專利名稱：車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同時(shí)具有通過電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器和利用發(fā)電電 動(dòng)機(jī)的無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，提出了無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)的方案，即，在車輛行駛時(shí)，利用通過 皮帶傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，停車時(shí)，向交流 發(fā)電機(jī)供給驅(qū)動(dòng)電力而使其作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，重新起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)(例 如參照專利文獻(xiàn)l)。
并且，還提出了電動(dòng)渦輪系統(tǒng)的方案，即，將利用超高速旋轉(zhuǎn)機(jī) (電動(dòng)機(jī))和排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)與壓縮進(jìn)氣的壓縮機(jī)同軸設(shè)置，解決 在想要利用渦輪增壓器壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)的吸入空氣、得到高輸出的情況下
的在渦輪的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域上的增壓滯后(例如參照專利文獻(xiàn)2 )。 專利文獻(xiàn)1:日本特開2005-328690號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本特表2005-500452號(hào)公才艮

發(fā)明內(nèi)容
但是，雖然可期待無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)在提高內(nèi)燃機(jī)的 燃料利用率和小型化方面的效果，但只局限于搭載在一部分車輛上， 不能廣泛普及。即，為了將無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)搭載在車輛 上，需要將電動(dòng)機(jī)和變換器設(shè)置在車輛用的狹窄的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，具有 空間和成本的問題。
尤其是，機(jī)動(dòng)車雖然使用12V的低壓電池，但無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電 動(dòng)渦輪系統(tǒng)主要是瞬間使用，為了得到規(guī)定的性能，要求瞬間最大為 3 4KVA左右的電力。因此，變換器和配線的電流量也都達(dá)到300A 級(jí)的大電流。
尤其是，對(duì)于無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)，300A級(jí)的變換器變得大型化，較之其高成本，所利用的總時(shí)間僅限于從空轉(zhuǎn)進(jìn)行再起動(dòng)的瞬間，因此具有 相對(duì)幾萬小時(shí)的車輛的使用壽命，其工作效率極低、成本價(jià)值低的問 題。
并且，由于無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)都需要這樣的300A級(jí)的 大電流，因此，不能忽視配線引起的電壓下降，如果要確保充分的電 力，配線的剖面積增加，因此，還具有配線的設(shè)置空間的問題。
另一方面，近年來，由于熱效率高，搭載柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛正在 增加，為了進(jìn)一步提高燃料利用率，渦輪增壓器大型化且要求停止空 轉(zhuǎn)等徹底提高燃料利用率。
因此，雖然要求同時(shí)搭載無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)，但如上 所述，上述現(xiàn)有例的單純的組合對(duì)于無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)雙 方都需要大電流變換器以及電池和各變換器的配線電纜的設(shè)置空間， 在車載性、重量、成本等方面，實(shí)際上難以同時(shí)搭載無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及 電動(dòng)渦輪系統(tǒng)。
本發(fā)明為了解決該問題而形成，目的是提供一種車輛用混合發(fā)動(dòng) 機(jī)輔助系統(tǒng)，在實(shí)現(xiàn)用于同時(shí)搭載無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)的設(shè) 置空間的省空間化的同時(shí)，使裝置間的配線簡(jiǎn)單化，小型、輕量、經(jīng) 濟(jì)、燃料利用率高。
本發(fā)明的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)具有發(fā)電電動(dòng)機(jī)、電池、渦 輪增壓器、變換器以及電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)；發(fā)電電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)連接， 在上述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作、起動(dòng)上述內(nèi)燃機(jī)，上 述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后，通過上述內(nèi)燃才幾驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生三相交流電；電池作為 直流負(fù)荷和起動(dòng)時(shí)的電源；渦輪增壓器具有設(shè)置在上述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn) 氣系統(tǒng)、壓縮進(jìn)氣的壓縮機(jī)，同軸地安裝在該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上、設(shè) 置在上述內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)上、通過排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，以及同軸地安 裝在上述旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)機(jī)；變換器通過配線與上述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的三 相電力端子和上述旋轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接，在與上述發(fā)電電動(dòng)機(jī) 側(cè)連接的情況下，將上述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的上述三相交流電轉(zhuǎn)換成直 流電、向上述電池供給，在與上述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將上述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向上述旋轉(zhuǎn)機(jī)供給；電力方向轉(zhuǎn)換開 關(guān)設(shè)置在上述配線路徑中，將上述變換器的連接轉(zhuǎn)換到上述發(fā)電電動(dòng) 才幾側(cè)或上述》走轉(zhuǎn);f幾側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明，利用電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)將變換器的連接轉(zhuǎn)換到發(fā)電 電動(dòng)機(jī)側(cè)或上述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)，發(fā)電電動(dòng)機(jī)和渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)機(jī)可共用 一個(gè)變換器。因此，可削減變換器的數(shù)量，節(jié)省變換器的設(shè)置空間以 及變換器和電池之間的配線空間，且輕量化、車載性有所提高，同時(shí) 實(shí)現(xiàn)低成本化。并且，可利用排氣使渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)機(jī)作為發(fā)電機(jī) 進(jìn)行動(dòng)作，提高燃料利用率。


圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的構(gòu) 成概略圖。
圖2是適用于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系 統(tǒng)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成的剖面圖。
圖3是用于說明適用于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng) 機(jī)輔助系統(tǒng)的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的定子構(gòu)成的局部剖立體圖。
圖4是用于說明適用于本發(fā)明的笫一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng) 機(jī)輔助系統(tǒng)的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的構(gòu)成的局部剖立體圖。
圖5是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的電 氣配線系統(tǒng)的概略圖。
圖6是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助 系統(tǒng)的起動(dòng)、發(fā)電動(dòng)作的流程圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助 系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作的流程圖。
圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的電 氣配線系統(tǒng)的概略圖。
圖9是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助 系統(tǒng)的起動(dòng)、發(fā)電動(dòng)作的流程圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作的流程圖。
圖ll是用于說明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助 系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作的流程圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔 助系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作的流程圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔 助系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作的流程圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施方式
圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的構(gòu) 成概略圖，圖2是適用于本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī) 輔助系統(tǒng)的電動(dòng)發(fā)電機(jī)的構(gòu)成的剖面圖，圖3是用于說明適用于本發(fā) 明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的定 子構(gòu)成的局部剖立體圖，圖4是用于說明適用于本發(fā)明的第一實(shí)施方 式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的構(gòu)成的局部剖立體 圖，圖5是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的電 氣配線系統(tǒng)的概略圖。另外，在圖3中只記載了一個(gè)電樞線圏，在圖 4中省略了電樞線圏。
在圖1中，車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)具有通過作為內(nèi)燃機(jī)的發(fā) 動(dòng)機(jī)l的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)的發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和與發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣系統(tǒng)連接的渦 輪增壓器10。
發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6通過皮帶4與固定在發(fā)動(dòng)機(jī)1的曲軸2上 的帶輪3連接。發(fā)電發(fā)動(dòng)機(jī)5將通過皮帶4傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)1的驅(qū)動(dòng)力 轉(zhuǎn)換成交流電。該交流電被一體安裝在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6的相反 側(cè)的變換器15轉(zhuǎn)換成直流電，對(duì)電池9進(jìn)行充電，并向車載負(fù)荷(無 圖示)供給。
渦輪增壓器10具有設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣系統(tǒng)8上的渦輪11、固 定在渦輪11的旋轉(zhuǎn)軸12上并設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的進(jìn)氣系統(tǒng)7上的壓縮 機(jī)13以及同軸安裝在旋轉(zhuǎn)軸12上的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14。超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14通過大電流配線16與發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的變換器15電連接。為了便于說明，在圖1中省略了設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)7和排氣系統(tǒng)8上的汽化器和催化劑等。
在此，通過進(jìn)氣系統(tǒng)7向發(fā)動(dòng)機(jī)1供給進(jìn)氣A，并使之在發(fā)動(dòng)機(jī)1的內(nèi)部燃燒。燃燒后的排氣B通過排氣系統(tǒng)8向外部排氣。渦輪11被在排氣系統(tǒng)8流通的排氣B驅(qū)動(dòng)。這樣，固定在渦輪ll的旋轉(zhuǎn)軸12上的壓縮機(jī)13被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，將進(jìn)氣A增壓到大氣壓以上。
此時(shí)，在車輛的駕駛員要通過操作加速器進(jìn)行加速的情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)1達(dá)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速以上且排氣B得到充分的流體力之前的1~2秒左右不能向渦輪供給充分的動(dòng)力，壓縮機(jī)13的反應(yīng)滯后，產(chǎn)生所謂的現(xiàn)象。
在此，電池9的直流電通過變換器15轉(zhuǎn)換成交流電，通過大電流配線16向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14供給，驅(qū)動(dòng)超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14。這樣，即使在渦輪遲滯產(chǎn)生的低速而不能充分得到排氣B的流體力的情況下，通過將驅(qū)動(dòng)力附加在旋轉(zhuǎn)軸12上，可迅速驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)13，抑制渦輪遲滯的發(fā)生。
在此，變換器15 —體設(shè)置在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6的相反側(cè)的端面。并且，使變換器15接近發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣側(cè)的側(cè)面地設(shè)置發(fā)電電動(dòng)機(jī)5。而且，渦輪增壓器10的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14接近變換器15地設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)l的排氣側(cè)的側(cè)面。
以下，根據(jù)圖2、就發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的構(gòu)成進(jìn)行具體說明。發(fā)電電動(dòng)機(jī)5具有由分別為大致碗狀的鋁制的前托架20和后托架21構(gòu)成的殼體；通過軸承將軸23支撐在殼體上、可自由旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子22;固定在向殼體的前側(cè)伸出的軸23的端部的帶輪6;固定在轉(zhuǎn)子22的軸方向的兩端面的風(fēng)扇29;與轉(zhuǎn)子22具有一定的空隙、圍繞著轉(zhuǎn)子22的外周固定在殼體上的定子26;固定在軸23的后側(cè)、向轉(zhuǎn)子22供給電流的一對(duì)滑環(huán)30;以及在滑環(huán)30上滑動(dòng)地設(shè)置在殼體內(nèi)的一對(duì)電刷31。另外，雖然沒有圖示，但在殼體內(nèi)設(shè)置用于調(diào)整定子26產(chǎn)生的交流電壓的大小的電壓調(diào)整器。轉(zhuǎn)子22具有勵(lì)磁電流流動(dòng)、產(chǎn)生磁通的勵(lì)磁線圏24;覆蓋勵(lì)磁線圏24地設(shè)置、通過該>磁通形成》茲極的磁極鐵心25;以及軸23。并且，磁極鐵心25固定在貫穿安裝在其軸心位置的軸23上。定子26具有圓筒形的定子鐵心27以及電樞線圏28，該電樞線圈28巻裝在定子鐵心27上、隨著轉(zhuǎn)子22的旋轉(zhuǎn)、利用來自勵(lì)磁線圏24的磁通的變化產(chǎn)生交流。
這樣構(gòu)成的發(fā)電電動(dòng)機(jī)5是可通過勵(lì)磁線圏24調(diào)整發(fā)電量的磁場(chǎng)控制式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
以下基于圖3和圖4、就超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的構(gòu)成進(jìn)行具體說明。
超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14具有同軸地固定在旋轉(zhuǎn)軸12上的轉(zhuǎn)子34和圍繞著轉(zhuǎn)子34設(shè)置的定子36。轉(zhuǎn)子34由凸極分別在軸方向的兩側(cè)相互錯(cuò)開半凸極節(jié)距、在周方向以等角節(jié)距各形成四個(gè)的鐵心構(gòu)成。定子36層壓磁性鋼板形成，具有六個(gè)齒37a在周方向以等角節(jié)距排列的定子鐵心37和相對(duì)六個(gè)齒37a依次反復(fù)兩次U、 V、 W的三相、巻繞成集中繞組的電樞線圏38。定子36具有勵(lì)磁線圏35，如圖4中的箭頭所示，形成從轉(zhuǎn)子34向徑方向外方流動(dòng)，之后向軸方向流動(dòng)，然后向徑方向內(nèi)方流動(dòng)、返回轉(zhuǎn)子34的磁通。由于轉(zhuǎn)子34的凸極以半凸極節(jié)距在周方向錯(cuò)開，因此，從軸方向看，磁通發(fā)揮在周方向交錯(cuò)設(shè)置N極和S極的作用。
