专利名称：用于机动车辆的发电机控制设备与方法
技术领域：
本发明涉及一种用于机动车辆的发电机的控制设备和方法。
背景技术：
2002年5月10日发布的日本专利No.3305850举例说明了一种先前提出的用于机动车辆的交流发电机控制设备。在所提出的交流发电机控制设备中，发动机的吸入空气的温度被用作电池的估测温度，从而用作控制交流发电机的控制参数。而且，当车辆低速行驶时，吸入空气的温度确定为高于电池的实际温度。因此，估测的电池温度进行修正而予以降低。另一方面，当车辆高速行驶时，吸入空气的温度确定为低于电池的实际温度。因此，估测的电池温度进行修正而予以增加。而且，在发动机的冷却水温度高于预定值时，估测的电池温度进行修正而予以增加。
不过，在上述先前提出的交流发电机的控制设备中，在发动机冷却水温度高于预定值并因此估测的电池温度进行修正而予以增加的情况下，存在一种可能性，即在发动机的预热状态下，估测的电池温度计算值高于实际电池温度。因此，当外部空气(外界空气)的温度相对较低时，存在的一种可能性是，出现电池充电不足(即电池处于不充分的充电状态(或者不充分充电的状态))。这主要是下列原因引起的。即使在外部空气的温度相同的情况下，在预热状态下吸入空气的温度与冷态下吸入空气的温度不同，尤其是在车速范围。也就是说，由于热量在发动机室内的回流，在预热状态下检测的吸入空气的温度高于冷态下检测的吸入空气温度。而且，电池的实际温度难于在短时内升高而与环境温度相一致。
发明内容
因此，本发明的一个目的就是提供能够有效控制车辆发电机的控制设备或方法。
根据本发明的一方面，提供了一种用于车辆的发电机控制设备，包括发动机；用于检测发动机吸入空气的温度的吸入空气温度检测部分；用于在发动机起动时确定发动机是否处于预热状态的发动机起动温度状态确定部分；电池；用于估测电池液体温度的电池液体温度估测部分；用于存储由所述电池液体温度估测部分估得的电池液体温度的电池液体温度存储部分；在发动机于预热状态下起动时，所述电池液体温度估测部分通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度进行比较而将所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储部分先前存储的电池液体温度中的较低值作为电池液体温度；以及用于根据估测的电池液体温度对电池进行充电的发电机。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆的发电机控制方法，包括检测发动机起动时发动机吸入空气的温度；确定在发动机起动时发动机是否处于预热状态；在发动机于预热状态下起动时，通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度相比较而将电池液体温度估测为所检测的吸入空气温度和先前存储的电池液体温度中的较低值；存储所估测的电池液体温度；以及根据所估测的电池液体温度对电池进行充电。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的发电机控制设备，包括发动机；用于检测发动机吸入空气的温度的吸入空气温度检测装置；在发动机起动时用于确定发动机是否处于预热状态的发动机起动温度状态确定装置；电池；用于估测电池液体温度的电池液体温度估测装置；用于存储由所述电池液体温度估测装置估得的电池液体温度的电池液体温度存储装置；在发动机于预热状态下起动时，所述电池液体温度估测装置通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度进行比较而将所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储装置先前存储的电池液体温度中的较低值作为电池液体温度；以及用于根据估测的电池液体温度对电池进行充电的发电装置。
通过参照附图所作的下述说明，本发明的其他目的和特点将得以理解。
图1是示出根据本发明所述的用于车辆的发电机控制设备的第一实施例的结构的示意图。
图2是表示电池充电特性的曲线图。
