專利名稱：用于控制供應(yīng)給電負(fù)載的電源的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制供應(yīng)給電負(fù)載的電源的方法和系統(tǒng)。尤其是，本發(fā)明涉及用于控制發(fā)電機(jī)的輸出以使其隨著電負(fù)載的電源需求而變化的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常使用交流發(fā)電機(jī)作為用于車輛的發(fā)電機(jī)。交流發(fā)電機(jī)具有勵磁繞組并能調(diào)整流過其中的勵磁電流以控制交流發(fā)電機(jī)輸出(輸出電源)。交流發(fā)電機(jī)輸出被提供給車輛電負(fù)載，以下簡稱負(fù)載，以及電池。
例如，負(fù)載包括電輔助渦輪增壓器(electrically assistedturbocharger)。電輔助渦輪增壓器可用于利用發(fā)動機(jī)廢氣中的耗散能量對發(fā)動機(jī)內(nèi)的增壓空氣進(jìn)行增壓，這將有助于減小發(fā)動機(jī)的尺寸。發(fā)動機(jī)尺寸的減小將引起車輛尺寸和重量的減小并提高發(fā)動機(jī)的燃料效率。尤其是，即使需要突然加速，電輔助渦輪增壓器也能給其電動機(jī)增加電能(輔助電源)以電輔助渦輪增壓器渦輪的旋轉(zhuǎn)。這使得渦輪的旋轉(zhuǎn)和用于與突然加速相對應(yīng)的希望的電源輸出的燃料和增壓相匹配，使其有可能降低發(fā)動機(jī)突然加速時加大電源中的“渦輪滯后”。
作為控制電輔助渦輪增壓器的實(shí)例，日本未審專利申請No.H7-11965公開了一種控制設(shè)備。該控制設(shè)備可用于使電池在電動機(jī)電驅(qū)動的初期階段向電輔助渦輪增壓器的電動機(jī)供應(yīng)最大電流，以便為了提高渦輪增壓器對于發(fā)動機(jī)突然加速的響應(yīng)而使增壓壓力達(dá)到預(yù)定壓力。
在該專利公開的控制設(shè)備中，在每次駕駛員要求對應(yīng)于突然加速的電源輸出時，需要重復(fù)由電池向電動機(jī)提供高電源并隨后由交流發(fā)電機(jī)對電池進(jìn)行充電的循環(huán)。這將加速電池?fù)p壞。
當(dāng)電池向電輔助渦輪增壓器提供最大電流(輔助電源)以提高渦輪增壓器對發(fā)動機(jī)突然加速的響應(yīng)時，上述問題將十分顯著。
即使立即響應(yīng)電輔助渦輪增壓器的操作啟動而向其提供最大電源，渦輪增壓器的慣性延遲和電動機(jī)操作啟動時的高功耗將會降低供應(yīng)給渦輪增壓器的電源的使用效率。
注意，一旦由于電池放電引起電源電壓的下降，所述控制設(shè)備執(zhí)行控制交流發(fā)電機(jī)提高其輸出的補(bǔ)償操作，從而補(bǔ)償了電池放電以及電源電壓的下降。如果立即響應(yīng)電輔助渦輪增壓器的操作啟動而向其提供最大電源，則該補(bǔ)償操作將跟不上電池的放電。這使得很難防止電池放電以及電源電壓的降低。
另一方面，交流發(fā)電機(jī)輸出需要長期地與負(fù)載的電源需求量相匹配。交流發(fā)電機(jī)輸出和負(fù)載的電源需求，諸如負(fù)載電流，之間的短期失配，在電池的充放電負(fù)載與所述負(fù)載并聯(lián)的情況下是可容忍的。考慮到電池充放電負(fù)載的減少，交流發(fā)電機(jī)輸出最好快速地隨著負(fù)載的電源需求而變化。
作為交流發(fā)電機(jī)輸出控制的實(shí)例，具有電池電壓保持的交流發(fā)電機(jī)輸出控制已經(jīng)普遍使用。當(dāng)出現(xiàn)交流發(fā)電機(jī)輸出與負(fù)載的電源需求量失配時，具有電池電壓保持的交流發(fā)電機(jī)輸出控制被設(shè)置來使電池充電和/或放電以彌補(bǔ)該失配。當(dāng)電池充電和/或放電導(dǎo)致電池電壓變化時，具有電池電壓保持的交流發(fā)電機(jī)輸出控制被設(shè)置來檢測電池電壓的變化以基于該檢測結(jié)果調(diào)整交流發(fā)電機(jī)的輸出。
作為交流發(fā)電機(jī)輸出控制的另一實(shí)例，日本未審專利公開No.S58-192499公開了一種交流發(fā)電機(jī)輸出控制，其被設(shè)置來不斷地測量負(fù)載的負(fù)載電流總量作為負(fù)載電源需求量，并提供勵磁電流量，該勵磁電流使交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生與測量的電源需求量同樣大的電源。在專利公開No.S58-192499中公開的這種交流發(fā)電機(jī)輸出控制在下文被稱為“電流一致交流發(fā)電機(jī)輸出控制(current coincident alternator outputcontrol)”。
與保持電池電壓的交流發(fā)電機(jī)輸出控制相比，電流一致交流發(fā)電機(jī)輸出控制的優(yōu)點(diǎn)在于因?yàn)橛锌赡苷{(diào)整交流發(fā)電機(jī)輸出以使其快速響應(yīng)地跟隨負(fù)載電源需求量的改變，所以減少了充放電負(fù)載。
另外，為了彌補(bǔ)負(fù)載電源需求量和交流發(fā)電機(jī)輸出之間實(shí)際上不可避免的差距，專利公開No.S58-192499公開了一種方法當(dāng)電池電壓的變化超過預(yù)定范圍時，逐漸校正勵磁電流量以消除電池電壓變化從而調(diào)整交流發(fā)電機(jī)輸出。
作為交流發(fā)電機(jī)輸出控制的另一實(shí)例，相應(yīng)于日本未審專利公開No.S58-192499的美國專利公開No.4,636,706公開了一種交流發(fā)電機(jī)輸出控制，其被設(shè)置來通過電池積極地利用交流發(fā)電機(jī)輸出和負(fù)載電源需求量之間的失配容忍作用。
尤其是，這種控制被設(shè)置來強(qiáng)制地減小交流發(fā)電機(jī)內(nèi)勵磁電流的突變以防止交流發(fā)電機(jī)負(fù)載扭矩的劇變。專利公開No.S58-192499中公開的控制被稱為“勵磁電流減小交流發(fā)電機(jī)輸出控制(field-current reduction alternator output control)”。然而該勵磁電流減小交流發(fā)電機(jī)輸出控制可以導(dǎo)致由于勵磁電流改變的延遲所引起的不可接受的電池電壓下降。
與專利公開No.S58-192499公開的控制的背景不同，日本未審專利公開No.2005-260679公開了一種當(dāng)加入預(yù)定負(fù)載時禁止勵磁電流減小交流發(fā)電機(jī)輸出控制的方法。然而，在專利公開No.2005-260679公開的控制中，當(dāng)禁止勵磁電流減小交流發(fā)電機(jī)輸出控制期間負(fù)載電流突然改變時，交流發(fā)電機(jī)輸出顯著地改變以消除負(fù)載電流的突然改變。這將使得容易出現(xiàn)電壓波動。
在專利公開No.S58-192499中公開的電流一致交流發(fā)電機(jī)輸出控制中，為了降低由于測量的電源需求量和與其相應(yīng)的校正的交流發(fā)電機(jī)輸出之間的差距的累積而引起的電池電壓的變化，當(dāng)電池電壓改變超過預(yù)定范圍時，供應(yīng)給交流發(fā)電機(jī)的該勵磁電流受到控制。
但是，當(dāng)供應(yīng)給交流發(fā)電機(jī)的勵磁電流被控制用于消除電池電壓的改變時，交流發(fā)電機(jī)輸出的調(diào)整對于負(fù)載電源需求量改變的響應(yīng)可能變差。這將減小通過使用電流一致交流發(fā)電機(jī)輸出控制而獲得的好處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在上述背景基礎(chǔ)上做出的。尤其是，本發(fā)明的至少一個優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于控制供應(yīng)給電輔助增壓器的電源的方法和系統(tǒng)，其能夠提高對加速需求的響應(yīng)同時防止電池放電和/或電源供應(yīng)電壓降低。
本發(fā)明的至少另一個優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于控制供應(yīng)給電負(fù)載的電源的方法和系統(tǒng)，其能夠提高交流發(fā)電機(jī)輸出的調(diào)整對于電負(fù)載電源需求改變的響應(yīng)以及電池-電壓的穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給多個電負(fù)載的電源的控制系統(tǒng)，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述控制系統(tǒng)包括與發(fā)電機(jī)相連的控制單元。該控制單元被設(shè)置成，當(dāng)感測到流過該多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變時，基于所感測到的負(fù)載電流的劇變來控制發(fā)電機(jī)輸出。對發(fā)電機(jī)輸出的控制允許減小電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓變化的同時將電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓收斂到預(yù)定目標(biāo)電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制來自電源供應(yīng)系統(tǒng)的輔助電源的控制系統(tǒng)，所述輔助電源被供應(yīng)給電輔助增壓器用于對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓。所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速。所述控制系統(tǒng)包括增加單元，設(shè)置為在該第一周期期間以該增速增加輔助電源。在第一周期期間輔助電源的增加基本等于在第一周期期間該發(fā)電機(jī)輸出所允許的最大增加。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制來自電源供應(yīng)系統(tǒng)的輔助電源的控制系統(tǒng)，所述輔助電源被供應(yīng)給電輔助增壓器用于對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓。所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速。所述控制系統(tǒng)包括增加單元，設(shè)置為在該第一周期期間以該增速將輔助電源增加到預(yù)定的常數(shù)水平。在第一周期期間該輔助電源的增速基本等于在第一周期期間該發(fā)電機(jī)輸出所允許的最大增速。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制來自電源供應(yīng)系統(tǒng)的輔助電源的控制系統(tǒng)，所述輔助電源被供應(yīng)給電輔助增壓器用于對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓。所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速。所述控制系統(tǒng)包括增加單元，設(shè)置為在該第一周期期間以該增速將輔助電源增加到預(yù)定的常數(shù)水平。所述控制系統(tǒng)包括與發(fā)電機(jī)相連的控制單元，其被設(shè)置來基于電源輔助初期階段電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制發(fā)電機(jī)的輸出。該第一周期基本等于延遲時間常量，該延遲時間常量代表從電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓改變到基于電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制發(fā)電機(jī)輸出的周期。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給多個電負(fù)載的電源的方法，所述電源系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述方法包括感測流過該多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變。所述方法包括基于感測到的負(fù)載電流的劇變來控制發(fā)電機(jī)的輸出，以在減小電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓變化的同時將電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓收斂到預(yù)定目標(biāo)電壓。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于控制來自電源供應(yīng)系統(tǒng)的輔助電源的方法，所述輔助電源被供應(yīng)給電輔助增壓器用于對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓。所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池。所述方法包括設(shè)置在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速。所述方法包括在該第一周期期間以該增速增加輔助電源。在該第一周期期間該輔助電源的增加基本等于在該第一周期期間該發(fā)電機(jī)輸出所允許的最大增加。


