Устройство электропитания транспортного средства

Авторы патента:


Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства
Устройство электропитания транспортного средства

 


Владельцы патента RU 2617421:

ТОЙОТА ДЗИДОСЯ КАБУСИКИ КАЙСЯ (JP)

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение точности определения неисправности при более простой конструкции устройства. Устройство электропитания транспортного средства включает в себя первый порт (Р1), к которому подключена электрическая нагрузка (20), второй порт (Р2), к которому подключено первое аккумуляторное устройство (21), третий порт (Р3), к которому подключено второе аккумуляторное устройство (22), четвертый порт (Р4), к которому подключено энергогенерирующее устройство (23), первый переключатель (5), расположенный между первым портом и вторым портом, второй переключатель (6), расположенный между вторым портом и четвертым портом, третий переключатель (7), расположенный между первым портом и третьим портом, четвертый переключатель (8), расположенный между третьим портом и четвертым портом, а также блок (11) переключения состояния, выполненный с возможностью переключения между первым состоянием, в котором первый и четвертый переключатель находятся во включенном состоянии, второй и третий переключатели находятся в выключенном состоянии, и вторым состоянием, в котором первый и четвертый переключатели находятся в выключенном состоянии, второй и третий переключатели находятся во включенном состоянии. При этом каждый из первого переключателя и третьего переключателя образован переключающим элементом, выполненным так, что включенное состояние переключающего элемента управляемо; первый переключатель выполнен с возможностью постепенного создания проводимости между электрической нагрузкой и первым аккумуляторным устройством; и третий переключатель выполнен с возможностью постепенного создания проводимости между электрической нагрузкой и вторым аккумуляторным устройством. 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

1. Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству электропитания транспортного средства, подключенному к электрической нагрузке, к энергогенерирующему устройству, а также к аккумуляторному устройству.

2. Описание предшествующего уровня техники

[0002] Обычная двойная система электропитания транспортного средства включает в себя высоковольтный источник электропитания и низковольтный источник электропитания (см., например, публикацию японской патентной заявки №2007-307931 (JP 2007-307931 А)).

[0003] В этой двойной системе электропитания транспортного средства электрогенератор, служащий в качестве низковольтного источника подачи электроэнергии, который генерирует энергию с использованием вращения выходного привода двигателя, и аккумулятор, служащий в качестве высоковольтного источника подачи электроэнергии, который выдает более высокое напряжение, чем низковольтная система подачи электроэнергии, соединены с помощью преобразователя постоянного тока в постоянный (DC-DC).

[0004] При этом в двойной системе электропитания транспортного средства, описанной в JP 2007-307931 А, использован преобразователь постоянного тока, однако стоимость его производства высока.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Настоящее изобретение относится к устройству электропитания транспортного средства, имеющему более низкую стоимость производства.

[0006] Устройство электропитания транспортного средства в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения включает в себя: первый порт, к которому подключена электрическая нагрузка; второй порт, к которому подключено первое аккумуляторное устройство; третий порт, к которому подключено второе аккумуляторное устройство; четвертый порт, к которому подключено энергогенерирующее устройство, первый переключатель, расположенный между первым портом и вторым портом, второй переключатель, расположенный между вторым портом и четвертым портом, третий переключатель, расположенный между первым портом и третьим портом, четвертый переключатель, расположенный между третьим портом и четвертым портом, а также блок переключения состояния, выполненный с возможностью переключения между первым состоянием, в котором первый переключатель находится во включенном состоянии, второй переключатель в выключенном состоянии, третий переключатель в выключенном состоянии, а четвертый переключатель во включенном состоянии, и вторым состоянием, в котором первый переключатель находится в выключенном состоянии, второй переключатель во включенном состоянии, третий переключатель во включенном состоянии, и четвертый переключатель в выключенном состоянии.

[0007] В соответствии с описанной выше конфигурацией, может быть создано устройство электропитания транспортного средства, имеющее более низкую стоимость производства.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Признаки, преимущества и техническая и промышленная значимость типовых вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены одинаковые элементы, и на которых:

На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства электропитания в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 2 представлена принципиальная схема системы электропитания, имеющей многопортовое устройство электропитания, показанное на фиг. 1;

На фиг. 3 представлена блок схема последовательности операций переключения для первого состояния;

На фиг. 4 представлена диаграмма, показывающая изменения напряжения на портах ввода/вывода в многопортовом устройстве электропитания, показанном на фиг. 1;

На фиг. 5 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства электропитания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 6 представлена принципиальная схема системы электропитания, имеющей многопортовое устройство электропитания, показанное на фиг. 5;

На фиг. 7 представлена блок схема последовательности операций переключения для второго состояния;

На фиг. 8А и 8В представлены диаграммы, показывающие изменения напряжения на портах ввода/вывода в многопортовом устройстве электропитания, показанном на фиг. 5;

На фиг. 9 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства электропитания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 10 представлена блок-схема последовательности операций, для определения неисправности аккумуляторного устройства;

На фиг. 11 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства электропитания в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения;

На фиг. 12 представлена блок-схема последовательности операций для определения неисправности переключателя

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[0009] Примеры осуществления настоящего изобретения будут описаны ниже со ссылкой на чертежи.

[0010] На фиг. 1 показана функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства 100 электропитания, служащего в качестве устройства электропитания транспортного средства в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения. Кроме того, на фиг. 2 схематически представлена принципиальная схема, показывающая пример конфигурации системы электропитания, включающей в себя многопортовое устройство 100 электропитания, показанное на фиг. 1.

[0011] Многопортовое устройство 100 электропитания представляет собой бортовое устройство, установленное на транспортном средстве, использующем двигатель, электродвигатель и тому подобное в качестве источника привода. В этом варианте осуществления изобретения многопортовое устройство 100 электропитания включает в себя, в качестве основных составляющих элементов, устройство 1 управления, первый переключатель 5, второй переключатель 6, третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8. Многопортовое устройство 100 электропитания также включает в себя четыре порта P1, Р2, Р3 и Р4 ввода/вывода. В этом варианте осуществления электрическая нагрузка 20 подключена к порту Р1 ввода/вывода, первое аккумуляторное устройство 21 подключено к порту Р2 ввода/вывода, второе аккумуляторное устройство 22, подключено к порту Р3 ввода/вывода, и энергогенерирующее устройство 23 и устройство 24 запуска подключено к порту Р4 ввода/вывода.

[0012] Электрическая нагрузка 20 представляет собой электрическую нагрузку, сконфигурированную, чтобы работать, используя электропитание от первого аккумуляторного устройства 21 или второго аккумуляторного устройства 22. В этом варианте осуществления электрическая нагрузка 20 представляет собой электрическую нагрузку, выполненную с возможностью работы с использования питания от 12В системы, и включает в себя различные электронные блоки управления (ЭБУ).

[0013] Первое аккумуляторное устройство 21 и второе аккумуляторное устройство 22 представляют собой бортовые устройства транспортного средства, приспособленные для зарядки и разрядки. В этом варианте осуществления первое аккумуляторное устройство 21 и второе аккумуляторное устройство 22 функционируют в качестве вспомогательных аккумуляторов 12В системы, сконфигурированных с возможностью зарядки электроэнергией, генерируемой энергогенерирующим устройством 23, и подающих электроэнергию на электрическую нагрузку 20 и устройство 24 запуска. Кроме того, соответствующие емкости первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22 могут быть заданы как половина емкости обычного вспомогательного аккумулятора. Причина этого в том, что примерно такая же емкость как у обычной вспомогательной аккумуляторной батареи может быть предоставлена в виде суммы соответствующих емкостей первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22.

[0014] Энергогенерирующее устройство 23 приводится в действие приводным механизмом, таким как двигатель или электрический двигатель. В этом варианте осуществления энергогенерирующее устройство 23 приводится в действие двигателем, и выдает электроэнергию в 12В систему.

[0015] Устройство 24 запуска запускает механизм привода транспортного средства. В этом варианте осуществления устройство 24 запуска представляет собой стартер, который запускает двигатель.

[0016] Устройство управления управляет работой многопортового устройства 100 электропитания. В этом варианте осуществления устройство 1 управления представляет собой компьютер, включающий в себя центральное процессорное устройство (ЦПУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), интерфейс ввода/вывода, и тому подобное. Устройство 1 управления считывает программы, соответствующие различным функциональным элементам, например, блоку 10 определения состояния зарядки-разрядки и блоку 11 переключения режима из ПЗУ или ОЗУ и заставляет ЦПУ выполнять процесс, соответствующий различным функциональным элементам. Более конкретно, устройство 1 управления (блок 11 переключения состояния) выполняет вычисления, соответствующие различным функциональным элементам, после получения выходных сигналов от первого датчика 2 напряжения, второго датчика 3 напряжения, и так далее, и управляет первым переключателем 5, вторым переключателем 6, третьим переключателем 7, четвертым переключателем 8 и т.п. на основе результатов вычислений.

[0017] Первый переключатель 5, второй переключатель 6, третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8 являются устройствами для переключения электрической цепи между включенным состоянием и выключенным состоянием. В этом варианте осуществления первый переключатель 5, второй переключатель 6, третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8 образованы контактными реле или бесконтактными реле, выполненными с возможностью переключения между включенным состоянием и выключенным состоянием.

[0018] Первый переключатель 5 расположен на линии электропередачи, соединяющей порт Р1 ввода/вывода с портом Р2 ввода/вывода. Второй переключатель 6 расположен на линии электропередачи, соединяющей порт Р2 ввода/вывода с портом Р4 ввода/вывода. Третий переключатель 7 расположен на линии электропередачи, соединяющей порт Р1 ввода/вывода с портом Р3 ввода/вывода. Четвертый переключатель 8 расположен на линии электропередачи, соединяющей порт Р3 ввода/вывода с портом Р4 ввода/вывода.

[0019] Первый датчик 2 напряжения и второй датчик 3 напряжения определяют напряжение, необходимое для работы многопортового блока 100 электропитания. В этом варианте осуществления первый датчик 2 напряжения установлен для того, чтобы определить напряжение на порте Р2 ввода/ вывода, или, другими словами, напряжение на первом аккумуляторном устройстве 21. Первый датчик 2 напряжения определяет напряжение на порте Р2 ввода/вывода периодически через заданные интервалы времени и выводит это определенное значение напряжения на устройство 1 управления. Второй датчик 3 напряжения установлен с целью определения напряжения на порте Р3 ввода/вывода, или, другими словами, напряжение на втором аккумуляторном устройстве 22. Второй датчик 3 напряжения определяет напряжение на порте Р3 ввода/вывода периодически через заданные интервалы времени, и выводит это определенное значение напряжения на устройство 1 управления.

