车辆用电源装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种车辆用电源装置。该车辆用电源装置(10)的控制部(14)在第二电负载(20)被驱动的情况下，通过开闭部(16)使开关(15)断开并通过电压检测部(26、25)检测第一电源(12)的输出电压(VB)和第二电源(11)的输出电压(VC)，控制部在由电压检测部检测出的第一电源的输出电压和第二电源的输出电压之差的绝对值在规定时间内为规定的第一阈值以下的情况下，禁止所述第二电负载的驱动。
【专利说明】车辆用电源装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车辆用电源装置。
【背景技术】
[0002] 以往，公知一种车辆用电源装置，其中，在与电负载连接的主电源和与使发动机起 动的发电机连接的副电源之间连接DC-DC转换器，在主电源和副电源之间具有开关（例如， 参照日本特开2010-195336号公报）。
[0003] 根据上述现有技术的车辆用电源装置，优选通过检测是否存在开关被固定在接通 状态的接通故障，来防止主电源和副电源之间的意想不到的充放电。
[0004] 另外，根据上述现有技术的车辆用电源装置，在副电源的输出电压降低到小于规 定值，从而无法确保通过发电机使发动机起动所需的电压的情况下，关闭开关而从主电源 直接向发电机供电。但是，仅判定由电压传感器检测出的副电源的输出电压是否小于规定 值，实际上不能恰当地判定通过发电机是否能够起动发动机，存在不必要地从主电源向发 电机直接供电的可能性。
【发明内容】
[0005] 本发明是鉴于上述情况而研发的，其目的是提供一种车辆用电源装置，其检测第 一电源和第二电源之间的开关是否存在异常，以防止发生意想不到的充放电的情况。
[0006]另外，其他目的是提供能够使内燃机恰当起动的车辆用电源装置。
[0007] 为实现上述目的，本发明的车辆用电源装置采用以下结构。
[0008] (1)本发明的一方式的车辆用电源装置具有：第一电源；第二电源，与所述第一 电源并联连接；DC-DC转换器，被连接在所述第一电源和所述第二电源之间；开关，与所述 DC-DC转换器并联地连接，并且连接在所述第一电源和所述第二电源之间；开闭部，开闭所 述开关；电压检测部，检测所述第一电源的输出电压和所述第二电源的输出电压；第一电 负载，与所述第一电源连接；第二电负载，与所述第二电源连接，并且需要比所述第一电负 载大的电流供给；和控制部，控制所述DC-DC转换器、所述开闭部及所述第二电负载，所述 控制部在所述第二电负载被驱动的情况下，通过所述开闭部使所述开关断开，并且通过所 述电压检测部检测所述第一电源的输出电压和所述第二电源的输出电压，所述控制部在由 所述电压检测部检测出的所述第一电源的所述输出电压与所述第二电源的所述输出电压 之差的绝对值在规定时间内为规定的第一阈值以下的情况下，禁止所述第二电负载的驱 动。
[0009] (2)在上述（1)的方式中，可以是，车辆用电源装置被搭载在具有内燃机的车辆 上，所述第二电负载是使所述内燃机起动的电动机。
[0010] (3)在上述⑴或⑵的方式中，可以是，车辆用电源装置被搭载在具有内燃机和 怠速停止部的车辆上，所述怠速停止部执行使所述内燃机临时停止的怠速停止，所述怠速 停止部在由所述电压检测部检测出的所述第一电源的所述输出电压与所述第二电源的所 述输出电压之差的绝对值在所述规定时间内为所述规定的第一阈值以下的情况下，禁止所 述怠速停止的执行。
[0011] (4)在上述（1)至（3)中的任意一个方式中，可以是，车辆用电源装置被搭载在车 辆上，所述控制部在所述车辆停止时解除对所述第二电负载的驱动的禁止。
[0012] (5)本发明的另一方式是一种车辆用电源装置，其被搭载在具有内燃机的车辆上， 其具有：第一电源；第二电源，与所述第一电源并联连接；DC-DC转换器，被连接在所述第一 电源和所述第二电源之间；开关，与所述DC-DC转换器并联地连接，并且连接在所述第一电 源和所述第二电源之间；开闭部，开闭所述开关；控制部，控制所述DC-DC转换器及所述开 闭部；电动机，与所述第二电源连接，用于使所述内燃机起动；和转速检测部，检测所述内 燃机的转速，所述控制部在从通过所述电动机对所述内燃机起动时经过了规定时间之后由 所述转速检测部检测出的所述转速为规定的第二阈值以下的情况下，通过所述开闭部使所 述开关接通。