從下面參照附圖的實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他目的和方面將變得更加清楚，其中圖1是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例的電路圖；圖2是示意性地說明圖1所示的控制器結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例的方框圖；圖3是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的第二變形的電源供應(yīng)系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例的電路圖；圖4是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)的電系統(tǒng)的一個實(shí)例的電路圖；圖5是示意性地說明根據(jù)第二實(shí)施例的輔助請求信號的波形和輔助電源的波形的時間圖；圖6是示意性地說明根據(jù)第二實(shí)施例的圖4中所示的控制器的操作的流程圖；圖7是示意性地說明根據(jù)第二實(shí)施例的各個輔助電源的波形、各個加速轉(zhuǎn)矩的波形，以及各個交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波形的時間圖；圖8是示意性地說明根據(jù)第二實(shí)施例的各個輔助電源的波形的時間圖；圖9是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輔助請求信號的波形和輔助電源的波形的時間圖；圖10是示意性地說明根據(jù)第三實(shí)施例的控制器的操作的流程圖；以及圖11是示意性地說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的輔助電源的波形的時間圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例以下將參考圖1至圖3描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1說明了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的安裝在車輛上的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS的電路結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例。
電源供應(yīng)系統(tǒng)PS配備有作為各種類型發(fā)電機(jī)的一個實(shí)例的交流發(fā)電機(jī)101。電源供應(yīng)系統(tǒng)PS還配備有控制器100，用于控制交流發(fā)電機(jī)101的輸出(輸出電源)。所述控制器100可以由硬連線電路、被編程來執(zhí)行交流發(fā)電機(jī)輸出控制操作的微型計算機(jī)、或其組合所構(gòu)成。電源供應(yīng)系統(tǒng)PS配備有用于電源傳輸?shù)目偩€102、電池103、車輛電負(fù)載104a和104b，以及諸如電路變壓器(CT)這樣的電流傳感器113。在第一實(shí)施例中，車輛電負(fù)載104a引起流過其中的負(fù)載電流劇變。車輛電負(fù)載104a也被稱為“劇變負(fù)載”?？墒褂脺u輪增壓器、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等作為劇變負(fù)載。
在第一實(shí)施例中，例如，負(fù)載電流的劇變具有不可忽視的幅度。另外，流過電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變速度表示為每秒大約150安培(A)。另外，例如，流過電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變速度基本等于最大交流發(fā)電機(jī)輸出變化速度的70％至100％或100％至130％。另外，流過電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變周期基本等于執(zhí)行交流發(fā)電機(jī)輸出控制(反饋控制)所需的延遲時間(延遲時間常量)的70％至100％或100％至130％。例如，延遲時間代表從電源供應(yīng)電壓改變(下降)到基于電源供應(yīng)電壓和目標(biāo)交流發(fā)電機(jī)輸出之間的差異來控制交流發(fā)電機(jī)輸出的時間周期(參見圖2)。
電流傳感器113電串聯(lián)到電負(fù)載104a。電池103、電負(fù)載104a和104b彼此并聯(lián)地電連接到總線102。電池103以及電負(fù)載104a和104b公共接地。電流傳感器113電連接到控制器100以便控制器108可用于單獨(dú)監(jiān)控流過電負(fù)載104a的負(fù)載電流是否發(fā)生劇變。
交流發(fā)電機(jī)101通過總線102電連接到電池103以及電負(fù)載104a和104b。注意，許多電負(fù)載電連接到總線102，但是它們未在圖1中示出。
交流發(fā)電機(jī)101包括配置在轉(zhuǎn)子(未示出)上的勵磁繞組(激勵線圈)105。該轉(zhuǎn)子通過可繞其轉(zhuǎn)動的皮帶連接到發(fā)動機(jī)的曲軸上。當(dāng)勵磁電流施加到正在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的勵磁繞組105上時，該旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組105產(chǎn)生磁通量。另外，交流發(fā)電機(jī)101包括設(shè)置在圍繞轉(zhuǎn)子的定子中的三相繞組(定子繞組)106。由勵磁繞組105產(chǎn)生的磁通量在定子繞組106中感生出三相交流(AC)電壓。
另外，交流發(fā)電機(jī)101包括整流器107，可用于將定子繞組106上感生的三相交流(AC)電壓整流為直流(DC)電壓。另外，交流發(fā)電機(jī)101包括作為調(diào)整器實(shí)例的NPN場效應(yīng)晶體管108，其集電極電連接到勵磁繞組105，其發(fā)射極電接地，并且其基極電連接到控制器100?；诳刂破?00的控制接通或斷開晶體管108以控制勵磁電流的大小。
控制器100可用于向晶體管108的基極施加具有預(yù)定占空比的PWM信號以基于該預(yù)定占空比使用例如從其外部輸入給控制器100的信息，來接通或斷開該晶體管。控制器100還可用于向用來控制發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)ECU(未示出)發(fā)送交流發(fā)電機(jī)輸出控制指令(轉(zhuǎn)矩控制指令)。該交流發(fā)電機(jī)輸出控制指令允許發(fā)動機(jī)ECU控制施加到曲軸上的轉(zhuǎn)矩，以便控制器100允許將交流發(fā)電機(jī)輸出調(diào)整到希望的水平。
另外，在第一實(shí)施例中，總線102電連接到控制器100。這種結(jié)構(gòu)允許控制器100檢測總線102上的電壓Vb，該電壓代表要供應(yīng)給電負(fù)載104a、104b...的電源供應(yīng)電壓。在第一實(shí)施例中，該電源供應(yīng)電壓等于接近電池103正極端子位置的電壓。
尤其是，例如，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出電壓小于電池電壓(例如發(fā)動機(jī)慢速或者不運(yùn)轉(zhuǎn))時，電流流動的方向是從電池103到電負(fù)載104a、104b...，從而電池103放電。注意，整流器107防止電流流入交流發(fā)電機(jī)101。
相反地，例如，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出電壓大于電池電壓時，電流從交流發(fā)電機(jī)101流向電負(fù)載104a、104b、...以及電池103，從而電池103充電。
也就是說，在電源供應(yīng)系統(tǒng)PS中，檢測與電池電壓對應(yīng)的電源供應(yīng)電壓關(guān)于交流發(fā)電機(jī)輸出電壓的改變使得可以調(diào)整交流發(fā)電機(jī)輸出電壓以保持電池電壓。換句話說，電源供應(yīng)系統(tǒng)PS執(zhí)行保持電池電壓的交流發(fā)電機(jī)輸出控制。
注意，交流發(fā)電機(jī)101的電路結(jié)構(gòu)和操作已經(jīng)眾所周知，因此省略了對其進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
接著，以下將參照圖2描述通過控制器100控制交流發(fā)電機(jī)輸出的操作。
圖2說明了控制器100的方框圖的一個實(shí)例。注意，如果控制器100設(shè)計成硬連線電路，則塊111、112、和114至117可以通過一些硬連線電路來實(shí)現(xiàn)。另外，如果控制器100設(shè)計成微型計算機(jī)，則塊111、112、和114至117能通過功能模塊和/或微型計算機(jī)硬件元件來實(shí)現(xiàn)。
如圖2所示，例如，控制器100的存儲器117已經(jīng)存儲有交流發(fā)電機(jī)101的目標(biāo)輸出電壓Vref。交流發(fā)電機(jī)101的目標(biāo)輸出電壓能夠從控制器100的外部輸入其中以存儲在存儲器117中。例如，目標(biāo)輸出電壓Vref能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)的運(yùn)行條件來控制。
控制器100的減法單元111檢測總線102上的電源供應(yīng)電壓Vb，并從存儲器117讀取出目標(biāo)輸出電壓Vref，從而計算電源供應(yīng)電壓Vb和目標(biāo)輸出電壓Vref之間的電壓差(電壓偏差)。
接著，控制器100的反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令計算單元(第一計算單元)112計算第一勵磁電流(第一勵磁電流矢量)If1的大小和方向或者第一電流(第一電流矢量)I1的大小和方向作為反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值(第一受控變量)CV1。第一勵磁電流If1的大小和方向(第一電流I1的大小和方向)允許電源供應(yīng)電壓Vb和目標(biāo)輸出電壓Vref之間的電壓偏差收斂為零(0V)。
