專利名稱：混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，尤其涉及如下的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)在發(fā)生負(fù)載突入時(shí)(包括從低負(fù)載變化到高負(fù)載時(shí))，通過(guò)防止發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的低落時(shí)間和發(fā)電輸出電壓的下降時(shí)間變長(zhǎng)來(lái)提高起動(dòng)性，并且適于抑制發(fā)電機(jī)輸出的下降。
背景技術(shù)：
以往，公知有如下的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，該混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)具有整流器，其將來(lái)自由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)(alternator)的三相交流輸出電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓；逆變器，其將整流器的直流輸出轉(zhuǎn)換為交流輸出電壓；濾波電路；電池；直流-直流(DC-DC)變換器，其對(duì)電池的直流電壓進(jìn)行升壓而提供給所述整流器與逆變器之間；以及控制部，其對(duì)所述逆變器和DC-DC變換器的輸出進(jìn)行控制。這種混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)例如在專利文獻(xiàn)1中進(jìn)行了記載。此外，在混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)中，例如在專利文獻(xiàn)2中，記載有如下結(jié)構(gòu)在過(guò)負(fù)載時(shí)，對(duì)電池的直流電壓進(jìn)行升壓而提供給DC-DC變換器，另一方面，對(duì)于逆變器，在外部負(fù)載電流大于額定電流值的情況下，依照預(yù)先設(shè)定的映射圖來(lái)改變電壓。專利文獻(xiàn)1 日本專利第3941927號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本專利第4082657號(hào)公報(bào)根據(jù)專利文獻(xiàn)2所記載的現(xiàn)有的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，即使在產(chǎn)生了負(fù)載增大時(shí)的突入電流的情況下也能夠起動(dòng)負(fù)載而不使發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)(stall)。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，在存在突入電流的情況下，一時(shí)地減小輸出正弦波的振幅從而逆變器的輸入電壓下降， 因此負(fù)載的起動(dòng)時(shí)間可能會(huì)變長(zhǎng)，或者由于電壓下降而根本就不能起動(dòng)(導(dǎo)致了復(fù)位)，這成為待解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述課題，提供一種能夠在存在突入電流的情況下使負(fù)載起動(dòng)而不使發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)。為了達(dá)到上述目的的本發(fā)明是一種混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、以及電池作為發(fā)電體，并具有整流器，其對(duì)所述發(fā)電機(jī)的輸出進(jìn)行整流；逆變器，其將所述整流器的輸出轉(zhuǎn)換為交流電而作為發(fā)電機(jī)輸出；以及DC-DC變換器，其對(duì)所述電池的直流電壓進(jìn)行升壓而輸入到所述逆變器，該混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的第1特征在于，具有對(duì)所述發(fā)電機(jī)的與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的可輸出電流進(jìn)行計(jì)算的單元；對(duì)所述發(fā)電機(jī)的可輸出電流相對(duì)于所述負(fù)載電流的不足量進(jìn)行計(jì)算的單元；以及控制單元，其對(duì)所述DC-DC變換器進(jìn)行控制，以從所述電池向所述逆變器提供與所述不足量對(duì)應(yīng)的電流。此外，本發(fā)明的第2特征在于，具有判斷所述電池的端子電壓是否為基準(zhǔn)電壓以上的單元，所述基準(zhǔn)電壓用于判定電池的余量不足，在電池的端子電壓為基準(zhǔn)電壓以上的情況下，向所述逆變器提供與所述不足量對(duì)應(yīng)的電流。
