车辆用电源装置制造方法
【专利摘要】车辆用电源装置具备电池、充电电路、电容器、开关、电压检测电路、电流检测电路、控制电路和存储部。充电电路与电池的正极电连接。电容器的正极与充电电路电连接。开关的第1端子与电容器的正极连接，第2端子与电池的正极连接，第3端子与起动装置连接。电压检测电路与电容器并联连接，检测电容器电压Vc。电流检测电路连接于充电电路与电容器的正极之间，检测电容器充电电流Ic。控制电路与充电电路、开关、起动装置、电压检测电路、电流检测电路以及存储部电连接。
【专利说明】车辆用电源装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及在具备怠速停止功能的车辆上搭载的车辆用电源装置。
【背景技术】
[0002]在对用于起动车辆的发动机的起动装置进行驱动之际，起动控制装置将电容器的电力提供给起动装置。图5是以往的发动机的起动控制装置的系统构成图。在车辆的减速时由再生发电机101再生的能量被蓄积到电容器103中。电容器103经由DC / DC转换器105与电池107连接。通过电容器103与电池107的任一个都能驱动起动发动机109的起动装置111。另外，在DC / DC转换器105的一次侧安装有测量电容器103的电压的电压传感器113。在发动机109安装有用于测量每单位时间的转速的发动机转速传感器115。以下，将每单位时间的转速只记作转速。
[0003]在将电容器103的电力供给到起动装置111来起动发动机109的情况下，在发动机的转速达到目标值前停止从电容器103向起动装置111的通电。停止通电的转速根据电容器电压而定。由此，不会发生因发动机的转速超过目标值而引起的发动机109的喷起，从而能良好地起动发动机109。作为上述的在先技术文献，例如公知专利文献I。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I JP特开2003-35243号公报
【发明内容】
[0007]—种车辆用电源装置，其被使用于具有发动机和用于使发动机起动的起动装置的车辆，进行起动装置的驱动，车辆用电源装置具备电池、充电电路、电容器、开关、电压检测电路、电流检测电路、控制电路和存储部。充电电路与电池的正极电连接。电容器的正极与充电电路电连接。开关的第I端子与电容器的正极连接，第2端子与电池的正极连接，第3端子与起动装置连接。电压检测电路与电容器并联连接，检测电容器电压(Vc)。电流检测电路连接于充电电路与电容器的正极之间，检测电容器充电电流(Ic)。存储部保持着起动装置驱动能量(Es)、发动机即将起动前的电容器电压(Ve)、起动装置内部电阻(Rs)和起动装置最大电流(Is)的值。控制电路与充电电路、开关、起动装置、电压检测电路、电流检测电路以及存储部电连接。
[0008]开关的第3端子能够与第I端子或者第2端子连接，控制电路在为了驱动起动装置而对电容器进行充电之际，根据电容器电压(Vc)和电容器充电电流(Ic)，求出电容器内部电阻(R)与电容器电容(C)。另外，控制电路控制充电电路，将电容器充电到电容器充电电压(VI)，该电容器充电电压(Vl)是基于电容器内部电阻(R)、电容器电容(C)、以及存储部中保持的起动装置驱动能量(Es)、发动机即将起动前的电容器电压(Ve)、起动装置内部电阻(Rs)、起动装置最大电流(Is)而决定的。
[0009]在此,起动装置驱动能量(Es)是用于驱动起动装置的电能。发动机即将起动前的电容器电压(Ve)是发动机即将起动开始旋转前的电容器电压。起动装置内部电阻(Rs)是起动装置的内部电阻。起动装置最大电流(Is)是起动装置开始旋转所需的电流。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的实施方式中的车辆用电源装置的电路框图。
[0011]图2A是表示本发明的实施方式中的车辆用电源装置的电容器的充电动作的流程图。
[0012]图2B是表示继图2A的动作、即本发明的实施方式中的车辆用电源装置的电容器的充电动作的流程图。
[0013]图3是表示本发明的实施方式中的车辆用电源装置的起动装置的驱动动作的流程图。
[0014]图4是本发明的实施方式中的车辆用电源装置的起动装置的驱动时的电容器电压的经时特性图。
