Устройство электропитания транспортного средства

Устройство электропитания транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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 с