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此外，本發(fā)明的第3特征在于，響應(yīng)于從所述電池向所述逆變器的電流供給的開(kāi)始，暫時(shí)停止來(lái)自所述發(fā)電機(jī)的輸出，并且控制所述DC-DC變換器，以完全利用來(lái)自電池的輸出提供所述負(fù)載電流。此外，本發(fā)明的第4特征在于，具有發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)判定單元，該發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)判定單元判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否處于相對(duì)于根據(jù)負(fù)載電流確定的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在預(yù)定范圍內(nèi)的穩(wěn)定狀態(tài)，在判定為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)處于所述穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，開(kāi)始從所述發(fā)電機(jī)的輸出，減少?gòu)乃鲭姵氐妮敵?。此外，本發(fā)明的第5特征在于，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述發(fā)電機(jī)與所述電池的輸出比率，進(jìn)行基于所述電池輸出的電流值不足量輔助。根據(jù)具有上述特征的本發(fā)明，即使在從低負(fù)載變化為高負(fù)載時(shí)等產(chǎn)生了較大突入電流的情況下，也能夠用來(lái)自電池的輸出補(bǔ)充發(fā)電機(jī)輸出相對(duì)于負(fù)載電流的不足量，能夠避免發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載變得過(guò)大并且防止發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。尤其是，根據(jù)具有第2特征的本發(fā)明，在電池余量足夠的情況下進(jìn)行基于電池輸出的輔助，因此能夠防止電池的過(guò)放電。此外，根據(jù)具有第3特征的本發(fā)明，在開(kāi)始從電池的輸出時(shí)，暫時(shí)停止發(fā)電機(jī)的輸出，因此能夠防止施加到發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載增大造成的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，因此能夠在利用電池輸出來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載的期間，在短時(shí)間內(nèi)將發(fā)動(dòng)機(jī)上升到與負(fù)載對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，能夠提高負(fù)載的起動(dòng)特性。此外，根據(jù)具有第4特征的本發(fā)明，能夠可靠確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)是穩(wěn)定的狀態(tài)，開(kāi)始從發(fā)電機(jī)的輸出，并且能夠減少?gòu)碾姵氐妮敵?，因此能夠在切換負(fù)載時(shí)、或接入負(fù)載時(shí)，防止混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電輸出電壓降低。此外，根據(jù)具有第5特征的本發(fā)明，能夠在預(yù)定的范圍內(nèi)進(jìn)行基于電池輸出的輔助，因此能夠減輕電池負(fù)擔(dān)。


圖1是示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是設(shè)定了相對(duì)于負(fù)載電流的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的映射圖的例子。圖3是示出混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的更具體結(jié)構(gòu)的電路圖。圖4是示出DC-DC變換器的一例的電路圖。圖5是混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的控制動(dòng)作的流程圖。圖6是設(shè)定了相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)可輸出電流的映射圖的例子。圖7是示出發(fā)電機(jī)輸出和電池輸出相對(duì)于負(fù)載電流的輸出比的關(guān)系的圖。圖8是混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)作的時(shí)序圖。圖9是示出混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的主要部分控制功能的框圖。標(biāo)號(hào)說(shuō)明1 混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)；2 發(fā)動(dòng)機(jī)；3 發(fā)電機(jī)；4 電池；5 電力轉(zhuǎn)換部；9 DC-DC變換器；20 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)部；21 可輸出電流計(jì)算部；22 負(fù)載電流檢測(cè)部；23 電流不足量計(jì)算部；24 =DC-DC變換器控制部；25 電池余量判別部；27 發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定判別部；51 整流部；52 直流部；53 逆變器部。
具體實(shí)施例方式以下，參照

