电源系统的制作方法
【专利摘要】一种电源系统，其使用于车辆，该车辆具有利用电力供给进行驱动来启动发动机的旋转机(10)，包括：铅蓄电池(11)和锂离子蓄电池(12)，它们与旋转机(10)并联连接；MOS开关(15)，其在将铅蓄电池(11)与锂离子蓄电池(12)电连接的第一连接线路(21)中，连接到铅蓄电池(11)与锂离子蓄电池(12)之间；电气负载(14a～14c)，它们在第一连接线路(21)中，以隔着MOS开关(15)的方式，连接到铅蓄电池侧与锂离子蓄电池侧中的铅蓄电池侧；以及控制部(20)，其在车辆的电源接通后，除了通过发电机(10)来启动发动机以外，保持MOS开关(15)处于接通状态。
【专利说明】
电源系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种电源系统，该电源系统安装在车辆上。【背景技术】
[0002]安装在车辆上的电源系统使用有多个蓄电池(例如铅蓄电池、锂离子蓄电池)，有选择地使用各蓄电池对车辆的各种电气负载供给电力。
[0003]例如在日本专利特开2012-130108号公报上公开的技术中，通过开关将铅蓄电池与锂离子蓄电池连接。此外，在各种电气负载中，要求供给电力的电压是大概一定的或至少在规定范围内变动这样稳定需要的定电压要求电气负载电连接到锂离子蓄电池侧。这样， 锂离子蓄电池负责对定电压要求负载的电力供给。另一方面，在各种电气负载中，启动电动机和除此以外的一般负载(车头灯等)电连接到铅蓄电池侧。这样，铅蓄电池负责对启动电动机和一般负载的电力供给。
[0004]然而，在上述构成中，若发生铅蓄电池的故障，则无法从铅蓄电池对一般负载供给电力。此外，若发生锂离子蓄电池的故障，则从锂离子蓄电池到定电压要求负载的电力供给被断开随之有发生故障的可能。
【发明内容】
[0005]本发明是为解决上述问题而作出的，其主要目的在于提供一种电源系统，该电源系统能对各种电气负载持续稳定地供给电力。
[0006]本发明的电源系统使用于车辆，该车辆具有利用电力供给进行驱动来启动发动机的启动单元，上述电源系统包括:铅蓄电池和第二蓄电池，它们与发电机并联连接;开关单元，其在将上述铅蓄电池和上述第二蓄电池电连接的电气线路中，连接到上述铅蓄电池和上述第二蓄电池之间；电气负载，其在上述电气线路中，隔着上述开关单元连接到上述铅蓄电池侧和上述第二蓄电池侧中的上述铅蓄电池侧;开关控制单元，其在上述车辆的电源接通后，在利用上述启动单元来启动上述发动机时以外，保持上述开关单元处于接通状态。
[0007]根据本发明，在具有铅蓄电池和第二蓄电池的车辆的电源系统中，在两蓄电池之间设置有开关单元，并在比该开关单元靠铅蓄电池侧与电气负载连接。这样的情况下，与作为蓄电池只具有铅蓄电池的电源系统相比，由于和电气负载相关的连接构成是一样的，因此，在基于只具有铅蓄电池的电源系统来构筑具有铅蓄电池和第二蓄电池的电源系统的情况下，能减少负载配线的变更等，在构成双电池系统时，能实现有利的构成。
[0008]此外，根据本发明的构成，在车辆的电源接通后，在启动发动机时使开关单元处于断开状态，除此之外，使开关单元处于接通状态。因此，能抑制因启动单元进行发动机启动而产生的电压变化的影响波及到铅蓄电池侧，对电气负载能从铅蓄电池和第二蓄电池两方供给电力。因此，即使铅蓄电池产生了故障，也能继续从第二蓄电池朝电气负载供给电力。 根据以上说明，关于朝电气负载的电力供给，能构成合理的系统。
【附图说明】
[0009]图1是描述本实施方式的电源系统的电路图。
[0010]图2是表示铅蓄电池和锂离子蓄电池的SOC使用范围的图。
[0011]图3是表示铅蓄电池与锂离子蓄电池之间的IV特性差异的图。
[0012]图4是与开关的开闭控制相关的流程图。
[0013]图5是与电力限制处理相关的流程图。
[0014]图6是表示车辆行驶状态下的电力供给情况的时序图。
[0015]图7是表示车辆行驶状态下的电力供给情况的时序图。
[0016]图8是表示电源系统的其他实施方式的电路图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，根据【附图说明】本发明的【具体实施方式】。使用本实施方式的电源系统的车辆以发动机(内燃机)作为驱动源进行行驶，具有所谓的怠速停机功能和惯性行驶功能。
