CN104823350A - 车辆的电源装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆的电源装置，包括连接到电负载(20)的第一端口(P1)、连接到第一蓄电装置(21)的第二端口(P2)、连接到第二蓄电装置(22)的第三端口(P3)、连接到发电装置(23)的第四端口(P4)、布置在第一端口和第二端口之间的第一开关(5)、布置在第二端口和第四端口之间的第二开关(6)、布置在第一端口和第三端口之间的第三开关(7)、布置在第三端口和第四端口之间的第四开关(8)，以及被配置为在第一状态和第二状态之间切换的状态切换单元(11)，在所述第一状态中，所述第一开关和第四开关导通，所述第二开关和第三开关断开；在所述第二状态中，所述第一和第四开关断开，所述第二开关和第三开关导通。

Description

车辆的电源装置
技术领域
本发明涉及一种连接到电负载、发电装置和蓄电装置的车辆的电源装置。
背景技术
传统的车辆的双电源系统包括高压电源和低压电源(例如，见公开号为2007-307931的日本专利申请(JP2007-307931A))。
在这种车辆的双电源系统中，利用发动机的旋转输出来发电的用作低压电源的发电机与提供比低压系统电源高的电压的用作高压电源的电池，经由直流至直流(DC-DC)转换器连接。
然而，由于在JP2007-307931A中所描述的车辆的双电源系统使用了DC-DC转换器，所以其制造成本较高。
发明内容
本发明提供一种具有降低的制造成本的车辆的电源装置。
根据本发明的一个方案的车辆的电源装置包括：第一端口，其连接到电负载；第二端口，其连接到第一蓄电装置；第三端口，其连接到第二蓄电装置；第四端口，其连接到发电装置；第一开关，其布置在所述第一端口和所述第二端口之间；第二开关，其布置在所述第二端口和所述第四端口之间；第三开关，其布置在所述第一端口和所述第三端口之间；第四开关，其布置在所述第三端口和所述第四端口之间；以及状态切换单元，其被配置为在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态中，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述第三开关断开，而所述第四开关导通；在所述第二状态中，所述第一开关断开，所述第二开关导通，所述第三开关导通，而所述第四开关断开。
根据上述的配置，可以提供一种具有降低的制造成本的车辆的电源装置。
附图说明
下面将结合附图对本发明的示例性实施例的特点、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中类似的附图标记表示类似的元件，且其中：
图1为显示根据本发明第一实施例的多端口电源装置的配置的示例的功能框图；
图2为包括图1中所示的多端口电源装置的电源系统的示意性电路图；
图3为显示第一状态切换处理的流程的流程图；
图4为显示图1中所示的多端口电源装置的输入/输出端口的电压转变的图；
图5为显示根据本发明第二实施例的多端口电源装置的配置的示例的功能框图；
图6为包括图5中所示的多端口电源装置的电源系统的示意性电路图；
图7为显示第二状态切换处理的流程的流程图；
图8A和图8B为显示图5中所示的多端口电源装置的输入/输出端口的电压转变的图；
图9为显示根据本发明第三实施例的多端口电源装置的配置的示例的功能框图；
图10为显示蓄电装置异常检测处理的流程的流程图；
图11为显示根据本发明第四实施例的多端口电源装置的配置的示例的功能框图；以及
图12为显示开关异常检测处理的流程的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行描述。
图1为显示根据本发明的第一实施例用作车辆的电源装置的多端口电源装置100的配置的示例的功能框图。此外，图2为显示包括图1所示的多端口电源装置100的电源系统的配置的示例的示意性电路图。
多端口电源装置100是安装在使用发动机、电动机等作为驱动源的车辆内的车内装置。在本实施例中，多端口电源装置100包括作为主要组成元件的控制设备1、第一开关5、第二开关6、第三开关7和第四开关8。多端口电源装置100还包括四个输入/输出端口P1、P2、P3和P4。在本实施例中，电负载20连接到输入/输出端口P1，第一蓄电装置21连接到输入/输出端口P2，第二蓄电装置22连接到输入/输出端口P3，发电装置23和起动装置24连接到输入/输出端口P4。
电负载20是被配置为使用由第一蓄电装置21或第二蓄电装置22提供的电力而工作的电负载。在本实施例中，电负载20是被配置为使用来自12 V系统的电力而工作的电负载，且其包括多个电子控制单元(ECU)。
第一蓄电装置21和第二蓄电装置22为被配置为充电和放电的车内装置。在本实施例中，第一蓄电装置21和第二蓄电装置22起到12V系统的辅机电池的作用，它们被配置为用发电装置23发的电进行充电并且向电负载20和起动装置24供电。此外，第一蓄电装置21和第二蓄电装置22各自的容量可以设置为普通辅机电池的容量的一半。此原因是通过第一蓄电装置21和第二蓄电装置22各自容量之和，可以提供与普通辅机电池的容量大约相同的容量。
发电装置23由诸如发动机或电动机的驱动源驱动。在本实施例中，发电装置23是由发动机驱动的交流发电机，并输出12V系统的电力。
起动装置24起动车辆的驱动源。在本实施例中，起动装置24是起动发动机的起动电动机。
控制设备1控制多端口电源装置100的运行。在本实施例中，控制设备1是包括中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入/输出接口等的计算机。控制设备1从ROM或RAM中读取与诸如充电-放电状态判定单元10和状态切换单元11的各种功能元件相对应的程序，并使CPU执行与各种功能元件相对应的处理。更具体地，控制设备1(状态切换单元11)在接收来自第一电压传感器2、第二电压传感器3等的输出后，执行与各种功能元件相对应的计算，并基于计算的结果控制第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8等等。
第一开关5、第二开关6、第三开关7和第四开关8是用于使电路在导通状态和断开状态之间切换的装置。在本实施例中，第一开关5、第二开关6、第三开关7和第四开关8由被配置为在导通状态和断开状态之间切换的触点式继电器或无触点继电器构成。
第一开关5布置在将输入/输出端口P1连接至输入/输出端口P2的电力线上。第二开关6布置在将输入/输出端口P2连接至输入/输出端口P4的电力线上。第三开关7布置在将输入/输出端口P1连接至输入/输出端口P3的电力线上。第四开关8布置在将输入/输出端口P3连接至输入/输出端口P4的电力线上。
第一电压传感器2和第二电压传感器3检测使多端口电源装置100运行所需要的电压。在本实施例中，为了检测输入/输出端口P2的电压，或者换句话说，为了检测第一蓄电装置21的电压，附接了第一电压传感器2。第一电压传感器2以预定期间间隔重复检测输入/输出端口P2的电压，并将检测到的电压值输出至控制设备1。为了检测输入/输出端口P3的电压，或者换句话说，为了检测第二蓄电装置22的电压，附接了第二电压传感器3。第二电压传感器3以预定期间间隔重复检测输入/输出端口P3的电压，并将检测到的电压值输出至控制设备1。
