CN104276044A - 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。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。

Description

车辆用电源装置
技术领域
本发明涉及车辆用电源装置。
背景技术
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)。
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。
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
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。
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。
为实现上述目的，本发明的车辆用电源装置采用以下结构。
(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。
(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。
(3)在上述(1)或(2)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。
(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。
(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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
附图说明
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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)。
车辆1具有车辆用电源装置10、FI-ECU17(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)。
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-ECU17、发电机21、电负载23及点火开关24电连接。
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-ECU17、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。
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。
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，即：第一～第四开关元件(例如，IGBT：InsulatedGate Bipolar mode Transistor；绝缘栅双极型晶体管)SW1、SW2、SW3、SW4。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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-ECU17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。
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)。
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)。
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。
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。
FI-ECU17是例如由CPU(Central Processing Unit；中央处理单元)等电子回路构成的ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)，该FI-ECU17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。
FI-ECU17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。
FI-ECU17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。
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。
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。
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-ECU17控制。
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。
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。
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。
(充放电动作)
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。
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。
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。
【表1】
动作模式 工作内容
M0：停止充电 停止时对电容器充电
M1：初次起动 点火开关、起动机开启
M2：I/S准备充电 对电容器充电以备用于I/S
M3：再生充电 再生时对电容器充电
M4：再生放电 对再生电力进行放电且使ACG暂停
M5：I/S供电(电容器) I/S时从电容器向电负载放电
M6：I/S供电(BATT) 从蓄电池向电负载供电
M7：ENG再起动 从电容器放电并再起动
M8：停止时 抑制电容器劣化
首先，控制器14像例如从图2所示的时刻t0到时刻t1之前的期间那样，在点火开关24断开的状态下，执行停止充电的动作模式M0。在该动作模式M0下，控制器14如图3所示通过使从蓄电池12经由DC-DC转换器13的二极管D及电阻R向电容器11供电而对电容器11充电。由此，控制器14防止电容器11的输出电压(例如，与正极侧端子相对于接地的负极侧端子的电位相当)过度地降低。
然后，控制器14在例如图2所示的时刻t1，接收到通过从点火开关24输出的信号要求使内燃机22起动的起动请求时，在执行了后述的接触器15的故障检测之后，执行初次起动的动作模式M1。
在该动作模式M1下，控制器14首先在通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态的状态下，通过使起动机继电器19导通来使起动机电磁开关18成为连接状态。由此，控制器14通过仅来自电容器11的供电来驱动起动马达20。
此时，在后述的规定条件成立了的情况下，控制器14通过接触器继电器16的导通而使接触器15成为连接状态。由此，控制器14如图4所示相对于被串联连接的起动机电磁开关18及起动马达20，分别并联连接电容器11和蓄电池12。而且，控制器14通过来自电容器11及蓄电池12的供电来驱动起动马达20，通过起动马达20的驱动力使内燃机22起动。
此外，在该初次起动的动作模式M1下，例如在图2所示的时刻t1，由于从电容器11向起动马达20的供电，所以电容器11的输出电压及剩余容量SOC降低。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t1到时刻t2的期间那样车辆1处于减速以外的行驶状态、且是没有怠速停止的执行指示的状态下，执行I/S准备充电的动作模式M2。在该动作模式M2下，控制器14如图5所示使用从通过运转状态的内燃机22的动力进行发电的发电机21输出的发电电力，从发电机21经由DC-DC转换器13向电容器11供电，由此对电容器11进行充电。而且，从发电机21向电负载23供电，并且根据蓄电池12的状态从发电机21向蓄电池12供电。
更详细来说，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14在DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b和第一输入输出端子13a之间，使电流流过二极管D及电阻R，并且使电流流过导通状态的第三开关元件SW3、电抗器L及第一二极管D1。控制器14使电容器11充电，直到至少电容器11的输出电压达到规定的I/S准备电位，以使得内燃机22再起动所需的电力充电到电容器11中以备用于怠速停止的执行。
此外，规定的I/S准备电位是例如与在怠速停止的规定期间内的内燃机22的临时停止状态下能够对电负载23等执行必要的供电的电容器11的剩余容量SOC对应的输出电压。
而且，控制器14在例如从图2所示的时刻t2到时刻t3的期间那样车辆1处于减速以外的行驶状态、且是没有怠速停止的执行指示的状态，且电容器11的输出电压达到规定的I/S准备电位的状态下，继续执行I/S准备充电的动作模式M2。该情况下，控制器14如图6所示在DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b和第一输入输出端子13a之间，将第三开关元件SW3从导通状态切换成断开状态，并使电流流过二极管D及电阻R。由此，控制器14使电容器11的输出电压维持在规定的I/S准备电位。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t3到时刻t4的期间，在车辆1减速时等，在燃料供给的停止状态下，执行再生充电的动作模式M3。在该动作模式M3下，控制器14如图7所示利用在车辆1减速时等从发电机21输出的再生电力，使从发电机21经由DC-DC转换器13向电容器11供电而对电容器11充电。而且，从发电机21向电负载23供电，并且根据蓄电池12的状态从发电机21向蓄电池12供电。控制器14通过发电机21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)而产生再生电力。
更详细来说，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14使得：在DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b和第一输入输出端子13a之间，电流流过二极管D及电阻R，并且电流流过导通状态的第三开关元件SW3、电抗器L及第一二极管D1。控制器14使得至少在电容器11的输出电压为规定的上限电位以下的范围内对电容器11充电。
此外，规定的上限电位比I/S准备电位大，是例如与满充电状态(也就是说，剩余容量SOC＝100％)对应的输出电压。
而且，控制器14在车辆1减速时等在燃料供给的停止状态、且是电容器11的输出电压达到规定的上限电位的状态下，继续执行再生充电的动作模式M3。该情况下，控制器14如图8所示使得：在DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b和第一输入输出端子13a之间，第三开关元件SW3从导通状态切换成断开状态，电流流过二极管D及电阻R。由此，控制器14使电容器11的输出电压维持在规定的上限电位。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t4到时刻t5的期间，在车辆1的定速行驶状态等、且是没有怠速停止的执行指示的状态下，执行再生放电的动作模式M4。在该动作模式M4下，控制器14如图9所示利用超过规定的I/S准备电位而被存储在电容器11中的再生电力，从电容器11经由DC-DC转换器13向电负载23供电而使电容器11放电。