[0013] (6)在上述（5)的方式中，可以是，车辆用电源装置被搭载在具有怠速停止部的所 述车辆上，所述怠速停止部执行使所述内燃机临时停止的怠速停止，所述怠速停止部在从 通过所述电动机对所述内燃机起动时经过了规定时间之后由所述转速检测部检测出的所 述转速为所述规定的第二阈值以下的情况下，禁止所述怠速停止的下一次执行。
[0014] 根据上述（1)的方式，控制部在第一电源的输出电压与第二电源的输出电压之差 的绝对值在规定时间内为规定的第一阈值以下的情况下，判断为发生了开关被固定在接通 状态的接通故障。该情况下，通过禁止连接在第二电源上的第二电负载的驱动，能够防止第 一电源的输出电压降低，并能够防止对第一电负载的供电不足。
[0015] 而且，根据上述（2)的方式，通过禁止发生必须用电动机对内燃机起动的状态（例 如，怠速停止状态等），能够防止第一电源的输出电压降低，并能够防止对第一电负载的供 电不足。
[0016] 而且，根据上述（3)的方式，在不允许从怠速停止之后的内燃机再起动的状态（也 就是说，因开关的接通故障而存在第一电源的输出电压降低的可能性的状态）下，通过禁 止怠速停止的执行，能够将车辆维持成可运转。
[0017] 而且，根据上述（4)的方式，在通过点火开关的断开等使车辆停止的情况下，通过 解除对第二电负载的驱动的禁止，能够进行车辆的下一次的起动。
[0018] 另外，根据上述（5)的方式，在从通过电动机对内燃机起动时经过了规定时间之 后，若转速为规定的第二阈值以下，则控制部判断为从第二电源向电动机的供电实际上不 足。该情况下，通过接通开关，能够进行从第一电源向电动机的供电，能够使内燃机适当地 起动。
[0019] 而且，根据上述（6)的方式，在不允许从怠速停止之后的内燃机再起动的状态（也 就是说，为使内燃机起动需要使开关成为接通，并判断为存在第一电源的输出电压降低的 可能性的状态）下，通过禁止执行怠速停止，能够将车辆维持成可运转。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明的实施方式的车辆用电源装置及搭载了车辆用电源装置的车辆的 结构图。
[0021] 图2是表示与搭载了本发明的实施方式的车辆用电源装置的车辆的运转状态的 变化相应的、电容器的输出电压的变化的一例的图。
[0022] 图3是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的停止充电的 动作模式下的电流流动的图。
[0023] 图4是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的初次起动的 动作模式下的电流流动的图。
[0024] 图5是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的I/S准备充电 的动作模式下的电流流动的图。
[0025] 图6是表示在本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的I/S准备充 电的动作模式下，电容器的输出电压达到规定的I/S准备电位的状态下的电流流动的图。
[0026] 图7是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的再生充电的 动作模式下的电流流动的图。
[0027] 图8是表示在本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的再生充电 的动作模式下，电容器的输出电压达到规定的上限电位的状态下的电流流动的图。
[0028] 图9是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的再生放电的 动作模式下的电流流动的图。
[0029] 图10是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的I/S供电 (电容器）的动作模式下的电流流动的图。
[0030] 图11是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的I/S供电 (BATT)的动作模式下的电流流动的图。
[0031] 图12是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的ENG再起动 的动作模式下的电流流动的图。
[0032] 图13是表示在本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的ENG再起 动的动作模式下，使接触器成为连接状态的情况下的电流流动的图。
