CN107921917A - 车载用电源装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种车辆用电源装置，能够分别以适合的电压对再生用以及辅助用的蓄电装置进行充电，能够降低制造成本。第一蓄电装置经由双向的转换器而被充电，并经由转换器向负载放电。第一开关在转换器与第一蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择。第二蓄电装置经由转换器而被充电，以绕过转换器的路径向负载放电。第二开关在转换器与第二蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择。

Description

车载用电源装置
技术领域
本发明涉及一种车载用电源装置。
背景技术
在专利文献1中记载了具有主蓄电单元和预备蓄电单元的车辆用电力控制装置。预备蓄电单元是双电荷层电容器，其充放电由DC-DC转换器控制。DC-DC转换器在车辆减速时使用由交流发电机发电产生的电力来对预备蓄电单元进行充电，在减速时间以外的期间，对车辆电气负载供给电力。
在专利文献2中记载了电动助力转向装置。在电动助力转向装置中设置有供给转向辅助力的电动马达，在控制该电动马达的马达控制装置中设置有主电源、辅助电源以及充放电电路。充放电电路对辅助电源的充电和放电进行切换。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平6-296332号公报
专利文献2：日本特开2009-120159号公报
发明内容
发明要解决的课题
关于在设置有再生用的蓄电装置和辅助用的蓄电装置这两者的情况下利用什么样的结构来对它们进行充电的研究，在专利文献1、2中既没有记载也没有启示。
不过，期望对再生用的蓄电装置和辅助用的蓄电装置分别以适合于各蓄电装置的电压来充电。另外，期望制造成本较小。
本申请的目的在于，提供一种能够分别以适合的电压对再生用以及辅助用的蓄电装置进行充电且能够降低制造成本的车辆用电源装置。
用于解决课题的技术方案
一种车载用电源装置，搭载于车辆，包括：双向的转换器；第一蓄电装置，经由所述转换器而被充电，并经由所述转换器向负载放电；第一开关，在所述转换器与所述第一蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择；第二蓄电装置，经由所述转换器而被充电，以绕过所述转换器的路径向所述负载放电；以及第二开关，在所述转换器与所述第二蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择。
发明效果
根据车载用电源装置，能够分别以适合的电压对再生用以及辅助用的蓄电装置进行充电，能够降低制造成本。
附图说明
图1是概略地示出车载用电源装置的结构的一个例子的图。
图2是概略地示出车载用电源装置的结构的一个例子的图。
图3是示出控制部的动作的一个例子的流程图。
图4是示出控制部的动作的一个例子的流程图。
图5是示出控制部的动作的一个例子的流程图。
具体实施方式
＜车载用电源装置的结构＞
图1是概略地示出搭载于车辆的车载用电源装置100的结构的一个例子的图。在图1的示例中设置有发电机1。发电机1例如是交流发电机，基于驱动车辆的驱动力而进行发电，输出直流电压。
在图1的示例中，将主蓄电装置31连接于发电机1。通过发电机1对主蓄电装置31进行充电。主蓄电装置31例如是铅蓄电池等。
经由双向的DC-DC转换器4将再生用的蓄电装置32(在附图以及以下说明中，称为“再生用蓄电装置”)连接于发电机1。换言之，DC-DC转换器4连接在发电机1与再生用蓄电装置32之间。作为再生用蓄电装置32，例如能够采用电容器。
在图1的示例中，在DC-DC转换器4与再生用蓄电装置32之间连接有开关(例如，继电器)52。开关52选择DC-DC转换器4与再生用蓄电装置32之间的接通/断开。开关52的接通/断开由控制部41控制。
双向的DC-DC转换器4例如是升降压电路，控制再生用蓄电装置32的充放电。DC-DC转换器4由控制部41控制。
另外，在此，控制部41包括微型计算机和存储装置而构成。微型计算机执行在程序中记述的各处理步骤(换言之，次序)。上述存储装置例如能够由ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、能够改写的非易失性存储器(EPROM(Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM)等)、硬盘装置等各种存储装置中的一个或者多个构成。该存储装置储存各种信息、数据等，另外，储存微型计算机所执行的程序，另外，提供用于执行程序的作业区域。此外，微型计算机还能够理解成作为与程序中记述的各处理步骤对应的各种单元而发挥功能，或者，还能够理解成实现与各处理步骤对应的各种功能。另外，控制部41不限于此，也可以通过硬件来实现由控制部41执行的各种步骤或者所实现的各种单元或者各种功能的一部分或者全部。
