CN102017359A - 车载电源设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种车载电源设备，其向诸如致动器之类的大电力负载以及用于控制大电力负载的CPU两者供应电力，并且即使在车载电源的电压因大电力负载的功耗而瞬时降低时也能够防止CPU的电压的降低，并包括具有较小容量的辅助电源，以使电源设备的尺寸减小。该用于向电力负载(2)以及用于控制所述电力负载(2)的CPU(3)两者供应电力的车载电源设备(1)包括：第一分配线(4)，用于通过母线(9)向电力负载(2)分配从车载电源(8)供应的电力；第二分配线(5)，用于通过母线(9)向CPU(3)分配从车载电源(8)供应的电力；辅助电源(6)，连接至第二分配线(5)，用于在母线(9)的电压降低时向CPU(3)供应电力；以及逆流防止部分(7)，用于防止在辅助电源(6)中存储的电荷流入母线(9)。

Description

车载电源设备
技术领域
本发明涉及车载电源设备，具体涉及用于向诸如致动器的大电力负载以及用于控制大电力负载的CPU两者供应电力的车载电源设备。
背景技术
例如在专利文献1中揭示了常规车载电源设备。专利文献1中揭示的车载电源设备是用于向大功耗的大电力负载以及小功耗的小电力负载两者供应电力的电源设备。车载电源设备包括：车载电源；用于通过母线向大电力负载分配供应自车载电源的电力的第一分配线；以及用于通过母线向小电力负载分配供应自车载电源的电力的第二分配线。大电力负载与小电力负载通过第一分配线及第二分配线彼此并联连接。
此外，车载电源设备还包括备用电源及用于电压控制的晶体管。车载电源设备使得备用电源及用于电压控制的晶体管工作，以即使在车载电源的电压因大电力负载的功耗而瞬间降低时也可抑制第一分配线、母线以及第二分配线的电压的降低。
专利文献1：日本早期专利公开号2006-11602
发明内容
但是，以上揭示的现有技术存在以下缺陷。具体而言，当大电力负载的功耗较大时，第一分配线、母线以及第二分配线的电压同时降低。因此，当大电力负载是致动器并且小电力负载是用于控制致动器的CPU时，CPU可能不能够控制致动器。
此外，如上所述，现有技术需要设置用于电压控制的晶体管以及大容量备用电源以抑制第一分配线及第二分配线的电压的降低。由此导致车载电源设备尺寸的增大。
为了解决上述问题完成了本发明，并且本发明的目的在于提供一种车载电源设备，其向诸如致动器的大电力负载以及用于控制大电力负载的CPU两者供应电力，并且即使在车载电源的电压因大电力负载的功耗而瞬时降低时也能够防止施加至CPU的电压的降低，并包括具有较小容量的辅助电源，以使电源设备的尺寸减小。
根据本发明的车载电源设备是一种用于向电力负载以及用于控制所述电力负载的CPU两者供应电力的车载电源设备，所述车载电源设备包括：车载电源；第一分配线，用于通过母线向所述电力负载分配从所述车载电源供应的电力；第二分配线，用于通过所述母线向所述CPU分配从所述车载电源供应的电力；辅助电源，连接至所述第二分配线，用于在所述母线的电压降低时向所述CPU供应电力；以及逆流防止部分，用于防止在所述辅助电源中存储的电荷流入所述母线。
本发明包括用于防止在所述辅助电源中存储的电荷流入所述母线的逆流防止部分。因此，当大电力负载功耗较高导致车载电源的电压瞬时降低时，存储在辅助电源内的全部电荷均被供应至CPU而并未向用于向诸如致动器的大电力负载以及用于控制大电力负载的CPU的车载电源设备中的大电力负载供应电力。因此，根据本发明，即使在大电力负载功耗较高导致车载电源的电压瞬时降低时，也可防止施加至CPU的电压降低。此外，辅助电源用于向CPU供应电力，因此辅助电源具有较小的容量，由此可减小电源设备的尺寸。