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖1中，混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)1具有發(fā)電機(jī)3，該發(fā)電機(jī)3與發(fā)動(dòng)機(jī)2連接，并由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)。發(fā)電機(jī)3是例如三相多極磁鐵發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)3的輸出側(cè)與電力轉(zhuǎn)換部5連接。電力轉(zhuǎn)換部5對(duì)發(fā)電機(jī)3的發(fā)電輸出進(jìn)行整流、降壓，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電，并且進(jìn)行濾波處理，連接至作為輸出端子的插座6。在電力轉(zhuǎn)換部5上，隔著絕緣型DC-DC變換器9連接有電池4，來(lái)自發(fā)電機(jī)3的發(fā)電輸出所形成的電流與電池4的電力所形成的電流被相加起來(lái)而提供至插座6?？刂茊卧?控制部)7在輸入了在電力轉(zhuǎn)換部5的輸出側(cè)檢測(cè)到的負(fù)載電流IL的檢測(cè)值(以下簡(jiǎn)稱作“負(fù)載電流”)時(shí)，計(jì)算與負(fù)載電流IL對(duì)應(yīng)的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。例如， 可以在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)通過(guò)與負(fù)載電流IL之間的關(guān)聯(lián)而預(yù)先對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，作為映射圖，對(duì)該映射圖進(jìn)行檢索來(lái)求出目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?？刂撇?控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8而調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)2的節(jié)氣門開(kāi)度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)2的利用轉(zhuǎn)速傳感器(可以使用公知的傳感器)檢測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne收斂于目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。 控制部7可以將電池輸出指示提供給DC-DC變換器9，DC-DC變換器9根據(jù)電池輸出指示控制來(lái)自電池4的輸入，將蓄積在電池4中的電力提供給電力轉(zhuǎn)換部5。另外，在電池輸出指示中，考慮了電池信息(電池電壓等)。圖2是示出利用與負(fù)載電流IL之間的關(guān)系設(shè)定了目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的映射圖的一例的圖。在負(fù)載電流IL從零到Il的范圍內(nèi)，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被設(shè)定為怠速轉(zhuǎn)速Neidl (例如2500rpm)，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載電流IL的增大而增大，在負(fù)載電流IL變?yōu)?2時(shí)，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速被設(shè)定為最大值Nemax。圖3是示出混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的具體結(jié)構(gòu)的電路圖。電力轉(zhuǎn)換部5由整流部51、直流部52、逆變器部53以及波形成形電路M構(gòu)成。整流部51是具有電橋連接的開(kāi)關(guān)元件(以下稱為“FET”)Qa、Qb、QC和Qd、Qe、Qf 的整流電路。交流發(fā)電機(jī)3的繞組U與FET Qa和Qd的接合部連接，繞組V與FET Qb和Qe 的接合部連接，繞組W與FET Qc和Qf的接合部連接。直流部52是電壓轉(zhuǎn)換電路(降壓型DC-DC變換器)，其包括與整流部51的輸出線串聯(lián)連接的開(kāi)關(guān)元件(FET)Ql和扼流圈L3、以及與整流部51的輸出線并聯(lián)連接的二極管 D7。在直流部52的輸入側(cè)和輸出側(cè)分別并聯(lián)連接有電容器Cl、C2。逆變器部53由4個(gè)FET Q2、Q3、Q4和Q5進(jìn)行電橋連接而成。波形成形電路M由線圈Li、L2和電容器C3構(gòu)成。由控制部7對(duì)直流部52的FET Ql、逆變器部53的FET Q2 Q5以及整流部51的 FET Qa Qf進(jìn)行PWM控制。直流部52對(duì)所輸入的直流電壓進(jìn)行降壓。逆變器部53將輸入電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定頻率的交流電壓而輸入到波形成形電路M。波形成形電路M的輸出側(cè)與用于將發(fā)電機(jī)輸出提取到外部的插座6連接。插座6與負(fù)載16連接。電池4與絕緣型DC-DC變換器9的輸入側(cè)連接，絕緣型DC-DC變換器9的輸出側(cè)與直流部52的輸入側(cè)連接。電池4的輸出電力由絕緣型DC-DC變換器9升壓，被輸入到直流部52。