[0020] Блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет состояние зарядки-разрядки первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22. В этом варианте осуществления блок 10 определения состояния зарядки-разрядки получает значение напряжения на порте Р2 ввода/вывода, выдаваемое первым датчиком 2 напряжения, и значение напряжения на порте Р3 ввода/вывода, выдаваемое вторым датчиком 3 напряжения. Блок 10 определения состояния зарядки-разрядки затем определяет, на основании полученных значений напряжения, соответствуют ли состояние зарядки-разрядки первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22 заданным параметрам. Более конкретно, когда соответствующие полученные значения напряжения находятся в пределах диапазона от второго заданного значения β (12В, например) до первого заданного значения α (13В, например), блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, что аккумуляторные устройства находятся в состоянии, когда нецелесообразно переключения режима зарядки-разрядки. Состояние нецелесообразности переключения режима зарядки-разрядки представляет собой состояние, в котором нет необходимости выполнять разрядку аккумуляторного устройства, которое в настоящее время заряжается или нет необходимости заряжать аккумуляторное устройство, которое в настоящее время разряжается. С другой стороны, когда напряжение аккумуляторного устройства, в настоящее время заряженного, из числа первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22, равно или меньше, чем первое заданное значение α, блок 10 определения состояния зарядки-разрядки может определить, что аккумуляторное устройство, в настоящее время заряжаемое, находится в состоянии нецелесообразности переключения режима зарядки-разрядки, без сравнения напряжения со вторым заданным значением β. Кроме того, когда напряжение аккумуляторного устройства, в настоящее время разряжаемого, из числа первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22, равно или больше, чем второе заданное значение β, блок 10 определения состояния режима зарядки-разрядки может определить, что аккумуляторное устройство, в настоящее время разряжаемое, находится в состоянии нецелесообразности переключения режима зарядки-разрядки без сравнения напряжения с первым заданным значением α. В этом случае блок 10 определения состояния режима зарядки-разрядки определяет, какое из первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22 заряжается, а какое разряжается на основе включенного/выключенного состояний первого - четвертого переключателей 5-8, например. Следует отметить, что когда напряжение на заряжаемом аккумуляторном устройстве превышает первое заданное значение, блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, что заряжаемое аккумуляторное устройство находится в состоянии, требующем разрядки (далее именуемом «состоянии необходимости разрядки»). Кроме того, когда напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение β, блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, что разряжаемое аккумуляторное устройство находится в состоянии, требующем зарядки (далее именуемом «состоянием необходимости зарядки»).

[0021] Блок 11 переключения состояния переключает рабочее состояние многопортового устройства 100 электропитания. В этом варианте осуществления блок 11 переключения состояния переключает рабочее состояние многопортового устройства 100 электропитания на основе результата определения от блока 10 определения состояния зарядки-разрядки.

[0022] В частности, блок 11 переключения состояния переключает в рабочее состояние многопортовое устройство 100 электропитания, когда блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, что, по меньшей мере, одно из первого аккумуляторного устройства 21 и второго 22 аккумуляторного устройства не находится в состоянии нецелесообразности переключения режима зарядки-разрядки. Более конкретно, блок 11 переключения состояния переключает переключатели 5-8 из числа с первого по четвертый, 0, в выключенное состояние, и переключает находящиеся в выключенном состоянии переключатели во включенное состояние.

[0023] Например, может быть предусмотрен случай, в котором первый выключатель 5 и четвертый переключатель 8 находятся во включенном состоянии, а второй переключатель 6 и третий переключатель 7 находятся в выключенном состоянии. В этом случае первое аккумуляторное устройство 21 в настоящее время разряжается, или, другими словами, первое аккумуляторное устройство 21 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, в то время как второе аккумуляторное устройство 22 в настоящее время заряжается, или, другими словами энергогенерирующее устройство 23 подает электроэнергию на второе аккумуляторное устройство 22.

[0024] В этом случае блок 11 переключения состояния определяет, что второе аккумуляторное устройство 22, в настоящее время заряжаемое, находится в состоянии необходимости разрядки, когда напряжение на втором аккумуляторном устройстве 22 превышает первое заданное значение α. Соответственно, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5, 8 в выключенное состояние и переключает второй и третий переключатели 6, 7 во включенное состояние. В результате зарядка второго аккумуляторного устройства 22 останавливается, и запускается разрядка второго аккумуляторного устройства 22. Кроме того, разрядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и запускается зарядка первого аккумуляторного устройства 21. Кроме того, блок 11 переключения состояния определяет, что первое аккумуляторное устройство 21, в настоящее время разряжаемое, находится в состоянии необходимости зарядки, когда напряжение первого аккумуляторного устройства 21 меньше, чем второе заданное значение β. Соответственно, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5-8 в выключенное состояние и переключает второй и третий переключатели 6, 7 во включенное состояние. Как результат, разрядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и запускается зарядка первого аккумуляторного устройства 21. Кроме того, зарядка второго аккумуляторное устройство 22 останавливается, и запускается разрядка второго аккумуляторного устройства 22. Отметим, что во всех случаях переключение между подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 от первого аккумуляторного устройства 21 и подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 от второго аккумуляторного устройства 22 происходит мгновенно, и, соответственно, электрическая нагрузка 20 может непрерывное получать электроэнергию.

[0025] Сходным образом, может быть предусмотрен случай, в котором первый переключатель 5 и четвертый переключатель 8 находятся в выключенном состоянии, а второй переключатель 6 и третий переключатель 7 находятся во включенном состоянии. В этом случае, второе аккумуляторное устройство 22 в настоящее время разряжается, или, другими словами, второе аккумуляторное устройство 22 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, в то время как первое аккумуляторное устройство 21 в настоящее время заряжается, или, другими словами, энергогенерирующее устройство 23 подает электроэнергию на первое аккумуляторное устройство 21.

[0026] В этом случае блок 11 переключения состояния определяет, что первое аккумуляторное устройство 21, в настоящее время заряжаемое, находится в состоянии необходимости разрядки, когда напряжение первого аккумуляторного устройства 21 превышает первое заданное значение α. Соответственно, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5, 8 во включенное состояние и переключает второй и третий переключатели 6, 7 в выключенное состояние. В результате зарядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и запускается разрядка первого аккумуляторного устройства 21. Кроме того, разрядка второго аккумуляторного устройства 22 останавливается, и запускается зарядка второго аккумуляторного устройства 22. В дальнейшем, блок 11 переключения состояния определяет, что второе аккумуляторное устройство 22, в настоящее время разряжаемое, находится в состоянии необходимости зарядки, когда напряжение на втором аккумуляторном устройстве 22 меньше, чем второе заданное значение β. Соответственно, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5, 8 во включенное состояние и переключает второй и третий переключатели 6, 7 в выключенное состояние. В результате, разрядка второго аккумуляторное устройство 22 останавливается, и запускается зарядка второго аккумуляторного устройства 22. Кроме того, зарядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и запускается разрядка первого аккумуляторного устройства 21. Следует отметить, что во всех случаях переключение между подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 от второго аккумуляторного устройства 22 и подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 от первого аккумуляторного устройства 21 выполняется мгновенно, и, соответственно, электрическая нагрузка 20 может непрерывно получать электроэнергию.

[0027] Ниже со ссылкой на фиг. 3 будет описан процесс (далее именуемый «первым процессом переключения состояния»), осуществляемый с помощью первого блока 11 переключения состояния для переключения рабочего состояния многопортового устройства 100 электропитания. На фиг. 3 представлена блок-схема, показывающая первый процесс переключения состояния. Устройство 1 управления исполняет первый процесс переключения состояния периодически через заданные интервалы времени.

[0028] Сначала устройство 1 управления начинает зарядку заряжаемого аккумуляторного устройства, которое подключено таким образом, что электроэнергия, генерируемая энергогенерирующим устройством 23, заряжает его, начинает разрядку разряжаемого аккумуляторного устройства, которое подключено так, чтобы подавать электроэнергию на электрическую нагрузку 20, и начинает измерение времени с помощью счетчика (этап S1). Если предположить, что в этом случае заряжаемое аккумуляторное устройство является первым аккумуляторным устройством 21, а разряжаемое аккумуляторное устройство является вторым аккумуляторным устройством 22, первый и четвертый переключатели 5, 8 находятся в выключенном состоянии, а второй и третий переключатели 6, 7 находятся во включенном состоянии. Тогда как, в ином случае, заряжаемое аккумуляторное устройство является вторым аккумуляторным устройством 22, а разряжаемое аккумуляторное устройство является первым аккумуляторным устройством 21, первый и четвертый переключатели 5, 8 находятся во включенном состоянии, а второй и третий переключатели 6, 7 находятся в выключенном состоянии.

[0029] Далее устройство 1 управления определяет, истекло или нет заданное время (этап S2). Когда определено, что заданное время не истекло (НЕТ на этапе S2), устройство 1 управления продолжает измерять время с помощью счетчика до тех пор, пока заданное время не истечет.

[0030] Когда определено, что заданное время истекло (ДА на этапе S2), устройство 1 управления перезапускает счетчик (этап S3) и прерывает зарядку заряжаемого аккумуляторного устройства (этап S4). При этом напряжение на заряжаемом аккумуляторном устройстве 5 может быть определено более точно. Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, устройство 1 управления прерывает зарядку первого аккумуляторного устройства 21 посредством переключения второго переключателя 6 в выключенное состояние. При этом первый датчик 2 напряжения может более точно определить напряжение от первого аккумуляторного устройства 21. Тогда как, в ином случае, заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, устройство 1 управления прерывает зарядку второго аккумуляторное устройство 22 путем переключения четвертого переключателя 8 в выключенное состояние. При этом второй датчик 3 напряжения может определить более точно напряжение второго аккумуляторного устройства 22.

[0031] Далее блок 10 определения состояния зарядки-разрядки устройства 1 управления определяет, превышает ли напряжение заряжаемого аккумуляторного устройства первое заданное значение α или является ли напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение β (этап S5). Другими словами, блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, находится или нет заряжаемое аккумуляторное устройство в состоянии необходимости режима разрядки, или разряжаемое аккумуляторное устройство находится в состоянии необходимости режима зарядки.

[0032] Когда определено, что напряжение заряжаемого аккумуляторного устройства равно или меньше, чем первое заданное значение α, a напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства равно или больше, чем второе заданное значение β (НЕТ на этапе S5), устройство 1 управления снова начинает зарядку заряжаемого аккумуляторного устройства (этап S6). В частности, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, устройство 1 управления снова начинает зарядку первого аккумуляторного устройства 21, возвращая второй переключатель 6 во включенное состояние. Тогда как, в ином случае, заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, устройство 1 управления снова начинает зарядку второго аккумуляторного устройства 22 путем возвращения четвертого переключателя 8 во включенное состояние. Устройство 1 управления затем выполняет дальнейшую обработку этапа S2.