根据本发明，优选的是多个CPU彼此并联连接，所述辅助电源是为各个CPU设置的单个辅助电源，并且所述单个辅助电源向所述多个CPU中相应的一个CPU供应电力。
当为各个CPU设置辅助电源时，可适当地由相应的辅助电源来供应各个CPU所需的电力。
根据本发明，优选的是多个所述CPU彼此并联连接，并且所述辅助电源是总辅助电源，其总体地向全部所述多个CPU供应电力。
在该构造中，一个辅助电源可总体地向全部CPU供应电力。此外，无需为各个CPU设置单个辅助电源，因此可以减少部件的数量以及产品制造步骤，由此可降低制造成本。
根据本发明，优选的是多个所述CPU彼此并联连接，所述辅助电源包括为各个CPU设置的单个辅助电源，以及总辅助电源，所述单个辅助电源向所述多个CPU中相应的一个CPU供应电力，并且所述总辅助电源总体地向全部所述多个CPU供应电力。
在该构造中，即使在单个辅助电源不能充分供应电力时，总辅助电源也可供应短缺的电力。
根据本发明，优选的是还设置电压检测部分，用于检测所述第一分配线及所述母线中一者的电压，并且当检测到所述第一分配线及所述母线中一者的所述电压降低时，所述CPU根据所述电压的降低来改变对所述电力负载的控制。
当检测到第一分配线或母线的电压降低时，CPU根据电压的降低来改变对电力负载的控制。因此，即使当第一分配线或母线的电压降低时，CPU也能够合适的控制电力负载的工作，由此防止对电力负载的工作的干扰。
根据本发明，能够提供一种车载电源设备，其向诸如致动器的大电力负载以及用于控制大电力负载的CPU两者供应电力，并且即使在车载电源的电压因大电力负载的较大功耗而瞬时降低时也能够防止施加至CPU的电压的降低，并包括具有较小容量的辅助电源，以使电源设备的尺寸减小。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的车载电源设备的构造的视图。
图2是示出根据第二实施例的车载电源设备的构造的视图。
图3是示出根据第三实施例的车载电源设备的构造的视图。
图4是示出根据第四实施例的车载电源设备的构造的视图。
图5是示出根据第五实施例的车载电源设备的构造的视图。
图6是示出根据第五实施例的车载电源设备的工作流程的视图。
具体实施方式
参考标号的描述
1，101，102，103，104车载电源设备
2电力负载
3，31CPU
4第一分配线
5第二分配线
6辅助电源(单个辅助电源)
7逆流防止部分
8车载电源
9母线
22电压检测部分
23工作量检测部分
61辅助电源(总辅助电源)
(第一实施例)
将参考附图来描述本发明的第一实施例
图1是示出根据第一实施例的车载电源设备的构造的视图。
根据第一实施例的车载电源设备1是用于向电力负载2以及用于控制电力负载2的CPU(中央处理单元)3两者供应电力的车载电源设备。
电力负载2是功耗较大的大电力负载。电力负载2例如可以是诸如车载电动机的各种致动器。
CPU 3是ECU(电子控制单元)24的主要部件。ECU 24例如包括晶体管11以及CPU 3，晶体管11用于基于来自CPU 3的控制信号来对供应至电力负载2的电力进行控制，而CPU 3用于控制晶体管11及电力负载2。图1中的参考标号25表示用于向电力负载2传输控制信号的信号线。
车载电源设备1包括：车载电源8；第一分配线4；第二分配线5；辅助电源6；以及逆流防止部分7。
车载电源8是直流电源。车载电源8例如包括用于通过致动发动机而发电的直流发电机，以及用于存储由直流发电机产生的电力的电池。