[0015]图5是以往的发动机的起动控制装置的系统构成图。
【具体实施方式】
[0016]以往的发动机的起动控制装置根据电容器电压来制定停止通电的转速。因此，没有考虑电容器电压高的状态(专利文献I中为40V)持续带来的对电容器的寿命的影响。若电容器电压高的状态持续，则存在电容器103的寿命变短的情况。
[0017]以下，参照附图对本实施方式进行说明。图1是本实施方式中的车辆用电源装置的电路框图。在图1中，粗线表示电力系统布线，细线表示信号系统布线。另外，本实施方式中的车辆带有怠速停止功能。
[0018]车辆用电源装置10具有电池11、充电电路13、电容器15、开关17、起动装置19、电压检测电路23、电流检测电路25、控制电路29和存储部200。电池11被搭载于具有发动机(未图示)的车辆(未图示)中。充电电路13与电池11的正极电连接。电容器15的正极与充电电路13电连接。即，电容器15经由充电电路13与电池11电连接。3端子的开关17的第I端子501与电容器15的正极连接，第2端子502与电池11的正极连接，第3端子503与起动装置19电连接。第I端子501与第2端子502是选择端子，第3端子503是共用端子。
[0019]电压检测电路23与电容器15并联连接，检测电容器电压Vc。电流检测电路25连接于充电电路13与电容器15的正极之间，检测电容器充电电流Ic。存储部200保持着起动装置驱动能量(Es)、发动机即将起动前的电容器电压(Ve)、起动装置内部电阻(Rs)、起动装置最大电流(Is)的规定的值。控制电路29与充电电路13、开关17、起动装置19、电压检测电路23、电流检测电路25以及存储部200电连接。
[0020]在对电容器15进行充电之际，控制电路29根据电容器电压Vc、电容器充电电流Ic，来求出电容器内部电阻R与电容器电容C。然后，控制电路29控制充电电路13，将电容器15充电到基于电容器内部电阻R、电容器电容C以及保持在存储部200中的规定的起动装置驱动能量Es、发动机即将起动前的电容器电压Ve、起动装置内部电阻Rs、起动装置最大电流Is而决定的电容器充电电压VI。[0021 ] 即，基于反映电容器15的劣化状态的电容器内部电阻R与电容器电容C，将电容器15充电到能驱动起动装置19的电压、即电容器充电电压VI。在电容器15的电容器内部电阻R小且电容器电容C大的情况下，防止为了驱动起动装置19而以不必要高的电压驱动电容器15。因此，电容器15的劣化的进程变得迟缓。即，能够以延长电容器15的寿命的方式驱动起动装置19。
[0022]以下，对本实施方式的构成、动作更具体地进行说明。在图1中，搭载于车辆中的发电机31通过发动机产生电力。在发电机31上，通过电力系统布线电连接有电池11和由各种电气部件构成的负载(未图示)。电池11例如是铅电池。
[0023]充电电路13被电连接于电池11的正极。充电电路13将电池11或发电机31的电力充电到电容器15。充电电路13例如是DC / DC转换器。由此，能切换充电初始的恒流充电与充电末期的恒压充电，来对电容器15进行充电。此外，充电电路13并不限定于DC /DC转换器,也可以是滴管电路(dropper circuit)、或电阻器与开关的组合等。
[0024]电容器15被电连接于充电电路13。电容器15由双电层电容器构成。具体地说，电容器15是通过串联连接6个额定电压2.5V的双电层电容器而构成。因此，电容器15能充电到15V( = 2.5VX6)，能充分地充电到发电机31产生的电压(14.5V)。其中，将该15V的电压称作既定上限电压Vlu。但是，既定上限电压Vlu并不限定于15V，根据使用的双电层电容器的额定电压或个数适当地决定。
[0025]电容器15的正极与作为开关17的选择端子的第I端子501电连接。电池11的正极与作为开关17的选择端子的第2端子502电连接。起动装置19与作为开关17的共用端子的第3端子503电连接。起动装置19为直流马达方式，被用于起动发动机。S卩，开关17是具有2个选择端子(第I端子501、第2端子502)和I个共用端子(第3端子503)的3端子构成的继电器。开关17根据来自外部的信号，切换为共用端子与某一方的选择端子连接接通状态，或者与哪个选择端子都不连接的断开状态。在不驱动起动装置19的通常时，开关17为断开状态。