更详细来说，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，并通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14使得：在DC-DC转换器13的第一输入输出端子13a和第二输入输出端子13b之间，电流流过导通状态的第一开关元件SW1、电抗器L及第三二极管D3。控制器14使电容器11放电，直到至少电容器11的输出电压达到规定的I/S准备电位。此时，控制器14使发电机21的发电及再生暂停，或者将发电机21的输出电压设定成比通常时的规定电压低的电压。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t6到时刻t7的期间，在车辆1的停车状态(速度为零的状态)、且是怠速停止的执行状态下，执行I/S供电(电容器)的动作模式M5。在该动作模式M5下，控制器14如图10所示在基于车辆1的怠速停止的、内燃机22的临时停止状态下，使用超过规定的I/S下限电位而被存储在电容器11中的电力，从电容器11经由DC-DC转换器13向电负载23供电而使电容器11放电。
更详细来说，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，并通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14使得：在DC-DC转换器13的第一输入输出端子13a和第二输入输出端子13b之间，电流流过导通状态的第一开关元件SW1、电抗器L及第三二极管D3。控制器14确保与恢复请求相应地使内燃机22再起动所需的电力，并同时使电容器11放电，直到至少电容器11的输出电压达到规定的I/S下限电位。
此外，规定的I/S下限电位是比I/S准备电位小、且例如与通过起动马达20的驱动力使临时停止状态的内燃机22再起动所需的能够执行合理供电的剩余容量SOC对应的输出电压。另外，由电容器11实施的合理供电是指，为使电容器11的输出电压不降低到小于规定的最低保障电位而由电容器11放电的情况。由此，控制器14如图10所示除了使从蓄电池12向电负载23供电以外，还能够通过使从蓄电池12经由DC-DC转换器13的二极管D及电阻R向电容器11供电来对电容器11充电。由此，控制器14防止电容器11的输出电压降低到小于规定的最低保障电位。此外，最低保障电位是比I/S下限电位小、且例如用于将电容器11维持在合理的状态所需的输出电压。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t7到时刻t8之前的期间，在车辆1的停车状态(速度为零的状态)、且是怠速停止状态、且在电容器11的输出电压达到规定的I/S下限电位的状态下，执行I/S供电(BATT)的动作模式M6。在该动作模式M6下，控制器14如图11所示利用在基于车辆1的怠速停止的、内燃机22的临时停止状态下被存储在蓄电池12中的电力，通过从蓄电池12经由DC-DC转换器13向电容器11供电而对电容器11充电。而且，从蓄电池12向电负载23供电。
更详细来说，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，并通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14使得：在DC-DC转换器13的第二输入输出端子13b和第一输入输出端子13a之间，第一开关元件SW1从导通状态切换成断开状态，电流流过二极管D及电阻R。由此，控制器14将电容器11的输出电压维持在规定的I/S下限电位，禁止从确保了与恢复请求相应地使内燃机22再起动所需的最小限度的电力的电容器11放电。
然后，控制器14在例如图2所示的时刻t8，接收要求使基于怠速停止的、临时停止状态的内燃机22再起动的恢复请求时，执行ENG再起动的动作模式M7。在该动作模式M7下，控制器14如图12所示通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，并通过起动机继电器19的导通使起动机电磁开关18成为连接状态。控制器14通过仅来自相对于串联连接的起动机电磁开关18及起动马达20被并联连接的电容器11的供电来驱动起动马达20，并通过起动马达20的驱动力使内燃机22再起动。
控制器14从蓄电池12向电负载23供电的同时，通过从蓄电池12经由DC-DC转换器13向电容器11供电而对电容器11充电。由此，即使电容器11的输出电压及剩余容量SOC因从电容器11向起动马达20的供电而降低，控制器14也能够防止电容器11的输出电压降低到小于规定的最低保障电位。
此外，控制器14在例如图2所示的时刻t8，执行了ENG再起动的动作模式M7的情况下，若仅从电容器11向起动马达20供电不能使内燃机22再起动，则如图13所示，通过接触器继电器16的导通使接触器15成为连接状态。由此，控制器14通过从电容器11及蓄电池12的供电来驱动起动马达20，并通过起动马达20的驱动力使内燃机22再起动。
控制器14在从开始内燃机22的再起动之后经过了规定时间之后，在由转速传感器27检测到的内燃机22的转速(发动机转速NE)为规定转速以下的情况下，或者接收到了从FI-ECU17输出的表示内燃机22的起动错误的信号的情况下等，判断为不能使内燃机22再起动。