DC-DC转换器4例如在车辆减速时使从发电机1获得的再生电力、具体来说使发电产生的直流电压适当地升压或者降压。如果开关52接通，则将经升压或者降压的电压输出到再生用蓄电装置32，对再生用蓄电装置32进行充电。另一方面，在车辆进行动力行驶时，DC-DC转换器4使再生用蓄电装置32放电。例如在车辆进行动力行驶时，使经由开关52输入的再生用蓄电装置32的直流电压适当地升压或者降压，并将其向后述的普通负载21以及重要负载22输出，从而使再生用蓄电装置32放电。
经由DC-DC转换器4将辅助用的蓄电装置33(在图以及以下说明中，称为“辅助蓄电装置”)也连接于发电机1。该辅助蓄电装置33例如是电容器等。
在图1的示例中，在DC-DC转换器4与辅助蓄电装置33之间连接有开关(例如，继电器)53。例如，开关53的一端连接到将DC-DC转换器4与开关52连接的连接点，另一端连接到辅助蓄电装置33。开关53选择DC-DC转换器4与辅助蓄电装置33之间的接通/断开。开关53的接通/断开由控制部41控制。
DC-DC转换器4还控制该辅助蓄电装置33的充电。DC-DC转换器4例如使来自发电机1的直流电压适当地升压或者降压，并经由开关53将其向辅助蓄电装置33输出，从而对辅助蓄电装置33进行充电。
通过开关52、53，例如能够在彼此不同的定时下对再生用蓄电装置32和辅助蓄电装置33进行充电。如果控制部41使开关52断开且使开关53接通，则在该期间内DC-DC转换器4能够对辅助蓄电装置33进行充电。另外，如果控制部41使开关52接通且使开关53断开，则在该期间内DC-DC转换器4能够对再生用蓄电装置32进行充电。这样，通过使开关52、53排他性地接通，能够以分别适合于再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33的直流电压来对它们进行充电。
在主蓄电装置31例如还连接有普通负载21以及重要负载22。因此，从发电机1或者主蓄电装置31对普通负载21以及重要负载22供电。另外，普通负载21以及重要负载22还经由DC-DC转换器4以及开关52连接于再生用蓄电装置32。因此，还从再生用蓄电装置32对普通负载21以及重要负载22供电。进而，重要负载22以绕过DC-DC转换器4的路径与辅助蓄电装置33连接。在图1的示例中，辅助蓄电装置33与重要负载22直接连接。因此，还从辅助蓄电装置33对重要负载22供电。
此外，辅助蓄电装置33能够不经由DC-DC转换器4而向重要负载22供电，因此，在对辅助蓄电装置33进行充电之后，即使将开关53维持于断开状态，也能够向重要负载22进行供电。
期望的是，重要负载22是即使来自主蓄电装置31的供电消失(包括由于主蓄电装置31的功能失灵导致的消失)也能够维持电力供给的负载，作为例子，能够列举例如线控换档用促动器、电子控制制动力分配系统。在该车载用电源装置100中，即使来自主蓄电装置31的供电消失，也能够从再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33向重要负载22供电。
普通负载21是不需要作为辅助蓄电装置33的备用对象的负载，例如是车载空调机。普通负载21是公知的负载，由于在本实施方式中不是具有特有的特征的物件，因此，省略详细的说明。也可以在来自主蓄电装置31的供电消失时，停止向普通负载21供电。例如，通过使DC-DC转换器4的动作停止，能够停止向普通负载21供电。
根据上述车辆用电源装置，DC-DC转换器4与再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33这两者对应地设置。因此，DC-DC转换器4能够对再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33这两者进行充电。因此，与分别针对再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33设置专用的充电电路的情况相比，能够降低制造成本。