[0026]此外，开关17并不限定于3端子构成，也可以构成为组合2个接通断开型开关，与3端子构成等效。另外，开关17并不限于继电器，也可以使用半导体开关元件等。
[0027]在起动装置19中配置有用于检测其温度T的温度传感器21。作为温度传感器21，采用对温度T的灵敏度大的热敏电阻。但是，温度传感器21并不限定于热敏电阻，也可以是热电对等其他方式。另外，在本实施方式中，将温度传感器21配置于起动装置19，但也可以配置于发动机。由于发动机与起动装置19接近配置，所以两者的温度差小。因此，温度传感器21可以配置于起动装置19也可以配置于发动机。即，只要能测定起动装置19或者发动机的温度，配置场所没有限制。
[0028]电压检测电路23并联连接于电容器15。电压检测电路23检测电容器电压Vc并将其输出到控制电路29。在充电电路13的电容器15侧连接有电流检测电路25。S卩，电流检测电路25连接于充电电路13与电容器15的正极之间。电流检测电路25检测电容器充电电流Ic并将其输出到控制电路29。作为电流检测电路25，使用结构简单的分流电阻方式。但是，电流检测电路25并不限定于分流电阻方式，也可以利用使用了霍尔元件的磁检测方式。
[0029]充电电路13、开关17、起动装置19、温度传感器21、电压检测电路23以及电流检测电路25通过信号系统布线与控制电路29电连接。控制电路29也可以是控制车辆整体的构成。在该情况下，控制电路29通过信号系统布线，除了图1记载的以外，还与各种设备连接。其中，在本实施方式中，省略了构成、动作的说明所需的设备以外的说明。
[0030]控制电路29由微机和存储器等的外围电路构成。控制电路29与存储部200也可以构成为一体。控制电路29由温度传感器21检测温度T，由电压检测电路23检测电容器电压Vc，由电流检测电路25检测电容器充电电流Ic。另外，控制电路29输出起动装置信号ST来控制起动装置19的驱动，并且输出开关信号SW来切换开关17。进而，控制电路29利用控制信号cont控制充电电路13。在此，控制信号cont是双向的信号，用来控制充电电路13，并将充电电路13的动作状态输出到控制电路29。因此，控制电路29基于电容器电压Vc、电容器充电电流Ic，进行充电电路13的反馈控制(例如恒流控制或恒压控制)。
[0031]此外，发电机31、起动装置19、电池11、充电电路13、电容器15的负极被接地。
[0032]接下来，对车辆用电源装置10的动作进行说明。本实施方式中的车辆具有怠速停止功能，若停车则发动机停止，在行驶前发动机再次起动。以下详细说明在该一系列的动作之中，作为本实施方式的特征的动作。
[0033]首先，对电容器15的充电动作进行说明。电容器15在车辆使用中、起动装置19没有被驱动的期间通过充电电路13充电。图2A是表示本实施方式中的车辆用电源装置的电容器的充电动作的流程图。图2B是表示继图2A之后的动作、即本发明的实施方式中的车辆用电源装置的电容器的充电动作的流程图。图2A、图2B表示从内置于控制电路29的微机的主程序(未图示)起，在电容器15的充电时执行的子程序。
[0034]若从主程序起执行图2A、图2B的子程序，则首先控制电路29判断起动装置19是否没有驱动(步骤编号SI I)。如果起动装置19驱动(SI I的否)，则电池11或者电容器15向起动装置19放出大电流，所以不能向电容器15进行充电。因此，控制电路29不进行电容器15的充电动作，结束图2A、图2B的子程序，返回到主程序。
[0035]另一方面，如果起动装置19没有驱动(Sll的是)，则能向电容器15进行充电。首先，控制电路29检测即将开始充电之前的电容器电压Vcl (S17)。接下来，控制电路29以既定的恒流I对电容器15进行充电(S19)，立即检测充电刚刚开始之后的电容器电压Vc2(S21)。此外，既定的恒流I的值根据所使用的电容器15的规格、充电所需的期间、充电电路13的允许电流值等适当地决定。电流检测电路25将恒流I作为电容器充电电流Ic进行测定(S22)。
[0036]根据这些检测值，控制电路29利用(式I)求出电容器内部电阻R(S23)。
[0037][式I]
[0038]R= (V c2-V cl) / I c (式 I)