充电-放电状态判定单元10判定第一蓄电装置21和第二蓄电装置22的充电-放电状态。在本实施例中，充电-放电状态判定单元10获得由第一电压传感器2输出的输入/输出端口P2的电压值和由第二电压传感器3输出的输入/输出端口P3的电压值。然后，充电-放电状态判定单元10基于所获得的电压值，判定第一蓄电装置21和第二蓄电装置22的充电-放电状态是否与预定状态相对应。更具体地，当各自获得的电压值是在从第二预定值β(例如，12V)到第一预定值α(例如，13V)延伸的范围内时，充电-放电状态判定单元10判定蓄电装置处于充电-放电切换不需要状态。充电-放电切换不需要状态是不需要使当前正在被充电的蓄电装置放电或不需要使当前正在放电的蓄电装置充电的状态。或者，当在第一蓄电装置21和第二蓄电装置22之中的当前正在被充电的蓄电装置的电压等于或小于第一预定值α时，不用将该电压与第二预定值β比较，充电-放电状态判定单元10就可以判定当前正在被充电的蓄电装置处于充电-放电切换不需要状态。此外，当在第一蓄电装置21和第二蓄电装置22之中的当前正在放电的蓄电装置的电压等于或大于第二预定值β时，不用将该电压与第一预定值α比较，充电-放电状态判定单元10就可以判定当前正在放电的蓄电装置处于充电-放电切换不需要状态。在这种情形下，例如，充电-放电状态判定单元10基于第一开关5至第四开关8的导通/断开状态，判定第一蓄电装置21和第二蓄电装置22中的哪一个正在被充电和哪一个正在被放电。注意的是，当正在被充电的蓄电装置的电压超过第一预定值α时，充电-放电状态判定单元10判定正在被充电的蓄电装置处于要求放电的状态(下文中被称为“需要放电状态”)。此外，当正在被放电的蓄电装置的电压小于第二预定值β时，充电-放电状态判定单元10判定正在被放电的蓄电装置处于要求充电的状态(下文中被称为“需要充电状态”)。
状态切换单元11切换多端口电源装置100的运行状态。在本实施例中，状态切换单元11基于来自充电-放电状态判定单元10的判定结果而切换多端口电源装置100的运行状态。
具体地，当充电-放电状态判定单元10判定第一蓄电装置21和第二蓄电装置22中的至少一个不处于充电-放电切换不需要状态时，状态切换单元11切换多端口电源装置100的运行状态。更具体地，状态切换单元11将第一开关5至第四开关8之中的处于导通状态的开关切换至断开状态，并将处于断开状态的开关切换至导通状态。
例如，可以设想第一开关5和第四开关8处于导通状态而第二开关6和第三开关7处于断开状态的情形。在这种情形下，第一蓄电装置21当前正在被放电，或者换句话说，第一蓄电装置21正在向电负载20供电，同时第二蓄电装置22当前正在被充电，或者换句话说，发电装置23正在向第二蓄电装置22供电。
在这种情形下，当第二蓄电装置22的电压超过第一预定值α时，状态切换单元11判定当前正在被充电的第二蓄电装置22处于需要放电状态。因此，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至断开状态，并将第二开关6和第三开关7切换至导通状态。结果，第二蓄电装置22的充电停止，并且第二蓄电装置22的放电开始。此外，第一蓄电装置21的放电停止，并且第一蓄电装置21的充电开始。另外，当第一蓄电装置21的电压小于第二预定值β时，状态切换单元11判定当前正在被放电的第一蓄电装置21处于需要充电状态。因此，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至断开状态，并将第二开关6和第三开关7切换至导通状态。结果，第一蓄电装置21的放电停止，并且第一蓄电装置21的充电开始。此外，第二蓄电装置22的充电停止，并且第二蓄电装置22的放电开始。注意的是，在所有情形下，在从第一蓄电装置21至电负载20的供电和从第二蓄电装置22至电负载20的供电之间的切换被瞬间执行，因此电负载20能够接收连续的供电。
类似地，可以设想第一开关5和第四开关8处于断开状态而第二开关6和第三开关7处于导通状态的情形。在这种情形下，第二蓄电装置22当前正在被放电，或者换句话说，第二蓄电装置22正向电负载20供电，同时第一蓄电装置21当前正在被充电，或者换句话说，发电装置23正在向第一蓄电装置21供电。
在这种情形下，当第一蓄电装置21的电压超过第一预定值α时，状态切换单元11判定当前正在被充电的第一蓄电装置21处于需要放电状态。因此，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至导通状态，并将第二开关6和第三开关7切换至断开状态。结果，第一蓄电装置21的充电停止，并且第一蓄电装置21的放电开始。此外，第二蓄电装置22的放电停止，并且第二蓄电装置22的充电开始。另外，当第二蓄电装置22的电压小于第二预定值β时，状态切换单元11判定当前正在被放电的第二蓄电装置22处于需要充电状态。因此，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至导通状态，并将第二开关6和第三开关7切换至断开状态。结果，第二蓄电装置22的放电停止，并且第二蓄电装置22的充电开始。此外，第一蓄电装置21的充电停止，并且第一蓄电装置21的放电开始。注意的是，在所有情形下，在从第二蓄电装置22向电负载20的供电和从第一蓄电装置21向电负载20的供电之间的切换被瞬间完成，因此电负载20能够接收连续的供电。
这里，参照图3，将描述由第一状态切换单元11执行的切换多端口电源装置100的运行状态的处理(下文中被称为“第一状态切换处理”)。图3为显示第一状态切换处理的流程的流程图。控制设备1以预定的期间间隔重复执行第一状态切换处理。
首先，控制设备1开始使充电用蓄电装置充电，开始使放电用蓄电装置放电，并且利用计数器开始测量时间(步骤S1)，充电用蓄电装置被连接为使得将由发电装置23发的电充到充电用蓄电装置，放电用蓄电装置被连接为以便向电负载20供电。假设在充电用蓄电装置是第一蓄电装置21且放电用蓄电装置是第二蓄电装置22的这种情形下，第一开关5和第四开关8处于断开状态而第二开关6和第三开关7处于导通状态。另一方面，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22且放电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，第一开关5和第四开关8处于导通状态，而第二开关6和第三开关7处于断开状态。
接下来，控制设备1判定是否已经经过预定时间(步骤S2)。当判定还没有经过预定时间时(在步骤S2中为否)，控制设备1利用计数器继续测量时间，直到经过预定时间。
当判定已经经过预定时间时(在步骤S2中为是)，控制设备1重置计数器(步骤S3)，并中断充电用蓄电装置的充电(步骤S4)。在这情况下，能够更精确地检测充电用蓄电装置的电压。更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，控制设备1通过将第二开关6切换至断开状态来中断第一蓄电装置21的充电。在这情况下，第一电压传感器2能够更精确地检测第一蓄电装置21的电压。另一方面，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，控制设备1通过将第四开关8切换至断开状态来中断第二蓄电装置22的充电。在这情况下，第二电压传感器3能够更精确地检测第二蓄电装置22的电压。
接下来，控制设备1的充电-放电状态判定单元10判定充电用蓄电装置的电压是否超过第一预定值α或者放电用蓄电装置的电压是否小于第二预定值β(步骤S5)。换句话说，充电-放电状态判定单元10判定充电用蓄电装置是否处于需要放电状态或者放电用蓄电装置是否处于需要充电状态。