另外，再生用蓄电装置32的容量例如大于辅助蓄电装置33的容量。此外，在蓄电装置是电容器时，该容量能够理解成例如充电完成时的电荷量。另外，在蓄电装置是电池的情况下，该容量能够理解成例如充电完成时的安培时。与容量大的再生用蓄电装置32对应地选定DC-DC转换器4的电流供给能力。因此，DC-DC转换器4针对辅助蓄电装置33的容量能够输出更大的电流，能够迅速地对辅助蓄电装置33进行充电。
＜充电动作＞
辅助蓄电装置33以绕过DC-DC转换器4的路径连接到重要负载22。在图1的示例中，辅助蓄电装置33直接连接到重要负载22。因此，辅助蓄电装置33即使在充电后从DC-DC转换器4切断，也能够向重要负载22供电。因此，在对辅助蓄电装置33进行充电之后，开关53也可以断开。另外，在辅助蓄电装置33仅在主蓄电装置31消失时进行供电的情况下，在车辆行驶中对辅助蓄电装置33进行充电的必要性较低，在对辅助蓄电装置33进行充电之后，在行驶中也可以主要将开关53维持在断开状态。
另一方面，在车辆行驶中，在再生用蓄电装置32中蓄积再生电力，或者使用所蓄积的电力，从而在再生用蓄电装置32的充电时和放电时，都使用DC-DC转换器4。因此，期望的是，开关52无论再生用蓄电装置32的充电状况如何，在车辆的行驶中都主要维持在接通状态。
由于再生用蓄电装置32在车辆的行驶中有机会进行充电，因此，期望在再生用蓄电装置32之前，具体来说，例如在车辆行驶之前对辅助蓄电装置33进行充电。因此，期望的是，控制部41在使开关52、53分别断开/接通之后，使开关52、53分别接通/断开。具体来说，也可以在车辆行驶之前，使开关52、53分别断开/接通而对辅助蓄电装置33进行充电，其后，使开关52、53分别断开/接通。由此，能够在完成辅助蓄电装置33的充电而准备向重要负载22供电的同时，在车辆行驶中进行再生用蓄电装置32的充放电。
接下来，说明使开关52、53分别断开/接通的触发的一个例子。车辆包括用户输入车辆的启动指示(例如，发动机的启动指示)的输入部(例如，点火开关钥匙)或者对车辆的车门的开闭进行检测的开闭检测部。在图2的示例中，作为重要负载22的一个例子，显示输入部221以及开闭检测部222。但是，也可以将它们中的至少任一方理解成普通负载21。
在车辆行驶之前进行车辆的启动指示，另外，在车辆行驶之前，驾驶员为了乘入车辆而打开车门。因此，能够将该情形用作上述触发。此外，输入部221向控制部41通知被输入了车辆的启动指示，开闭检测部222向控制部41通知车门打开。
图3是示出控制部41的动作的一个例子的图。首先，在步骤S1中，控制部41判断是否输入了发动机的启动指示或者车门是否打开。
当在步骤S1中进行了否定性的判断时，再次执行步骤S1。当在步骤S1中进行了肯定性的判断时，在步骤S2中，控制部41使开关52断开，使开关53接通。另外，在步骤S3中，控制部41控制DC-DC转换器4，使DC-DC转换器4输出适合于辅助蓄电装置33的充电的直流电压。
接下来，在步骤S4中，控制部41判断向辅助蓄电装置33的充电是否完成。例如，也可以是，设置对辅助蓄电装置33的充电率进行检测的检测部，在该充电率超过基准值时，判断为充电完成。
当在步骤S4中进行了否定性的判断的情况下，再次执行步骤S4。当在步骤S4中进行了肯定性的判断的情况下，在步骤S5中，控制部41使开关52接通，使开关53断开。其后，控制部41例如在车辆减速时使DC-DC转换器4对发电机1的直流电压进行升压或者降压，并输出适合于再生用蓄电装置32的充电的直流电压。另外，控制部41例如在车辆减速时以外的期间使DC-DC转换器4对再生用蓄电装置32的两端电压进行升压或者降压，并输出适合于普通负载21以及重要负载22的直流电压。
＜来自主蓄电装置的供电的消失＞
在来自主蓄电装置31的供电消失时，也可以以如下方式控制开关52、53。图4是示出控制部41的动作的一个例子的流程图。在步骤S11中，控制部41判断来自主蓄电装置31的供电是否消失。主蓄电装置31的消失例如能够以如下方式检测。例如设置对主蓄电装置31的直流电压进行检测的电压检测部，在主蓄电装置31的直流电压小于例如预定的异常基准值时，能够检测主蓄电装置31的消失。
当在步骤S11中进行了否定性的判断时，再次执行步骤S11。当在步骤S11中进行了肯定性的判断时，在步骤S12中，控制部41使开关52、53这两者接通。
由此，再生用蓄电装置32能够在绕过DC-DC转换器4的同时经由开关52、53以及辅助蓄电装置33向重要负载22供电。这在能够避免以下事态这点上是优选的。当在DC-DC转换器4与重要负载22之间发生短路异常时，来自主蓄电装置31的供电消失。在该情况下，DC-DC转换器4无法向重要负载22适当地输出直流电压。因此，再生用蓄电装置32无法经由DC-DC转换器4向重要负载22供电。然而，通过使开关52、53这两者接通，再生用蓄电装置32能够在绕过DC-DC转换器4的同时经由辅助蓄电装置33向重要负载22供电。因此，能够适当地向重要负载22供电。
