CN101412387B - 车用电源管理装置 - Google Patents

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Abstract

车用电源管理装置,包括:第一模块,用于检测车载电气负载中的任一个的启动;第二模块,用于检测电池电压;第三模块,用于基于由第二模块检测到的电池电压确定是否应该进行负载限制;第四模块,用于确定是否可以对检测到的电气负载应用负载限制;以及第五模块,用于在第三模块的确定结果和第四模块的确定结果均为肯定的情况下,对检测到的电气负载应用负载限制。第三模块被设置为:在检测到的电气负载刚启动后电池电压的下降大于预定值,并且下降的持续时间超过预定时长的情况下,给出肯定确定。

Description

车用电源管理装置
技术领域
本发明涉及一种车用电源管理装置。
背景技术
已知一种车载电源系统,该系统具有电源控制器,用来在系统的电源容量低于预定水平时限制一些电气负载的启动。例如,参见日本专利申请2007-161016号公报。该系统用来在启动时间不可延迟的第一组电气负载和启动时间可以延迟的第二组电气负载之间进行区分,并禁止该第二组电气负载的启动,以防止多个电气负载同时启动,从而抑制电源电压的下降。
然而,在上述专利文献所述的车载电源系统中,如果启动时间不能延迟的多个电气负载同时启动,则就会流动大的电流,引起电源电压的下降。该系统的电源控制器在检测到电压降落时进行负载限制,于是,引擎负载也被降低。因此,当所述电源控制器进行负载限制时,引擎可能急剧加快(surge up)。另外,由于该电源控制器即使在涌入电流导致电压瞬时下降时也进行负载限制,所以进行负载限制的频率太频繁。此外,由于判断是否应该进行负载限制是基于流过电源线的电流和可提供电流之间的比较而做出的,所以需要电流传感器。这就增加了系统的制造成本。
发明内容
本发明提供一种车用电源管理装置,包括:
第一模块,用于检测被进行电源管理的车载电气负载中的任一个的启动;
第二模块,用于检测电池电压;
第三模块,用于基于由第二模块检测到的电池电压确定是否应该进行负载限制;
第四模块,用于确定是否可以对检测到的电气负载应用负载限制;以及
第五模块,用于在第三模块的确定结果和第四模块的确定结果均为肯定的情况下,对检测到的电气负载应用负载限制;
其中,第三模块被设置为:在检测到的电气负载刚启动后电池电压的下降大于预定值,并且下降的持续时间超过预定时长的情况下,做出肯定确定。
根据本发明,可以以低成本提供一种车用电源管理装置,该装置可以防止进行负载限制的频率太频繁,因而就防止了引擎急剧加快的频率。
根据下面包括附图和权利要求书的说明中可以清楚地看到本发明的其它优点和特征。
附图说明
在附图中:
图1是示出根据本发明实施例的包括车用电源管理装置的车载电源系统的总体结构的图;
图2是示出车用电源管理装置的操作的流程图;
图3是示出由车用电源管理装置进行的负载限制过程的流程图;
图4是示出当没有进行负载限制时车载电源系统中的各种信号和电压随时间变化的例子的时序图;
图5是示出当进行负载限制时车载电源系统中的各种信号和电压随时间变化的例子的时序图;以及
图6是示出包括图1所示的车用电源管理装置的变型的车载电源系统的总体结构的图。
具体实施方式
图1是示出根据本发明实施例的包括车用电源管理装置100的车载电源系统的总体结构的图。如图1所示,车载电源系统包括:车辆交流发电机10,电池20,电气负载30、32、34、36,电子控制单元(ECU,ElectronicControl Unit)40、42、44,开关50以及车用电源管理装置100。这些部件被连接到电源线P和通信线C。
