CN104303408A - 车辆电源电路 - Google Patents

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Abstract

一种车辆电源电路(1),其包括升压电路(4)、旁路开关(15)、以及控制电路(13)。控制电路(13)控制对升压开关元件(6)的驱动,使得在普通时间段期间的预定定时,旁路开关(15)被置于并保持在断开状态,因此使得在该预定定时之前升压电路(4)的输出电压变得等于升压电路(4)的输入电压。当控制电路(13)控制对升压开关元件(6)的驱动使得在预定定时之前升压电路(4)的输出电压变得等于升压电路(4)的输入电压时,控制电路(13)将由电流检测电路(14)检测到的电流检测为流经旁路开关(15)的旁路电流。

Description

车辆电源电路
技术领域
本发明涉及车辆电源电路,其保持电池的恒定电压并将该电压输出至负载。
背景技术
近年来,为了减少燃料消耗和废气,怠速停止(idle-stop)车辆已经被投入实际使用。怠速停止车辆被配置成例如当等待交通信号灯(怠速停止)时响应于车辆的停止操作的检测自动停止发动机,以及响应于车辆的启动操作的检测自动重启发动机。
在这种怠速停止车辆中,当在怠速停止后重启发动机时,强电流流经起动电动机以启动发动机,从而暂时降低电池的电压。这也暂时降低供给到负载例如连接到电池的不同于起动电动机的电子设备的电压。因此,取决于负载,供给的电压可能会偏离工作所需的电压的范围,从而暂时使负载不能正常工作。可能执行违背驾驶员意图的操作,例如,可能会重置汽车导航系统或音频系统,或者音频系统可能会引起声音的跳过。
鉴于以上情况,这种怠速停止车辆包括电池与负载之间的电源电路,使得即使电池的电压暂时降低时也能够保持供给到负载的必要电压。
现有的电源电路被配置成使得当在怠速停止后重启发动机时,将通过操作升压电路而升高的电池电压输出至负载,并且,在不同于重启发动机时的普通时间段期间,保持并联连接到升压电路的旁路开关处于接通状态,使得经由旁路开关将该电池的电压输出至负载(例如,参见专利文件1)。
因此,即使当电池的电压因在怠速停止后重启发动机而暂时下降时,也能够保持供给到负载的必要电力。在不同于在怠速停止后重启发动机时的普通时间段期间,该电池的电压在不被升压电路中的元件降低的情况下输出至负载,使得能够保持供给到负载的必要电力。
现有技术文件
专利文件
专利文件1:日本公开特许公报No.2010-183755
发明内容
本发明所要解决的问题
然而,在上述电源电路情况下,当在怠速停止后重启发动机时,当因提供至负载的电力的升高而使等于或大于特定阈值的大电流流经升压电路的输出端时,该升压电路有可能超出其能力地工作。在这种情况下,在重启发动机期间升压电路可能例如因为过电流保护功能而停止,并且负载可能会被重置或暂时停止。
因此,本发明的目的是:防止在车辆电源电路中的升压电路执行升压操作期间过电流流经升压电路,其中该车辆电源电路连续地将稳定电压输出至配备在怠速停止车辆中的负载。
解决问题的方法
本发明的车辆电源电路包括:升压电路,其包括升压开关元件、被设置在电池与升压开关单元之间的线圈、以及检测流经升压开关元件的电流的电流检测电路;旁路开关,其并联地连接到升压电路;以及控制电路,其控制对升压开关元件的驱动,使得在不同于在怠速停止后重启发动机时的普通时间段期间,保持旁路开关处于接通状态,以及使得在怠速停止后重启发动机时,保持旁路开关处于断开状态,并且升高电池的电压并将该电压输出至负载。控制电路控制对升压开关元件的驱动,使得在普通时间段期间的预定定时,旁路开关被置于并保持在断开状态,因此使得在该预定定时之前升压电路的输出电压变得等于升压电路的输入电压。当控制电路控制对升压开关元件的驱动使得在预定定时之前升压电路的输出电压变得等于升压电路的输入电压时,控制电路将由电流检测电路检测到的电流检测为流经旁路开关的旁路电流。
