CN105324274A - 车辆用电源系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种可靠性高的车辆用电源系统。混合动力电源(112)是二次电池(126)与EDLC(128)并联连接而构成。第一开关(L1)将混合动力电源(112)与铅蓄电池(110)并联连接。电源控制部(114)控制混合动力电源(112)和铅蓄电池(110)的电力供给。混合动力电源(112)与用于使车辆的发动机启动的启动器(116)连接，并且经由第一开关(L1)连接于除启动器(116)以外的电气组件(122)。铅蓄电池(110)连接于电气组件(122)，并且经由第一开关(L1)连接于启动器(116)。

Description

车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及一种电源技术，特别是涉及一种搭载于车辆的车辆用电源系统。
背景技术
搭载于车辆的发动机利用启动器进行启动。从搭载于车辆的电池组供给用于使启动器驱动的电力。在使启动器驱动时电池组的电压降大的情况下，对启动器的动作产生影响(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2009-255742号公报
发明内容
发明要解决的问题
怠速停止系统、能量再生系统的蓄电池一般使用铅电池。搭载这些系统的车辆在停车时执行怠速停止，由此使由发电机运转导致的燃料消耗减少，改善了燃料效率。并且，为了抑制燃料消耗，正在研究一种不仅限于在车辆停车时，在行驶过程中也使发动机停止的技术。在该情况下，在由于道路状况、避免危险而需要再加速的情况下，要求可靠地再次启动发动机。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种可靠性高的车辆用电源系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明的某个方式的车辆用电源系统具备：铅蓄电池；混合动力电源，其是将除铅蓄电池以外的二次电池与电容器并联连接而构成的；电源间开关，其将混合动力电源与铅蓄电池并联连接；以及电源控制部，其控制混合动力电源和铅蓄电池的电力供给。混合动力电源连接于用于使车辆的发动机启动的启动器，并且经由电源间开关连接于除启动器以外的普通负载，铅蓄电池连接于普通负载，并且经由电源间开关连接于启动器。
发明的效果
根据本发明，能够实现提供一种可靠性高的车辆用电源系统。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1所涉及的车辆用电源系统的结构的图。
图2是表示图1的车辆用电源系统的状态迁移的图。
图3是表示图1的电源控制部中存储的表的数据结构的图。
图4是表示图1的车辆用电源系统的停止时(点火开关断开)的连接状态的图。
图5是表示图1的车辆用电源系统的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态的图。
图6是表示图1的车辆用电源系统的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态的图。
图7是表示图1的车辆用电源系统的再次启动时的连接状态的图。
图8是表示本发明的实施例2所涉及的车辆用电源系统的结构的图。
图9是表示图8的电源控制部中存储的表的数据结构的图。
图10是表示图8的车辆用电源系统的停止时(点火开关断开)的连接状态的图。
图11是表示图8的车辆用电源系统的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态的图。
图12是表示图8的车辆用电源系统的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态的图。
图13是表示图8的车辆用电源系统的再次启动时的连接状态的图。
图14是表示本发明的实施例3所涉及的车辆用电源系统的结构的图。
图15是表示图14的电源控制部中存储的表的数据结构的图。
图16是表示图14的车辆用电源系统的停止时(点火开关断开)的连接状态的图。
图17是表示图14的车辆用电源系统的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态的图。
图18是表示图14的车辆用电源系统的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态的图。
图19是表示图14的车辆用电源系统的再次启动时的连接状态的图。
图20是表示本发明的实施例4所涉及的车辆用电源系统的结构的图。
图21是表示图20的电源控制部中存储的表的数据结构的图。
图22是表示图20的车辆用电源系统的停止时(点火开关断开)的连接状态的图。
图23是表示图20的车辆用电源系统的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态的图。
图24是表示图20的车辆用电源系统的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态的图。
图25是表示图20的车辆用电源系统的再次启动时的连接状态的图。
具体实施方式
(实施例1)
在具体地说明本发明的实施例之前说明概要。实施例1涉及一种搭载于具有怠速停止功能和能量再生功能的车辆的车辆用电源系统。怠速停止功能是在车辆停止时自动地使发动机停止、并且在行进时自动地使发动机再次启动的功能。能量再生功能是主要利用减速时的车辆的动能使发电机动作、并且利用由发电机发电产生的能量对车辆用电源系统等供给电力的功能。通过怠速停止功能，在车辆停止时发电机也停止运转，因此能够改善燃料效率。