图3是示出用于估测电池液体温度的控制过程的流程图。
具体实施例方式
下文将参照附图以便于更好地理解本发明。图1是表示根据本发明的用于车辆的发电机控制设备的第一实施例的结构的示意图。
作为车辆发电机的交流发电机1通过带和带轮(未示出)与安装于所述车辆中的发动机2的曲轴(未示出)机械连接。交流发电机(或者发电机)1与安装于车辆上的电池3电连接，而电池3可以使用交流发电机1产生的电能进行充电。而且，交流发电机1按照来自控制单元4的发电电压指令值(generation-voltage command value)进行控制。而且，交流发电机1包括IC调节器，该调节器用于在检测电池3电压的同时在适当的预定能级(predetermined levels)上调整(或控制)充电。
控制单元4接收车辆的各种信息信号，例如来自水温传感器5、吸入空气温度传感器6、电流传感器7、电压传感器8、曲柄角度传感器(未示出)和油门传感器(未示出)的信号。水温传感器5用于检测(或探测)发动机2冷却水(或冷却剂)的温度，并与发动机水温检测部分(或装置)相对应。吸入空气温度传感器6用于检测发动机2的吸入空气的温度，并与吸入空气温度检测部分(或装置)相对应。电流传感器7用于检测从交流发电机1向电池3流动(或移动)的电流(即充电电流)的量。电压传感器8用于检测电池3的电压。然后，控制单元4根据车辆的所述各种信息信号计算出用于交流发电机1的发电电压指令值。而且，吸入空气温度传感器6可以是，例如，包括于空气流量计(未示出)中的传感器，只要检测到发动机2中吸入空气的流动通道中的温度即可。
也可以使用参数，例如，车辆的运行(或行驶)状态、电池3的充电状态(即充电量)、以及电池3的液体温度(即电池液体的温度或电池温度)，从而确定用于进行交流发电机1发电控制的发电电压(即交流发电机1的发电(电能)的电压)。
随着所述交流发电机的发电电压升高，电池的充电系数(或充电量)(即给电池充电的充电速度)也升高。而且，如图2所示，电池随着电池液体温度降低变得更难于进行充电。因此，在电池的充电状态(即充电条件)相对较低(或较差)的情况下，或者电池的液体温度相对较低的情况下，可取的是象本实施例中所进行的那样通过增加所述交流发电机的发电电压来加速(或加快)电池的充电，并从而防止充电的未足状态和电池的弱或停滞(充电)状态。
而且，当估测(或判断，或计算)电池的充电状态时，电池的液体温度也成为重要的参数(即，作为重要的参数)。为了检测电池的这种液体温度，有效的方法是将温度传感器装设于电池中。不过，如果在不使用这种温度传感器的情况下也可以估测液体温度的话，那么可以实现减少成本和通过适当的发电电压进行交流发电机控制。
在平衡状态下，电池的液体温度基本上与外部空气的温度相等。然后，电池的液体温度通过接受来自发动机的热量或电池的自身加热而上升(或，增加)。不过，只要使用低于过充电电压的电压值对电池进行充电，源于电池自身加热的加热就会低于源于接受发动机热量的加热。因此，电池的液体温度几乎是通过接收发动机的热量而上升的。从而电池的液体温度可靠地等于或高于外部空气的温度。因此，如果外部空气温度可以被精确估计出来的话，那么就减小了发动机起动时液体温度估测为高于真实值(即，电池的真实液体温度)的某一值的可能性。也就是说，为了确准地防止电池充电不足，希望精确估测外部空气的温度而不至出现电池液体温度估测为高于其实际值的更高值的情况，以便控制(或调整，或调节)交流发电机处于最优发电电压，并从而提高车辆的燃油经济性。
因此，在根据本发明的该实施例中，用于计算交流发电机的发电电压指令值的电池液体温度考虑外部空气温度进行估测，这将在下文进行说明。
图3是流程图，表明当估测电池3的液体温度时，由上述控制单元4所执行的控制过程。
在相应于发动机起动确定部分(装置)的步骤S1处，控制单元4确定发动机2当时是否处于起动状态(或者，发动机2起动时)。也就是说，控制单元4检查发动机2是否处于发动机起动状态。如果控制单元4确定出(或，判断出)发动机2处于发动机起动状态(或，在发动机起动期间)，那么程序就前进至步骤S2。从另一方面来讲，如果发动机2不是处于发动机起动状态，也就是说，如果发动机2已处于发动机起动状态之后的状态，那么程序就前进至步骤S3。后文将说明步骤S3的内容。