第一分配线4通过母线9向电力负载2分配供应自车载电源8的电力。第一分配线4是在分支点30处从母线9分支的线。电力负载2通过晶体管11连接至第一分配线4。电力负载2的数量并不限于任何特定数量。例如，图1中电力负载2的数量为两个。在图1所示的示例中，第一分配线4具有分支点12，而电力负载2通过晶体管11分别连接至第一分配线4的分支线14及15，分支线14及15均从分支点12延伸出。
第二分配线5通过母线9向CPU 3分配供应自车载电源8的电力。第二分配线5是在分支点29处从母线9分支的线。CPU 3连接至第二分配线5。尽管CPU 3的数量并不限于任何特定数量，但总体而言CPU 3的数量等于电力负载2的数量。换言之，在图1所示的示例中，CPU 3的数量为两个。在图1所示的示例中，第二分配线5具有分支点16，而CPU 3分别连接至第二分配线5的分支线18及19，分支线18及19均从分支点16延伸出。
辅助电源6连接至第二分配线5。当第一分配线4及母线9的电压因电力负载2的较大功耗而瞬时降低时，辅助电源6向CPU 3供应电力。辅助电源6的类型并不限于任何特定类型。例如，如图所示，辅助电源6可以是电容器(辅助电源电容器)。或者，辅助电源6也可以是诸如二次电池的蓄电装置，例如铅酸电池、碱性电池或锂离子电池，或者其他任何类型的电池。电压瞬时降低的时间段并不限于任何特定时间段。例如，电压瞬时降低的时间段大约为100毫秒至数秒。
在图1所示的示例中，辅助电源6是为各个CPU 3设置的单个辅助电源。辅助电源6向一个相应的CPU 3供应电力。在图1所示的示例中，第二分配线5的分支线18及19分别具有分支点20及21。分支线18中的辅助电源6具有连接至分支点20的一个端子，并具有另一接地端子。另一方面，分支线19中的辅助电源6具有连接至分支点21的一个端子，并具有另一接地端子。辅助电源6可仅起辅助电源的作用，或可具有除了辅助电源的功能之外的其他功能。例如，当辅助电源6是辅助电源电容器时，辅助电源6除了辅助电源的功能之外，还可具有使根据CPU 3执行的操作而改变的第二分配线5的直流电压平滑的功能。
逆流防止部分7防止在辅助电源6中存储的电荷流入母线9。逆流防止部分7的类型并不限于任何特定类型。例如，在图中所示的示例中，逆流防止部分7可以是二极管(逆流防止二极管)或晶体管(逆流防止晶体管)等。逆流防止部分7设置在第二分配线5中。具体而言，逆流防止部分7设置在分支点29与分支点16之间。逆流防止部分7在接近母线9的一端具有阳极，而在接近CPU 3的一端具有阴极。
以下，将参考图1来描述由根据第一实施例的车载电源设备1执行的操作。在以下描述中，假定电力负载2是电池电动机(起动电动机)以及车辆导航系统。
辅助电源6从车载电源8接收电流并预先存储与车载电源8的额定电压对应的电荷。车载电源8的额定电压例如是12伏。
然后，因为与电池电动机(起动电动机)及车辆导航系统对应的电力负载2执行的操作，第一分配线4、母线9以及车载电源8的电压瞬时降低。从第一分配线4、母线9以及车载电源8的电压从额定电压值开始降低到返回至额定电压值的时间段例如是100毫秒至数秒。第一分配线4、母线9以及车载电源8每一者的电压例如瞬时降低至5伏或更低。
当母线9的电压降低时，电荷从辅助电源6放出，并流经与辅助电源6对应的CPU 3。第二分配线5包括逆流防止部分7，由此从辅助电源6放出的电荷不会流入母线9。因此，电荷仅供应至CPU 3。因此，母线9的电压的瞬时降低不会影响第二分配线5的电压，并确保了CPU 3工作所需电压，由此使得CPU可正确工作。
根据第一实施例，在用于向电力负载2以及控制电力负载2的CPU 3两者供应电力的车载电源设备1中，即使在车载电源8的电压因电力负载2的较大功耗而瞬时降低时，也可防止要施加至CPU 3的电压的降低。因此，CPU 3能够在任何时候均正确地控制电力负载2。此外，根据第一实施例，辅助电源6仅向CPU 3供应电力，因此可以减小辅助电源6的容量以减小车载电源设备1的尺寸
