CN103635347B - 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，即使在开始车辆的运行时低压辅机蓄电池的输出电压下降也能够可靠地接通高压蓄电池。根据开始车辆的运行的操作，发出接通高压蓄电池(2)(接通继电器触点3)的请求。低压辅机蓄电池(6)以及辅助蓄电池(10)向电源电路(41)供电。从电源电路(41)供给电源的继电器控制部(40)接通继电器触点(3)且接通高压蓄电池(2)。在高压蓄电池(2)接通的情况下，辅助蓄电池(10)由降压电路(70)充电。辅助蓄电池(10)通过二极管(8)保持所充电的电力而不会被低压负载组(5)消耗电力。

Description

车辆用电源装置
技术领域
本发明涉及一种车辆用电源装置，用于混合动力车或电动汽车，具有向驱动用马达供电的高压蓄电池。
背景技术
混合动力车或电动汽车具有驱动用马达以及向驱动用马达供电的高压蓄电池。在驱动用马达和高压蓄电池的配线上设有继电器触点，根据开始或结束运行的操作而接通或断开继电器触点。
图1是示例在混合动力车或电动汽车中所使用的、现有的车辆用电源装置的主要部分结构的框图。现有的车辆用电源装置具备：驱动用马达1a以及驱动用马达1a附带的电路即高压负载1；向高压负载1供电的高压蓄电池2；设置于高压蓄电池2向高压负载1供电的路径上并进行路径的开闭的继电器触点3。从高压蓄电池2经由继电器触点3向高压负载1供电。另外，在混合动力车的情况下，具有驱动用马达1a的高压负载1也作为与未图示的发动机联动的发电机起作用。
继电器触点3的接通或断开被高压电源控制装置4内的继电器控制部40所控制。继电器控制部40被提供与开始或结束运行的未图示的电源开关的操作相对应的控制信号而接通/断开继电器触点3。根据开始运行的操作，在继电器控制部40接收请求接通继电器触点3的控制信号而接通继电器触点3时，继电器控制部40向设置于继电器触点3附近的未图示的继电器线圈提供励磁的电力。
另外，高压电源控制装置4具有向继电器控制部40供给电源的电源电路41，电源电路41由后述的低压辅机蓄电池6供电。在继电器控制部40根据结束运行的操作而接收到请求断开继电器触点3的控制信号的情况下，继电器控制部40停止向继电器线圈的供电而断开继电器触点3。高压蓄电池2停止向高压负载1的供电。
另外，现有的车辆用电源装置具备：作为车载辅机组的低压负载组5以及向低压负载组5供电的低压辅机蓄电池6。在高压负载1及继电器触点3的连接节点与低压辅机蓄电池6的正极端子之间连接有DCDC变换器7内的降压电路70。降压电路70通常在运行时将经由继电器触点3接收到的高压蓄电池2的输出电压(绝对值)降压而施加到低压辅机蓄电池6侧端子。降压电路70被来自未图示的控制部的控制信号所控制。DCDC变换器7具有向降压电路70供给电源的电源电路71，电源电路71由低压辅机蓄电池6供电。
向继电器控制部40供给电源的电源电路41由低压辅机蓄电池6进行供电。在开始车辆的运行时，为了接通继电器触点3，继电器控制部40向设置于继电器触点3附近的继电器线圈提供励磁的电力。此时，如果低压辅机蓄电池6的残余容量变少，则电源电路41无法提供继电器控制部40能够将继电器线圈励磁的电力。
在专利文献1中公开了一种车辆的电源装置，其增加了即使在辅机蓄电池(低压辅机蓄电池6)电压下降的状态下也能够向可行驶状态转移的可能性。在该车辆的电源装置中，与系统主继电器SMRB(继电器触点3)并列地设置有系统主继电器SMRP。系统主继电器SMRP的驱动电力小于系统主继电器SMRB的驱动电力。系统主继电器SMRB及SMRP通过控制装置来控制开闭。