在相应于发动机起动温度状态确定(或，判断)部分(或，装置)的步骤S2处，控制单元4确定在发动机2起动时发动机2的起动形式(或，条件)是预热起动还是冷(或，凉)起动。也就是说，预热起动意味着在发动机2的预热状态下(即发动机2已经进行了预热)的起动(或，开动)，而冷起动意味着在发动机2的冷态下的启动。在步骤S2处，如果温度差ΔT(的绝对值)等于或大于第一预定值A，或者由水温传感器5检测的发动机2的(冷却)水温度的绝对值(即发动机2的冷却水的当前温度)和由吸入空气温度传感器6检测的吸入空气温度的绝对值(即当前吸入空气温度)中的至少一个等于或大于第二预定值B；那么控制单元4确定发动机2在预热状态下起动，而程序前进至步骤S3。从另一方面来讲，如果S2的结果为否，则控制单元4确定发动机2在冷态下起动，且程序前进至步骤S4。温差ΔT是所检测发动机2的水温与所检测的吸入空气温度之间的差值。外部空气温度变化能够达到的上限(温度)值可以在某种程度上予以确定。因此，通过建立这种准则(或，限制)，也就是说，通过设定第二预定值B，就可以在几乎每种情况下识别预热状态或冷态。而且，第一预定值A和第二预定值B根据车辆的特性和其他因素预先确定，例如，所述第一预定值A设置为等于6度(摄氏度)，而所述第二预定值B设定为等于35度。
用于(发动机2的)水温和吸入空气温度的绝对值的这些准则并不局限于如上面所述那样设定为同一(或，共同)值。考虑到传感器的不同形式，这些准则可以分别设定为两个不同的值。
在步骤S3处，控制单元4将由吸入空气温度传感器6所检测的吸入空气温度与电池3的液体温度的先前值(即上次的值)相比较。也就是说，该先前值是液体温度(上次存储)的值，该值此时(即当前)存在于包括在控制单元4中的备用RAM(随机存取存储器)中。然后，控制单元4将这些温度中的较低值设定为电池3液体温度的当前值。换句话说，在步骤S3处，控制单元4通过将所检测的吸入空气温度与上次存储的电池液体温度相比较，而将当前电池的液体温度估测为所检测的(当前的)吸入空气温度和上次存储于备用RAM中的电池液体温度中的较低值。然后，程序前进至步骤S5。在相应于电池液体温度存储部分(装置)的步骤S5处，控制单元4在步骤S3或S4中将所确定的(估测的)电池液体温度存储于备用RAM中。详细来说，在发动机2于预热状态下起动(即在步骤S2中为是)或者发动机2处于其起动状态之后的状态(即非起动状态，在步骤S1中为是)的情况下，控制单元4把由吸入空气温度传感器6当前所检测的吸入空气温度或液体温度的先前值中的较低值作为电池3液体温度的当前值。而且，在通过将发动机钥匙旋转到OFF而关闭发动机2时，上述备用RAM能够存储电池3液体温度的(当前)值。也就是说，在发动机2于预热状态下起动的情况下，控制单元4将吸入空气的温度与当发动机钥匙上次旋转为OFF时(即上次关闭发动机2时)作为电池3液体温度先前值存储的液体温度值进行比较。然后，控制单元4通过取用这些温度中的较低值来确定电池3液体温度的当前值。借此来减小当发动机2于预热状态下起动时由于发动机室热量的干涉(或，影响)造成的、测量的(或，确定的)吸入空气温度高于其实际(即真实)温度的可能性。
在步骤S4处，控制单元4通过将电池3的液体温度设定为由吸入空气温度传感器6所检测的吸入空气温度值来确定电池3的液体温度的当前值。换句话说，在步骤S4处，控制单元4在发动机冷启动时将电池的当前液体温度估测为所检测(当前)的吸入空气温度。然后，程序前进至步骤S5。也就是说，当发动机2以冷态起动时(或者在发动机2以冷态起动的情况下)，电池3的液体温度被认为是吸入空气温度。步骤S4处的过程被执行，因为当发动机2以冷态起动时，吸入空气温度基本上等于发动机2爆的水温。这是因为当发动机2以冷态起动时，车辆中的各温度参数处于平衡状态。此外，步骤S3和S4对应于电池液体温度估测部分(装置)。