因此,例如当旁路电流等于或大于阈值时能够禁止怠速停止,从而当因供给到负载的电力的升高而使等于或大于阈值的大电流流经升压电路的输出端时,能够防止升压电路响应于怠速停止后的发动机重启而工作。这使得能够在升压电路执行升压操作期间防止过电流流经升压电路。
本发明的效果
根据本发明,在车辆电源电路中的升压电路执行升压操作期间能够防止过电流流经升压电路,其中该车辆电源电路连续地将稳定电压输出至配备在怠速停止车辆中的负载。
附图说明
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆电源电路;
图2是示出控制电路的示例操作的流程图;
图3示出了旁路电流检测模式时升压电路的示例输入电压和输出电压;以及
图4示出了根据本发明的一个实施方式的车辆电源电路的变型。
优选实施方式
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆电源电路。
图1中所示的电源电路1保持配备在怠速停止车辆中的电池2的恒定电压并将该电输出压至负载3。电源电路1包括升压电路4和旁路电路5。
当在怠速停止后重启发动机时,升压电路4升高电池2的电压并将该电压输出至负载3。升压电路4包括升压开关元件6、线圈7、整流二极管8、电容器9和10、驱动电路11、控制电路电源12、控制电路13,以及电流检测电路14。
升压开关元件6例如是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。
线圈7被设置在电池2与升压开关元件6之间。
整流二极管8被设置在线圈7与负载3之间。
电容器9被设置在升压电路4的输入级中,且电容器10被设置在升压电路4的输出级中。
驱动电路11利用从控制电路13输出的控制信号S1来驱动升压开关元件6。
控制电路电源12将驱动电力提供至控制电路13。
电流检测电路14检测流经升压开关元件6的电流。电流检测电路14例如是串联地连接到升压开关元件6的电阻器。当升压开关元件6处于接通状态时,控制电路13将施加于电阻器的电压除以电阻器的欧姆值以确定电流,该电流从电池2经由线圈7流至升压开关元件6和电流检测电路14,即电阻器。
旁路电路5包括旁路开关15和驱动电路16。
旁路开关15,例如,MOSFET,被并联地连接到升压电路4。
驱动电路16利用从控制电路13输出的控制信号S2驱动旁路开关15。
控制电路13根据从主控制电路17发送的各个报告来输出控制信号S1和S2,主控制电路17控制整个怠速停止车辆的操作。例如通过软件或硬件实现控制电路13。当通过软件实现控制电路13时,控制电路13包括CPU和存储器,并且通过CPU读取和执行存储在存储器中的程序来实现。控制电路13可以被设置在升压电路4的外部。
在不同于在怠速停止后重启发动机时的普通时间段期间,控制电路13输出保持旁路开关15处于接通状态的控制信号S2,并输出保持升压开关元件6处于断开状态的控制信号S1。因此,通过旁路开关15将电池2和负载3电连接,并且升压电路4不对电池2的电压执行升压操作,从而导致电流经由旁路电路5而不经由升压电路4从电池2流至负载3。因此,可以使由旁路开关15引起的电池2的电压降小于例如由线圈7和整流二极管8引起的电池2的压降,因此在不同于在怠速停止后重启发动机时的普通时间段期间保持对负载3的必要电压供给。在这种情形下由控制电路13执行的控制操作在下文中将被称为“旁路模式”。