在车辆用电源系统中大多使用铅电池。在通过放电使铅电池达到放电下限电压的情况下，使发电机运转，来对铅电池进行充电。由此，抑制铅电池的放电深度变深，抑制铅电池的劣化。然而，由于这种控制使怠速停止时间变短，燃料效率改善效果变小。另外，为了进一步抑制由发电机运转导致的燃料消耗，正在研究一种不仅限于车辆停止时，在行驶过程中也执行发动机停止的技术。在该情况下，在由于道路状况、避免危险而需要再加速的情况下，要求可靠地再次启动发动机。在铅电池的情况下，随着劣化使活性物质脱落，根据情况有可能突发内部短路的事件。由于难以事先检测这种情况的发生，因此难以确保利用铅电池再次启动发动机。
考虑这些状况，在本实施例所涉及的车辆用电源系统中，将铅电池与混合动力电源并联连接。并且，在混合动力电源中，将二次电池与电容器并联连接。在此，作为二次电池，使用镍氢电池或者锂离子电池。在铅电池与混合动力电源之间设置有切断机构，由此构成为铅电池与混合动力电源之间能够断开。在发动机进行动作的通常的状态下，通过将铅电池与混合动力电源连接来减少铅电池的负载，以抑制劣化。另一方面，在发动机再次启动时，利用切断机构将铅电池与混合动力电源之间切断，铅电池向除启动器以外的电气组件供给电力，混合动力电源对启动器供给电力。其结果，发动机再次启动的可靠性提高。
图1示出本发明的实施例1所涉及的车辆用电源系统100的结构。车辆用电源系统100包括铅蓄电池110、混合动力电源112、电源控制部114、连接切换电路134、放电用电阻132、第一开关L1、第四开关L4、第五开关L5、第七开关L7以及第一熔断器F1。混合动力电源112包括二次电池126和EDLC(Electricdouble-layercapacitor：双电层电容器)128，连接切换电路134包括预充电电路136和第二开关L2，预充电电路136包括第三开关L3和电流限制电阻130。车辆用电源系统100连接有启动器116、发电机120、电气组件122以及ECU124。在此，第一开关L1能够称为电源间开关，第二开关L2能够称为电源内开关，第三开关L3能够称为预充电开关，第四开关L4能够称为二次电池连接开关，第五开关L5能够称为电容器连接开关，第七开关L7能够称为放电开关。
发电机120利用未图示的发动机来产生交流电力，并且在能量再生功能的车辆中也利用减速时的动能来进行发电。在此主要说明减速中的发电。由后述的ECU124来指示发电机120要进行动作的定时。发电机120发电产生的交流被未图示的调节器、整流器等的电路转换为直流，发电机120的电力被供给到电气组件122、车辆用电源系统100。
启动器116是发动机启动用马达。启动器116连接于车辆用电源系统100的输出系统。在通过驾驶员的操作来接通未图示的点火开关或者从怠速停止的状态恢复的情况下，根据来自ECU124的指示将启动器116的启动器开关(未图示)接通，来从车辆用电源系统100向启动器116供给电力，启动器116启动。一旦利用启动器116启动了发动机时，启动器开关就断开。
电气组件122是表示车灯、空调、除雾器、音响、仪表、刹车灯、雾灯、转向灯、动力转向装置、动力车窗、发动机电气组件等搭载于车辆内的各种电气负载的总称。在此，为了便于说明，发电机120、启动器116以及ECU124与电气组件122区分对待。另外，利用从车辆用电源系统100供给的电力来驱动电气组件122。
ECU124连接于车辆内搭载的各种辅助设备、传感器、开关，对发动机和各种辅助设备进行电子控制。在执行怠速停止功能的情况下，ECU124当根据从制动器、车速传感器等输入的信号检测出车辆停止或者减速到设定速度以下时，使发动机停止。另外，ECU124根据检测出制动器被解除来判定为车辆开始行驶。ECU124在执行怠速停止功能而使发动机停止之后，当检测出车辆开始行驶时，使发动机再次启动。此时，车辆用电源系统100的电源控制部114控制为从车辆用电源系统100向启动器116供给电力，以使启动器116进行动作。此外，在此根据检测出制动器的解除来判定车辆的行驶开始，但未必需要限定于该结构。例如，也能够构成为根据车速传感器、加速踏板的状态来判定车辆的行驶开始。
并且，即使在车辆行驶过程中，ECU124也可以在满足规定的条件的情况下使发动机停止。规定的条件例如被设定为在整个固定期间内持续减速或者在整个固定期间内速度不发生变化。在根据这种条件使发动机停止之后，在检测出需要通过踩踏加速踏板来进行加速的情况下，如上所述那样使发动机再次启动。然而，ECU124在通常行驶时原则上使发电机120停止。在执行能量再生功能时，ECU124当根据从制动器、车速传感器等输入的信号检测出车辆减速时，使发电机120进行动作。此外，在车辆用电源系统100的蓄电能量低于设定下限值的情况下，即使在通常行驶时ECU124也使发电机120进行动作。
车辆用电源系统100中的铅蓄电池110是蓄积由发电机120发电产生的电力、且主要用于对电气组件122供电的主电池组。对于铅蓄电池110，具有比较便宜、能够在比较宽的温度范围内动作、高输出等优点，作为车辆用的蓄电池而广泛普及。但是具有充放电能量效率低、过放电弱、循环寿命短等缺点。铅蓄电池110连接于电气组件122，并且经由第一熔断器F1、第一开关L1以及第二开关L2连接于启动器116。此外，以下为了使说明清楚，从说明中省略第一熔断器F1。另外，铅蓄电池110的容量比后述二次电池126的容量大。