[0033] Когда определено, что напряжение заряжаемого аккумуляторного устройства превышает первое заданное значение α, или напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение β (ДА на этапе S5), в то же время, блок 11 переключения состояния устройства 1 управления переключает находящиеся во включенном состоянии переключатели 5, 8 из числа с первого по четвертый в выключенное состояние и переключает находящиеся в выключенном состоянии переключатели во включенное состояние (этап S7). Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5, 8 во включенное состояние и переключает второй и третий переключатели 6, 7 в выключенное состояние. С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, блок 11 переключения состояния переключает первый и четвертый переключатели 5, 8 в выключенное состояние, и переключает второй и третьей переключатели 6, 7 во включенное состояние. В результате, аккумуляторное устройство, являющееся заряжаемым аккумуляторным устройством, становится разряжаемым аккумуляторным устройством, в то время как аккумуляторное устройство, являющееся разряжаемым аккумуляторным устройством, становится заряжаемым аккумуляторным устройством. После этого устройство 1 управления прекращает текущий первый процесс переключения состояния.

[0034] Далее будет описано со ссылкой на фиг. 4 изменение напряжения на порте Р1 ввода/вывода, или, другими словами, напряжения, подаваемого на электрическую нагрузку 20, в течение первого процесса переключения состояния. На фиг. 4 представлена диаграмма, показывающая изменение напряжения на портах P1, Р2 и Р3 ввода/вывода, на которой время расположено по оси абсцисс, а напряжение расположено по оси ординат. Кроме того, на фиг. 4 изменение, обозначенное сплошной черной линией, представляет собой изменение напряжения на порте Р1 ввода/вывода, изменение, обозначенное пунктирной белой линией, представляет собой изменение напряжения на порте Р2 ввода/вывода, а изменение, обозначенное штрихпунктирной белой линией, представляет собой переход напряжения порта Р3 ввода/вывода. Кроме того, точка SP1 является точкой переключения, в которой напряжение на порте Р1 ввода/вывода превышает первое заданное значение α, a первое аккумуляторное устройство 21, являющееся заряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние необходимости разрядки. Точка SP2 является точкой переключения, в которой напряжение на порте Р3 ввода/вывода превышает первое заданное значение α, a второе аккумуляторное устройство 22, являющееся заряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние необходимости разрядки. Точка SP3 является точкой переключения, в которой напряжение на порте Р3 ввода/вывода падает ниже второго заданного значения β, а второе аккумуляторное устройство 22, являющееся разряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние необходимости зарядки.

[0035] Как показано на фиг. 4, когда заряжаемое аккумуляторное устройство переходит в состояние необходимости разрядки или разряжаемое аккумуляторное устройство переходит в состояние необходимости зарядки, многопортовое устройство 100 электропитания выполняет такое переключение, что заряжаемое аккумуляторное устройство становится разряжаемым аккумуляторным устройством, а разряжаемое аккумуляторное устройство становится заряжаемым аккумуляторным устройством. Более конкретно, многопортовое устройство 100 электропитания переключает состояние включения/выключения комбинации из первого и четвертого переключателей 5, 8 и состояние включения/выключения комбинации из второго и третьего переключателей 6, 7. При этом многопортовое устройство 100 электропитания может поддерживать напряжение на порте Р1 ввода/вывода в диапазоне от второго заданного значения β до первого заданного значения α.

[0036] В многопортовом устройстве 100 электропитания, выполненном, как описано выше, цепь зарядки, по которой энергогенерирующее устройство 23 заряжает первое аккумуляторное устройство 21 или второе аккумуляторное устройство 22, может быть электрически отделена от цепи подачи электроэнергии, по которой второе аккумуляторное устройство 22 или первое аккумуляторное устройство 21 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, при низкой стоимости и без использования преобразователя постоянного тока в постоянный (DC-DC). Соответственно, при наличии многопортового устройства 100 электропитания, воздействие зарядного напряжения на электрическую нагрузку 20 может быть устранено. Более конкретно, когда электрическая нагрузка 20 включает в себя лампу, например, может быть устранено мигание лампы из-за изменения напряжения.

[0037] Кроме того, в многопортовом устройстве 100 электропитания, цепь зарядки и цепь электропитания электрически отделены друг от друга, и, соответственно, первое аккумуляторное устройстве 21 и второе аккумуляторное устройство 22 могут быть соответственно заряжены до требуемых напряжений. Таким образом, с помощью многопортового устройства 100 электропитания, могут быть реализованы увеличение срока службы первого аккумуляторного устройства 21 и второго аккумуляторного устройства 22. Кроме того, с помощью многопортового устройства 100 электропитания, диапазон генерируемого напряжения (напряжения зарядки), которое может быть использовано при управлении зарядкой для зарядки первого аккумуляторного устройства 21 или второго аккумуляторного устройства 22, может быть увеличен при регулировании нагрузки двигателя путем изменения генерируемого напряжения в соответствии с состоянием транспортного средства.

[0038] Кроме того, в многопортовом устройстве 100 электропитания цепь, по которой первое аккумуляторное устройство 21 или второе аккумуляторное устройство 22 подает электроэнергию на устройство 24 запуска, электрически отделенная от цепи, по которой второе аккумуляторное устройство 22 или первое аккумуляторное устройства 21 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, и, соответственно, воздействие на электрическую нагрузку 20 резкое снижение напряжения во время запуска двигателя устройством 24 запуска может быть устранено. Соответственно, многопортовое устройство 100 электропитания может быть также установлено на транспортном средстве, имеющем функцию остановки холостого хода, на котором часто выполняется запуск.

[0039] Кроме того, в многопортовом устройстве 100 электропитания, поскольку цепь, по которой первое аккумуляторное устройство 21 или второе аккумуляторное устройство 22 подает электроэнергию на устройство 24 запуска, электрически отделена от цепи, по которой второе аккумуляторное устройство 22 или первое аккумуляторное устройство 21 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, может быть предотвращена разрядка аккумулятора, вызванная темновым током, подаваемым на электрическую нагрузку 20. Кроме того, с помощью многопортового устройство 100 электропитания может быть предотвращена ситуация, в которой запуск не может быть выполнен с помощью устройства 24 запуска из-за разряженного аккумулятора.

[0040] Далее со ссылкой на фиг. 5-8 будет описано многопортовое устройство 100А электропитания в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 5 показана функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства 100А электропитания, а на фиг. 6 приведена схематическая принципиальная схема, показывающей пример конфигурации системы электропитания, имеющей многопортовое устройство 100А электропитания, показанное на фиг. 5.

[0041] Многопортовое устройство 100А электропитания представляет собой устройство, установленное на транспортном средстве, использующем двигатель, электродвигатель, и тому подобное в качестве источника питания для привода. В этом варианте осуществления многопортовое устройство 100А электропитания включает в себя, в качестве основных составляющих элементов, устройство 1А управления, первый переключатель 5А, второй переключатель 6А, третий переключатель 7А и четвертый переключатель 8А.

[0042] Четыре порта Р1-Р4 ввода/вывода, первый датчик 2 напряжения, второй датчик 3 напряжения, блок 10 определения состояния зарядки-разрядки, электрическая нагрузка 20, первое аккумуляторное устройство 21, второе аккумуляторное устройство 22, энергогенерирующее устройство 23, и устройство 24 запуска выполнены идентично их аналогам в многопортовом устройстве 100 электропитания, и, соответственно, их описание опущено.

[0043] Устройство 1А управления управляет работой многопортового устройства 100а электропитания. В этом варианте осуществления устройство 1А управления представляет собой компьютер, включающий ЦПУ, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс ввода/вывода, и т.п. Устройство 1А управления считывает программы, соответствующие различным функциональным элементам, таким как блок 10 определения состояния зарядки-разрядки и блок 11А переключения состояния, из ПЗУ или ОЗУ, и заставляет ЦПУ выполнять процедуру, соответствующую различным функциональным элементам. Более конкретно, устройство 1А управления (блок 11А переключения состояния) выполняет вычисления, соответствующие различным функциональным элементам, после получения выходных сигналов с первого датчика 2 напряжения, второго датчика 3 напряжения, третьего датчика 4 напряжения и так далее, и управляет первым переключателем 5А, вторым переключателем 6А, третьим переключателем 7А, четвертым переключателем 8А, и т.п. на основе результатов вычислений.

[0044] С первого по четвертый переключатели 5А-8А переключают электрические цепи между включенным состоянием и выключенным состоянием. В частности, с первого по четвертый переключатели 5А-8А образованы переключающими элементами, выполненными с возможностью переключения между включенным состоянием и выключенным состоянием. Кроме того, ток, который протекает через переключающий элемент, который образует каждый из переключателей 5А-8А с первого по четвертый, во включенном состоянии является управляемым (регулируемым). Более конкретно, с первого по четвертый переключатели 5А-8А, включают в себя, например, тиристор, биполярный транзистор, биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT), полевой транзистор (FET), и так далее. Кроме того, может быть использован либо переключающий элемент, работающий в режиме «обеднения» (ослабления), либо переключающий элемент, работающий в режиме «обогащения» (усиления). В этом варианте осуществления в качестве переключателей 5А-8А с первого по четвертый используется металл-оксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET), работающий в режиме ослабления. Следует отметить, что каждый из второго переключателя 5 6А и четвертого переключателя 8А может быть образован с помощью реле, выполненного так, что ток, протекающий через реле во включенном состоянии, не управляется.

[0045] Транзистор MOSFET, служащий в качестве первого переключателя 5А, использует напряжение на порте Р1 ввода/вывода в качестве управляющего питания затвора. Транзистор MOSFET, служащий в качестве второго переключателя 6А, использует напряжение на порте Р2 ввода/вывода в качестве управляющего питания затвора. Транзистор MOSFET, служащий в качестве третьего переключателя 7А, использует напряжение на порте Р1 ввода/вывода в качестве управляющего питания затвора. Транзистор MOSFET, служащий в качестве четвертого переключателя 8А, использует напряжение на порте Р3 ввода/вывода в качестве управляющего питания затвора. Кроме того, значения соответствующего напряжения затвора с первого по четвертый переключателей 5А-8А управляются от 0В до значения напряжения управления затвором с помощью устройства 1А управления, служащим в качестве схемы управления затвором. В этом варианте осуществления, используются транзисторы MOSFET, работающие в режиме обеднения, и, соответственно, ток проводимости (ток стока) увеличивается при падении значения напряжения затвора.

[0046] Третий датчик 4 напряжения, аналогично первому датчику 2 напряжения и второму датчику 3 напряжения, определяет напряжение, необходимое для работы многопортового устройства 100А электропитания. В этом варианте осуществления, третий датчик 4 напряжения установлен с целью определения напряжения на порте Р1 ввода/вывода. Датчик напряжения третьего 4 определяет напряжение на порте Р1 ввода/вывода периодически через заданные интервалы времени и выводит это определенное значение напряжения на устройство 1А управления.

[0047] Блок 11А переключения состояния переключает рабочее состояние многопортового устройство 100А электропитания. В этом варианте осуществления блок 11А переключения состояния переключает рабочее состояние многопортового устройства 100А электропитания на основе результата определения от блока 10 определения состояния зарядки-разрядки.