当在怠速停止后重启发动机时,控制电路13输出保持旁路开关15处于断开状态的控制信号S2,并输出反复使升压开关元件6处于接通状态和断开状态的控制信号S1。这消除了由旁路开关15形成的电池2与负载3之间的电连接并且导致升压电路4对电池2的电压执行升压操作,从而电池2的电压被升高且被输出至负载3。换言之,即使当在怠速停止后重启发动机时电池2的电压因起动电动机的驱动而暂时下降时,也可以保持对负载3的必要电流供给。在这种情形下由控制电路13执行的控制操作在下文中将被称为“升压模式”。
在“旁路模式”期间,控制电路13利用由电流检测电路14以一定的时间间隔(例如,每5-10秒)检测的电流来检测流经旁路开关15的旁路电流。在这种情形下由控制电路13执行的控制操作在下文中将被称为“旁路电流检测模式”。
控制电路13确定在“旁路电流检测模式”期间检测的旁路电流是否等于或大于阈值。当确定该旁路电流等于或大于阈值时,控制电路13向主控制电路17报告禁止在怠速停止后重启发动机的指令。在接收到禁止在怠速停止后重启发动机的指令时,主控制电路17将该指令报告至控制发动机的操作的发动机控制电路18。在接收到禁止在怠速停止后重启发动机的指令时,发动机控制电路18禁止在怠速停止后重启发动机的操作。
图2是说明控制电路13的示例操作的流程图。假设在初始状态(例如,当在启动发动机之前车辆停车时)期间,保持旁路开关15处于接通状态,并保持升压开关单元6处于断开状态。假设当主控制电路17向控制电路13报告在怠速停止后重启发动机的指令时控制电路13进入图2中所示的操作步骤S28和S29之间的过程,并执行“升压模式”直到经过预定的时间段。当“升压模式”结束时,控制电路13返回到操作步骤S22。假设当用户(例如,驾驶员)操作点火开关使点火信号(IG)从低电平变到高电平时开始驱动用于启动怠速停止车辆的发动机的起动电动机。假设该预定时间段例如等于或几乎等于这样的时间段:该时间段期间电池2的电压因起动电动机的驱动而下降。当主控制电路17向控制电路13报告点火信号已经从高电平变到低电平时,控制电路13使旁路接开关15和升压开关元件6回到初始状态。
当主控制电路17向控制电路13报告点火信号已经从低电平变到高电平时(S21中的是),控制电路13开始“旁路模式”(S22)。当点火信号从低电平变到高电平时,控制电路13可以被控制电路电源12供给的电力激活并可以开始“旁路模式”。
控制电路13执行“旁路电流检测模式”(S23-S27)。
换言之,在图3中所示的“旁路电流检测模式”的定时t1,控制电路13将已经被保持在接通状态的旁路开关15切换并保持处于断开状态。从而,经由旁路电路5从电池2流至负载3的电流开始经由升压电路4从电池2流至负载3。因此,如图3中所示,在定时t1和定时t2之间的时间段期间例如由线圈7和整流二极管8降低升压电路4的输出电压Vout(实线)。
在图3中所示的“旁路电流检测模式”的定时t2,控制电路13导致升压电路4开始升压操作。换言之,在定时t2和定时t3之间的时间段(例如,几毫秒至几十毫秒)期间,控制电路13使升压开关元件6处于接通状态或断开状态,使得在定时t2之前或临近定时t2实现升压电路4的输出电压Vout变得等于升压电路4的输入电压Vin。在定时t2之前或临近定时t2的升压电路4的输入电压Vin可以被存储在未示出的存储单元中,该存储单元被设置在控制电路13的内部或外部。在定时t2和定时t3之间的时间段期间,控制电路13将由电流检测电路14检测的电流检测为旁路电流(在旁路开关15被置于断开状态之前或临近旁路开关15被置于断开状态时经由旁路开关15从电池2流至负载3的旁路电流)。在本实施方式中,在“旁路电流检测模式”期间升高升压电路4的输入电压Vin,并且该电压升高对应于例如由线圈7和/或整流二极管8引起的电压降低。换言之,“旁路电流检测模式”期间实现的用于升压开关元件6的驱动信号的占空比小于“升压模式”期间实现的用于升压开关单元6的驱动信号的占空比,因此,即使当在“旁路电流检测模式”期间在将增大的电力供给至负载3的同时升高升压电路4的输入电压Vin的情况下,强电流不流经升压电路4的输出端。