這樣構(gòu)成的超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14是無整流子電機(jī)，在磁性上與8極6槽的集中繞組方式的永久磁鐵式旋轉(zhuǎn)電機(jī)同樣地動(dòng)作。但由于通過勵(lì)磁線圏35產(chǎn)生磁通，因此，可通過停止向勵(lì)磁線圈35通電來去除反電動(dòng)勢(shì)。該超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14也是磁場(chǎng)控制式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
另外，超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14雖然是電樞線圏38以集中繞組的方式巻繞在定子鐵心37上，但電樞線圏38也可以分布繞組的方式巻繞在定子鐵心37上。
以下基于圖5、就車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的電路構(gòu)成進(jìn)行說明。
變換器15是將開關(guān)元件18和二極管19并聯(lián)后串聯(lián)形成的三組并聯(lián)而構(gòu)成的。變換器15的三相電力端子通過大電流配線16與發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28的三相電力端子以及超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的電樞線圏38的三相電力端子連接，變換器15的直流電力端子與電池9連接。并且，將變換器15的三相電力端子向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28 (a側(cè))或超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的電樞線圏38 ( b側(cè))轉(zhuǎn)換的電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17設(shè)置在大電流配線16的路徑中。電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17可三相都設(shè)置，在此只設(shè)置兩相。
可檢測(cè)發(fā)電電流地設(shè)置電流檢測(cè)器39。另外，電流檢測(cè)器39可加入分流電阻、檢測(cè)電壓，也可以是其他檢測(cè)電流或電壓的方法。并且，檢測(cè)電流或電壓的部位也可以是電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17附近。
通過控制電路40的指令控制變換器15的各開關(guān)元件18的開關(guān)動(dòng)作。同樣，通過控制電路40的指令控制電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的開關(guān)動(dòng)作。并且，控制電路40控制電壓調(diào)整器、調(diào)整定子26產(chǎn)生的交流電壓的大小，控制向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)子22的勵(lì)磁線圈24和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的定子36的勵(lì)磁線圏35通電的勵(lì)磁電流。
以下，基于圖6所示的流程圖就這樣構(gòu)成的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的起動(dòng)、發(fā)電動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖6中，將步驟101-109表示為S101~109。
在車輛停止時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)1停止。在該狀態(tài)下，電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與a側(cè)(發(fā)電電動(dòng)機(jī)5側(cè))連接，停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電。
在步驟IOI， 一旦有發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)指令，則進(jìn)入到步驟102，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電。隨后，控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，將電池9的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，通過大電流配線16向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28供給(步驟103)。這樣，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的轉(zhuǎn)子22。該轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)矩通過帶輪3、 6以及皮帶4向發(fā)動(dòng)機(jī)1傳遞，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)l。
在步驟104， 一旦檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)，這次通過帶輪3、 6以及皮帶4向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)5。隨后，關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18(步驟105)，利用變換器15將發(fā)電電動(dòng)才幾5的電樞線圏28感應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，向電池9充電(步驟106)。在此，在關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18的狀態(tài)下，通過調(diào)整向勵(lì)磁線圏24的通電量，調(diào)整發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的發(fā)電量。另外，通過控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，也可以控制發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的發(fā)電量。
然后，在步驟107判斷是否有發(fā)動(dòng)機(jī)1的停止指令。并且，如果有發(fā)動(dòng)機(jī)l的停止指令，則停止發(fā)動(dòng)機(jī)l (步驟108)。然后，停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電(步驟109)。
以下，基于圖7就車輛在行駛的狀況(相當(dāng)于步驟106的狀態(tài))下車輛駕駛員試著急速加速的情況下的動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖7中將步驟110~120表示為S110~120。
控制電路40判斷是否檢測(cè)到了作為超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令的加速器的操作指令等(步驟110)。 一旦檢測(cè)到超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令，則進(jìn)入步驟111,判斷電池9的電壓是否在規(guī)定值以下。在步驟111如果判斷電池9的電壓在規(guī)定值以下，則進(jìn)入步驟120、使發(fā)電電動(dòng)機(jī)5繼續(xù)發(fā)電。并且，在步驟111，如果判斷電池9的電壓超過規(guī)定值，則進(jìn)入步驟112,停止向勵(lì)磁線圏24供電。
然后，判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟113 )。在此，判斷在電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17流動(dòng)的電流是否為零或減少到微弱電流。
在步驟113，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值為判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與b側(cè)連接(步驟114)。然后，向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電，且控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，將電池9的直流電轉(zhuǎn)換成交流電，向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的電樞線圏30供給(步驟115)。這樣，驅(qū)動(dòng)超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14，渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速成為100，000 200,000rpm,壓縮進(jìn)氣A。
然后，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令(步驟116 )。如果判斷不繼續(xù)進(jìn)行超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令，即，進(jìn)氣A的壓縮處于滿足的狀態(tài)，則停止向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電，且關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18，停止向電樞線圏38供電(步驟117 )。這樣，只利用排氣B驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器10。
然后，判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟118)。在步驟118，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與a側(cè)連接(步驟119)，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電，使發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作(步驟120)，結(jié)束超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令。這樣，利用變換器15將被發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28感應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，向電池9充電(步驟106 )。
在此，對(duì)在上述步驟117中的只利用排氣B驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器10的狀態(tài)下、車輛向高速行駛或高負(fù)荷行駛變化的情況進(jìn)行說明。
車輛在高速行駛或高負(fù)荷行駛時(shí)，排氣B具有相對(duì)于渦輪增壓器IO增壓所需動(dòng)力以上的流體能。在這種情況下，可通過使超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作，使變換器15在再生模式下動(dòng)作，向電池9和車載負(fù)荷供電。在此期間，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5無需進(jìn)行發(fā)電。
這樣，利用渦輪增壓器IO進(jìn)行發(fā)電、使發(fā)電電動(dòng)機(jī)5休止具有以下效果。
例如在向車輛供給1KW電力的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)1的熱效率只有10~30%左右，因此，需要投入大約3~10KW能量的燃料。但是，如果利用排氣B通過超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14進(jìn)行發(fā)電，則可再利用殘留在燃燒后的排氣B中的廢能量。其結(jié)果，無需為了發(fā)電而新投入能源，從燃料方面可提高車輛的效率。
另外，上述圖7表示連續(xù)低速行駛、低負(fù)荷行駛，排氣B的流體能小，或者車載負(fù)荷的電力消耗大，只靠超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14不能供給發(fā)電量的情況下的動(dòng)作。
并且，如果發(fā)動(dòng)機(jī)1由于交通信號(hào)燈或道口等停止，則停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電。并且，如果將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與b側(cè)連接，則在電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下后，將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到a側(cè)。并且，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)l再次起動(dòng)時(shí)，反復(fù)上述步驟101以后的動(dòng)作。
在第一實(shí)施方式中，由于利用電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換變換器15與發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的連接和變換器15與渦輪增壓器10的連接，因此，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和渦輪增壓器IO可共同使用變換器15，可削減變換器15的數(shù)量。如果是12V類的電池9，則最大為300A級(jí)的三相電流在大電流配線16流動(dòng)，因此形成粗配線。并且，由于變換器15—體設(shè)置在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6的相反側(cè)的端面，且發(fā)電電動(dòng)機(jī)5使變換器15與超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14接近地設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣側(cè)的側(cè)面，因此，可縮短變換器15和發(fā)電電動(dòng)機(jī)5之間的大電流配線16的配線長度，進(jìn)而縮短變換器15和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14之間的大電流配線16的配線長度。
這樣，由于可削減變換器的數(shù)量且縮短大電流配線16的配線長度，因此，可削減設(shè)置空間、實(shí)現(xiàn)小型輕量化和低價(jià)格化。因此，即使在狹窄的發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，也可以同時(shí)搭載無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)和電動(dòng)渦輪系統(tǒng)。
利用發(fā)動(dòng)機(jī)1的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)機(jī)5，利用排氣B驅(qū)動(dòng)超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14。因此，在不能消除諸如永久磁鐵的磁場(chǎng)的系統(tǒng)中，通過來自轉(zhuǎn)子的反電動(dòng)勢(shì)，使變換器15—直產(chǎn)生電壓。并且，在轉(zhuǎn)速范圍大的機(jī)動(dòng)車的用途中，在高速區(qū)域、變換器15產(chǎn)生的電壓形成高電壓化，因此，需要使用高耐壓的電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17和變換器15。而且，如果由于來自轉(zhuǎn)子的反電動(dòng)勢(shì)而產(chǎn)生在電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17流動(dòng)的電流，則在通電狀態(tài)下轉(zhuǎn)換電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17，相對(duì)于電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17接點(diǎn)產(chǎn)生電弧，因此需要使用抗電弧性的電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17。
在本第一實(shí)施方式中，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14都形成磁場(chǎng)控制式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在轉(zhuǎn)換電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17時(shí)，停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏24、 35供電，向電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17流動(dòng)的電流為零或成為微弱的電流，然后，進(jìn)行電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的轉(zhuǎn)換操作。因此，可抑制因來自轉(zhuǎn)子的反電動(dòng)勢(shì)引起的在變換器15上產(chǎn)生電壓，防止相對(duì)于電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的接點(diǎn)產(chǎn)生電弧。這樣，電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17和變換器15的耐壓下降，電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的抗電弧下降，因此，可使電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17和變換器15小型化且價(jià)格便宜，提高向機(jī)動(dòng)車的搭載性。
而且，由于利用變換器15將被發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的定子26的電樞線圏28感應(yīng)的三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電，因此，無需利用三相二極管橋而構(gòu)成的整流電路，可實(shí)現(xiàn)小型且價(jià)格便宜的發(fā)電電動(dòng)機(jī)5。
第二實(shí)施方式
圖8是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的電氣配線系統(tǒng)的概略圖。
在圖8中，整流電路41是將三組串聯(lián)的二極管19并排排列，構(gòu)成三相二極管橋。該整流電路41相對(duì)DC連接部與變換器15并聯(lián)、即在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的三相電力端子和電池9之間與變換器15并聯(lián)。開關(guān)42設(shè)置在整流電路41和DC連接部之間。三相都設(shè)置電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17。整流電路41和開關(guān)42與變換器15鄰接，內(nèi)置于發(fā)電電動(dòng)機(jī)5內(nèi)。另外，其他結(jié)構(gòu)與上述第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)相同。
以下基于圖9所示的流程圖、就這樣構(gòu)成的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的起動(dòng)、發(fā)電動(dòng)作進(jìn)行說明。另外，在圖9中將步驟201-216表示為S201~216。
在車輛停止時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)1停止。在該狀態(tài)下，電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與a側(cè)(發(fā)電電動(dòng)機(jī)5側(cè))連接，停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24和超高速旋轉(zhuǎn)才幾14的勵(lì)磁線圏35供電，打開開關(guān)42。
在步驟201, —旦有發(fā)動(dòng)機(jī)l的起動(dòng)指令，則進(jìn)入到步驟202，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電。隨后，控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，將電池9的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，通過大電流配線16向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28供給(步驟203)。這樣，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)發(fā)電電動(dòng)才幾5的轉(zhuǎn)子22。該轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)矩通過帶輪3、 6以及皮帶4向發(fā)動(dòng)機(jī)1傳遞，驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)l。此時(shí)，由于打開開關(guān)42，因此，整流電路42的二極管19形成保護(hù)狀態(tài)。
在步驟204， 一旦檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)1的起動(dòng)，則進(jìn)入步驟205，停止向勵(lì)磁線圏24供電。然后，判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟206)。在此，判斷流向電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的電流是否為零或減少到微弱電流。
在步驟206，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與b側(cè)連接(步驟207)，開關(guān)42形成連接狀態(tài)(步驟208 )。然后，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電(步驟209 )。這樣，通過帶輪3、6以及皮帶4向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)矩，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作。并且，利用整流電路41將發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28感應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，向電池9充電(步驟210)。
然后，在步驟211判斷是否有發(fā)動(dòng)機(jī)1的停止指令。并且，如果有發(fā)動(dòng)機(jī)l的停止指令，則停止發(fā)動(dòng)機(jī)l (步驟212)。然后，停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電(步驟213)。此時(shí)，如果向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電，則也停止向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電。然后，判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟214)。在步驟214，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17與a側(cè)連接(步驟215)，打開開關(guān)42 (步驟216)。
以下，基于圖IO就車輛在行駛的狀況(相當(dāng)于步驟210的狀態(tài))下車輛駕駛員試著急速加速的情況下的動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖10中將步驟220 223表示為S220 223。
控制電路40判斷是否檢測(cè)到了作為超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令的加速器的操作指令等(步驟220)。 一旦檢測(cè)到超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令，則向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電，且控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，將電池9的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，向超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的電樞線圏38供給(步驟221)。這樣，驅(qū)動(dòng)超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14，渦輪增壓器10的轉(zhuǎn)速成為100，000 200，000rpm，壓縮進(jìn)氣A。
然后，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令(步驟222 )。如果判斷不繼續(xù)進(jìn)行超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令，即，進(jìn)氣A的壓縮處于滿足的狀態(tài)，則進(jìn)入步驟223。并且，在步驟223，停止向超高 速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電，且關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18， 結(jié)束超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的動(dòng)作指令。這樣，只利用排氣B驅(qū)動(dòng)渦輪增 壓器10。
在此，在上述步驟223中的只利用排氣B驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器10的狀 態(tài)下，車輛在向高速行駛或高負(fù)荷行駛變化的情況下，使超高速旋轉(zhuǎn) 機(jī)14作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作，使變換器15在再生模式下動(dòng)作，由此可向電 池9和車載負(fù)荷供電。
并且，如果發(fā)動(dòng)機(jī)1由于交通信號(hào)燈或道口等停止，則停止向超 高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的電樞線圏35供電。并且，如果將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān) 17與b側(cè)連接，則在電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下后，將電 力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到a側(cè)。并且，當(dāng)再次起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)l時(shí)，反復(fù) 上述步驟201以后的動(dòng)作。
在本第二實(shí)施方式中，使變換器15和整流電路41相對(duì)DC連接 部并聯(lián)，利用電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換變換器15與發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的 連接和變換器15與渦輪增壓器10的連接。因此，在進(jìn)氣A需要增壓 時(shí)，使發(fā)電電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行發(fā)電動(dòng)作，可從電池9和發(fā)電電動(dòng)機(jī)5雙方 向超高速旋轉(zhuǎn)才幾14供電，因此，電池9的負(fù)荷減輕，不必-使電池9 大型化就可以供給渦輪驅(qū)動(dòng)所需要的300A。
并且，可根據(jù)車載負(fù)荷的發(fā)電負(fù)荷的狀況，使超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14作 為發(fā)電機(jī)進(jìn)行動(dòng)作。在這種情況下，由于可從發(fā)電電動(dòng)機(jī)5、電池9 以及超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的任何一個(gè)向車載負(fù)荷供電，因此，可向車載負(fù) 荷供給大電力。
并且，可使用殘留在燃燒后的排氣B中的廢能量、利用超高速旋 轉(zhuǎn)機(jī)14進(jìn)行發(fā)電，因此，無需為了發(fā)電而新投入能源，從燃料方面可 提高車輛的效率。
為了在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)1時(shí)減少變換器15的電流量、實(shí)現(xiàn)變換器15 的小型化，增加發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28的圏數(shù)是有效的方法。但 是，如果增加電樞線圏28的圏數(shù)，則電樞線圏28的阻抗增加，使得高速區(qū)域的發(fā)電量降低。在本第二實(shí)施方式中，在排氣B的流體能大 的高速區(qū)域，通過利用超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14發(fā)電，可彌補(bǔ)高速區(qū)域的發(fā)電 電動(dòng)機(jī)5的發(fā)電量降低。因此，可實(shí)現(xiàn)使用了發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的無空轉(zhuǎn) 系統(tǒng)中的變換器15的小型化和低價(jià)格化。
并且，由于發(fā)電電動(dòng)機(jī)5在DC連接部與電池9并聯(lián)直接連接， 因此，可避免電池9的大型化，實(shí)現(xiàn)削減車載空間和低價(jià)格化。
