CN100336681C - 车辆用电源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用电源装置。电子控制部输出用来控制车辆制动的信息。电池通过电子控制部对所述制动器进行电力供给。作为辅助电源的电源后备组件包含有由多个电容器形成的电容器组件以及用来检测电容器组件的异常的检测部,在电池异常时,向所述制动器进行电力供给。检测部在使电容器组件充电或者放电时测量电容器组件的内部电阻值,由单位时间内的电压变化率测量其内部电容值。检测部根据其内部电阻值和内部电容值,判断电容器组件是否正常。

Description

车辆用电源装置
                                技术领域
本发明涉及装载于例如混合动力车、电动汽车等车辆上的车辆用电源装置。特别是涉及用来进行车辆的电制动的车辆用电源装置。
                                背景技术
近年来,混合动力车、电动汽车的开发正急速地发展。关于车辆的制动,从以前的机械制动向电制动的开发也随之急速地发展,并提出了各种提案。
一般是使用电池作为其电源以进行车辆的电制动。在那种情况下,若只有该电池,一旦由于某些原因该电池不能提供电力,就不能进行车辆的制动了。因此,就有了这样的构成:该电池以外,装载辅助的电池作为辅助电源,能够在紧急时应对。
作为与本申请相关的现有技术文献,已知有例如日本专利申请公开特开平5-116571号公报。
在这种车辆用电源装置中,由于辅助电源涉及紧急时的车辆制动,所以在紧急时能可靠地从该辅助电源供给电力是极其重要的关键。因此,能可靠地预测辅助电源的寿命,并能经常检验出辅助电源的状态是非常重要的。
但是,在此,也使用电池作为辅助电源的情况下,要预测该辅助电源用的电池的寿命是非常困难的。而且,关于该电池的状态,虽然能确认其电压,但仅靠电压的话,要检测状态的异变是困难的。因此,以往是通过提前定期地交换该电池来确保更高的安全性的。但是,虽然提前定期地交换该电池,但是每天或者每次车辆行驶开始时都检查电池的状态是困难的,故有必要进一步实现安全性的提高。
                            发明内容
本发明的车辆用电源装置具有以下的结构。
电子控制部为了控制制动器,根据来自制动踏板的信息和基于所述车辆的行驶状态的信息中的至少一个,对制动器输出车辆制动控制用的信息。
电池,通过电子控制部对制动器进行电力供给。
辅助电源,包含有具有由多个电容器形成的电容器组件以及用来检测电容器组件的异常的检测部的电源后备组件,在所述电池异常时,通过所述电子控制部对所述制动器进行电力供给。
在使所述电容器组件充电时,所述检测部根据充电时的电流值和所述充电开始时上升的电压,或者根据所述充电中断时下降的电压和所述中断后所述充电再开时上升的电压中的任一个以及所述充电时的电流值,测量所述电容器组件的内部电阻值,所述检测部由所述充电时所述电容器组件的单位时间内的电压变化率测量所述电容器组件的内部电容值,
或者,
在使所述电容器组件放电时,所述检测部根据放电时的电流值和所述放电开始时下降的电压,或者根据所述放电中断时上升的电压和所述中断后所述放电再开时下降的电压中的任一个以及所述放电时的电流值,测量所述电容器组件的内部电阻值,所述检测部由所述放电时所述电容器组件的单位时间内的电压变化率测量所述电容器组件的内部电容值,
所述检测部根据所述测量出的内部电阻值和内部电容值,判断电容器组件的异常。
由此,因为使用电容器组件作为辅助电源,所以能大幅度地延长辅助电源的寿命,同时能延长至与车辆的耐久寿命大致相同的程度。其结果,就能实现电源后备组件无需维护。又,在充电或者放电时,由电容器组件的电压求得内部电阻值,由电压变化率求得内部电容值。由此,就能够更精确地测量电容器组件的内部电阻值和内部电容值。这样,就能判断电容器组件的状态是否正常。
