CN106660502B - 车辆用电源系统 - Google Patents

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Abstract

车辆用电源系统具有：第1切换单元；第2切换单元；第3切换单元；第4切换单元；第5切换单元；第6切换单元；DC/DC转换器；以及控制单元。在从第1电池和第2电池的任何一个对起动机和电装部件两方供给电力的情况下，控制单元使电力经由DC/DC转换器向电装部件供给。

Description

车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及用于汽车等车辆的车辆用电源系统。
背景技术
以往，已知装载特性不同的多个2次电池，通过继电器选择供给电力的2次电池。
例如，在专利文献1中，锂离子电池和铅蓄电池被装载在车辆上，在通常起动时，铅蓄电池的电力通过继电器供给到起动机，在怠速停止的再起动时，锂离子电池的电力通过继电器供给到起动机。
此外，在专利文献1中，在通常行驶时，来自交流发电机的发电电力被供给到铅蓄电池和车辆辅机，在怠速停止时，从锂离子电池对车辆辅机等供给电力。
这里，当前以车辆的电子化和电动化或车辆的自动驾驶和障碍物探测作为背景，要求向电装部件(摄像机、激光传感器等)的电力供给的可靠性。
作为异常时的电力供给的维持方法，例如，在专利文献2中公开的结构中，对于一个负载连接着多个电源，并且对于一个电源分别连接着多个负载。而且，在规定的条件中电源和负载被断路。
在专利文献2中，在电源的失电、供电线的接地故障或断线等的情况中，对于没有发生故障的其它系统的负载可维持连续的电力供给。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-190626号公报
专利文献2：日本特开2004-338577号公报
发明内容
本发明提供对多个负载(例如，电装部件和起动机)的电力供给的可靠性高的车辆用电源系统。
本发明的车辆用电源系统具有：第1切换单元；第2切换单元；第3切换单元；第4切换单元；第5切换单元；第6切换单元；DC/DC转换器；以及控制单元。第1切换单元设置在用于对起动机和电装部件从可供给电力的第1电池供给电力的第1供电线上。第2切换单元设置在用于对起动机和电装部件从可供给电力的第2电池供给电力的第2供电线上。第3切换单元设置在与第1供电线连接的、用于向起动机供给电力的第3供电线上。第4切换单元设置在连接到第2供电线和第3供电线的第4供电线上。第5切换单元设置在与第1供电线连接的、用于向电装部件供给电力的第5供电线上。第6切换单元设置在连接到第2供电线和第5供电线的第6供电线上。DC/DC转换器设置在第5供电线或第6供电线上。控制单元控制这些第1切换单元～第6切换单元、以及DC/DC转换器。在从第1电池和第2电池的任何一个对起动机和电装部件两方供给电力的情况下，控制单元使电力经由DC/DC转换器向电装部件供给。
根据上述结构，能够对于多个负载(例如，电装部件和起动机)提高电力供给的可靠性。
附图说明
图1是说明本发明的实施方式的车辆用电源系统的结构的图。
图2是说明图1所示的车辆用电源系统的ECU的框图。
图3是图1所示的车辆用电源系统的正常动作时的动作的图。
图4是说明在图1所示的车辆用电源系统1中，锂离子电池失电的情况下的动作的图。
图5是说明在图1所示的车辆用电源系统1中，DC/DC转换器中发生了异常的情况下的动作的图。
图6是表示在图1所示的车辆用电源系统1中，电池和继电器的状态及各状态中的各继电器的接通/关断(ON/OFF)的图。
具体实施方式
在说明本发明的实施方式之前，简单地说明以往的车辆用电源系统中的问题。作为车辆用电源系统的电力供给目的地，主要考虑电装部件和发动机的起动机。
如前述，以车辆的自动驾驶和障碍物探测作为背景，要求向电装部件的电力供给的可靠性。另外，如滑行节油系统(coasting eco-run system)等那样，提出了在行驶中也频繁地进行发动机的停止和再起动的系统，也要求向起动机的电力供给的可靠性，以便可确实地进行发动机的再起动。
而且，在对电装部件进行电力供给，并且通过起动机使发动机起动的情况下，对起动机供给大电流，电池的电压瞬降(瞬时电压下降)，有发生电装部件的误动作和动作停止的顾虑，所以还要求向起动机和电装部件两方进行电力供给情况下的可靠性。
可是，专利文献2中记载的结构对于没有发生故障的其它系统的负载维持连续的电力供给。即，不能维持对多个负载(例如，电装部件和起动机)的电力供给。
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