在辅机蓄电池电压下降的情况下，控制装置使系统主继电器SMRP处于闭路状态，将主蓄电池(高压蓄电池2)的电源电压向DC/DC变换器(降压电路70)供给，DC/DC变换器将电源电压降压而提供给控制装置。由此，控制装置使系统主继电器SMRB成为闭路状态，从而使车辆转移到可行驶状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-244034号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1记载的车辆的电源装置中，在辅机蓄电池电压下降的情况下，将用于控制装置将系统主继电器SMRB转移至闭路状态的电力提供给控制装置的是DC/DC变换器。根据辅机蓄电池的残余容量、辅机蓄电池供电的辅机负载电路(低压负载组5)的工作状况等，辅机蓄电池甚至连驱动DC/DC变换器的电源都无法提供。在专利文献1记载的车辆的电源装置中，在这种情况下，存在系统主继电器SMRB无法转移至闭路状态而无法使车辆处于可行驶的状态的问题。
本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于提供一种车辆用电源装置，在根据开始车辆的运行的操作而产生接通高压蓄电池的请求的情况下，即使低压辅机蓄电池的输出电压下降，也能够可靠地接通高压蓄电池，使车辆处于能够行驶的状态。
用于解决课题的方案
第一发明涉及的车辆用电源装置，具备：第一蓄电池，向车辆的驱动用马达供电；开关，连接在该第一蓄电池的正极端子以及上述驱动用马达之间；控制部，控制该开关的接通或断开；第二蓄电池，向搭载于上述车辆的电负载供电；降压电路，连接于上述开关的上述驱动用马达侧端子及上述第二蓄电池的正极端子之间，将上述第一蓄电池的输出电压降压并提供到上述第二蓄电池的正极端子；第一电源电路，向上述控制部供给电源；以及第二电源电路，向上述降压电路供给电源，其中，上述第一及第二电源电路构成为由上述第二蓄电池进行供电，上述车辆用电源装置的特征在于，具备：二极管，其在上述降压电路及第二蓄电池的连接节点与上述第一及第二电源电路的连接节点之间正向连接；以及第三蓄电池，其正极端子与该二极管的阴极连接。
在该车辆用电源装置中，第二蓄电池经由二极管向第一及第二电源电路供电。第三蓄电池与二极管的阴极以及第一及第二电源电路连接，向第一及第二电源电路供电。由第一电源电路供给电源的控制部接通或断开开关。
控制部例如接收与开始运行的操作相应的信号而接通开关。在开关接通的情况下，第一蓄电池成为能够经由开关向驱动马达供电的状态，从而成为车辆能够行驶的状态。第一蓄电池经由开关还与降压电路连接。降压电路连接于开关及第二蓄电池之间，将第一蓄电池的输出电压降压而对第二蓄电池侧端子施加电压。降压电路的第二蓄电池侧端子经由二极管还与第三蓄电池连接，降压电路将第一蓄电池的输出电压降压而得到的电压施加到第二及第三蓄电池，从而第二及第三蓄电池得以充电。第二蓄电池还与电负载连接而向电负载供电。
第三蓄电池经由二极管与电负载连接，二极管在第三蓄电池和电负载之间反向连接。由于二极管，第三蓄电池的输出电力不会被电负载消耗。
在控制部例如接收与结束运行的操作相应的信号而断开开关的情况下，驱动用马达成为不由第一蓄电池供电的状态，从而车辆的运行结束。
第二发明涉及的车辆用电源装置的特征在于具备：第二开关，连接于上述第三蓄电池的正极端子与上述第一及第二电源电路和上述二极管的连接节点之间；限流电阻以及第三开关的串联电路，与上述第二开关并联连接；以及第二控制部，该第二控制部具有：接收单元，接收请求接通上述开关的信号；判定单元，判定上述开关变为接通；检测单元，检测上述第三蓄电池的输出电压；以及比较单元，将上述检测单元所检测出的电压与预定电压进行比较，该第二控制部在上述接收单元接收到上述信号的情况下接通上述第二开关，在上述判定单元判定出上述开关变为接通的情况下断开上述第二开关并接通上述第三开关，在由上述比较单元比较的结果是上述第三蓄电池的输出电压超过上述预定电压的情况下断开上述第三开关。