圖4是示出絕緣型DC-DC變換器9的結(jié)構(gòu)例的電路圖。絕緣型DC-DC變換器9包括變壓器10，該變壓器10具有一次側(cè)的低壓側(cè)繞組10-1和二次側(cè)的高壓側(cè)繞組10-2。絕緣型DC-DC變換器9的升壓比由低壓側(cè)繞組10-1與高壓側(cè)繞組10-2的繞組比來(lái)確定。低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11被插入到低壓側(cè)繞組10-1側(cè)，高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12被插入到高壓側(cè)繞組10-2側(cè)。低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11例如由4個(gè)FET Q9、Q10、Q11和Q12進(jìn)行電橋連接而構(gòu)成， 同樣，高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12由4個(gè)FET Q13、Q14、Q15和Q16進(jìn)行電橋連接而構(gòu)成。二極管D7、D8、D9、D10以及Dll、D12、D13、D14分別與低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11和高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12的FET Q9 Q16并聯(lián)連接。這些二極管可以是FET的寄生二極管，也可以是另外連接的二極管。若結(jié)合并聯(lián)連接的整流元件D7 D14，則可以認(rèn)為低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11和高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12分別是開(kāi)關(guān)/整流部。在變壓器10的高壓側(cè)繞組10-2側(cè)插入有LC諧振電路13。LC諧振電路13發(fā)揮以下作用使在低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11和高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12至少一方被驅(qū)動(dòng)時(shí)流過(guò)的電流成為正弦波狀，以降低開(kāi)關(guān)損耗，并且不會(huì)引發(fā)因大電流而造成的FET破壞。這是因?yàn)槟軌蛟谡也畹碾娏鞯倪^(guò)零點(diǎn)附近使FET導(dǎo)通、截止。另外，LC諧振電路13也可以設(shè)置在一次側(cè)而
非二次側(cè)。低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11的FET Q9 Q12以及高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12的FET Q13 Q16由控制部7進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。與一次側(cè)及二次側(cè)連接的電容器14、15是輸出平滑用電容器。在工作時(shí)，利用同一信號(hào)驅(qū)動(dòng)該低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11和高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12而使它們完全同步，以使絕緣型DC-DC變換器9自動(dòng)進(jìn)行雙向的電力轉(zhuǎn)換。這種驅(qū)動(dòng)是眾所周知的，通過(guò)在低壓側(cè)開(kāi)關(guān)部11中使一對(duì)FET Q9及Q12、一對(duì)FET QlO及Qll交替地導(dǎo)通、截止，并且在高壓側(cè)開(kāi)關(guān)部12中使一對(duì)FET Q13及Q16、一對(duì)FET Q14及Q15交替地導(dǎo)通、截止來(lái)進(jìn)行。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，進(jìn)行從絕緣型DC-DC變換器9的一次側(cè)向二次側(cè)的電力轉(zhuǎn)換，由此將升壓后的電池4的直流電壓施加到作為驅(qū)動(dòng)用逆變器的整流部51。整流部51如公知的那樣對(duì)Q6 Q8進(jìn)行PWM驅(qū)動(dòng)，將所輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換為三相交流電壓而施加給交流發(fā)電機(jī)3，由此發(fā)動(dòng)機(jī)2起動(dòng)。此時(shí)，可以利用電流分布由于依照交流發(fā)電機(jī)3的工作產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)而變化的情況來(lái)判別相位，并通過(guò)無(wú)傳感器控制進(jìn)行同步驅(qū)動(dòng)。直流部52在FET Ql導(dǎo)通期間，通過(guò)從整流部51或絕緣型DC-DC變換器9輸入的電壓，在扼流圈L3和電容器C2中蓄積電荷(能量)。此外，在FET Ql截止時(shí)，由于所蓄積的能量，電流通過(guò)二極管D7和扼流圈L3而流過(guò)。