专利名称：车辆用电源系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及搭载了例如铅蓄电池等低压主电池和应对瞬时大负载的电气双层电容器的二电源车辆用电源系统。
背景技术：
以往的车辆用电源系统具备发电机，安装于传递车辆的行驶驱动力的路径上，从车辆的主电源向激磁线圈流过励磁电流而进行发电；电容器，积蓄由发电机发电了的电力； DC/DC转换器，将由发电机产生的高压电压变换为主电源的电压；以及发电控制单元，在车辆减速时，根据车辆的运动状态和电容器的充电状态使发电机动作。另外，在以往的车辆用电源系统中，在车辆减速时，根据车辆的运动状态和电容器的充电状态使发电机动作而发电比主电源高的电压，并将所发电的电力积蓄到电容器，从而将减速能量回收为电力，将所发电的高电压通过DC/DC转换器变换为主电源的电压而利用(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本特开平07-264708号公报
发明内容
但是，在以往的车辆用电源系统中，低电压的主电源和高电压的电容器经由DC/DC 转换器连接，所以如果车辆由于停车等而长时间放置，则电容器经由内部电阻逐渐开始自然放电，而最终成为比主电源低的电压。于是，在非绝缘性的DC/DC转换器中，存在暗电流经由内部电路流出，主电源也逐渐开始放电，而电源容量降低这样的问题。为了避免该问题，考虑在从电容器到主电源的路径中设置开关。即，预先断开开关而将电容器从主电源切离，避免由于电容器的自然放电引起的主电源的放电。但是，如果在电容器被完全放电了的状态下接通开关，则最初，主电源和电容器成为短路状态，从主电源向电容器流过大电流。因此，需要对DC/DC转换器进行电路设计，以容许该大电流，而产生导致DC/DC转换器的大型化以及复杂化这样的新问题。为了避免该新的问题，考虑在使开关接通之前，对电容器进行预充电，而使电容器的电压高于主电源的电压。即，在电容器的电压成为高于主电源的电压的状态下接通开关， 所以避免了从主电源向电容器流过大电流。但是，为了对电容器进行预充电，需要开始发电机的发电动作，需要从主电源经由激磁电流控制电路向发电机供给激磁电流。因此，对激磁电流控制电路接通的电源电压成为主电源的电压，产生得不到高磁通高输出的发电量这样的问题。本发明是为了解决这样的课题而完成的，其目的在于得到一种车辆用电源系统， 经由DC/DC转换器连接低电压的主电源和高电压的电容器，在从电容器到主电源的路径中设置开关，并且使调节器电路连接到DC/DC转换器的高压侧，在引擎的停止状态下断开开关，在引擎起动后，使发电机发电而对电容器进行了预充电之后，使开关成为连接状态，而能够避免由于主电源的放电引起的电源容量降低，能够避免在开关接通时从主电源向电容器流过大电流，并且得到高磁通高输出的发电量。
本发明提供一种车辆用电源系统，其特征在于，具备非绝缘型的DC/DC转换器， 能够在高压侧输入输出端子与低压侧输入输出端子之间双向变换电压；车辆的主电源，经由第1开关与所述DC/DC转换器的所述低压侧输入输出端子连接；电容器，与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，电压的额定最大值大于所述主电源的额定电压；发电机，与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，通过引擎被旋转驱动而发电， 并且具有安装了激磁线圈的伦德尔型(Limdell)转子；永久磁铁，配设于所述转子，在该转子的爪状磁极部内产生与通过所述激磁线圈进行的励磁相逆的朝向的磁场；调节器电路， 与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，对所述激磁线圈供给电力；起动电动机，使所述引擎起动；以及电源控制电路，对所述第1开关进行开闭控制，以使在所述引擎的停止状态下，成为断开状态，在该引擎的起动之后，使所述调节器电路动作而使所述发电机发电，在对所述电容器进行了预充电之后，成为连接状态。根据本发明，第1开关在引擎的停止状态下成为断开状态，主电源与DC/DC转换器切离，所以即使车辆长时间停车而电容器被放电，主电源被放电那样的事态也被避免。另外，在引擎起动之后，使调节器电路动作而使发电机发电，所以最初，发电机通过永久磁铁的泄漏磁通逐次稍微发电，并将该发电电力积蓄到电容器。由于调节器电路连接到DC/DC转换器的高压侧，所以通过电容器中积蓄的电力，在激磁线圈中流过励磁电流， 发电机的发电量提高，电容器的蓄电量增大。进而，在电容器的蓄电量增大之后，第1开关成为连接状态，所以避免从主电源向电容器流过大电流。另外，将主电源的电压通过DC/DC转换器升压后供给到激磁线圈，所以得到高磁通高输出的发电量。