在本第二實(shí)施方式中，也將發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14都形 成磁場(chǎng)控制式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14 的勵(lì)磁線圏24、 35供電、在電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17中流動(dòng)的電流為零 或成為微弱電流后，進(jìn)行電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17的轉(zhuǎn)換操作，因此，與 上述第一實(shí)施方式相同，可形成小型且便宜的電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17 和變換器15,向車輛上的搭載性提高。
第三實(shí)施方式
在本第三實(shí)施方式中，在上述第一實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī) 輔助系統(tǒng)中，當(dāng)車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后成為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)時(shí)，發(fā)電電動(dòng) 機(jī)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)輔助。
在此，在自動(dòng)變速器車輛(AT車)中，在自動(dòng)變速器的位置為停 車(P)或空檔(N)的情況下，或者自動(dòng)變速器的位置進(jìn)行停車(P) —倒車(R)—空檔(N)的變化時(shí)，可判斷為車輛處于空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。 由于自動(dòng)變速器的位置為P或N時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)l的轉(zhuǎn)矩不通過齒輪向車 輪傳遞，因此，可判斷為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。并且，由于自動(dòng)變速器的位 置進(jìn)行N—R—P的變化時(shí)是停車或空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)，因此，如果是驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)l的狀態(tài)，則判斷為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。
在手動(dòng)變速器車輛(MT車)中，在變速桿的位置為空檔(N)且 拉上邊閘的狀態(tài)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)l和變速器分離，由于拉上邊閘、車輛處 于完全停車狀態(tài)，因此，判斷為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。另外，控制電路40 基于車輛的各種傳感器的輸出判斷上述的空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。
以下，參照?qǐng)D11就本第三實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖11中， 將步驟301~310表示為S301~310。首先，在空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)下，使超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14停止。在步驟301 中，如果有發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作指令，則進(jìn)入步驟302，停止向發(fā)電電動(dòng) 機(jī)5的勵(lì)磁線圏24和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電。然后，判 斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟303 )。在步驟303 中，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn) 換開關(guān)17與a側(cè)連接(步驟304 )。
然后，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電(步驟305)，判斷電池 9的電壓是否在規(guī)定值以下(步驟306)。在步驟306，如果判斷電池9 的電壓在規(guī)定值以下，則繼續(xù)向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電，繼 續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的發(fā)電(步驟310)。在步驟306，如果判斷電池 9的電壓超過規(guī)定值，則控制變換器15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，電池 9的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，通過大電流配線16向發(fā)電電動(dòng)才幾5的 電樞線圏28供給(步驟307)。這樣，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作， 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子22。該轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)矩通過帶輪3、 6和皮帶傳遞到發(fā)動(dòng) 機(jī)1。
然后，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的動(dòng)作指令(步驟308)。 在步驟308中，如果判斷繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的動(dòng)作指令，則返回 步驟306。并且，在步驟308中，如果判斷不繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5 的動(dòng)作指令，則關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18，停止向電樞線圏28供 電(步驟309),進(jìn)入步驟310。這樣，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為發(fā)電機(jī)動(dòng)作。 然后，控制開關(guān)元件18的開/關(guān)，電樞線圏28感應(yīng)的交流電轉(zhuǎn)換成直 流電，對(duì)電池9進(jìn)4亍充電。
這樣，根據(jù)第三實(shí)施方式，通過選擇性地使用發(fā)動(dòng)機(jī)輔助和發(fā)電 動(dòng)作，可防止在空轉(zhuǎn)狀態(tài)下由于使用電氣安裝部件引起的電池電壓的 降低，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)帶來的提高燃料利用率。
上述發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作指令是通過發(fā)電電動(dòng)機(jī)5輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的指 令，通過該指令進(jìn)行利用發(fā)電電動(dòng)機(jī)5輔助處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)旋 轉(zhuǎn)的動(dòng)作，減輕空轉(zhuǎn)狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，提高燃料利用率。
第四實(shí)施方式在第四實(shí)施方式中，在上述第二實(shí)施方式的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔 助系統(tǒng)中，當(dāng)車輛在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后處于空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)時(shí)，發(fā)電電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)輔助?？辙D(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)的判斷與上述第三實(shí)施方式相同。在
第四實(shí)施方式中，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為發(fā)動(dòng)機(jī)輔助和發(fā)電動(dòng)作使用的 同時(shí)，可選擇性地使用超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14和發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的發(fā)電動(dòng)作。 通過使超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14和發(fā)電電動(dòng)機(jī)5都進(jìn)行發(fā)電動(dòng)作，可更迅速地 發(fā)電，可增加發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)的功能的時(shí)間，提高燃料利用率。
以下，參照?qǐng)D12和圖13就第四實(shí)施方式的動(dòng)作進(jìn)行說明。在圖 12和圖13中將步驟401~418表示為S401~418。