在图3中所示的“旁路电流检测模式”的定时t3,控制电路13将升压开关元件6置于并保持在断开状态;在图3中所示的“旁路电流检测模式”的定时t4,控制电路13将旁路开关15置于并保持在接通状态。
控制电路13确定在“旁路电流检测模式”期间检测的旁路电流是否等于或大于阈值(S28)。
在旁路电流小于阈值(S28中的否)的情况下,当经过了预定的时间段(例如,5-10秒)时(S29中的是),控制电路13再次执行“旁路电流检测模式”(S23-S27)。
另外,当旁路电流等于或大于阈值时(S28中的是),控制电路13向主控制电路17报告禁止在怠速停止后重启发动机的指令(S30)。在接收到禁止在怠速停止后重启发动机的指令时,主控制电路17向控制发动机的工作的发动机控制电路18报告该指令。在接收到禁止在怠速停止后重启发动机的指令时,发动机控制电路18禁止在怠速停止后重启发动机的操作。
因此,当因供给到负载3的电力的升高而使等于或大于阈值的大旁路电流流经升压电路4的输出端时,升压电路4不在怠速停止后重启发动机的情况下工作,因此升压电路4不因为例如过电流保护功能而停止,从而能够在升压操作期间防止过电流流经升压电路4。因此,负载3可以是希望被供给不超过特定范围的电压的电子设备,例如,与车辆的基本性能如前进、转弯、以及停止有关的电子设备。
根据本实施方式的电源电路1允许电流检测电路14由诸如电阻器的廉价部件构成,从而抑制成本的增加。当电流检测电路14也被用作在“升压模式”期间检测流经升压电路4的电流的电流检测电路的情况下,不需要准备新的电流检测电路14,从而进一步抑制成本的增加。
在图1中所示的电源电路1中,旁路开关15由MOSFET构成,然而,在如图4中所示的电源电路1中,旁路开关15可以例如由机械继电器(电磁继电器)构成。
控制电路13可以把在“旁路电流检测模式”期间检测的旁路电流直接发送至主控制电路17。在这种情况下,当从控制电路13发送的旁路电流等于或大于阈值时,主控制电路17向发动机控制电路18报告禁止在怠速停止后重启发动机的指令。

Claims (2)

1.一种车辆电源电路,包括:
升压电路,其包括升压开关元件、被设置在电池与所述升压开关元件之间的线圈、以及检测流经所述升压开关元件的电流的电流检测电路;
旁路开关,其并联地连接到所述升压电路;以及
控制电路,其控制对所述升压开关元件的驱动,使得在不同于在怠速停止后重启发动机时的普通时间段期间保持所述旁路开关处于接通状态,以及使得当在所述怠速停止后重启所述发动机时保持所述旁路开关处于断开状态并且升高所述电池的电压并将所述电池的电压输出至负载,其中
所述控制电路控制对所述升压开关元件的所述驱动,使得在所述普通时间段期间的预定定时,所述旁路开关被置于并保持在所述断开状态,因此使得所述升压电路的输出电压在所述预定定时之前变得等于所述升压电路的输入电压,并且
当所述控制电路控制对所述升压开关元件的所述驱动使得在所述预定定时之前所述升压电路的所述输出电压变得等于所述升压电路的所述输入电压时,所述控制电路将由所述电流检测电路检测到的电流检测为流经所述旁路开关的旁路电流。
2.根据权利要求1所述的车辆电源电路,其中
当所述旁路电流等于或大于阈值时,所述控制电路向控制所述发动机的工作的发动机控制电路报告对所述怠速停止的禁止。
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