当判定出充电用蓄电装置的电压等于或小于第一预定值α且放电用蓄电装置的电压等于或大于第二预定值β时(步骤S5中为否)，控制设备1重新开始充电用蓄电装置的充电(步骤S6)。更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，控制设备1通过将第二开关6返回到导通状态来重新开始第一蓄电装置21的充电。另一方面，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，控制设备1通过将第四开关8返回到导通状态来重新开始第二蓄电装置22的充电。然后，控制设备1向前执行步骤S2的处理。
另一方面，当判定充电用蓄电装置的电压超过第一预定值α或放电用蓄电装置的电压小于第二预定值β时(步骤S5中为是)，控制设备1的状态切换单元11将第一开关5至第四开关8之中的处于导通状态的开关切换至断开状态，并将处于断开状态的开关切换至导通状态(步骤S7)。更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至导通状态，并将第二开关6和第三开关7切换至断开状态。或者，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，状态切换单元11将第一开关5和第四开关8切换至断开状态，并将第二开关6和第三开关7切换至导通状态。结果，用作充电用蓄电装置的蓄电装置被切换为变成放电用蓄电装置，而用作放电用蓄电装置的蓄电装置被切换为变成充电用蓄电装置。此后，控制设备1结束当前的第一状态切换处理。
接下来，参照图4，将描述在第一状态切换处理期间输入/输出端口P1的电压或者换句话说施加至电负载20的电压的转变。图4是显示输入/输出端口P1、P2和P3的电压的转变的图，其中时间布置在横坐标上，且电压布置在纵坐标上。此外，在图4中，由黑色实线指示的转变表示输入/输出端口P1的电压的转变，由白色点线指示的转变表示输入/输出端口P2的电压的转变，而由白色点划线指示的转变表示输入/输出端口P3的电压的转变。另外，点SP1指示输入/输出端口P1的电压超过第一预定值α且用作充电用蓄电装置的第一蓄电装置21进入需要放电状态时的切换点。点SP2指示输入/输出端口P3的电压超过第一预定值α且用作充电用蓄电装置的第二蓄电装置22进入需要放电状态时的切换点。点SP3指示输入/输出端口P3的电压降到第二预定值β以下且用作放电用蓄电装置的第二蓄电装置22进入需要充电状态时的切换点。
如图4所示，当充电用蓄电装置进入需要放电状态或者放电用蓄电装置进入需要充电状态时，多端口电源装置100执行切换以使充电用蓄电装置变成放电用蓄电装置且放电用蓄电装置变成充电用蓄电装置。更具体地，多端口电源装置100切换第一开关5和第四开关8的组合的导通/断开状态，并切换第二开关6和第三开关7的组合的导通/断开状态。在这情况下，多端口电源装置100能够将输入/输出端口P1的电压保持在从第二预定值β到第一预定值α延伸的范围内的电压。
在如上所述配置的多端口电源装置100中，可以以低成本且不使用DC-DC转换器来使发电装置23对第一蓄电装置21或第二蓄电装置22充电所在的充电电路与第二蓄电装置22或第一蓄电装置21向电负载20供电所在的供电电路能够电分离。因此，利用多端口电源装置100，能够抑制充电电压对电负载20的影响。更具体地，例如，当电负载20包括灯时，能够抑制灯由于电压变化而闪烁。
此外，在多端口电源装置100中，充电电路和供电电路相互电分离，因此，第一蓄电装置21和第二蓄电装置22可以分别被充电至期望的电压。因此，利用多端口电源装置100，可以实现第一蓄电装置21和第二蓄电装置22的寿命的增加。另外，利用多端口电源装置100，在通过依照车辆的状态改变发电电压来调节发动机负载时，可以扩大在对第一蓄电装置21或第二蓄电装置22充电的充电控制期间能够使用的发电电压(充电电压)的范围。
此外，在多端口电源装置100中，第一蓄电装置21或第二蓄电装置22向起动装置24供电所在的电路与第二蓄电装置22或第一蓄电装置21向电负载20供电所在的电路电分离，因此能够抑制在通过起动装置24而启动的期间电压暂降对电负载20的影响。因此，多端口电源装置100也可以安装在具有怠速停止功能的车辆内，利用怠速停止功能起动被频繁执行。
另外，在多端口电源装置100中，由于第一蓄电装置21或第二蓄电装置22向起动装置24供电所在的电路与第二蓄电装置22或第一蓄电装置21向电负载20供电所在的电路电分离，因此能够防止由于施加至电负载20的暗电流引起的扁电池。此外，利用多端口电源装置100，能够防止由于扁电池引起的起动装置24无法执行起动的情况。
接下来，参照图5至图8，将描述根据本发明第二实施例的多端口电源装置100A。图5是显示多端口电源装置100A的配置的示例的功能框图，且图6是显示包括图5所示的多端口电源装置100A的电源系统的配置的示例的示意性电路图。
多端口电源装置100A是安装在使用发动机、电动机等作为驱动源的车辆内的车内装置。在本实施例中，多端口电源装置100A包括作为主要组成元件的控制设备1A、第一开关5A、第二开关6A、第三开关7A和第四开关8A。
四个输入/输出端口P1至P4，第一电压传感器2、第二电压传感器3、充电-放电状态判定单元10、电负载20、第一蓄电装置21、第二蓄电装置22、发电装置23以及起动装置24配置为与它们在多端口电源装置100中的对应部件相同，因此省略了对它们的描述。
控制设备1A控制多端口电源装置100A的运行。在本实施例中，控制设备1A是包括CPU、RAM、ROM和输入/输出接口等的计算机。控制设备1A从ROM或RAM中读取与诸如充电-放电状态判定单元10和状态切换单元11的各种功能元件相对应的程序，并使CPU执行与各种功能元件相对应的处理。更具体地，控制设备1A(状态切换单元11A)在接收来自第一电压传感器2、第二电压传感器3、第三电压传感器4等的输出后执行与各种功能元件相对应的计算，并基于计算的结果控制第一开关5A、第二开关6A、第三开关7A、第四开关8A等等。
第一开关5A至第四开关8A在导通状态和断开状态之间切换电路。具体地，第一开关5A至第四开关8A由被配置为在导通状态和断开状态之间切换的开关元件构成。另外，流经开关元件(其构成第一开关5A至第四开关8A中的每一个开关)的电流，在导通状态下是可控的(可变的)。更具体地，例如，第一开关5A至第四开关8A包括晶闸管、双极晶体管、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)等等。此外，可以使用抑制型开关元件或增强型开关元件。在本实施例中，抑制型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)被用作第一开关5A至第四开关8A。注意的是，第二开关6A和第四开关8A中的每一个可以由继电器构成，其被配置为使得在导通状态下流经继电器的电流是不可控的。
用作第一开关5A的MOSFET将输入/输出端口P1的电压用作栅极驱动电源。用作第二开关6A的MOSFET将输入/输出端口P2的电压用作栅极驱动电源。用作第三开关7A的MOSFET将输入/输出端口P1的电压用作栅极驱动电源。用作第四开关8A的MOSFET将输入/输出端口P3的电压用作栅极驱动电源。此外，第一开关5A至第四开关8A的各自栅电压的值被用作栅极控制电路的控制设备1控制在从0V到栅极驱动电源的电压值。在本实施例中，使用了多个抑制型MOSFET，因此，导通电流(漏极电流)随着栅电压值的下降而增大。
与第一电压传感器2和第二电压传感器3类似的第三电压传感器4，检测使多端口电源装置100A运行所要求的电压。在本实施例中，为了检测输入/输出端口P1的电压而附接了第三电压传感器4。第三电压传感器4以预定的期间间隔重复检测输入/输出端口P1的电压，并向控制设备1A输出所检测的电压值。