二次电池126是蓄积由发电机120发电产生的电力、且用于对启动器116和电气组件122供电的子电池组。二次电池126经由第四开关L4、第二开关L2以及第五开关L5与后述EDLC128并联连接，由此形成混合动力电源112。并且，混合动力电源112与铅蓄电池110经由第一开关L1并联连接。二次电池126与铅蓄电池110相比充电接收性优良，其一例是镍氢电池。
镍氢电池具有充放电能量效率比较高、过充电和过放电强、使用温度范围广、使用SOC(StateOfCharge：电荷状态)范围广、循环寿命比较长等优点。另外，镍氢电池是能够利用至低劣化且放电深度深的区域的推荐放电深度(DOD：DepthofDischarge)广的电池。但是，存在自身放电多、具有存储效果等缺点。二次电池126经由第四开关L4和第二开关L2连接于启动器116，并且经由第四开关L4和第一开关L1连接于电气组件122。此外，第四开关L4将一端连接于二次电池126，将另一端连接于启动器116、第一开关L1以及第二开关L2。
EDLC128是电容器，对于EDLC128，优选单位体积的蓄电效率高的双电层电容器。在构建普通的12V系的系统来作为车载用电源的情况下，例如使用串联连接多个1.2V的镍氢电池而得到的二次电池1和串联连接多个额定电压为2.0V的双电层电容器而得到的EDLC128。在此，EDLC128经由第五开关L5连接于启动器116，并且经由第二开关L2和第一开关L1连接于电气组件122。此外，第五开关L5将一端连接于EDLC128，将另一端连接于启动器116和第二开关L2。另外，混合动力电源112经由第一开关L1连接于利用车辆的机械动能发电的发电机120。
在采用怠速停止功能的情况下，启动器116的使用次数增加，因此需要使蓄电池的容量增大。此时，并非单纯地使铅电池的容量增大，而是将性质不同的多种蓄电池组合使用，由此弥补各个蓄电池的缺点，并且使蓄电池整体的容量增大。在此，将铅蓄电池110和混合动力电源112组合使用。此前，作为混合动力电源112仅使用了EDLC128。在EDLC128的情况下，为了抑制劣化，在不使用车辆时，期望放电至能够抑制劣化的规定电压以下。另外，在将铅蓄电池110和EDLC128组合的情况下，利用铅蓄电池110对EDLC128进行充电之后使用EDLC128。因此，铅蓄电池110的充放电次数的减少小。
为了应对该情况，在混合动力电源112中除了EDLC128以外还组合了二次电池126。在EDLC128的充电中使用二次电池126，因此铅蓄电池110的使用次数大幅减少。并且，由于对铅蓄电池110的依赖性减少，因此可靠性提高。此外，作为二次电池126，使用镍氢电池，但也可以使用锂离子电池。锂离子电池虽然是能量密度和充放电能量效率高、高性能的蓄电池，但需要严格的电压和温度管理。
蓄电池一般设置于发动机室。为了与铅电池一体地设置于发动机室，镍氢电池比锂离子电池更适合。发动机室在发动机动作时温度上升，但镍氢电池的热稳定性比锂离子电池的热稳定性好。此外，还考虑将与铅蓄电池110并联连接的锂离子电池设置于远离发动机室的位置，但在该情况下，由布线电阻导致的损耗变大。
第一开关L1在车辆用电源系统100中配置于用于将混合动力电源112与铅蓄电池110并联连接的路径。在第一开关L1接通的情况下，铅蓄电池110与混合动力电源112并联连接。另一方面，在第一开关L1断开的情况下，铅蓄电池110与混合动力电源112被电切断。利用后述电源控制部114来控制第一开关L1的接通/断开。
在第一开关L1接通的情况下，铅蓄电池110和混合动力电源112能够对车辆内的多个负载供电，在第一开关L1断开的情况下，铅蓄电池110和混合动力电源112能够对多个负载中的互不相同的负载独立地供电。如果具体地说明，则在第一开关L1断开的情况下，铅蓄电池110能够向电气组件122供电。在第一开关L1断开的情况下，混合动力电源112能够向启动器116供电。
电源控制部114控制混合动力电源112和铅蓄电池110的电力供给，并且控制第一开关L1至第五开关L5以及第七开关L7的接通/断开。例如，电源控制部114获取二次电池126、EDLC128的电压值、电流值以及温度值，监视二次电池126的剩余容量及有无异常发生，监视EDLC128的蓄电电压及有无异常发生。电源控制部114与ECU124之间例如通过CAN(ControllerAreaNetwork：控制器局域网)连接，在两者间进行通信。电源控制部114向ECU124通知二次电池126和EDLC128的状态。例如，通知正常/异常、剩余容量(SOC：StateOfCharge)以及蓄电电压。另外，当二次电池126的剩余容量、EDLC128的电压低于设定下限值时，为了对车辆用电源系统100进行充电，电源控制部114向ECU124通知发电机120的运转指示。电源控制部114从ECU124接收车辆信息。例如，接收发电机120的运转状况。
在连接切换电路134中，第二开关L2和第三开关L3使用继电器或者半导体开关。第二开关L2被插入将二次电池126的输入输出端子与EDLC128的输入输出端子连接的电源线之间。在第二开关L2接通的情况下，二次电池126与EDLC128并联连接。电流限制电阻130和第三开关L3通过串联连接来构成预充电电路136，并且与第二开关L2并联连接。在第三开关L3接通的情况下，二次电池126与EDLC128也并联连接。
第七开关L7的一端经由第五开关L5并联连接于EDLC128。另一方面，第七开关L7的另一端连接于放电用电阻132。放电用电阻132例如是发热电阻。这种放电用电阻132也能够称为仅用于使EDLC128放电的电阻。因此，在第七开关L7接通的情况下，EDLC128放电。第二开关L2、第三开关L3以及第七开关L7也由电源控制部114控制。