[0018]如图1所示，本电源系统具有旋转机10、铅蓄电池11、锂离子蓄电池12、起动机13、各种电气负载14a?14c、M0S开关15、以及SMR开关16。其中，锂离子蓄电池12与各开关15、16收容于未图示的框体(收容壳体)中而被一体化，从而构成为电池单元U。此外，电池单元U具有构成电池控制元件的控制部20，各开关15、16和控制部20以安装在同一基板的状态收容于框体内。
[0019]在电池单元U中，作为外部端子设有第一端子Tl与第二端子T2，在第一端子Tl上连接有铅蓄电池11、起动机13、以及电气负载14a?14c，在第二端子T2上连接有旋转机10。另夕卜，端子T1、T2都是用于供旋转机10的输入输出电流进行流动的大电流输入输出端子。
[0020]通过皮带等将旋转机10的旋转轴与未示出的发动机输出轴驱动连接，能利用发动机输出轴的旋转使旋转机10的旋转轴旋转，另一方面，能利用旋转机10的旋转轴的旋转使发动机输出轴旋转。此时，旋转机10具有利用发动机输出轴或车轴的旋转来进行发电(再生发电)的发电功能、和对发动机输出轴施加旋转力的动力输出功能，构成I SG (启动/发电一体化电机Integrated Starter Generator) ο
[0021]铅蓄电池11和锂离子蓄电池12与旋转机10并联电连接，利用旋转机10的发电电力可以给各蓄电池11、12充电。此外，利用来自各蓄电池11、12的供电，能驱动旋转机1。
[0022]铅蓄电池11是众所周知的通用蓄电池。对此，与铅蓄电池11相比，锂离子蓄电池12是充放电时的电力损失少、输出密度以及能量密度高的高密度蓄电池。这样的情况下，锂离子蓄电池12相当于第二蓄电池，第二蓄电池只要是输出密度或能量密度比铅蓄电池11高的蓄电池即可。
[0023]关于铅蓄电池11的构成，具体而言，其正极活性物质为二氧化铅(PbO2),负极活性物质为铅(Pb)，电解液为硫酸(H2SO4)。铅蓄电池11是将由这些电极构成的多个电池元件串联连接而构成的。在本实施方式中，设置成铅蓄电池11的蓄电容量比锂离子蓄电池12的蓄电容量高。
[0024]另一方面，锂离子蓄电池12的正极活性物质使用含锂的氧化物(锂金属的复合氧化物)，具体能够例举出LiCo02、LiMn204、LiNi02、LiFeP04等。锂离子蓄电池12的负极活性物质使用含有炭(C)、石墨、钛酸锂(例如LixTi02)、Si或Su的合金等。锂离子蓄电池12的电解液中使用有机电解液。锂离子蓄电池12是将由这些电极构成的多个电池元件串联连接而构成的。[〇〇25]此外，图1中的符号lla、12a表示铅蓄电池11以及锂离子蓄电池12的电池元件集合体，符号llb、12b表示铅蓄电池11以及锂离子蓄电池12的内部电阻。此外，在下文的说明中， 蓄电池的开路电压V0是由电池元件集合体11 a、12a所产生的电压，蓄电池的端子电压VcUVc 是由下式1、2表示的电压。
[0026]Vd = V0 —IdXR ? ? ?(式1)
[0027]Vc = V0+IcXR ? ? ?(式2)
[0028]其中，放电电流为Id，充电电流为Ic，蓄电池的内部电阻为R，蓄电池的开路电压为 V0。如式1、2所示，放电时的端子电压Vd是内部电阻值R越大则越小的值，充电时的端子电压 Vc是内部电阻值R越大则越大的值。
[0029]电气负载14a、14b是车辆的电气负载中应始终施加有能动作的电压的被保护负载。换句说话，电气负载14a、14b是定电压要求负载，其要求供给电力的电压稳定，S卩，供给电力的电压大概恒定，或至少在规定范围内变动，电气负载14a、14b在规定的电压范围内进行驱动，在规定的电压范围外停止(复位)。
[0030]电气负载14a是与车辆行驶相关的定电压要求负载。作为电气负载14a的具体例， 例如能举出制动装置、自动变速机的油栗、燃料栗和电动动力转向装置等。换句说话，电气负载14a是用于控制车辆行驶时的行驶举动的行驶用负载。
[0031]电气负载14b是行驶用负载以外的定电压要求负载。作为电气负载14b的具体例， 能举出导航装置、显示仪表等的显示装置和音频装置。这样的情况下，通过抑制电压变动， 能实现上述各电气负载14a、14b的稳定动作。