例如，當(dāng)電源供應(yīng)電壓Vb小于目標(biāo)輸出電壓Vref(Vb＜Vref)時，電負(fù)載的電源需求量比交流發(fā)電機(jī)輸出高，因此從電池103中釋放電池電壓。第一勵磁電流If1(第一電流I1的大小和方向)允許交流發(fā)電機(jī)輸出被控制，從而使電源供應(yīng)電壓Vb與目標(biāo)輸出電壓Vref相匹配。
相反地，當(dāng)電源供應(yīng)電壓Vb大于目標(biāo)輸出電壓Vref(Vb＞Vref)時，電負(fù)載的電源需求量比交流發(fā)電機(jī)輸出低，因此電池103基于交流發(fā)電機(jī)輸出被充電。第一勵磁電流If1(第一電流I1的大小和方向)允許交流發(fā)電機(jī)輸出被控制，從而使電源供應(yīng)電壓Vb與目標(biāo)輸出電壓Vref相匹配。
另外，在第一實(shí)施例中，流過劇變負(fù)載104a的負(fù)載電流(負(fù)載電流矢量)的大小和方向例如由電流傳感器113連續(xù)感測。因此，當(dāng)流過劇變負(fù)載104a的負(fù)載電流劇變時，這允許控制器100接收代表感測到的負(fù)載電流劇變的大小和方向的檢測數(shù)據(jù)。
控制器100的前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令計算單元(第二計算單元)114基于感測到的負(fù)載電流改變的大小和方向，計算第二勵磁電流If2的大小和方向或者第二電流I2的大小和方向，作為前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值(第二受控變量)CV2。第二勵磁電流If2的大小和方向或者第二電流I2的大小和方向?qū)?yīng)于感測到的負(fù)載電流改變的大小和方向。
接著，控制器100的加法器115計算反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV1和前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV2之和(矢量和)，作為總電流或總勵磁電流的大小和方向。加法器115向命令轉(zhuǎn)換器116發(fā)送計算出的總電流矢量或總勵磁電流矢量，作為總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值(總受控變量)CV3。
命令轉(zhuǎn)換器116接收從加法器115發(fā)送的總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3，并將總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3轉(zhuǎn)換為具有與之相對應(yīng)的預(yù)定占空比的PWM信號，從而將該P(yáng)WM信號施加到晶體管108的基極。
因此晶體管108基于PWM信號的預(yù)定占空比來接通或斷開，從而控制交流發(fā)電機(jī)輸出。
另外，例如，控制器100的加法器115將總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3發(fā)送給發(fā)動機(jī)ECU。發(fā)動機(jī)ECU接收總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3，并且命令值CV3要求發(fā)動機(jī)ECU調(diào)整提供給發(fā)動機(jī)的燃料量以允許發(fā)動機(jī)產(chǎn)生施加到曲軸的轉(zhuǎn)矩；該轉(zhuǎn)矩對應(yīng)于總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3。
因此，交流發(fā)電機(jī)輸出電流基本等于該總電流矢量。
如上所述，在第一實(shí)施例中，即使流過劇變負(fù)載104a的負(fù)載電流劇烈變化，所述計算單元114也會即時計算對應(yīng)于電流傳感器113所感測到的負(fù)載電流劇變的大小和方向的前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV2。
因?yàn)榻涣靼l(fā)電機(jī)輸出的改變與勵磁電流的大小和方向直接相關(guān)，所以對勵磁電流大小和方向的控制使得交流發(fā)電機(jī)輸出能夠即時跟隨負(fù)載電流劇變的大小和方向。
這使得有可能提高交流發(fā)電機(jī)輸出對于負(fù)載電流劇變的響應(yīng)，從而控制電池103的充電和放電以及電源供應(yīng)電壓相對于負(fù)載電流劇變的改變。另外，有可能降低交流發(fā)電機(jī)輸出和流過負(fù)載104a的負(fù)載電流劇變量之間的失衡。
另外，因?yàn)榭刂破?00執(zhí)行保持電源供應(yīng)電壓Vb的交流發(fā)電機(jī)輸出控制(參見圖2中的標(biāo)號111和112)，所以不必精確地將交流發(fā)電機(jī)101的輸出改變與流過負(fù)載104a的負(fù)載電流的劇變進(jìn)行匹配。
另外，當(dāng)流過負(fù)載104a的負(fù)載電流沒有發(fā)生劇變時，有可能執(zhí)行保持電源供應(yīng)電壓Vb的交流發(fā)電機(jī)輸出控制。這使得在每個電負(fù)載的任意情況下穩(wěn)定地保持電池電壓。這使得有可能防止電池103過充電和過放電，從而延長了電池壽命，并提高了電源供應(yīng)電壓的穩(wěn)定性，從而平穩(wěn)地操作這些電負(fù)載。
另外，在第一實(shí)施例中，在流過負(fù)載104a的負(fù)載電流不出現(xiàn)劇變的任何周期期間，控制器100能夠執(zhí)行背景技術(shù)中描述的“勵磁電流減小交流發(fā)電機(jī)輸出控制”。
尤其是，在第一實(shí)施例中，控制器100僅響應(yīng)負(fù)載104a的負(fù)載電流的劇變而額外地控制交流發(fā)電機(jī)輸出。這允許用于負(fù)載104a的負(fù)載電流劇變的交流發(fā)電機(jī)輸出控制不影響已經(jīng)施加到系統(tǒng)PS的各種類型的交流發(fā)電機(jī)輸出控制。另外，很容易簡單精確地確定額外所需的交流發(fā)電機(jī)輸出的調(diào)整量。
在第一實(shí)施例中，電流傳感器113感測流過劇變負(fù)載104a的負(fù)載電流劇變的大小和方向，并且控制器100基于感測到的負(fù)載電流劇變的大小和方向來調(diào)整勵磁電流的大小和方向。然而本發(fā)明并不局限于該結(jié)構(gòu)。
尤其是，當(dāng)流過負(fù)載104a的負(fù)載電流的劇變大小總是被預(yù)先存儲在控制器100中時，可以配備電流方向傳感器代替電流傳感器113用于感測負(fù)載電流劇變的方向。電流方向傳感器尺寸比電流傳感器113小，并且電流方向傳感器成本比電流傳感器113便宜。
也就是說，在該第一實(shí)施例的第一變形中，有可能在不使用電流傳感器113的情況下基于感測到的負(fù)載電流劇變的方向和存儲的負(fù)載電流劇變的大小來調(diào)整勵磁電流的大小和方向。這使得有可能減小電源供應(yīng)系統(tǒng)PS的電路結(jié)構(gòu)的大小，并降低其成本。
注意，控制器100能夠從控制電路(未示出)接收流過劇變負(fù)載104a的負(fù)載電流劇變的大小和方向，該控制電路可用于控制負(fù)載104a的操作；這些操作包括負(fù)載104a的啟動和停止操作。
在第一實(shí)施例和第一變形中，雖然交流發(fā)電機(jī)101被用作發(fā)電機(jī)，但是永磁發(fā)電機(jī)也可用作交流發(fā)電機(jī)。
圖3說明了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的第二變形的安裝在車輛上的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS1電路結(jié)構(gòu)的一個實(shí)例。注意，根據(jù)第二變形的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS1的元件，基本與圖1中所示的根據(jù)第一實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS的元件相同，并用與圖1中相同的標(biāo)記來表示。從而省略或簡化了根據(jù)第二變形的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS1的元件的描述。
根據(jù)第二變形的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS1配備有永磁發(fā)電機(jī)200來代替交流發(fā)電機(jī)101。永磁發(fā)電機(jī)200配備有無勵磁繞組的永磁轉(zhuǎn)子PM，其用作交流發(fā)電機(jī)101的轉(zhuǎn)子。
永磁發(fā)電機(jī)200包括設(shè)置在環(huán)繞著轉(zhuǎn)子的定子中的三相繞組(定子繞組)201。由永磁轉(zhuǎn)子PM產(chǎn)生的磁通在定子繞組201中感生出三相交流(AC)電壓。
另外，永磁發(fā)電機(jī)200包括具有多個例如晶體管這樣的開關(guān)元件的三相逆變器202，并且可用于將定子繞組201中感生的三相交流(AC)電壓轉(zhuǎn)換為直流(DC)電壓。另外，三相逆變器202可用于使三相交流電流流入定子繞組201。該三相交流電流控制定子繞組201所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。逆變器202的每個開關(guān)元件電連接到控制器100。逆變器202的每個開關(guān)元件基于控制器100的控制來接通和斷開以控制直流(DC)電壓的大小。
尤其是，控制器100可用于將具有不同占空比的PWM信號分別施加給逆變器202的開關(guān)元件以分別基于其預(yù)定占空比來接通或斷開它們。
也就是說，在第二變形中，命令轉(zhuǎn)換器116接收從加法器115發(fā)送的總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3，并將總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3轉(zhuǎn)換成PWM信號，每個PWM信號都具有與其相對應(yīng)的預(yù)定占空比，并將PWM信號分別施加給逆變器202的開關(guān)元件。
因此逆變器202的開關(guān)晶體管分別基于PWM信號的預(yù)定占空比接通和斷開，使得有可能控制永磁發(fā)電機(jī)200的輸出電壓。
在第一實(shí)施例及其變形中，雖然控制器100響應(yīng)于負(fù)載電流的突變來控制交流發(fā)電機(jī)(發(fā)電機(jī))的輸出，但本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。
也就是說，在第一實(shí)施例的第三變形中，控制器100能夠響應(yīng)于負(fù)載電流的突變來控制交流發(fā)電機(jī)(發(fā)電機(jī))的輸出轉(zhuǎn)矩。
尤其是，在圖1和圖2中，將控制器100設(shè)置成，基于例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)來獲得交流發(fā)電機(jī)(發(fā)電機(jī))的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)。
另外，在第三變形中，反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令計算單元112計算第一輸出轉(zhuǎn)矩作為反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV1。該交流發(fā)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩使得電源供應(yīng)電壓Vb和目標(biāo)輸出電壓Vref之間的電壓偏差收斂到零。