下面，说明由电源控制部114对车辆用电源系统100的控制。图2示出车辆用电源系统100的状态迁移。“停止(点火开关断开)”是通过将点火开关断开来使发动机停止的状态。“启动”是从通过将点火开关断开来使发动机停止的状态起通过将点火开关接通来使发动机启动的状态。“通常时(二次电池充电)”是从发电机120向二次电池126充电的状态。“通常时(EDLC充电)”是从二次电池向EDLC充电的状态。此外，“通常时(二次电池充电)”和“通常时(EDLC充电)”能够根据二次电池126、EDLC128的蓄电量而跳过。“通常(发电机开启)”相当于发动机进行动作的状态。“停止(点火开关接通)”是发动机停止的状态。该状态包括怠速停止、行驶过程中的发动机停止。“再次启动”是从怠速停止或者行驶过程中的发动机停止起使发动机再次启动的状态。“再次启动失败后的再次启动”相当于在再次启动时利用混合动力电源112再次启动失败的情况下再次进行再次启动的状态，或者相当于在二次电池126、EDLC128的电压值低于阈值等在混合动力电源112中存在异常的情况下再次启动的状态。
在ECU124中检测车辆的状态，ECU124将表示所检测出的状态的信号输出到电源控制部114。在ECU124中检测车辆的状态时使用公知的技术即可，因此在此省略说明。电源控制部114根据来自ECU124的信号来识别状态。
说明针对各状态的开关的控制。图3示出电源控制部114中存储的表的数据结构。如图示那样，包括状态栏200、L1栏202、L2栏204、L3栏206以及L7栏214。状态栏200中示出的状态如上所述。L1栏202至L3栏206以及L7栏214表示根据状态而要选择的第一开关L1至第三开关L3以及第七开关L7的连接状态。电源控制部114根据识别出的状态，参照表来确定第一开关L1至第三开关L3以及第七开关L7的连接状态。
图4示出车辆用电源系统100的停止时(点火开关断开)的连接状态。在图4中，在图1的基础上追加地包含分流电阻140、电压电流温度检测部142、电压温度检测部144以及第二熔断器F2。作为这些结构使用公知的技术即可，因此在此说明。电压电流温度检测部142和电压温度检测部144向电源控制部114或者ECU124输出检测结果。另外，为了使图变得明确，省略从电源控制部114至各开关的信号线。
在停止时(点火开关断开)，发动机停止，因此为了防止EDLC128劣化，优选的是，使EDLC128强制放电而事先使EDLC128的电压为零左右。如果具体地说明，则电源控制部114在通过点火开关断开而使车辆的发动机停止的情况下，使第一开关L1、第二开关L2以及第三开关L3断开，并且使第五开关L5和第七开关L7接通，由此使EDLC128强制放电。这样，在停止时(点火开关断开)，EDLC128没有蓄电，因此电源控制部114在启动时要求使EDLC128为满充电。与之对应地，电源控制部114定义电流限制模式和大电流模式，其中，电流限制模式是用于限制二次电池126与EDLC128之间的并联电流的模式，该大电流模式是用于流通比电流限制模式的并联电流大的并联电流的模式。
电源控制部114控制连接切换电路134，选择电流控制模式、大电流模式中的某一模式。在此，在启动时之前，电源控制部114将连接切换电路134切换为电流控制模式。具体地说，电源控制部114使第二开关L2断开，并且使第三开关L3接通。这样，通过使预充电电路136接通，二次电池126与EDLC128经由电流限制电阻130并联连接，利用二次电池126对EDLC128进行充电。并且，当EDLC128的电压为接近满充电的电压时，将电流控制模式切换为大电流模式。电源控制部114在大电流模式下使第二开关L2接通，并且使第三开关L3断开或者接通。使预充电电路136断开或者接通。然后，使EDLC128为满充电。这样，电源控制部114根据二次电池126的蓄电电压和EDLC128的蓄电电压来选择电流限制模式或者大电流模式，由此使二次电池126的蓄电能量蓄积到EDLC128。具体地说，在蓄电电压大于阈值的情况下选择大电流模式，在蓄电电压为阈值以下的情况下选择电流限制模式。当EDLC128为满充电时，EDLC128的电压与二次电池126的电压相等。预充电电路136是限制从二次电池126向EDLC128流通的充电电流的单元。这样，通过二次电池126经由控制充电电流的单元对电压降低了的EDLC128进行充电，由此防止在二次电池126中流通大电流而消除二次电池126的两端的电位差从而无法供给充电电流。
电源控制部114当在启动时使发动机启动时，根据二次电池126的蓄电电压和EDLC128的蓄电电压来选择电流限制模式或者大电流模式，由此使二次电池126的蓄电能量蓄积到EDLC128。
图5示出车辆用电源系统100的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态。图5与图4同样地示出。按照图3示出的表将第一开关L1、第二开关L2、第四开关L4以及第五开关L5接通。并且，将第七开关L7断开。其结果，从铅蓄电池110和二次电池126经由第二开关L2向启动器116供给电力，并且也从EDLC128向启动器116供给电力。此外，在停止供给来自二次电池126的电力的情况下，第四开关L4断开，在停止供给来自EDLC128的电力的情况下，第五开关L5断开。