在步骤S5处，控制单元4将在步骤S3或S4中确定的电池液体温度存储(或记忆)于备用RAM中。然后，控制单元4根据所估测(确定)的电池液体温度计算用于交流发电机1的发电电压指令值。而交流发电机1以基于发电电压指令值的发电电压对电池3进行充电。
而且，在步骤S5中，控制单元4可以重写备用RAM从而将先前存储于备用RAM中的电池液体温度改变为步骤S3或S4中确定的当前温度。
如上面所述，在该实施例中，外部空气温度通过判断发动机的预热启动或冷启动而得以精确地估测。因此，可以有效地防止(或，减少)电池的液体温度被估测为高于其实际温度的温度的不便。这是因为考虑到(实际)电池液体温度几乎不会低于(实际)外部空气温度这一事实，而将估测的外部空气温度作为电池液体温度。
因此，当外部空气温度相对较低时，可以避免电池的充电不足，且当外部空气温度相对较高时，与电池液体温度的实际温度相比，电池液体温度几乎不会被估计得过低。也就是说，由于当发动机以冷态起动时(例如，发动机在某些环境下第一次启动)执行步骤S4的过程，所以即使在外部空气温度相对较高时，电池液体温度也几乎不会被估测为过份低于其实际温度的温度。因此，可以提供(或，设定)交流发电机的最优发电电压。
此外，在本实施例中，如图3流程图所示，控制单元4包括作为软件系统的电池液体温度估测部分(装置)。
本申请是以2004年6月22日提交的在先日本专利申请No.2004-183167为基础的。该日本专利申请的全部内容在本文中引作参考。
虽然已经参照本发明的特定实施例对本发明进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施例。所述技术领域技术人员可以根据上述教导对所述实施例进行修改和变换。本发明的范围参照所附的权利要求予以限定。
权利要求
1.一种用于机动车辆的发电机控制设备，包括发动机；用于检测发动机吸入空气的温度的吸入空气温度检测部分；用于在发动机起动时确定发动机是否处于预热状态的发动机起动温度状态确定部分；电池；用于估测电池液体温度的电池液体温度估测部分；用于存储由所述电池液体温度估测部分估得的电池液体温度的电池液体温度存储部分；在发动机于预热状态下起动时，所述电池液体温度估测部分通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度进行比较而将所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储部分先前存储的电池液体温度中的较低值作为电池液体温度；以及用于根据估测的电池液体温度对电池进行充电的发电机。
2.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发动机起动温度状态确定部分用于在发动机启动时确定所述发动机是处于预热状态还是冷态；而所述电池液体温度估测部分用于在发动机于冷态下起动时将所检测的吸入空气温度作为电池液体温度。
3.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述先前存储的电池液体温度是由所述电池液体温度存储部分上次存储的温度。
4.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发电机控制设备还包括用于在发动机起动时检测发动机冷却水温度的发动机水温检测部分；所述发动机起动温度状态确定部分用于在所检测的冷却水温度和吸入空气温度之间的温差等于或大于预定值的情况下，确定发动机处于预热状态。
5.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发电机控制设备还包括用于在发动机起动时检测发动机的冷却水温度的发动机水温检测部分；且所述发动机起动温度状态确定部分用于在冷却水温的绝对值和吸入空气温度绝对值中的至少一个等于或大于相应的预定值的情况下，确定发动机处于预热状态。
6.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发电机控制设备还包括用于检测发动机冷却水温度的发动机水温检测部分；且所述发动机起动温度状态确定部分用于在所检测的冷却水温度和吸入空气温度之间的温差等于或大于第一预定值的情况下，或者在冷却水温的绝对值和吸入空气温度的绝对值中的至少一个等于或大于第二预定值的情况下，确定发动机处于预热状态。