同樣，前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令計算單元114計算對應(yīng)于感測到的負(fù)載電流變化的大小和方向的第二輸出轉(zhuǎn)矩作為前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV2。
因此，控制器100的加法器115計算反饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV1和前饋交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV2之和，作為總輸出轉(zhuǎn)矩。加法器115將計算出的總轉(zhuǎn)矩發(fā)送給命令轉(zhuǎn)換器116作為總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3。命令轉(zhuǎn)換器116接收從加法器115發(fā)送的總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3，并將總交流發(fā)電機(jī)輸出命令值CV3轉(zhuǎn)換成具有與其對應(yīng)的預(yù)定占空比的PWM信號，從而將該P(yáng)WM信號施加給晶體管108(逆變器202的開關(guān)元件)。
如上所述，在本發(fā)明的第三變形中，同第一實(shí)施例一樣，可以控制電池103的充電和放電以及電源供應(yīng)電壓相對于負(fù)載電流劇變的改變。
第二實(shí)施例以下將參考圖4至圖7描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖4說明了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的安裝在車輛上的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2的電系統(tǒng)的實(shí)例，該電系統(tǒng)用于將電源供應(yīng)給作為車輛電負(fù)載之一的電輔助渦輪增壓器301。
電輔助渦輪增壓器301配備有渦輪增壓器302和直接與渦輪增壓器302的公共旋轉(zhuǎn)軸相連的三相同步電動機(jī)303。
例如，渦輪增壓器302包括與旋轉(zhuǎn)軸一端相連的渦輪機(jī)(渦輪機(jī)葉輪)，其設(shè)置成由發(fā)動機(jī)廢氣驅(qū)動。渦輪增壓器302還包括與旋轉(zhuǎn)軸另一端相連的壓縮機(jī)(壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪)。
尤其是，渦輪增壓器302的渦輪機(jī)可用于基于發(fā)動機(jī)廢氣中的耗散能量而旋轉(zhuǎn)，并且該渦輪機(jī)和旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)使得渦輪增壓器302的壓縮機(jī)對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體增壓。
另外，渦輪增壓器302裝配有各種傳感器SEN，其電連接到控制器308。例如，作為傳感器SEN，壓力傳感器設(shè)置在渦輪增壓器302壓縮機(jī)的附近，并且可用于感測對應(yīng)于壓縮機(jī)輸出壓力的增壓壓力Pr，并將感測到的增壓壓力Pr發(fā)送給控制器308。
另外，傳感器SEN包括一個傳感器，該傳感器設(shè)置在渦輪增壓器302的旋轉(zhuǎn)軸附近并配置為檢測旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)數(shù)，并將檢測到的旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)數(shù)發(fā)送給控制器308。傳感器SEN還包括一個傳感器，該傳感器設(shè)置在渦輪增壓器302的壓縮機(jī)附近并配置為感測其增壓壓力，并將代表感測到的增壓壓力的增壓壓力信息發(fā)送給控制器308。
電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2還配備有具有整流器304a的交流發(fā)電機(jī)304、電池305、逆變器306、用于電源傳輸?shù)碾娫垂?yīng)總線307以及控制器308。
電池305、逆變器306以及電動機(jī)303電連接到電源供應(yīng)總線307。注意，許多電負(fù)載電連接到總線307，但它們在圖4中未示出。
交流發(fā)電機(jī)304通過總線307電連接到電池305和電輔助渦輪增壓器301。
交流發(fā)電機(jī)304具有與根據(jù)第一實(shí)施例的交流發(fā)電機(jī)101基本相同的結(jié)構(gòu)。
尤其是，交流發(fā)電機(jī)304包括在轉(zhuǎn)子(未示出)中配備的勵磁繞組。所述轉(zhuǎn)子通過可繞其旋轉(zhuǎn)的皮帶連接到發(fā)動機(jī)的曲軸(未示出)。當(dāng)勵磁電流施加到正在旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的勵磁繞組上時，旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組產(chǎn)生磁通量。另外，交流發(fā)電機(jī)304包括在環(huán)繞著轉(zhuǎn)子的定子上配備的三相繞組(定子繞組)。勵磁繞組產(chǎn)生的磁通量在定子繞組上感生出三相交流(AC)電壓。
另外，交流發(fā)電機(jī)304的整流器304a可用于將定子繞組上感生的三相交流(AC)電壓整流成直流(DC)電壓，從而通過總線307供應(yīng)該直流電壓。另外，交流發(fā)電機(jī)304包括電連接到控制器308的作為調(diào)整器一個實(shí)例的晶體管。所述晶體管基于控制器308的控制而接通或斷開從而控制勵磁電流的大小。
控制器308可以由硬連線電路、編程以執(zhí)行交流發(fā)電機(jī)輸出控制操作的微型計算機(jī)、或其組合所構(gòu)成。
尤其是，控制器308可用于向晶體管的基極施加具有預(yù)定占空比的PWM信號，以基于該預(yù)定占空比使用例如從其外部輸入到控制器308的信息來接通或斷開該晶體管。
逆變器306是具有多個例如晶體管這樣的開關(guān)元件306a的三相逆變器，并且可用于將通過總線307施加的直流(DC)電源轉(zhuǎn)換為三相交流(AC)電源并將該三相交流電源供應(yīng)給三相同步電動機(jī)303，從而使其運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，逆變器306可用于將由電動機(jī)303產(chǎn)生的三相交流電源整流為直流電源并通過總線307供應(yīng)該直流電源。逆變器306的每個開關(guān)元件306a電連接到控制器308。逆變器306的每個開關(guān)元件306a基于控制器308的控制而接通或斷開從而控制交流(AC)電壓和/或直流(DC)電壓的大小。
尤其是，控制器308可用于分別將具有不同占空比的PWM信號施加到逆變器306的開關(guān)元件306a以分別根據(jù)其預(yù)定占空比來接通或斷開它們。
與第一實(shí)施例相同，例如，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出電壓小于電池電壓(例如發(fā)動機(jī)慢速或未運(yùn)行)時，電流流動的方向是從電池305到電負(fù)載，所述電負(fù)載包括電輔助渦輪增壓器301、...，從而電池305被放電。注意，整流器304a防止電流流入交流發(fā)電機(jī)304。
相反地，例如，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)輸出電壓大于電池電壓時，電流從交流發(fā)電機(jī)304流向電負(fù)載、...、以及電池305，從而電池305被充電。
也就是說，與第一實(shí)施例相同，在電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2中，檢測與電池電壓相應(yīng)的電源供應(yīng)電壓關(guān)于交流發(fā)電機(jī)輸出電壓的改變使得可以調(diào)整交流發(fā)電機(jī)輸出電壓以保持電池電壓。換句話說，電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2執(zhí)行保持電池電壓的交流發(fā)電機(jī)輸出控制(反饋控制)(參見第一實(shí)施例中圖2的標(biāo)記111和112)。
另外，例如，控制器308包括存儲器或其他類似的存儲單元，其中存儲電源供應(yīng)系統(tǒng)可達(dá)到的最大允許電源值；該電源系統(tǒng)對應(yīng)于由交流發(fā)電機(jī)304、電池305、以及包括電輔助渦輪增壓器301的電負(fù)載所組成的電路。另外，例如，存儲器已經(jīng)在其中存儲了限定電源值Path，該限定電源值被預(yù)先設(shè)定以使該限定電源值Path不超過最大允許電源值。另外，存儲器已經(jīng)在其中存儲了預(yù)定目標(biāo)增壓壓力值Pp和預(yù)定臨界壓力值Pth，該預(yù)定目標(biāo)增壓壓力值Pp是用于渦輪增壓器302的壓縮機(jī)的目標(biāo)輸出壓力。
在第二實(shí)施例中，控制器308配置為接收代表加速器(油門踏板)的駕駛員壓力程度，即加速器位置的并且從節(jié)流閥電位計(節(jié)流閥位置傳感器)發(fā)送的節(jié)流閥電位計信號。控制器308設(shè)置成基于接收到的節(jié)流閥電位計信號來檢測加速器的駕駛員壓力程度的大小和/或增速。注意，電子控制單元(ECU)，如發(fā)動機(jī)ECU，能夠接收該節(jié)流閥電位計信號并檢測加速器的駕駛員壓力程度的大小和/或速率。
在第二實(shí)施例中，當(dāng)用于輔助電動機(jī)303的輔助請求輸入到控制器308中或由控制器308產(chǎn)生時，控制器308使電動機(jī)303工作以輔助渦輪增壓器302的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力，從而增加進(jìn)入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣量。這將使車輛的加速性能得到提高。
接著，上述控制器308的輔助控制的操作將參照圖5中的時間圖在下文進(jìn)行描述。
當(dāng)輔助請求在時間t0處輸入控制器308或由控制器308產(chǎn)生時，控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a，以使逆變器306將輔助電源Pa作為輔助能量供應(yīng)給電動機(jī)303；輔助電源Pa以電源增速(dPa/dt)進(jìn)行增加，這里t代表時間。
電動機(jī)303接收輔助電源Pa并基于輔助電源Pa通過旋轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)軸來電輔助渦輪增壓器302。
接著，當(dāng)通過參考存儲器檢測到輔助電源Pa在時間t1達(dá)到限定電源值Path時，控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而將輔助電源Pa鎖定在限定電源值Path。結(jié)果是，其后，電動機(jī)303基于該輔助電源Path通過旋轉(zhuǎn)其旋轉(zhuǎn)軸來電輔助渦輪增壓器302。
注意，如上所述，當(dāng)確定接收到的節(jié)流閥電位計信號的大小和/或速率超過相應(yīng)的預(yù)定水平時，控制器308產(chǎn)生用于輔助電動機(jī)303的輔助請求。另外，當(dāng)從例如發(fā)動機(jī)ECU中接收到代表節(jié)流閥電位計信號的大小和/或速率超過相應(yīng)的預(yù)定水平的信號時，控制器308能夠檢測用于輔助電動機(jī)303的輔助請求。
另外，輔助請求產(chǎn)生以后，當(dāng)渦輪增壓器302的轉(zhuǎn)數(shù)和/或增壓壓力超過相應(yīng)的預(yù)定閾值時，控制器308(或發(fā)動機(jī)ECU)能夠停止輔助請求的產(chǎn)生。
