CN108349451B - 电压测定装置、电压测定系统 - Google Patents

Abstract

避免由于测定车载的蓄电装置的开路时电压而车辆的行驶过程中的电力不足。电压测定装置具备继电器、第一电压测定部、第二电压测定部、电源电路、控制电路。电源电路间接地连接于直流总线。第一电压测定部测定施加于电源电路的第一电压。继电器介于直流总线与蓄电装置之间，其第一端连接于直流总线，其第二端连接于蓄电装置。控制电路从电源电路接受动作电力，控制继电器的开闭，并在第一电压为第一阈值以下时，使第一端与第二端之间闭合。第二电压测定部至少在继电器处于开路状态时测定施加于第二端的第二电压。

Description

电压测定装置、电压测定系统

技术领域

本发明涉及一种电压测定装置，特别涉及一种测定车载用蓄电装置的开路时电压的技术。

背景技术

在搭载于车辆的蓄电装置(包括所谓的蓄电池、双电层电容器)的诊断中，公知了利用内部电阻的测定。例如在下述的专利文献1中，公开了如下技术：一并设置主蓄电池和子蓄电池，根据用子蓄电池对平滑电容器进行充电时的电流值以及电压值，测定子蓄电池的内部电阻。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－230343号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在蓄电装置的诊断中，还公知了与仅使用内部电阻相比，在还使用蓄电装置的开路时的电压(开路时电压)的情况下精度较高。但是，如果搭载蓄电装置的车辆处于行驶过程中，则蓄电装置通过该车辆具备的交流发电机而进行充电，所以，在测定开路时电压时，需要切断从交流发电机向蓄电装置的充电路径。

另一方面，关于针对车载的电气负载的供电，在该车辆的行驶过程中，有时不仅需要交流发电机的放电电流，还需要蓄电装置的放电电流。并且，由于该放电路径有与上述充电路径共同的部分，所以，如果仅仅切断充电路径，则有可能无法充分进行向电气负载的供电。

因此，本发明的目的在于，提供一种避免由于测定车载的蓄电装置的开路时电压而车辆的行驶过程中的电力不足的技术。

用于解决课题的技术方案

电压测定装置测定与直流总线间接地连接的第一蓄电装置的开路时电压，所述直流总线与搭载于车辆的发电机以及车辆负载连接。电压测定装置具备：电源电路，连接于所述直流总线；第一电压测定部，测定施加于所述电源电路的第一电压；继电器，介于所述直流总线与所述第一蓄电装置之间，具有连接于所述直流总线的第一端以及连接到所述第一蓄电装置的第二端；控制电路，从所述电源电路接受动作电力，控制所述继电器的开闭，并在所述第一电压为第一阈值以下时，使所述第一端与所述第二端之间闭合；以及第二电压测定部，至少在所述继电器处于开路状态时，测定施加于所述第二端的第二电压。

发明效果

能够避免由于测定车载的蓄电装置的开路时电压而车辆的行驶过程中的电力不足。

附图说明

图1是例示出第一实施方式的电压测定装置及其周边的结构的框图。

图2是例示出第一实施方式的电压测定装置的动作的流程图。

图3是示出第一实施方式中的继电器的动作以及蓄电池诊断的状况的图表。

图4是示出第一实施方式中的继电器的动作以及蓄电池诊断的状况的图表。

图5是例示出第二实施方式的电压测定装置及其周边的结构的框图。

图6是例示出第二实施方式的电压测定装置的动作的流程图。

图7是示出第二实施方式中的继电器的动作以及蓄电池诊断的状况的图表。

图8是示出第二实施方式中的继电器的动作以及蓄电池诊断的状况的图表。

具体实施方式

{第一实施方式}

对第一实施方式的电压测定装置2A进行说明。图1是例示出电压测定装置2A的结构及其周边的结构的框图。电压测定装置2A承担测定车载的蓄电装置1(图中记为“BAT”)的开路时电压的功能。蓄电装置1经由直流总线211连接于交流发电机4(图中记为“ALT”)。

交流发电机4作为通过发动机(未图示)的旋转而发电的车载用的发电机发挥功能，将直流总线211作为充电路径而对蓄电装置1进行充电。通常，对直流总线211施加正电位。其中，交流发电机4进行发电产生的电压(发电电压)通过发动机ECU(电子控制单元)5控制成规定的电压值。