[0048] В частности, блок 11А переключения состояния переключает рабочее состояние многопортового устройства 100А электропитания, когда блок 10 определения состояния зарядки-разрядки определяет, что, по меньшей мере, для одного из первого аккумуляторного устройства 21 или второго аккумуляторного устройства 22 нет необходимости переключения состоянии режима зарядки-разрядки. Более конкретно, блок 11А переключения состояния переключает переключатель, связанный с зарядкой, который находится во включенном состоянии, из числа переключателей 5А-8А с первого по четвертый, в выключенное состояние. Кроме того, блок 11А переключения состояния переключает находящийся в выключенном состоянии переключатель, связанный с разрядкой, из числа переключателей 5А-8А с первого по четвертый постепенно во включенное состояние, и когда переключатель достигает заданного проводящего состояния, переключает переключатель, связанный с разрядкой, находящийся во включенном состоянии в выключенное состояние и переключает переключатель, связанный с зарядкой, находящийся в выключенном состоянии во включенное состояние.

[0049] Например, может быть предусмотрен случай, когда первый выключатель 5А и четвертый переключатель 8А находятся во включенном состоянии, а второй переключатель 6А и третий переключатель 7А находятся в выключенном состоянии. В этом случае первое аккумуляторное устройство 21 в настоящее время разряжается, или, другими словами, первое аккумуляторное устройство 21 подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20, а второе аккумуляторное устройство 22 в настоящее время заряжается, или, другими словами, энергогенерирующее устройство 23 подает электроэнергию на второе аккумуляторное устройство 22.

[0050] В данном случае, когда напряжение заряжаемого второго аккумуляторного устройства 22 превышает первое заданное значение, блок 11А переключения состояния определяет, что для второго аккумуляторного устройства 22 имеется необходимость состояния разрядки. Соответственно, блок 11А переключения состояния переключает четвертый переключатель 8А в выключенное состояние, сохраняя при этом первый переключатель 5А во включенном состоянии. Блок 11А переключения состояния затем постепенно снижает напряжение затвора третьего переключателя 7А, которое выставлено на значение напряжения на порта Р1 ввода/вывода, до 0В с шагом на заданное значение ΔV таким образом, чтобы ток стока третьего переключателя 7А постепенно увеличивался. В результате, зарядка второго аккумуляторного устройства 22 останавливается, и начинается его разрядка. Затем, когда напряжение на порте Р1 ввода/вывода начинает возрастать из-за увеличения тока стока третьего переключателя 7А, блок 11А переключения состояния переключает первый переключатель 5А в выключенное состояние, и переключает второй переключатель 6А во включенное состояние. В результате разрядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и начинается его зарядка. Следует отметить, что увеличение напряжения на порте Р1 ввода/вывода определяется третьим датчиком 4 напряжения.

[0051] Кроме того, когда напряжение разряжаемого первого аккумуляторного устройства 21 падает ниже второго заданного значения β, блок 11А переключения состояния определяет, что для первого аккумуляторного устройства 21 имеется необходимость состояния зарядки. Соответственно, блок 11А переключения состояния выполняет процедуру, идентичную той, какая имеет место в случае, описанном выше, в котором установлено, что для второго аккумуляторного устройства 22 имеется необходимость состояния разрядки. В результате разрядка первого аккумуляторного устройства 21 останавливается, и запускается его зарядка. Кроме того, зарядка второго аккумуляторного устройства 22 останавливается, и запускается его разрядка.

[0052] Следует отметить, что во всех случаях переключение между подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 из первого аккумуляторного устройства 21 и подачей электроэнергии на электрическую нагрузку 20 из второго аккумуляторного устройства 22 осуществляется в течение короткого периода перекрытия, и поэтому электрическая нагрузка 20 может получать непрерывное электропитание.

[0053] Ниже со ссылкой на фиг. 7 будет описан процесс (именуемый далее «вторым процессом переключения состояния»), выполняемый первым блоком 11А переключения состояния для переключения рабочего состояния многопортового устройства 100А электропитания. На фиг. 7 представлена блок-схема, показывающая второй процесс переключения состояния. Устройство 1А управления выполняет второй процесс переключения состояния периодически через заданные интервалы. Этапы S11-S16 на фиг. 7 идентичны этапам S1-S6 с фиг. 3. Таким образом, описание этапов S11-S16 опущено, и подробное описание приведено с этапа S17 и далее.

[0054] На этапе S17, или, другими словами, когда определено, что для заряжаемого аккумуляторного устройства имеется необходимость состояния разрядки, или для разряжаемого аккумуляторного устройства имеется необходимость зарядки, блок 11А переключения состояния устройства 1А управления прекращает зарядку этого заряжаемого аккумуляторного устройства. Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, блок 11А переключения состояния прекращает зарядку первого аккумуляторного устройства 21 путем переключения второго переключателя 6А в выключенное состояние. В результате, предотвращается влияние изменения напряжения в энергогенерирующем устройстве 23 на электрическую нагрузку 20 через второй переключатель 6А и первый переключатель 5А. Следует отметить, что в этом случае четвертый переключатель 8А находится в выключенном состоянии.

[0055] С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, блок 11А переключения состояния останавливает зарядку второго аккумуляторного устройства 22 путем переключения четвертого переключателя 8А в выключенное состояние. В результате, предотвращается влияние изменения напряжения в энергогенерирующем устройстве 23 на электрическую нагрузку 20 через четвертый переключатель 8А и третий переключатель 7А. Следует отметить, что в этом случае второй переключатель 6А находится в выключенном состоянии.

[0056] Далее, устройство 1А управления снижает напряжение затвора на переключателе разряжаемой стороны в выключенном состоянии (первого переключателя 5А или третьего переключателя 7А) на заданную величину ΔV (этап S18). Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, устройство 1А управления уменьшает напряжение затвора первого переключателя 5А на ΔV, при этом переключатель разряжаемой стороны находится в выключенном состоянии. В результате, ток стока, протекающий через первый переключатель 5А, увеличивается. С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, устройство 1А управления уменьшает напряжение затвора третьего переключателя 7А на ΔV, при этом переключатель разряжаемой стороны находится в выключенном состоянии. В результате ток утечки, протекающий через третий переключатель 7А, увеличивается.

[0057] Далее устройство 1А управления определяет, увеличилось ли напряжение на порте Р1 ввода/вывода на основе выходного сигнала третьего датчика 4 напряжения (этап S19). Определив, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода не увеличилось (НЕТ на этапе S19), устройство 1А управления возвращает процесс на этап S18, чтобы в дальнейшем уменьшить на ΔV напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны в выключенном состоянии. Устройство 1А управления повторяет процесс на этапах S18 и S19, пока не будет определено, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода увеличилось.

[0058] После определения, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода увеличилось (ДА на этапе S19), блок 11А переключения состояния переключает находящийся во включенном состояния переключатель разряжаемой стороны в выключенное состояние (этап S20). Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, блок 11А переключения состояния переключает третий переключатель 7А в выключенное состояние, при этом переключатель разряжаемой стороны находится во включенном состоянии. В результате, второе аккумуляторное устройство 22, являющееся разряжаемым аккумуляторным устройством, отключается от электрической нагрузки 20, так что второе аккумуляторное устройство 22 может заряжаться. С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, блок 11А переключения состояния переключает первый переключатель 5А в выключенное состояние, при этом переключатель разряжаемой стороны находится во включенном состоянии. В результате первое аккумуляторное устройство 21, являющееся разряжаемым аккумуляторным устройством, отключается от электрической нагрузки 20, так что первое аккумуляторное устройство 21 может заряжаться.

[0059] Далее блок 11А переключения состояния начинает заряжать аккумуляторное устройство, которое вначале было разряжаемым аккумуляторным устройством (этап S21). Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством вначале было первое аккумуляторное устройство 21, блок 11А переключения состояния начинает зарядку второго аккумуляторного устройства 22, которое вначале было разряжаемым аккумуляторным устройством, путем переключения четвертого переключателя 8А во включенное состояние. С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством первоначально было второе аккумуляторное устройство 22, блок 11А переключения состояния начинает зарядку первого аккумуляторного устройства 21, которое вначале было разряжаемым аккумуляторным устройством путем переключения второго переключателя 6А во включенное состояние.

[0060] Далее устройство 1А управления определяет, достигло ли напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны, который был первоначально в выключенном состоянии, напряжения проводимости (0В, например) на основе выходного сигнала третьего датчика 4 напряжения (этап S22). Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством изначально было первое аккумуляторное устройство 21, блок 11А переключения состояния определяет, достигло ли напряжение затвора первого переключателя 5А, который первоначально был переключателем разряжаемой стороны в выключенном состоянии, напряжения проводимости. С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством первоначально было второе аккумуляторное устройство 22, блок 11А переключения состояния определяет, достигло ли напряжение затвора третьего переключателя 7А, который первоначально был переключателем разряжаемой стороны в выключенном состоянии, напряжения проводимости. Следует отметить, что напряжение проводимости представляет собой напряжение затвора, когда ток стока достигает максимума.

[0061] После определения, что напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны, первоначально находящегося в выключенном состоянии, не достигло напряжения проводимости (НЕТ на этапе S22), устройство 1А управления уменьшает напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны, первоначально находящегося в выключенном состоянии, дополнительно на заданную величину ΔV (этап S23). Устройство 1А управления затем повторяет процедуру на этапах S22 и S23, пока напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны, первоначально находящегося в выключенном состоянии, не достигает напряжения проводимости.

[0062] После определения, что напряжение затвора переключателя разряжаемой стороны, первоначально находящегося в выключенном состоянии, достигло напряжения проводимости (ДА на этапе S22), устройство 1А управления завершает текущий второй процесс переключения состояния.

[0063] Далее, со ссылкой на фиг. 8А и 8В, будет описан переход напряжения порта Р1 ввода/вывода, или, другими словами напряжения, приложенного к электрической нагрузке 20, во время второго процесса переключения состояния. На фиг. 8А и 8В представлены диаграммы, иллюстрирующие переходы напряжений на портах P1, Р2 и Р3 ввода/вывода, при этом время расположено по оси абсцисс, а напряжение расположено по оси ординат. На фиг. 8А представлена диаграмма, идентичная показанной на фиг. 4, которая показывает изменение напряжения на портах P1, Р2 и Р3 ввода/вывода в течение первого процесса переключения состояния для сравнения с фиг. 8В. Кроме того, на фиг. 8А и 8В изменение, показанное сплошной черной линией, представляет собой изменение напряжения на порте Р1 ввода/вывода, изменение, показанное пунктирной белой линией, представляет собой изменение напряжения на порте Р2 ввода/вывода, а изменение, показанное штрихпунктирной белой линией, представляет собой изменение напряжения на порте Р3 ввода/вывода. Кроме того, точка SP1 обозначает точку переключения, в которой напряжение на порте Р1 ввода/вывода превышает первое заданное значение α, и первое аккумуляторное устройство 21, являющееся заряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние, когда необходима разрядка. Точка SP2 указывает на точку переключения, в которой напряжение на порте Р3 ввода/вывода превышает первое заданное значение α, и второе аккумуляторное устройство 22, являющееся заряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние, когда необходима разрядка. Точка SP3 указывает на точку переключения, в которой напряжение на порта Р3 ввода/вывода падает ниже второго заданного значения β, и второе аккумуляторное устройство 22, являющееся разряжаемым аккумуляторным устройством, переходит в состояние, когда необходима зарядка.

