)彼此相对转动时产生 AC电力，并且所述电力存储装置用所述发电机产生的电力充电，所述供电 系统包括常断式开关装置(36)，其断开和闭合从所述发电机到所述电力存储装置 的供电路径；电源控制装置(40)，其由来自所述电力存储装置的电力或者经由所述开 关装置来自所述发电机的电力进行供电，并检测所述电力存储装置的充电 电压，当所检测的所述电力存储装置的充电电压高于一阈值电压时，关闭 所述开关装置以关闭从所述发电机到所述电力存储装置的供电路径，并且 当所检测的所述电力存储装置的充电电压低于该阈值电压时，开启所述开关装置以接通所述供电路径；以及开启电路(52)，其由直接来自所述发电机的电力供电，并且替代所述控 制单元进行操作，以便在所述发动机启动时开启所述开关元件。
全文摘要
一种电源控制装置，包括同步发电机(31)、电力存储装置(37、51)和控制单元(40)。同步发电机是永久磁体式同步发电机，其由发动机驱动来产生AC电力。电力存储装置经由开关装置(36)连接到同步发电机。控制单元检测电力存储装置的充电电压，当充电电压高于一阈值电压时，关闭该开关，并且当充电电压低于该阈值电压时，开启该开关。由此，提高了发动机的燃料效率。
文档编号H02J7/14GK101340108SQ20081012958
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月2日 优先权日2007年7月3日
发明者大河内康宏, 黑田京彦 申请人:株式会社电装