直流部52的輸出電壓根據(jù)FET Ql的占空比被降壓。圖5是示出本實(shí)施方式的第1實(shí)施例的控制裝置的動(dòng)作的流程圖。另外，該流程圖的處理通過(guò)例如每10毫秒的中斷執(zhí)行。圖5中，在步驟Sl中，檢測(cè)負(fù)載電流IL和電池 4的端子電壓Vb。負(fù)載電流IL可以根據(jù)在電壓檢測(cè)電阻(其可以設(shè)置在逆變器部53與波形成形電路M之間)的兩端檢測(cè)到的電壓來(lái)計(jì)算。在步驟S2中，根據(jù)負(fù)載電流IL檢索負(fù)載電流-目標(biāo)轉(zhuǎn)速映射圖(參照?qǐng)D幻來(lái)計(jì)算目標(biāo)轉(zhuǎn)速Netgt。目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt也可以通過(guò)預(yù)先設(shè)定的運(yùn)算式來(lái)計(jì)算。在步驟S3中，起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)2，通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)8控制節(jié)氣門開(kāi)度，使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne收斂于目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt。在步驟S4中，利用轉(zhuǎn)速傳感器(未圖示)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。在步驟S5中，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否與目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt大體一致(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne收斂到目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt 士 IOOrpm以內(nèi))、S卩，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否穩(wěn)定。如果步驟S5為是，則進(jìn)入步驟S6，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的穩(wěn)定狀態(tài)是否經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間(例如100毫秒)。艮口， 判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的穩(wěn)定狀態(tài)是否維持了預(yù)定時(shí)間。利用未圖示的其他例程(routine) 來(lái)進(jìn)行用于該經(jīng)過(guò)時(shí)間判定的計(jì)時(shí)器處理。目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt根據(jù)負(fù)載電流IL來(lái)確定，因此當(dāng)負(fù)載電流IL增減時(shí)，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt也增減，在負(fù)載恒定時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 Ne也變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)。如果步驟S6為是，則進(jìn)入步驟S7，計(jì)算出負(fù)載電流IL與發(fā)電機(jī)3的可輸出電流 Igout之差ΔΙ(ΔΙ = Igout-IL)。可以在映射圖中預(yù)先將發(fā)電機(jī)3的可輸出電流Igout設(shè)定為與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne對(duì)應(yīng)的值。圖6示出設(shè)定了發(fā)電機(jī)3的與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne對(duì)應(yīng)的可輸出電流Igout的映射圖的例子。映射圖被設(shè)定為可輸出電流Igout隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne的增大而增大。在步驟S8中，判斷電流差Δ I是否為零以上。如果電流差Δ I為零以上，則進(jìn)入步驟S9，控制DC-DC變換器9而使來(lái)自電池4的輸出停止，從發(fā)電機(jī)3提供所有的負(fù)載電流IL。即，根據(jù)負(fù)載電流IL確定發(fā)動(dòng)機(jī)2的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt，開(kāi)始發(fā)電機(jī)3的輸出。 在這種情況下，在沒(méi)有完全停止電池4的輸出，電池4的余量足夠的情況下，也可以按照預(yù)先設(shè)定的比率輔助發(fā)電機(jī)3的輸出。也可以不直接將電池4的輸出設(shè)為零，而根據(jù)發(fā)電機(jī) 3的輸出增大而使電池4的輸出比率逐漸降低。另一方面，如果電流差Δ I小于零，即發(fā)電機(jī)3的可輸出電流Igout低于負(fù)載電流 IL,則進(jìn)入步驟S10，判斷電池電壓Vb是否為電池允許輸出電壓Vbref以上。