[0033] 图14是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的车辆停止时 的动作模式下的电流流动的图。
[0034] 图15是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的故障检测及 初次起动中的接触器控制的处理的流程图。
[0035] 图16是表示在本发明的实施方式的车辆用电源装置中，在点火开关从断开被切 换成接通的车辆起动时，在内燃机起动前检测接触器的断开故障的有无的情况下的发动机 转速、电容器的输出电压、蓄电池的输出电压、点火开关的接通?断开状态、起动马达的驱动 状态、起动机继电器的接通?断开状态以及接触器继电器的接通?断开状态的图。
[0036] 图17是表示本发明的实施方式的车辆用电源装置的控制器所执行的ENG再起动 中的接触器控制的处理的流程图。
【具体实施方式】
[0037] 以下，关于本发明的一实施方式的车辆用电源装置，参照附图进行说明。
[0038] 本实施方式的车辆用电源装置10例如像图1所示那样被搭载在车辆1上。车辆用 电源装置10至少具有作为充电电池的电容器11 (第二电源）、蓄电池12(第一电源）、DC_DC 转换器13、控制器14(控制部、怠速停止部）、接触器15 (开关）和接触器继电器16 (开闭 部）。
[0039] 车辆1具有车辆用电源装置10、FI-E⑶17(怠速停止部）、起动机电磁开关 (STMGSW)18、起动机继电器19、起动马达（STM)20(第二电负载、电动机）、发电机（ACG)21、 内燃机22、电负载23(第一电负载）、点火开关（IGSW)24、第一电压传感器25(电压检测 部）、第二电压传感器26 (电压检测部）和转速传感器27 (转速检测部）。
[0040] 电容器11是例如双电层电容器、电解电容器、锂离子电容器等，该电容器11被连 接于起动机电磁开关18。电容器11被连接在DC-DC转换器13的第一输入输出端子13a和 接触器15的第一端子15a上。电容器11能够通过DC-DC转换器13或接触器15而与蓄电 池12、接触器继电器16、FI-E⑶17、发电机21、电负载23及点火开关24电连接。
[0041] 蓄电池12例如是规定电压（12V等）的铅蓄电池等，被连接在接触器继电器16、 FI-E⑶17、发电机21、电负载23及点火开关24上。蓄电池12被连接在DC-DC转换器13的 第二输入输出端子13b和接触器15的第二端子15b上。蓄电池12能够通过DC-DC转换器 13或接触器15而与电容器11及起动机电磁开关18电连接。
[0042]DC-DC转换器13通过控制器14的控制而能够在第一输入输出端子13a及第二输 入输出端子13b之间的双方向进行升降压。DC-DC转换器13通过将在内燃机22运转时由 发电机21产生的发电电力或在车辆1制动时由发电机21产生的再生电力供给到电容器 11，来使电容器11充电。另外，DC-DC转换器13通过将存储在电容器11中的电力至少供 给到蓄电池12或电负载23,来使电容器11放电。
[0043]DC-DC转换器13是例如H桥升降压型DC-DC转换器，具有被桥接的4个开关元件， 艮P:第一?第四开关兀件（例如，IGBT:InsulatedGateBipolarmodeTransistor;绝缘栅 双极型晶体管）SW1、SW2、SW3、SW4。
[0044] 成对的第一开关元件SW1及第二开关元件SW2在第一输入输出端子13a和接地端 子13c之间被串联地连接。也就是说，第一开关元件SW1的集电极连接于第一输入输出端 子13a，第一开关元件SW1的发射极连接于第二开关元件SW2的集电极，第二开关元件SW2 的发射极连接于接地端子13c。
[0045] 成对的第三开关元件SW3及第四开关元件SW4在第二输入输出端子13b和接地端 子13c之间被串联地连接。也就是说，第三开关元件SW3的集电极连接于第二输入输出端 子13b，第三开关元件SW3的发射极连接于第四开关元件SW4的集电极，第四开关元件SW4 的发射极连接于接地端子13c。
[0046] 在各开关元件SW1、SW2、SW3、SW4的发射极-集电极之间，以从发射极向着集电极 为顺方向的方式连接有各第一?第四二极管D1?D4。