[0064] Как показано на фиг. 8В, когда заряжаемое аккумуляторное устройство переходит в состояние, когда необходима разрядка или разряжаемое аккумуляторное устройство переходит в состояние, когда необходима зарядка, многопортовое устройство 100А электропитания выполняет переключение таким образом, что заряжаемое аккумуляторное устройство становится разряжаемым аккумуляторным устройством, а разряжаемое аккумуляторное устройство становится заряжаемым аккумуляторным устройством. Более конкретно, многопортовое устройство 100 электропитания переключает состояние включения/выключения комбинации из первого переключателя 5А и четвертого переключателя 8А и состояние включения/выключения комбинации из второго переключателя 6А и третьего переключателя 7А. В результате многопортовое устройство 100А электропитания может поддерживать напряжение на порте Р1 ввода/вывода в диапазоне от второго заданного значения β до первого заданного значения α.

[0065] Кроме того, как показано на фиг. 8В, изменение напряжения, происходящее на порте Р1 ввода/вывода во время переключения, выполняемого многопортовым устройством 100А электропитания, мягче, чем изменение напряжения, вызванного многопортовым устройством 100 электропитания, показанного на фиг. 8А. Причина этого в том, что ток, протекающий через электрическую нагрузку 20 от аккумуляторного устройства, которое было первоначально заряжаемым аккумуляторным устройством, может быть постепенно увеличен переключающим элементом, выполненным таким образом, что ток, протекающий через переключающий элемент в проводящем состоянии, является управляемым. В результате многопортовое устройство 100А электропитания способно устранять быстрое изменение напряжения на порте Р1 ввода/вывода во время переключения зарядки-разрядки.

[0066] С помощью выполненного таким образом многопортового устройства 100А электропитания, в дополнение к действию многопортового устройства 100 электропитания, описанного выше, может быть устранено быстрое изменение напряжения, подаваемого на электрическую нагрузку 20 при переключении зарядки-разрядки. Поэтому, когда электрическая нагрузка 20 включает в себя, например, лампу, многопортовое устройство 100А электропитания может еще больше подавлять мерцание лампы, вызванное изменением напряжения во время переключения зарядки-разрядки.

[0067] Кроме того, блок 11А переключения состояния постепенно увеличивает ток стока путем постепенного уменьшения напряжения затвора полевого транзистора (MOSFET), работающего в режиме обеднения с шагом с заданным значением ΔV. Однако изобретение этим не ограничивается, и вместо этого блок 11А переключения состояния может постепенно увеличивать ток стока путем постепенного увеличения напряжения затвора полевого транзистора (MOSFET), работающего в режиме обогащения, с шагом с заданным значением ΔV.

[0068] Кроме того, в вышеупомянутых вариантах осуществления, многопортовое устройство 100, 100А электропитания непрерывно подает электроэнергию на электрическую нагрузку 20 путем зарядки одного из двух аккумуляторных устройств при разрядке другого. Однако изобретение не ограничивается этим, и вместо этого многопортовое устройство 100, 100А электропитания может непрерывно подавать электроэнергию на электрическую нагрузку 20 путем зарядки одного или множества из трех или более аккумуляторных устройств при разрядке других аккумуляторных устройств.

[0069] Далее со ссылкой на фиг. 9 будет описано многопортовое устройство 100В электропитания в соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства 100В электропитания.

[0070] Многопортовое устройство 100В электропитания представляет собой бортовое устройство, установленное на транспортном средстве, использующем двигатель, электродвигатель, и т.п. в качестве источника для привода. Многопортовое устройство 100В электропитания, выполнено идентично многопортовому устройству 100 электропитания, кроме конфигурации выходного устройства 9 и блока 12 определения неисправности аккумуляторного устройства, и, соответственно, описание одинаковых частей опущено. Кроме того, система электропитания, в том числе многопортовое устройство 100В электропитания, показанное на фиг. 9, идентична системе электропитания, показанной на фиг. 2, за исключением того, что устройство 1В управления и энергогенерирующее устройство 23 соединены сигнальной линией, и, соответственно, принципиальная схема системы электропитания была опущена.

[0071] Устройство управления 1 В управляет работой многопортового устройства 100В электропитания. В этом варианте осуществления устройство 1В управления представляет собой компьютер, включающий в себя ЦПУ, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс ввода/вывода, и т.п. Устройство 1 В управления считывает программы, соответствующие различным функциональным элементам, таким как блок 10 определения состояния зарядки-разрядки, блок 11 переключения состояния, а также блок 12 определения неисправностей аккумуляторного устройства, из ПЗУ или ОЗУ, и заставляет ЦПУ выполнять процедуру, соответствующую различным функциональным элементам. Более конкретно, устройство управления 1 В (т.е., блок 11 переключения состояния и блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства) выполняет вычисления, соответствующие различным функциональным элементам после получения выходных сигналов от первого датчика 2 напряжения, второго датчика 3 напряжения, и так далее, и управляет первым переключателем 5, вторым переключателем 6, третьим переключателем 7, четвертым переключателем 8, устройством 9 вывода и тому подобное на основании результатов вычислений.

[0072] Устройство 9 вывода выводит различную информацию, и включает в себя, например, аудиоустройство вывода, такое как громкоговоритель в автомобиле или зуммер, устройство отображения, такое как бортовой дисплей или светодиодная лампа, а также устройство вибрации, такое как вибратор сиденья или вибратор рулевого колеса. В этом варианте осуществления устройство вывода 9 представляет собой бортовой дисплей, который отображает различную информацию в соответствии с управляющими сигналами, выдаваемыми устройством 1 В управления.

[0073] Блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет неисправности в аккумуляторных устройствах, подключенных к многопортовому устройству 100В электропитания. В этом варианте осуществления блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет неисправности в первом аккумуляторном устройстве 21 и втором аккумуляторном устройстве 22.

[0074] В частности, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства получает напряжение аккумуляторного устройства, подвергаемого проверке на определение неисправности, когда при определении неисправности его отключают от энергогенерирующего устройства 23, и он определяет неисправности в аккумуляторном устройстве на основе этого полученного напряжения. Следует отметить, что блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства может получать напряжение аккумуляторного устройства, подвергаемого проверке на определение неисправности, после зарядки этого аккумуляторного устройства в течение заданного периода. При этом неисправность в аккумуляторном устройстве может быть определена более легко путем определения того, что напряжение на аккумуляторном устройстве не менялось, или, другими словами, что аккумуляторное устройство не было заряжено, несмотря на попытки зарядить это аккумуляторное устройство.

[0075] Более конкретно, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, что в аккумуляторном устройстве возникла неисправность, если найдена неисправность, когда напряжение на аккумуляторном устройстве меньше, чем третье заданное значение γ. Третье заданное значение γ равно или меньше второго заданного значения β, описанного выше, но может изменяться в соответствии с типом аккумуляторного устройства.

[0076] После определения того, что в аккумуляторном устройстве возникла неисправность, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства переключает переключатели так, чтобы другое аккумуляторное устройство, в котором не было обнаружено неисправности, электрическая нагрузка 20, а также энергогенерирующее устройство 23 были электрически соединены. При этом, другое аккумуляторное устройство, в котором не было обнаружено неисправности, можно заряжать при обеспечении того, что электроэнергия может подаваться непрерывно на электрическую нагрузку 20 либо от иного аккумуляторного устройства, в котором не было обнаружено неисправности, либо от энергогенерирующего устройства 23. Кроме того, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства выдает управляющий сигнал на энергогенерирующее устройство 23, чтобы управлять энергогенерирующим устройством 23 таким образом, что напряжение, генерируемое энергогенерирующим устройством, 23 остается в пределах заданного диапазона. Например, заданный диапазон представляет собой диапазон, простирающийся от второго заданного значения β (например, 12В) до первого заданного значения α (например, 13В). В результате слишком большое напряжение на электрическую нагрузку 20 не поступает.

[0077] Ниже со ссылкой на фиг. 10 будет описан процесс (именуемый далее «процессом определения неисправности аккумуляторного устройства»), выполняемый блоком 12 определения неисправности аккумуляторного устройства для определения неисправности в аккумуляторном устройстве. На фиг. 10 представлена блок-схема, показывающая процесс определения неисправности аккумуляторного устройства. Устройство 1В управления выполняет процесс определения неисправности аккумуляторного устройства периодически через заданные интервалы времени. Следует отметить, что устройство 1В управления может выполнить процесс определения неисправности аккумуляторного устройства в заданный момент времени, например, после того, как, например, была выполнена зарядка в течение заданного периода на аккумуляторном устройстве, подвергнутому процедуре определения неисправности.

[0078] Сначала блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства управляющего устройства 1В электрически отключает аккумуляторное устройство, подвергаемое определению неисправности, от энергогенерирующего устройства 23 (этап S21).

[0079] Более конкретно, когда аккумуляторным устройством, подвергаемым определению неисправности, является первое аккумуляторное устройство 21, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства электрически отключает первое аккумуляторное устройства 21 от энергогенерирующего устройства 23 путем переключения второго переключателя 6 в выключенное состояние. При этом напряжение на первом аккумуляторном устройстве 21 может быть определено без влияния напряжения, генерируемого энергогенерирующим устройством 23. Отметим, что в этом случае первый переключатель 5 и четвертый переключатель 8 находятся в выключенном состоянии, в то время как третий переключатель 7 находится во включенном состоянии. Таким образом, электрическая нагрузка 20 и первое аккумуляторное устройство 21 электрически отключены, при этом обеспечивается то, что электроэнергия может подаваться непрерывно от второго аккумуляторного устройства 22 на электрическую нагрузку 20.

[0080] В ином случае, когда аккумуляторным устройством, подвергаемым определению неисправности, является второе аккумуляторное устройство 22, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства электрически отключает второе аккумуляторное устройство 22 от энергогенерирующего устройства 23 путем переключения четвертого переключателя 8 в выключенное состояние. При этом напряжение на втором аккумуляторном устройстве 22 может быть определено без влияния напряжения, генерируемого энергогенерирующим устройством 23. Следует отметить, что в этом случае первый переключатель 5 находится во включенном состоянии, в то время как второй переключатель 6 и третий переключатель 7 находятся в выключенном состоянии. Таким образом, электрическая нагрузка 20 и второе аккумуляторное устройство 22 электрически отключены, что обеспечивает то, что электропитание может подаваться непрерывно от первого аккумуляторного устройства 21 на электрическую нагрузку 20.

[0081] Далее блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, является или нет напряжение аккумуляторного устройства, подвергаемого определению неисправности, меньшей величиной, чем третье заданное значение γ, на основе выходного сигнала первого датчика 2 напряжения или выходного сигнала второго датчика 3 напряжения (этап S22).