在此前的说明中，第四开关L4和第五开关L5持续接通。然而，发生以下情况：在启动时和再次启动时失败后的再次启动时，将第四开关L4和/或第五开关L5断开。在此，说明第四开关L4的控制。作为无法利用混合动力电源再次启动发动机的故障原因，设想二次电池126的内部短路。内部短路的二次电池126的电压比铅蓄电池110的电压低，因此当在该状态下将铅蓄电池110与二次电池126连接时，电流从铅蓄电池110流向二次电池126，由此向启动器116的电力供给有可能不足。另外，在低温环境下从二次电池126向启动器116进行电力供给的情况下，电压降变大，有可能发生换极或者由于不可逆的副反应而导致电池劣化。
为了应对该情况，在启动时和再次启动时失败后的再次启动时，在二次电池126与铅蓄电池110的电压差大到固定值以上或环境温度低于固定值的情况下，电源控制部114将第四开关L4断开。在除此以外的情况下，电源控制部114将第四开关L4接通。同样地，在EDLC128的蓄电不足的情况下将第五开关L5断开。如上所述，在发动机再次启动时，在无法利用混合动力电源112再次启动的情况或者通过接通点火开关来启动发动机的情况下，电源控制部114优先从铅蓄电池110向启动器116供给电力。
图6示出车辆用电源系统100的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态。图6也与图4同样地示出。按照图3示出的表将第一开关L1、第二开关L2、第四开关L4以及第五开关L5接通。并且，将第七开关L7断开。其结果，从铅蓄电池110向电气组件122供给电力。从二次电池126经由第四开关L4和第一开关L1向电气组件122供给电力，并且也从EDLC128经由第五开关L5、第二开关L2以及第一开关L1向电气组件122供给电力。此外，电源控制部114通过接通第一开关L1使由发电机120发电产生的电力蓄积到二次电池126。
图7示出车辆用电源系统100的再次启动时的连接状态。图7也与图4同样地示出。按照图3示出的表将第一开关L1断开，将第二开关L2、第四开关L4以及第五开关L5接通。并且，将第七开关L7断开。其结果，从二次电池126经由第四开关L4和第二开关L2向启动器116供给电力，并且也从EDLC128经由第五开关L5向启动器116供给电力。
在硬件上，能够利用任意的计算机的CPU、存储器及其它LSI来实现该结构，在软件上，能够利用载入存储器的程序等来实现该结构，但在此描述了通过将它们相结合来实现的功能模块。以下，本领域技术人员能够理解的是，这些功能模块能够仅以硬件的形式或硬件与软件相结合的各种形式来实现。
根据本发明的实施例，能够根据电源间开关的动作状态来区分使用铅蓄电池和混合动力电源。另外，由于从混合动力电源向启动器供给电力，因此能够提供可靠性高的车辆用电源系统。另外，相对于普通负载来说，启动器的消耗电流大，能够根据情况选择是否应该在启动器的启动中使用铅蓄电池。另外，由于能够根据情况选择是否应该在启动器的启动中使用铅蓄电池，因此能够抑制来自铅蓄电池的电流量。另外，在对EDLC128进行再充电的情况下使用二次电池，因此能够抑制铅蓄电池的电力消耗。
另外，在从启动器切断的状态下将铅蓄电池连接于普通负载，因此能够对普通负载供给稳定的电压的电力。另外，在再次启动时，在启动器的启动中不使用铅蓄电池，因此能够抑制铅蓄电池的寿命缩短。另外，是否只从混合动力电源供给电力就能够再次启动取决于温度，如果温度过低，则还设想无法启动的情况。因此，通过构成为也能够从铅蓄电池向启动器进行电力供给，能够具有冗余度。特别是在无法利用混合动力电源使启动器启动的情况下，能够用铅蓄电池使启动器启动。
另外，EDLC与启动器直接连接，因此能够减少能量损耗。由于能够减少能量损耗，因此能够使再次启动时的发动机启动变得高效。另外，在混合动力电源的EDLC与二次电池之间设置切断机构，因此在不使用EDLC的情况下，使EDLC以放电状态放置，从而能够抑制其劣化。另外，在电流限制模式下，使电源内开关断开并且接通预充电开关，因此能够对EDLC进行预充电。另外，根据二次电池的蓄电电压和电容器的蓄电电压来选择电流限制模式或者大电流模式，因此能够根据情况来调节电流量。另外，在不使用车辆的情况下使EDLC强制地放电，因此能够抑制EDLC的劣化。另外，充电电流被铅蓄电池和混合动力电源回收，因此能够高效地回收由发电机发电产生的电力。
(实施例2)
接着，说明本发明的实施例2。与实施例1同样地，实施例2涉及一种将铅蓄电池、二次电池以及EDLC并联连接而得到的车辆用电源系统。在实施例1的车辆用电源系统中，经由第二开关将二次电池连接于启动器，但在实施例2的车辆用电源系统中，不经由第二开关就将二次电池连接于启动器。由于没有经由第二开关，因此从二次电池向启动器供给电力时的损耗变小。下面，以与实施例1的差异为中心来进行说明。
图8示出本发明的实施例2所涉及的车辆用电源系统100的结构。在车辆用电源系统100中包含的构成要素中，从图1去除了第五开关L5。与实施例1同样地，第二开关L2将二次电池126与EDLC128并联连接。二次电池126经由第四开关L4且不经由第二开关L2连接于启动器116。EDLC128经由第二开关L2连接于启动器116。此外，在实施例2中，也可以省略第四开关L4。
电源控制部114如上所述那样从ECU124接收表示车辆用电源系统100的状态的信号。在此，将表示再次启动的信号称为第一信号，将表示不利用混合动力电源112再次启动的信号称为第二信号。电源控制部114根据接收到的信号、即识别出的状态，参照表来确定第一开关L1至第四开关L4以及第七开关L7的连接状态。图9示出电源控制部114中存储的表的数据结构。表与实施例1同样地示出。
图10示出车辆用电源系统100的停止时(点火开关断开)的连接状态。与实施例1同样地，通过仅接通第七开关L7，来利用放电用电阻132进行EDLC128的放电。
