CN108352716A - 电压测定装置、电压测定系统 - Google Patents

Abstract

本发明避免由于测定车载的蓄电装置的开路时电压而导致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1电压测定部、第2电压测定部、电源电路及控制电路。电源电路与直流总线间接地连接。第1电压测定部测定施加到电源电路的第1电压。继电器介于直流总线与蓄电装置之间，其第1端与直流总线连接，其第2端与蓄电装置1连接。控制电路从电源电路接受动作电力而控制继电器的开闭，在第1电压为第1阈值以下时，使第1端与第2端之间闭合。第2电压测定部至少在继电器是开路状态时，测定施加到第2端的第2电压。

Description

电压测定装置、电压测定系统

技术领域

本发明涉及电压测定装置，特别涉及测定车载用蓄电装置的开路时电压的技术。

背景技术

公知在搭载于车辆的蓄电装置(包括所谓的电池、双电层电容器)的诊断过程中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：一并设置主电池和副电池，根据由副电池对平滑电容器进行充电时的电流值以及电压值，测定副电池的内部电阻。

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

还公知在蓄电装置的诊断过程中，与仅使用内部电阻相比，还使用蓄电装置开路时的电压(开路时电压)的情况精度更高。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，因此，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，还需要蓄电装置的放电电流。并且，该放电路径有与上述充电路径通用的部分，因此，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导致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1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，与所述直流总线连接；第1电压测定部，测定施加到所述电源电路的第1电压；继电器，介于所述直流总线与所述第1蓄电装置之间，具有与所述直流总线连接的第1端以及与所述第1蓄电装置连接的第2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，在所述第1电压为第1阈值以下时，使所述第1端与所述第2端之间闭合；以及第2电压测定部，至少在所述继电器是开路状态时，测定施加到所述第2端的第2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导致车辆的行驶过程中的电力不足。

附图说明

图1是例示出第1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1实施方式的电压测定装置的动作的流程图。

图3是示出第1实施方式中的继电器的动作以及电池诊断的状况的坐标图。

图4是示出第1实施方式中的继电器的动作以及电池诊断的状况的坐标图。

图5是例示出第2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2实施方式的电压测定装置的动作的流程图。

图7是示出第2实施方式中的继电器的动作以及电池诊断的状况的坐标图。

具体实施方式

{第1实施方式}

说明第1实施方式的电压测定装置2A。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连接到交流发电机4(图中记为“ALT”)。交流发电机4作为通过引擎(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。但是，将交流发电机4所发电的电压(发电电压)通过引擎ECU(电子控制单元)5控制成规定的电压值。

蓄电装置1既可以是例如铅蓄电池，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和控制电路204。电源电路203连接到直流总线211，并对从直流总线211施加的电压Vb进行变换而提供给控制电路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间接地连接到直流总线211。端200a连接到蓄电装置1，端200b连接到直流总线211。在继电器200中，在电压Vb为第1阈值以下时，端200a、200b之间闭合(短路)，在电压Vb为第2阈值以上时，端200a、200b之间断开(开路)。其中，第1阈值小于第2阈值。端200b、200a分别能够理解为第1端、第2端。

控制电路204(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1动作是使引擎ECU5控制交流发电机4的发电电压。具体的第2动作是使电压测定部202测定施加到电源电路203的电压Vb，并基于该值来控制继电器200的开闭。具体的第3动作是至少在继电器200是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1电压测定部、第2电压测定部。

图2是例示出第1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2动作，步骤S105、S107对应于上述第3动作。在图2中，“电池诊断”是指蓄电装置1的诊断。该诊断包括蓄电装置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，因此，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后，在步骤S102中，判断电压Vb是否为第2阈值以上。第2阈值是向车辆负载3的供电变得充足的电压值。上述电压值能够根据车辆负载3的特性来预先设定。电压Vb是交流发电机4所发电的电压，判断该电压Vb对于向车辆负载3的供电是否充足，因此，在图2中，在步骤S102中记为“发电电压充足？”。如果该判断是肯定性的(如果电压Vb为第2阈值以上)，则在步骤S103中，使继电器200断开(OFF)。由此，蓄电装置1被从车辆负载3、交流发电机4切断，不进行充放电。通过这样，能够测定蓄电装置1的开路时电压(图中记为“OCV”)。