其中，以下所示的实施方式，例示地说明用于将本发明的技术思想具体化的车辆用电源系统，没有将本发明特定于这种车辆用电源系统的意图。因此，也可不脱离本发明的技术思想而将本发明适用于其它的车辆用电源系统。
首先，参照图1，说明本实施方式的车辆用电源系统1的结构。图1是说明本发明的实施方式的车辆用电源系统1的结构的图。再有，实线表示供电线，虚线表示信号线。
车辆用电源系统1将来自铅电池100(第1电池)和/或锂离子电池200(第2电池)的电力向电装部件300和起动机400供给。
铅电池100和锂离子电池200为大致相同电压，即使是铅电池100和锂离子电池200的任何一方失电的情况，也可对电装部件300和起动机400进行电力供给。
电装部件300例如是汽车导航、摄像机、激光传感器等，在本实施例中，用作在车辆的自动驾驶之时感应功能的一环，作为不容许误动作和动作停止的组件进行说明。
起动机400使车辆上装载的发动机起动，例如，由电动发电机或皮带式起动发电机构成。
接着，说明车辆用电源系统1的内部结构。
车辆用电源系统1由供电线11～16、继电器21～26(第1切换单元～第6切换单元)、DC/DC转换器30、以及控制它们的ECU(Electrical Control Unit；电控单元)500构成。
供电线11与铅电池100连接，传输来自铅电池100的电力。在供电线11上，设置继电器21。
供电线12与锂离子电池200连接，传输来自锂离子电池200的电力。在供电线12上，设置继电器22。
供电线13连接到供电线11，同时连接到通往起动机400的供电线。在供电线13上，设置继电器23。
供电线14连接到供电线12，同时连接到供电线13(通往起动机400的供电线)。在供电线14上，设置继电器24。
供电线15连接到供电线11，同时连接到通往电装部件300的供电线。在供电线15上，设置继电器25。
供电线16连接到供电线12，同时连接到供电线15(通往电装部件300的供电线)。在供电线16上，设置继电器26。
DC/DC转换器30设置在供电线16上，将输入电力进行变压(升压或降压)并输出到电装部件300。
接着，使用图2说明ECU500。图2是用于说明ECU500的框图。
铅电池状态检测单元101监视铅电池100的状态，将铅电池100的状态通知给ECU500。
锂离子电池状态检测单元201监视锂离子电池200的状态，将锂离子电池200的状态通知给ECU500。再有，在图2中将铅电池状态检测单元101、锂离子电池状态检测单元201分别作为Pb状态检测单元101、Li状态检测单元201来表示。
ECU500基于铅电池100和锂离子电池200的状态等，进行继电器21～26、以及DC/DC转换器30的控制。
接着，一边参照图3，一边说明车辆用电源系统1的正常动作时的动作。
正常动作时(在锂离子电池200等中无异常的情况)，ECU500将继电器22、继电器24和继电器26接通，使DC/DC转换器30被驱动。
其结果，如图3所示的箭头，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400供给电力。
铅电池100中若充放电很大则对寿命的影响较大，所以在正常动作时，通过从锂离子电池200供给电力，使向电装部件300和起动机400的电力供给的可靠性提高。
另外，通过DC/DC转换器30向电装部件300进行电力供给。由此，即使在对起动机400供给大电流，电压暂时地下降的情况下，由DC/DC转换器30升压到合适的电压后向电装部件300供给，所以可防止电装部件300的误动作和动作停止。
接着，使用图4，说明在锂离子电池200中发生了异常的情况下的车辆用电源系统1的动作。
在锂离子电池200中发生了异常的情况下，ECU500将继电器22关断，将继电器21、继电器23、继电器24和继电器26接通，使DC/DC转换器30被驱动。
其结果，如图4所示的箭头那样，从铅电池100对电装部件300和起动机400供给电力。
在从铅电池100对电装部件300和起动机400供给电力的情况下，通过DC/DC转换器30向电装部件300进行电力供给，从而即使在对起动机400供给大电流，电压暂时地下降的情况下，由DC/DC转换器30升压到合适的电压后向电装部件300供给，所以可防止电装部件300的误动作和动作停止。
即，通过将各继电器如图4那样控制，即使在锂离子电池200中发生异常的失电的情况下，也可对电装部件300和起动机400稳定地供给电力。
而且，通过将继电器23、继电器24和继电器26接通，经由供电线13、供电线14和供电线16向DC/DC转换器30输入电力，可不对每个电池包括DC/DC转换器30，而用1个DC/DC转换器30变压为合适的电压。由此，还能够防止成本的增大、系统的大型化等。