[0047]DC-DC转换器13具有连接在第一开关元件SW1和第二开关元件SW2的连接点、与 第三开关元件SW3和第四开关元件SW4的连接点之间的电抗器L。而且，具有被连接在第一 输入输出端子13a和接地端子13c之间的第一电容器Ca、以及被连接在第二输入输出端子 13b和接地端子13c之间的第二电容器Cb。
[0048]DC-DC转换器13具有以直接连结在第一输入输出端子13a和第二输入输出端子 13b之间的方式被串联连接的电阻R及二极管D。二极管D被配置成从第二输入输出端子 13b向着第一输入输出端子13a为顺方向。
[0049]DC-DC转换器13由从控制器14输出并被输入至各开关元件SW1、SW2、SW3、SW4的 栅极的信号来驱动。
[0050] 控制器14控制DC-DC转换器13的双方向的升降压动作和通过接触器继电器16 实现的接触器15的连接及切断动作。而且，控制器14控制基于FI-E⑶17进行的怠速停止 的执行许可及执行禁止，并将对怠速停止的执行许可及执行禁止进行指示的控制指令输出 到FI-ECU17。
[0051] 控制器14检测电容器11的内部阻抗及静电容量，并判定内部阻抗是否为规定值 以上，并且能够根据内部阻抗判定电容器11的劣化。控制器14连接于检测电容器11的输 出电压VC的第一电压传感器25、检测电容器11的充电电流及放电电流的电流传感器（未 图示）、和检测电容器11的温度的温度传感器（未图示）。
[0052] 控制器14能够控制蓄电池12的放电及蓄电池12的放电深度。控制器14连接于 检测蓄电池12的输出电压VB的第二电压传感器26、检测蓄电池12的充电电流及放电电流 的电流传感器（未图示）、和检测蓄电池12的温度的温度传感器（未图示）。
[0053] 接触器15根据接触器继电器16的导通及断开而切换接触器15的第一端子15a 及第二端子15b之间的连接及切断。接触器继电器16的导通及断开由控制器14控制。
[0054] 此外，接触器15的第一端子15a连接于DC-DC转换器13的第一输入输出端子13a、 电容器11的正极侧端子、和起动机电磁开关18。接触器15的第二端子15b连接于DC-DC 转换器13的第二输入输出端子13b、蓄电池12的正极侧端子、发电机21和电负载23。由 此，接触器15在连接状态下，相对于被串联连接的起动机电磁开关18及起动马达20分别 并联地连接电容器11和蓄电池12。此外，电容器11的负极侧端子及蓄电池12的负极侧端 子接地。
[0055]FI-ECU17是例如由CPU(CentralProcessingUnit;中央处理单兀）等电子回路构 成的EQJ(ElectronicControlUnit:电子控制单元），该FI-EQJ17进行与燃料供给、点火时 机等内燃机22的动作相关的各种控制。FI-ECU17根据与驾驶员的操作相应地从点火开关 24输出的起动请求及停止请求的信号来控制内燃机22的起动及停止。
[0056]FI-E⑶17控制内燃机22的怠速停止。怠速停止是，根据规定的临时停止条件的成 立而使运转状态的内燃机22自动地临时停止，并根据规定的恢复条件的成立而使临时停 止状态的内燃机22自动地再起动。规定的临时停止条件例如是车辆1的车速为零、且油门 踏板开度为零、且制动踏板开关为导通。规定的恢复条件例如是制动踏板开关为断开。
[0057]FI-E⑶17根据从点火开关24输出的信号的起动请求或从怠速停止的临时停止状 态的恢复请求，将起动机继电器19控制成导通，由此使内燃机22起动。FI-ECU17控制发电 机（ACG) 21的发电动作，并任意地变更发电机21的发电电压。
[0058] 发电机21例如是通过皮带等与内燃机22的曲轴（未图示）连结的交流发电机。 发电机21通过内燃机22的运转时的动力来发电，由此输出发电电力。发电机21在车辆1 的减速时或燃料供给的停止状态下的行驶时等，将从车辆1的驱动轮（未图示）传递的车 身的动能转换成电能（再生能量），并输出再生电力。此外，发电机21具有将基于发电及再 生的交流输出整流成直流输出的整流器（未图示）等。
[0059] 发电机21被接地的同时，也被连接于DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b。
[0060] 内燃机22通过起动马达（STM) 20的驱动力而起动。起动马达20通过从电容器11 或蓄电池12经由起动机电磁开关（STMGSW) 18施加电压而旋转驱动。起动机电磁开关18根 据起动机继电器19的导通及断开来切换有无向起动马达20的供电。起动机继电器19的 导通及断开由FI-E⑶17控制。