[0039]接下来，控制电路29判断在充电开始后，是否经过了规定期间ts (S25)。虽然只要是到电容器15充电结束为止的期间就能任意设定规定期间ts，但由于到充电结束为止的期间根据车辆的使用状态等而变化，所以优选几秒左右的期间。
[0040]如果没有经过规定期间ts(S25的否)，则控制电路29返回到S25进行待机，直到经过规定期间ts。
[0041]另一方面，若经过规定期间ts(S25的是)，则控制电路29检测该时刻的电容器电压Vc3(S27)。然后，控制电路29利用(式2)求出电容器电容C (S29)。[0042][式2]
[0043]C I c.t s / (V c3-V c2) (式 2)
[0044]接下来，控制电路29基于上述的电容器内部电阻R与电容器电容C、以及起动装置驱动能量Es、发动机即将起动前的电容器电压Ve、起动装置内部电阻Rs、起动装置最大电流Is来决定电容器充电电压VI。此外，起动装置驱动能量Es、发动机即将起动前的电容器电压Ve、起动装置内部电阻Rs、起动装置最大电流Is的值采用保存在存储部200中的规定值。但是，这些规定值根据电容器电压Vc的经时变化而被更新。更新的方法将在后面描述。
[0045]下面对电容器充电电压Vl的决定方法进行说明。首先，作为蓄积在电容器15中的电能，需要仅能驱动起动装置19的电能。在此，蓄积在电容器15中的电能利用电容器充电电压V1、发动机即将起动前的电容器电压Ve、电容器电容C，由(式3A)来表示。该电能是起动装置驱动能量Es。
[0046][式3A]
[0047]E S=C.(Vl2-V e2) / 2 (式 3A)
[0048]利用(式3A)，控制电路29根据起动装置驱动能量Es、发动机即将起动前的电容器电压Ve、电容器电容C，来求出电容器充电电压VI。将该情况下的电容器充电电压Vl设为电容器充电电压Vla(S31)。即Vla由(式3B)表示。
[0049]丨Λ 3 B]
[0050]Vla= ((2Ε s / C)+V e2)1/2 (式 3B)
[0051]另一方面，为了驱动起动装置19来起动发动机，从电容器15流过起动装置19的电流，必须在由起动装置19开始旋转所需的转矩而得到的最大电流(起动装置最大电流Is)以上。即，若流过的电流低于起动装置最大电流Is，则发动机不能起动。因此，从电容器15流过起动装置19的起动装置最大电流Is利用起动装置内部电阻Rs，由(式4A)来表
/Jn ο
[0052]『式4A|
[0053]I s=Vl / (R+R s) (式 4A)
[0054]利用(式4A)，控制电路29根据起动装置内部电阻Rs、起动装置最大电流Is、电容器内部电阻R来求出电容器充电电压Vl。将该情况下的电容器充电电压Vl设为电容器充电电压Vlb(S33)。即Vlb由(式4B)来表示。
[0055][式4B]
[0056]Vlb=I s.(R+R s) (式 4B)
[0057]通过上述，满足(式3B)、(式4B)的电容器充电电压Vl如下面那样来决定。利用(式3B)、(式4B)，求出2个电容器充电电压Via、Vlb。在该情况下，由于(式3B)、(式4B)是必须同时满足的最低条件，所以控制电路29将2个电容器充电电压Vla、Vlb中大的一个电压决定为电容器充电电压Vl (S35)。由此，即使参数因车辆的状态等而变化，能驱动起动装置19的需要的足够电力也会被蓄积到电容器15中。
[0058]接下来，控制电路29进行所决定的电容器充电电压Vl的温度修正。具体地说，根据由温度传感器21检测出的温度T，通过将预先求出的温度修正系数k与电容器充电电压Vl相乘，由此来决定最终的电容器充电电压VI。在此，温度修正系数k被设定成温度T越低，电容器充电电压Vl变得越大。由于温度T越低，发动机或辅助设备越不会升温，所以负载变大，难以驱动起动装置19。另一方面，若温度T越高，则发动机或辅助设备越升温，所以负载变小，过电流流过起动装置19的可能性变高。因此，预先求出温度T和驱动起动装置19所需的能量(起动装置驱动能量Es)之间的关系，基于该关系，决定电容器充电电压Vl的温度修正系数k。这样得到的温度修正系数k，作为表示与温度T的关系的表而被存储于存储部200中。
[0059]此外，在本实施方式中，将温度T与温度修正系数k的关系作为表而存储于存储部200中。但是，也可以利用最小二乘法等求出温度T与温度修正系数k的近似式，通过将温度T代入该近似式来求出温度修正系数k。