接著，上述控制器308的輔助控制的操作將進(jìn)一步參照圖6所示的流程圖在下文進(jìn)行詳細(xì)描述。
當(dāng)接收或產(chǎn)生輔助請求時(圖6中步驟S100中的判定為是)，控制器308讀取壓力傳感器感測到并發(fā)送的增壓壓力值Pr(步驟S101)。在步驟S 102中，控制器308從存儲器中讀取目標(biāo)增壓壓力值Pp，并計算出目標(biāo)增壓壓力值Pp和增壓壓力值Pr之間的壓力差ΔP。
注意，在第二實(shí)施例中，控制器308從存儲器中讀取目標(biāo)增壓壓力值Pp，但是本發(fā)明并不局限于該結(jié)構(gòu)。尤其是，目標(biāo)增壓壓力已經(jīng)存儲在存儲器中以便它們與相應(yīng)的加速器的駕駛員壓力程度和/或其程度的相應(yīng)速率相關(guān)。因此控制器308能夠搜索到目標(biāo)增壓值中與由節(jié)流閥電位計測得的駕駛員壓力程度的大小和/或增速相對應(yīng)的目標(biāo)增壓值。
另外，控制器308除了基于由節(jié)流閥電位計測得的駕駛員壓力程度的大小和/或增速之外，還能夠基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和車輛速度來計算目標(biāo)增壓壓力。
在步驟S102后，在步驟S103中控制器308從存儲器中讀取臨界壓力值Pth，并在步驟S104中確定壓力差ΔP是否超過臨界壓力值Pth。
當(dāng)確定壓力差ΔP小于臨界壓力值Pth(步驟S104中的判定為否)時，控制器308終止操作。
當(dāng)確定壓力差ΔP等于或大于臨界壓力值Pth(步驟S104中的判定為是)時，在步驟S106中控制器308確定將要輸出給逆變器6的輔助電源Pa是否達(dá)到限定電源值Path。
當(dāng)確定輔助電源Pa達(dá)到限定電源值Path(步驟S106中的判定為是)時，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a，以將鎖定在限定電源值Path的輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303。然后，控制器308轉(zhuǎn)到步驟S110。
相反地，當(dāng)確定輔助電源Pa沒有達(dá)到限定電源值Path(步驟S106中判定為否)時，在步驟S108中控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a，以將電源增加量Δpa增加到輔助電源Pa上，從而把電源增加量ΔPa和輔助電源Pa之和作為輔助電源Pa。也就是說，在步驟S108中控制器308調(diào)整電源增加量ΔPa以控制輔助電源Pa的增速(dPa/dt)。
在步驟S110中，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a，以使逆變器306在步驟S110中將輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303，并轉(zhuǎn)回步驟S100。
圖6中所示的從步驟S100到步驟S110的程序重復(fù)進(jìn)行直到步驟S104中的判定為否。執(zhí)行該程序的一個循環(huán)所需的時間周期被調(diào)整為預(yù)定的時間周期。
控制器308對程序的重復(fù)操作使得可以控制輔助電源Pa。
如上所述，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生輔助請求時，控制器308使逆變器向電動機(jī)303供應(yīng)輔助電源Pa同時以預(yù)定增速增加該輔助電源Pa。在輔助電源Pa已經(jīng)達(dá)到限定電源值Path之后，控制器308使逆變器306向電動機(jī)303供應(yīng)限定電源值Path。
以下將參照圖7詳細(xì)描述通過第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和操作所得到的效果。
圖7中，標(biāo)記“a”代表輔助電源Pa的波形，根據(jù)第二實(shí)施例其在時間周期(t1-t0)內(nèi)以預(yù)定增速dPa/dt增加。時間周期(t1-t0)被稱為“輔助劇增周期”。另外，在圖7中，標(biāo)記“b”代表輔助電源Pb的波形，其在時間周期(t1b-t0)內(nèi)以低于輔助電源Pa的預(yù)定電源增速的另一電源增速增加。時間周期(t1b-t0)被稱為“輔助漸增周期”。另外，在圖7中，附圖標(biāo)記“c”代表輔助電源Pc的波形，其在產(chǎn)生輔助請求的時刻t0立即增長。
注意，由標(biāo)記“a”代表的波形稱為“劇增波形”，由標(biāo)記“b”代表的波形稱為“漸增波形”，由標(biāo)記“c”代表的波形稱為“瞬增波形”。
另外，在圖7中，標(biāo)記“d”代表當(dāng)由電池305供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形，標(biāo)記“e”代表當(dāng)由電池305供應(yīng)具有漸增波形“b”的輔助電源Pb時車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形。
另外，標(biāo)記“f”代表當(dāng)由交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形，標(biāo)記“g”代表當(dāng)由交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)具有漸增波形“b”的輔助電源Pb時車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形。
另外，標(biāo)記“h”代表當(dāng)供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波形，標(biāo)記“i”代表當(dāng)供應(yīng)具有漸增波形“b”的輔助電源Pb時交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的波形。在第一實(shí)施例中，注意，“交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩”表示驅(qū)動交流發(fā)電機(jī)304所需的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)由電池305供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)不必產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，所以車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形變?yōu)椴ㄐ巍癲”。這使得車輛加速轉(zhuǎn)矩能高度響應(yīng)于輔助請求而增長。然而上述輔助電源供應(yīng)方式需要電池305放電，以及其后的充電。另外，對應(yīng)于電源供應(yīng)總線307上電勢的電源供應(yīng)電壓在輔助電源Pa供應(yīng)期間下降，這將使得其他電負(fù)載發(fā)生故障。
接著，當(dāng)由電池305供應(yīng)具有漸增波形“b”的輔助電源Pb時，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)不必產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，所以車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形變?yōu)椴ㄐ巍癳”。這使得車輛加速轉(zhuǎn)矩能高度響應(yīng)于輔助請求而增長，其比由電池305供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時對輔助請求的響應(yīng)稍低。然而上述輔助電源供應(yīng)方式需要電池305放電，以及其后的充電。同樣，對應(yīng)于電源供應(yīng)總線307上電勢的電源供應(yīng)電壓在輔助電源Pa1供應(yīng)期間下降。
接著，當(dāng)由交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)需要產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩“h”，所以車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形變?yōu)椴ㄐ巍癴”。這使得車輛加速轉(zhuǎn)矩高度響應(yīng)于輔助請求而增長，即使其響應(yīng)比由電池305供應(yīng)具有劇增波形“a”的輔助電源Pa時對輔助請求的響應(yīng)稍低。另外，上述輔助電源供應(yīng)方式可以避免電池305的放電和充電，使得有可能降低電池305的負(fù)擔(dān)，并防止電源供應(yīng)總線307上的電勢下降。
接著，當(dāng)由交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)具有漸增波形“b”的輔助電源Pb時，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)需要產(chǎn)生交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩“i”，所以車輛加速轉(zhuǎn)矩的波形變?yōu)椴ㄐ巍癵”。這將引起車輛加速轉(zhuǎn)矩對于輔助請求的響應(yīng)變差。這是由于輔助電源Pb的波形“b”逐漸上升，以及，因?yàn)檐囕v加速轉(zhuǎn)矩的增速用從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩增速中減去交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩增速來表示，所以車輛加速轉(zhuǎn)矩在車輛加速轉(zhuǎn)矩增加過程中變差。
從以上描述中得出，為了降低電池305的負(fù)擔(dān)并防止總線307上的電源供應(yīng)電壓降低同時防止對車輛加速轉(zhuǎn)矩的增加響應(yīng)變差，必須使交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)輔助電源Pa同時在電源輔助初期階段以預(yù)定的增速增加輔助電源Pa。
將在下文詳細(xì)描述通過使輔助電源Pa升高以使輔助電源Pa具有劇增波形“a”而得到的效果。
為便于描述，假定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為固定到大約12000rpm。
交流發(fā)電機(jī)304的輸出P以及交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩Talt之間具有由以下公式表示的預(yù)定關(guān)系，該交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩Talt轉(zhuǎn)換為驅(qū)動交流發(fā)動機(jī)304所需的發(fā)動機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩Talt＝K2×p這里K2表示任意常數(shù)。
該等式假定交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩與交流發(fā)電機(jī)輸出成比例。
另外，通過渦輪增壓器301的渦輪增壓的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的增加量Tadd由以下公式表示Tadd＝K1×∫Pdt這里K1表示任意常數(shù)。
尤其是，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的增加量Tadd能夠假定為與在輔助電源Pa的波形“a”上升期間的交流發(fā)電機(jī)輸出總累積量成比例。這使得當(dāng)交流發(fā)電機(jī)304產(chǎn)生電源時車輛加速轉(zhuǎn)矩表示成“Tadd-Talt”。當(dāng)沖擊值(jerk value)“d(Tadd-Talt)/dt”為正時，即，公式“d(Tadd-Talt)/dt＞0”成立時，有可能在交流發(fā)電機(jī)304產(chǎn)生電源的同時允許車內(nèi)的駕駛者和/或乘客注意到持續(xù)的加速。