在该车辆用电源装置中，第二控制部在接收单元接收到请求接通开关的信号的情况下接通第二开关。第三蓄电池经由第二开关向第一和第二电源电路供电。在第三蓄电池向第一和第二电源电路供电的路径上没有限流电阻，因此第三蓄电池无电力损失地供电。
当从第一电源电路供给电源的控制部接通开关时，判定单元判定开关变为接通。在判定单元判定开关变为接通的情况下，第二控制部断开第二开关并接通第三开关。降压电路将经由开关施加的第一蓄电池的输出电压进行降压而经由第三开关和与第三开关串联连接的限流电阻对第三蓄电池施加电压。限流电阻限制流动于降压电路和第三蓄电池之间的电流。
比较单元对检测单元所检测出的第三蓄电池的输出电压和预定的电压进行比较，在第三蓄电池的输出电压超过预定的电压的情况下，第二控制部断开第三开关。在该情况下，由于第二开关也断开，因此第二和第三开关都断开。第三蓄电池保持充电的电力。在接收单元再次接收到接通开关的请求的情况下，控制部与第二蓄电池的输出电压无关地、通过第三蓄电池供给的电力可靠地接通开关。
第三发明涉及的车辆用电源装置的特征在于，所述第三蓄电池为锂离子电池或者镍氢电池。
在该车辆用电源装置中，第三蓄电池由锂离子电池或镍氢电池构成。
发明效果
根据本发明涉及的车辆用电源装置，能够实现如下的车辆用电源装置，在根据开始车辆的运行的操作而产生接通高压蓄电池的请求的情况下，即使低压辅机蓄电池的输出电压下降，也能够可靠地接通高压蓄电池，使车辆处于能够行驶的状态。
附图说明
图1是示例在混合动力车或电动汽车中所使用的、现有的车辆用电源装置的主要部分结构的框图。
图2是示出本发明涉及的车辆用电源装置的实施方式的主要部分结构的框图。
图3是示出本发明涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。
具体实施方式
下面，对于本发明，基于示出其实施方式的附图进行详细叙述。
图2是示出本发明涉及的车辆用电源装置的实施方式的主要部分结构的框图。
该车辆用电源装置具备：高压负载1、向高压负载1供电的高压蓄电池2(第一蓄电池)以及连接在高压负载1和高压蓄电池2的正极端子之间的继电器触点3(开关)。高压负载1具有驱动用马达1a和驱动用马达1a附带的电路，从高压蓄电池2通过继电器触点3向高压负载1供电。另外，在混合动力车中，高压负载1也作为与未图示的发动机联动的发电机起作用。高压蓄电池2例如是串联及并联连接多个单电池而输出数百V的电压的镍氢电池。
继电器触点3的接通或断开被高压电源控制装置4内的继电器控制部40(控制部)所控制。继电器控制部40被提供与开始或结束运行的未图示的电源开关的操作相对应的控制信号而接通/断开继电器触点3。
在继电器控制部40根据开始运行的操作而接收到请求接通继电器触点3的控制信号的情况下，继电器控制部40向设置于继电器触点3附近的未图示的继电器线圈提供励磁的电力而接通继电器触点3。另外，高压电源控制装置4具有向继电器控制部40供给电源的电源电路41(第一电源电路)，电源电路41由后述的低压辅机蓄电池6(第二蓄电池)和辅助蓄电池10(第三蓄电池)供电。
在继电器控制部40根据结束运行的操作而接收到请求断开继电器触点3的控制信号的情况下，继电器控制部40停止向继电器线圈供电而断开继电器触点3。高压蓄电池2停止向高压负载1的供电。
另外，本发明涉及的车辆用电源装置还具备：低压负载组5(电负载)、以及向低压负载组5供电的低压辅机蓄电池6。在高压负载1及继电器触点3的连接节点与低压辅机蓄电池6的正极端子之间，连接有DCDC变换器7内的降压电路70。降压电路70将高压负载1与继电器触点3的连接节点处的电压(绝对值)降压并提供到低压辅机蓄电池6侧端子。电源电路71(第二电源电路)向降压电路70供给电源，并且由低压辅机蓄电池6和辅助蓄电池10供电。