如果在步骤S102中判断是否定性的(如果电压Vb低于第2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，不再从蓄电装置1向车辆负载3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，特别是在作为蓄电装置1而采用铅蓄电池那样的化学电池的情况下，到稳定为止需要时间。因此，当在步骤S104中判断为开路时电压稳定之后，在步骤S105中进行电池诊断。这包括电压Va的测定。

在步骤S104中，也可以基于电压Va的变动收敛于规定范围而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时间，而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2阈值以上。在这样等待开路时电压稳定的期间内，也通过再次执行步骤S102，避免向车辆负载3的供电不足。

同样地，在通过步骤S105而开始电池诊断之后，也通过步骤S106判断电压Vb是否大于第1阈值。第1阈值是向车辆负载3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。在电池诊断过程中，如果电压Vb为第1阈值以下，则使电池诊断中止，为了能够从蓄电装置1向车辆负载3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。

在电池诊断过程中，如果电压Vb维持大于第1阈值的值，则步骤S106的判断成为肯定性的，在步骤S107中，判断电池诊断是否结束。这是鉴于如下情况而设置的工序，即：蓄电装置1的诊断需要不仅使用开路时电压的电压Va、还使用例如已取得的蓄电装置1的内部电阻的综合性判断，因此，仅通过取得电压Va，诊断不一定结束。如果步骤S107的判断结果是否定性的(如果电池诊断未结束)，则重复执行步骤S105、S106。这样在电池诊断时，也通过再次执行步骤S106，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(如果电池诊断结束)，则为了能够向蓄电装置1进行充放电，在步骤S108中使继电器200闭合(ON)。

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

下面，根据时间的推移的观点说明上述动作。图3以及图4均是在横轴设定时间而示出电压Vb、继电器200的动作、电池诊断的状况的坐标图。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下产生对应于上述第1动作的事件。具体来说，在控制电路204的控制之下，引擎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。执行步骤S102、S108，直至电压Vb达到第2阈值为止。将第2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下执行步骤S103。由此，将继电器200设为OFF(断开)。其后，重复执行步骤S104、S102、S103，在时刻t2下，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，电压Vb未低于第2阈值的情况。

在图3中，示出如下情况：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维持电压值Vb0，未变成(小于第2阈值的)第1阈值以下。在该情况下，步骤S106的判断结果不为否定性的。在时刻t3下，在步骤S107中得到肯定性的判断，通过执行步骤S108，将继电器200设为ON(闭合)。

在图4中，例示出作为第1阈值而采用值(Vb0-ΔV)(其中ΔV＞0)的情况。在重复执行步骤S105～S107的途中，电压Vb降低，在时刻t4下达到第1阈值。由此，步骤S106的判断结果变为否定性的，通过步骤S108，将继电器200设为ON(闭合)。然后，当在步骤S107中得到肯定性的判断之前，执行步骤S108，因此，电池诊断中断。

此外，期望继电器200是常闭型。即使是常闭型，也不妨碍上述动作。在电池诊断的过程中的继电器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变失灵的情况下，或者在电源电路203的功能降低或者进一步地变失灵的情况下，由于常闭型的继电器200闭合，因此，能够将蓄电装置1利用于向车辆负载3的供电。根据不妨碍行驶过程中的向车辆负载3的供电的观点，这是期望的。

{第2实施方式}

说明第2实施方式的电压测定装置2C。图5是例示出电压测定装置2C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1实施方式中说明的结构要素相同的结构要素，附加同一标号，省略其说明。

电压测定装置2C具有对电压测定装置2A追加蓄电装置206以及升降压电路208而成的结构。蓄电装置206例如是双电层电容器，例如其静电电容是几F～十几F左右。蓄电装置1、206分别能够理解为第1蓄电装置、第2蓄电装置。作为升降压电路208，例如采用双向升降压电路。升降压电路208连接到直流总线211，蓄电装置206经由升降压电路208连接到直流总线211。蓄电装置206与直流总线211之间的电压的变换通过升降压电路208来进行。

在控制电路204的控制之下，升降压电路208使得从直流总线211向蓄电装置206的充电以及从蓄电装置206向直流总线211的放电都能够实现。在从蓄电装置206向车辆负载3的供电以及向电源电路203的供电中都能够采用上述放电。