[0032]电气负载14c是启动机13和定电压要求负载(电气负载14a、14b)以外的一般负载， 该电气负载14c是能动作的电压范围比定电压要求负载相对广的负载。作为一般负载的具体例，能举出车头灯、前挡风玻璃等的雨刮器、空调装置的送风扇和后挡风玻璃的除霜加热器等。对于上述车头灯、雨刮器和送风扇等，若供给电力的电压发生变化，则会产生车头灯的闪烁、雨刮器的动作速度变化、送风扇的旋转速度的变化(送风音变化)，所以要求供给电力的电压恒定。[〇〇33] 作为单元内电气线路，在电池单元U中设有将各端子T1、T2和锂离子蓄电池12互相连接的连接线路21、22。其中，将第一端子T1和第二端子T2连接的第一连接线路21具有作为开关单元的M0S开关15,将第一连接线路21上的连接点N1 (电池连接点)和锂离子蓄电池12 连接的第二连接线路22具有SMR开关16。这些开关15、16都具有2 Xn个M0SFET(半导体开关)，两个一组的M0SFET的寄生二极管串联连接，以便彼此相对。在利用寄生二极管使各开关15、16处于断开状态时，在设有这些开关的线路中流动的电流被完全断开。[〇〇34]此外，本电源系统中具有不通过M0S开关15就可将铅蓄电池11和旋转机10连接的旁路线路23。具体而言，旁路线路23设置成绕过电池单元U将与第一端子T1连接的电气线路 (与铅蓄电池11等连接的线路)和与第二端子T2连接的电气线路(与旋转机10连接的线路) 电气连接。在旁路线路23上设有作为电力供给单元的旁路开关24,该旁路开关24使铅蓄电池11 一侧和旋转机10—侧之间的连接处于断开状态或导通状态。旁路开关24是常闭式的继电器开关。关于旁路线路23和旁路开关24，也可以设置成在电池单元U内绕过MOS开关15。
[0035]此外，控制部20与电池单元外的ECU30连接。这些控制部20和E⑶30通过CAN等通信网络进行连接，从而可以互相通信，在控制部20和ECU30中存储的各种数据可以实现彼此共有。ECU30是具有进行怠速停机控制、惯性行驶控制的功能的电子控制装置。怠速停机控制是已知的在规定的自动停止条件成立时使发动机自动停止，且在自动停止状态下，当规定的再启动条件成立时使发动机重新启动的控制。惯性行驶控制是例如在停止朝发动机供给燃料的状态下，进行行驶，即惯性行驶的控制。所谓惯性行驶是以改善油耗等为目的，在车辆行驶中不踩下油门时，使在发动机和变速机之间设置的离合器处于断开状态，并使车辆处于惯性行驶的状态。
[0036]怠速停机控制以及惯性行驶控制都在不踩下油门等规定条件成立时使发动机自动停止，然后在解除条件(重新启动条件)成立时，通过旋转机1进行发动机重新启动。
[0037]旋转机10利用发动机输出轴的旋转能量进行发电。具体而言，在旋转机10中，当转子利用发动机输出轴进行旋转时，基于在转子线圈中流动的励磁电流，会在定子线圈中感应出交流电流，并通过未示出的整流器变换成直流电流。此外，在旋转机10中，通过稳压器对在转子线圈中流动的励磁电流进行调节，将发电产生的直流电流的电压调节到规定的调节电压Vreg。
[0038]将旋转机10发电生成的电力供给到电气负载14a?14b，并且供给到铅蓄电池11和锂离子蓄电池12。在发动机的驱动停止而无法利用旋转机10发电时，从铅蓄电池11和锂离子蓄电池12将电力供给到电气负载14a?14b。对从铅蓄电池11和锂离子蓄电池12朝电气负载14a?14b的放电量和从旋转机1朝铅蓄电池11和锂离子蓄电池12的充电量进行适当调节，以使SOC(残存容量、实际的充电量与满充电时的充电量的百分比)处于不过充电和过放电的范围(S0C使用范围)。
[0039]为使锂离子蓄电池12的SOC处于规定的使用范围(后述图2(b)的SOC使用范围W2)，控制部20进行保护控制，限制对锂离子蓄电池12的充电量，进行过充电保护，并限制锂离子电池12的放电量，进行过放电保护。关于保护控制，补充说明如下:控制部20始终获取锂离子蓄电池12的端子电压Vc、Vd或开路电压VO(Li)的检测值，并始终获取由未示出电流检测部检测的、在锂离子蓄电池12中流动的电流值。然后，例如，若放电时的锂离子蓄电池12的端子电压Vd低于下限电压，则利用来自旋转机10的充电来进行锂离子蓄电池12的过放电保护。下限电压优选基于与SOC使用范围的下限值(10%)对应的电压进行设定。此外，控制部20通过指示调节电压Vreg的可变设定来进行过充电保护，以避免锂离子蓄电池12的端子电压Vc上升超过上限电压。对于上限电压，优选基于与SOC使用范围的上限值(90%)对应的电压进行设定。