状态切换单元11A切换多端口电源装置100A的运行状态。在本实施例中，状态切换单元11A基于来自充电-放电状态判定单元10的判定结果来切换多端口电源装置100A的运行状态。
具体地，当充电-放电状态判定单元10判定第一蓄电装置21和第二蓄电装置中的至少一个不处于充电-放电切换不需要状态时，状态切换单元11A切换多端口电源装置100A的运行状态。更具体地，状态切换单元11A将第一开关5A至第四开关8A之中的处于导通状态的与充电相关的开关切换至断开状态。此外，状态切换单元11A将第一开关5A至第四开关8A之中的处于断开状态的与放电相关的开关逐渐切换至导通状态，并且当开关达到预定的导通状态时，将处于导通状态的与放电相关的开关切换至断开状态，且将处于断开状态的与充电相关的开关切换至导通状态。
例如，可以设想第一开关5A和第四开关8A处于导通状态而第二开关6A和第三开关7A处于断开状态的情形。在这种情形下，第一蓄电装置21当前正在被放电，或者换句话说，第一蓄电装置21正在向电负载20供电，并且第二蓄电装置22当前正在被充电，或者换句话说，发电装置23正在向第二蓄电装置22供电。
在这种情形下，当正在被充电的第二蓄电装置22的电压超过第一预定值α时，状态切换单元11A判定第二蓄电装置22处于需要放电状态。因此，状态切换单元11A将第四开关8A切换至断开状态，同时将第一开关5A保持在导通状态。然后，状态切换单元11A将被设置在输入/输出端口P1的电压值的第三开关7A的栅电压以预定值ΔV多次逐渐降低到0V，以使得第三开关7A的漏极电流逐渐增大。结果，第二蓄电装置22的充电停止并开始其放电。然后，当输入/输出端口P1的电压由于第三开关7A的漏极电流的增大而开始增加时，状态切换单元11A将第一开关5A切换至断开状态并将第二开关6A切换至导通状态。结果，第一蓄电装置21的放电停止并开始其充电。注意的是，输入/输出端口P1的电压的增加由第三电压传感器4来检测。
此外，当正在被放电的第一蓄电装置21的电压下降到第二预定值β以下时，状态切换单元11A判定第一蓄电装置21处于需要充电状态。因此，状态切换单元11A执行与上面所描述的第二蓄电装置22被判定为处于需要放电状态的情形的处理相同的处理。结果，第一蓄电装置21的放电停止并开始其充电。此外，第二蓄电装置22的充电停止并开始其放电。
注意的是，在所有情形下，在从第一蓄电装置21向电负载20的供电和从第二蓄电装置22向电负载20的供电之间的切换在很短的重叠期间内执行，因此电负载20能接收连续的供电。
这里，参照图7，将描述由第一状态切换单元11A执行的用来切换多端口电源装置100A的运行状态的处理(下文中称为“第二状态切换处理”)。图7为显示第二状态切换处理的流程的流程图。控制设备1A以预定的期间间隔重复执行第二状态切换处理。图7中的步骤S11至步骤S16和图3中的步骤S1至S6相同。因此，省略了对步骤S11至步骤S16的描述，并从步骤S17向前提供详细描述。
在步骤17中，或者换句话说，当判定充电用蓄电装置处于需要放电状态或放电用蓄电装置处于需要充电状态时，控制设备1A的状态切换单元11A停止充电用蓄电装置的充电。更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，状态切换单元11A通过将第二开关6A切换至断开状态来停止第一蓄电装置21的充电。结果，防止了发电装置23的电压变化经由第二开关6A和第一开关5A影响电负载20。注意的是，在这种情形下，第四开关8A处于断开状态。
或者，当充电用蓄电装置为第二蓄电装置22时，状态切换单元11A通过将第四开关8切换至断开状态而停止第二蓄电装置22的充电。结果，防止了发电装置23的电压变化经由第四开关8A和第三开关7A影响电负载20。注意的是，在这种情形下，第二开关6A处于断开状态。
接下来，控制设备1A将在断开状态下的放电侧开关(第一开关5A或第三开关7A)的栅电压降低预定值ΔV(步骤S18)。更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，控制设备1A将在断开状态下的放电侧开关即第一开关5A的栅电压降低ΔV。结果，增大了流经第一开关5A的漏极电流。或者，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，控制设备1A将在断开状态下的放电侧开关即第三开关7A的栅电压降低ΔV。结果，增大了流经第三开关7A的漏极电流。
接下来，控制设备1A基于第三电压传感器4的输出来判定输入/输出端口P1的电压是否已经增加(步骤S19)。当已经判定输入/输出端口P1的电压没有增加时(步骤S19中为否)，控制设备1A将处理返回至步骤S18，以进一步将在断开状态下的放电侧开关的栅电压降低ΔV。控制设备1A重复进行步骤S18和步骤S19的处理，直到判定输入/输出端口P1的电压已经增加。
当已经判定输入/输出端口P1的电压已增加时(步骤S19中为是)，状态切换单元11A将在导通状态下的放电侧开关切换至断开状态(步骤S20)。更具体地，当充电用蓄电装置为第一蓄电装置21时，状态切换单元11A将在导通状态下的放电侧开关即第三开关7A切换至断开状态。结果，用作放电用蓄电装置的第二蓄电装置22与电负载20断开连接，以使得第二蓄电装置22能够被充电。或者，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，状态切换单元11A将在导通状态下的放电侧开关即第一开关5A切换至断开状态。结果，用作放电用蓄电装置的第一蓄电装置21与电负载20断开连接，以使得第一蓄电装置21能够被充电。
接下来，状态切换单元11A开始使起初是放电用蓄电装置的蓄电装置充电(步骤S21)。更具体地，当充电用蓄电装置起初是第一蓄电装置21时，状态切换单元11A通过将第四开关8A切换至导通状态来开始使起初是放电用蓄电装置的第二蓄电装置22充电。或者，当充电用蓄电装置起初是第二蓄电装置22时，状态切换单元11A通过将第二开关6A切换至导通状态来开始使起初是放电用蓄电装置的第一蓄电装置21充电。
接下来，控制设备1A基于第三电压传感器4的输出而判定起初在断开状态下的放电侧开关的栅电压是否已经达到导通电压(例如，0V)(步骤S22)。更具体地，当充电用蓄电装置起初是第一蓄电装置21时，状态切换单元11A判定起初是在断开状态下的放电侧开关的第一开关5A的栅电压是否已经达到导通电压。或者，当充电用蓄电装置起初是第二蓄电装置22时，状态切换单元11A判定起初是在断开状态下的放电侧开关的第三开关7A的栅电压是否已经达到导通电压。注意的是，导通电压是当漏极电流在最大值时实现的栅电压。
当已经判定起初在断开状态下的放电侧开关的栅电压没有达到导通电压时(步骤S22中为否)，控制设备1A将起初在断开状态下的放电侧开关的栅电压降低预定值ΔV(步骤S23)。然后，控制设备1A重复进行步骤S22和S23的处理，直到起初在断开状态下的放电侧开关的栅电压达到导通电压。
当已经判定起初在断开状态下的放电侧开关的栅电压已达到导通电压时(步骤S22中为是)，控制设备1A结束当前的第二状态切换处理。