蓄电装置1例如既可以是铅蓄电池，也可以是双电层电容器。车辆负载3是车载的电气负载，能够经由直流总线211从交流发电机4以及蓄电装置1中的任一方进行供电。

电压测定装置2A具备继电器200、电源电路203、电压测定部201、202以及控制电路204。电源电路203连接于直流总线211，对从直流总线211施加的电压Vb进行变换并提供给控制电路204。电压Vb通过电压测定部202(图中记为“电压监控器B”)来测定。

继电器200介于蓄电装置1与直流总线211之间，具有端200a、200b。即，蓄电装置1经由继电器200间接地连接于直流总线211。端200a连接于蓄电装置1，端200b连接于直流总线211。在继电器200中，在端200a、200b之间的电压Vb为第一阈值以下时闭合(短路)，在为第二阈值以上时断开(开路)。其中，第一阈值小于第二阈值。端200b、200a分别能够理解为第一端、第二端。

控制电路204(在图中，记为“CPU”)从电源电路203接受动作电力而进行动作。控制电路204能够使用公知的微型计算机来实现。控制电路204的具体的第一动作是使发动机ECU5控制交流发电机4的发电电压。具体的第二动作是使电压测定部202测定施加于电源电路203的电压Vb，并基于其值来控制继电器200的开闭。具体的第三动作是至少在继电器200处于开路状态时使电压测定部201(图中记为“电压监控器A”)测定施加到端200a的电压Va。电压测定部202、201分别能够理解为第一电压测定部、第二电压测定部。

图2是例示出第一实施方式的电压测定装置2A的动作的流程图，示出由控制电路204实施的控制。步骤S101～S104、S106、S108对应于上述第二动作，步骤S105、S107对应于上述第三动作。在图2中，“蓄电池诊断”是指蓄电装置1的诊断。在该诊断中，包括蓄电装置1的开路时电压的取得。

在步骤S101中，暂时通过控制电路204使继电器200闭合(ON)。通常，蓄电装置1从交流发电机4经由直流总线211进行充电，经由直流总线211向车辆负载3放电，所以，在车辆行驶过程中，使继电器200闭合。也可以省略步骤S101。

在执行步骤S101之后，在步骤S102中，判断电压Vb是否为第二阈值以上。第二阈值是向车辆负载3的供电充足的电压值。上述电压值能够根据车辆负载3的特性而预先设定。电压Vb是交流发电机4进行发电产生的电压，判断它对于向车辆负载3的供电是否有余力，所以，在图2中，在步骤S102中记为“发电电压有余力？”。如果该判断是肯定性的(如果电压Vb为第二阈值以上)，则在步骤S103中，使继电器200断开(OFF)。由此，将蓄电装置1从车辆负载3、交流发电机4切断，不再进行充放电。通过这样，能够测定蓄电装置1的开路时电压(图中记为“OCV”)。

在步骤S102中，如果判断是否定性的(如果电压Vb低于第二阈值)，则在步骤S108中，使继电器200闭合。这是由于，当继电器200断开而开始开路时电压的测定后，不再存在从蓄电装置1向车辆负载3的供电，从而预测为向车辆负载3的供电不足。为了避免上述供电不足，设置步骤S102这样的判断工序。

具体来说，开路时电压是在继电器200断开时电压测定部201测定的电压Va。当然，电压测定部201也可以在继电器200闭合时测定电压Va，但至少在继电器200断开时测定电压Va。

但是，关于蓄电装置1的开路时电压，特别是当在蓄电装置1中采用铅蓄电池那样的化学电池的情况下，直至稳定为止需要时间。因此，在步骤S104中判断为开路时电压稳定之后，在步骤S105中进行蓄电池诊断。这包括电压Va的测定。

在步骤S104中，可以基于电压Va的变动收敛于规定范围，判断为开路时电压稳定。也可以基于从通过步骤S103而继电器200变成断开起经过了被设想为开路时电压稳定所需的规定的时间，判断为开路时电压稳定。

如果步骤S104的判断是否定性的(开路时电压未稳定这样的判断)，则再次执行步骤S102，判断开路时电压的电压Vb是否为第二阈值以上。这样，在等待开路时电压稳定的期间内，也再次执行步骤S102，从而避免向车辆负载3的供电不足。

同样地，在通过步骤S105而开始蓄电池诊断之后，也通过步骤S106而判断电压Vb是否大于第一阈值。第一阈值是向车辆负载3的供电所需的电压值。上述电压值能够根据车辆负载3的特性而预先设定。在蓄电池诊断中，如果电压Vb为第一阈值以下，则使蓄电池诊断中止，为了能够实现从蓄电装置1向车辆负载3的供电，使继电器200闭合。即，如果步骤S106的判断结果是否定性的，则执行步骤S108。