[0040]对于铅蓄电池11，通过未示出的另一电池控制部来进行同样的保护控制。
[0041]此外，在本实施方式中，进行减速再生，利用车辆的再生能量使旋转机10发电来进行对两蓄电池11、12(主要是锂离子蓄电池12)的充电。当车辆处于减速状态、对发动机不做燃料喷射等的条件成立时，进行减速再生。
[0042]在本实施方式中，优先利用两蓄电池11、12中的锂离子蓄电池12进行充放电，为此，如下设定各蓄电池11、12的特性。根据图2和图3说明详细情况。
[0043]图2(a)中的横轴表示铅蓄电池11的S0C，图中的实线Al是描述铅蓄电池11的SOC和开路电压VO(Pb)的关系的电压特性线。充电量增加，SOC上升，与之成正比地，开路电压VO (Pb)也上升。图2(b)中的横轴表示锂离子蓄电池12的S0C，图中的实线A2是描述锂离子蓄电池12的S0C和开路电压VO(Li)的关系的电压特性线。随着充电量增加，S0C上升，开路电压V0 (Li)也上升，但在使电压特性线A2的倾斜急剧变化的变曲点P1、P2之间，上升的倾斜变小。
[0044]若蓄电池11、12处于过充电或过放电的状态，则可能会早期劣化。因此，为了处于不会变为过充放电的范围(S0C使用范围)，利用上述保护控制来限制蓄电池11、12的充放电量，铅蓄电池11的S0C使用范围Wl(Pb)例如是S0C88%?100%，锂离子蓄电池12的S0C使用范围W2(Li)例如是S0C10%?90%。50(:使用范围W2(Li)的上限小于100%，下限大于0%。
[0045]对于铅蓄电池11，S0C0%?88%是引起早期劣化的范围。图2(b)是图2(a)的点划线部分(描述S0C使用范围Wl(Pb)的部分)的放大图，图2(b)的横轴表示的锂离子蓄电池12 的S0C = 0 %的位置对应S0C使用范围W1 (Pb)的88 %的值。
[0046]接下来，为实现满足以下的条件(a)(b)(c)(d)(e)的锂离子蓄电池12的电压特性， 设定锂离子蓄电池12的电池特性。这些设定通过设定两蓄电池11、12的开路电压V0和内部电阻值R可以实现，通过选择锂离子蓄电池12的正极活性物质、负极活性物质和电解液，可以实现开路电压V0的设定。
[0047]< 条件(a)>[〇〇48] 在锂离子蓄电池12的整个S0C范围(0?100%)内，在比S0C使用范围W2(Li)靠低 S0C侧的区域、即特定区域内，存在锂离子蓄电池12的开路电压V0(Li)和铅蓄电池11的开路电压V0(Pb) —致的点Vds，并且在S0C整个使用范围W2(Li)中，开路電圧￥0〇^)>开路電圧 V〇(Pb)。另外，在图2(b)的特性中，各变曲点P1、P2分别设定于比S0C使用范围W2(Li)靠低 S0C侧的位置和比S0C使用范围W2(Li)靠高S0C侧位置。此外，在电压特性线A2中，点Vds设于比变曲点P1靠高S0C侧位置。不过，也可以将点Vds设于比变曲点P1靠低S0C侧位置
[0049]< 条件(b)>
[0050]将锂离子蓄电池12的内部电阻值R(Li)和铅蓄电池11的内部电阻值R(Pb)的关系设定为，在充电时满足“R(Li)<R(Pb)”，在放电时满足“R(LiHR(Pb)”。此时，蓄电池11、12 的IV特性的差异如图3所示。图3中的实线B1表示铅蓄电池11的IV特性，实线B2表示锂离子蓄电池12的IV特性，实线B3表示调节电压Vreg，图3的横轴表示电流值Ic、Id，纵轴表示端子电压Vc、Vd。另外，用“+”表示充电时的电流Ic，用“一”表示放电时的电流Id。[〇〇51 ] IV特性B1、B2描述下述情况:与充电电流Ic的上升成比例地，端子电压Vc上升(S0C 增大)，与放电电流Id的降低成比例地，端子电压Vd下降(S0C减少)。此外，IV特性B1、B2的倾斜表示内部电阻值R，对于锂离子蓄电池12,内部电阻值R(Li)在充电时和放电时是一样，然而，对于铅蓄电池11，其充电时的内部电阻值R(Pb)比放电时的内部电阻值R(Pb)大。这样， 在充电时设定为R(Li)<R(Pb)，在放电时设定为R(LiHR(Pb)。
[0052]下面进行补充说明，在电气负载14a?14c进行驱动时(放电时)，设定为Vd(Li)> Vd(Pb)，在通过旋转机10进行充电时，设定为在Ic处于零附近的范围中Vc(Li)>Vc(Pb)，但在除了上述以外的范围中设定为Vc(Li)<Vc(Pb)。通过使充电时的锂离子蓄电池12的内部电阻值R(Li)比铅蓄电池11的内部电阻值R(Pb)小，可以实现上述设定。