图1是本发明的实施方式1的车辆用电源系统的电路结构图。图2是示出本发明的实施方式1的车辆用电源系统中应用的旋转电机的剖面图。图3是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的基本动作的图。图4是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的能量再生动作的图。图5是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的主电源的充电动作的图。图6是本发明的实施方式2的车辆用电源系统的电路结构图。图7是本发明的实施方式3的车辆用电源系统的电路结构图。图8是说明本发明的实施方式3的车辆用电源系统进行的引擎的起动动作的图。
具体实施例方式实施方式1.图1是本发明的实施方式1的车辆用电源系统的电路结构图，图2是示出本发明的实施方式1的车辆用电源系统中应用的旋转电机的剖面图。在图1中，车辆用电源系统具备车辆的主电源1 ；车载负载2，通过主电源1的电力驱动；起动电动机4，通过主电源1的电力驱动而使车辆的引擎3起动；发电机20，安装于传递车辆的行驶驱动力的路径上，发电比车辆的主电源1高的电压；AC/DC变换电路5，将由发电机20发电的交流电力变换为直流电力；作为电容器的非绝缘型的电气双层电容器6， 积蓄由AC/DC变换电路5变换了的直流电力；非绝缘型的DC/DC转换器7，构成为能够在低压侧输入输出端子7a与高压侧输入输出端子7b之间双向变换电压；调节器电路8，控制向发电机20的激磁线圈的通电量；以及电源控制电路19，控制调节器电路8的驱动和第1及第2开关9、10的开闭动作。另外，在车辆用电源系统中，低压侧布线50与DC/DC转换器7的低压侧输入输出端子7a连接，高压侧布线51与DC/DC转换器7的高压侧输入输出端子7b连接。另外，主电源1、车载负载2、以及起动电动机4与低压侧布线50连接，AC/DC变换电路5、电气双层电容器6、以及调节器电路8与高压侧布线51连接。另外，第1开关9插入在主电源1与 DC/DC转换器7之间的低压侧布线50的路径上，切换主电源1与DC/DC转换器7的连接和非连接。进而，第2开关10安装于主电源1与起动电动机4之间的低压侧布线50的路径上，切换主电源1与起动电动机4的连接和非连接。主电源1使用铅蓄电池等，例如构成14V(额定电压)的低电压系统的车载电源。 车载负载2是空调装置、音响装置等，通过主电源1驱动。AC/DC变换电路5使用二极管桥构成为三相全波整流电路。电气双层电容器6的额定最大值是例如^V。DC/DC转换器7构成为并联连接的二极管11与MOSFET等半导体开关元件14的对和二极管12与半导体开关元件15的对串联地连接，连接于串联连接了电抗器17的二极管 11、12与半导体开关元件14、15对之间，和串联地连接了蓄电器18的二极管11、12与半导体开关元件14、15的2对并联地连接。这样构成的DC/DC转换器7通过使半导体开关元件15成为OFF(断开)状态，并使半导体开关元件14成为ON (导通)/OFF,而使低压侧输入输出端子7a的输入电压升压并输出到高压侧输入输出端子7b。即，从低压侧输入输出端子7a对高压侧输入输出端子7b 得到升压作用。另外，通过使半导体开关元件14成为ON状态，并使半导体开关元件15成为0N/0FF，而使高压侧输入输出端子7b的输入电压降压并输出到低压侧输入输出端子7a。 艮口，从高压侧输入输出端子7b对低压侧输入输出端子7a得到降压作用。