接下来，参照图8A和图8B，将描述在第二状态切换处理期间输入/输出端口P1的电压的转变，或换句话说是施加至电负载20的电压的转变。图8A和图8B是分别显示输入/输出端口P1、P2和P3的电压的转变的图，其中时间布置在横坐标上且电压被布置在纵坐标上。图8A是与图4相同的图，并且为了和图8B对比，图8A显示了在第一状态切换处理期间输入/输出端口P1、P2和P3的电压的转变。此外，在图8A和图8B中，由黑色实线指示的转变表示输入/输出端口P1的电压的转变，由白色点线指示的转变表示输入/输出端口P2的电压的转变，而由白色点划线指示的转变表示输入/输出端口P3的电压的转变。另外，点SP1指示输入/输出端口P1的电压超过第一预定值α且用作充电用蓄电装置的第一蓄电装置21进入需要放电状态时的切换点。点SP2指示输入/输出端口P3的电压超过第一预定值α且用作充电用蓄电装置的第二蓄电装置22进入需要放电状态时的切换点。点SP3指示输入/输出端口P3的电压降到第二预定值β以下且用作放电用蓄电装置的第二蓄电装置22进入需要充电状态时的切换点。
如图8B所示，当充电用蓄电装置进入需要放电状态或放电用蓄电装置进入需要充电状态时，多端口电源装置100A执行切换以使充电用蓄电装置变成放电用蓄电装置且放电用蓄电装置变成充电用蓄电装置。更具体地，多端口电源装置100A切换第一开关5A和第四开关8A的组合的导通/断开状态，并切换第二开关6A和第三开关7A的组合的导通/断开状态。结果，多端口电源装置100A能够将输入/输出端口P1的电压保持在从第二预定值β到第一预定值α延伸的范围内的电压。
此外，如图8B所示，在由多端口电源装置100A执行的切换期间在输入/输出端口P1中发生的电压变化，比图8A中所示的由多端口电源装置100引起的电压变化更平缓。此原因是，通过被配置为使得流经在导通状态下的开关元件的电流是可控的开关元件，从起初是充电用蓄电装置的蓄电装置流到电负载20的电流能够逐渐增大。结果，多端口电源装置100A能够在充电-放电切换期间抑制输入/输出端口P1的急剧的电压变化。
利用这样配置的多端口电源装置100A，除了上述多端口电源装置100的效果之外，还能够抑制在充电-放电切换期间施加至电负载20的电压的急剧变化。因此，例如，当电负载20包括灯时，多端口电源装置100A能够甚至进一步抑制在充电-放电切换期间由于电压变化而引起的灯的闪烁。
此外，状态切换单元11A通过以预定值ΔV多次逐渐降低抑制型场效应晶体管(MOSFET)的栅电压而逐渐增大漏极电流。然而，本发明并不限于此，而是，状态切换单元11A可以通过以预定值ΔV多次逐渐增加增强型场效应晶体管(MOSFET)的栅电压而逐渐增大漏极电流。
此外，在上述实施例中，多端口电源装置100和100A通过使两个蓄电装置中的一个充电同时使另一个放电来向电负载20连续供电。然而，本发明并不限于此，而是，多端口电源装置100和100A可以通过使三个以上的蓄电装置中的一个或多个充电同时使另一个蓄电装置放电来向电负载20连续供电。
接下来，参照图9，将描述根据本发明的第三实施例的多端口电源装置100B。图9是显示多端口电源装置100B的配置的示例的功能框图。
多端口电源装置100B是安装在使用发动机、电动机等作为驱动源的车辆内的车内装置。除了输出装置9和蓄电装置异常检测单元12的配置之外，多端口电源装置100B被配置成与多端口电源装置100相同，因此省略了相同部分的描述。此外，除了控制设备1B和发电装置23通过信号线连接之外，包括图9所示的多端口电源装置100B的电源系统与图2中所示的电源系统相同，因此，省略了电源系统的示意性电路图。
控制设备1B控制多端口电源装置100B的运行。在本实施例中，控制设备1B是包括CPU、RAM、ROM、输入/输出接口等的计算机。控制设备1B从ROM或RAM中读取与诸如充电-放电状态判定单元10、状态切换单元11和蓄电装置异常检测单元12的各种功能元件相对应的程序，并使CPU执行与各种功能元件相对应的处理。更具体地，控制设备1B(即，状态切换单元11和蓄电装置异常检测单元12)在接收来自第一电压传感器2、第二电压传感器3等的输出后执行与各种功能元件相对应的计算，并基于计算的结果控制第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8、输出装置9等。
输出装置9输出各种信息，且例如包括诸如车内扬声器或警报器的音频输出装置、诸如车内显示器或LED灯的显示装置以及诸如座椅振动器或方向盘振动器的振动装置。在本实施例中，输出装置9是依照由控制设备1B输出的控制信号而显示各种信息的车内显示器。
蓄电装置异常检测单元12检测连接至多端口电源装置100B的蓄电装置的异常。在本实施例中，蓄电装置异常检测单元12检测在第一蓄电装置21和第二蓄电装置22中的异常。
具体地，当异常检测对象蓄电装置与发电装置23断开连接时，蓄电装置异常检测单元12获取受到异常检测的蓄电装置的电压，并基于所获得的电压检测该蓄电装置的异常。注意的是，蓄电装置异常检测单元12可以在已经对蓄电装置进行了预定时间段的充电后，获取异常检测对象蓄电装置的电压。在这情况下，尽管尝试对蓄电装置充电，但通过判定蓄电装置的电压没有变化，或者换句话说，通过判定蓄电装置没有被充电，能够更容易地检测到蓄电装置中的异常。
更具体地，当蓄电装置的电压小于第三预定值γ时，蓄电装置异常检测单元12判定在异常检测对象蓄电装置中已经发生了异常。第三预定值γ等于或小于上述的第二预定值β，但是可以依照蓄电装置的类型而变化。
在判定在蓄电装置中已经发生了异常之后，蓄电装置异常检测单元12切换开关，以使得没有检测到异常的另一个蓄电装置、电负载20和发电装置23被电连接。在这情况下，在确保能够从没有检测到异常的另一个蓄电装置或者发电装置23向电负载20连续供电的同时，没有检测到异常的该另一个蓄电装置能够被充电。此外，蓄电装置异常检测单元12向发电装置23输出控制信号以控制发电装置23，使得发电装置23的发电电压保持在预定的范围内。例如，预定的范围是从第二预定值β(例如，12V)到第一预定值α(例如，13V)延伸的范围。结果，不会将过大的电压施加到电负载20。
这里，参照图10，将描述由蓄电装置异常检测单元12执行的检测蓄电装置的异常的处理(下文中称为“蓄电装置异常检测处理”)。图10为显示蓄电装置异常检测处理的流程的流程图。控制设备1B以预定的期间间隔重复执行蓄电装置异常检测操作。注意的是，例如，控制设备1B可以在诸如已经执行了预定时间段的充电之后的预定时刻对异常检测对象蓄电装置执行蓄电装置异常检测处理。
首先，控制设备1B的蓄电装置异常检测单元12使异常检测对象蓄电装置与发电装置23断开电连接(步骤S21)。
更具体地，当异常检测对象蓄电装置是第一蓄电装置21时，通过将第二开关6切换至断开状态，蓄电装置异常检测单元12使第一蓄电装置21与发电装置23断开电连接。在这情形下，能够检测到第一蓄电装置21的电压而不受发电装置23的发电电压的影响。注意的是，在这种情形下，第一开关5和第四开关8处于断开状态，而第三开关7处于导通状态。因此，在确保能够从第二蓄电装置22向电负载20连续供电的同时，电负载20和第一蓄电装置21被断开电连接。
或者，当异常检测对象蓄电装置是第二蓄电装置22时，通过将第四开关8切换至断开状态，蓄电装置异常检测单元12使第二蓄电装置22与发电装置23断开电连接。在这情形下，能够检测到第二蓄电装置22的电压而不受发电装置23的发电电压的影响。注意的是，在这种情形下，第一开关5处于导通状态，而第二开关6和第三开关7处于断开态。因此，在确保能够从第一蓄电装置21向电负载20连续供电的同时，电负载20和第二蓄电装置22被断开电连接。
接下来，蓄电装置异常检测单元12基于第一电压传感器2或第二电压传感器3的输出来判定异常检测对象蓄电装置的电压是否小于第三预定值γ(步骤S22)。
更具体地，当异常检测对象蓄电装置是第一蓄电装置21时，蓄电装置异常检测单元12基于第一电压传感器2的输出来判定第一蓄电装置21的电压是否小于第三预定值γ。