电压测定部202与第1实施方式同样地，测定电压Vb。因此，电压测定装置2C也与电压测定装置2A同样地，能够执行图2所示的流程图，由此，能够避免由于测定蓄电装置1的开路时电压而导致车辆的行驶过程中的电力不足。

此外，在车辆停车的期间内，交流发电机4不发电，但需要对车辆负载3供电。这样的供电所需的电流被称为暗电流，在例如以无线方式打开门的功能那样的无线通信中需要。通常，暗电流通过蓄电装置1的放电而得到。因此，若使继电器200断开而测定开路时电压，则会切断该暗电流。而且，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2实施方式中，示出在车辆停车的情况下也不切断暗电流而测定蓄电装置1的开路时电压的技术。说明这样的技术，因此，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)引擎ECU5。

图6是例示出第2实施方式的电压测定装置2C的动作的流程图，示出由控制电路204实施的控制。步骤S301、S303、S304、S305、S307、S308分别是与图2的步骤S101、S103、S104、S105、S107、S108相同的工序。

在第2实施方式中，代替第1实施方式的步骤S102，执行步骤S302a、S302b。在步骤S302a中，作为第4动作，控制电路204判断作为辅助电源的蓄电装置206的电压Vc是否正常。与步骤S102类似地，如果该判断结果是否定性的，则执行步骤S308，控制电路204将继电器200设为ON(闭合)。然后，通过步骤S309从蓄电装置1经由继电器200、直流总线211对蓄电装置206进行充电。另一方面，如果该判断结果是肯定性的，则执行步骤S302b。

在步骤S302a中，具体来说，控制电路204经由升降压电路208检测电压Vc。然后，如果电压Vc为第3阈值以上，则判断为辅助电源的电压正常，如果低于第3阈值，则判断为不正常。第3阈值是指升降压电路208能够对电压Vb进行变换直至使电压Vc达到足以能够向车辆负载3供给暗电流的电压的、针对电压Vc的阈值。电压Vc的检测是公知的技术，因此，在这里省略详细说明。

在步骤S302b中，由于通过步骤S302a判断为即使使继电器200断开也能够确保暗电流，因此，经由升降压电路208使蓄电装置206放电。能够通过执行步骤S302b来确保暗电流，因此，执行步骤S303，控制电路204将继电器200设为OFF(断开)。

在第2实施方式中，当在步骤S305中执行电池诊断之后，代替第1实施方式的步骤S106，执行步骤S306。在步骤S306中，进行与步骤S302a相同的判断，如果判断结果是否定性的，则执行步骤S308、S309。如果判断结果是肯定性的，则执行步骤S307，与步骤S107同样地执行步骤S305或者步骤S308、S309。

这样，控制电路204根据蓄电装置206的电压Vc是否为第3阈值以上，而分别使端200a、200b之间断开或闭合。如上所述，在图6的流程图中，通过将判断为辅助电源电压正常的值用作第3阈值，从而即使处于停车中，也能够测定开路时电压，而且能够确保暗电流。

下面，根据时间的推移的观点，说明上述动作。图7是在横轴设定时间而示出继电器200的动作、蓄电装置206(图中记为“辅助电源”)的充放电、电池诊断的状况的坐标图。

在时刻t03下，在步骤S302a中进行肯定性的判断，执行步骤S302b、S303，将继电器200设为OFF(断开)。其后，重复执行步骤S304、S302a、S302b、S303，在时刻t2下，执行步骤S305。这样例示出如下情况：在执行步骤S303之后，直至执行步骤S305为止，在步骤S302a中未进行否定性的判断。

另外，示出在直至在步骤S307中得到肯定性的判断为止的期间内在步骤S306中未进行否定性的判断的情况。在时刻t3下，在步骤S307中得到肯定性的判断，通过执行步骤S308，将继电器200设为ON(闭合)。

当然，如果在步骤S306中进行否定性的判断，则使电池判断中断，通过执行步骤S308，将继电器200设为ON(闭合)，通过步骤S309对蓄电装置206进行充电。

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，避免控制电路204的动作失灵，能够测定蓄电装置1的开路时电压。而且，通过采用步骤S302a、S306a的判断，能够确保暗电流。

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对电源电路203供电，进而，使控制电路204的动作恢复。