调节器电路8具有二极管13和半导体开关元件16，具有对激磁线圈34进行一个方向电流的控制的斩波器降压电路，实现使用元件数的削减以及电路的简化。电源控制电路19是具有CPU、存储器、输入输出电路等的微型计算机，虽然未图示，但监视来自车速传感器、转速传感器等的信号、以及主电源1的电压Vb、电气双层电容器6的电压Vc等信号，根据车辆的运动状态和主电源1以及电气双层电容器6的充电状态， 进行第1及第2开关9、10的开闭控制、DC/DC转换器7的动作控制、调节器电路8的驱动控制等。接下来，参照图2，说明发电机20的结构。发电机20具备壳体21，具有分别大致碗形状的铝制的前支架22和后支架23 ；伦德尔(Lundell)型转子33，将轴36经由轴承25支撑于壳体21，在壳体21内旋转自如地配设；滑轮26，固定于向壳体21的前侧延出的轴36的端部；风扇27，固定于转子33的轴向的两端面；定子30，相对转子33具有一定的空气间隙24，围绕转子33的外周而固定于壳体 21 ；一对滑环28，固定于轴36的后侧，对转子33供给电流；以及一对刷29，以在各滑环观上滑动的方式配设于壳体21内。
6
定子30具备圆筒状的定子铁芯31 ；以及定子线圈32，卷绕安装于定子铁芯31， 伴随转子33的旋转，通过来自后述激磁线圈34的磁通的变化而产生交流。转子33具备激磁线圈34，流过励磁电流而产生磁通；磁极铁心35，以覆盖激磁线圈34的方式设置，并通过其磁通形成磁极；以及轴36，贯穿设置于磁极铁心35的轴心位置。磁极铁心35是分割为分别用例如SlOC等低碳钢制作的第1及第2磁极铁心体 37,41而构成的。第1磁极铁心体37具有第1凸起部38，使外周面成为圆筒形状，轴插通孔38a贯通轴心位置而形成；厚壁环状的第1磁轭部39，从第1凸起部38的一端缘部向径向外侧延伸设置；以及第1爪状磁极部40，从第1磁轭部39的外周部向轴向另一端侧延伸设置。第 1爪状磁极部40形成为使其最外径面形状成为大致梯形形状，周方向宽度朝向前端侧逐渐变窄并且径向厚度朝向前端侧逐渐变薄的锥形形状，在第1磁轭部39的外周部在周方向上以等角节距排列了例如8个。第2磁极铁心体41具有第2凸起部42，使外周面成为圆筒形状，轴插通孔4 贯通轴心位置而形成；厚壁环状的第2磁轭部43，从第2凸起部42的另一端缘部向径向外侧延伸设置；以及第2爪状磁极部44，从第2磁轭部43的外周部向轴向一端侧延伸设置。第 2爪状磁极部44形成为使其最外径面形状成为大致梯形形状，周方向宽度朝向前端侧逐渐变窄并且径向厚度朝向前端侧逐渐变薄的锥形形状，在第2磁轭部43的外周部在周方向上以等角节距排列了例如8个。这样，第1及第2磁极铁心体37、41被制作成同一形状，使第1及第2爪状磁极部 40,44交替咬合，并且，使第1凸起部38的另一端面对接到第2凸起部42的一端面，固定到贯穿设置于轴插通孔38a、42a的轴36。然后，将线轴(未图示)上卷绕安装的激磁线圈 34安装到由第1及第2凸起部38、42、第1及第2磁轭部39、43以及第1及第2爪状磁极部40、44包围的空间。此处，第1及第2凸起部38、42以及第1及第2磁轭部39、43分别相当于磁极铁心35的凸起部以及一对磁轭部。另外，在轴向上，第1及第2爪状磁极部40、 44的前端侧分别与第2以及第1磁轭部43、39重叠。另外，永久磁铁45是例如稀土烧结磁铁，以与第2爪状磁极部44的前端侧内周面相对的方式配设于第1磁轭部39，以与第1爪状磁极部40的前端侧内周面相对的方式配设于第2磁轭部43。另外，永久磁铁45被磁化取向为，磁化方向46与在激磁线圈34中流过的激磁电流在与转子33的轴心正交的平面中制作的磁场47的朝向相反。激磁线圈34经由滑环28以及刷四与调节器电路8连接，定子线圈32与AC/DC 变换电路5连接。此处，调节器电路8以及AC/DC变换电路5配置于发电机20的外部，但调节器电路8以及AC/DC变换电路5也可以配置于壳体21内，而与发电机20 —体构成。接下来，说明这样构成的发电机20的动作。首先，将电流经由刷四以及滑环28供给到转子33的激磁线圈34，而产生磁通。 通过该磁通，第1磁极铁心体37的第1爪状磁极部40被磁化为N极，第2磁极铁心体41 的第2爪状磁极部44被磁化为S极。