或者，当异常检测对象蓄电装置是第二蓄电装置22时，蓄电装置异常检测单元12基于第二电压传感器3的输出来判定第二蓄电装置22的电压是否小于第三预定值γ。
在判定异常检测对象蓄电装置的电压小于第三预定值γ(步骤S22中为是)之后，蓄电装置异常检测单元12向输出装置9输出控制信号，以使得指示已经在异常检测对象蓄电装置中检测到异常的消息被显示在车内显示器上(步骤S23)。
另一方面，在判定异常检测对象蓄电装置的电压等于或大于第三预定值γ(步骤S22中为否)之后，蓄电装置异常检测单元12执行步骤S24但不向输出装置9输出控制信号。
接下来，蓄电装置异常检测单元12判定是否对全部的蓄电装置都已经执行了异常检测(步骤S24)。当判定还没有对全部的蓄电装置执行异常检测时(步骤S24中为否)，蓄电装置异常检测单元12将异常检测对象蓄电装置切换成另一个蓄电装置(步骤S25)，并随后向前执行步骤S21的处理。当判定已经对全部的蓄电装置执行了异常检测时(步骤S24中为是)，蓄电装置异常检测单元12判定是否已经在任意一个蓄电装置中检测到异常(步骤S26)。
当判定已经在蓄电装置之一中检测到异常时(步骤S26中为是)，蓄电装置异常检测单元12使电负载20、正常的蓄电装置以及发电装置23电连接，并将发电装置23的发电电压控制到预定范围(步骤S27)。
更具体地，当判定仅在第一蓄电装置21中检测到异常时，蓄电装置异常检测单元12将第一开关5和第二开关6切换至断开状态，并将第三开关7和第四开关8切换至导通状态。在这情形下，蓄电装置异常检测单元12使电负载20、第二蓄电装置22和发电装置23电连接。结果，在确保能够从第二蓄电装置22或发电装置23向电负载20连续供电的同时，没有检测到异常的第二蓄电装置22能够用发电装置23的发电电压进行充电。蓄电装置异常检测单元12还将发电装置23的发电电压控制到预定范围。在这情形下，不会将过大的电压施加到电负载20。
或者，当判定仅在第二蓄电装置22中检测到异常时，蓄电装置异常检测单元12将第一开关5和第二开关6切换至导通状态，并将第三开关7和第四开关8切换至断开状态。在这情形下，蓄电装置异常检测单元12使电负载20、第一蓄电装置21和发电装置23电连接。结果，在确保能够从第一蓄电装置21或发电装置23向电负载20连续供电的同时，没有检测到异常的第一蓄电装置12能够用发电装置23的发电电压进行充电。蓄电装置异常检测单元12还将发电装置23的发电电压控制到预定范围。在这情形下，不会将过大的电压施加到电负载20。
在一个或多个蓄电装置中检测到异常的情形下，只要存在多个正常的蓄电装置，蓄电装置异常检测单元12就不必将发电装置23连接到与电负载20相连接的正常的蓄电装置。此原因是，在顺序地使用多个正常的蓄电装置作为充电用蓄电装置或放电用蓄电装置时，多端口电源装置100B的运行状态能够继续被状态切换单元11切换。
此外，在一个蓄电装置中检测到异常之后，蓄电装置异常检测单元12可以使电负载20、另一个蓄电装置和发电装置23电连接，并将发电装置23的发电电压控制到预定范围，但不对其余蓄电装置中的任意一个执行异常检测。
因此，基于在异常检测对象蓄电装置与发电装置23断开连接后异常检测对象蓄电装置的电压，蓄电装置异常检测单元12判定在异常检测对象蓄电装置中异常的发生。结果，蓄电装置异常检测单元12能够精确地判定蓄电装置中异常的发生。
此外，基于在正常时将要在蓄电装置中建立的电压状态是否实际上被建立，蓄电装置异常检测单元12能判定在异常检测对象蓄电装置中异常的发生。结果，蓄电装置异常检测单元12能够精确地判定在蓄电装置中异常的发生。
此外，即使当蓄电装置异常检测单元12检测到一个或多个蓄电装置的异常时，只要至少一个蓄电装置是正常的，多端口电源装置100B就能继续运行。换句话说，能够从正常的蓄电装置持续给电负载20供电。
接下来，参照图11，将描述根据本发明的第四实施例的多端口电源装置100C。图11是显示多端口电源装置100C的配置的示例的功能框图。
多端口电源装置100C是安装在使用发动机、电动机等作为驱动源的车辆内的车内装置。除了第三电压传感器4、第四电压传感器40和开关异常检测单元13的配置之外，多端口电源装置100C被配置为与多端口电源装置100B相同，因此省略了相同元件的描述。此外，包括图11中所示的多端口电源装置100C的电源系统和包括多端口电源装置100B的电源系统相同，因此，省略了电源系统的示意性电路图。
控制设备1C控制多端口电源装置100C的运行。在本实施例中，控制设备1C是包括CPU、RAM、ROM、输入/输出接口等的计算机。控制设备1C从ROM或RAM中读取与诸如充电-放电状态判定单元10、状态切换单元11、蓄电装置异常检测单元12以及开关异常检测单元13的各种功能元件对应的程序，并使CPU执行与各种功能元件对应的处理。更具体地，控制设备1C(即，状态切换单元11、蓄电装置异常检测单元12和开关异常检测单元13)在接收来自第一电压传感器2、第二电压传感器3、第三电压传感器4、第四电压传感器40等的输出后执行与各种功能元件相对应的计算，并基于计算的结果控制第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8、输出装置9等等。
与第一电压传感器2和第二电压传感器3类似，第三电压传感器4和第四电压传感器40检测使多端口电源装置100C运行所要求的电压。在本实施例中，为了检测输入/输出端口P1的电压而附接了第三电压传感器4。第三电压传感器4以预定期间间隔重复地检测输入/输出端口P1的电压，并将检测到的电压值输出至控制设备1C。此外，为了检测输入/输出端口P4的电压而附接了第四电压传感器40。第四电压传感器40以预定期间间隔重复地检测输入/输出端口P4的电压，并将检测到的电压值输出至控制设备1C。
开关异常检测单元13检测构成多端口电源装置100C的开关的异常。在本实施例中，开关异常检测单元13检测第一开关5、第二开关6、第三开关7和第四开关8中的至少一个开关的异常。
具体地，开关异常检测单元13将发电装置23的发电电压设置在比所有的蓄电装置的电压高的值处。
然后，开关异常检测单元13获取连接到电负载20的输入/输出端口P1的电压、连接到充电用蓄电装置的输入/输出端口的电压(下文中称为“充电用蓄电装置电压”)、连接到放电用蓄电装置的输入/输出端口的电压(下文中称为“放电用蓄电装置电压”)和连接到发电装置23的输入/输出端口P4的电压，并基于获得的电压检测开关的异常。
更具体地，当输入/输出端口P1的电压等于充电用蓄电装置电压，放电用蓄电装置电压等于输入/输出端口P4的电压，并且输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P4的电压时，开关异常检测单元13判定在开关中没有发生异常。换句话说，当输入/输出端口P1的电压不同于充电用蓄电装置电压时，或者当放电用蓄电装置电压不同于输入/输出端口P4的电压时，或者当输入/输出端口P1的电压和输入/输出端口P4的电压是相等的时，开关异常检测单元13判定在开关中发生了异常。
此原因是，在多端口电源装置100C中，当在输入/输出端口P1和连接到充电用蓄电装置的输入/输出端口之间的开关是正常的时，输入/输出端口P1的电压和充电用蓄电装置电压是相等的。
此外，在多端口电源装置100C中，当在连接到放电用蓄电装置的输入/输出端口和输入/输出端口P4之间的开关是正常的时，放电用蓄电装置电压和输入/输出端口P4的电压是相等的。