[0060]参照图2B对温度修正的动作进行说明。首先，控制电路29通过温度传感器21检测温度T(S37)。接下来，控制电路29利用表求出与温度T对应的温度修正系数k，将温度修正系数k与在S35中决定的电容器充电电压Vl相乘，将k*Vl的值设为电容器充电电压VI。由此，进行电容器充电电压Vl的温度修正(S39)。
[0061]控制电路29检测电容器电压Vc (S43)，比较电容器电压Vc与电容器充电电压Vl (S45) O如果电容器电压Vc小于电容器充电电压Vl (S45的是)，则电容器15的充电没有结束，所以控制电路29继续对电容器15进行充电(S46)。
[0062]另一方面，若电容器电压Vc在电容器充电电压Vl以上(S45的否)，则控制电路29控制充电电路13，停止电容器15的充电，并且维持电容器电压Vc (S47)。其后，结束图2A、图2B的子程序，返回到主程序。
[0063]此外，在S19中开始电容器15的充电。在S19中，为了避免突入电流，以恒流I进行电容器15的充电。在S46中，若充电接近结束，则控制电路29控制充电电路13，使得切换为恒压充电。由此，降低了过电压被施加给电容器15的可能性。
[0064]另外，控制电路29在电容器充电电压Vl比既定上限电压Vlu大的情况下不向电容器15进行充电。该判断动作是在执行图2A、图2B的子程序前在主程序中进行的。由此，降低了过电压被施加给电容器15的可能性。另外，电容器充电电压Vl比既定上限电压Vlu大的原因有可能是因为电容器15的劣化，该劣化是由于电容器内部电阻R大、电容器电容C小所引起的。因此，控制电路29可以在电容器充电电压Vl比既定上限电压Vlu大的情况下，对驾驶员进行电容器15的劣化警告。
[0065]进而，在如上述那样电容器15的劣化是原因的情况下，由于不能向电容器15进行充电，所以不能由电容器15进行起动装置19的驱动。因此，在该情况下，控制电路29将开关17的第2端子502与第3端子503连接，利用电池来驱动起动装置19。
[0066]接下来，参照图3来说明电容器充电电压Vl在既定上限电压Vlu以下，进行电容器15的充电的情况下的起动装置19的驱动动作。图3是表示本实施方式中的车辆用电源装置的起动装置的驱动动作的流程图。其中，图3的流程图与图2A、图2B—样，是从主程序执行的子程序。
[0067]若车辆因怠速停止而停止发动机，则控制电路29执行图3的子程序。首先控制电路29判断怠速停止是否结束(S51)。在此，能够通过控制电路29检测驾驶员从制动踏板踩踏到油门踏板的动作，来判断怠速停止的结束。
[0068]如果怠速停止没有结束(S51的否)，则控制电路29返回到S51，并进行待机，直到怠速停止结束。
[0069]另一方面，若怠速停止结束(S51的是)，则通过起动装置19再次起动发动机。具体地说，首先，控制电路29经时性地测定电容器电压Vc(S53)。详细而言，控制电路29以恒定的间隔持续采样电容器电压Vc。
[0070]接下来，控制电路29输出开关信号SW，将开关17的第I端子501与第3端子503连接(S55)，并输出控制信号cont，停止充电电路13(S57)。然后，输出起动装置信号ST，驱动起动装置19(S59)。通过这些动作，以电容器15的电力驱动起动装置19。
[0071]接下来，控制电路29判断发动机的起动是否结束(S61)。发动机的起动的结束例如根据发动机的转速来判断。如果发动机的起动没有结束(S61的否)，则控制电路29返回到S61，进行待机直到发动机的起动结束。
[0072]另一方面，若发动机的起动结束(S61的是)，则控制电路29输出起动装置信号ST,停止起动装置19 (S63)，并输出开关信号SW，断开开关17 (S65)。然后，控制电路29停止对电容器电压Vc的经时性的测定(S67)。
[0073]通过这样的动作，控制电路29获得图4所示那样的电容器电压Vc的经时特性。图4是本实施方式中的车辆用电源装置的起动装置的驱动时的电容器电压的经时特性图。根据该经时特性的波形，控制电路29求出起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es。以下，按顺序对具体的求出方法进行说明。