[0082] Более конкретно, когда аккумуляторным устройством, подвергаемым определению неисправности, является первое аккумуляторное устройство 21, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, является ли напряжение первого аккумуляторного устройства 21 меньшим значением, чем третье заданное значение γ на основе выходного сигнала первого датчика 2 напряжения.

[0083] В ином случае, когда аккумуляторным устройством, подвергаемым определению неисправности, является второе аккумуляторное устройство 22, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, является ли напряжение второго аккумуляторного устройства 22 меньшим значением, чем третье заданное значение γ на основе выходного сигнала второго датчика 3 напряжения.

[0084] После определения того, что напряжение аккумуляторного устройства, подвергаемого определению неисправности, меньше, чем третье заданное значение γ (ДА на этапе S22), блок 12 определения неисправности аккумуляторного выдает управляющий сигнал на устройство 9 вывода, при этом сообщение о том, что была обнаружена неисправность аккумуляторного устройства, подвергаемого определению неисправности, отображается на бортовом дисплее транспортного средства (этап S23).

[0085] После определения того, что напряжение аккумуляторного устройства, подвергаемого определению неисправности, равно или больше, чем заданное третье значение γ (НЕТ на этапе S22), с другой стороны, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства выполняет этап S24 без выдачи управляющего сигнала на устройство 9 вывода.

[0086] Далее блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, было ли выполнено обнаружение неисправности на всех аккумуляторных устройствах (этап S24). Когда определено, что обнаружение неисправности не было выполнено на всех аккумуляторных устройствах (НЕТ на этапе S24), блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства переключает аккумуляторное устройство, подвергаемое определению неисправности, на другое аккумуляторное устройство (этап S25), а затем дополнительно выполняет процесс этапа S21. Когда определено, что обнаружение неисправности было выполнено на всех аккумуляторных устройствах (ДА на этапе S24), блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет, была ли обнаружена неисправность в одном из аккумуляторных устройств (этап S26).

[0087] Когда определено, что неисправность была обнаружена в одном из аккумуляторных устройств (ДА на этапе S26), блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства электрически соединяет электрическую нагрузку 20, исправное аккумуляторное устройство и энергогенерирующее устройство 23 и управляет напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23 в заданном диапазоне (этап S27).

[0088] Более конкретно, когда определено, что неисправность была обнаружена только в первом аккумуляторном устройстве 21, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства переключает первый переключатель 5 и второй переключатель 6 в выключенное состояние, и переключает третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8 во включенное состояние. При этом блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства электрически соединяет электрическую нагрузку 20, второе аккумуляторное устройство 22 и энергогенерирующее устройство 23. В результате, второе аккумуляторное устройство 22, в котором не было обнаружено неисправности, может заряжаться напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23, при этом обеспечивается то, что электроэнергия может подаваться непрерывно на электрическую нагрузку 20 либо от второго аккумуляторного устройства 22, либо от энергогенерирующего устройства 23. Блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства также управляет напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23, в заданном диапазоне. При этом на электрическую нагрузку 20 не поступает слишком большое напряжение.

[0089] С другой стороны, когда определено, что неисправность была обнаружена только во втором аккумуляторном устройстве 22, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства переключает первый переключатель 5 и второй переключатель 6 во включенное состояние и переключает третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8 в выключенное состояние. При этом блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства электрически соединяет электрическую нагрузку 20, первое аккумуляторное устройство 21 и энергогенерирующее устройство 23. В результате, первое аккумуляторное устройство 21, в котором не было обнаружено неисправности, может заряжаться напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23, при этом обеспечивается то, что электроэнергия может подаваться непрерывно на электрическую нагрузку 20 либо от первого аккумуляторного устройства 21, либо от энергогенерирующего устройства 23. Блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства также управляет напряжением, генерируемым в энергогенерирующем устройстве 23, в заданном диапазоне. При этом на электрическую нагрузку 20 не поступает слишком большое напряжение.

[0090] В случае, когда неисправность обнаружена в одном или нескольких аккумуляторных устройствах, блоку 12 определения неисправности аккумуляторного устройства не нужно подключать энергогенерирующее устройство 23 к исправному аккумуляторному устройству, подключенному к электрической нагрузке 20, до тех пор, пока существует несколько исправных аккумуляторных устройств. Причина этого заключается в том, что рабочее состояние многопортового устройства 100В электропитания может продолжаться, чтобы переключать с помощью блока 11 переключения состояния, пока несколько исправных аккумуляторных устройств поочередно используются в качестве заряжаемого аккумуляторного устройства или разряжаемого аккумуляторного устройства.

[0091] Кроме того, после определения неисправности в одном аккумуляторном устройстве блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства может электрически подключить электрическую нагрузку 20, другое аккумуляторное устройство, а также энергогенерирующее устройство 23, и управлять напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23 в заданном диапазоне без выполнения определения неисправности на любом из остальных аккумуляторных устройств.

[0092] Таким образом, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет возникновение неисправности в аккумуляторном устройстве, подвергаемом проверке на определение неисправности, на основе напряжения аккумуляторного устройства, подвергаемого проверке на определение неисправности, после отключения аккумуляторного устройства, подвергаемого проверке на определение неисправности, от энергогенерирующего устройства 23. В результате блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства может точно определить возникновение неисправности в этом аккумуляторном устройстве.

[0093] Кроме того, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства определяет возникновение неисправности в аккумуляторном устройстве, подвергаемом проверке на определение неисправности, на основании того, является ли состояние под напряжениемя, которое должно быть установлено в этом аккумуляторном устройстве, когда реально установлено исправное состояние. В результате блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства может с точностью определить возникновение неисправности аккумуляторного устройства.

[0094] Кроме того, даже когда блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства обнаруживает неисправность в одном или множестве аккумуляторных устройств, работа многопортового устройства 100В электропитания может быть продолжена, по меньшей мере, до тех пор, пока одно аккумуляторное устройство является исправным. Другими словами, электропитание может подаваться непрерывно на электрическую нагрузку 20 от исправного аккумуляторного устройства.

[0095] Далее со ссылкой на фиг. 11 будет описано многопортовое устройство 100С электропитания в соответствии с четвертым вариантом осуществления настоящего изобретения. На фиг. 11 представлена функциональная блок-схема, показывающая пример конфигурации многопортового устройства 100С электропитания.

[0096] Многопортовое устройство 100С электропитания представляет собой бортовое устройство, установленное на транспортном средстве, использующем двигатель, электродвигатель, и т.п. в качестве источника для привода. Многопортовое устройство 100С электропитания выполнено идентично многопортовому устройству 100В электропитания, кроме конфигурации третьего датчика 4 напряжения, четвертого датчика 40 напряжения и блока 13 определения неисправности переключателя, и, соответственно, описание одинаковых частей опущено. Кроме того, система электропитания, включающая многопортовое устройство 100С электропитания, показанное на фиг. 11, идентична системе электропитания, включающей в себя многопортовое устройство 100В электропитания, и, соответственно, принципиальная схема системы электропитания опущена.

[0097] Устройство 1С управления управляет работой многопортового устройства 100С электропитания. В этом варианте осуществления устройство 1С управления представляет собой компьютер, который включает в себя ЦПУ, ОЗУ, ПЗУ, интерфейс ввода/вывода, и так далее. Устройство 1С управления считывает программы, соответствующие различным функциональным элементам, таким как блок 10 определения состояния зарядки-разрядки, блок 11 переключения состояния, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства, и блок 13 определения неисправности переключателя, из ПЗУ или ОЗУ, и заставляет ЦПУ выполнять процедуру, соответствующую различным функциональным элементам. Более конкретно, устройство 1С управления (т.е. блок 11 переключения состояния, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства и блок 13 определения неисправности переключателя) выполняет вычисления, соответствующие различным функциональным элементам после получения выходных сигналов от первого датчика 2 напряжения, второго датчика 3 напряжения, третьего датчика 4 напряжения, четвертого датчика 40 напряжения и так далее и управляет первым переключателем 5, вторым переключателем 6, третьим переключателем 7, четвертым переключателем 8, устройством 9 вывода и т.п. на основе результатов вычислений.

[0098] Третий датчик 4 напряжения и четвертый датчик 40 напряжения, аналогично первому датчику 2 напряжения и второму датчику 3 напряжения, определяют напряжения, необходимые для работы многопортового устройства 100С электропитания. В этом варианте осуществления, третий датчик 4 напряжения установлен с целью определения напряжения на порте Р1 ввода/вывода. Третий датчик 4 напряжения определяет напряжение на порте Р1 ввода/вывода периодически через заданные интервалы времени и выводит это определенное значение напряжения на устройство 1С управления. Кроме того, установлен четвертый датчик 40 напряжения с целью определения напряжения на порте Р4 ввода/вывода. Четвертый датчик 40 напряжения определяет напряжение на порте Р4 ввода/вывода периодически с заданными интервалами времени и выводит это определенное значение напряжения на устройство 1С управления.

[0099] Блок 13 обнаружения неисправности переключателя определяет неисправность в переключателях, из которых состоит многопортовое устройство 100С электропитания. В этом варианте осуществления блок 13 определения неисправности переключателя определяет неисправность, по меньшей мере, в одном из переключателей из числа первого переключателя 5, второго переключателя 6, третьего переключателя 7 и четвертого переключателя 8.

[0100] В частности, блок 13 определения неисправности переключателя задает напряжение, генерируемое энергогенерирующим устройством 23, на более высокое значение, чем напряжение всех аккумуляторных устройств.

[0101] Блок 13 определения неисправности переключателя затем получает напряжение на порте Р1 ввода/вывода, к которому подключена электрическая нагрузка 20, напряжение (далее именуемое «напряжением заряжаемого аккумуляторного устройства») на порте ввода/вывода, к которому подключено заряжаемое аккумуляторное устройство, напряжение (далее именуемое «напряжением разряжаемого аккумуляторного устройства») на порте ввода/вывода, к которому подключено разряжаемое аккумуляторное устройство, а также напряжение на порте ввода/вывода Р4, к которому подключено энергогенерирующее устройство 23, и определяет неисправность в переключателе на основе этих полученных напряжений.

[0102] Более конкретно, блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что в переключателе не возникло неисправности, когда напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению заряжаемого аккумуляторного устройства, напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства равно напряжению на порте Р4 ввода/вывода, и напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода. Другими словами, блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что в переключателе возникла неисправность, когда напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения заряжаемого аккумуляторного устройства, или когда напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода, или когда напряжение на порте Р1 ввода/вывода и напряжение на порте Р4 ввода/вывода равны.

[0103] Причина этого состоит в том, что в многопортовом устройстве 100С электропитания напряжение на порте Р1 ввода/вывода и напряжение заряжаемого аккумуляторного устройства равны, когда переключатель между портом Р1 ввода/вывода и портом ввода/вывода, к которому подключено заряженное аккумуляторное устройство, исправен.