7.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发电机控制设备还包括用于确定发动机当前是否处于起动状态的发动机起动确定部分；且如果所述发动机起动确定部分确定发动机没有处于起动状态，则所述电池液体温度估测部分把所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储部分先前存储的电池液体温度中的的较低值作为电池液体温度。
8.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，先前存储的电池液体温度是发动机上次关机时由所述电池液体温度存储部分存储的温度。
9.根据权利要求8所述的发电机控制设备，其中，所述吸入空气温度检测部分检测发动机起动时吸入空气温度；所述先前存储的电池液体温度与所检测的当前吸入空气温度进行比较。
10.根据权利要求1所述的发电机控制设备，其中，所述发电机用于使用根据所述估测的电池液体温度控制的发电机的发电电压对电池进行充电。
11.根据权利要求10所述的发电机控制设备，其中，所述发电机的发电电压根据所述估测的电池液体温度、车辆的运行状态和电池的充电状态进行控制。
12.根据权利要求10所述的发电机控制设备，其中，所述发电机的发电电压随着所述估测的电池液体温度的降低而升高。
13.根据权利要求12所述的发电机控制设备，其中，所述发电机的发电电压随着电池的充电状态的变低而升高。
14.根据权利要求6所述的发电机控制设备，其中，所述电池液体温度存储部分用于将由所述电池液体温度估测部分估得的电池液体温度存储于备用RAM中。
15.一种车辆的发电机控制方法，包括检测发动机起动时发动机吸入空气的温度；确定在发动机起动时发动机是否处于预热状态；在发动机于预热状态下起动时，通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度相比较而将电池液体温度估测为所检测的吸入空气温度和先前存储的电池液体温度中的较低值；存储所估测的电池液体温度；以及根据所估测的电池液体温度对电池进行充电。
16.一种用于车辆的发电机控制设备，包括发动机；用于检测发动机吸入空气的温度的吸入空气温度检测装置；在发动机起动时用于确定发动机是否处于预热状态的发动机起动温度状态确定装置；电池；用于估测电池液体温度的电池液体温度估测装置；用于存储由所述电池液体温度估测装置估得的电池液体温度的电池液体温度存储装置；在发动机于预热状态下起动时，所述电池液体温度估测装置通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度进行比较而将所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储装置先前存储的电池液体温度中的较低值作为电池液体温度；以及用于根据估测的电池液体温度对电池进行充电的发电装置。
全文摘要
本发明公开了一种用于汽车的发电机控制设备，所述控制设备包括发动机；用于检测发动机吸入空气温度的吸入空气温度检测部分；在发动机起动时，用于确定发动机处于预热状态的发动机起动温度状态确定部分；电池；用于估测电池液体温度的电池液体温度估测部分；用于存储由所述电池液体温度估测部分估得的电池液体温度的电池液体温度存储部分；以及用于根据估测的电池液体温度对电池进行充电的发电机。而且，在该控制设备中，在发动机于预热状态下起动时，所述电池液体温度估测部分通过将所检测的吸入空气温度与先前存储的电池液体温度进行比较而将所检测的吸入空气温度和由所述电池液体温度存储部分先前存储的电池液体温度中的较低值作为电池液体温度。
文档编号H02P9/00GK1719721SQ20051007385
公开日2006年1月11日 申请日期2005年5月25日 优先权日2004年6月22日
发明者久保麻巳 申请人:日产自动车株式会社