[0074]首先，控制电路29基于起动装置19的驱动初始的波形、即图4的时刻t0到时刻tl的电容器电压Vc的波形，来求出起动装置最大电流Is。具体地说，在起动装置19中没有流过电流的时刻t0，电容器电压Vc是电容器充电电压VI。然后，在驱动了起动装置19之后的时刻tl，图4所示，电容器电压Vc因电容器内部电阻R而急剧地引起电压降。此时，由于从电容器15流过起动装置最大电流Is，所以电容器电压降幅度ΛVd由(式5Α)来表
/Jn ο
[0075][式5Α]
[0076]Δ V d=I s.R (式 5A)
[0077]在此，电容器内部电阻R已经如上述那样求出。因此，控制电路29首先根据图4的电容器电压Vc的经时特性求出电容器电压降幅度AVcKseg)。接下来，控制电路29利用(式5B)来计算起动装置最大电流Is(S71)。
[0078][式5B]
[0079]Is=AVd/R (式 5B)
[0080]接下来，控制电路29通过将所求出的起动装置最大电流Is代入(式4A)，由此利用(式6)求出起动装置内部电阻Rs (S73)。
[0081][式6]
[0082]R s = Vl / I s-R (式 6)
[0083]接下来，控制电路29根据图4的波形求出发动机即将起动前的电容器电压Ve。即，在图4中，通过起动装置19的驱动，电容器电压Vc在时刻tl大幅降低后，恢复到发动机即将起动开始旋转之前的时刻t2。然后,若发动机开始旋转,则起动装置19通过发动机而被驱动，所以负载变小，在时刻t2到时刻t3之间，电容器电压Vc进一步急速恢复。时刻t2的时间点的电压是发动机即将起动前的电容器电压Ve。所以，控制电路29首先从电容器电压Vc的经时特性数据中提取出图4的时刻t2附近的电容器电压Vc变化的波形(S75)。接下来，控制电路29求出时刻t2的电容器电压Vc，并将其作为发动机即将起动前的电容器电压Ve(S77)。此外，如上所述，到电容器电压Vc达到发动机即将起动前的电容器电压Ve为止的期间(从tl前到t2为止)实质上成为以电容器15的电力驱动起动装置19的期间。
[0084]接下来，控制电路29通过将发动机即将起动前的电容器电压Ve代入(式3A)，由此求出起动装置驱动能量Es (S79)。
[0085]这样一来，控制电路29进行起动装置19的驱动，根据此时的电容器电压Vc的经时特性，求出起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es。然后，控制电路29保持存储部200中存储的起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es的值。其后，控制电路29结束图3的子程序，返回到主程序。
[0086]利用以上那样求出的起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es，控制电路29进行下次的电容器15的充电。通过反复这样的动作，由此即使各种参数在车辆的使用中发生变化，控制电路29也能立即应对，能决定高精度的电容器充电电压VI。其结果，能以延长电容器15的寿命的方式驱动起动装置19。
[0087]此外，在本实施方式中，在电容器电容C小，恒流充电的电流值大的情况下，在发动机起动后，电容器15的充电很早就结束了。但是，在电容器电容C大，或者恒流充电的电流值小的情况下，存在电容器15的充电未结束时驱动起动装置19的情况。例如在电容器15的充电中开始怠速停止，其后驾驶员马上从制动踏板踩踏到油门踏板时会引起上述情况。在该情况下，在本实施方式中，控制电路29的主程序立即停止电容器15的充电。然后，由于由电容器15不能充分地驱动起动装置19，所以控制电路29将开关17的第2端子502与第3端子503连接，利用电池11的电力驱动起动装置19。由此，能防止在怠速停止后不能再次起动发动机的情况发生。
[0088]另外，在车辆的使用开始时，存在在不使用车辆时电容器电压Vc因自放电而降低，电容器15中没有充分蓄积进行发动机的初始起动的电力的情况。因此，在车辆的使用开始时，控制电路29将开关17的第2端子502与第3端子503连接，以电池11的电力驱动起动装置19。
[0089]但是，只要在车辆的使用开始时，电容器电压Vc在能充分驱动起动装置19的值、即电容器充电电压Vl以上，也可以利用电容器15来进行起动装置19的驱动。