控制器14在通过接触器继电器16的导通使内燃机22再起动的情况下，禁止怠速停止的下一次的执行。此外，控制器14不限于仅根据接触器继电器16的导通是否使内燃机22再起动，还可以计算该再起动的累计次数，累计次数为规定次数以上(例如，1次以上)的情况下，禁止怠速停止的下一次的执行。另外，控制器14也可以在通过接触器继电器16的导通使内燃机22再起动时，在蓄电池12的输出电压降低到规定的下限电压以下的情况下，禁止怠速停止的下一次的执行。
然后，控制器14在例如从图2所示的时刻t8到时刻t9的期间，在车辆1为减速以外的行驶状态、且是没有怠速停止的执行指示的状态下，执行上述I/S准备充电的动作模式M2。
然后，控制器14在点火开关24从导通被切换到断开时起的规定期间内，执行车辆1的停止时的动作模式M8。在该动作模式M8下，控制器14如图14所示通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，并通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态。控制器14通过从电容器11经由DC-DC转换器13向蓄电池12及电负载23供电而使电容器11放电，从而抑制车辆1停止时的电容器11的劣化。更详细来说，控制器14使得：在DC-DC转换器13的第一输入输出端子13a和第二输入输出端子13b之间，电流流过导通状态的第一开关元件SW1、电抗器L及第三二极管D3。
此外，控制器14为防止车辆1停止时电容器11的输出电压降低到小于规定的最低保障电位，除了从蓄电池12向电负载23供电以外，还通过从蓄电池12经由DC-DC转换器13的二极管D及电阻R向电容器11供电而对电容器11充电。
控制器14在点火开关24成为断开且车辆1成为停止状态的情况下，解除通过起动马达20的驱动进行的内燃机22的再起动所需的、对怠速停止的下一次执行的禁止(也就是说，起动马达20的驱动禁止)。
(接触器控制)
以下，关于由接触器继电器16实现的对接触器15的连接及切断的控制的详细情况进行说明。
(接触器控制·故障检测)
控制器14是在点火开关24从断开被切换成接通的车辆1起动时，在内燃机22起动前，使用由第一电压传感器25检测出的电容器11的输出电压VC和由第二电压传感器26检测出的蓄电池12的输出电压VB，执行接触器15的故障检测。
首先，在例如图15所示的步骤S01中，控制器14判定点火开关24是否被从断开被切换到接通。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S01的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S02。
然后，在步骤S02中，控制器14检测接触器15的接通故障的有无。更详细来说，控制器14在指示了通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态的状态下，判定输出电压VC与输出电压VB之差的绝对值在规定时间内是否为规定的第一阈值以下。
在该判定结果为“否”的情况下，判定为接触器15正常。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，接触器15发生了被固定在连接状态的接通故障，由此，判定为电容器11的输出电压VC及蓄电池12的输出电压VB实质相同(输出电压VC和输出电压VB之差在误差的范围内)。
此外，根据测定装置(第一电压传感器25、第二电压传感器26)的精度、测量系统整体的精度、测量环境等适当地设定规定的第一阈值。
例如，第一阈值能够采用0.001VC、0.002VC、0.003VC、0.004VC、0.005VC、0.006VC、0.007VC、0.008VC、0.009VC、0.01VC、0.02VC、0.03VC、0.04VC、0.05VC、0.06VC、0.07VC、0.08VC、0.09VC或0.1VC。
或者，第一阈值能够采用0.001VB、0.002VB、0.003VB、0.004VB、0.005VB、0.006VB、0.007VB、0.008VB、0.009VB、0.01VB、0.02VB、0.03VB、0.04VB、0.05VB、0.06VB、0.07VB、0.08VB、0.09VB或0.1VB。
控制器14在判定为发生了接触器15的接通故障的情况下，通过利用显示、声音输出进行报告的报告装置(未图示)来报告接通故障，禁止怠速停止的执行。
然后，在步骤S03中，控制器14指示通过接触器继电器16的接通使接触器15成为连接状态。
然后，在步骤S04中，控制器14检测接触器15的断开故障的有无。更详细来说，控制器14在指示使接触器15成为连接状态前后，判定输出电压VC及输出电压VB是否变动。
在该判定结果为“是”的情况下，判定为接触器15正常。
另一方面，在该判定结果为“否”的情况下，判定为发生了接触器15被固定在切断状态的断开故障。
例如在图16所示的时刻ta以前，通常，在车辆1的停止状态下，控制器14为抑制电容器11的劣化，将电容器11的输出电压设定成比蓄电池12的输出电压低的规定电压以下。在该状态下，若如从时刻ta到时刻tb期间那样，通过接触器继电器16的接通开始从蓄电池12向电容器11的供电，蓄电池12的输出电压VB降低的同时，电容器11的输出电压VC增大，则控制器14判定为接触器15正常。
控制器14在判定为发生了接触器15的断开故障的情况下，通过报告装置(未图示)向车辆1的驾驶员报告发生了断开故障，并禁止执行怠速停止。而且，控制器14为了在初次起动时仅通过来自电容器11的供电就能够起动内燃机22，使起动马达20的驱动待机直到电容器11的温度上升到规定温度以上。而且，通过报告装置(未图示)向车辆1的驾驶员报告使内燃机22的起动待机的情况。
然后，在步骤S05中，若接触器继电器16接通，则控制器14通过将接触器继电器16从接通切换成断开而使接触器15成为切断状态。
(接触器控制·初次起动)
接下来，控制器14在执行了接触器15的故障检测之后，执行初次起动的动作模式M1。
首先，在图15所示的步骤S06中，控制器14通过起动机继电器19的接通使起动机电磁开关18成为连接状态。然后，使起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈啮合，从而成为能够将起动马达20的驱动力传递到内燃机22的状态。