[0053]< 条件(c)>
[0054]最大充电电流流过时的锂离子蓄电池12的端子电压Vc(Li)比通过旋转机10发电时的调节电压Vreg小。换句说话，充电时的锂离子蓄电池12的端子电压Vc(Li)，S卩SOC使用范围W2 (Li)的上限值(90 % )的端子电压Vc (Li)的值比调节电压Vreg小。
[0055]< 条件(d)>
[0056]中间点P3被设定在锂离子蓄电池12的SOC使用范围W2(Li)内，比该中间点P3靠低SOC侧的电压特性线A2的倾斜(相对于SOC的开路电压的变化的倾斜)与比该中间点P3靠高SOC侧的电压特性线A2的倾斜不一样。换句说话，电压特性线A2具有向上凸起的曲线的特性。这样的情况下，低SOC侧的电压特性线A2的倾斜(平均倾斜)比高SOC侧的电压特性线A2的倾斜大。另外，中间点P3不一定是在SOC使用范围W2(Li)的中央位置，也可以设定为靠近上限值或下限值。
[0057]< 条件(e)>
[0058]在锂离子蓄电池12的电压特性线A2中，变曲点P1、P2之间的区域为倾斜相对小的区域，比PI靠低SOC侧的区域和比P2靠高SOC侧的区域为倾斜比P1-P2间的倾斜大的区域。
[0059]控制部20对各开关15、16的开(接通)和关(断开)进行切换。即，控制部20在点火开关是关的状态下使各开关15、16成为关(断开)状态。在打开点火开关后，基本上将MOS开关15和SMR开关16维持为开(接通)状态，在通过旋转机10启动发动机时，使MOS开关15成为关(断开)状态。即，在通过怠速停机控制进行发动机的重新启动时，在通过惯性行驶控制进行发动机的重新启动时，关上MOS开关15。
[0060]根据以上所述，在车辆的电源接通后启动发动机时以外，能使电气负载14a?14c始终处于与两个蓄电池11、12连接的状态。另一方面，在启动发动机时，通过使MOS开关15处于断开状态，可以避免随着旋转机10的驱动产生的电压变动影响到铅蓄电池11和各种电气负载14a?14c。
[0061]不过，若铅蓄电池11发生了某些故障(例如端子脱落等)，则在使MOS开关15处于断开状态时，可能无法继续对各电气负载14a?14c供给电力。
[0062]因此，控制部20判定在铅蓄电池11侧是否存在故障。若铅蓄电池11是正常的(没发生故障)，则在启动发动机时使MOS开关15处于断开状态。另一方面，若在铅蓄电池11侧发生了故障，则在启动发动机时保持使MOS开关15处于接通状态，以继续从锂离子蓄电池12朝电气负载14a?14c供给电力。
[0063]另外，在发动机自动停止并且铅蓄电池11产生了故障时，则优选的是，为了确保用于保障随后的车辆行驶的安全性所需要的电流，抑制锂离子蓄电池12的电力消耗。因此，在本实施方式中，若发动机自动停止并且铅蓄电池11产生了故障，则限制从锂离子蓄电池12对电气负载14a?14c的电力供给。
[0064]此时，若通过惯性行驶控制使发动机自动停止，则由于车辆处于行驶状态，优选的是确保车辆行驶的安全性并且抑制锂离子蓄电池12的电力消耗。若发动机的自动停止状态下的车速大于规定值Th，即、在通过惯性行驶控制使发动机处于自动停止状态时，则不限制对行驶用的电气负载14a的电力供给，而是限制对作为非行驶用负载的电气负载14b、14c的电力供给。这样，能可靠地进行为了确保司机安全的避让行驶。
[0065]此外，若发动机自动停止状态下的车速小于规定值Th，即、在通过怠速停机控制处于自动停止状态时，则不管是行驶用负载还是非行驶用负载，均限制对各电气负载14a?14c的电力供给。这样，能尽可能地抑制锂离子蓄电池12的电力消耗。
[0066] 接着，图4、5示出了控制部20进行的各处理步骤的例子。图4是描述M0S开关15的开关控制的处理步骤的流程图。图5是描述限制电力的处理步骤的流程图。在车辆的电源接通后，控制部20以规定的周期重复进行图4、5的各处理。在以下的说明中，SMR开关16始终处于接通。[〇〇67]首先，说明图4的处理。在步骤S10中，判定是否处于通过旋转机10启动发动机的时间。若步骤S10的结果是“是”，则在步骤S11中判定铅蓄电池11是否正常，S卩、判定铅蓄电池 11是否产生了故障。在本处理中，根据铅蓄电池11的电压或电流的检测值进行判定。若在步骤S11中判定为“铅蓄电池11是正常的”，则前进到步骤S12，使M0S开关15处于断开状态。若在步骤S11中判定为“铅蓄电池11具有故障”，则前进到步骤S13,使M0S开关15处于接通状态。该情况下，若铅蓄电池11具有故障，则在继续利用锂离子蓄电池12对电气负载14进行电力供给的状态下，启动发动机。