如果電池4的充電狀態(tài)為足夠，則該步驟SlO的判斷為肯定，如果電池4的充電狀態(tài)為不足(例如放電狀態(tài))，則步驟SlO為否定。在步驟SlO為肯定的情況下，進(jìn)入步驟S11。在步驟Sll中，為了彌補(bǔ)發(fā)電機(jī)3的輸出電流Igout的不足，驅(qū)動(dòng)DC-DC變換器9 將來(lái)自電池4的電流Ib提供給直流部52?？刂艱C-DC變換器9的輸出，使得電流差ΔΙ的負(fù)值越大，電池4的輸出輔助量越大。由此，Δ I的負(fù)值越大，來(lái)自電池4的輸出電流的輔助量越增加，電池4的輸出電流Ib占電池4的輸出電流Ib與發(fā)電機(jī)3的輸出電流Igout的合計(jì)值的比率增高。另一方面，在步驟S5是否定的情況下，進(jìn)入步驟S12，判斷是否經(jīng)過(guò)了第2預(yù)定時(shí)間。在經(jīng)過(guò)第2預(yù)定時(shí)間之前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne不穩(wěn)定的情況下，判斷為負(fù)載的增大量變大， 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne下降，發(fā)生了不能通過(guò)發(fā)電機(jī)3的輸出進(jìn)行彌補(bǔ)的狀態(tài)。將第2預(yù)定時(shí)間設(shè)為從步驟S3中發(fā)動(dòng)機(jī)2被起動(dòng)時(shí)開(kāi)始的時(shí)間。在步驟S12是肯定的情況下，進(jìn)入步驟S13，判斷電池電壓Vb是否為電池允許輸出電壓Vbref以上。在步驟S13是肯定的情況下，進(jìn)入步驟S14，開(kāi)始電池4的輸出。將電池 4的輸出設(shè)為根據(jù)負(fù)載電流IL而確定的值。在步驟S15中，使整流部51的FET Q6 Q8截止并停止發(fā)電機(jī)3的輸出。不停止發(fā)動(dòng)機(jī)2。在步驟SlO和步驟S13中電池4的電壓Vb小于電池允許輸出電壓的情況下，不能從電池4進(jìn)行輸出，因此進(jìn)入步驟S16，停止電池4的輸出，并且利用對(duì)發(fā)電機(jī)3的輸出進(jìn)行振幅控制的方法向負(fù)載提供電流。這是因?yàn)樵陔姵?的余量下降的情況下，與現(xiàn)有技術(shù)同樣，只能利用振幅控制。
圖7是示出發(fā)電機(jī)3和電池4相對(duì)于負(fù)載電流IL的輸出比率的圖。利用圖5所示的處理，電池4的輸出(電池輸出電壓)相對(duì)于發(fā)電機(jī)輸出(發(fā)電機(jī)輸出電壓)的比率隨著負(fù)載電流IL增大。即，在負(fù)載電流IL較小的期間，發(fā)電機(jī)輸出電壓的比率較大，電池輸出電壓的比率較小。并且，在負(fù)載電流IL最大的情況下，電池4和發(fā)電機(jī)3的輸出為最大值，按照與它們的最大輸出電壓(額定電壓)的大小對(duì)應(yīng)的比率來(lái)確定電池4和發(fā)電機(jī) 3的輸出比率。另外，圖7所示的輸出比率是電池4的余量足夠時(shí)的比率，在電池4的余量不足的情況下，如上所述，停止從電池4的輸出。圖8是本實(shí)施方式的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)作時(shí)序圖。圖8中，當(dāng)在定時(shí) tl處將負(fù)載從低負(fù)載切換為高負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流IL增大。與該負(fù)載電流IL的增大對(duì)應(yīng)地， 目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt也增大。在切換負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流IL成為較大的突入電流，在定時(shí) t2，目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt達(dá)到峰值。由于突入電流，插座6的電壓暫時(shí)降低。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 Ne追隨目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt (其被設(shè)定為隨著負(fù)載電流IL的增大而增大)而逐漸增大。在定時(shí)tl，發(fā)電機(jī)3的輸出不能追隨負(fù)載電流IL的急劇增大，因此停止發(fā)電機(jī)3 的輸出。由此，發(fā)電機(jī)3的輸出電流Igout變?yōu)榱?參照上述步驟S15)。由于替代停止發(fā)電機(jī)3的輸出而電池4開(kāi)始輸出(參照上述步驟S14)，因此電池輸出電流Λ從定時(shí)tl起開(kāi)始隨著負(fù)載電流IL增大。在定時(shí)t3，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne穩(wěn)定，因此整流部51的FET Q6 Q8導(dǎo)通而開(kāi)始發(fā)電機(jī) 3的輸出，發(fā)電機(jī)3的輸出電流增大到與負(fù)載電流IL對(duì)應(yīng)的值(參照上述步驟S9)。由此， 插座6的電壓也穩(wěn)定。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne穩(wěn)定的定時(shí)t3，電池4的輸出電流開(kāi)始減少，該電池輸出電流隨著發(fā)電機(jī)3的可輸出電流Igout的增大而逐漸減小。