另一方面，将引擎3的旋转扭矩经由带(未图示)以及滑轮沈传递到轴36，转子33旋转。因此，将旋转磁场提供给定子30的定子线圈32，在定子线圈32中产生电动势。将该交流的电动势通过AC/DC变换电路5整流为直流电流，电气双层电容器6被充电。接下来，说明通过搭载永久磁铁45而得到的效果。首先，对激磁线圈34通电而产生的磁通从第1爪状磁极部40通过空气间隙M进入到定子铁芯31的齿部。然后，磁通从定子铁芯31的齿部通过芯背部在周方向上移动，从与相邻的第2爪状磁极部44对向的齿部通过空气间隙M进入到该第2爪状磁极部44。接下来，进入到第2爪状磁极部44的磁通通过第2磁轭部43、第2凸起部42、第1凸起部38、 第1磁轭部39到达第1爪状磁极部40。此处，在以往的伦德尔型转子中，第1及第2磁极铁心体的设计存在界限，所以通过激磁线圈产生的磁场而磁饱和，在转子中产生的磁通减少。另一方面，为了使从永久磁铁45产生的磁通与定子铁芯41交链，需要在具有大的磁阻的空气间隙M中往复。另外，永久磁铁45配设于第2以及第1爪状磁极部44、40的内径侧，配设成相对第1及第2爪状磁极部40、44的内周面侧以更短的磁路长环绕。因此， 从永久磁铁45产生的磁通的大部分不会迂回定子铁芯41，而在转子33内部形成闭合的磁回路。另外，从永久磁铁45产生的磁通的剩余的微少的部分成为泄漏磁通而与定子铁芯41 交链。此处，永久磁铁45被磁化取向成与激磁线圈34产生的磁场47的朝向相反。因此， 永久磁铁45产生的磁通成为与激磁线圈34产生的磁通相逆的朝向，能够大幅降低构成第 1及第2磁极铁心体37、41的磁性体的磁通密度，能够消除磁饱和。由此，能够使与定子30 交链的磁通量增大，而得到大的发电量。另外，由于从永久磁铁45产生的磁通中的微少的磁通与定子铁芯41交链，所以即使在激磁线圈34中没有流过激磁电流的状态下，转子33的磁极铁心35也被励磁。另外， 发电机20的使用状态下的最高转速下的无负载无励磁的感应电压值被设计成低于AC/DC 变换电路5、以及电气双层电容器6的耐电压这双方。由此，即使在引擎3刚刚起动之后，调节器电路8的控制状态确立之前，引擎3的转速急速上升了的情况下，也不会对AC/DC变换电路5、以及电气双层电容器6施加超过耐电压的电压，而能够去掉保护电路等。接下来，根据图3的动作流程，说明这样构成的车辆用电源系统的基本动作。图3 是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的基本动作的图。另外，将车辆的初始状态设为引擎3是停止状态，且第1开关9成为OFF。另外，将第1设定电压设为电气双层电容器6的额定最大值(例如，28V)。首先，如果键开关(未图示)被接通，则电源控制电路19使第2开关10成为ON (步骤1)。由此，将主电源1的电力供给到起动电动机4，起动电动机4被驱动。电源控制电路 19监视引擎3的起动(步骤2)，如果引擎3起动，则使第2开关10成为OFF (步骤3)。接下来，电源控制电路19使调节器电路8 (半导体开关元件16)成为ON (步骤4)。 此时，最初，通过永久磁铁45的泄漏磁通对磁极铁心35进行励磁，发电输出被逐次少量输出，通过AC/DC变换电路5整流为直流电流，电气双层电容器6被充电。伴随该电气双层电容器6的充电，激磁电流流过激磁线圈34，发电输出增加，通过AC/DC变换电路5整流为直流电流，电气双层电容器6被充电。 电源控制电路19监视电气双层电容器6的电压Vc与第1主电源1的电压Vb的大小关系(步骤5)，如果电压Vc大于电压Vb，则使第1开关9成为ON (步骤6)。接下来， 电源控制电路19使DC/DC转换器7成为0N(步骤7)。具体而言，通过使半导体开关元件 15成为OFF，并使半导体开关元件14成为0N/0FF，而使主电源1的电压Vb升压至电气双层电容器6的额定最大值Q8V)。由此，高压侧布线51的电压提高至^V，激磁线圈34中流过的激磁电流值增大，发电量增加。然后，电源控制电路19监视电气双层电容器6的电压Vc，如果电压Vc成为第1设定电压Q8V)以上(步骤8)，则使DC/DC转换器7成为OFF(步骤9)，使调节器电路8成为 OFF (步骤 10)。