[0068]若步骤S10的判定是“否”，即、处于发动机启动的时间以外时，则前进到步骤S13， 使M0S开关15处于接通状态。这样，在发动机启动时以外，处于电气负载14与铅蓄电池11和锂离子蓄电池12两方连接的状态。
[0069]接着，说明图5的处理。首先，在步骤S20中，判定是否处于发动机自动停止的时间。 若通过怠速停机控制或惯性行驶控制使发动机自动停止了，则步骤S20的结果是“是”，前进到步骤S21。在步骤S21中，判定铅蓄电池11是否产生了故障。若在步骤S21中判定为“铅蓄电池11正常”，则结束本处理。若在步骤S21中判定为“铅蓄电池具有故障”，则前进到步骤S22。
[0070]在步骤S22中，判定车速是否处于规定值Th以上。规定值Th是阈值，用于判定是通过怠速停机控制进行了这次的发动机自动停止还是通过惯性行驶控制进行了这次的发动机自动停止，例如设定为20km/h。
[0071]若在步骤S22中判定为“车速处于规定值Th以上”，则前进到步骤S23,进行第一电力限制。在第一电力限制中，限制对行驶用负载以外的电气负载14b、14b的电力供给。若在步骤S22中判定为“车速小于规定值Th”，则前进到步骤S24,进行第二电力限制。在第二电力限制中，限制对各电气负载14a?14c的电力供给。
[0072]若步骤S20的结果是“否”，则前进到步骤S25,判定是否在发动机刚重新启动后并且判定是否进行了第一电力限制或第二电力限制。若步骤S25的结果是“是”，则前进到步骤 S26,解除电力限制。[〇〇73]接着，根据图6、图7说明上述处理的执行例。图6是铅蓄电池11正常情况下的处理的执行例。图7是铅蓄电池11具有故障情况下的处理的执行例。
[0074]在图6中，若在车辆行驶过程中，在时间tl怠速停机控制的自动停止条件成立，则发动机自动停止。作为自动停止条件的车速是例如l〇km/h，在时间11后，车速变为0。此时， 由于铅蓄电池11是正常的，所以不进行电力限制。
[0075]然后，在时间t2时，若通过踩下油门等使重新启动条件成立，则通过旋转机10进行发动机重新启动。在这个时间，M0S开关15暂时处于断开状态，可以抑制随着旋转机10的发动机启动产生的电力变动的影响波及到铅蓄电池11侧。[〇〇76]然后，在M0S开关15恢复到接通状态的状态下，车辆处于行驶状态，若在时间t3,通过惯性行驶控制使发动机自动停止的条件成立，则在车速处于规定值Th以上的状态，使发动机自动停止。此时，也由于铅蓄电池11是正常的，所以不进行电力限制。然后，若在时间t4时重新启动条件成立，则在使MOS开关15暂时处于断开状态的状态下，重新启动发动机，因此，可以抑制随着旋转机1的驱动而产生的电力变动的影响。
[0077]接着，在图7中，若在车辆行驶的过程中，在时间til怠速停机控制的自动停止条件成立，则发动机自动停止。由于此时的车速小于规定值Th，铅蓄电池11产生了故障，因此，限制从锂离子蓄电池12朝各电气负载14a?14c的电力供给(第二电力限制)。
[0078]然后，若在时间tl2重新启动条件成立，则通过旋转机10进行发动机重新启动。此时，由于铅蓄电池11具有故障，因此，保持使MOS开关15处于接通状态，从锂离子蓄电池12朝电气负载14a?14c供给电力。然后，在完成发动机的重新启动后，解除第二电力限制。
[0079]此时车辆再次处于行驶状态，若在时间tl3通过惯性行驶控制进行的发动机的自动停止条件成立，则使发动机自动停止。此时，由于车速处于规定值Th以上，铅蓄电池11产生了故障，因此，限制从锂离子蓄电池12朝非行驶用负载的电气负载14b、14c供给电力(第一电力限制)。若在时间t4重新启动条件成立，则维持使MOS开关15处于接通状态，使发动机重新启动，并解除第一电力限制。
[0080]根据上述说明，能得到以下特别的效果。