在蓄电池诊断中，如果电压Vb维持为大于第一阈值的值，则步骤S106的判断是肯定性的，在步骤S107中，判断蓄电池诊断是否结束。这是鉴于如下情况而设置的工序，即：蓄电装置1的诊断需要进行不仅使用开路时电压的电压Va、还使用例如已经取得的蓄电装置1的内部电阻的综合性的判断，所以，不一定仅基于取得电压Va，诊断就结束。如果步骤S107的判断结果是否定性的(如果蓄电池诊断未结束)，则反复执行步骤S105、S106。这样在蓄电池诊断时，也再次执行步骤S106，从而避免向车辆负载3的供电不足。

如果步骤S107的判断结果是肯定性的(如果蓄电池诊断结束)，则能够进行向蓄电装置1的充放电，所以，在步骤S108中，使继电器200闭合(ON)。

这样使用第一阈值而使行驶过程中的向车辆负载3的供电优先，所以，避免由于测定蓄电装置1的开路时电压而车辆的行驶过程中的电力不足。

下面，根据时间推移的观点来说明上述动作。图3以及图4均是对横轴设置时间而示出电压Vb、继电器200的动作、蓄电池诊断的状况的图表。其中，图3示出诊断不中断的情况，图4示出诊断中断的情况。

在图3、图4中的任一方的情况下，都在时刻t01，发生对应于上述第一动作的事态。具体来说，在控制电路204的控制之下，发动机ECU5指示交流发电机4以规定的电压值Vb0(＞0)进行发电。由此，电压Vb上升，达到电压值Vb0。直至电压Vb达到第二阈值为止，执行步骤S102、S108。第二阈值设定为电压值Vb0以下、例如电压值Vb0。

在图3、图4中的任一方的情况下，都是直至时刻t1之前，电压Vb达到电压值Vb0，在时刻t1执行步骤S103。由此，继电器200为OFF(断开)。其后，反复执行步骤S104、S102、S103，在时刻t2，执行步骤S105。这样，在图3、图4中的任一方的情况下，都例示出在执行步骤S103之后直至执行步骤S105为止电压Vb不低于第二阈值的情况。

在图3中，示出在直至在步骤S107中得到肯定性的判断为止的期间内电压Vb维持为电压值Vb0而不变成(小于第二阈值的)第一阈值以下的情况。在该情况下，步骤S106的判断结果不是否定性的。在时刻t3下，在步骤S107中得到肯定性的判断，执行步骤S108，从而继电器200为ON(闭合)。

在图4中，例示出作为第一阈值而采用值(Vb0－ΔV)(其中ΔV＞0)的情况。在反复执行步骤S105～S107的中途，电压Vb降低，在时刻t4达到第一阈值。由此，步骤S106的判断结果是否定性的，通过步骤S108，继电器200为ON(闭合)。并且，当在步骤S107中得到肯定性的判断之前，执行了步骤S108，所以，蓄电池诊断中断。

此外，继电器200期望是常闭型。即使是常闭型，也不妨碍上述动作。在蓄电池诊断的中途的继电器200断开的状态下，在交流发电机4的发电能力降低或者进一步地失灵的情况下，或者在电源电路203的功能降低或者进一步地失灵的情况下，常闭型的继电器200闭合，所以，能够将蓄电装置1利用于向车辆负载3的供电。这在不妨碍行驶过程中的向车辆负载3的供电的观点上来说是期望的。

{第二实施方式}

对第二实施方式的电压测定装置2B进行说明。图5是例示出电压测定装置2B的结构及其周边的结构的框图。此外，在本实施方式的说明中，针对与在第一实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，附加相同的符号，并省略其说明。

电压测定装置2B具有对电压测定装置2A追加蓄电装置206以及二极管207而成的结构。蓄电装置1、206分别能够理解为第一蓄电装置、第二蓄电装置。二极管207具有连接于直流总线211的阳极以及连接到电源电路203的阴极。经由二极管207从直流总线211对电源电路203施加电压Vb。

二极管207的阴极还连接于蓄电装置206。蓄电装置206例如是双电层电容器，例如其静电电容是几百μF～1mF左右。

二极管207能够实现从直流总线211向蓄电装置206的充电，同时阻止从蓄电装置206向直流总线211的放电。即，蓄电装置206不具有向车辆负载3供电的功能，而具有向电源电路203供电的功能。