[0090]另外，也可以在下次的车辆使用时的电容器15的充电时，适用将可靠地驱动起动装置19所需的安全系数与起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es的值相乘而得到的值。
[0091]通过以上的构成、动作，基于反映电容器15的劣化状态的电容器内部电阻R与电容器电容C，将电容器15充电到能驱动起动装置19的电压、即电容器充电电压VI。由此，即使在电容器15的电容器内部电阻R小、电容器电容C大的情况下，也能防止为了起动装置19的驱动而以不必要高的电压来对电容器15进行充电。因此，电容器15的劣化的进程变慢。即，能实现能以延长电容器15的寿命的方式驱动起动装置19的车辆用电源装置10。进而，由于也能防止对起动装置19施加不必要高的电压，所以也能延长起动装置19的寿命。
[0092]此外，本实施方式中，控制电路29通过起动装置19的驱动，在发动机的起动结束后进行电容器15的充电。其结果，以由发动机运作的发电机31的电力对电容器15进行充电。但是，电容器15的充电并不限定于发电机31进行动作时，只要是在起动装置19的停止中，在什么时间都可以进行电容器15的充电。例如，也可以在发电机31停止的状态下(怠速停止中，驾驶员打开车门时，打开门锁时等)对电容器15进行充电。其中，在该情况下，由于以电池11的电力对电容器15进行充电，所以若不是电池11为大容量、没有被充分地充电的情况，则电池11的负担会增加。因此，优选本实施方式那样以发电机31的电力对电容器15进行充电。
[0093]另外，在本实施方式中，虽然根据温度T对电容器充电电压Vl进行修正，但在以温度修正系数进行了修正的电容器充电电压Vl与修正前比较在误差范围内的情况下，也可以不特别进行温度修正。
[0094]另外，在本实施方式中，根据图4的电容器电压Vc的经时特性，更新起动装置最大电流Is、起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve以及起动装置驱动能量Es的值。但是，也可以不更新这些值，而保持原样使用在存储部200中存储的规定的值。在该情况下，由于不需要求出图4的波形，所以减少了控制电路29的负担。
[0095]另外，以本实施方式中描述的方法仅求出在起动装置19的驱动初始求出的起动装置最大电流Is与起动装置内部电阻Rs，也可以将发动机即将起动前的电容器电压Ve与起动装置驱动能量Es设为规定的值。在该情况下，也能求出电容器充电电压VI。但是，如本实施方式所描述的那样，由于根据电容器电压Vc的经时特性求出起动装置最大电流Is和起动装置内部电阻Rs、发动机即将起动前的电容器电压Ve、起动装置驱动能量Es，这样能求出更正确的电容器充电电压Vl，所以是优选的。
[0096]另外，在本实施方式中，作为电容器15虽然使用了双电层电容器，但并不局限于此，也可以使用电化学电容器等其他的大容量电容器。
[0097]-工业实用性-
[0098]本发明所涉及的车辆用电源装置由于能以延长电容器的寿命的方式驱动起动装置，所以特别是作为带有怠速停止功能的车辆中搭载的车辆用电源装置等是有用的。
[0099]-符号说明-
[0100]10车辆用电源装置
[0101]11 电池
[0102]13充电电路
[0103]15电容器
[0104]17 开关
[0105]19起动装置
[0106]21温度传感器
[0107]23电压检测电路
[0108]25电流检测电路
[0109]29控制电路[0110]31发电机
[0111]200存储部
[0112]501 第 I 端子
[0113]502 第 2 端子
[0114]503 第 3 端子
【权利要求】