另外，在来自主蓄电装置31的供电消失时，不仅从辅助蓄电装置33，还能够从再生用蓄电装置32向重要负载22供电。因此，能够提高供电的稳定性。
图5是示出控制部41的动作的一个例子的流程图。与图4相比，控制部41还执行步骤S13。步骤S13在步骤S11、S12之间执行。在步骤S13中，控制部41判断再生用蓄电装置32的两端电压是否大于辅助蓄电装置33的两端电压。各两端电压例如通过分别将电压检测部设置于再生用蓄电装置32以及辅助蓄电装置33来检测。两端电压的大小能够使用比较器来判别。
不过，再生用蓄电装置32的两端电压由于放电而降低，由于充电而增大。特别是，在采用电容器作为再生用蓄电装置32的情况下，两端电压与电荷成比例地变化。因此，与采用蓄电池的情况相比，该两端电压的变化量变大。例如在充电时，能够将再生用蓄电装置32充电至比发电机1的直流电压(例如，12V)高的电压(例如，16V)，在放电时，能够使再生用蓄电装置32放电至比发电机1的直流电压低的电压(例如，7V)。
另一方面，在主蓄电装置31的供电发挥功能的情况下，辅助蓄电装置33也可以不放电。例如在主蓄电装置31与重要负载22之间设置二极管，在辅助蓄电装置33与重要负载22之间设置二极管。这些二极管的正向是朝向重要负载22的方向。在上述结构中，如果将辅助蓄电装置33的两端电压设定为比主蓄电装置31的电压(例如，12V)稍小，则不从辅助蓄电装置33而从主蓄电装置31向重要负载22供电。因此，在主蓄电装置31的供电发挥功能时，辅助蓄电装置33不放电。在该情况下，辅助蓄电装置33的两端电压大致恒定。
或者，例如在采用蓄电池(例如，锂离子电池)作为辅助蓄电装置33的情况下，其两端电压的变化量与电容器相比较小。例如，通过与发电机1的直流电压相同程度的电压(例如，12V)来对辅助蓄电装置33进行充电。
在这样的情况下，在执行步骤S13的时刻下，再生用蓄电装置32的两端电压有时小于辅助蓄电装置33的两端电压。此时，如果使开关52、53这两者接通，则辅助蓄电装置33向再生用蓄电装置32放电。该电流并不会有助于向重要负载22的供电，因此不优选。
因此，当在步骤S13中判断为再生用蓄电装置32的两端电压小于辅助蓄电装置33的两端电压的情况下，不执行步骤S12，而再次执行步骤S13。然后，当在步骤S13中判断为再生用蓄电装置32的两端电压大于辅助蓄电装置33的两端电压时，执行步骤S12。
据此，能够防止从辅助蓄电装置33向再生用蓄电装置32放电，有助于向重要负载22的供电。
此外，再生用蓄电装置32也可以设置多个，另外，辅助蓄电装置33也可以设置多个。
在上述各实施方式以及各变形例中说明的各结构只要彼此不矛盾就能够适当组合。
如上所述，详细说明了本发明，但上述说明在所有方面都是示例，本发明不限定于此。可以理解为，在不脱离本发明的范围的情况下能够设想出未例示的无数变形例。
标号说明
1 发电机
4 DC-DC转换器
22 重要负载
31 主蓄电装置
32 再生用蓄电装置(第一蓄电装置)
33 辅助蓄电装置(第二蓄电装置)
52、53 开关
100 车载用电源装置。

Claims (4)

1.一种车载用电源装置，包括：
双向的转换器；
第一蓄电装置，经由所述转换器而被充电，并经由所述转换器向负载放电；
第一开关，在所述转换器与所述第一蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择；
第二蓄电装置，经由所述转换器而被充电，以绕过所述转换器的路径向所述负载放电；以及
第二开关，在所述转换器与所述第二蓄电装置之间的接通和断开之中进行选择。
2.根据权利要求1所述的车载用电源装置，其中，
在所述第一开关断开且所述第二开关接通之后，所述第一开关接通且所述第二开关断开。
3.根据权利要求2所述的车载用电源装置，其中，
搭载有所述车载用电源装置的车辆具备被输入所述车辆的启动指示的输入部以及对车门的开闭进行检测的开闭检测部，
在被输入了所述启动指示时，或者在所述车门打开时，所述第一开关断开且所述第二开关接通。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的车载用电源装置，其中，
所述车载用电源装置具备与所述负载连接的主蓄电装置，
在所述主蓄电装置的电压小于异常基准值且所述第一蓄电装置的电压为所述第二蓄电装置的电压以上时，所述第一开关以及所述第二开关接通。
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