另外，在多端口电源装置100C中，当所有的开关都是正常的时，充电电路和供电电路电分离，因此，只要发电装置23的发电电压被设置为比所有蓄电装置的电压大，输入/输出端口P1的电压和输入/输出端口P4的电压就不会变成相等。
接下来，在已经判定在至少一个开关中发生异常时，开关异常检测单元13将全部的开关切换至导通状态。此原因是，当即使仅在一个开关中发生异常时，多端口电源装置100C不能如期望地那样通过由状态切换单元11执行的控制而运行。结果，多端口电源装置100C的运行继续处于次善运行状态。此外，开关异常检测单元13向发电装置23输出控制信号以控制发电装置23，使得发电装置23的发电电压保持在预定范围内。例如，该预定范围是从第二预定值β(例如12V)到第一预定值α(例如13V)延伸的范围。结果，不会将过大的电压施加至电负载20。
这里，参照图12，将描述用来检测开关异常的由开关异常检测单元13执行的处理(下文中称为“开关异常检测处理”)。图12是显示开关异常检测处理的流程的流程图。控制设备1C以预定期间间隔重复地执行开关异常检测过程。注意的是，例如，控制设备1C可以在诸如车辆的起动期间的预定时间执行开关异常检测处理。
首先，当发电装置23的发电在进行中时，控制设备1C的开关异常检测单元13停止发电装置23的发电(步骤S31)。这是为了防止在获得蓄电装置的电压时发电装置23的发电电压影响蓄电装置的电压。注意的是，在这种情形下，放电用蓄电装置经由输入/输出端口P1连接至电负载20，且充电用蓄电装置经由输入/输出端口P4连接至发电装置23。
接下来，开关异常检测单元13获取构成多端口电源装置100C的多个蓄电装置的各自电压，并将获取的电压中的最高电压导出为基准电压RV(步骤S32)。
接下来，开关异常检测单元13将通过使预定值ΔRV和基准电压RV相加获得的值设置为发电装置23的发电电压(步骤S33)。在这情形下，当开关中没有发生异常时，建立了输入/输出端口P4的电压比所有蓄电装置的电压大的状态。
接下来，开关异常检测单元13开始发电装置23的发电(步骤S34)。在这情形下，建立了能够检测开关异常的状态。
接下来，开关异常检测单元13判定是否满足预定状态(步骤S35)。在本实施例中，当输入/输出端口P1的电压等于充电用蓄电装置电压，放电用蓄电装置电压等于输入/输出端口P4的电压，且输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P4的电压时，满足预定状态。
更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21时，开关异常检测单元13判定如下的状态是否满足：输入/输出端口P1的电压等于输入/输出端口P3的电压，输入/输出端口P2的电压等于输入/输出端口P4的电压，并且输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P4的电压。
或者，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22时，开关异常检测单元13判定如下的状态是否满足：输入/输出端口P1的电压等于输入/输出端口P2的电压，输入/输出端口P3的电压等于输入/输出端口P4的电压，并且输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P4的电压。
在判定不满足预定状态后(步骤S35中为否)，开关异常检测单元13向输出装置9输出控制信号，以在车内显示器上显示指示已经在开关中检测到异常的消息(步骤S36)。
更具体地，当充电用蓄电装置是第一蓄电装置21且开关异常检测单元13判定输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P3的电压时，在车内显示器上显示指示在第三开关7中发生异常的消息。此外，当开关异常检测单元13判定输入/输出端口P2的电压不同于输入/输出端口P4的电压时，在车内显示器上显示指示在第二开关6中发生异常的消息。另外，当开关异常检测单元13判定输入/输出端口P1的电压等于输入/输出端口P4的电压时，在车内显示器上显示指示在第一开关5和第四开关8中的至少一个开关中发生异常的消息。
或者，当充电用蓄电装置是第二蓄电装置22且开关异常检测单元13判定输入/输出端口P1的电压不同于输入/输出端口P2的电压时，在车内显示器上显示指示在第一开关5中发生异常的消息。此外，当开关异常检测单元13判定输入/输出端口P3的电压不同于输入/输出端口P4的电压时，在车内显示器上显示指示在第四开关8中发生异常的消息。另外，当开关异常检测单元13判定输入/输出端口P1的电压等于输入/输出端口P4的电压时，在车内显示器上显示指示在第二开关6和第三开关7中的至少一个开关中发生异常的消息。
另一方面，在判定满足预定状态后(步骤S35中为是)，开关异常检测单元13执行步骤S37而不向输出装置9输出控制信号。
接下来，开关异常检测单元13判定是否已经在多端口电源装置100C的全部运行状态下尝试检测开关异常(步骤S37)。在本实施例中，对是否已经在第一运行状态和第二运行状态中的每个运行状态下尝试检测开关异常进行判定。第一运行状态是将第一蓄电装置21用作放电用蓄电装置且将第二蓄电装置22用作充电用蓄电装置的运行状态，而第二运行状态是将第二蓄电装置22用作放电用蓄电装置且将第一蓄电装置21用作充电用蓄电装置的运行状态。
当判定还没有在全部的运行状态下尝试检测开关异常时(步骤S37中为否)，开关异常检测单元13将多端口电源装置100C的运行状态切换至另一运行状态(步骤S38)，然后向前执行步骤S31的处理。当判定已经在全部的运行状态下尝试检测开关异常时(步骤S37中为是)，开关异常检测单元13判定是否已经在任意一个开关中检测到异常(步骤S39)。
当判定已经在开关之一中检测到异常时(步骤S39中为是)，开关异常检测单元13将全部的开关切换至导通状态，并控制发电装置23的发电电压到预定范围(步骤S40)。
更具体地，开关异常检测单元13将第一开关5至第四开关8全部切换至导通状态。结果，即使当开关异常检测单元13在第一开关5或第二开关6中检测到异常时，也能够从发电装置23经由第三开关7和第四开关8向电负载20供电。此外，即使当开关异常检测单元13在第三开关7或第四开关8中检测到异常时，也能够从发电装置23经由第一开关5和第二开关6向电负载20供电。
开关异常检测单元13还将发电装置23的发电电压控制到预定范围。结果，不会将过大的电压施加到电负载20。
另外，开关异常检测单元13将全部的开关都切换至导通状态而不考虑检测到异常的开关。因此，开关异常检测单元13可以在于开关之一中检测到异常的点时，将全部的开关切换至导通状态，而不用在能够由多端口电源装置100C实现的所有的运行状态下尝试检测开关异常。
注意的是，当经由连接至蓄电装置的输入/输出端口而连结输入/输出端口P1和输入/输出端口P4的路径中的至少两条路径功能正常时，开关异常检测单元13不需要将全部的开关都切换至导通状态。例如，在判定特定的蓄电装置和发电装置23之间的开关固定在断开(OFF)状态之后，开关异常检测单元13仅使经过连接到特定蓄电装置的输入/输出端口的路径断开连接。此后，开关异常检测单元13可以使状态切换单元11继续切换多端口电源装置100C的运行状态。
因此，开关异常检测单元13基于当开关正常时将要在输入/输出端口P1至P4的各自电压之间建立的大小关系，来判定开关异常的发生。结果，开关异常检测单元13能够精确地判定开关中异常的发生。