本发明涉及的车辆用电源装置还具备二极管8、充放电电路9以及辅助蓄电池10。二极管8设于低压辅机蓄电池6向电源电路41和71供电的路径上。在二极管8的阴极分别连接有电源电路41和71的正极侧端子，在阳极连接有低压辅机蓄电池6的正极端子和降压电路70的低压辅机蓄电池6侧端子。另外，二极管8的阴极与接地端子之间串联连接有充放电电路9和辅助蓄电池10。二极管8构成为防止辅助蓄电池10向低压负载组5供电而使辅助蓄电池10的输出电力不会被低压负载组5消耗。
辅助蓄电池10由锂离子电池或镍氢电池构成，其经由充放电电路9向电源电路41和71供电。辅助蓄电池10由多个单电池构成。另外，在继电器触点3变为接通的情况下，辅助蓄电池10从降压电路70通过充放电电路9被充电来自高压蓄电池2的电力。
充放电电路9由开关90(第二开关)、限流电阻91、开关92(第三开关)以及充放电控制部93(第二控制部)构成。开关90连接在电源电路41和71的正极侧端子以及二极管8的阴极的连接节点与辅助蓄电池10的正极端子之间。限流电阻91与开关92串联连接，限流电阻91和开关92的串联电路与开关90并联连接。充放电控制部93控制开关90和92的接通或断开。
以下，对于如此构成的车辆用电源装置的动作，参照示出该动作的图3的流程图进行说明。
图3是示出本发明涉及的车辆用电源装置的动作的流程图。
充放电控制部93判断是否通过开始车辆的运行的操作而接收到请求接通高压蓄电池2(接通继电器触点3)的控制信号(S1)，在未接收到请求接通高压蓄电池2的控制信号的情况下(S1:否)，进行待机直到接收到该控制信号为止。另外，在请求接通高压蓄电池2时，开关90以及92均被断开。
充放电控制部93在接收到请求接通高压蓄电池2的控制信号的情况下(S1：是)，接通作为放电用开关的开关90(S2)。
由此，辅助蓄电池10经由未连接有限流电阻91的开关90而向电源电路41及71供电。电源电路41由低压辅机蓄电池6以及辅助蓄电池10供电而向继电器控制部40供给电源。电源电路71由低压辅机蓄电池6及辅助蓄电池10供电而向降压电路70供给电源。继电器控制部40接收请求接通高压蓄电池2的控制信号而向设置于继电器触点3附近的继电器线圈供给励磁的电力。
另外，低压辅机蓄电池6向低压负载组5供电，但辅助蓄电池10的输出电力不会被低压负载组5所消耗。这是因为通过二极管8防止辅助蓄电池10向低压负载组5供电。
接着，充放电控制部93判定高压蓄电池2是否变为接通(继电器触点3是否变为接通)(S3)。充放电控制部93通过在降压电路70的低压辅机蓄电池6侧端子检测电压，来判定高压蓄电池2是否变为接通。高压蓄电池2接通时，降压电路70将高压蓄电池2的输出电压降压并提供到低压辅机蓄电池6侧端子。此时，降压电路70的低压辅机蓄电池6侧端子中的电压上升。通过检测该上升，确认高压蓄电池2变为接通。
另外，判定高压蓄电池2是否变为接通的方法并不限定于在降压电路70的低压辅机蓄电池6侧端子检测电压的方法。例如，也可以是，充放电控制部93从高压电源控制装置4接收状态的信息，根据状态的信息而判定高压蓄电池2是否变为接通。
充放电控制部93在判定为高压蓄电池2未接通的情况下(S3：否)，将作为放电用开关的开关90维持为接通，辅助蓄电池10继续向电源电路41供电。
充放电控制部93在判定为高压蓄电池2变为接通的情况下(S3：是)，断开作为放电用开关的开关90，并接通作为充电用开关的开关92(S4)。在继电器触点3接通而高压蓄电池2变为接通时，辅助蓄电池10被施加由降压电路70进行降压的高压蓄电池2的电压。此时，通过充放电控制部90断开开关90且接通开关92，辅助蓄电池10经由限流电阻91以及开关92从降压电路70被供给高压蓄电池2的输出电力。限流电阻91限制流过降压电路70以及辅助蓄电池10之间的电流。