电压测定部202测定二极管207的阴极的电压。与第一实施方式同样地，该电压是从直流总线211对电源电路203施加的电压Vb。因此，电压测定装置2B也与电压测定装置2A同样地，能够执行图2所示的流程图，以此避免由于测定蓄电装置1的开路时电压而车辆的行驶过程中的电力不足。

另外，在车辆停车的期间内，交流发电机4不发电，需要对车辆负载3进行供电。这样的供电所需的电流被称为暗电流，例如在以无线方式打开门的功能那样的无线通信中需要该电流。通常，暗电流通过蓄电装置1的放电而得到。但是，暗电流与在行驶过程中的供电中采用的电流不同，维持它的必要性小。因此，能够使继电器200断开而测定开路时电压。

但是，在停车时，不从交流发电机4对电源电路203供电。因此，在车辆停车的情况下，即使想要使继电器200断开而测定开路时电压，控制电路204也不进行动作。因此，在第二实施方式中，示出在车辆停车的情况下也测定蓄电装置1的开路时电压的技术。由于说明这样的技术，所以在图5中，省略对交流发电机4指示发电电压的(图1所示的)发动机ECU5。

图6是例示出第二实施方式的电压测定装置2B的动作的流程图，示出由控制电路204实施的控制。步骤S201、S203、S204、S205、S207、S208分别是与图2的步骤S101、S103、S104、S105、S107、S108相同的工序。

在第二实施方式中，代替第一实施方式的步骤S102而执行步骤S202。在步骤S202中，作为第四动作，控制电路204判断车辆是否处于长期停车状态(是否停车了规定时间以上)。与步骤S102类似地，如果其判断结果是肯定性的，则执行步骤S203，如果是否定性的，则执行步骤S208。

在步骤S202中，既能够以是否使点火持续停止而经过了规定时间(例如，1小时)作为基准来进行判断，也能够以是否在直流总线211或者车辆负载3流动的电流维持为规定值以下(被推测为暗电流的水平)而经过了规定时间作为基准来进行判断。针对使点火停止的检测、在直流总线211或者车辆负载3中流动的电流的检测是公知的技术，所以，在这里省略详细说明。

在第二实施方式中，当在步骤S205中执行蓄电池诊断之后，代替第一实施方式的步骤S106而执行步骤S206a、S206b。步骤S206a判断是否有车辆的乘车信号。乘车信号是预计车辆行驶的信号，例如能够采用表示车辆的门的打开的信号、表示点火钥匙的插入的信号。这些信号的生成、交换也是公知的技术，所以，在这里省略详细说明。

如果有乘车信号，则步骤S206a的判断是肯定性的，预计车辆行驶，所以，与步骤S106类似地，执行步骤S208。如果没有乘车信号，则步骤S206a的判断是否定性的，执行步骤S206b。在步骤S206b中，判断蓄电装置206的电压(图中记为“辅助电源电压”)是否正常。在这里，辅助电源电压与电压Vb一致，所以，通过电压测定部202来测定。该辅助电源电压通过电源电路203进行变换而提供给控制电路204。因此，如果电压Vb通过电源电路203进行变换而成为被推测为达到控制电路204的动作所需的电压值的电压以上，则判断为辅助电源电压正常(肯定性的判断)，执行步骤S207。如果不是这样(否定的判断)，则执行步骤S208。

如上所述，在图6的流程图中，不使用第二阈值，而通过将判断为辅助电源电压正常的值用作第一阈值，从而即使在停车中，也能够测定开路时电压。

下面，根据时间推移的观点来说明上述动作。图7以及图8均是对横轴设置时间而示出乘车状态、继电器200的动作、供给到电源电路203的电源(图中记为“单元电源”)的种类、蓄电池诊断的状况的图表。其中，图7示出诊断不中断的情况，图8示出诊断中断的情况。

在图7、图8中的任一方的情况下，都在时刻t02，点火停止(或者在车辆负载3流动的电流变成暗电流水平)。然后，经过规定时间，在时刻t1，步骤S202的判断结果成为肯定性的。由此，执行步骤S203，继电器200为OFF(断开)。其后，反复执行步骤S204、S202、S203，在时刻t2下，执行步骤S205。这样，在图7、图8中的任一方的情况下，都例示出在执行步骤S203之后直至执行步骤S205为止不存在停车状态的中断(例如，乘车等)的情况。

在图7中，示出在直至在步骤S207中得到肯定性的判断为止的期间内没有乘车信号并且辅助电源电压也正常的情况。在该情况下，步骤S206a的判断结果不会成为否定性的，S206b的判断结果不会成为肯定性的。在时刻t3下，在步骤S207中得到肯定性的判断，执行步骤S208，从而继电器200为ON(闭合)。