[0081 ] 在具有铅蓄电池11和锂离子蓄电池12的车辆的电源系统中，在两蓄电池11、12之间设置有作为开关单元的MOS开关15，并在比MOS开关15靠近铅蓄电池11侧与电气负载14a?14c连接。这样的情况下，与作为蓄电池只具有铅蓄电池的电源系统相比，由于和电气负载相关的连接构成是一样的，因此，在基于只具有铅蓄电池的电源系统来构筑具有铅蓄电池11和锂离子蓄电池12的电源系统的情况下，能减少负载配线的变更等，在构成双电池系统时，能实现有利的构成。
[0082 ]根据本发明的结构，在车辆的电源接通后，在启动发动机时使MOS开关15处于接通状态，除了启动发动机时以外，保持MOS开关15处于断开状态。因此，能抑制因旋转机10进行发动机启动而产生的电压变动的影响波及到铅蓄电池11侧，对于各电气负载14a?14c，能从铅蓄电池11和锂离子蓄电池12两方供给电力。因此，即使铅蓄电池11产生了故障，也能继续从锂离子蓄电池12朝电气负载14a?14c供给电力。根据以上说明，关于朝电气负载14a?14c的电力供给，能构筑合理的系统。
[0083]在铅蓄电池11产生了故障的情况下，若在发动机启动时使MOS开关15处于断开状态，则可能无法对各电气负载14a?14c进行电力供给。关于这点，由于将铅蓄电池产生了故障的情况作为条件，在启动发动机时使MOS开关15处于接通状态，因此，在铅蓄电池11具有故障时，也能实现对各电气负载14a?14c合适地供给电力。
[0084]在通过怠速停机控制进行发动机的自动停止后，或在通过惯性行驶控制进行发动机的自动停止后，会通过旋转机10进行发动机的重新启动。比较上述两个情形下的发动机的重新启动，通过怠速停机控制进行重新启动时车速处于极低速或O，与此相对，惯性行驶控制进行重新启动时车速比较高。在这样的情况下，与前者相比，后者更有可能因电源电压的变动导致车辆行驶上的故障。关于这点，由于构成为在铅蓄电池产生了故障的情况下，在发动机重新启动时，若车速处于规定值以上则对非行驶用负载进行电力限制，因此，能考虑到现实的车辆行驶的状态，进行合适的电力限制。
[0085]在作为旋转机10使用ISG的结构中，能使旋转机10在发电状态和启动状态(驱动状态)之间切换，在通过旋转机10使发动机重新启动时，处于不可发电的状态。因此，如上所述发动机重新启动时的电力限制(特别是Pb故障时的电力限制)是有效的。
[0086]本发明并不限于上述构成，也可以如下所述进行实施。在下文的说明中，对与上述相同的构成标注相同的符号，并省略详细说明。
[0087]在上述图5的处理中，若在步骤S21中判定为铅蓄电池11产生了故障，在步骤S22中判定为车速处于规定值Th以上，则可以根据当时的车速的大小，改变对非行驶用负载(电气负载14b、14c)的电力限制的程度。也就是说，随着车速变大而提高电力控制的程度，随着车速变小而抑制电力控制的程度。例如，也可以改变非行驶用负载中成为电力限制的对象的电气负载的数量。
[0088]在上述图5的处理中，也可以省略步骤S21的铅蓄电池11是否产生了故障的判定处理。即，在步骤S20中，若判定为处于发动机的自动停止状态，则无论铅蓄电池11是否有故障，均可以根据车速，换句说话，均可以基于是通过怠速停机控制进行的自动停止，或是通过惯性行驶控制进行的自动停止，进行步骤S23、步骤S24的电气负载的电力限制。
[0089]在上述图5的处理中，也可以省略步骤S22的车速是否处于规定值Th以上的判定处理。例如，在步骤S20中判定为发动机已自动停止时，若铅蓄电池11产生了故障，则进行电气负载(例如只有非行驶用负载)的电力限制，若铅蓄电池11没有产生故障，则也可以不进行电气负载的电力限制。
[0090]在上述说明中，当通过惯性行驶控制的自动停止条件成立时，其前提是使发动机自动停止，但当通过惯性行驶控制的自动停止条件成立时，则也可以不进行发动机的自动停止。
[0091]在上述说明中，在将第一连接线路21上的连接点NI与锂离子蓄电池12连接的第二连接线路22上设置了SMR开关16，但也可以省略第二连接线路22中的SMR16。
[0092]在上述说明中，当铅蓄电池11产生了故障时，使MOS开关15处于接通状态，来确保对电气负载14存在双电源的供电线路。除了上述以外，例如图8所示，与绕过设置有MOS开关15的第一连接线路21的旁路线路L连接。此外，以阳极位于锂离子蓄电池12侧、阴极位于电气负载14a?14c侧的方式，在旁路线路L上设置二极管17。根据以上结构，在MOS开关15处于断开状态并且铅蓄电池11产生了故障时，也能通过旁路线路L从锂离子蓄电池12朝电气负载14供电。在图8的构成情况下，通过设置在旁路线路L上的二极管17，在通过怠速停机控制或惯性行驶控制进行重新启动时，即便铅蓄电池11产生了故障，也能从锂离子蓄电池12朝电气负载14供电。