然后，如果引擎3停止(步骤11)，则电源控制电路19使第1开关9成为OFF(步骤 12)。此处，如果引擎3停止，则电气双层电容器6中蓄电的电力被逐渐放电。另外，在省略了第1开关9的情况下，如果电气双层电容器6的电压Vc降低而低于主电源1的电压 Vb，则将暗电流从主电源1经由DC/DC转换器7的二极管11连续供给到电气双层电容器6， 主电源1的电源容量降低。在该实施方式1中，如果引擎3停止，则第1开关9成为OFF，主电源1从电气双层电容器6切离。因此，即使在车辆以引擎停止状态长时间停车的情况下，电气双层电容器6 自然放电而电气双层电容器6的电压Vc低于主电源1的电压Vb，也被未然地避免主电源1 放电而使电源容量降低那样的事态。另外，在引擎3起动了之后，直至电气双层电容器6的电压Vc大于主电源1的电压Vb，使第1开关9成为OFF。即，在电气双层电容器6被预充电之后，第1开关9成为0N。 因此，车辆以引擎停止状态长时间停车而以电气双层电容器6枯竭的状态连接到主电源1 那样的事态被未然地避免。由此，无需增大DC/DC转换器7的容许电流，而实现DC/DC转换器7的小型化以及电路结构的简化。进而，防止产生第1开关9的溶敷等。接下来，根据图4的动作流程，说明能量的再生动作。图4是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的能量再生动作的图。另外，设为车辆是行驶状态，且第1开关 9成为0N。电源控制电路19监视电气双层电容器6的电压Vc (步骤20)，如果电气双层电容器6的电压Vc成为主电源1的电压Vb以下，则使DC/DC转换器7成为ON(步骤21)，使调节器电路8成为ON(步骤22)。具体而言，通过使半导体开关元件15成为0FF，并使半导体开关元件14成为0N/0FF，而使主电源1的电压Vb升压至电气双层电容器6的额定最大值 (28V)。由此，高压侧布线51的电压提高至^V，激磁线圈34中流过的激磁电流值增大，发电量增加，电气双层电容器6被充电。然后，如果电压Vc成为第1设定电压Q8V)以上(步骤23)，则使DC/DC转换器7成为OFF (步骤24)，使调节器电路8成为OFF (步骤25)，返回到步骤20。这样，调节器电路8与DC/DC转换器7的高压侧连接，所以能够通过提高电压而使发电机20的发电量成为高输出。即，由于发电机20具备伦德尔型的转子33，所以在发电时的阻抗中，定子30的线圈阻抗成为支配性地位，在某种程度的转速以上时，电流量不依赖于外部负载，而电流量成为恒定的区域占据大半。因此，通过提高发电电压，作为电流与电压之积的输出提高。
另外，在减速时，以通过DC/DC转换器7使主电源1的电压Vb升压，而成为电气双层电容器6的额定最大值的电压Q8V)方式，增加调节器电路8的电流值，所以能够增加激磁电流。通过该发电电压的高电压化和激磁电流的增加，相比于在14V系统中通过再生时的发电输出对主电源1进行直接充电的再生充电，能够在减速动作的定时，更大量地再生。 例如，相对于在对14V系统的主电源1进行直接充电的再生充电中实现2kW左右的再生，在本实施方式1中，能够实现4kW以上的再生。另外，在电气双层电容器6被充填至额定最大值的电压之后，使DC/DC转换器7以及调节器电路8成为OFF，所以引擎3要求的发电用电力被削减，能够提高引擎3的燃料效率。接下来，根据图5的动作流程，说明主电源1的充电动作。图5是说明本发明的实施方式1的车辆用电源系统进行的主电源的充电动作的图。另外，设为车辆是行驶状态，且第1开关9成为ON。电源控制电路19监视主电源1的电压Vb (步骤30)，如果主电源1的电压Vb小于主电源1的充电电压(例如，10V)，则使DC/DC转换器7成为ON (步骤31)。具体而言，通过使半导体开关元件14成为0N，并使半导体开关元件15成为0N/0FF，而使电气双层电容器6 的电压Vc降压为主电源1的额定电压(例如，14V)。由此，主电源1被充电。然后，如果电压Vb成为主电源1的额定电压以上(步骤32)，则使DC/DC转换器7成为OFF (步骤33)， 返回到步骤30。这样，针对主电源1不进行再生时的瞬时大电流充电，所以能够防止由于再生引起的主电源1的寿命降低。