然后，在步骤S07中，控制器14通过仅来自电容器11的供电驱动起动马达20。
然后，在步骤S08中，控制器14判定规定条件是否成立。规定条件是例如电容器11的输出电压VC及蓄电池12的输出电压VB为规定的第一电压以上、且电容器11的输出电压VC为规定的第二电压以下、且由转速传感器27检测出的内燃机22的转速(发动机转速NE)为规定转速(第二阈值)以下。规定的第一电压是为防止接触器15的熔接及磨损所必需的电压。规定的第二电压是在从电容器11向蓄电池12供电时允许向蓄电池12施加的电压。
在该判定结果为“否”的情况下，进入下述的步骤S11。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S09。
然后，在步骤S09中，控制器14通过接触器继电器16的接通使接触器15成为连接状态。
然后，在步骤S10中，控制器14通过来自电容器11及蓄电池12的供电驱动起动马达20，使内燃机22起动。
然后，在步骤S11中，控制器14判定是否确认了从内燃机22的初步点火到完全点火的状态。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S11的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S12。
此外，控制器14在由转速传感器27检测出的发动机转速NE达到用于判定内燃机22完全点火的规定判定转速的情况下，判断为发生了完全点火。
然后，在步骤S12中，控制器14通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态，停止起动马达20的驱动。而且，解除起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈之间的啮合，切断起动马达20和内燃机22之间的动力传递。
然后，在步骤S13中，若接触器继电器16接通，则控制器14通过将接触器继电器16从接通切换成断开而使接触器15成为切断状态，完成内燃机22的起动，并结束处理。
(接触器控制·ENG再起动)
控制器14在车辆1的怠速停止状态下，执行ENG再起动的动作模式M7。
首先，在图17所示的步骤S21中，控制器14判定是否接收了要求使基于怠速停止的、临时停止状态的内燃机22再起动的恢复要求。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S21的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S22。
此外，恢复要求是例如在驾驶员的制动踏板操作被解除了的情况下等从FI-ECU17输出的。
然后，在步骤S22中，控制器14通过起动机继电器19的接通使起动机电磁开关18成为连接状态。而且，使起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈啮合，成为能够将起动马达20的驱动力传递到内燃机22的状态。
然后，在步骤S23中，控制器14通过仅来自电容器11的供电驱动起动马达20。
然后，在步骤S24中，控制器14从内燃机22的再起动开始经过规定时间之后，判定电容器11的输出电压VC是否是规定的第三电压以上、且由转速传感器27检测出的发动机转速NE是否比规定转速大。此外，规定的第三电压是在该时刻将切断状态的接触器15切换成连接状态的情况下用于使向接触器15流动的电流成为规定的上限电流以下所需的电压。
在该判定结果为“否”的情况下，判定为是起动界限，进入下述的步骤S27。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S25。
然后，在步骤S25中，控制器14判定是否确认了从内燃机22的初步点火到完全点火的状态。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S25的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S26。
而且，在步骤S26中，控制器14通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态，停止起动马达20的驱动。而且，解除起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈之间的啮合，切断起动马达20和内燃机22之间的动力传递。由此，控制器14完成内燃机22的起动，并结束处理。
另外，在步骤S27中，控制器14通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态，停止起动马达20的驱动。而且，解除起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈之间的啮合，切断起动马达20和内燃机22之间的动力传递。
由此控制器14使内燃机22停止。
然后，在步骤S28中，控制器14通过报告装置(未图示)向车辆1的驾驶员报告为了使内燃机22再起动需要执行规定操作(例如，规定的钥匙操作或点火开关24的接通操作等)的情况。
然后，在步骤S29中，控制器14判定车辆1的驾驶员是否执行了规定操作。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S29的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S30。
而且，在步骤S30中，控制器14开始执行与初次起动的动作模式M1同样的动作。更详细来说，首先，通过起动机继电器19的接通使起动机电磁开关18成为连接状态。而且，使起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈啮合，成为能够将起动马达20的驱动力传递到内燃机22的状态。