(第二实施例)
将参考附图来描述本发明的第二实施例。图2是示出根据第二实施例的车载电源设备的构造的视图。
分别由相同的对应参考标号来表示与用于描述第一实施例相同的部件，并省去对其的描述。
第二实施例与第一实施例的差异在于逆流防止部分的数量及其位置。除此之外，第二实施例具有与第一实施例相同的构造。根据第二实施例，如图2所示，逆流防止部分71在分支点16与分支点20之间以及分支点16与21之间设置在第二分配线5中。
在此情况下，逆流防止部分71可分别防止从对应的辅助电源6放出的电荷流回母线9。因此，在第二实施例中获得的效果与第一实施例描述的相同。
(第三实施例)
将参考附图来描述本发明的第三实施例。
图3是示出根据第三实施例的车载电源设备的构造的视图。
分别由相同的对应参考标号来表示与用于描述第一实施例相同的部件，并省去对其的描述。
第三实施例与第一实施例的差异在于辅助电源的数量及其位置。除此之外，第三实施例具有与第一实施例相同的构造。根据第三实施例，辅助电源61是总体地向全部CPU 3供应电力的总辅助电源。辅助电源61向各个CPU 3供应电力。在图3所示的示例中，辅助电源61的数量为一个。在图3所示的示例中，一个辅助电源61能够供应全部CPU 3工作所需的电力。辅助电源61的数量可以多于一个。在此情况下，多个辅助电源61能够供应全部CPU 3工作所需的电力。
根据第三实施例，一个辅助电源61能够总体地供应全部CPU 3所需的电力。此外，无需为各个CPU设置单个辅助电源，因此，可以减少部件数量及制造处理步骤，由此降低制造成本。
(第四实施例)
将参考附图来描述本发明的第四实施例。图4是示出根据第四实施例的车载电源设备的构造的视图。
分别由相同的对应参考标号来表示与用于描述第一实施例相同的部件，并省去对其的描述。
第四实施例与第一实施例的差异在于辅助电源的数量及其位置。除此之外，第四实施例具有与第一实施例相同的构造。根据第四实施例的辅助电源包括与用于第一实施例相同的单个辅助电源6，以及与用于第三实施例相同的总辅助电源61。与第一实施例相同，为各个CPU 3设置单个辅助电源6。单个辅助电源6向一个对应的CPU 3供应电力。与第三实施例相同，总辅助电源61向各个CPU 3供应电力。
根据第四实施例，即使在单个辅助电源6不能够充分供应电力时，总辅助电源61也可供应短缺的电力。
(第五实施例)
将参考附图来描述本发明的第五实施例。图5是示出根据第五实施例的车载电源设备的构造的视图。
分别由相同的对应参考标号来表示与用于描述第一实施例相同的部件，并省去对其的描述。
第四实施例与第一实施例的差异在于还设置了电压检测部分22以及工作量检测部分23，并且替代CPU 3设置了CPU 31。除此之外，第五实施例具有与第一实施例相同的构造。
电压检测部分22检测第一分配线4或母线9的电压。检测到的电压值被输入CPU 31。
工作量检测部分23检测由电力负载2完成的工作量。由电力负载2完成的工作量例如由电池电动机(起动电动机)及/或任何其他电动机的转数来表示。但是，由电力负载2完成的工作量并不限于任何特定值等。检测到的工作量输入CPU 31。
当检测到第一分配线4可母线9的电压降低时，CPU 31根据电压的降低以及由电力负载2完成的工作量来改变对电力负载2的控制。对控制的改变表示为了使电力负载2正确工作而对控制的改变。例如，控制被改变使得电力负载2中电路的阻抗值根据第一分配线4或母线9的电压的降低而降低，由此增大流经电力负载2中电路的电流，由此实现恒定的功耗。
以下，将参考附图来描述由根据第五实施例的车载电源设备104完成的工作。图6是示出根据第五实施例的车载电源设备的工作流程的视图。