                               附图说明
图1表示本发明实施形态的车辆用电源装置的构成;
图2是本发明实施形态的车辆用电源装置的电路图;
图3是表示本发明实施形态中的判断电容器组件的劣化异常的流程图;
图4A表示本发明实施形态中充电时的电容器组件的电压值;
图4B表示本发明实施形态中放电时的电容器组件的电压值;
图5A表示本发明实施形态中电容器组件的标准内部电容值;
图5B表示本发明实施形态中电容器组件的标准内部电阻值;
图6表示本发明实施形态中电容器组件的内部电阻值相对于内部电容值的临界值。
                            具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施形态进行说明。
图1表示本发明实施形态的车辆用电源装置的构成。
在图1中,12V用电池1用来为车辆内提供电力。设有电源后备组件2作为该电池1的辅助电源。而且,还设有输出用来控制车辆制动的信息的电子控制部3。由电池1以及电源后备组件2两者向该电子控制部3供给电力。并且,还设有将控制车辆的制动的信息传达给电子控制部3的制动踏板4。电子控制部3根据来自该制动踏板4的信息控制制动器5。由该制动器5使车胎6制动。
接着,对本发明实施形态的车辆用电源装置的详细构成进行说明。
图2是本发明实施形态的车辆用电源装置的电路图。
在图2中,电池1通过用来使车辆动作开始以及结束的点火开关8,与设于电源后备组件2的IG(点火发生器)端子9连接,同时还与设于电源后备组件2的+BC端子10连接。该+BC端子10是将电力供给电源后备组件2的端子。点火开关8的作用在于使车辆的动作开始或者结束。而且,电池1与向电子控制部3供给电力的电源供给端子20连接。
电源后备组件2和电子控制部3通过通信输入端子11、通信输出端子12以及OUT端子13相互连接。
在此,通信输入端子11是将信号从电子控制部3输入到电源后备组件2的端子。通信输出端子12是将信号从电源后备组件2输出到电子控制部3的端子。OUT端子13是输出电源后备组件2内的备用检测器检测出的电压,或者电池1异常时输出蓄于电源后备组件2内的电荷的端子。
在此,对电源后备组件2的构成进行说明。
电源后备组件2,是在电池1异常时通过电子控制部3向制动器5供给电力的辅助电源。该电源后备组件2含有电容器组件15。
该电容器组件15由多个电容器构成,例如,通过连接多个能急速充放电的双电荷层电容器而构成。而且,电源后备组件2包含有对该电容器组件15进行充电的充电电路16以及进行放电的放电电路17。这些都按照微型电子计算机14的指示被控制着。充电电路16,为了使充电中的电容器组件15的电压上升接近于一定值,含有恒流控制部(未图示)。
在电源后备组件2上,作为第1检测部,具有检测从电池1输出的电压的电压检测器18。而且,电压检测器18结合有FET开关19,该FET开关19在电压检测器18检测出电压的异常时,使得通过OUT端子13从电容器组件15向电子控制部3放电成为可能。
又,电源后备组件2上,为了根据充放电的举动检测电容器组件15的异常,作为第2检测部设有检测部22。检测部22含有微型电子计算机14、充电电路16和放电电路17。
接着,对车辆用电源装置的动作进行说明。
首先,为了使车辆的动作开始,例如,将点火设为ON,则从电池1与IG端子9连接的点火开关8就为ON。这样,电池1就向电源后备组件2以及电子控制部3供应电压12V。电子控制部3通过通信输入端子11将允许从电池1向电容器组件15充电的充电许可信号输入给电源后备组件2。微型电子计算机14收到该充电许可信号,对充电电路16发出充电许可的指示。一旦许可充电,电荷就通过+BC端子10、充电电路16从电池1向电容器组件15充电。该充电电荷成为在电池1的电压低下时或者异常时,供给电子控制部3的电荷。