尤其是，當(dāng)交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩Talt在0.5秒或更短時間內(nèi)升高到一個穩(wěn)定值時，其后的沖擊值總是正的，這能夠使車內(nèi)的駕駛員和/乘客具有平滑的加速感。
另一方面，由交流發(fā)電機(jī)304供應(yīng)具有瞬增波形“c”的輔助電源Pc能夠在使用輔助電源Pa、輔助電源Pb以及輔助電源Pc的所有情況下提供車輛加速轉(zhuǎn)矩對于輔助請求的最高增加響應(yīng)。
然而使用具有瞬增波形“c”的輔助電源Pc可以引起電池305突然發(fā)生大量放電從而使總線307上的電源供應(yīng)電壓下降。
如上所述，用于保持電池電壓的交流發(fā)電機(jī)的交流發(fā)電機(jī)輸出控制(反饋控制)由于從電池305向電輔助渦輪增壓器301供應(yīng)電源而具有預(yù)定的延遲時間。例如，該延遲時間表示從電源供應(yīng)電壓改變(減小)到基于電源供應(yīng)電壓和目標(biāo)交流發(fā)電機(jī)輸出之間的差異來控制交流發(fā)電機(jī)輸出之間的時間周期(參見圖2)。該延遲時間稱為“延遲時間常量”。
當(dāng)輔助電源的增速像輔助功率Pc一樣特別高時，通過反饋控制的交流發(fā)電機(jī)輸出的增長可以不隨著由于延遲時間而引起的輔助電源的增長而增長。這將降低電源供應(yīng)電壓和/或增加電池305的放電，從而使得其它電負(fù)載發(fā)生故障。
隨著上面所描述的，在第二實(shí)施例中的步驟S108中，控制器308在向電輔助渦輪增壓器301電源輔助的初期階段，將輔助電源Pa的增速設(shè)定在由圖7中的預(yù)定第一增速“a1”和預(yù)定第二增速“a2”給定的范圍內(nèi)，這能夠有效地防止上述問題。第一和第二增速a1和a2設(shè)定得比輔助電源Pc的增速小并且比輔助電源Pb的增速大，并且第二增速a2大于第一增速a1。
優(yōu)選地，輔助劇增周期期間第一和第二增速a1和a2之間范圍內(nèi)的輔助電源Pa的增速設(shè)置為基本等于交流發(fā)電機(jī)輸出的增速，所述交流發(fā)電機(jī)輸出的增速是在輔助劇增周期期間得到的最大增速。換句話說，在輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長設(shè)為基本等于輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增量，其中輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增速在第一和第二增速a1和a2之間的范圍內(nèi)。
在第二實(shí)施例中，句子“輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長(增速)基本等于輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增長(最大增速)”意思是“輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長(增速)是輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增長(最大增速)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)”。
注意，控制器308能夠通過將輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長量除以輔助劇增周期的長度，來確定輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增速。同樣，控制器308能夠通過將輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的增長量除以輔助劇增周期的長度，來確定交流發(fā)電機(jī)輸出的增速。
這在防止電池305放電和電源電壓下降的同時提高了對于輔助請求的加速響應(yīng)。
另外，最好設(shè)定第一和第二增速a1和a2以使輔助劇增周期(t1-t0)基本等于執(zhí)行交流發(fā)電機(jī)輸出控制(反饋控制)所需的延遲時間(延遲時間常量)。
句子“輔助劇增周期基本等于延遲時間(延遲時間常量)?！币馑际恰拜o助劇增周期是延遲時間(延遲時間常量)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)”。
這還在防止電池305放電和電源供應(yīng)電壓下降的同時提高了對于輔助請求的加速響應(yīng)。
注意，輔助劇增周期期間輔助電源Pa增速的波形能夠基于電動機(jī)303效率和/或其轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)為圖8所示的線性斜率X，或者圖8所示的凸或凹斜率Y和Z之一。
如上所述，在第一實(shí)施例中，輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長(增速)設(shè)置為基本等于輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增長(最大增速)。這使得有可能在防止電池305放電和電源電壓下降的同時提高對于輔助請求的加速響應(yīng)。
尤其是，即使輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長(增速)是輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增長(最大增速)的130％，輔助劇增周期期間超過交流發(fā)電機(jī)輸出最大增長的100％的電源通過電池放電被覆蓋掉。輔助劇增周期期間從電池中放電交流發(fā)電機(jī)輸出的最大增長的30％，能夠防止用于電負(fù)載的電源供應(yīng)電壓下降。也就是說，在第二實(shí)施例中，有可能向渦輪增壓器301供應(yīng)最大可能的輔助電源Pa，從而防止車輛加速感變差。
如上所述，電池305在輔助劇增周期的初期階段放電輔助電源Pa的一部分，該部分對應(yīng)于交流發(fā)電機(jī)最大增長的30％，以在可允許的電源供應(yīng)電壓下降率內(nèi)將其供應(yīng)給渦輪增壓器301。在輔助劇增周期的初期階段輔助電源Pa的增長能夠有效平穩(wěn)地提供發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的增長和交流發(fā)電機(jī)輸出的增長。
所允許的電源供應(yīng)電壓下降率能夠設(shè)定為，例如，電池電壓(電源供應(yīng)電壓)5％以內(nèi)的下降率。這允許部分輔助電源Pa由電池305供給電負(fù)載同時承受對電負(fù)載的不利影響。另外，有可能在輔助劇增周期晚期階段或正好在輔助劇增周期之后，在允許的電源供應(yīng)電壓上升速率內(nèi)從交流發(fā)電機(jī)304向電池305充電。
在第二實(shí)施例中，如果輔助劇增周期顯著地比延遲時間常量短(例如輔助劇增周期地比延遲時間常量的70％短)，輔助劇增周期可以在不等待交流輸出足夠增長的情況下終止，致使供應(yīng)給渦輪增壓器301的大量輔助電源可以從電池305中供應(yīng)。這將使得電源供應(yīng)電壓下降到不可接受的水平。否則，為了防止電源供應(yīng)電壓下降到不可接受的水平，僅有少量的輔助電源可以從電池中供應(yīng)給渦輪增壓器。
然而，在第二實(shí)施例中，輔助劇增周期設(shè)定成基本等于執(zhí)行交流發(fā)電機(jī)輸出控制(反饋控制)所需的延遲時間常量。尤其是，輔助劇增周期設(shè)為發(fā)電機(jī)延遲時間(延遲時間常量)的70％至100％或100％至130％(70％至130％)。
這使得有可能在輔助劇增周期期間防止電池305放電和電源供應(yīng)電壓降低的同時將輔助電源增加到最大值。
也就是說，因?yàn)檩o助劇增周期基本等于發(fā)電機(jī)的延遲時間常量，所以輔助劇增周期在交流輸出充分增長后終止。這允許供應(yīng)給渦輪增壓器301的大量輔助電源從交流發(fā)電機(jī)304中供給。這使得有可能防止電源供應(yīng)電壓下降到無法接受的水平。
在第一實(shí)施例中，將輔助電源Pa供應(yīng)給電輔助渦輪增壓器301的重點(diǎn)之一在于在電源輔助(將輔助電源Pa供應(yīng)給渦輪增壓器301)初期階段以預(yù)定增速dPa/dt增長的輔助電源Pa的波形。
因此，有可能在輔助劇增周期期間減小或中斷提供給至少另一個電負(fù)載的功率，所述電負(fù)載例如用于空調(diào)的電動機(jī)驅(qū)動的壓縮機(jī)。這允許抑制交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的增長，使得有可能增加車輛加速轉(zhuǎn)矩，并具有對輔助請求的高度響應(yīng)。
與交流發(fā)電機(jī)輸出相關(guān)的特征取決于與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)相關(guān)的多個參數(shù)，該多個參數(shù)對應(yīng)于交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)和/或供給車輛電負(fù)載的電源的電流量。因此，控制器308能夠檢測該參數(shù)以基于檢測到的參數(shù)來設(shè)定輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增速和/或限定的電源值Path。這允許在保持電源供應(yīng)電壓的情況下更有效地電輔助渦輪增壓器301。
第三實(shí)施例本發(fā)明的第三實(shí)施例將參考圖9至11在下文進(jìn)行描述。
根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)具有例如與圖4所示的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2相同的電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。注意，根據(jù)第三實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)的元件，其基本與圖4所示的根據(jù)第二實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)PS2的那些元件相同，并用與圖4相同的標(biāo)記來表示。因此省略或簡化了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電源供應(yīng)系統(tǒng)元件的描述。
在第三實(shí)施例中，控制器308具有用于計算時間的計時器。另外，控制器308的存儲器存儲中間限定電源值Path1，中間限定電源值Path1被預(yù)先設(shè)定以使其不大于電源輔助中間階段的最大允許電源值。另外，控制器308的存儲器存儲最終限定電源值Path2，該最終限定電源值Path2被預(yù)先設(shè)定以使其不大于電源輔助最后階段的最大允許電源值。
接著，以下將參照圖9所示的時間圖來描述根據(jù)第三實(shí)施例的控制器308的輔助控制操作。
當(dāng)輔助請求信號在時間t0輸入到控制器308或由控制器308產(chǎn)生時，控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a以使逆變器306向電動機(jī)303供應(yīng)輔助電源Pa作為輔助能量；輔助電源Pa以預(yù)定電源增速(dPa1/dt)增長。
電動機(jī)303接收輔助電源Pa并且基于該輔助電源Pa通過旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)軸電輔助渦輪增壓器302。