图11示出车辆用电源系统100的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第二信号的情况下，例如在通过接通车辆的点火开关来启动发动机时，按照图9示出的表将第一开关L1接通，将第二开关L2断开，将第四开关L4断开。并且，将第七开关L7断开。其结果，从铅蓄电池110经由第一开关L1向启动器116供给电力。
图12示出车辆用电源系统100的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态。按照图9示出的表将第一开关L1、第二开关L2以及第四开关L4接通。并且，将第七开关L7断开。其结果，从铅蓄电池110向电气组件122供给电力。从二次电池126经由第四开关L4和第一开关L1向电气组件122供给电力，并且也从EDLC128经由第二开关L2和第一开关L1向电气组件122供给电力。
图13示出车辆用电源系统100的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第一信号的情况下，按照图9示出的表将第一开关L1断开，将第二开关L2接通，将第四开关L4接通。并且，将第七开关L7断开。其结果，从二次电池126经由第四开关L4向启动器116供给电力，并且也从EDLC128经由第二开关L2向启动器116供给电力。
根据本发明的实施例，EDLC经由电源内开关连接于启动器，因此在经由电源间开关将铅蓄电池与启动器连接的情况下，能够从电流路径切断EDLC。在连接有EDLC的状态下想要利用铅蓄电池使启动器启动的情况下，对EDLC进行预充电或者与没有蓄积电荷的状态的EDLC连接。在这种状态下，纵然将铅蓄电池与启动器连接，也不知道是否能够使启动器启动。在此，由于能够切断EDLC，因此能够用铅蓄电池可靠地使启动器启动。另外，在低温时也能够使启动器启动。另外，由于在二次电池与启动器之间没有配置第二开关L2，因此能够减少能量损耗。
(实施例3)
接着，说明本发明的实施例3。与此前同样地，实施例3涉及一种将铅蓄电池、二次电池以及EDLC并联连接而得到的车辆用电源系统。此前，在启动时和再次启动时失败后的再次启动时以及通常时均接通第一开关L1。也就是说，从铅蓄电池至启动器、电气组件的路径是一个种类。另一方面，在实施例3中，另外设置用于在启动时和再次启动时失败后的再次启动时从铅蓄电池向启动器供给电力的旁路路径。在通常时不使用该旁路路径。
图14示出本发明的实施例3所涉及的车辆用电源系统100的结构。关于车辆用电源系统100中包括的构成要素，对图8示出的构成要素追加第六开关L6。第六开关L6也可以称为旁路开关。第六开关6避开第一开关L1和第二开关L2，并且将铅蓄电池110与启动器116并联连接。具备第六开关L6的路径相当于上述旁路路径。铅蓄电池110经由第六开关L6连接于启动器116。二次电池126经由第四开关L4且不经由第二开关L2连接于启动器116。EDLC128经由第二开关L2连接于启动器116。
电源控制部114根据接收到的信号、即识别出的状态，参照表来确定第一开关L1至第四开关L4、第六开关L6以及第七开关L7的连接状态。图15示出电源控制部114中存储的表的数据结构。在L6栏210中示出对第六开关L6的接通/断开的控制。
图16示出车辆用电源系统100的停止时(点火开关断开)的连接状态。与实施例1同样地，通过仅接通第七开关L7，来利用放电用电阻132进行EDLC128的放电。
图17示出车辆用电源系统100的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第二信号的情况下，例如在通过接通车辆的点火开关来启动发动机时，按照图15示出的表将第四开关L4断开，而仅将第六开关L6接通。其结果，从铅蓄电池110经由第六开关L6向启动器116供给电力。
图18示出车辆用电源系统100的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态。按照图15示出的表将第一开关L1、第二开关L2以及第四开关L4接通，将第六开关L6断开。并且，将第七开关L7断开。其结果，从铅蓄电池110向电气组件122供给电力。从二次电池126经由第四开关L4和第一开关L1向电气组件122供给电力，并且从EDLC128经由第二开关L2和第一开关L1向电气组件122供给电力。
图19示出车辆用电源系统100的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第一信号的情况下，按照图15示出的表将第一开关L1断开，将第二开关L2接通，将第四开关L4接通，将第六开关L6断开。并且，将第七开关L7断开。其结果，从二次电池126经由第四开关L4向启动器116供给电力，并且也从EDLC128经由第二开关L2向启动器116供给电力。
根据本发明的实施例，设置将铅蓄电池与启动器直接连接的旁路路径，因此在由于混合动力电源异常而无法再次启动发动机的情况下，能够从铅蓄电池向启动器进行电力供给。另外，由于能够从铅蓄电池向启动器进行电力供给，因此能够进一步提高可靠性。另外，与配置有电源间开关的路径分开地设置旁路路径，因此即使电源间开关发生故障，也能够从铅蓄电池向启动器供给电力。另外，在通过接通车辆的点火开关来启动发动机的情况下，使旁路开关接通，并且使电源间开关断开，因此即使是低温也能够向启动器供给电力。
(实施例4)