交流发电机10由车辆引擎(未示出)来驱动,以产生要提供给电气负载30、32、34、36的电力并对电池20进行充电。交流发电机10包括调节器12。ECU40用于控制电气负载30的操作。ECU42用于控制电气负载32的操作。ECU44用于控制电气负载34的操作。这些电气负载30、32、34被分别经由ECU40、42、44连接到电源线P和通信线C。电气负载36被经由开关50连接到电源线P。开关50直接由车用电源管理装置100来控制通断,而不经由通信线C。
车用电源管理装置100用于对电气负载中的一些进行负载限制,其包括:电池电压检测部分102、通信接口部分104、电气负载区分部分106、负载限制确定部分108和负载限制控制部分110。
电池电压检测部分102检测电池20的端电压。用于利用通信线C进行信号输入/输出控制的通信接口部分104根据预定的通信协议发送和接收信号。
在经由通信接口部分104检测到电气负载30、32、34、36中的任何一个负载被启动时,电气负载区分部分106区分所启动的电气负载是否是可以进行负载限制的负载。由于电气负载36没有连接到通信线C,所以指示电气负载36已经被启动的信号被直接或经由与通信线C不同的路径输入到电气负载区分部分106。
在本实施例中,启动时间可以延迟的电气负载被定义为可以应用负载限制的电气负载,并且启动时间不可以延迟的电气负载被定义为不可以应用负载限制的电气负载。
在本实施例中,启动时间可以延迟的电气负载是与设置有该系统的车辆的安全驾驶无关的电气负载。例如,它们包括用于驱动刹车系统的泵的电动马达、车辆空调系统的风扇马达。由于刹车系统的泵是用来将液压回路的压强保持在预定水平之上的泵,所以,即使该泵的启动时间延迟了,也不会对车辆的安全驾驶造成妨碍。
另一方面,启动时间不可以延迟的电气负载是与车辆安全驾驶有关的电气负载,以及操作状态取决于司机或乘客的操作并可以由司机或乘客识别的电气负载。例如,它们包括与车辆安全驾驶有关的电动助力转向系统的电动马达、刹车系统的电磁螺线管阀、用于调节悬架控制系统的衰减力的致动器,也包括取决于司机或乘客的操作并可以由司机和乘客识别的电动窗装置的电动马达、车辆的风挡刮水器的电动马达。
可以经由ECU40、42、44来命令图1所示的4个电气负载中的3个电气负载30、32、34启动或停止。至于电气负载36,可以通过直接对开关50进行通断控制而不经由通信线C来命令其启动或停止。在本实施例中,所有的4个电气负载30、32、34和36都是启动时间可以延迟的电气负载。启动时间不能延迟的电气负载省略未示出。
负载限制确定部分108基于由电池电压检测部分102所检测到的电池电压来确定是否应该进行负载限制。更具体地说,如果由电池电压检测部分102所检测出的涌入电流引起的电压降落大于预定的值并且电压降落的持续时间比预定的时长要长,则负载限制确定部分108确定应该进行负载限制。
当负载限制确定部分108判断出应该进行负载限制时,负载限制控制部分110指定应该应用负载限制的电气负载。
接下来,参考图2所示流程图来说明具有上述结构的车载电源系统中包括的车用电源管理装置100的操作。
当车辆中的任何电气负载启动时,在步骤S100中就会由电气负载区分部分106检测出来。在接着的步骤S101中,负载限制确定部分108确定是否由电池电压检测部分102所检测出的涌入电流引起的电压降落大于预定的值。该确定是通过检查电气负载启动之后的电池电压是否比该电气负载启动之前的电池电压低某个预定电压(稍后说明图4和图5中所示的“预定电压”)来做出的。如果检查结果是否定的,就是说,如果电压降落小于该预定值,则在步骤S101中做出否定确定。在这种情形下,终止操作,不进行负载限制,于是,所述已经启动的电气负载保持在其工作状态。
另一方面,如果检查结果是肯定的,就是说,如果电压降落大于该预定值,则在步骤S101中做出肯定确定。随后,在步骤S102中,负载限制确定部分108确定电压降落的持续时间是否长于预定时长。如果步骤S102的确定结果是否定的,则终止操作,不进行负载限制,于是,该已经启动的电气负载就保持在其工作状态中。
如果步骤S102的确定结果是肯定的,则在步骤S103,负载限制控制部分110对该已经启动的电气负载应用负载限制,然后,该过程结束。
图3是示出负载限制过程的流程图。为了启动负载限制,负载限制控制部分110在步骤S110对已经启动的电气负载的类型进行区分。如果已经启动的电气负载属于启动时间不可以延迟的类型,则在步骤S111,负载限制控制部分110允许该电气负载继续进行其启动操作。
另一方面,如果已经启动的电气负载属于启动时间可以延迟的类型,则在步骤S112,负载限制控制部分110暂停该电气负载的启动操作。更具体地说,如果已经启动的电气负载是电气负载30、32和34之一,则负载限制控制部分110向ECU40、42和44中的相应一个发送命令,使该电气负载暂停启动,并在经过预定时长之后进行重新启动。如果已经启动的电气负载是电气负载36,则负载限制控制部分110将开关50切换到断开状态以停止电气负载36的操作,并在经过预定时长之后,将开关50切换到接通状态以重新启动电气负载36。
图4是示出当没有进行负载限制时车载电源系统中的各种信号、电流和电压中的一些随时间变化的例子的时序图。图4的(A)中所示的术语“电气负载信号”是指命令信号,当该信号为高电平时,使电气负载(车辆中的电气负载之一)工作。图4的(D)和(F)中所示的术语“负载电流”是指流经电气负载的电流,包括该电气负载的涌入电流以及作为电气负载的马达的锁定电流(lock current)。在本例中,如果电气负载启动时电池电压降落小,因而如图4的(B)所示(情形1),电池电压保持在预定电压之上,则由于在图2的步骤S101中做出了否定确定,所以不进行负载限制。
即使由于在电气负载启动时出现涌入电流使得电池电压降落大,因而如图4的(C)所示(情形2),电池电压下降到预定电压之下,如果电压降落的持续时间不大于如图4的(D)所示的预定时长,则由于在图2的步骤S102中做出了否定确定,所以不进行负载限制。
类似地,即使如图4的(E)所示(情形3),由于电气负载的启动电流流动时间较长而使电池电压降落的持续时间超过预定时长,如果电池电压保持在预定电压之上,则由于在图2的步骤S101中做出了否定确定,所以不进行负载限制。
图5是示出当进行负载限制时车载电源系统中的各种信号、电流和电压中的一些随时间变化的例子的时序图。如图5所示,如果由于在电气负载启动时出现大的涌入电流,电池电压下降到预定电压之下,并且电压降落的持续时间超过了预定时长,则由于在步骤S101和S102中都做出了肯定确定,所以进行负载限制。在图5中,假设已经启动的电气负载继续进行工作,示出了电池电压随时间的变化。然而,实际上,在电池电压降落的持续时间超过预定时长的时刻,因为负载限制在此刻开始,所以电池电压上升到图5的(B)中所示的曲线之上。在图4和图5所示的例子中,假设电池电压降落的持续时间的起点是在电气负载启动的时刻,然而,起点也可以假设为在电池电压下降到预定电压之下的时刻。
如上所述,即使出现了涌入电流,但如果其短时间内消失,车用电源管理装置100并不进行负载限制。因此,根据本实施例,可以防止负载限制进行得太频繁,因而就防止了由于引擎负载的降低而导致的引擎急剧加快的发生。更不用说,通过进行负载限制而使电池电压保持在预定值之上,可以防止电气负载出现故障或系统故障。此外,由于车用电源管理装置不是基于流过电源线的电流而是基于电池电压来确定进行负载限制的必要性,所以不需要任何专用电流传感器。这就可以减少系统的制造成本。
在本实施例中,与车辆安全驾驶无关的电气负载被定义为启动时间可以延迟的电气负载,而另一方面,与车辆安全驾驶相关的电气负载被定义为启动时间不可以延迟的电气负载,且取决于司机或乘客的操作并可以由司机或乘客识别的电气负载被定义为启动时间不可以延迟的电气负载。这样就可以确保安全的车辆驾驶,并防止车载电气或电子设备的司机或乘客的可操作性变差。
通过经由通信线以命令信号的形式向相应的ECU发送进行负载限制的指示,该指示可以对外部噪声有抵抗力,因而可以被可靠地执行。另一方面,通过直接控制开关50的通断来进行负载限制,可以简化车用电源管理装置100的结构,并减少其制造成本。
图6是示出包括车用电源管理装置100A的车载电源系统的总体结构的图,其中,车用电源管理装置100A是图1所示的车用电源管理装置100的变型。车用电源管理装置100A与图1所示的车用电源管理装置100的区别在于:它包括开关电路50A,用于分别对电气负载30、32、34、36与电源线P之间的连接进行通断控制。尽管所示开关电路50A位于车用电源管理装置100A内部,但它也可以位于车用电源管理装置100A外部。使用这种开关电路50A可以将多个开关作为一组来冷却,从而提高冷却效率并减少制造成本。
上述优选实施例是本申请的发明的示例,而由下面所附权利要求书进行本申请的完全描述。应该理解,对本领域的技术人员来说,可以对优选实施例进行变型。

Claims (7)

1.一种车用电源管理装置,包括:
第一模块,用于检测被进行电源管理的车载电气负载中的任一个的启动;
第二模块,用于检测电池电压;
第三模块,用于基于由所述第二模块检测到的电池电压确定是否应该进行负载限制;
第四模块,用于确定是否可以对所述检测到的电气负载应用负载限制;以及
第五模块,用于在所述第三模块的确定结果和所述第四模块的确定结果均为肯定的情况下,对所述检测到的电气负载应用负载限制;
其中,所述车用电源管理装置的特征在于:所述第三模块被设置为:在所述检测到的电气负载刚启动后所述电池电压的下降大于预定值,并且所述下降的持续时间超过预定时长的情况下,做出肯定确定。
2.根据权利要求1所述的车用电源管理装置,其中,所述第五模块被设置为经由通信线向控制所述检测到的电气负载的电子控制单元发送进行负载限制的指示,以对所述检测到的电气负载应用负载限制。
3.根据权利要求1所述的车用电源管理装置,其中,所述第五模块被设置为对连接在所述车辆的电源线和所述检测到的电气负载之间的开关进行通断控制,以对所述检测到的电气负载应用负载限制。
4.根据权利要求1所述的车用电源管理装置,其中,所述车辆包括由连接到所述车辆的通信线的电子控制单元控制的第一电气负载和经由开关连接到所述车辆的电源线的第二电气负载,所述车用电源管理装置被设置为:经由通信线向电子控制单元发送进行负载限制的指示,以对所述第一电气负载应用负载限制;以及断开所述开关以对所述第二电气负载应用负载限制。
5.根据权利要求1所述的车用电源管理装置,其中,所述电气负载分别经由多个开关中相应的开关连接到所述车辆的电源线上,所述多个开关被构造为开关组。
6.根据权利要求1所述的车用电源管理装置,其中,所述第四模块包括第六模块,用于区分所检测到的电气负载是属于启动时间可以延迟的第一类型还是属于启动时间不可以延迟的第二类型,所述第四模块被设置为在所述检测到的电气负载为所述第一类型时给出肯定确定,所述第五模块被设置为当所述第三和第四模块的确定结果是肯定的时,暂停所述检测到的电气负载的启动,并在经过预定时间之后重新启动所述检测到的电气负载。
7.根据权利要求6所述的车用电源管理装置,其中,所述第一类型的电气负载包括与车辆的安全驾驶无关的电气负载,而所述第二类型的电气负载包括与车辆的安全驾驶相关的电气负载,以及操作状态取决于司机或乘客的操作并可以由司机和乘客识别的电气负载。
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