CN109804524B - 车辆用备用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实现能够在车辆动作开始后使第2电源部的充电电压迅速上升到需要的水平并且在车辆动作结束后使第2电源部的充电电压降低到合适的水平而能够抑制劣化的车辆用备用装置。在备用装置中，决定部基于第2目标电压值、表示充电电路的充电能力的值及限制时间，将第1目标电压值决定为比第2目标电压值低的值，第1目标电压值是启动开关为断开状态时的第2电源部的目标电压值，第2目标电压值是启动开关为接通状态时的目标电压值。控制部在启动开关变为接通状态时，使充电电路进行充电动作，以使得第2电源部的充电电压达到第2目标电压值，在启动开关变为断开状态时，使放电电路进行放电动作，以将第2电源部的充电电压设为第1目标电压值。

Description

车辆用备用装置
技术领域
本发明涉及车辆用备用装置。
背景技术
关于车辆用电源系统，当主电源发生故障时，对负载的电力供给中断，不能进行电气动作(例如各种电子控制等)。作为能够消除这样的问题的结构已知安装有辅助电源的结构，例如在专利文献1的技术中，将使用多个双电层电容的电容器单元用作辅助电源。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-322987号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在作为辅助电源使用电容器的情况下，若长时间维持高的充电电压，则具有电容器进行劣化的问题。关于这一点，在专利文献1中公开的车辆用电源装置中，通过在车辆动作开始后对电容器(电源备用单元)进行充电来提高充电电压，在车辆动作中将电容器用作辅助电源，在车辆动作结束时使电容器放电，从而降低充电电压，来抑制电容器的劣化。
但是，如专利文献1那样在车辆动作结束时仅通过使电容器放电，可能导致充电时间变长或劣化抑制效果降低。例如，若在车辆动作结束后使电容器的充电电压降得过低，则在车辆启动后，在使充电电压上升到期望的水平时，充电时间变长。相反，若在车辆动作结束后的电容器的放电量过小，则降低劣化抑制效果。
本发明是基于上述的情况而提出的，其目的在于实现在车辆动作开始后能够使第2电源部的充电电压迅速地上升到作为目标的水平，在车辆动作结束后使第2电源部的充电电压降低到合适的水平而能够抑制劣化的车辆用备用装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明为一种车辆用备用装置，在具备与第1导电路径电连接的第1电源部和至少在来自所述第1电源部的电力供给异常时作为电力供给源的第2电源部的车辆用电源系统中，控制所述第2电源部的充电及放电，其中，
所述车辆用备用装置具有：
充电电路，基于从所述第1电源部经由所述第1导电路径供给的电力，进行使所述第2电源部充电的充电动作和停止所述第2电源部的充电的充电停止动作；
放电电路，进行使所述第2电源部放电的放电动作和停止所述第2电源部的放电的放电停止动作；
电压检测部，检测所述第1导电路径的电压；
电流检测部，检测所述第1导电路径的电流；
决定部，基于第2目标电压值、在所述充电电路进行所述充电动作时由所述电压检测部检测到的所述第1导电路径的电压、在所述充电电路进行所述充电动作时由所述电流检测部检测到的所述第1导电路径的电流及预先确定的限制时间，将第1目标电压值决定为比所述第2目标电压值低的值，所述第1目标电压值是使车辆启动的启动开关为断开状态时的所述第2电源部的目标电压值，所述第2目标电压值是所述启动开关为接通状态时的所述第2电源部的目标电压值；及
控制部，在所述启动开关变为接通状态的情况下，使所述充电电路进行充电动作，以使得所述第2电源部的充电电压达到所述第2目标电压值，在所述启动开关变为断开状态的情况下，使所述放电电路进行放电动作，以将所述第2电源部的充电电压设为由所述决定部决定的所述第1目标电压值。