此外，在任意一个开关中检测到异常之后，开关异常检测单元13将全部的开关切换至导通状态。因此，利用开关异常检测单元13，只要连结输入/输出端口P1和输入/输出端口P4的所有路径不同时处于断开状态，多端口电源装置100C的运行就能够继续。换句话说，能够从发电装置23向电负载20供电。
以上详细描述了本发明的实施例，但是本发明并不限于上述实施例，并且在不背离本发明范围的情况下，各种修改和替换可以应用到上述实施例。
例如，在上述实施例中，多端口电源装置100A可以包括蓄电装置异常检测单元12和开关异常检测单元13中的至少一个。此外，多端口电源装置100B可以包括开关异常检测单元13而不包括蓄电装置异常检测单元12。

Claims (15)

1.一种车辆的电源装置，包括：
第一端口，其连接到电负载；
第二端口，其连接到第一蓄电装置；
第三端口，其连接到第二蓄电装置；
第四端口，其连接到发电装置；
第一开关，其布置在所述第一端口和所述第二端口之间；
第二开关，其布置在所述第二端口和所述第四端口之间；
第三开关，其布置在所述第一端口和所述第三端口之间；
第四开关，其布置在所述第三端口和所述第四端口之间；以及
状态切换单元，其被配置为在第一状态和第二状态之间切换，在所述第一状态中，所述第一开关导通，所述第二开关断开，所述第三开关断开，而所述第四开关导通；在所述第二状态中，所述第一开关断开，所述第二开关导通，所述第三开关导通，而所述第四开关断开。
2.根据权利要求1所述的车辆的电源装置，其中，在所述第一状态中，所述状态切换单元被配置为控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，以使得在所述第一蓄电装置与所述发电装置断开连接的状态下从所述第一蓄电装置向所述电负载供电且所述第二蓄电装置由所述发电装置充电。
3.根据权利要求1或2所述的车辆的电源装置，其中，在所述第二状态中，所述状态切换单元被配置为控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关，以使得在所述第二蓄电装置与所述发电装置断开连接的状态下从所述第二蓄电装置向所述电负载供电且所述第一蓄电装置由所述发电装置充电。
4.根据权利要求1-3中的任意一项所述的车辆的电源装置，其中：
所述第一开关和所述第三开关中的每一个开关由开关元件构成，所述开关元件被配置为使得所述开关元件的导通状态受到控制；
所述第一开关被配置为在所述电负载和所述第一蓄电装置之间建立逐渐导通；以及
所述第三开关被配置为在所述电负载和所述第二蓄电装置之间建立逐渐导通。
5.根据权利要求4所述的车辆的电源装置，其中，所述开关元件被配置为使得在所述导通状态下流经所述开关元件的电流被控制。
6.根据权利要求1-5中的任意一项所述的车辆的电源装置，其中：
所述第一开关和所述第三开关中的每一个开关由抑制型场效应晶体管或增强型场效应晶体管构成；
当所述第一开关和所述第三开关中的每一个开关由所述抑制型场效应晶体管构成时，通过使栅电压逐渐接近零而使漏极电流逐渐增大；并且
当所述第一开关和所述第三开关中的每一个开关由所述增强型场效应晶体管构成时，通过使栅电压逐渐远离零而使漏极电流逐渐增大。
7.根据权利要求1-6中的任意一项所述的车辆的电源装置，进一步包括充电-放电状态判定单元，其被配置为判定所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置的充电-放电状态，其中
所述状态切换单元被配置为当所述第一蓄电装置的所述充电-放电状态或所述第二蓄电装置的所述充电-放电状态达到预定状态时，在所述第一状态和所述第二状态之间切换。
8.根据权利要求7所述的车辆的电源装置，其中，所述预定状态基于所述第一蓄电装置的电压和所述第二蓄电装置的电压来判定。
9.根据权利要求7或8所述的车辆的电源装置，其中：
在所述第一状态中，所述充电-放电状态判定单元被配置为判定所述第二蓄电装置的电压是否超过第一预定值或者所述第一蓄电装置的电压是否小于比所述第一预定值小的第二预定值，并且所述状态切换单元被配置为当所述充电-放电状态判定单元判定所述第二蓄电装置的所述电压超过所述第一预定值或者所述第一蓄电装置的所述电压小于所述第二预定值时，从所述第一状态切换至所述第二状态；并且
在所述第二状态中，所述充电-放电状态判定单元被配置为判定所述第一蓄电装置的所述电压是否超过所述第一预定值或者所述第二蓄电装置的所述电压是否小于所述第二预定值，且所述状态切换单元被配置为当所述充电-放电状态判定单元判定所述第一蓄电装置的所述电压超过所述第一预定值或所述第二蓄电装置的所述电压小于所述第二预定值时，从所述第二状态切换至所述第一状态。
10.根据权利要求1-9中的任意一项所述的车辆的电源装置，进一步包括蓄电装置异常检测单元，其被配置为检测所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的至少一个装置的异常。
11.根据权利要求10所述的车辆的电源装置，其中，所述蓄电装置异常检测单元被配置为当所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的至少一个装置的电压小于第三预定值时，判定在所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的所述至少一个装置中检测到异常。
12.根据权利要求11所述的车辆的电源装置，其中，所述蓄电装置异常检测单元被配置为在所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的一个装置与所述发电装置断开连接并且从所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的另一个装置向所述电负载供电的状态下，检测所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置中的所述一个装置的异常。
13.根据权利要求1-12中的任意一项所述的车辆的电源装置，进一步包括开关异常检测单元，其被配置为检测所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的至少一个开关的异常。
14.根据权利要求13所述的车辆的电源装置，其中：
所述开关异常检测单元被配置为将所述发电装置的发电电压设置在比所述第一蓄电装置的电压和所述第二蓄电装置的电压高的值，并基于所述第一端口的电压是否等于充电用蓄电装置的电压、放电用蓄电装置的电压是否等于所述第四端口的电压以及所述第一端口的所述电压是否不同于所述第四端口的所述电压，来检测所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的至少一个开关的异常；并且
所述充电用蓄电装置是来自所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置之中的经由所述第四端口连接到所述发电装置的蓄电装置，而所述放电用蓄电装置是来自所述第一蓄电装置和所述第二蓄电装置之中的经由所述第一端口连接到所述电负载的蓄电装置。
15.根据权利要求13或14所述的车辆的电源装置，其中，所述开关异常检测单元被配置为在判定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的至少一个开关中检测到异常之后，使所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关全部导通。
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