另外，车载负载2是几百W左右的负载，所以也可以将电气双层电容器6中蓄电的电力经由DC/DC转换器7变换为小电力而供给到车载负载2。实施方式2.图6是本发明的实施方式2的车辆用电源系统的电路结构图。在图6中，连接线52连接于高压侧布线51与低压侧布线50之间，二极管53和电阻体M与连接线52串联地安装。另外，电源控制电路19构成为检测连接线52中流过的电流I。。另外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。在该实施方式2中，通过电源控制电路19检测连接线52中流过的电流Itl,判定电气双层电容器6的电压Vc与主电源1的电压Vb的大小关系。S卩，在步骤5、20中，根据有无电流I。，判定电压Vc >电压Vb、或者电压Vc <电压Vb。即使在该实施方式2中，也得到与上述实施方式1同样的效果。此处，电流Itl相比于电压，时间常数更长，所以如果使用低通滤波器滤除高频分量，则能够抑制外部噪声的影响。另外，在上述实施方式2中，设为检测连接线52中流过的电流Itl，但也可以检测在电阻体M的两端产生的电压。实施方式3.图7是本发明的实施方式3的车辆用电源系统的电路结构图。
在图7中，第2开关55配设成将起动电动机4的电源切换到主电源1或者电气双层电容器6。另外，其他结构与上述实施方式1同样地构成。根据图8的动作流程，说明该实施方式3的车辆用电源系统进行的引擎3的起动动作。图8是说明本发明的实施方式3的车辆用电源系统进行的引擎的起动动作的图。另夕卜，将车辆的初始状态设为引擎3是停止状态，且第1开关9成为OFF。首先，如果键开关(未图示)接通，则电源控制电路19判定电气双层电容器6的电压Vc与主电源1的电压Vb的大小关系(步骤50)。然后，如果判定为电压Vc >电压Vb， 则转移到步骤51，第2开关55连接到高压侧，电气双层电容器6的电力被供给到起动电动机4。另外，如果判定为并非电压Vc >电压Vb，则转移到步骤52，第2开关55连接到低压侧，主电源1的电力被供给到起动电动机4。由此，起动电动机4被驱动，引擎3起动。然后，电源控制电路19监视引擎3的起动(步骤53)，如果引擎3起动，则使第2开关55成为 OFF (步骤54)，转移到图3中的步骤4。这样，根据实施方式3，如果是电压Vc > Vb，则利用电气双层电容器6中蓄电的电力而使引擎3起动。因此，电气双层电容器6相比于由铅蓄电池等构成的主电源1，放电性能更佳，所以能够迅速向起动电动机4供给电力，迅速进行扭矩助力。另外，由于利用主电源1的电力来减少引擎3的起动动作，所以抑制与起动动作时的大电流放电相伴的主电源 1的寿命降低。此处，考虑在电压Vc彡Vb时，将主电源1中积蓄的电力通过DC/DC转换器7升压而供给到起动电动机4。在该情况下，由于在DC/DC转换器7中流过过电流，所以在DC/DC 转换器7中需要过电流保护电路。但是，根据该实施方式3，在电压Vc ^ Vb时，使第1开关 9成为OFF，将主电源1中积蓄的电力直接供给到起动电动机4，所以无需在DC/DC转换器7 中设置过电流保护电路。另外，在上述各实施方式中，AC/DC变换电路构成为使用了二极管桥的三相全波整流电路，所以AC/DC变换电路也可以使用进行同步整流的M0SFET、用寄生二极管进行整流的MOSFET等多相逆变器。另外，在上述各实施方式中，调节器电路构成为通过斩波式的降压电路以单极动作，但调节器电路也可以由H桥构成而成为两极。另外，在上述各实施方式中，以与爪状磁极部的前端侧内周面相对的方式在磁轭部中配设了永久磁铁，但永久磁铁也可以配设于在周方向上相邻的爪状磁极部之间。
权利要求