[0093]在上述图8的构成中，也可以进行图4的处理。在这样的情况下，当铅蓄电池11产生了故障时，通过具有MOS开关15的第一连接线路21和具有二极管17的旁路线路L中的至少任一个电气线路，能继续从锂离子蓄电池12朝电气负载14供电。
[0094]在上述说明中，在通过起动机13进行发动机的启动时，也可以使MOS开关15处于接通状态。
[0095]根据上述实施方式对本发明进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式和上述构成。本发明还包括各种各样的变形例和均等范围内的变形。此外，本发明的范畴和思想范围还包括各种各样的组合和形态、在这些组合和形态中只包含一个要素、一个以上要素或一个以下要素的其它组合和形态。
【主权项】
1.一种电源系统，该电源系统使用于车辆，该车辆具有利用电力供给进行驱动来启动发动机的启动单元， 其特征在于， 上述电源系统包括: 铅蓄电池和第二蓄电池，上述铅蓄电池和第二蓄电池与发动机并联连接； 开关单元，该开关单元在将上述铅蓄电池和上述第二蓄电池电连接的电气线路中，连接到上述铅蓄电池和上述第二蓄电池之间； 电气负载，该电气负载在上述电气线路中，隔着上述开关单元连接到上述铅蓄电池侧和上述第二蓄电池侧中的上述铅蓄电池侧；以及 开关控制单元，该开关控制单元在上述车辆的电源接通后，在利用上述启动单元来启动上述发动机时以外，保持上述开关单元处于接通状态。2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于， 上述电源系统包括故障判定单元，该故障判定单元判定上述铅蓄电池是否产生了故障， 若判定为上述铅蓄电池具有故障，则上述开关控制单元在利用上述启动单元进行发动机启动时，使上述开关单元处于接通状态。3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于， 上述电源系统包括供电单元，该供电单元设于绕过上述开关单元与上述电气线路连接的旁路线路，若判定为上述铅蓄电池产生了故障，则从上述第二蓄电池对上述电气负载进行供电。4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于， 上述电源系统包括二极管，该二极管作为上述供电单元，以从上述第二蓄电池对上述电气负载供给电力的方向为顺方向，与上述开关单元并联连接。5.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于， 上述电力系统包括车速判定单元，该车速判定单元判定车速是否处于规定值以上， 上述电气负载具有用于控制车辆行驶时的行驶举动的行驶用负载和除了上述行驶用负载以外的非行驶用负载， 上述电源系统还包括电力限制单元，该电力限制单元在判定为上述铅蓄电池产生了故障并且车速处于上述规定值以上时，限制对上述非行驶用负载的电力供给。6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于， 若判定为上述铅蓄电池产生了故障并且车速小于上述规定值，则限制对上述行驶用负载和上述非行驶用负载中的至少任一个的电力供给。7.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于， 上述电力限制单元基于上述车速判定单元的车速判定结果，设定对上述行驶用负载或上述非行驶用负载的限制程度。8.根据权利要求2至7中任意一项所述的电源系统，其特征在于， 上述发电机是电动发电机，除了发电功能以外还具有作为上述启动单元的启动功能，在上述电气线路中连接到比上述开关单元靠上述第二蓄电池侧的位置。
【文档编号】B60R16/033GK105936248SQ201610128517
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月7日
【发明人】寺本年世, 齐藤成则
【申请人】株式会社电装