[0104] Кроме того, в многопортовом устройстве 100С электропитания, напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства и напряжение на порте Р4 ввода/вывода равны, когда переключатель между портом ввода/вывода, к которому подключено разряжаемое аккумуляторное устройство, и портом Р4 ввода/вывода, исправен.

[0105] Кроме того, в многопортовом устройстве 100С электропитания, когда все переключатели находятся в исправном состоянии, схема зарядки и схема электропитания электрически отделены, и поэтому до тех пор, пока напряжение, генерируемое энергогенерирующим устройством 23, установлено на большую величину, чем напряжения всех аккумуляторных устройств, напряжение на порте Р1 ввода/вывода и напряжение на порте Р4 ввода/вывода не станут равными.

[0106] Далее, определив, что неисправность имеет место, по меньшей мере, в одном переключателе, блок 13 определения неисправности переключателя переключает все переключатели во включенное состояние. Причина этого заключается в том, что, когда возникает неисправность даже только в одном переключателе, многопортовое устройство 100С электропитания не может работать в штатном режиме посредством управления, выполняемого блоком 11 переключения состояния. В результате работа многопортового устройство 100С электропитания продолжается во втором лучшем рабочем состоянии. Кроме того, блок 13 определения неисправности переключателя выдает управляющий сигнал на энергогенерирующее устройство 23, чтобы управлять энергогенерирующим устройством 23 таким образом, что напряжение, генерируемое энергогенерирующим устройством 23, остается в пределах заданного диапазона. Например, заданный диапазон представляет собой диапазон, простирающийся от второго заданного значения β (например, 12В) до первой заданной величины (например, 13В). В результате слишком большое напряжение не поступает на электрическую нагрузку 20.

[0107] Здесь, как показано на фиг. 12, будет описан процесс (далее именуемый «процессом определения неисправности переключателя»), осуществляемый с помощью блока 13 определения неисправности переключателя для определения неисправности в переключателе. На фиг. 12 представлена блок-схема, показывающая процесс определения неисправности переключателя. Устройство 1С управления выполняет процесс определения неисправности переключателя периодически с заданными интервалами по времени. Следует отметить, что устройство 1С управления может выполнять процесс определения неисправности переключателя в заданный момент времени, например, во время запуска транспортного средства.

[0108] Сначала, когда идет выработка электроэнергии энергогенерирующим устройством 23, блок 13 определения неисправности переключателя устройства 1С управления останавливает выработку электроэнергии энергогенерирующим устройством 23 (этап S31). Это необходимо для предотвращения воздействия напряжения, генерируемого энергогенерирующим устройством 23, на напряжения аккумуляторных устройств при получении напряжений аккумуляторных устройств. Следует отметить, что в данном случае разряжаемое аккумуляторное устройство подключено к электрической нагрузке 20 через порт Р1 ввода/вывода, а заряжаемое аккумуляторное устройства соединено с энергогенерирующим устройством 23 через порт Р4 ввода/вывода.

[0109] Далее блок 13 определения неисправности переключателя получает соответствующие напряжения множества аккумуляторных устройств, составляющих многопортовое устройство 100С электропитания, и выводит самое высокое из полученных напряжений в качестве опорного напряжения RV (этап S32).

[0110] Далее блок 13 определения неисправности переключателя устанавливает значение, полученное путем сложения заданного значения ARV с опорным напряжением RV, в качестве генерируемого напряжения для энергогенерирующего устройства 23 (этап S33). При этом устанавливается состояние, в котором напряжение на порте Р4 ввода/вывода больше, чем напряжения всех аккумуляторных устройств, когда в переключателе нет неисправности.

[0111] Далее блок 13 определения неисправности переключателя начинает генерирование электроэнергии энергогенерирующим устройство 23 (этап S34). При этом устанавливается состояние, при котором может быть обнаружена неисправность переключателя.

[0112] Далее блок 13 определения неисправности переключателя определяет, удовлетворено ли заданное условие (этап S35). В этом варианте осуществления заданное условие удовлетворено, когда напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению заряжаемого аккумуляторного устройства, напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства равно напряжению на порте Р4 ввода/вывода, и напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода.

[0113] Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, блок 13 определения неисправности переключателя определяет, удовлетворено ли заданное условие, согласно которому напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению на порте Р3 ввода/вывода, напряжение на порте Р2 ввода/вывода равно напряжению на порте Р4 ввода/вывода, и напряжение порта Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода.

[0114] С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, блок 13 определения неисправности переключателя определяет, удовлетворено ли условие, согласно которому напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению на порте Р2 ввода/вывода, напряжение на порте Р3 ввода/вывода является равным напряжению на порте Р4 ввода/вывода, а напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода.

[0115] После определения того, что заданное условие не выполнено (НЕТ на этапе S35), блок 13 определения неисправности переключателя выдает управляющий сигнал на устройство 9 вывода, чтобы отобразить на бортовом дисплее сообщение о том, что в переключателе была обнаружена неисправность (этап S36).

[0116] Более конкретно, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является первое аккумуляторное устройство 21, и блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р3 ввода/вывода, сообщение о неисправности в третьем переключателе 7 отображается на бортовом дисплее. Кроме того, когда блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р2 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода, сообщение, указывающее, что во втором переключателе 6 возникла неисправность, отображается на бортовом дисплее. Кроме того, когда блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению на порте Р4 ввода/вывода, сообщение о том, что неисправность возникла, по меньшей мере, в одном из переключателей из числа первого переключателя 5 и четвертого переключателя 8, отображается на бортовом дисплее.

[0117] С другой стороны, когда заряжаемым аккумуляторным устройством является второе аккумуляторное устройство 22, и блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р2 ввода/вывода, сообщение о том, что в первом переключателе 5 возникла неисправность, отображается на бортовом дисплее. Кроме того, когда блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р3 ввода/вывода отличается от напряжения на порте Р4 ввода/вывода, сообщение о том, что в четвертом переключателе 8 возникла неисправность, отображается на бортовом дисплее. Кроме того, когда блок 13 определения неисправности переключателя определяет, что напряжение на порте Р1 ввода/вывода равно напряжению на порте Р4 ввода/вывода, сообщение о том, что неисправность возникла, по меньшей мере, в одном из переключателей из числа второго переключателя 6 и третьего переключателя 7, отображается на бортовом дисплее.

[0118] После определения того, что заданное условие удовлетворено (ДА на этапе S35), с другой стороны, блок 13 определения неисправности переключателя выполняет этап S37 без вывода управляющего сигнала на устройство 9 вывода.

[0119] Далее блок 13 определения неисправности переключателя определяет, была ли сделана попытка обнаружить неисправность переключателя во всех рабочих состояниях многопортового устройства 100С электропитания (этап S37). В этом варианте осуществления выполняется определение, была ли сделана попытка обнаружить неисправность переключателя как в первом рабочем состоянии, так и во втором рабочем состоянии. Первое рабочее состояние представляет собой рабочее состояние, в котором первое аккумуляторное устройство 21 является разряжаемым аккумуляторным устройством, а второе аккумуляторное устройство 22 является заряжаемым аккумуляторным устройством, в то время как второе рабочее состояние представляет собой рабочее состояние, в котором второе аккумуляторное устройство 22 является разряжаемым аккумуляторным устройством, а первое аккумуляторное устройство 21 является заряжаемым аккумуляторным устройством.

[0120] Когда определено, что еще не была сделана попытка обнаружить неисправность переключателя во всех рабочих состояниях (НЕТ на этапе S37), блок 13 определения неисправности переключателя переключает рабочее состояние многопортового устройства 100С электропитания в другое рабочее состояние (этап S38), и затем выполняет этап S31 процесса и далее. Когда определено, что была сделана попытка обнаруживать неисправность переключателя во всех рабочих состояниях (ДА на этапе S37), блок 13 определения неисправности переключателя определяет, была ли обнаружена неисправность в любом из переключателей (этап S39).

[0121] Когда определено, что неисправность было обнаружена в одном из переключателей (ДА на этапе S39), блок 13 определения неисправности переключателя переключает все переключатели во включенное состояние, и управляет в заданном диапазоне напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23 (этап S40).

[0122] Более конкретно, блок 13 определения неисправности переключателя переключает все переключатели 5-8 с первого по четвертый во включенное состояние. В результате электропитание может подаваться на электрическую нагрузку 20 от энергогенерирующего устройства 23 через третий переключатель 7 и четвертый переключатель 8, даже если блок 13 определения неисправности переключателя определяет неисправность в первом переключателе 5 или втором переключателе 6. Кроме того, электропитание может подаваться на электрическую нагрузку 20 от энергогенерирующего устройства 23 через первый переключатель 5 и второй переключатель 6, даже если блок 13 определения неисправности переключателя определяет неисправность в третьем переключателе 7 или в четвертом переключателе 8.

[0123] Блок 13 определения неисправности переключателя также управляет в заданном диапазоне напряжением, генерируемым энергогенерирующим устройством 23. В результате на электрическую нагрузку 20 не поступает слишком большое напряжение.

[0124] Кроме того, блок 13 определения неисправности переключателя переключает все переключатели во включенное состояние, независимо от переключателя, в котором определена неисправность. Блок 13 определения неисправности переключателя может, соответственно, переключить все переключатели во включенное состояние в точке, где обнаружена неисправность в одном из переключателей, не пытаясь обнаружить неисправность переключателя во всех рабочих состояниях, которые могут быть реализованы с помощью многопортового устройства 100С электропитания.

[0125] Следует отметить, что когда, по меньшей мере, два из контуров, соединяющих порт Р1 ввода/вывода и порт Р4 ввода/вывода через порты ввода/вывода, к которым подключены аккумуляторные устройства, функционируют нормально, то блоку 13 определения неисправности переключателя не нужно переключать все переключатели во включенное состояние. Например, после определения того, что переключатель между конкретным аккумуляторным устройством и энергогенерирующим устройством 23 заблокирован в выключенном состоянии (OFF), блок 13 определения неисправности отключает только контур, проходящий через порт ввода/вывода, к которому подключено это конкретное аккумуляторное устройство. После этого блок 13 определения неисправности переключателя может заставить блок 11 переключения состояния продолжить переключение рабочего состояния многопортового устройства 100С электропитания.

[0126] Таким образом, блок 13 определения неисправности переключателя определяет возникновение неисправности переключателя на основе заданного соотношения величин между соответствующими напряжениями на портах Р1-Р4 ввода/вывода, когда переключатели исправны. В результате, блок 13 определения неисправности переключателя может с точностью определить возникновение неисправности переключателя.

[0127] Кроме того, блок 13 определения неисправности переключателя переключает все переключатели во включенное состояние после определения неисправности в каком-либо переключателе. Таким образом, при наличии блока 13 определения неисправности переключателя работа многопортового устройства 100С электропитания может быть продолжена до тех пор, как все контуры, связывающие порт Р1 ввода/вывода и порт Р4 ввода/вывода, не окажутся одновременно в выключенном состоянии. Другими словами, электроэнергия может быть подана на электрическую нагрузку 20 от энергогенерирующего устройства 23.