1.一种车辆用电源系统，其特征在于，具备非绝缘型的DC/DC转换器，能够在高压侧输入输出端子与低压侧输入输出端子之间双向变换电压；车辆的主电源，经由第1开关与所述DC/DC转换器的所述低压侧输入输出端子连接；电容器，与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，电压的额定最大值大于所述主电源的额定电压；发电机，与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，通过引擎被旋转驱动而发电，并且具有安装了激磁线圈的伦德尔型转子；永久磁铁，配设于所述转子，在该转子的爪状磁极部内产生与通过所述激磁线圈进行的励磁相逆的朝向的磁场；调节器电路，与所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子连接，对所述激磁线圈供给电力；起动电动机，使所述引擎起动；以及电源控制电路，对所述第1开关进行开闭控制，以使在所述引擎的停止状态下，成为断开状态，在该引擎的起动之后，使所述调节器电路动作而使所述发电机发电，在对所述电容器进行了预充电之后，成为连接状态。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述电源控制电路在探测到预充电了的所述电容器的电压高于所述主电源的电压时， 使所述第1开关成为连接状态。
3.根据权利要求2所述的车辆用电源系统，其特征在于，还具备连接线，连接所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子和所述主电源的高压侧；以及二极管，安装于所述连接线，使从所述DC/DC转换器的所述高压侧输入输出端子朝向所述主电源的高压侧的电流成为正向，所述电源控制电路监视有无通过所述二极管的电流值，在有该电流值的情况下，作为探测到所述电容器的电压高于所述主电源的电压。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述电源控制电路在使所述第1开关成为连接状态之后，使所述DC/DC转换器动作，而使该主电源的电压升压至该电容器的额定最大值，并且使所述调节器电路动作而使所述发电机发电，将该发电机的发电电力充电到该电容器。
5.根据权利要求1 4中的任意一项所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述电源控制电路在所述引擎的动作时、并且所述电容器的电压成为所述主电源的电压以下时，使所述DC/DC转换器动作，而使该主电源的电压升压至该电容器的额定最大值， 并且使所述调节器电路动作而使所述发电机发电，将该发电机的发电电力充电到该电容ο
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述电源控制电路在所述引擎的动作时、并且所述主电源的电压小于所述主电源的充电电压时，使所述DC/DC转换器动作，而使所述电容器的电压降压至该主电源的额定电压， 对该主电源充电。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述电源控制电路在所述引擎的起动时、并且所述电容器的电压大于所述主电源的电压的情况下，将该电容器的电力供给到所述起动电动机，在该电容器的电压是该主电源的电压以下的情况下，将该主电源的电力供给到该起动电动机。
8.根据权利要求1 7中的任意一项所述的车辆用电源系统，其特征在于， 所述调节器电路具有对所述激磁线圈进行一个方向电流的控制的斩波器降压电路。
全文摘要
本发明提供一种能够避免由于主电源的放电引起的电源容量降低，能够避免在开关接通时从主电源向电容器流过大电流，并且得到高磁通高输出的发电量的车辆用电源系统。主电源(1)经由第1开关(9)连接到DC/DC转换器(7)的低压侧，电气双层电容器(6)以及调节器电路(8)连接到DC/DC转换器(7)的高压侧。进而，以在转子的爪状磁极部内产生与通过激磁线圈(34)得到的励磁相逆的朝向的磁场的方式，在发电机(20)的转子中配设永久磁铁。另外，电源控制电路(19)以在引擎(3)的停止状态下成为断开状态，在引擎(3)起动之后，使调节器电路(8)动作而使发电机(20)发电，对电气双层电容器(6)进行了预充电之后，成为连接状态的方式，对第1开关(9)进行开闭控制。
文档编号B60R16/033GK102470812SQ20108003255
公开日2012年5月23日 申请日期2010年4月12日 优先权日2009年7月24日
发明者井上正哉, 杉田英树, 浦壁隆浩, 矢野拓人, 高田淳年 申请人:三菱电机株式会社