1.一种车辆用电源装置，其被用于车辆，该车辆具备发动机、和用于使上述发动机起动的起动装置，上述车辆用电源装置进行上述起动装置的驱动，其中，具备: 电池； 充电电路，其与上述电池的正极电连接； 电容器，其具有与上述充电电路电连接的正极； 3端子的开关，其具有与上述电容器的上述正极连接的第I端子、与上述电池的上述正极连接的第2端子和与上述起动装置连接的第3端子； 电压检测电路，其与上述电容器并联连接，检测电容器电压Vc ； 电流检测电路，其连接于上述充电电路与上述电容器的正极之间，检测电容器充电电流Ic ； 存储部，其保持起动装置驱动能量Es、发动机即将起动前的电容器电压Ve、起动装置内部电阻Rs和起动装置最大电流Is的值,上述起动装置驱动能量Es是用于驱动上述起动装置的电能，上述发动机即将起动前的电容器电压Ve是上述发动机即将起动开始旋转前的电容器电压，上述起动装置内部电阻Rs是上述起动装置的内部电阻，上述起动装置最大电流Is是上述起动装置的旋转开始所需的电流；和 控制电路，其与上述充电电路、上述开关、上述起动装置、上述电压检测电路、上述电流检测电路以及上述存储部电连接， 上述开关的上述第3端子能够与上述第I端子或者上述第2端子连接， 上述控制电路在为了驱动上述起动装置而对上述电容器进行充电之际，根据上述电容器电压Vc和上述电容器充电电流Ic,求出电容器内部电阻R和电容器电容C, 上述控制电路控制上述充电电路，将上述电容器充电到电容器充电电压Vl，该电容器充电电压Vl是基于上述电容器内部电阻R、上述电容器电容C、上述存储部中保持的起动装置驱动能量Es的值、上述存储部中保持的发动机即将起动前的电容器电压Ve的值、上述存储部中保持的起动装置内部电阻Rs的值和上述存储部中保持的起动装置最大电流Is的值而决定的。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中， 上述电容器电压Vc是充电即将开始之前的电容器电压Vcl、充电刚刚开始之后的电容器电压Vc2、经过了规定期间ts的时间点的电容器电压Vc3， 上述控制电路利用式I求出上述电容器内部电阻R，利用式2求出上述电容器电容C，将利用式3求出的Vla和利用式4求出的Vlb中大的一方设为上述电容器充电电压VI。[式I]
R = (V c2-V cl) / I c (式 I) [式2]
C=I c.t s / (V c3-V c2) (式 2) [式3]
Vla= ((2E s / C) +V e2)1 7 2 (式 3) [式4] Vlb=I s.(R+R s) (式 4)
3.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中，上述控制电路将上述开关的上述第I端子与上述第3端子连接，在驱动上述起动装置之际，经时性地测定上述电容器电压Vc，根据测得的上述电容器电压Vc的波形，更新上述发动机即将起动前的电容器电压Ve以及上述起动装置驱动能量Es的值，并将其保持到上述存储部中。
4.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中， 还具备温度传感器，其与上述控制电路电连接，测定上述发动机或者上述起动装置的温度， 上述控制电路基于由上述温度传感器检测出的温度，修正上述电容器充电电压Vl。
5.根据权利要求4所述的车辆用电源装置，其中， 由上述温度传感器检测出的温度越低，上述控制电路越增大上述电容器充电电压Vl。
6.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中， 上述控制电路将上述开关的上述第I端子与上述第3端子连接，在驱动上述起动装置之际，求出上述电容器电压Vc的电容器电压降幅度Λ Vd，基于上述电容器充电电压V1、上述电容器内部电阻R以及上述电容器电压降幅度△￥(!，更新上述起动装置最大电流Is以及上述起动装置内部电阻Rs的值，并将其保持到上述存储部中。
7.根据权利要求6所述的车辆用电源装置，其中， 上述控制电路利用式5求出上述起动装置最大电流Is，利用式6求出上述起动装置内部电阻Rs。 [式5] I s = AV d / R (式 5) [式6] R s = Vl / I s-R (式 6)
8.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其中， 在上述电容器的充电未结束且上述起动装置被驱动的情况下，上述控制电路将上述开关的上述第2端子与上述第3端子连接，将上述电池的电力送到上述起动装置。
【文档编号】F02N11/08GK103765001SQ201280040859
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年7月31日 优先权日:2011年8月24日
【发明者】渡边久纯, 垣内公康, 我妻真人 申请人:松下电器产业株式会社