從由低負(fù)載切換為高負(fù)載的定時(shí)tl、到插座6的電壓穩(wěn)定的定時(shí)t3為止的時(shí)間為例如1秒、2秒或者3秒。由此，根據(jù)本實(shí)施方式，在從低負(fù)載切換為高負(fù)載時(shí)，發(fā)電機(jī)3的輸出不能追隨負(fù)載的情況下，停止發(fā)電機(jī)3的輸出，利用電池4來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載，因此發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne不會(huì)由于突入電流而下降。由此，在利用電池4來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載的期間，發(fā)動(dòng)機(jī)2迅速達(dá)到目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 Netgt而穩(wěn)定。在現(xiàn)有技術(shù)中，在從低負(fù)載切換為高負(fù)載時(shí)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne下降，因此， 從該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne下降的位置起、至達(dá)到目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并穩(wěn)定為止的時(shí)間變長(zhǎng)，在極端的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)停轉(zhuǎn)。另外，在利用發(fā)電機(jī)3和電池4兩者的輸出來(lái)補(bǔ)充負(fù)載電流IL的情況下，在電池4 的余量足夠時(shí)，可以控制發(fā)電機(jī)3和電池4的輸出，以根據(jù)負(fù)載電流IL依照預(yù)先設(shè)定的兩者的輸出比率提供電流。也可以預(yù)先在映射圖中設(shè)定與負(fù)載電流IL對(duì)應(yīng)的輸出比率。此時(shí)的映射圖可以設(shè)為例如圖7所示的設(shè)定。圖9是示出控制部7的主要部分功能的框圖。在圖9中，與圖1相同的標(biāo)號(hào)表示相同或同等的部分?？刂撇?的功能可通過(guò)微型計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)部20根據(jù)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)2中的公知的轉(zhuǎn)速傳感器的輸出，來(lái)檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。檢測(cè)出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne被輸入到可輸出電流計(jì)算部21，可輸出電流計(jì)算部21計(jì)算出與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)3的可輸出電流。該計(jì)算可以通過(guò)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne檢索圖6的映射圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。負(fù)載電流計(jì)算部22檢測(cè)從電力轉(zhuǎn)換部5 (更具體而言為逆變器部54)流入插座6 的負(fù)載電流IL。電流不足量計(jì)算部23從負(fù)載電流IL中減去可輸出電流Igout來(lái)計(jì)算電流不足量Δ I。DC-DC變換器控制部M驅(qū)動(dòng)DC-DC變換器9，以從電池4向電力轉(zhuǎn)換部5 (具體而言為直流部52)提供相當(dāng)于電流不足量△ I的電流。根據(jù)電池4的余量是否足夠來(lái)確定是否從電池4向電力轉(zhuǎn)換部5供給電流，為此，設(shè)置了電池余量判別部25。電池輸出開(kāi)始檢測(cè)部26在根據(jù)DC-DC變換器控制部24的輸出檢測(cè)到開(kāi)始了從電池4向電力轉(zhuǎn)換部5的電流供給時(shí)，使電力轉(zhuǎn)換部5(具體而言為整流部51)的FET Q6 Q8截止而停止發(fā)電機(jī)3的輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定判別部27根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是否與目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Netgt大體一致、而且該狀態(tài)是否經(jīng)過(guò)了預(yù)定時(shí)間，來(lái)判定發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)是否穩(wěn)定。如果判定為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)，則使整流部51的FET Q6 Q8導(dǎo)通而開(kāi)始發(fā)電機(jī)3的輸出。與此同時(shí)， 驅(qū)動(dòng)DC-DC變換器控制部24來(lái)使從電池4向直流部52的電流供給停止或逐漸減少。根據(jù)實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于該實(shí)施例，能夠根據(jù)權(quán)利要求所記載的事項(xiàng)和公知技術(shù)進(jìn)行變形。