在图8中，示出当在步骤S207中得到肯定性的判断之前在时刻t5存在乘车信号或者辅助电源电压变得不正常的情况。由此，步骤S206a的判断结果是肯定性的，或者，步骤S206b的判断结果是否定性的，通过步骤S208，继电器200为ON(闭合)。并且，当在步骤S207中得到肯定性的判断之前，执行了步骤S208，所以，蓄电池诊断中断。

通过这样将蓄电装置206用作辅助电源，从而即使车辆处于停车中，也向电源电路203供电，测定蓄电装置1的开路时电压。而且，通过采用步骤S206a的判断，从而在预计车辆的行驶开始的情况下，经由继电器200以及直流总线211将蓄电装置1连接于车辆负载3，所以，不妨碍行驶开始。进一步地，通过采用步骤S206b的判断，能够避免控制电路204的动作失灵。

在本实施方式中，也期望继电器200是常闭型。这是由于，即使是常闭型，也不妨碍上述动作，而且，即使如果来自蓄电装置206的供电不足而发生控制电路204的动作失灵，也经由闭合的继电器200从蓄电装置1向电源电路203供电，进而使控制电路204的动作恢复。

{变形例}

在第一实施方式中，作为步骤S106的判断的依据，也可以采用在车辆负载3流动的电流是否增加。这是由于，上述电流的增大导致继电器200断开时的向车辆负载3的供电不足。在该情况下，如果该电流增加，则执行步骤S108，如果未增加，则执行步骤S107。

在第二实施方式中，蓄电装置206既可以如图5所例示的那样内置于电压测定装置2B，也可以设置于电压测定装置2B的外部。另外，能够将蓄电装置206与电压测定装置2B集中而认为是测定蓄电装置1的开路时电压的电压测定系统。

电压测定装置2A、2B既可以内置于搭载于车辆的继电器箱，也可以设置于蓄电装置1与继电器箱之间。

此外，在上述各实施方式以及各变形例中说明的各结构只要不相互矛盾，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。应当理解为在不脱离本发明的范围的情况下，能够设想未例示出的无数变形例。

标号说明

1 蓄电装置(第一蓄电装置)

2A 电压测定装置

2B 电压测定装置

3 车辆负载

4 交流发电机

200 继电器

200a 端(第二端)

200b 端(第一端)

201 电压测定部(第二电压测定部)

202 电压测定部(第一电压测定部)

203 电源电路

204 控制电路

206 蓄电装置(第二蓄电装置)

207 二极管

211 直流总线。

Claims (9)

1.一种电压测定装置，测定与直流总线间接地连接的第一蓄电装置的开路时电压，所述直流总线与搭载于车辆的发电机以及车辆负载连接，其中，

所述电压测定装置具备：

电源电路，连接于所述直流总线；

第一电压测定部，测定施加于所述电源电路的第一电压；

继电器，介于所述直流总线与所述第一蓄电装置之间，具有连接于所述直流总线的第一端以及连接于所述第一蓄电装置的第二端；

控制电路，从所述电源电路接受动作电力，控制所述继电器的开闭，并在所述第一电压为第一阈值以下时使所述第一端与所述第二端之间闭合；以及

第二电压测定部，至少在所述继电器处于开路状态时，测定施加于所述第二端的第二电压。

2.根据权利要求1所述的电压测定装置，其中，

所述控制电路在所述第一电压为大于所述第一阈值的第二阈值以上时，使所述第一端与所述第二端之间断开。

3.根据权利要求1或2所述的电压测定装置，其中，

还具有二极管，所述二极管具有连接于所述直流总线的阳极以及连接于所述电源电路的阴极，

在所述二极管的阴极还连接有第二蓄电装置。

4.根据权利要求3所述的电压测定装置，其中，

所述控制电路在所述车辆停车了规定时间以上时，使所述第一端与所述第二端之间断开。

5.根据权利要求1或2所述的电压测定装置，其中，

所述继电器是常闭型。

6.根据权利要求3所述的电压测定装置，其中，

所述继电器是常闭型。

7.根据权利要求4所述的电压测定装置，其中，

所述继电器是常闭型。

8.一种电压测定系统，具备：

权利要求3或4所述的电压测定装置；以及

所述第二蓄电装置。

9.根据权利要求8所述的电压测定系统，其中，

所述继电器是常闭型。

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