CN108430835A - 供电中继电路、副电池模块及电源系统 - Google Patents

Abstract

即使在一个车载电源失效的情况下也对车辆的电负载供电。供电中继电路对从设置于车辆的主电池接受供电的多个负载中继来自副电池的供电。供电中继电路具备：多个开关，与负载对应地设置；受电线，连接开关与副电池；多个供电线，与负载对应地设置，各供电线从开关向与该供电线对应的负载供电；及控制电路，在主电池电压比预定的第一阈值低的情况下使开关接通。

Description

供电中继电路、副电池模块及电源系统

技术领域

本发明涉及向负载供电的技术。

背景技术

在车辆从港口、高架桥等坠落而被水淹没的情况下，有时会由于水压而无法打开车门。此时，希望驾驶员从车窗逃出。车窗的开闭需要电动车窗的动作，因此，即使在车辆被水淹没的情况下也需要确保向电动车窗的供电。例如，专利文献1公开了一种即使在车辆被水淹没时也能够使电动车窗正常动作的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-22300号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1所记载的技术中，在车载电源被水淹没而短路从而导致车载电源失效的情况下，无法使电动车窗正常动作。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在一个车载电源失效的情况下也能够对车辆的电负载供电的技术。

用于解决课题的技术方案

供电中继电路对从设置于车辆的主电池接受供电的多个负载中继来自副电池的供电。该供电中继电路具备：多个开关，与所述负载对应地设置；受电线，连接所述开关与所述副电池；多个供电线，与所述负载对应地设置，各供电线从所述开关向与该供电线对应的所述负载供电；及控制电路，在所述主电池电压比预定的第一阈值低的情况下使所述开关接通。

发明效果

即使在一个车载电源失效的情况下，也能够对车辆的电负载供电。

附图说明

图1是表示实施方式的供电中继电路及其周边的框图。

图2是表示对开关的接通/断开进行控制的程序的流程图。

图3是例示出车辆中的主电池和副电池模块的配置的示意图。

图4是例示出实现开关的继电器的结构的电路图。

图5是表示变形的结构的框图。

具体实施方式

图1是表示本实施方式的供电中继电路2A及其周边的框图。

多个负载6a、6b、6c均为车辆的电负载，分别经由保险丝7a、7b、7c从搭载于车辆的(即车载的)主电池1接受供电。供电中继电路2A对从副电池2B向这些负载6a、6b、6c的供电进行中继。主电池1是例如采用铅蓄电池的12V蓄电池。副电池2B例如是锂离子电池，或是双电层电容器。交流发电机8经由保险丝78与保险丝7a、7b、7c及主电池1连接。交流发电机8在车辆行驶时发挥发电功能，对主电池1进行充电。或者，经由后述的二极管4而利用再生电力对副电池2B进行充电。

供电中继电路2A具备开关21、22、23和供电线5a、5b、5c。开关21、22、23分别与负载6a、6b、6c对应地设置。供电线5a、5b、5c分别与负载6a、6b、6c对应地设置，各个供电线5a、5b、5c分别从开关21、22、23对与其对应的负载6a、6b、6c供电。供电中继电路2A还具备受电线54和控制电路20。受电线54连接开关21、22、23与副电池2B。也可以在各个开关21、22、23与受电线54之间分别设置保险丝71、72、73。

更具体而言，负载6a经由开关21(或者还经由保险丝71)与受电线54连接，负载6b经由开关22(或者还经由保险丝72)与受电线54连接，负载6c经由开关23(或者还经由保险丝73)与受电线54连接。

主电压检测电路(例如是12V蓄电池用电压传感器)3经由受电线54从副电池2B接受供电，检测主电池1的电压。该检测是周知的技术，因此省略详细说明，但清楚的是，具有即使主电池1失效也进行动作的优点。例如在受电线54与主电压检测电路3之间设置保险丝70。控制电路20将由主电压检测电路3检测出的主电池1的电压与预定的第一阈值进行比较，在主电池1的电压比该第一阈值低的情况下判断为主电池1被水淹没，使开关21、22、23导通。这样，用于判断为主电池1被水淹没的第一阈值例如能够由控制电路20预先存储。