接着，说明本发明的实施例4。与此前同样地，实施例4涉及一种将铅蓄电池、二次电池以及EDLC并联连接而得到的车辆用电源系统。另外，与实施例3同样地，实施例4具备旁路路径。在实施例3中，二次电池不经由第二开关连接于启动器，与此相对地，在实施例4中，EDLC不经由第二开关连接于启动器。这相当于对实施例1追加旁路路径。
图20示出本发明的实施例4所涉及的车辆用电源系统100的结构。关于车辆用电源系统100中包含的构成要素，对图1示出的构成要素追加了第六开关L6，但去除了预充电电路136、第四开关L4、第七开关L7以及放电用电阻132。此外，也可以追加这些构成要素。铅蓄电池110经由第六开关L6连接于启动器116。二次电池126经由第二开关L2连接于启动器116。EDLC128经由第五开关L5连接于启动器116。
电源控制部114根据接收到的信号、即识别出的状态，参照表来确定第一开关L1、第二开关L2、第五开关L5以及第六开关L6的连接状态。图21示出电源控制部114中存储的表的数据结构。与此前同样地示出表。
图22示出车辆用电源系统100的停止时(点火开关断开)的连接状态。如图示那样，将第一开关L1、第二开关L2、第五开关L5以及第六开关L6断开。
图23示出车辆用电源系统100的启动时和再次启动时失败后的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第二信号的情况下，按照图21示出的表将第一开关L1、第二开关L2以及第五开关L5断开，仅接通第六开关L6。其结果，从铅蓄电池110经由第六开关L6向启动器116供给电力。
图24示出车辆用电源系统100的通常时(发电机开启)和停止时(点火开关接通)的连接状态。按照图21示出的表将第一开关L1、第二开关L2以及第五开关L5接通，将第六开关L6断开。其结果，从铅蓄电池110向电气组件122供给电力。从二次电池126经由第一开关L1向电气组件122供给电力，并且从EDLC128经由第五开关L5、第二开关L2以及第一开关L1向电气组件122供给电力。
图25示出车辆用电源系统100的再次启动时的连接状态。电源控制部114在输入了第一信号的情况下，按照图21示出的表将第一开关L1断开，将第二开关L2和第五开关L5接通，将第六开关L6断开。其结果，从二次电池126经由第二开关L2向启动器116供给电力，并且也从EDLC128经由第五开关L5向启动器116供给电力。
根据本发明的实施例，设置将铅蓄电池与启动器直接连接的旁路路径，因此在由于混合动力电源异常而无法再次启动发动机的情况下，能够从铅蓄电池对启动器进行电力供给。另外，由于能够从铅蓄电池对启动器进行电力供给，因此能够使可靠性进一步提高。另外，与配置有电源间开关的路径分开地设置旁路路径，因此即使电源间开关发生故障，也能够从铅蓄电池向启动器供给电力。另外，在通过接通车辆的点火开关来启动发动机的情况下，使旁路开关接通，并且使电源间开关断开，因此即使低温也能够向启动器供给电力。
以上，根据实施例说明了本发明。该实施例是例示，本领域技术人员应理解的是，在这些各构成要素或者各处理过程的组合中存在各种变形例，另外，这样的变形例也包含于本发明的范围内。
在本发明的实施例1至实施例3中，二次电池126连接有第四开关L4。然而并不限于此，例如也可以省略第四开关L4。根据本变形例，能够简化车辆用电源系统100的结构。
在本发明的实施例1至实施例3中，连接有第一熔断器F1和第二熔断器F2。然而并不限于此，例如也可以省略第一熔断器F1和第二熔断器F2中的至少一方。根据本变形例，能够简化车辆用电源系统100的结构。
附图标记说明
L1：第一开关；F1：第一熔断器；L2：第二开关；F2：第二熔断器；L3：第三开关；L4：第四开关；L5：第五开关；L6：第六开关；L7：第七开关；100：车辆用电源系统；110：铅蓄电池；112：混合动力电源；114：电源控制部；116：启动器；120：发电机；122：电气组件；124：ECU；126：二次电池；128：EDLC；130：电流限制电阻；132：放电用电阻；134：连接切换电路；136：预充电电路。

Claims (20)

1.一种车辆用电源系统，其特征在于，具备：
铅蓄电池；
混合动力电源，其是除所述铅蓄电池以外的二次电池与电容器并联连接而构成的；
电源间开关，其将所述混合动力电源与所述铅蓄电池并联连接；以及
电源控制部，其控制所述混合动力电源和所述铅蓄电池的电力供给，
其中，所述混合动力电源与用于使车辆的发动机启动的启动器连接，并且经由所述电源间开关连接于除启动器以外的普通负载，
所述铅蓄电池连接于普通负载，并且经由所述电源间开关连接于启动器。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
在发动机再次启动的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关断开。
3.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
在发动机再次启动时不利用所述混合动力电源再次启动的情况下，所述电源控制部优先从所述铅蓄电池向启动器供给电力，以使发动机再次启动。
4.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备将所述二次电池与所述电容器并联连接的电源内开关，
所述二次电池连接于启动器，
所述电容器经由所述电源内开关连接于启动器，
所述二次电池连接于所述电源间开关。
5.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备将所述二次电池与所述电容器并联连接的电源内开关，