首先，在空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)下，使超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14停止。在步驟401 中，如果有發(fā)動(dòng)機(jī)輔助動(dòng)作指令，則進(jìn)入步驟402，停止向發(fā)電電動(dòng) 機(jī)5的勵(lì)磁線圏24和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圏35供電。然后，判 斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟403)。在步驟403 中，如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則將電力方向轉(zhuǎn) 換開關(guān)17與a側(cè)連接(步驟404)，并且，打開開關(guān)42 (步驟405)。
然后，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電(步驟406),判斷電池9 的電壓是否在規(guī)定值以下(步驟407)。在步驟407，如果判斷電池9 的電壓在規(guī)定值以下，則進(jìn)入步驟411。
在步驟407，如果判斷電池9的電壓超過規(guī)定值，則控制變換器 15的開關(guān)元件18的開/關(guān)，電池9的直流電轉(zhuǎn)換為三相交流電，通過 大電流配線16向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的電樞線圏28供給(步驟408 )。這樣， 發(fā)電電動(dòng)機(jī)5作為電動(dòng)機(jī)動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子22。該轉(zhuǎn)子22的轉(zhuǎn)矩 通過帶輪3、 6和皮帶傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)1。
然后，判斷是否繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的動(dòng)作指令(步驟409)。 在步驟409中，如果判斷繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的動(dòng)作指令，則返回 步驟407。并且，在步驟409中，如果判斷不繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電電動(dòng)機(jī)5 的動(dòng)作指令，則關(guān)閉變換器15的開關(guān)元件18，停止向電樞線圏28供 電(步驟410)，進(jìn)入步驟411。
在步驟411，如果停止向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24供電，則判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值是否在判斷值以下(步驟412 )。在步驟412， 如果判斷電流檢測(cè)器39的檢測(cè)值在判斷值以下，則判斷是否將電力方 向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到b側(cè)(步驟413 )。在步驟413，如果電池電壓為 規(guī)定值以上，則判斷要將電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到b側(cè)，然后將電 力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到b側(cè)(步驟414)，關(guān)閉開關(guān)42(步驟415)， 進(jìn)入步驟416。在步驟416，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的勵(lì)磁線圏24和超高速 旋轉(zhuǎn)機(jī)14的勵(lì)磁線圈35供電，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14進(jìn)行 發(fā)電動(dòng)作(步驟417)。
在步驟413,如果電池電壓低于規(guī)定值，則判斷不將電力方向轉(zhuǎn) 換開關(guān)17轉(zhuǎn)換到b側(cè)，進(jìn)入步驟418。在步驟418，向發(fā)電電動(dòng)機(jī)5 的勵(lì)磁線圏24供電，發(fā)電電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行發(fā)電動(dòng)作(步驟419)。
這樣，根據(jù)第四實(shí)施方式，可選擇只利用發(fā)電電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行發(fā)電 動(dòng)作、以及發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14進(jìn)行的發(fā)電動(dòng)作。
并且，在只通過發(fā)電電動(dòng)機(jī)5進(jìn)行的發(fā)電中，由于控制變換器15 的開關(guān)元件18的開/關(guān)，將發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，因 此，發(fā)電效率有所改善。并且，發(fā)電量增加，可在短時(shí)間內(nèi)使電池電 壓為規(guī)定值以上，發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)發(fā)揮作用的時(shí)間增加，提高燃料利 用率。
在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)14進(jìn)行的發(fā)電中，由于將發(fā)電電 流分流，因此，分散了發(fā)熱，可使組件小型化。
在上述各實(shí)施方式中，將變換器15 —體設(shè)置在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶 輪6的相反側(cè)的端面，但變換器15可設(shè)置在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6 的相反側(cè)的端面附近，也可一體設(shè)置在發(fā)電電動(dòng)機(jī)5的帶輪6的相反 側(cè)的殼體內(nèi)部。
權(quán)利要求
1. 一種車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征在于，具有發(fā)電電動(dòng)機(jī)、電池、渦輪增壓器、變換器以及電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)連接，在所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作、起動(dòng)所述內(nèi)燃機(jī)，在所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)后，通過所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生三相交流電；所述電池作為直流負(fù)荷和起動(dòng)時(shí)的電源；所述渦輪增壓器具有設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)、壓縮進(jìn)氣的壓縮機(jī)，同軸地安裝在該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上、設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)上、通過排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，以及同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上的旋轉(zhuǎn)機(jī)；所述變換器通過配線與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的三相電力端子和所述旋轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接，在與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)連接的情況下，將所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的所述三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電、向所述電池供給，在與所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向所述旋轉(zhuǎn)機(jī)供給；所述電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在所述配線路徑中，將所述變換器的連接轉(zhuǎn)換到所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)。
2. —種車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征在于，具有發(fā)電電動(dòng) 機(jī)、電池、渦輪增壓器、變換器、整流電路以及電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)與內(nèi)燃機(jī)連接，在所述內(nèi)燃機(jī)起動(dòng)時(shí)作為起動(dòng)電 動(dòng)機(jī)進(jìn)行動(dòng)作、起動(dòng)所述內(nèi)燃才幾，在所述內(nèi)燃才幾起動(dòng)后，通過所述內(nèi) 燃機(jī)驅(qū)動(dòng)而產(chǎn)生三相交流電；所述電池作為直流負(fù)荷和起動(dòng)時(shí)的電源；所述渦輪增壓器具有設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)、壓縮進(jìn)氣 的壓縮機(jī)，同軸地安裝在該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上、設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的 排氣系統(tǒng)上、通過排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，以及同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上 的旋轉(zhuǎn)機(jī)；所述變換器通過配線與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的三相電力端子和所述旋 轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接，在與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)連接的情況下，將 