接着，充放电控制部93判定辅助蓄电池10是否完成充电(S5)。充放电控制部93监视辅助蓄电池10的单电池电压，将单电池电压与预定的电压进行比较，通过检测到单电池电压超过预定的电压，来判定辅助蓄电池10完成充电。预定的电压是基于辅助蓄电池10充满电时的单电池电压来确定的。
充放电控制部93在判定为辅助蓄电池10的充电未完成的情况下(S5：否)，将作为放电用开关的开关90维持为断开且将作为充电用开关的开关92维持为接通，继续进行辅助蓄电池10的充电。
充放电控制部93在判定为辅助蓄电池10的充电完成的情况下(S5：是)，将作为充电用开关的开关92断开(S6)。通过充放电控制部93断开开关92，开关90及92均被断开，辅助蓄电池10保持被充电的电力。电源电路41及71通过降压电路70由高压蓄电池2或由低压辅机蓄电池6被供电。
充放电控制部93在步骤S6中断开开关92后，返回到步骤S1，进行待机直到接收到请求接通高压蓄电池2的控制信号为止。
在车辆的运行结束的情况下，根据结束运行的操作而接收到请求断开高压蓄电池2(断开继电器触点3)的控制信号的继电器控制部40停止向继电器线圈的供电而断开高压蓄电池2。
在再次通过开始车辆的运行的操作而接收到请求接通高压蓄电池2的控制信号的情况下(S1：是)，充放电控制部93反复进行上述动作(参照图3)。通过在步骤S5中对辅助蓄电池10至少充电继电器控制部40能够接通继电器触点3的电力，而能够与低压辅机蓄电池6输出的电压值无关地接通高压蓄电池2。
附图标记说明
1：高压负载
1a：驱动用马达
2：高压蓄电池(第一蓄电池)
3：继电器触点(开关)
40：继电器控制部(控制部)
41：电源电路(第一电源电路)
5：低压负载组(电负载)
6：低压辅机蓄电池(第二蓄电池)
70：降压电路
71：电源电路(第二电源电路)
8：二极管
90：开关(第二开关)
91：限流电阻
92：开关(第三开关)
93：充放电控制部(第二控制部)
10：辅助蓄电池(第三蓄电池)

Claims (2)

1.一种车辆用电源装置，
具备：第一蓄电池，向车辆的驱动用马达供电；
第一开关，连接在该第一蓄电池的正极端子以及上述驱动用马达之间；
控制部，控制该开关的接通或断开；
第二蓄电池，向搭载于上述车辆的电负载供电；
降压电路，连接于上述第一开关的上述驱动用马达侧端子及上述第二蓄电池的正极端子之间，将上述第一蓄电池的输出电压降压并提供到上述第二蓄电池的正极端子；
第一电源电路，向上述控制部供给电源；以及
第二电源电路，向上述降压电路供给电源，
其中，上述第一电源电路及第二电源电路构成为由上述第二蓄电池进行供电，
上述车辆用电源装置的特征在于，具备：
二极管，其在上述降压电路及第二蓄电池的连接节点与上述第一电源电路及第二电源电路的连接节点之间正向连接；以及
第三蓄电池，其正极端子与该二极管的阴极连接，
该车辆用电源装置还具备：
第二开关，连接于上述第三蓄电池的正极端子与上述第一电源电路及第二电源电路和上述二极管的连接节点之间；
限流电阻以及第三开关的串联电路，与上述第二开关并联连接；以及
第二控制部，
该第二控制部具有：接收单元，接收请求接通上述第一开关的信号；判定单元，判定上述第一开关变为接通；检测单元，检测上述第三蓄电池的输出电压；以及比较单元，将该检测单元所检测出的电压与预定电压进行比较，
该第二控制部在上述接收单元接收到上述信号的情况下接通上述第二开关，在上述判定单元判定出上述第一开关变为接通的情况下断开上述第二开关并接通上述第三开关，在由上述比较单元比较的结果是上述第三蓄电池的输出电压超过上述预定电压的情况下断开上述第三开关。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，
上述第三蓄电池由锂离子电池或镍氢电池构成。
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