接着，一边参照图5，一边说明在DC/DC转换器30中发生了异常的情况下的车辆用电源系统1的动作。
在DC/DC转换器30中发生了异常的情况下，不能用DC/DC转换器30将电压变压。因此，在从铅电池100和锂离子电池200的任何一方，进行来了电装部件300和起动机400两方电力供给的情况下，有发生电装部件300的误动作和动作停止的顾虑。
因此，在DC/DC转换器30中发生了异常的情况下，对电装部件300和起动机400分别从不同的电池供给电力。
在图5中，例示从铅电池100向电装部件300进行电力供给，从锂离子电池200向起动机400进行电力供给的情况。
在DC/DC转换器30中发生了异常的情况下，ECU500将继电器23和继电器26关断，将继电器21、继电器22、继电器24和继电器25接通。
其结果，如图5所示的箭头那样，从铅电池100对电装部件300供给电力，从锂离子电池200对起动机400供给电力。
由此，即使在对起动机400供给电力的电池的电压暂时地下降的情况下，在向电装部件300的电力供给上也不受影响，能够防止电装部件300的误动作和动作停止。
图6中表示电池和继电器的状态、以及各状态中的各继电器的接通/关断。
如上述，在正常动作时，ECU500将继电器22、继电器24和继电器26接通，将继电器23和继电器25关断，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400供给电力。
此外，在铅电池100失电的情况下，ECU500将继电器21、继电器23、和继电器25关断，将继电器22、继电器24和继电器26接通，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400供给电力。
在锂离子电池200失电的情况下，ECU500将继电器22和继电器25关断，将继电器21、继电器23、继电器24和继电器26接通，从铅电池100对电装部件300和起动机400供给电力。
在DC/DC转换器30中发生了异常的情况下，ECU500将继电器23和继电器26关断，将继电器21、继电器22、继电器24和继电器25接通，从铅电池100对电装部件300供给电力，从锂离子电池200对起动机400供给电力。
在继电器23因继电器熔敷等而为短路状态的情况下，将继电器24和继电器25关断，将继电器21、继电器22和继电器26接通，从铅电池100对起动机400供给电力，从锂离子电池200对电装部件300供给电力。
在继电器24因继电器熔敷等而为短路状态的情况下，将继电器23和继电器25关断，将继电器21、继电器22和继电器26接通，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400供给电力。经由DC/DC转换器30电力被供给至电装部件300。
在继电器25因继电器熔敷等而为短路状态的情况下，将继电器23关断，将继电器21、继电器22、继电器24和继电器26接通，从铅电池100对电装部件300供给电力，从锂离子电池200对起动机400供给电力。继电器26被接通的理由是，因为在继电器25从短路状态突然恢复的情况下，没有停止至电装部件300的电力供给。
在继电器26因继电器熔敷等而为短路状态的情况下，将继电器23和继电器25关断(OFF)，将继电器21、继电器22和继电器24接通(ON)，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400供给电力。经由DC/DC转换器30，电力被供给至电装部件300。再有，在继电器26从短路状态突然恢复了的情况下，也可以将继电器25接通，使得不停止至电装部件300的电力供给。
再有，图6的说明毕竟是例示，从一方的电池对电装部件300和起动机400两方供给电力的情况下，如果满足经由DC/DC转换器30向电装部件300供给电力这样的条件，则即使进行其它的继电器控制也没有关系。
如以上的说明那样，在本实施方式中，在从一方的电池对电装部件300和起动机400两方供给电力的情况下，经由DC/DC转换器30向电装部件300电力供给。由此，即使是任何一方的电池产生失电的情况，也能够对于电装部件300和起动机400两方进行稳定的电力供给。
而且，DC/DC转换器30被设置在供电线16上。即，被设置在从铅电池100和锂离子电池200接受电力、向电装部件300可进行电力供给的位置。然后，通过由继电器控制来切换供电线，可用1个DC/DC转换器30将来自铅电池100和锂离子电池200的电力进行变压，不需要对每个电池设置DC/DC转换器。