[0128] Варианты осуществления изобретения были подробно описаны выше, однако изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, и различные изменения и замены могут быть применены к вышеописанным вариантам осуществления в пределах объема настоящего изобретения.

[0129] Например, в вышеупомянутых вариантах осуществления, многопортовое устройство 100А электропитания может включать в себя, по меньшей мере, блок 12 определения неисправности аккумуляторного устройства или блок 13 определения неисправности переключателя. Кроме того, многопортовое устройство 100В электропитания может включать в себя блок 13 определения неисправности переключателя вместо блока 12 определения неисправности аккумуляторного устройства.

1. Устройство электропитания транспортного средства, содержащее

первый порт, к которому подключена электрическая нагрузка,

второй порт, к которому подключено первое аккумуляторное устройство,

третий порт, к которому подключено второе аккумуляторное устройство,

четвертый порт, к которому подключено энергогенерирующее устройство,

первый переключатель, расположенный между первым портом и вторым портом,

второй переключатель, расположенный между вторым портом и четвертым портом,

третий переключатель, расположенный между первым портом и третьим портом,

четвертый переключатель, расположенный между третьим портом и четвертым портом, а также

блок переключения состояния, выполненный с возможностью переключения между первым состоянием, в котором первый переключатель находится во включенном состоянии, второй переключатель находится в выключенном состоянии, третий переключатель находится в выключенном состоянии, а четвертый переключатель находится во включенном состоянии, и вторым состоянием, в котором первый переключатель находится в выключенном состоянии, второй переключатель находится во включенном состоянии, третий переключатель находится во включенном состоянии, и четвертый переключатель находится в выключенном состоянии,

при этом каждый из первого переключателя и третьего переключателя образован переключающим элементом, выполненным так, что включенное состояние переключающего элемента управляемо;

первый переключатель выполнен с возможностью постепенного создания проводимости между электрической нагрузкой и первым аккумуляторном устройством; и

третий переключатель выполнен с возможностью постепенного создания проводимости между электрической нагрузкой и вторым аккумуляторным устройством.

2. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1, в котором в первом состоянии блок переключения состояния выполнен с возможностью управления первым переключателем, вторым переключателем, третьим переключателем и четвертым переключателем таким образом, что питание подается на электрическую нагрузку от первого аккумуляторного устройства, а второе аккумуляторное устройство заряжается от энергогенерирующего устройства в состоянии, при этом первое аккумуляторное устройство отключено от энергогенерирующего устройства.

3. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1 или 2, в котором во втором состоянии блок переключения состояния выполнен с возможностью управления первым переключателем, вторым переключателем, третьим переключателем и четвертым переключателем таким образом, что питание подается на электрическую нагрузку от второго аккумуляторного устройства, а первое аккумуляторное устройство заряжается от энергогенерирующего устройства в состоянии, когда второе аккумуляторное устройство отключено от энергогенерирующего устройства.

4. Устройство электропитания транспортного средства по п. 3, в котором переключающий элемент выполнен таким образом, что ток, протекающий через переключающий элемент во включенном состоянии, управляем.

5. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1 или 2, в котором

каждый из первого переключателя и третьего переключателя образован либо полевым транзистором, работающим в режиме обеднения, либо полевым транзистором, работающим в режиме обогащения;

если каждый из упомянутых первого переключателя и третьего переключателя образован полевым транзистором, работающим в режиме обеднения, ток стока постепенно увеличивается путем постепенного приведения напряжения затвора близким к нулю; и

если каждый из упомянутых первого переключателя и третьего переключателя образован полевым транзистором, работающим в режиме обогащения, ток стока постепенно увеличивается путем отвода напряжения затвора от нуля.

6. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1, дополнительно содержащее блок определения состояния зарядки-разрядки, выполненный с возможностью определения состояния зарядки-разрядки первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства,

при этом блок переключения состояния выполнен с возможностью переключения между первым состоянием и вторым состоянием, когда состояние зарядки-разрядки первого аккумуляторного устройства или состояние зарядки-разрядки второго аккумуляторного устройства достигает заданного состояния.

7. Устройство электропитания транспортного средства по п. 6, в котором заданное состояние определяют на основании напряжения первого аккумуляторного устройства и напряжения второго аккумуляторного устройства.

8. Устройство электропитания транспортного средства по п. 6 или 7, в котором

в первом состоянии блок определения состояния зарядки-разрядки выполнен с возможностью определения, превышает ли напряжение второго аккумуляторного устройства первое заданное значение или напряжение первого аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение, которое меньше первого заданного значения, при этом блок переключения состояния выполнен с возможностью переключения из первого состояния во второе состояние, когда блок определения состояния зарядки-разрядки определяет, что напряжение на втором аккумуляторном устройстве превышает первое заданное значение либо напряжение первого аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение; и

во втором состоянии блок определения состояния зарядки-разрядки выполнен с возможностью определения, превышает ли напряжение первого аккумуляторного устройства первое заданное значение или напряжение второго аккумуляторного устройства меньше, чем второе заданное значение, а блок переключения состояния выполнен с возможностью переключения из второго состояния в первое состояние, когда блок определения состояния зарядки-разрядки определяет, что напряжение первого аккумуляторного устройства превышает первое заданное значение либо напряжение на втором аккумуляторном устройстве меньше, чем второе заданное значение.

9. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1, дополнительно включающее в себя блок определения неисправности аккумуляторного устройства, выполненный с возможностью определения неисправности по меньшей мере одного из первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства.

10. Устройство электропитания транспортного средства по п. 9, в котором блок определения неисправности аккумуляторного устройства выполнен с возможностью определения того, что была обнаружена неисправность по меньшей мере одного из устройств: первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства, когда напряжение по меньшей мере одного из этих устройств: первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства меньше, чем третье заданное значение.

11. Устройство электропитания транспортного средства по п. 10, в котором блок определения неисправности аккумуляторного устройства выполнен с возможностью определения неисправности в одном из устройств: первого аккумуляторного устройства или второго аккумуляторного устройства в состоянии, когда одно из устройств: первое аккумуляторное устройство или второе аккумуляторное устройство отключено от энергогенерирующего устройства и электроэнергия подается на электрическую нагрузку из другого устройства: первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства.

12. Устройство электропитания транспортного средства по п. 1, дополнительно содержащее блок определения неисправности переключателя, выполненный с возможностью определения неисправности по меньшей мере одного из переключателей: первого переключателя, второго переключателя, третьего переключателя и четвертого переключателя.

13. Устройство электропитания транспортного средства по п. 12, в котором

блок определения неисправности переключателя выполнен с возможностью задания значения напряжения, генерируемого энергогенерирующим устройством на более высокое значение, чем напряжение первого аккумуляторного устройства и напряжение второго аккумуляторного устройства, и с возможностью определения неисправности по меньшей мере одного из переключателей: первого переключателя, второго переключателя, третьего переключателя и четвертого переключателя на основе того, равно ли напряжение на первом порте напряжению заряжаемого аккумуляторного устройства, равно ли напряжение разряжаемого аккумуляторного устройства напряжению на четвертом порте и отличается ли напряжение на первом порте от напряжения на четвертом порте; и

заряжаемое аккумуляторное устройство представляет собой аккумуляторное устройство из числа первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства, которое соединено с энергогенерирующим устройством с помощью четвертого порта, а разряжаемое аккумуляторное устройство представляет собой аккумуляторное устройство из числа первого аккумуляторного устройства и второго аккумуляторного устройства, которое соединено с электрической нагрузкой через первый порт.

14. Устройство электропитания транспортного средства по п. 12 или 13, в котором блок определения неисправности переключателя выполнен с возможностью обеспечить проводящее состояние всех из переключателей: первого переключателя, второго переключателя, третьего переключателя и четвертого переключателя после определения того, что неисправность была обнаружена по меньшей мере в одном из этих переключателей: первом переключателе, втором переключателе, третьем переключателе и четвертом переключателе.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к конструкциям беспилотных летательных аппаратов. Беспилотный летательный аппарат содержит несущую раму (1), электродвигатели (2) с несущими винтами (3), укрепленные на консолях (4), электронное оборудование, автономную систему (10) зарядки батареи (9).

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение эффективности работы системы и уменьшение нагрузки на сеть связи.

Использование: в области электротехники. Технический результат – сокращение времени сопряжения передающей и приемной катушек.

Использование – в области электротехники. Технический результат – увеличение срока службы аккумуляторной батареи.

Предложен электрод для использования в усовершенствованной батарее с проточным электролитом и блок элементов для батареи, причем каждый блок элементов образован из проточных рамок, расположенных между торцевыми элементами.

Использование: в области электротехники для перезарядки вторичной батареи. Технический результат – повышение скорости и надежности перезарядки.

Использование: в области электротехники. Технический результат - исключение падения напряжения на USB-проводе между терминалом и зарядным устройством.

Изобретение относится к носимому устройству и способу его изготовления, относящемуся к области техники, связанной с «умными» предметами для ношения, в частности носимой электронике.

Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение надежности системы электроснабжения.

Использование: в области электротехники в системах электропитания искусственных спутников Земли (ИСЗ). Технический результат - повышение удельных энергетических характеристик и качества выходного напряжения автономной системы электропитания ИСЗ.

Использование – в области электротехники. Технический результат - упрощение устройства гарантированного электропитания и расширение его функциональных и эксплуатационных возможностей. Согласно изобретению устройство содержит идентичные первый и второй преобразователи частоты (ПЧ), включающие каждый соответствующие входные зажимы А, В, С. Входные зажимы первого ПЧ выполнены с возможностью подключения к питающей сети трехфазного переменного тока, а входные зажимы второго ПЧ выполнены с возможностью подключения к источнику постоянного тока. Один из входных зажимов второго ПЧ выполнен с возможностью подключения к плюсовому выводу источника постоянного тока, а два других - к минусовому выводу последнего. ПЧ включают каждый выходные зажимы для подключения трехфазной нагрузки, три одинаково выполненных трехфазных трансформатора, каждый из которых включает первую и вторую входные и выходную трехфазные обмотки. Начальные выводы фазных обмоток первой входной трехфазной обмотки и концы фазной обмотки второй входной трехфазной обмотки подключены к соответствующим входным зажимам А, В, С, а другие выводы каждой из входных трехфазных обмоток подключены к соответствующему этой обмотке коммутирующему элементу в виде трехфазного диодного моста с электронным ключом в цепи постоянного тока. Фазные обмотки входных трехфазных обмоток одного трехфазного трансформатора последовательно подключены к входным зажимам А, В, С, а фазные обмотки входных трехфазных обмоток двух других трехфазных трансформаторов последовательно подключены соответственно к входным зажимам В, С, А и С, А, В. Одноименные фазные обмотки выходных трехфазных обмоток трехфазных трансформаторов соединены последовательно в три ветви, которые объединены в схему «звезда» и образуют трехфазный выход для подключения к трехфазной нагрузке. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх