CN106687337B - 汽车用电源装置 - Google Patents

Abstract

汽车用电源装置具备：第一继电器(16)，介于第一蓄电池(12)与负载组(20)之间；第二继电器(18)，介于第二蓄电池(14)与负载组(20)之间；发动机罩开关(22)，对发动机室(11)的发动机罩的敞开进行检测并输出检测信号(dt1)；行李箱开关(23)，对行李室(13)的罩的敞开进行检测并输出检测信号(dt2)；及电源控制部(21)，基于发动机罩开关的检测信号使第一继电器(16)成为不导通状态，并且基于行李箱开关的检测信号使第二继电器(18)成为不导通状态。

Description

汽车用电源装置

技术领域

本发明涉及能够从多个蓄电池对多个负载供给电力的汽车用电源装置。

背景技术

图1表示能够从2组蓄电池对负载组供给电力的汽车用电源装置的一例。负载组1与第一及第二蓄电池2、3的正侧接线柱连接而从第一及第二蓄电池2、3中的至少任一个供给电力。通过这样的构成，即使在第一及第二蓄电池2、3中的任一个故障的情况下，也可从未故障的另一个蓄电池对负载组1供给电力，因此可确保电源的冗余性。

在上述那样的汽车用电源装置中，例如在第二蓄电池3故障而需要更换时，从第二蓄电池3的连接接线柱4、5拆下连接插头6、7，而将故障的蓄电池更换为新的蓄电池。在这样的更换作业时，也从第一蓄电池2对负载组1继续供给电力，因此负载组1能够进行通常的动作。

汽车用电源装置具备用于从蓄电池对各种负载供给电源的电源配线和夹装在该电源配线上的连接器。在蓄电池的更换作业时，在拆下蓄电池之前作业者使连接器脱离。

在近年来的汽车中，使用需要比通常的12V或24V高电压的例如48V等的电源电压的负载，为了对这样的负载供给电力而搭载有输出48V的直流电压的蓄电池。在以往的汽车用电源装置中，当在从蓄电池对负载供给电力的状态下使连接器脱离时，有时在将要分离的连接器端子间产生电弧放电，连接器端子会被破坏。

因此，提出有如下的电源装置：在连接器的脱离之前作业者通过手动拉下维护插头，而切断从蓄电池对负载的电力供给，从而防止在连接器中产生电弧放电。另外，专利文献1公开了一种能够在短时间内消除拉开连接电极与短路部件时产生的电弧的维护插头。专利文献2公开了一种通过弹性地嵌合的卡合部而将连接器可靠地保持成嵌合状态的锁定装置。

专利文献1：日本特开2003-17198号公报

专利文献2：日本特开2013-62043号公报

专利文献3：日本特开2009-12728号公报

发明内容

在图1的例子中，在更换作业时，依然继续从第一蓄电池2对连接插头6供给电力，因此当连接插头6错误地与连接插头7或车体等接触时，有时在其接触部分由于接地而产生火花或电源配线8烧损。

专利文献3公开了如下的结构：在具备蓄电池和电容器的电源装置中，在蓄电池过放电的情况下，切断来自电容器的电力供给。但是，未公开在一个蓄电池的更换作业时一边对负载组供给电力一边防止由于接地而产生火花等的结构。

在专利文献1所公开的电源装置中，在作业者在蓄电池的更换前忘记拔下维护插头的状态下，若使连接器脱离，则有时在连接器端子间产生电弧放电。

本发明的目的是提供一种能够安全地进行蓄电池的更换作业的汽车用电源装置。

本发明的一方面的汽车用电源装置具备设置于发动机室的第一蓄电池、设置于行李室的第二蓄电池及从上述第一蓄电池及第二蓄电池被供给电力的负载组，该汽车用电源装置具备：第一开闭单元，介于上述第一蓄电池与上述负载组之间；第二开闭单元，介于上述第二蓄电池与上述负载组之间；发动机罩开关，对发动机室的发动机罩的敞开进行检测并输出检测信号；行李箱开关，对行李室的罩的敞开进行检测并输出检测信号；及电源控制部，基于上述发动机罩开关的检测信号而使上述第一开闭单元成为不导通状态，并且基于上述行李箱开关的检测信号而使上述第二开闭单元成为不导通状态。

通过该结构，在使发动机室的发动机罩或行李室的罩敞开时，切断第一蓄电池与第二蓄电池的连接。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，从上述第一蓄电池及第二蓄电池经由上述第一开闭单元及第二开闭单元而对上述电源控制部供给电力。

通过该结构，即使第一开闭单元或第二开闭单元中的任一个成为不导通状态，也从第一蓄电池或第二蓄电池中的任一个对电源控制部供给电力。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，将上述第一开闭单元设于配置于上述发动机室的电源箱。

通过该结构，第一蓄电池在位于其附近的电源箱中切断与第二蓄电池的连接。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，将上述第二开闭单元设于配置于上述行李室的电源箱。

通过该结构，第二蓄电池在位于其附近的电源箱中切断与第一蓄电池的连接。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，上述第一开闭单元及第二开闭单元由基于从上述电源控制部输出的控制信号而使接点成为不导通状态的继电器构成。

通过该结构，通过电源控制部将继电器的接点控制成不导通状态，而切断第一蓄电池与第二蓄电池的连接。

本发明的另一方面的汽车用电源装置用于从蓄电池经由开闭单元及连接器而对负载组供给电力，该汽车用电源装置具备：锁定装置，设于上述连接器，对该连接器的正常的连接状态进行保持；检测部，设于上述锁定装置，对该锁定装置的动作进行检测；及电源控制部，基于从上述检测部输出的检测信号，将上述开闭单元控制成导通状态。

通过该结构，基于锁定装置的动作而从蓄电池对连接器供给电力，因此可防止连接器脱离时产生电弧。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，上述检测部具备检测片，该检测片在上述锁定装置动作时使上述连接器的检测用端子成为导通状态，上述电源控制部具备：信号检测电路，对上述检测用端子的导通进行检测；及主控制部，基于从上述信号检测电路输出的检测信号，将上述开闭单元控制成导通状态。

通过该结构，当锁定装置动作时，连接器的检测用端子成为导通状态，通过信号检测电路检测出该导通，并基于该检测信号而通过主控制部使开闭单元成为导通状态。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，将多个连接器并列地与上述开闭单元的输出端子连接，从上述多个连接器对多个负载组供给电力，在上述多个连接器的多个检测部同时检测出锁定装置的动作时，上述主控制部将上述开闭单元控制成导通状态。

通过该结构，在多个连接器成为锁定状态时，开闭单元成为导通状态而对负载组供给电力。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，上述开闭单元由接点介于上述蓄电池与连接器之间的继电器构成。

通过该结构，当检测出锁定装置的动作时，继电器的接点成为导通状态，而从蓄电池对负载组供给电力。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，上述电源控制部具备异常检测部，上述异常检测部基于上述继电器的开闭控制时的输出电压而对该继电器的动作异常进行检测。

通过该结构，对继电器的动作异常进行检测。

在上述汽车用电源装置的基础上，优选的是，将上述蓄电池的输出电压设为36V～不到60V的范围。

通过该结构，能够在连接器的脱离时容易产生电弧的蓄电池电压下防止电弧的产生。

发明效果

根据本发明几个侧面的汽车用电源装置，能够安全地进行蓄电池的更换作业。根据表示本发明的技术的思想的例子的附图和以下的记载可知本发明的其他侧面及优点。

附图说明

图1是现有例的汽车用电源装置的概略图。

图2是表示第一实施方式的汽车用电源装置的概略图。

图3是表示汽车用电源装置的动作的流程图。

图4是表示第二实施方式的汽车用电源装置的概略图。

图5是表示电源控制部的框图。

图6是表示锁定状态检测部的概略图。

图7是表示锁定状态检测部的其他例的概略图。

图8是表示信号检测电路的电路图。

图9是表示汽车用电源装置的动作的时序图。

图10是表示汽车用电源装置的动作的时序图。

图11是表示汽车用电源装置的动作的流程图。

具体实施方式

以下，根据图2及图3对第一实施方式的汽车用电源装置进行说明。如图2所示，在车辆前部的发动机室11内设置有第一蓄电池12，在车辆后部的行李室13内设置有不同于第一蓄电池12的第二蓄电池14。第一蓄电池12例如由铅蓄电池构成。第二蓄电池14例如由电容器构成。

在第一及第二蓄电池12、14间设有电源配线19及第一及第二继电器16、18。

第一继电器16例如在发动机室11内，与熔丝等(未图示)一起配置于在第一蓄电池12附近设置的电源箱15内。

第二继电器18例如在行李室13内，与熔丝等(未图示)一起配置于在第二蓄电池14附近设置的电源箱17内。第一及第二蓄电池12、14经由电源配线19及第一及第二继电器16、18的接点而连接。

在上述第一及第二继电器16、18间，上述电源配线19连接有负载组20及电源控制部21。并且，在第一及第二继电器16、18的接点处于导通状态时，从第一及第二蓄电池12、14对负载组20及电源控制部21供给电力。电源控制部21也称为电源监视ECU，是包含处理器和存储器的微型计算机。

在上述发动机室11设有对该发动机室11的发动机罩的敞开进行检测的发动机罩开关22，该发动机罩开关22的检测信号dt1向上述电源控制部21输出。

在上述行李室13设有对该行李室13的罩的敞开进行检测的行李箱开关23，该行李箱开关23的检测信号dt2向上述电源控制部21输出。

上述电源控制部21能够向上述第一及第二继电器16、18的励磁线圈输出励磁信号。电源控制部21构成为，当从发动机罩开关22接收到检测信号dt1时，向第一继电器16输出励磁信号，而使第一继电器16的接点成为不导通状态。

另外，电源控制部21构成为，当从行李箱开关23接收到检测信号dt2时，向第二继电器18输出励磁信号，而使第二继电器18的接点成为不导通状态。

接着，对汽车用电源装置的作用进行说明。

在发动机室11的发动机罩及行李室13的罩关闭的通常情况下时，不向电源控制部21输出来自发动机罩开关22及行李箱开关23的检测信号dt1、dt2。

在该状态下，第一及第二继电器16、18的接点保持为导通状态，从第一及第二蓄电池12、14中的至少任一个蓄电池对负载组20及电源控制部21供给电力。

在这样的通常情况下时，如图3所示，电源控制部21对蓄电池的更换作业的开始即是否输出了基于发动机室11的发动机罩或行李室13的罩的敞开的检测信号dt1、dt2进行判别(步骤S1)。

在此，在需要更换第一蓄电池12而打开发动机室11的发动机罩时，从发动机罩开关22向电源控制部21输出检测信号dt1。

于是，电源控制部21检测出蓄电池的更换动作(步骤S2)，使第一蓄电池12附近的第一继电器16的接点成为不导通状态(步骤S3)。电源控制部21等待发动机室11的发动机罩关闭而停止接收检测信号dt1(步骤S4)。

在该状态下，切断第一蓄电池12与第二蓄电池14的连接。因此，在第一蓄电池12的更换作业时，即使连接于第一蓄电池12的正侧接线柱的插头与车体或连接于负侧接线柱的插头接触，也不会产生火花或流过接地电流。

当第一蓄电池12的更换作业结束而发动机室11的发动机罩关闭时，电源控制部21检测出检测信号dt1的接收停止(步骤S5)。电源控制部21使第一继电器16的接点恢复成导通状态(步骤S6)。这样，结束蓄电池的更换控制。

在需要更换第二蓄电池14时，基于行李室13的罩的敞开而从行李箱开关23向电源控制部21输出检测信号dt2。

于是，通过电源控制部21，第二继电器18的接点成为不导通状态，切断第一蓄电池12与第二蓄电池14的连接(步骤S1～S3)。于是，能够进行第二蓄电池14的安全的更换作业。

并且，当第二蓄电池14的更换结束，行李室13的罩关闭，而停止接收检测信号dt2时，第二继电器18的接点恢复成导通状态(步骤S4～S6)。

发动机室11的发动机罩的敞开是在使第一蓄电池12从电源配线19电气性地且物理性地分离的事件之前进行的先行事件。发动机罩开关22能够作为检测该先行事件的先行事件传感器发挥作用。同样地，行李室13的罩的敞开也是在使第二蓄电池14从电源配线19电气性地且物理性地分离的事件之前进行的先行事件。行李箱开关23也能够作为检测该先行事件的先行事件传感器发挥作用。各检测信号dt1、dt2有时也称为先行事件检测信号。

在第一实施方式的汽车用电源装置中，除了以往技术的作用效果，还能够得到如下所示的效果。

(1)在第一蓄电池12的更换作业时，能够切断第一蓄电池12与第二蓄电池14的连接。因此，能够安全地进行第一蓄电池12的更换作业。

(2)在第二蓄电池14的更换作业时，能够切断第一蓄电池12与第二蓄电池14的连接。因此，能够安全地进行第二蓄电池14的更换作业。

(3)在第一蓄电池12的更换作业时，能够从第二蓄电池14对负载组20及电源控制部21供给电力，因此能够在第一蓄电池12的更换作业时使负载组20及电源控制部21进行通常动作。

(4)在第二蓄电池14的更换作业时，能够从第一蓄电池12对负载组20及电源控制部21供给电力，因此能够在第二蓄电池14的更换作业时使负载组20及电源控制部21进行通常动作。

(5)通过对发动机室11的发动机罩的敞开进行检测的发动机罩开关22，而能够容易地识别出第一蓄电池12的更换作业的开始。

(6)通过对行李室13的罩的敞开进行检测的行李箱开关23，而能够容易地识别出第二蓄电池14的更换作业的开始。

此外，第一实施方式也可以如以下那样进行变更。

·在第一实施方式中，在发动机室11的发动机罩及行李室13的罩都打开时，不进行由后打开的罩所引起的继电器的断开。这样一来，不会切断对负载组20及电源控制部21的电力供给。

·第一及第二蓄电池12、14可以是铅蓄电池与电容器中的任一个。

以下，按照附图对第二实施方式的汽车用电源装置进行说明。

如图4所示，第一蓄电池101及不同于该第一蓄电池101的第二蓄电池105经由电源配线120而对多个负载组108供给电力。第一蓄电池101例如输出12V的直流电压。第二蓄电池105例如输出48V的直流电压。各负载组108能够包含一个以上的负载，例如可以是48V系统负载组。第一蓄电池101的正侧端子与设置在电源箱102内的电源控制部103及DC/DC转换器104的输入输出端子连接。

从第二蓄电池105输出的48V的直流电压经由继电器106的接点及连接器107而提供给多个48V系统负载组108。另外，第二蓄电池105的正侧端子经由继电器106的接点而与上述电源控制部103及上述DC/DC转换器104的其他输入输出端子连接。并且，DC/DC转换器104能够将从第二蓄电池105供给的48V的直流电压降压成12V并提供给第一蓄电池101。另外，在继电器106的接点成为不导通状态而不从第二蓄电池105对48V系统负载组108供给48V的直流电压时，DC/DC转换器104能够将从第一蓄电池101供给的12V的直流电压升压成48V并提供给48V系统负载组108。

在上述连接器107设有将该连接器107保持为嵌合状态的锁定装置107a(参照图6)。例如专利文献2所记载那样，锁定装置107a可以通过弹性地嵌合的卡合部而将连接器107可靠地保持为嵌合状态。

另外，如图6所示，对该锁定装置107a的动作进行检测的检测片109作为锁定状态检测部设于上述锁定装置107a。形成为在锁定装置107a动作时检测片109被向箭头方向按压而使接点110a与接点110b抵接，从而使连接器107的检测用端子111a、111b成为导通状态。

参照图5，对上述电源控制部103的结构进行说明。多个连接器107的检测用端子111a、111b分别与电源控制部103内的信号检测电路112连接。在各信号检测电路112中，如图8所示，上述检测用端子111a连接于电源Vcc与CPU113之间连接的电阻R1、R2间的节点，检测用端子111b连接于大地GND。

通过这样的结构，在连接器107的锁定装置107a未锁定的状态下，接点110a、110b为非接触状态而检测用端子111a、111b为不导通。在该状态下，输入到CPU113的检测信号dt是H电平即几乎是电源Vcc电平。

另一方面，当连接器107的锁定装置107a成为锁定状态而嵌合，接点110a、110b接触时，电阻R1、R2间的电位几乎成为大地GND电平，输入到CPU113的检测信号dt成为L电平即几乎成为大地GND电平。

上述CPU113若检测出L电平的检测信号dt，则驱动继电器驱动电路118而使上述继电器106的接点成为导通状态，若检测出H电平的检测信号dt，则使上述继电器106的接点成为不导通状态。

异常检测电路114与上述继电器106连接，对继电器106的输出电压进行监视并输出到CPU113。CPU113基于监视值来检测继电器106是否正常，在不正常的情况下经由通信电路115而向发动机ECU116输出异常信号。

从第一蓄电池101经由电源电路117而对上述电源控制部103内的各电路供给12V的直流电压作为电源。

接着，对如上所述地构成的汽车用电源装置的作用进行说明。

参照图9，对将连接器107从未连接状态向连接状态嵌合的情况下的动作进行说明。在时刻T1之前，在连接器107为未连接状态下，连接器107的检测用端子111a、111b为不导通(断开状态)。在该状态下，从信号检测电路112输出的检测信号dt为H电平，CPU113将继电器106的接点维持为不导通状态。

从该状态，在时刻T1连接器107被连接，但锁定装置107a为未锁定状态，检测用端子111a、111b依然是不导通状态。

接下来，当在时刻T2锁定装置107a成为锁定状态时，检测用端子111a、111b成为导通状态，从信号检测电路112输出的检测信号dt为L电平。CPU113对检测信号dt的变化进行判定，在经过了判定时间t之后，在时刻T3将继电器106的接点控制成导通状态。其结果是，从第二蓄电池105对48V系统负载组108供给电力。判定时间t是CPU113判定检测信号dt的变化所需要的时间长度。

参照图10，对将连接状态的连接器107断开而成为未连接状态的状态下的动作进行说明。在时刻T4之前，连接器107的锁定装置107a为锁定状态，继电器106的接点处于导通状态。在时刻T4，当使锁定装置107a成为未锁定状态时，连接器107的检测用端子111a、111b为不导通，检测信号dt成为H电平。

于是，CPU113判定检测信号dt的变化，在经过了判定时间t之后，在时刻T5将继电器106的接点控制成不导通状态。其结果是，切断从第二蓄电池105对48V系统负载组108的电力供给。并且，在切断电力供给后，将连接器107断开成未连接状态(时刻T6)。

图11表示从第二蓄电池105经由多个连接器107而对48V系统负载组108供给电力的情况下的电源控制部103的动作。

当检测出任一个连接器107的脱离而引起的检测信号dt的变化时(步骤S101)，CPU113检测全部连接器107的检测用端子111a、111b是否为导通状态，即全部连接器107的锁定装置107a是否为锁定状态(步骤S102)。

并且，在至少一个连接器107为未锁定状态时，电源控制部103使继电器106的接点成为不导通状态，而切断对48V系统负载组108的电力供给(步骤S103)。此时，电源控制部103使DC/DC转换器104成为不工作状态。

另外，在全部连接器107为锁定状态时，电源控制部103使继电器106的接点成为导通状态，而对48V系统负载组108供给电力(步骤S104)。此时，电源控制部103使DC/DC转换器104成为工作状态。

接下来，在继电器106被控制成不导通状态时，CPU113对输入到异常检测电路114的监视电压进行检测，在该监视电压不是0V的情况下，判定为继电器106的接点为短路故障(步骤S105、S106)。

在步骤S105中继电器106被控制成导通状态时，移向步骤S107，在监视电压为充分低于48V的0V附近的情况下，CPU113判定为继电器106的接点为断路故障(步骤S108)。

另外，在步骤S105中在监视电压为0V时，移向步骤S107，进而在步骤S107中若监视电压在48V附近，则CPU113移向步骤S109并判定为继电器106正常。

图10的时刻T4的检测信号dt的变化是在从连接状态向未连接状态的连接器107的切换事件(图10的时刻T6)之前进行的先行事件。信号检测电路112能够作为检测该先行事件的先行事件传感器发挥作用。

在上述那样的汽车用电源装置中，能够得到如下所示的效果。

(1)能够在通过连接器107将第二蓄电池105与48V系统负载组108连接时，将电弧的产生防患于未然。

(2)能够在断开连接48V系统负载组108与第二蓄电池105的连接器107时，将电弧的产生防患于未然。

(3)电源控制部103能够检测连接器107的锁定装置107a是否处于锁定状态，并在连接器107的脱离之前使介于第二蓄电池105与48V系统负载组108之间的继电器106成为不导通状态。因此，作业者不需要进行用于防止电弧产生的手动作业，因此能够可靠地防止因作业者的遗忘而引起的电弧的产生。

(4)在从第二蓄电池105经由一个继电器106及多个连接器107而对多个48V系统负载组供给电力时，在全部继电器106被检测出锁定状态时，电源控制部103能够将继电器106控制成导通状态。因此，在使任一个连接器107脱离时，切断对全部连接器107的电力的供给，因此能够防止电弧的产生。

(5)电源控制部103通过伴随着继电器106的开闭控制，监视从继电器106输出到连接器107的电压，能够对继电器106的故障进行检测。

此外，第二实施方式也可以如以下那样进行变更。

·如图7所示，也可以构成为通过锁定装置107a的检测片109按压按钮开关119，使检测用端子111a、111b成为导通状态。

·在第二实施方式中，第二蓄电池105及负载组108除48V系统以外，对于30V～不到60V的蓄电池电压也有用。

·在图4的例子中，连接器107设于电源箱102与负载组108之间的电源配线120。但是，也可以将连接器107设于第一蓄电池101与电源箱102之间的电源配线及第二蓄电池105与电源箱102之间的电源配线。

·在图4的例子中，与多个负载组108分别对应的多个连接器107与继电器106的输入输出端子并列地连接，但负载组108与连接器107的个数能够适当变更。

也可以对实施方式及变更例进行适当组合，也可以将一实施方式的一部分结构置换成其他实施方式的一部分结构，也可以将一实施方式的一部分结构追加到其他实施方式中。本领域技术人员根据本申请说明书及附图的公开，能够理解通过这样的置换及/或追加而得到的作用效果。

本发明不限定于例示的结构。例如，例示的特征不应解释为对于本发明是必须的，本发明的主题存在比公开的特定的实施方式的全部特征少的特征。

Claims (5)

1.一种汽车用电源装置，与汽车一起使用并具备设置于发动机室的第一蓄电池、设置于行李室的第二蓄电池及从所述第一蓄电池及第二蓄电池被供给电力的负载组，

所述汽车用电源装置的特征在于，具备蓄电池更换控制系统，所述蓄电池更换控制系统包括：

第一开闭单元，介于所述第一蓄电池与所述负载组之间；

第二开闭单元，介于所述第二蓄电池与所述负载组之间；

发动机罩开关，对发动机室的发动机罩的敞开进行检测并输出检测信号；

行李箱开关，对行李室的罩的敞开进行检测并输出检测信号；及

电源控制部，基于所述发动机罩开关的检测信号而使所述第一开闭单元成为不导通状态以能够进行所述第一蓄电池的更换作业，并且基于所述行李箱开关的检测信号而使所述第二开闭单元成为不导通状态以能够进行所述第二蓄电池的更换作业。

2.根据权利要求1所述的汽车用电源装置，其特征在于，

从所述第一蓄电池及第二蓄电池经由所述第一开闭单元及第二开闭单元而对所述电源控制部供给电力。

3.根据权利要求2所述的汽车用电源装置，其特征在于，

将所述第一开闭单元设于配置于所述发动机室的电源箱。

4.根据权利要求2所述的汽车用电源装置，其特征在于，

将所述第二开闭单元设于配置于所述行李室的电源箱。

5.根据权利要求1所述的汽车用电源装置，其特征在于，

所述第一开闭单元及第二开闭单元由基于从所述电源控制部输出的控制信号而使接点成为不导通状态的继电器构成。

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