副电池2B能够从主电池1经由保险丝74进行充电，或者从交流发电机8经由保险丝78、74进行充电。由此，副电池2B成为相对于主电池1的备用电源。

但是，在副电池2B与保险丝74之间设置有二极管4，该二极管4允许从主电池1或交流发电机8向副电池2B的充电，同时阻止从副电池2B向主电池1或交流发电机8的放电。由此，即使交流发电机8的发电功能降低或者主电池1的电压降低(或者进一步失效)，也能够避免因此导致的副电池2B的放电。

副电池2B和供电中继电路2A能够看作在主电池1的电压降低或失效时对负载6a、6b、6c供电的副电池模块2。负载6a、6b、6c既能够从主电池1供电又能够从副电池模块2供电。副电池模块2和主电池1能够看作向负载6a、6b、6c供给电源的电源系统。

负载6a、6b、6c例如分别是电动车窗、车内灯、灯模块，为了使驾驶员从车窗逃出，对这些负载供电的优先顺序按照电动车窗、车内灯、灯模块的顺序降低。这是由于，当被水淹没时，虽然也希望为了对周围通知紧急事态而使危险警告灯动作，但用于确认车内状况的车内灯和用于逃出的电动车窗的优先度较高，且与车内灯相比电动车窗的优先度更高。

当开关21、22、23接通而副电池2B进行供电时，其蓄电量会降低，因此希望采用上述的优先顺序来断开开关21、22、23。具体而言，优选的是，导入关于车内灯即负载6b的预定的第二阈值Sb、关于灯模块即负载6c的预定的第二阈值Sc，设定为Sb<Sc，将这些阈值与副电池2B的蓄电状态(以下称为“SOC”(State Of Charge))进行比较。具体而言，若该SOC变得比第二阈值Sc小，则断开开关23而停止向负载6c的供电，具体而言，若该SOC变得比第二阈值Sb小，则断开开关23而停止向负载6b的供电。由于上述优先顺序预先确定，因此第二阈值Sb、Sc例如能够预先存储于控制电路20。

由此，即使由于主电池1被水淹没而导致副电池2B的蓄电量被消耗或者劣化，也能够从副电池2B优先向驾驶员从车窗逃出时的必要性高(优先度高)的负载供电。此外，SOC的检测及基于此而断开开关22、23的操作由控制电路20执行。另外，由于SOC的取得是公知技术，因此在此省略其详细说明。

图2是表示对开关21、22、23的接通/断开进行控制的程序的流程图，由控制电路20执行。在步骤S101中判断主电池1是否被水淹没。如上所述，该判断能够基于由主电压检测电路3检测的主电池1的电压来进行。

若步骤S101的判断是否定的，即，在判断为主电池1没有被水淹没的情况下(或者在没有判断为主电池1被水淹没的情况下)，反复执行步骤S101。若步骤S101的判断是肯定的，即，在判断为主电池1被水淹没的情况下，通过步骤S102来接通开关21、22、23。由此，开始从副电池2B向负载6a、6b、6c的供电。

然后，通过步骤S103来判断副电池2B的SOC是否比第二阈值Sc小。若步骤S103的判断是否定的，即，在判断为副电池2B的SOC为第二阈值Sc以上的情况下，反复执行步骤S103。若步骤S103的判断是肯定的，即，在判断为副电池2B的SOC比第二阈值Sc小的情况下，通过步骤S104来断开开关23。由此，在副电池2B的SOC降低时，停止向负载6a、6b、6c中优先度最低的负载6c(在上述的例子中是灯模块)的供电。

然后，通过步骤S105来判断副电池2B的SOC是否比第二阈值Sb(<Sc)小。若步骤S105的判断是否定的，即，在判断为副电池2B的SOC为第二阈值Sb以上的情况下，反复执行步骤S105。若步骤S105的判断是肯定的，即，在判断为副电池2B的SOC比第二阈值Sb小的情况下，通过步骤S106来断开开关22。由此，在副电池2B的SOC进一步降低时，停止向负载6a、6b中优先度低的负载6b(在上述的例子中是车内灯)的供电。

在执行步骤S106之后，负载6a由于是优先度最高的负载(在上述的例子中是电动车窗)，因此不会被断开，该程序结束。

图3是例示出车辆100中的主电池1和副电池模块2的配置的示意图。车辆100具备发动机舱101、车厢102。通常，交流发电机8设置在发动机舱101中，因此为了抑制向主电池1的充电路径的电阻，主电池1也设置在发动机舱101中(当然也能够设置于发动机舱101以外的部位)。并且，如图3中所例示那样，在车辆100被水淹没的情况下，由于其重量和空着的空间的大小，车厢102比发动机舱101更迟地被水淹没。在图3中，例示出了发动机舱101处于车辆100的前方侧的情况，但也可以处于车辆100的后方侧。当车辆100被水淹没后，其车门103由于水压而难以打开(参照图3中的阴影区域)。

为了在这种状况下使副电池模块2动作，供电中继电路2A(或者还有副电池2B，或者还有主电压检测电路3)在车辆100中优选与主电池1彼此设置在对角上。在图3中，例示出了主电池1设置在发动机舱101中而副电池模块2设置于车厢102的车顶的情况。鉴于如上述那样副电池2B例如是锂离子电池或是双电层电容器，将副电池模块2设置于车厢102的车顶不是特别困难。

如此，即使在发动机舱101被水淹没而主电池1失效的情况下，只要车厢102没有被水淹没就能够对车辆100的负载6a、6b、6c供电。

开关21、22、23各自能够采用继电器来实现。图4是以开关21为例而例示出该继电器的结构的电路图。开关21所采用的继电器具有第一端211、第二端212、第三端213、第四端214、继电器线圈215。第一端211(在设置有保险丝71的情况下经由保险丝71)与受电线54连接，第二端212与供电线5a连接。第三端213与第一端211连接，第四端214与控制电路20的控制端子P1连接。继电器线圈215作为通过电流在自身流动而使第一端211与第二端212之间导通的导通控制元件发挥功能。即，这里例示出的继电器是常开型。

控制电路20通过控制控制端子P1的电位，具体而言通过在控制电路20的内部使该电位比副电池2B的电位低，而使电流在继电器线圈215流动，从而使第一端211与第二端212导通。由此，开关21接通。

对于开关22、23也采用同样的结构。控制电路20通过控制控制端子P2、P3的电位，具体而言通过使该电位比副电池2B的电位低，而分别使开关22、23导通。

控制电路20也可以检测该控制端子P1、P2、P3的电位。若保险丝71、72、73没有熔断，则会分别经由开关21、22、23而对控制端子P1施加副电池2B的电压。若保险丝71熔断，则控制端子P1成为浮空(floating)状态而不被施加电压。对于保险丝72、73也是同样。如此，能够检测保险丝71、72、73有无熔断。

{变形例}

图5是表示在上述的实施方式中使得在负载6a、6b、6c各自只具有一个供电端口的情况下既能够从主电池1供电也能够从副电池模块2供电的变形的结构的框图。

在供电线5a与主电池1之间，与保险丝7a串联地设置有二极管4a。但是，二极管4a以阻止从副电池模块2向主电池1的充电的方向设置。通常，从主电池1向负载6a的供电由从主电池1朝向负载6a流动的电流实现。因此，在图5中，二极管4a的阴极朝向供电线5a连接，阳极朝向主电池1连接。例如，在图示的例子中，二极管4a的阴极同时连接于供电线5a和负载6a，阳极经由保险丝7a连接于主电池1。或者，也可以是保险丝7a的一端同时连接于供电线5a和负载6a，另一端经由二极管4a连接于主电池1。

在这样的结构中，不会从副电池模块2向主电池1流动电流，因此在主电池1由于短路而失效的情况下，从副电池模块2向负载6a供电的效果不容易受到妨碍。另一方面，在主电池1没有失效时，从主电池1向负载6a的供电自不用说，控制电路20也能够使控制端子P1的电位降低而接通开关21，经由保险丝71、供电线5a、二极管4a从交流发电机8或主电池1对副电池2B充电(参照图1)。

与二极管4a同样，二极管4b设置在供电线5b与主电池1之间，二极管4c设置在供电线5c与主电池1之间。因此，在主电池1由于短路而失效的情况下，从副电池模块2向负载6b、6c供电的效果不容易受到妨碍。并且，在主电池1没有由于短路而失效的情况下，从主电池1向负载6b、6c的供电自不用说，通过开关21、22、23中的至少任一个导通，能够从交流发电机8或主电池1对副电池2B充电。

能够取代主电压检测电路3而使用检测主电池1的水淹的发生的水淹传感器来进行步骤S101的判断。或者，取代主电压检测电路3而采用检测在保险丝7a、7b、7c流动的电流的电流传感器也是同样的。此外，保险丝7a、7b、7c的熔断能够与以往同样地分别根据负载6a、6b、6c的动作的良好与否来判断。

上述的各种变形只要彼此不阻碍功能就能够适当组合而采用。

虽然如以上那样对本发明进行了详细说明，但上述的说明在所有方面都是例示，本发明并不限定于此。可认为，能够在不脱离本发明的范围的条件下想到没有例示出的无数变形例。

标号说明

1 主电池

2 副电池模块

2A 供电中继电路

2B 副电池

3 主电压检测电路

4a、4b、4c 二极管

5a、5b、5c 供电线

6a、6b、6c 负载

7a、7b、7c、71、72、73 保险丝

20 控制电路

21、22、23 开关

54 受电线

100 车辆

101 发动机舱

102 车厢

211 第一端

212 第二端

213 第三端

214 第四端

215 继电器线圈(导通控制元件)

P1、P2、P3 控制端子

Claims (8)

1.一种供电中继电路，对从设置于车辆的主电池接受供电的多个负载中继来自副电池的供电，其中，具备：

多个开关，与所述负载对应地设置；

受电线，连接所述开关与所述副电池；

多个供电线，与所述负载对应地设置，各供电线从所述开关向与该供电线对应的所述负载供电；及

控制电路，在所述主电池电压比预定的第一阈值低的情况下使所述开关接通。

2.根据权利要求1所述的供电中继电路，其中，

所述控制电路在所述副电池的蓄电状态变得小于对对应的所述负载设定的预定的第二阈值时断开所述开关。

3.根据权利要求1或2所述的供电中继电路，其中，

所述主电池的电压由经由所述受电线与所述副电池连接的主电压检测电路检测。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的供电中继电路，其中，

各个所述开关是具有第一端、第二端及导通控制元件的继电器，

所述第一端连接于与该开关对应的所述受电线，

所述第二端连接于与该开关对应的所述供电线，

所述导通控制元件具有与该开关的所述第一端连接的第三端和与所述控制电路的控制端子连接的第四端，通过电流在自身流动而使该开关的所述第一端与所述第二端之间导通，

所述控制电路通过控制所述控制端子的电位来控制所述开关的接通/断开，从所述副电池向所述负载供电。

5.根据权利要求4所述的供电中继电路，其中，

还具备设置在各个所述开关与所述受电线之间的保险丝，

所述控制电路通过检测所述控制端子的电位来检测所述保险丝有无熔断。

6.一种副电池模块，其中，具备：

权利要求1～5中任一项所述的供电中继电路；及

所述副电池。

7.一种电源系统，其中，具备：

权利要求6所述的副电池模块；及

所述主电池。

8.根据权利要求7所述的电源系统，其中，

所述主电池和所述副电池模块在所述车辆中彼此配置于对角上。