再有，不限于上述的例子，可进行各种各样的变更。
例如，在上述说明中，在正常动作时，从锂离子电池200对电装部件300和起动机400两方供给电力。可是，不限于此，例如，如图5那样，也可以从铅电池100向电装部件300进行电力供给，从锂离子电池200向起动机400进行电力供给。
此外，在上述说明中，在正常动作时，从锂离子电池200向电装部件300和起动机400进行电力供给，所以在供电线16上设置DC/DC转换器30。除此以外，例如，在正常动作时，如果是从铅电池100向电装部件300和起动机400进行电力供给那样的情况，则也可以在供电线15上设置DC/DC转换器30。
此外，在上述说明中，仅记载了继电器，但优选与继电器25和继电器26并联地配置面向电装部件300的二极管。由此，例如，在从锂离子电池200向电装部件300和起动机400进行电力供给时，即使在锂离子电池200失电的情况下，也能够在将继电器接通/关断之前，对电装部件300供给电力。因此，能够防止电装部件300的动作停止。再有，在正常动作时，如果是从锂离子电池200向电装部件300供给电力的结构，则也可以二极管仅与继电器25并联地配置。
此外，如果起动机400是如带式发电/起动机那样还兼用发电机的情况，则基于电池余量等，通过控制继电器23和继电器24，也可确定所发电的电力的供给目的地(电池)。
此外，在上述说明中，例示了铅电池100和锂离子电池200的组合，但例如也可以是铅电池和镍氢电池的组合、锂离子电池和镍氢电池的组合、铅电池和铅电池的组合等。
此外，作为切换单元的一例，例示了继电器，但例如也可以是晶体管或FET等的半导体开关。
此外，在上述说明中，铅电池100和锂离子电池200大致设为相同电压，但即使电池电压不同也没有关系。例如，也可以铅电池100的电池电压为12V，而锂离子电池200的电池电压为16V。该情况下，在从锂离子电池200向电装部件300进行电力供给时，通过DC/DC转换器30降压至12V来供给。优选铅电池100和锂离子电池200的电池电压在电装部件的对应电压的9V～16V的范围内。
此外，也可以包含铅电池100和锂离子电池200，作为车辆用电源系统1构成。
工业实用性
本发明的车辆用电源系统，对于电装部件和起动机两方进行稳定的电力供给是有用的。
标号说明
1 车辆用电源系统
11，12，13，14，15，16 供电线
21，22，23，24，25，26 继电器
30 DC/DC转换器
100 铅电池
101 铅电池状态检测单元(Pb状态检测单元)
200 锂离子电池
201 锂离子电池状态检测单元(Li状态检测单元)
300 电装部件
400 起动机
500 ECU

Claims (4)

1.车辆用电源系统，包括：
第1切换单元，设置在用于对起动机和电装部件从可供给电力的第1电池供给电力的第1供电线上；
第2切换单元，设置在用于对所述起动机和所述电装部件从可供给电力的第2电池供给电力的第2供电线上；
第3切换单元，与所述第1供电线连接，设置在用于向所述起动机供给电力的第3供电线上；
第4切换单元，设置在连接到所述第2供电线和所述第3供电线的第4供电线上；
第5切换单元，与所述第1供电线连接，设置在用于向所述电装部件供给电力的第5供电线上；
第6切换单元，设置在连接到所述第2供电线和所述第5供电线的第6供电线上；
DC/DC转换器，设置在所述第5供电线或所述第6供电线上；以及
控制单元，控制所述第1切换单元、所述第2切换单元、所述第3切换单元、所述第4切换单元、所述第5切换单元、所述第6切换单元、以及所述DC/DC转换器，
在从所述第1电池和所述第2电池的任何一个对所述起动机和所述电装部件两方供给电力的情况下，所述控制单元使电力经由所述DC/DC转换器供给到所述电装部件。
2.如权利要求1所述的车辆用电源系统，
在从所述第1电池和所述第2电池的任何一个，不经由所述DC/DC转换器而向所述电装部件供给电力的情况下，所述控制单元使电力从所述第1电池和所述第2电池之中、不向所述电装部件供给电力的一方供给到所述起动机。
3.如权利要求1所述的车辆用电源系统，还包括：
所述第1电池和所述第2电池。
4.如权利要求1所述的车辆用电源系统，
所述第1电池是铅电池，
所述第2电池是锂离子电池，
所述DC/DC转换器设置在所述第6供电线上，
所述控制单元在无异常的情况下，使电力从所述第2电池供给到所述起动机和所述电装部件两方，并且经由所述DC/DC转换器向所述电装部件供给电力。
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