另一方面,通过+BC端子10从电池1输出的电压被设于电压检测器18的传感器检测,并被输出到OUT端子13。在此,若由电池1外加的电压在基准值(9.5V)以上的话,就可确认来自电池1的电压以及电源后备组件2的动作是正常的,继续从电池1向电子控制部3供给电力。
由此,车辆就能够进行正常的动作。在正常的时候,使图1所示的制动踏板4动作时,电子控制部3输入来自制动踏板4的信息,根据该信息向制动器5输出控制车辆的制动的信息。而且,制动器5基于该输出的信息而动作,能可靠地制动车胎6,其结果就能够可靠地控制车辆。
其后,为了结束车辆的动作,将点火设为OFF的话,点火开关8就为OFF,来自电池1的电力供给停止。此时,微型电子计算机14将指示放出蓄于电容器组件15的电荷的信号发送给放电电路17。放电电路17根据该信号将蓄于电容器组件15的电荷放电。
接着,对电池1的电压低下时或者异常时的车辆用电源装置的动作进行说明。
若开始车辆的动作,电荷就从电池1向电容器组件15充电。用电压检测器18检测从电池1外加在电源后备组件2上的电压。电源后备组件2将该检测了的电压从OUT端子13输出。由此,从电池1向电子控制部3供给电力。在此,电压检测器18具有用来检测电池1异常的传感器。由此,在检测电压时,该传感器的检测电压不满基准值(9.5V)的话,电压检测器18就可检测出从电池1输出的电压异常。
根据该检测到异常的信息,在电池1正常时基本处于OFF的FET开关19变为ON。那时,就能够从电容器组件15向OUT端子13放电,同时来自电池1的电力供给停止。而且,电压检测器18向微型电子计算机14输出基于来自电池1的电力供给的停止的信号。微型电子计算机14指示放电电路17放出蓄于电容器组件15的电荷。根据该指示,蓄于电容器组件15的电荷通过FET开关19输出至OUT端子13并供给电子控制部3。
又,通过通信输出端子12将该异常信息从微型电子计算机14发送至电子控制部3,例如,在车辆内部显示例如电池1异常这样的信息。因此,就可指示驾驶者立即停止车辆。在这样异常的时候,由于作为非常电源将蓄于电容器组件15的电荷供给电子控制部3,所以驾驶者能够从制动踏板4通过电子控制部3使制动器5动作,使车辆安全地停下来。
又,在车辆动作过程中,第2检测部22检测出电容器组件15的异常的情况下,微型电子计算机14通过通信输出端子12将电容器组件15异常的信息发送给电子控制部3。由此,和电池1异常时一样,显示电容器组件15异常。由此,驾驶者就能够委托修理公司进行电容器组件15的检查、交换等。
以下,参照附图对电容器组件15的异常检测方法进行说明。
图3是电容器组件15的劣化异常判断的流程图。
图4A表示充电时的电容器组件15的电压。
图4B表示放电时的电容器组件15的电压。
图5A表示标示了相对于各种温度而预先设定了的电容器组件15的标准内部电容值的线52。
图5B表示标示了相对于各种温度而预先设定了的电容器组件15的标准内部电阻值的线54。
图6表示内部电阻值相对于针对各种温度而预先设定了的电容器组件15的内部电容值的临界值。
以下,以本实施形态为例,根据在图5A、图5B中所求得的数值进行说明。
车辆动作开始时,开始对电容器组件15充电,测量温度(图3、步骤(a))。
电压检测器18,从充电开始时检测充至电容器组件15的电压。充电过程中,由于高准确地测量出电容器组件15的内部电阻值,所以充电可在充电途中中断规定的时间,即从时间T1至时间T2,例如80ms的时间。
因充电而上升了的电压,如图4A所示,因中断充电,电容器组件15的电压下降。电压检测器18检测充电中断时的电压与该下降了的电压的差ΔV。
从该电压的差ΔV和充电时的电流值求得电容器组件15的内部电阻值。充电中断80ms的时间后,再次开始充电,若电压检测器18检测到电容器组件15被充电12V,则充电完成。
电容器组件15的内部电容值通过测量充电时单位时间内的电压变化率而求得。那时,虽然电容器组件15是以恒流充电的,但是由于电容器的非线性,电压变化率不是始终恒定的,也就是说,电压不是始终直线地变化。因此,为了求得更正确的电压变化率,多次反复,每一规定时间,例如每一秒,测量电压变化率、电压和电流。从这些测得的值的平均值算出内部电容值、内部电阻值(图3、步骤(b))。
在本实施形态的例子中,如图5A、图5B所示,充电时的电容器组件15的内部电阻值为130mΩ,内部电容值为10F,温度为0℃。
充电后的电容器组件15的内部电容值和内部电阻值能够由测量时的电容器组件15的温度来推测。
以下,对该方法进行说明。
在电容器组件15充电时,求以下的值(图3、步骤(c))。
(1)如图5A所示,在充电时求得的电容器组件15的内部电容值(10F)与充电时的温度(0℃)下的标准内部电容值(14F)的差。
(2)如图5B所示,在充电时求得的电容器组件15的内部电阻值(130mΩ)与充电时的温度(0℃)下的电容器组件15的标准内部电阻值(60mΩ)的差。
5A、图5B表明:内部电容值的差为4F,内部电阻值的差为70mΩ。
经常测量电容器组件15的温度(图3、步骤(d))。
因此,如上所述,由求得的内部电容值的差(4F)以及内部电阻值的差(70mΩ),在每个变化了的温度对电容器组件15的内部电容值和内部电阻值进行修正(图3、步骤(e))。
接着,将经修正后的内部电容值和内部电阻值与相对于图6所示的在各种温度下设定的电容器组件15的内部电容值的临界电阻值进行比较。由此来判断电容器组件15是否劣化,即是否正常(图3、步骤(f))。
该判断每5分钟进行一次。
在进行该判断时,在电容器组件15的内部电阻值没有超过图6所示的临界值的情况下,则判断电容器组件15是正常的。在该内部电阻值超过临界值的情况下,则判断电容器组件15劣化、异常。那时,在车辆内部就显示出异常的信息。
在此,若判断电容器组件15是正常的,则回到步骤(d)。
在本实施形态中,电容器组件15的温度从0℃变化为15℃、30℃时的内部电容值表示于图5A,内部电阻值表示于图5B。
由上述求得的内部电容值的差(4F)以及内部电阻值的差(70mΩ),求得15℃时的内部电容值11F和内部电阻值115mΩ,30℃时的内部电容值11F和内部电阻值110mΩ。
使用图6对这些求得的值和临界值进行说明。
在本实施形态中,如图6所示,相对于求得的值的临界值如下。
0℃时,相对于10F、130mΩ,如参照符号62所示,临界值为230mΩ,
15℃时,相对于11F、115mΩ,如参照符号64所示,临界值为180mΩ,
30℃时,相对于11F、130mΩ,如参照符号66所示,临界值为80mΩ。
因此,判断电容器组件15在0℃、15℃时正常,30℃时为异常。
在此,在判断电容器组件15为异常的时,5分钟后再次进行测量(图3、步骤(g))。
此时,若再次判断为异常的话,则电容器组件15劣化、异常的判断就确定了(图3、步骤(h))。此时,在车辆内部显示电容器组件15因劣化而异常的信息,将该异常告知驾驶者。
若在该再次测量时判断为正常,则回到图3的步骤(d),继续进行测量,再次进行劣化判断,即判断是否为正常。
在本实施形态中,中断充电,由中断后不久的电压的下降值ΔV求内部电阻值。而且,还可在由充电再开后不久或者充电开始时的上升电压求内部电阻值。
又,在本实施形态中,已对使电容器组件充电而进行测量的方法进行了说明。而且,如图4B所示那样,也可以使电容器组件放电来进行测量。采用图4B所示的方法时,则由在时间T1至T2的80ms的时间里中断放电而产生的电压的上升值ΔV求电容器组件的内部电阻值。
如上所述,采用本实施形态,在每次使电源后备组件充电或者放电时,精确地测量电容器组件的内部电容值和内部电阻值。而且,通过将测量时的温度下的内部电阻值的临界值与测量或者修正而得到的内部电阻值进行比较,就能够在电容器组件每次充电时确认电容器组件的劣化状态。因此,能够得到特别是相对于温度变化可靠性高的电源后备组件,同时可得到安全性高的车辆用电源装置。
[产业上的可利用性]
本发明是具有使用多个电容器形成的电容器组件作为辅助电源的电源后备组件的车辆用电源装置。即使在电池异常的时候,也能够通过辅助电源可靠地向电子控制部供给电力。而且,在每次开始车辆的动作时,都能进行确认电源后备组件的动作和电容器组件的劣化状态。因此,提供了具有可靠性高的电源后备组件的可靠性高、安全性高的车辆用电源装置。可以作为在由电控制制动车辆时使用的车辆用电源装置,例如,装载于混合动力车、电动汽车等上的车辆用电源装置来使用。
附图标号说明
1-电池,2-电源后备组件,3-电子控制部,4-制动踏板,5-制动器,6-车胎,8-点火开关,9-IG端子,10-+BC端子,11-通信输入端子,12-通信输出端子,13-OUT端子,14-微型电子计算机,15-电容器组件,16-充电电路,17-放电电路,18-电压检测器,19-FET开关,20-电源供给端子,22-检测部。

Claims (4)

1.一种车辆用电源装置,其特征在于,包含:
电子控制部,该电子控制部根据来自制动踏板的信息和基于所述车辆的行驶状态的信息中的至少一个,对制动器输出所述车辆制动控制用的信息;
电池,该电池通过所述电子控制部对所述制动器进行电力供给;
辅助电源,该辅助电源包含有由多个电容器形成的电容器组件以及用来检测所述电容器组件的异常的检测部,在所述电池异常时,通过所述电子控制部对所述制动器进行电力供给;
在使所述电容器组件充电时,所述检测部根据充电时的电流值和所述充电开始时上升的电压,或者根据所述充电中断时下降的电压和所述中断后所述充电再开时上升的电压中的任一个以及所述充电时的电流值,测量所述电容器组件的内部电阻值,所述检测部由所述充电时所述电容器组件的单位时间内的电压变化率测量所述电容器组件的内部电容值,
或者,
在使所述电容器组件放电时,所述检测部根据放电时的电流值和所述放电开始时下降的电压,或者根据所述放电中断时上升的电压和所述中断后所述放电再开时下降的电压中的任一个以及所述放电时的电流值,测量所述电容器组件的内部电阻值,所述检测部由所述放电时所述电容器组件的单位时间内的电压变化率测量所述电容器组件的内部电容值,
所述检测部根据所述测量出的内部电阻值和内部电容值,判断电容器组件的异常。
2.如权利要求1所述的车辆用电源装置,其特征在于,
所述检测部,测量所述充电时的所述电容器组件的温度,根据所述经测量的内部电容值以及所述经测量的内部电阻值分别与在所述充电时测量的温度下被预先初期设定的所述电容器组件的标准内部电容值以及标准内部电阻值的电容值的差和电阻值的差,对各温度下的所述内部电容值以及所述内部电阻值进行修正,
通过将所述各温度下的所述经修正的内部电阻值与相对于经修正的内部电容值的内部电阻值的临界值进行比较,判断所述电容器组件的状态是否正常。
3.如权利要求1所述的车辆用电源装置,其特征在于,
所述检测部,测量所述放电时的所述电容器组件的温度,根据所述经测量的内部电容值以及所述经测量的内部电阻值分别与在所述放电时测量的温度下被预先初期设定的所述电容器组件的标准内部电容值以及标准内部电阻值的差,对各温度下的所述内部电容值以及所述内部电阻值进行修正,
通过将所述各温度下的所述经修正的内部电阻值与相对于所述经修正的内部电容值的内部电阻值的临界值进行比较,判断所述电容器组件的状态是否正常。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车辆用电源装置,其特征在于,多次地、每隔规定时间对所述电压变化率进行测量。
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