所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給，在與 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向所述旋轉(zhuǎn)機(jī)供給；所述整流電路在所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的所述三相電力端子和所述電池 之間與所述變換器并聯(lián)連接，將所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的所述三相交流 電轉(zhuǎn)換成直流電、向所述電池供給，并由三相二極管橋構(gòu)成；所述電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在所述配線路徑中，將所述變換器的 連接轉(zhuǎn)換到所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征 在于，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)和所述旋轉(zhuǎn)機(jī)是通過向設(shè)置在轉(zhuǎn)子或定子上的 勵(lì)磁線圏通電而使所述轉(zhuǎn)子產(chǎn)生主磁通的磁場(chǎng)控制式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所 述電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作時(shí)，停止所述變換器的開關(guān)動(dòng)作， 且停止向所述勵(lì)磁線圏供電。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征 在于，所述變換器接近所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)或與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)一體設(shè)置， 所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)使所述變換器接近所述旋轉(zhuǎn)機(jī)地設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的 側(cè)面。
5. —種車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征在于，具有發(fā)電電動(dòng) 機(jī)、電池、渦輪增壓器、變換器以及電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)與車輛的內(nèi)燃機(jī)連接，在空轉(zhuǎn)待機(jī)時(shí)作為電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行動(dòng)作、輔助所述內(nèi)燃機(jī)，在解除空轉(zhuǎn)待機(jī)后，通過所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū) 動(dòng)而產(chǎn)生三相交流電；所述電池作為直流負(fù)荷和起動(dòng)時(shí)的電源；所述渦輪增壓器具有設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)、壓縮進(jìn)氣 的壓縮機(jī)，同軸地安裝在該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上、設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的 排氣系統(tǒng)上、通過排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，以及同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上 的旋轉(zhuǎn)機(jī)；所述變換器通過配線與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的三相電力端子和所述旋 轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接，在與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)連接的情況下，將 所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的所述三相交流電轉(zhuǎn)換成直流電、向所述電池供 給，在與所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向所述旋轉(zhuǎn)機(jī)供給；所述電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在所述配線路徑中，將所述變換器的 連接轉(zhuǎn)換到所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)。
6. —種車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征在于，具有發(fā)電電動(dòng) 機(jī)、電池、渦輪增壓器、變換器、整流電路以及電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)，所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)與車輛的內(nèi)燃機(jī)連接，在空轉(zhuǎn)待機(jī)時(shí)作為電動(dòng)機(jī) 進(jìn)行動(dòng)作、輔助所述內(nèi)燃機(jī)，在解除空轉(zhuǎn)待機(jī)后，通過所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū) 動(dòng)而產(chǎn)生三相交流電；所述電池作為直流負(fù)荷和起動(dòng)時(shí)的電源；所述渦輪增壓器具有設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)、壓縮進(jìn)氣 的壓縮機(jī)，同軸地安裝在該壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上、設(shè)置在所述內(nèi)燃機(jī)的 排氣系統(tǒng)上、通過排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，以及同軸地安裝在所述旋轉(zhuǎn)軸上 的旋轉(zhuǎn)才幾；所述變換器通過配線與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的三相電力端子和所述旋 轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子連接，在與所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)連接的情況下，將 所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、向所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)供給，在與 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)連接的情況下，將所述電池的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電、 向所述旋轉(zhuǎn)機(jī)供給；所述整流電路在所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)的所述三相電力端子和所述電池 之間與所述變換器并聯(lián)連接，將所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的所述三相交流 電轉(zhuǎn)換成直流電、向所述電池供給，由三相二極管橋構(gòu)成；所述電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在所述配線路徑中，將所述變換器的 連接轉(zhuǎn)換到所述發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)或所述旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征 在于，所述車輛是自動(dòng)變速器車輛，在自動(dòng)變速器的位置為停車或空檔時(shí)，判斷為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求5或6所述的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征 在于，所述車輛是自動(dòng)變速器車輛，在自動(dòng)變速器的位置從停車經(jīng)過倒檔轉(zhuǎn)到空檔時(shí)，判斷為空轉(zhuǎn)待 機(jī)狀態(tài)。
9. 如權(quán)利要求5或6所述的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)，其特征 在于，所述車輛是手動(dòng)變速器車輛，在變速桿的位置是空檔且拉上邊閘時(shí)，判斷為空轉(zhuǎn)待機(jī)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明同時(shí)搭載無空轉(zhuǎn)系統(tǒng)以及電動(dòng)渦輪系統(tǒng)這兩者，得到小型、輕量、經(jīng)濟(jì)的燃料利用率高的車輛用混合發(fā)動(dòng)機(jī)輔助系統(tǒng)。在本發(fā)明中，發(fā)電電動(dòng)機(jī)和超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)的三相電力端子分別通過大電流配線(16)與變換器(15)連接。并且，電力方向轉(zhuǎn)換開關(guān)(17)設(shè)置在大電流配線(16)的路徑中，將變換器(15)的連接向發(fā)電電動(dòng)機(jī)側(cè)或超高速旋轉(zhuǎn)機(jī)側(cè)轉(zhuǎn)換。
文檔編號(hào)F02B37/10GK101535611SQ20078004265
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月15日
發(fā)明者井上正哉, 家澤雅宏, 有田秀哲 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社