{变形例}

在第1实施方式中，作为步骤S106的判断的依据，也可以采用流到车辆负载3的电流是否增加。这是由于，上述电流的增大会导致继电器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2实施方式中，升降压电路208将电压Vc变换成电压Vb的能力是预先设定的。如果将该变换倍率设为K(＞0)，则将第1阈值设定为第3阈值的K倍，关于步骤S302a、S306中的任一方，都能够作为替代而使用步骤S102。即，在第2实施方式中，也通过如上所述设定第1阈值，在电压Vb为第1阈值以下时，控制电路204使端200a、200b之间闭合，从而能够实现在电压Vc为第3阈值以下时，使端200a、200b之间闭合。

在第2实施方式中，蓄电装置206既可以如图5所例示地内置于电压测定装置2C，也可以设置于电压测定装置2C的外部。另外，能够考虑将蓄电装置206和电压测定装置2C整合为测定蓄电装置1的开路时电压的电压测定系统。

电压测定装置2A、2C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。应该认为，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1蓄电装置)

2A 电压测定装置

2C 电压测定装置

3 车辆负载

4 交流发电机

200 继电器

200a 端(第2端)

200b 端(第1端)

201 电压测定部(第2电压测定部)

202 电压测定部(第1电压测定部)

203 电源电路

204 控制电路

206 蓄电装置(第2蓄电装置)

208 升降压电路

211 直流总线

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电压测定装置，测定与直流总线间接地连接的第1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，所述电压测定装置的特征在于，具备：

电源电路，与所述直流总线连接；

第1电压测定部，测定施加到所述电源电路的第1电压；

继电器，介于所述直流总线与所述第1蓄电装置之间，具有与所述直流总线连接的第1端以及与所述第1蓄电装置连接的第2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，在所述第1电压为第1阈值以下时，使所述第1端与所述第2端之间闭合；以及

第2电压测定部，至少在所述继电器是开路状态时，测定施加到所述第2端的第2电压，

所述控制电路在所述第1电压为比所述第1阈值大的第2阈值以上时，使所述第1端与所述第2端之间断开。

2.根据权利要求1所述的电压测定装置，其特征在于，

所述电压测定装置还具有与所述直流总线连接的升降压电路，

经由所述升降压电路，将第2蓄电装置也连接于所述直流总线。

3.根据权利要求2所述的电压测定装置，其特征在于，

所述控制电路根据所述第2蓄电装置的电压是否为第3阈值以上，而分别使所述第1端与所述第2端之间断开或闭合。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电压测定装置，其特征在于，

所述继电器是常闭型。

5.一种电压测定系统，其特征在于，具备：

权利要求2或3所述的电压测定装置；以及

所述第2蓄电装置。

6.根据权利要求5所述的电压测定系统，其特征在于，

所述继电器是常闭型。

Claims (7)

1.一种电压测定装置，测定与直流总线间接地连接的第1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，所述电压测定装置的特征在于，具备：

电源电路，与所述直流总线连接；

第1电压测定部，测定施加到所述电源电路的第1电压；

继电器，介于所述直流总线与所述第1蓄电装置之间，具有与所述直流总线连接的第1端以及与所述第1蓄电装置连接的第2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，在所述第1电压为第1阈值以下时，使所述第1端与所述第2端之间闭合；以及

第2电压测定部，至少在所述继电器是开路状态时，测定施加到所述第2端的第2电压。

2.根据权利要求1所述的电压测定装置，其特征在于，

所述控制电路在所述第1电压为比所述第1阈值大的第2阈值以上时，使所述第1端与所述第2端之间断开。

3.根据权利要求1所述的电压测定装置，其特征在于，

所述电压测定装置还具有与所述直流总线连接的升降压电路，

经由所述升降压电路，将第2蓄电装置也连接于所述直流总线。

4.根据权利要求3所述的电压测定装置，其特征在于，

所述控制电路根据所述第2蓄电装置的电压是否为第3阈值以上，而分别使所述第1端与所述第2端之间断开或闭合。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的电压测定装置，其特征在于，

所述继电器是常闭型。

6.一种电压测定系统，其特征在于，具备：

权利要求3或4所述的电压测定装置；以及

所述第2蓄电装置。

7.根据权利要求6所述的电压测定系统，其特征在于，

所述继电器是常闭型。