然后，在步骤S31中，控制器14通过仅来自电容器11的供电驱动起动马达20。
然后，在步骤S32中，控制器14判定上述规定条件是否成立。
在该判定结果为“否”的情况下，重复执行步骤S32的判定处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S33。
然后，在步骤S33中，控制器14通过接触器继电器16的接通使接触器15成为连接状态。
然后，在步骤S34中，控制器14通过来自电容器11及蓄电池12的供电驱动起动马达20，使内燃机22再起动。
然后，在步骤S35中，控制器14判定是否确认了从内燃机22的初步点火到完全点火的状态。
在该判定结果为“否”的情况下，进入步骤S36，在该步骤S36中，判定为发生了内燃机22的异常，并结束处理。
另一方面，在该判定结果为“是”的情况下，进入步骤S37。
而且，在步骤S37中，控制器14通过起动机继电器19的断开使起动机电磁开关18成为切断状态，停止起动马达20的驱动。而且，解除起动马达20的小齿轮和内燃机22的齿圈之间的啮合，切断起动马达20和内燃机22之间的动力传递。
然后，在步骤S38中，控制器14通过接触器继电器16的断开使接触器15成为切断状态，完成内燃机22的再起动。
然后，在步骤S39中，控制器14指示禁止怠速停止的下一次执行，并结束处理。
例如，在内燃机22再起动完成后经过的规定时间以内，若发动机转速NE为规定下限转速以下，则控制器14判定为发生了由电容器11及蓄电池12构成的电源回路的异常，并禁止怠速停止的下一次执行。
另外，例如，在从内燃机22再起动完成后经过的规定时间以内，若发动机转速NE为规定下限转速以下，则控制器14改变(例如，增加)规定的I/S下限电位。若由第一电压传感器25检测出的电容器11的输出电压VC小于改变后的I/S下限电位，则控制器14禁止怠速停止的执行。
如上所述，根据本实施方式的车辆用电源装置10，控制器14在点火开关24从断开被切换到接通的车辆1起动时，在内燃机22起动前，检测接触器15的断开故障的有无。此时，由于指示通过接触器继电器16的接通使接触器15成为连接状态，所以若接触器15正常，则能够进行接触器15的触点净化。而且，能够通过从蓄电池12向电容器11的供电使电容器11的输出电压上升，能够提高通过从电容器11向起动马达20的供电使内燃机22起动时的起动性及韧性(toughness)。另外，在发生断开故障的情况下，控制器14在初次起动时使起动马达20的驱动待机，直到电容器11的温度上升到规定温度以上，因此能够可靠地通过从电容器11向起动马达20的供电使内燃机22起动。
而且，控制器14检测接触器15的接通故障的有无，在发生接通故障的情况下，禁止怠速停止的执行，也就是说，禁止起动马达20的驱动，从而能够防止蓄电池12的输出电压降低，并能够防止由蓄电池12供电的各种辅机类的电负载23发生供电不足的情况。
另外，如上所述，根据本实施方式的车辆用电源装置10，控制器14在执行初次起动的动作模式时，由于首先通过仅来自电容器11的供电驱动起动马达20，所以能够防止蓄电池12的输出电压降低，并能够防止由蓄电池12供电的各种辅机类的电负载23发生供电不足的情况。例如，通过防止由蓄电池12供电的控制器14被重置，能够防止使内燃机22起动时的起动时间变长，能够提高起动性及韧性(toughness)。
而且，在通过仅来自电容器11的供电驱动起动马达20的状态下，若规定条件成立，则控制器14使接触器15连接，从而能够防止不必要地连接接触器15。而且，由于在从电容器11向起动马达20的供电实际上不足的情况下，连接接触器15，所以能够进行从蓄电池12向起动马达20的供电，能够适当地使内燃机22起动。
而且，控制器14在起动马达20的驱动停止的情况下，通过起动机继电器19的断开切断了起动机电磁开关18之后，通过接触器继电器16的断开切断接触器15，从而能够抑制接触器15的触点磨损。
而且，在ENG再起动的动作模式执行时，若不能通过仅从电容器11向起动马达20的供电使内燃机22再起动的情况下，控制器14使起动马达20及内燃机22停止之后，使接触器15连接。由此，控制器14能够防止在车辆1的运转中因从蓄电池12向电容器11的供电而蓄电池12的输出电压降低的情况。
而且，控制器14在怠速停止之后的内燃机22的再起动不被允许的状态下，也就是说，为使内燃机22再起动而需要连接接触器15，随之存在蓄电池12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而能够恰当地将车辆1维持成能够运转。
此外，本发明的技术范围不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，还包括对上述实施方式施加各种变更的结构。即，上述实施方式的结构只不过是一例，能够适当变更。
例如，在上述实施方式中，DC-DC转换器13采用了H桥升降压型DC-DC转换器，但不限于此，也可以采用具有其他结构的升降压DC-DC转换器。
例如，在上述实施方式中，接触器15也可以是其他的开关。
例如，在上述实施方式中，在初次起动的动作模式M1执行时，若规定条件成立，则控制器14使接触器15成为连接状态，并通过来自电容器11及蓄电池12的供电驱动起动马达20。但是，不限于此，在电容器11的剩余容量SOC不足的情况下，也可以在电容器11的输出电压达到能够起动内燃机22的电压之前，禁止起动马达20的驱动，并通过从蓄电池12向电容器11供电而对电容器11进行充电。

Claims (6)

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。
5.一种车辆用电源装置，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。
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