[0061]起动马达20例如在旋转轴（未图示）上具有小齿轮（未图示）。内燃机22例如 在曲轴（未图示）上具有与起动马达20的小齿轮啮合的齿圈（未图示）。由此，起动马达 20通过使小齿轮与内燃机22的齿圈啮合而能够将驱动力传递到内燃机22。
[0062] 电负载23是搭载在车辆1上的各种辅机。电负载23被接地的同时，被连接于 DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b。
[0063] 本实施方式的车辆用电源装置10具有上述结构，以下，关于该车辆用电源装置10 的动作进行说明。
[0064](充放电动作）
[0065] 以下，关于控制器14所控制的电容器11及蓄电池12的充放电动作进行说明。
[0066] 控制器14以使电容器11的输出电压与同车辆1的运转状态相应的规定的目标电 压一致的方式，控制DC-DC转换器13的双方向的升降压动作及由接触器继电器16实现的 接触器15的连接及切断。
[0067]控制器14如下述表1所示执行9个动作模式M0?M8来作为与车辆1的运转相 应的电容器11及蓄电池12的充放电动作。
[0068]【表1】
【权利要求】
1. 一种车辆用电源装置，其特征在于，具有： 第一电源； 第二电源，与所述第一电源并联连接； DC-DC转换器，被连接在所述第一电源和所述第二电源之间； 开关，与所述DC-DC转换器并联地连接，并且连接在所述第一电源和所述第二电源之 间； 开闭部，开闭所述开关； 电压检测部，检测所述第一电源的输出电压和所述第二电源的输出电压； 第一电负载，与所述第一电源连接； 第二电负载，与所述第二电源连接，并且需要比所述第一电负载大的电流供给；和 控制部，控制所述DC-DC转换器、所述开闭部及所述第二电负载， 所述控制部在所述第二电负载被驱动的情况下，通过所述开闭部使所述开关断开，并 且通过所述电压检测部检测所述第一电源的输出电压和所述第二电源的输出电压， 所述控制部在由所述电压检测部检测出的所述第一电源的所述输出电压与所述第二 电源的所述输出电压之差的绝对值在规定时间内为规定的第一阈值以下的情况下，禁止所 述第二电负载的驱动。
2. 如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于， 所述车辆用电源装置被搭载在具有内燃机的车辆上， 所述第二电负载是使所述内燃机起动的电动机。
3. 如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于， 所述车辆用电源装置被搭载在具有内燃机和怠速停止部的车辆上，所述怠速停止部执 行使所述内燃机临时停止的怠速停止， 所述怠速停止部在由所述电压检测部检测出的所述第一电源的所述输出电压与所述 第二电源的所述输出电压之差的绝对值在所述规定时间内为所述规定的第一阈值以下的 情况下，禁止所述怠速停止的执行。
4. 如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于， 所述车辆用电源装置被搭载在车辆上， 所述控制部在所述车辆停止时解除对所述第二电负载的驱动的禁止。
5. -种车辆用电源装置，被搭载在具有内燃机的车辆上，其特征在于，具有： 第一电源； 第二电源，与所述第一电源并联连接； DC-DC转换器，被连接在所述第一电源和所述第二电源之间； 开关，与所述DC-DC转换器并联地连接，并且连接在所述第一电源和所述第二电源之 间； 开闭部，开闭所述开关； 控制部，控制所述DC-DC转换器及所述开闭部； 电动机，与所述第二电源连接，用于使所述内燃机起动；和 转速检测部，检测所述内燃机的转速， 所述控制部在从通过所述电动机对所述内燃机起动时经过了规定时间之后由所述转 速检测部检测出的所述转速为规定的第二阈值以下的情况下，通过所述开闭部使所述开关 接通。
6.如权利要求5所述的车辆用电源装置，其特征在于， 所述车辆用电源装置被搭载在具有怠速停止部的所述车辆上，所述怠速停止部执行使 所述内燃机临时停止的怠速停止， 所述怠速停止部在从通过所述电动机对所述内燃机起动时经过了规定时间之后由所 述转速检测部检测出的所述转速为所述规定的第二阈值以下的情况下，禁止所述怠速停止 的下一次执行。
【文档编号】H01M10/48GK104276044SQ201410268220
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】关口聪 申请人:本田技研工业株式会社