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)單元可以不是發(fā)電機(jī)3。也可以是反沖起動(dòng)器或起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其具有由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)、以及電池作為發(fā)電體，并具有整流器，其對(duì)所述發(fā)電機(jī)的輸出進(jìn)行整流；逆變器，其將所述整流器的輸出轉(zhuǎn)換為交流電而作為發(fā)電機(jī)輸出；以及DC-DC變換器，其對(duì)所述電池的直流電壓進(jìn)行升壓而輸入至所述逆變器，該混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的特征在于，具有發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)單元；對(duì)所述發(fā)電機(jī)的與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的可輸出電流進(jìn)行計(jì)算的單元；負(fù)載電流計(jì)算單元；對(duì)所述發(fā)電機(jī)的可輸出電流相對(duì)于所述負(fù)載電流的不足量進(jìn)行計(jì)算的單元；以及控制單元，其對(duì)所述DC-DC變換器進(jìn)行控制，以從所述電池向所述逆變器提供與所述不足量對(duì)應(yīng)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，具有檢測(cè)所述電池的端子電壓的單元；以及判斷所述電池的端子電壓是否為基準(zhǔn)電壓以上的單元，所述基準(zhǔn)電壓用于判定電池的余量不足，所述控制單元構(gòu)成為，在電池的端子電壓為基準(zhǔn)電壓以上的情況下，向所述逆變器提供與所述不足量對(duì)應(yīng)的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，響應(yīng)于從所述電池向所述逆變器的電流供給的開(kāi)始，暫時(shí)停止來(lái)自所述發(fā)電機(jī)的輸出，并且所述控制單元控制所述DC-DC變換器，以完全利用來(lái)自電池的輸出提供所述負(fù)載電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，該混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)判定單元，該發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)判定單元判定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否處于相對(duì)于根據(jù)負(fù)載電流確定的目標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在預(yù)定范圍內(nèi)的穩(wěn)定狀態(tài)，在判定為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)處于所述穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，開(kāi)始從所述發(fā)電機(jī)的輸出，減少?gòu)乃鲭姵氐妮敵觥?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的所述發(fā)電機(jī)與所述電池的輸出比率，進(jìn)行基于所述電池輸出的電流值不足量輔助。
全文摘要
本發(fā)明提供混合式發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，其能夠針對(duì)突入電流使負(fù)載起動(dòng)而不使發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)。可輸出電流計(jì)算部對(duì)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)可輸出電流進(jìn)行映射圖檢索。電流不足量計(jì)算部計(jì)算可輸出電流相對(duì)于負(fù)載電流的不足量。在電池余量足夠的情況下，DC-DC變換器控制部從電池向直流部提供電流不足量。如果開(kāi)始了從電池的電流供給，則使整流部的FET(Q6～Q8)截止而停止發(fā)電機(jī)的輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定判別部判定發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)是否穩(wěn)定，如果判定為發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)，則使整流部的FET(Q6～Q8)導(dǎo)通而重新開(kāi)始發(fā)電機(jī)的輸出，使從電池向直流部的電流供給停止或逐漸減少。
文檔編號(hào)H02P9/04GK102291076SQ20111015843
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者上野政則, 小川誠(chéng), 橋爪崇 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社