最初，CPU 31命令电力负载2工作(步骤S1)。由CPU 31发出的工作命令向电力负载2发出表示工作命令值的信号。工作命令值表示用于向电力负载2发出的工作命令的内容。然后，电力负载2工作(步骤S2)。
然后，电压检测部分22检测第一分配线4或母线9的电压(步骤S3)。然后，工作量检测部分23检测由电力负载2完成的工作量(步骤S4)。
随后，CPU 31判定检测到的电压是否低于额定电压(例如，12伏)(步骤S5)。当CPU 31判定检测到的电压低于额定电压时，CPU 31判定检测到的电压是否低于电力负载2工作所需的最小电压(以下称为必需电压)(步骤S6)。当CPU 31在步骤S5中判定检测到的电压不低于额定电压，则处理返回至步骤S3。
当CPU 31在步骤S6中判定额定电压高于或等于必需电压时，基于检测到的电压以及检测到的工作量来改变用于电力负载2的工作命令值(步骤S7)。然后，CPU 31命令电力负载2基于改变后的工作命令值工作(步骤S1)。另一方面，当CPU 31在步骤S6中判定检测到的电压低于必需电压时，工作命令值变为零。工作命令值为零指命令电力负载2停止(步骤S8)。随后，基于改变后的工作命令值(表示零)，CPU 31命令电力负载2停止工作(步骤S9)。然后，电力负载2停止工作(步骤S10)。
根据第五实施例，当检测到第一分配线4或母线9的电压降低时，CPU 31根据电压的降低来改变对电力负载的控制。因此，即使在第一分配线4或母线9的电压时，CPU 31也能够正确地控制电力负载2的工作。因此，电力负载2的工作不会受到妨碍。
尽管在各个实施例中，晶体管11均包含在ECU 24中，但晶体管11也可设置在ECU 24外接近电力负载2。晶体管11形成用于致动电力负载2的致动部分。在此情况下，设置用于致动电力负载2的致动部分以独立于ECU 24并与电力负载2成为一体。
工业实用性
根据本发明的车载电源设备可应用作为用于向诸如致动器的大电力负载以及用于控制该大电力负载的CPU两者供应电力的车载电源设备等。

Claims (5)

1.一种车载电源设备，其用于向电力负载以及用于控制所述电力负载的CPU两者供应电力，所述车载电源设备包括：
车载电源；
第一分配线，其用于将从所述车载电源通过母线供应的电力向所述电力负载分配；
第二分配线，用于将从所述车载电源通过所述母线供应的电力向所述CPU分配；
辅助电源，其连接至所述第二分配线，并用于在所述母线的电压降低时向所述CPU供应电力；以及
逆流防止部分，其用于防止在所述辅助电源中存储的电荷流入所述母线。
2.根据权利要求1所述的车载电源设备，
其中，多个所述CPU彼此并联连接，
其中，所述辅助电源是为每个所述CPU设置的个别辅助电源，并且
其中，所述个别辅助电源向所述多个CPU中相应的一个CPU供应电力。
3.根据权利要求1所述的车载电源设备，
其中，多个所述CPU彼此并联连接，并且
其中，所述辅助电源是总体地向全部所述多个CPU供应电力的总辅助电源。
4.根据权利要求1所述的车载电源设备，
其中，多个所述CPU彼此并联连接，
其中，所述辅助电源包括为每个所述CPU设置的个别辅助电源，以及总辅助电源，
其中，所述个别辅助电源向所述多个CPU中相应的一个CPU供应电力，并且
其中，所述总辅助电源总体地向全部所述多个CPU供应电力。
5.根据权利要求1所述的车载电源设备，还包括电压检测部分，所述电压检测部分用于检测所述第一分配线及所述母线中一者的电压，
其中，当检测到所述第一分配线及所述母线中一者的电压降低时，所述CPU根据所述电压的降低来改变对所述电力负载的控制。
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