接著，當(dāng)在時間t1通過參考存儲器檢測到輔助電源Pa達(dá)到中間限定電源值Path1時，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a以將輔助電源Pa鎖定到中間限定電源值Path1。結(jié)果，此后，電動機(jī)303基于輔助電源Path1通過旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)軸電輔助渦輪增壓器302。
隨后，在經(jīng)過時間t1到t2并且輔助電源Path1供應(yīng)給電動機(jī)303之后，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a以使逆變器306將輔助電源Pa供給電動機(jī)303；輔助電源Pa以預(yù)定電源增速(dPa2/dt)增長。
電動機(jī)303接收輔助電源Pa并且基于該輔助電源Pa通過旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)軸電輔助渦輪增壓器302。
接著，當(dāng)在時間t3通過參考存儲器檢測到輔助電源Pa達(dá)到最終限定電源值Path2時，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a以將輔助電源Pa鎖定到最終限定電源值Path2。結(jié)果，此后，電動機(jī)303基于輔助電源Path2通過旋轉(zhuǎn)其轉(zhuǎn)軸電輔助渦輪增壓器302。
接下來，將參照圖10中所示的流程圖詳細(xì)描述上述控制器308的輔助控制操作。圖10中所示的程序一般包括添加到圖6所示程序的步驟S111至S118的操作。
當(dāng)接收或產(chǎn)生輔助請求(圖10中步驟S100判定為是)時，控制器308讀取由壓力傳感器感測并發(fā)送的增壓壓力值Pr(步驟S101)?？刂破?08從存儲器中讀取目標(biāo)增壓壓力值Pp，并在步驟S102中計算出目標(biāo)增壓壓力值Pp和增壓壓力值Pr之間的壓力差ΔP。
注意，在第三實(shí)施例中，控制器308從存儲器中讀取目標(biāo)增壓壓力值Pp，但是本發(fā)明并不限定于該結(jié)構(gòu)。尤其是，目標(biāo)增壓壓力已經(jīng)存儲在存儲器內(nèi)以便它們和對應(yīng)的加速器的駕駛員壓力程度和/或?qū)?yīng)的加速器的駕駛員壓力程度的增速相關(guān)。因此控制器308能夠搜索目標(biāo)增壓值中的一個，該值對應(yīng)由節(jié)流閥電位計檢測到的駕駛員壓力程度的大小和/或增速。
另外，除了基于通過節(jié)流閥電位計檢測到的駕駛員壓力程度的大小和增速之外，控制器308還能夠基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)和車輛速度來計算目標(biāo)增壓壓力。
在步驟S102后，步驟S103中控制器308從存儲器中讀取臨界壓力值Pth，并在步驟S104中判定壓力差ΔP是否超過臨界壓力值Pth。
當(dāng)判定壓力差ΔP小于臨界壓力值Pth(步驟S104中判定為否)時，控制器308終止操作。
當(dāng)判定壓力差ΔP等于或大于臨界壓力值Pth(步驟S104中判定為是)時，控制器308在步驟S106中判定待輸出到逆變器6的輔助電源Pa是否達(dá)到中間限定電源值Path1。
當(dāng)確定輔助電源Pa沒有達(dá)到中間限定電源值Path1(步驟S106中判定為否)時，控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a以將預(yù)定的電源增加量ΔPa加到輔助電源Pa上，從而在步驟S108中將電源增加量ΔPa和輔助電源Pa之和看作輔助電源Pa。也就是說，在步驟S108中控制器308調(diào)整電源增加量ΔPa以控制輔助電源Pa的增速(dPa1/dt)。
隨后，在步驟S110中控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而使逆變器306將輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303，并轉(zhuǎn)回步驟S100。
相反地，當(dāng)確定輔助電源Pa達(dá)到中間限定電源值Path1(步驟S106中判定為是)時，控制器308基于占空比來控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而將鎖定在中間限定電源值Path1的輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303。接著，在步驟S111中控制器308判定計時器是否正在計時。
當(dāng)判定計時器正在計時(步驟S111中判定為是)時，控制器308跳轉(zhuǎn)到步驟S114。相反地，當(dāng)判定計時器不正在計時(步驟S111中判定為否)時，控制器308在步驟S112控制計時器開始計時，并切換到步驟S114。
在步驟S114中，控制器308判定計時器是否計時到時間t2。當(dāng)確定計時器沒有計時到時間t2(步驟S114中判定為否)時，控制器308切換到步驟S110。
相反地，當(dāng)確定計時器計時到時間t2(步驟S114中判定為是)時，在步驟S116中控制器308判定輔助電源Pa是否達(dá)到最終限定電源值Path2。
當(dāng)確定輔助電源Pa沒有達(dá)到最終限定電源值Path2(步驟S116中判定為否)時，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而將預(yù)定的電源增加量ΔPa′加到輔助電源Pa上，從而在步驟S118中將電源增加量ΔPa′和輔助電源Pa之和作為輔助電源Pa。也就是說，在步驟S118中控制器308調(diào)整電源增加量ΔPa′以控制輔助電源Pa的增速(dPa2/dt)。
隨后，在步驟S110中控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而使逆變器306將輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303，并轉(zhuǎn)回步驟S100。
相反地，當(dāng)確定輔助電源Pa達(dá)到最終限定電源值Path2(步驟S116中判定為是)時，控制器308基于占空比控制逆變器306的開關(guān)元件306a從而將鎖定在最終限定電源值Path2的輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303。這樣，控制器308轉(zhuǎn)回步驟S100。
注意，電源增加量ΔPa′能夠被設(shè)定為與電源增加量ΔPa相同。另外，在第三實(shí)施例中，輔助電源Pa以兩個電源增速dPa1/dt和dPa2/dt離散地增長(參見圖9)，但是輔助電源Pa也能以許多電源增速離散地增長(參見圖11)。
如上所述，在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，當(dāng)產(chǎn)生輔助請求時，控制器308使逆變器向電動機(jī)303供應(yīng)輔助電源Pa同時使其在預(yù)定時間周期期間(t1-t0)以預(yù)定增速(dPa1/dt)增加。在輔助電源Pa達(dá)到中間限定電源值Path1之后，控制器308使逆變器306在預(yù)定時間周期期間(t2-t1)不斷地將中間限定電源值Path1供給電動機(jī)303。
其后，控制器308使逆變器將輔助電源Pa供應(yīng)給電動機(jī)303同時使其在預(yù)定時間周期期間(t3-t2)以預(yù)定增速(dPa2/dt)增加。在輔助電源Pa達(dá)到最終限定電源值Path2之后，控制器308使逆變器306在時間t3之后不斷地將限定電源值Path2供給電動機(jī)303。
因?yàn)樵陔娫摧o助初期階段渦輪增壓器的轉(zhuǎn)數(shù)小，所以即使輔助電源Pa很小，這也能使輔助電源Pa輔助渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)。這能夠得到對增壓氣體的增壓效果。在初期階段之后，當(dāng)渦輪增壓器的轉(zhuǎn)數(shù)增加時，有可能基于輔助電源Pa得到對增壓氣體的增壓效果。
另外，在第三實(shí)施例中，因?yàn)楫?dāng)輔助電源Pa達(dá)到中間限定電源值Path1時輔助電源Pa的增加被中斷，從時間t0至?xí)r間t1有可能在提高輔助電源Pa的增速的同時防止電源供應(yīng)系統(tǒng)的電池放電和電源供應(yīng)電壓降低。
第三實(shí)施例的第一變形的一個目的是將輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增速設(shè)為基本等于最大交流發(fā)電機(jī)輸出增速，該最大交流發(fā)電機(jī)輸出增速可在輔助劇增周期期間設(shè)定。
尤其是，在第三實(shí)施例的第一變形中，控制器308能夠通過將輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增長除以輔助劇增周期的長度來確定輔助劇增周期期間輔助電源Pa的增速。同樣，控制器308能夠通過將輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出的增長除以輔助劇增周期的長度來確定交流發(fā)電機(jī)輸出的增速。
當(dāng)控制器308基于確定的最大交流發(fā)電機(jī)輸出增速來控制交流發(fā)電機(jī)304操作時，能夠期望得到對應(yīng)于最大交流發(fā)電機(jī)輸出增速的可能輔助劇增周期。另外，控制器308將輔助電源Pa的增速設(shè)為該可能輔助增長周期的70％至130％。第一變形也能得到與第二實(shí)施例相同的效果。注意，能夠基于車輛當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)以及包括與代表車輛運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)相關(guān)的該可能輔助增長周期長度的映射數(shù)據(jù)(mapdata)，來期望得到該可能輔助增長周期的長度。該映射數(shù)據(jù)存儲在控制器308中。
作為第二實(shí)施例的第二變形，控制器308能夠控制輔助電源Pa以使輔助劇增周期期間輔助電源Pa的積分值基本等于輔助劇增周期期間交流發(fā)電機(jī)輸出積分值的70％至130％。第二變形還能得到與第二實(shí)施例相同的效果。注意，能夠基于車輛運(yùn)行狀態(tài)以及包括與代表車輛運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)相關(guān)的交流發(fā)電機(jī)輸出的積分值的映射數(shù)據(jù)，來期望得到交流發(fā)電機(jī)輸出的積分值。該映射數(shù)據(jù)存儲在控制器308中。