所述二次电池经由所述电源内开关连接于启动器，
所述铅蓄电池经由所述电源间开关和所述电源内开关连接于启动器。
6.根据权利要求4或5所述的车辆用电源系统，其特征在于，
在发动机再次启动的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关断开，使所述电源内开关接通。
7.根据权利要求4所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述电源控制部与设置于车辆的车辆控制部连接，并且能够从所述车辆控制部输入第一信号或者第二信号，其中，该第一信号表示再次启动，该第二信号表示不利用所述混合动力电源再次启动，
在输入了第一信号的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关断开，使所述电源内开关接通，
在输入了第二信号的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关接通，使所述电源内开关断开。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的车辆用电源系统，其特征在于，
在通过接通车辆的点火开关来启动发动机的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关接通。
9.根据权利要求4所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备二次电池连接开关，该二次电池连接开关的一端连接于所述二次电池，另一端连接于启动器、所述电源间开关以及所述电源内开关。
10.根据权利要求4或5所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备旁路开关，该旁路开关避开所述电源间开关和所述电源内开关，并且将所述铅蓄电池与启动器并联连接。
11.根据权利要求10所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述电源控制部与设置于车辆的车辆控制部连接，并且能够从所述车辆控制部输入第一信号或者第二信号，该第一信号表示再次启动，该第二信号表示不利用所述混合动力电源再次启动，
在输入了第一信号的情况下，所述电源控制部使所述电源间开关和所述旁路开关断开，使所述电源内开关接通，
在输入了第二信号的情况下，所述电源控制部使所述旁路开关接通，使所述电源间开关和所述电源内开关断开。
12.根据权利要求11所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备二次电池连接开关，在所述电容器经由所述电源内开关连接于启动器的情况下，该二次电池连接开关的一端连接于所述二次电池，另一端连接于启动器、所述电源间开关以及所述电源内开关，
在输入了第二信号的情况下，所述电源控制部使所述二次电池连接开关断开。
13.根据权利要求11所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备电容器连接开关，在所述二次电池经由所述电源内开关连接于启动器的情况下，该电容器连接开关的一端连接于所述电容器，另一端连接于启动器、所述电源内开关以及所述旁路开关，
在输入了第二信号的情况下，所述电源控制部使所述电容器连接开关断开。
14.根据权利要求11所述的车辆用电源系统，其特征在于，
在通过接通车辆的点火开关来启动发动机的情况下，所述电源控制部使所述旁路开关接通，并且使所述电源间开关和所述电源内开关断开。
15.根据权利要求4或5所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备与所述电源内开关并联连接的预充电电路，
在用于限制所述二次电池与所述电容器之间的并联电流的电流限制模式下，所述电源控制部使所述电源内开关断开，并且使所述预充电电路接通，
在用于流通比电流限制模式大的并联电流的大电流模式下，所述电源控制部使所述电源内开关接通，并且使所述预充电电路断开或者接通。
16.根据权利要求15所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述电源控制部根据所述二次电池的蓄电电压和所述电容器的蓄电电压来选择电流限制模式或者大电流模式，由此使所述二次电池的蓄电能量蓄积到所述电容器。
17.根据权利要求4或5所述的车辆用电源系统，其特征在于，
还具备与所述电容器并联连接的放电开关，
所述电源控制部通过断开车辆的点火开关来使所述电源内开关断开，并且通过使所述放电开关接通来使所述电容器强制放电。
18.根据权利要求4或5所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述混合动力电源经由所述电源间开关连接于利用车辆的机械动能发电的发电机，所述电源控制部通过使所述电源间开关接通且使所述电源内开关断开，来使由所述发电机发电产生的电力蓄积到所述二次电池。
19.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述二次电池是镍氢电池或者锂离子电池。
20.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述铅蓄电池的容量比所述二次电池的容量大。
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