雖然這里已經(jīng)描述了目前考慮的本發(fā)明的實(shí)施例和變形，但是可以理解還可能做出沒有描述的各種變形，并且在本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有變形都包含在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種控制系統(tǒng)，用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給多個電負(fù)載的電源，所述電源系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由該發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池，所述控制系統(tǒng)包括控制單元，其連接到所述發(fā)電機(jī)，并設(shè)置為當(dāng)感測到流過所述多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變時，基于所述感測到的負(fù)載電流的劇變來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出，以減小所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓變化同時將所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓收斂到預(yù)定目標(biāo)電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，當(dāng)感測到流過所述多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變時，所述控制單元設(shè)置為改變所述發(fā)電機(jī)的輸出，所述發(fā)電機(jī)的輸出改變量基本等于所述負(fù)載電流的劇變量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制單元已經(jīng)存儲有負(fù)載電流的劇變量，并且，當(dāng)感測到流過所述多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變時，所述控制單元設(shè)置為改變所述發(fā)電機(jī)的輸出，所述發(fā)電機(jī)的輸出改變量基本等于所述存儲的負(fù)載電流的劇變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機(jī)具有勵磁繞組和開關(guān)元件，所述勵磁繞組設(shè)置為基于流過其中的勵磁電流來產(chǎn)生交流電壓，所述開關(guān)元件能夠接通和斷開并且與所述勵磁繞組和所述控制單元相連，并且當(dāng)感測到流過所述多個電負(fù)載中的至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變時，所述控制單元設(shè)置為使所述開關(guān)元件接通或斷開，從而改變流過所述勵磁繞組的勵磁電流量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制單元連接到發(fā)動機(jī)控制單元，并且設(shè)置為向所述發(fā)動機(jī)控制單元發(fā)送使所述發(fā)動機(jī)控制單元控制發(fā)動機(jī)的命令，從而產(chǎn)生等于所述發(fā)電機(jī)輸出的、與所述感測到的負(fù)載電流的劇變相對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制單元配置為響應(yīng)于所述負(fù)載電流劇變的感測，計算所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓與所述預(yù)定目標(biāo)電壓之間的差異；基于所述計算出的差異計算與所述發(fā)電機(jī)輸出相關(guān)的第一受控變量；基于所述感測到的負(fù)載電流的劇變計算與所述發(fā)電機(jī)輸出相關(guān)的第二受控變量；計算所述第一受控變量和第二受控變量之和以產(chǎn)生總受控變量；以及基于所述總受控變量控制所述發(fā)電機(jī)的輸出。
7.一種控制系統(tǒng)，用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給電輔助增壓器的用來對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓的輔助電源，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由所述發(fā)電機(jī)的輸出進(jìn)行充電的電池，所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，該增速設(shè)定單元設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速；以及增加單元，該增加單元設(shè)置為在所述第一周期期間以所述增速增加所述輔助電源，其中在所述第一周期期間所述輔助電源的增加基本等于在所述第一周期期間所述發(fā)電機(jī)輸出允許的最大增加。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述增加單元設(shè)置為，當(dāng)所述輔助電源在所述第一周期末端達(dá)到預(yù)定限定電源值時，將所述輔助電源鎖定在所述限定電源值，從而在第二周期期間將所述鎖定的限定電源值供應(yīng)給所述增壓器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述電輔助增壓器是具有渦輪的電輔助渦輪增壓器，該渦輪設(shè)置為基于所述發(fā)動機(jī)廢氣中的耗散能量來驅(qū)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，在所述第一周期期間所述輔助電源的增速基本等于在所述第一周期期間所述發(fā)電機(jī)輸出允許的最大增速。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，還包括與所述發(fā)電機(jī)相連的控制單元，其設(shè)置為基于在所述電源輔助初期階段所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和所述發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出，并且其中所述第一周期基本等于延遲時間常量，該延遲時間常量表示從所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓改變到基于所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和所述交流發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制所述發(fā)電機(jī)輸出的周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其中，所述增加單元設(shè)置為重復(fù)以下操作預(yù)定的次數(shù)，即在所述第一周期期間的所述輔助電源增加操作和在所述第二周期期間的所述鎖定輔助電源供應(yīng)操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，還包括多個電負(fù)載，所述輔助電源從所述電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給所述多個電負(fù)載，并且其中，所述增加單元設(shè)置為在所述第一周期期間中斷向所述電負(fù)載中的至少一個供應(yīng)所述輔助電源。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其中，所述增加單元設(shè)置為控制所述輔助電源以使在所述第一周期期間所述輔助電源的積分基本等于在所述第一周期期間所述發(fā)電機(jī)輸出的積分。
15.一種控制系統(tǒng)，用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給電輔助增壓器的用來對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓的輔助電源，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由所述發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池，所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，該增速設(shè)定單元設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速；以及增加單元，該增加單元設(shè)置為在所述第一周期期間以所述增速將所述輔助電源增加到預(yù)定常數(shù)水平，其中在所述第一周期期間所述輔助電源的增速基本等于在所述第一周期期間所述發(fā)電機(jī)輸出所允許的最大增速。
16.一種控制系統(tǒng)，用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給電輔助增壓器的用來對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓的輔助電源，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由所述發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池，所述控制系統(tǒng)包括增速設(shè)定單元，該增速設(shè)定單元設(shè)置為設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速；以及增加單元，該增加單元設(shè)置為在所述第一周期期間以所述增速將所述輔助電源增加到預(yù)定常數(shù)水平；以及與所述發(fā)電機(jī)相連的控制單元，該控制單元設(shè)置成基于在所述電源輔助初期階段所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和所述發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出，其中所述第一周期基本等于延遲時間常量，該延遲時間常量表示從所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓改變到基于所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓和所述交流發(fā)電機(jī)目標(biāo)輸出之間的差異來控制所述發(fā)電機(jī)輸出的周期。
17.一種用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給多個電負(fù)載的電源的方法，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由所述發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池，所述方法包括感測流過所述多個電負(fù)載中至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流的劇變；以及基于所述感測的負(fù)載電流的劇變來控制所述發(fā)電機(jī)的輸出，以降低所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓變化，同時將所述電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓收斂到預(yù)定目標(biāo)電壓。
18.一種用于控制從電源供應(yīng)系統(tǒng)供應(yīng)給電輔助增壓器的用來對發(fā)動機(jī)中的增壓氣體進(jìn)行增壓的輔助電源的方法，所述電源供應(yīng)系統(tǒng)具有由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)以及可由所述發(fā)電機(jī)輸出進(jìn)行充電的電池，所述方法包括設(shè)定在電源輔助的初期階段的第一周期期間的增速；以及在所述第一周期期間以所述增速增加所述輔助電源，其中，在所述第一周期期間所述輔助電源的增加基本等于在所述第一周期期間所述發(fā)電機(jī)輸出所允許的最大增加。
全文摘要
在控制系統(tǒng)中，控制單元連接到發(fā)電機(jī)并設(shè)置為，當(dāng)感測到流過至少一個具體電負(fù)載的負(fù)載電流劇變時，基于所感測的負(fù)載電流劇變控制發(fā)電機(jī)的輸出。這將減小電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓變化同時將電源供應(yīng)系統(tǒng)的電壓收斂到預(yù)定的目標(biāo)電壓。
文檔編號F02B37/10GK1819440SQ20051013805
公開日2006年8月16日 申請日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者大林和良, 藤綱雅己 申請人:株式會社電裝