发明效果
该备用装置将在使车辆启动的启动开关为断开状态时第2电源部的充电电压的目标电压值即第1目标电压值设定为比启动开关为接通状态时的目标电压值(第2目标电压值)低。这样，在车辆动作停止中，能够将第2电源部的充电电压抑制得相对低，因此能够抑制第2电源部的劣化。而且，不是简单地使车辆动作停止中的第2电源部的充电电压的目标电压值(第1目标电压值)降低，而能够基于启动开关为接通状态时的第2电源部的目标电压值(第2目标电压值)、表示充电电路的充电能力的值和预先确定的限制时间，设定车辆动作停止中的第2电源部的充电电压的目标电压值(第1目标电压值)。也就是说，关于车辆动作停止中的第2电源部的目标电压值(第1目标电压值)，能够根据在之后变为接通状态时估计的充电状况和要求的限制时间更适当地设定。
这样，使断开状态后的第2电源部的目标电压值(第1目标电压值)更恰当，因此能够在车辆动作开始后使第2电源部的充电电压迅速上升到作为目标的水平，在车辆动作结束后使第2电源部的充电电压降低到合适的水平而能够抑制劣化。
附图说明
图1是概略性地示出具备实施例1的备用装置的车辆用电源系统的框图。
图2是概略性地示实施例1的备用装置的电路图。
图3是例示由实施例1的备用装置进行的充电控制的流程的流程图。
图4是例示由实施例1的备用装置进行的放电控制的流程的流程图。
图5是示出实施例1的备用装置中的第2电源部的放电开始后的充电电压的变化及输出电流的变化等的坐标图。
图6是示出输出容量的温度修正系数与温度的关系及电阻值的温度修正系数与温度的关系的坐标图。
图7是说明电阻值的基准值的测定方法的坐标图。
图8是说明容量的基准值的测定方法的坐标图。
具体实施方式
在此，示出本发明的希望的例子。但是，本发明不限于下面的例子。
充电电路可以具备电压变换部，该电压变换部使施加到与第1电源部电连接的第1导电路径的电压降压或升压，并施加到与第2电源部电连接的第2导电路径。而且，备用装置可以具有：电压检测部，检测第1导电路径的电压；电流检测部，检测第1导电路径的电流；温度检测部，检测第2电源部的温度；效率计算部，基于由电压检测部检测到的电压，计算电压变换部的效率；及容量计算部，基于由温度检测部检测到的温度，计算第2电源部的容量。决定部可以发挥如下的功能，即，基于由电压检测部检测到的第1导电路径的电压、由电流检测部检测到的第1导电路径的电流、由效率计算部计算出的电压变换部的效率、由容量计算部计算出的第2电源部的容量、第2目标电压值及限制时间，决定第1目标电压值。
关于这样构成的备用装置，能够不仅反映使车辆启动的启动开关为接通状态时的第2电源部的目标电压值(第2目标电压值)及预先确定的限制时间，还反映从第1电源部到第2电源部的充电路径(第1导电路径)的电压及电流、电压变换部的效率和第2电源部的容量而决定启动开关为断开状态时的第2电源部的目标电压值(第1目标电压值)。也就是说，能够在更具体且细致地反映了启动开关变为接通状态之后(车辆启动后)估计的充电状况的基础上，更适当地设定车辆动作停止中的第2电源部的目标电压值(第1目标电压值)。
备用装置可以具有第2决定部，该第2决定部基于作为针对第2电源部的要求值而预先确定的规定的持续输出时间、作为在第2电源部中能够放电的下限值而预先确定的下限电压及表示放电电路的放电能力的值，决定第2目标电压值。
这样构成的备用装置，不仅能够更合适地设定使车辆启动的启动开关为断开状态时的第2电源部的目标电压值(第1目标电压值)，也能够更合适地设定启动开关为接通状态时的目标电压值(第2目标电压值)。具体地说，能够基于作为针对第2电源部的要求值而预先确定的规定的持续输出时间、作为在第2电源部中能够放电的下限值而预先确定的下限电压及表示放电电路的放电能力的值，反映在变为接通状态后要求的时间和放电环境而进行适当的设定。
下面，说明将本发明具体化了的实施例。
＜实施例1＞
在图1中示出具备实施例1的车辆用备用装置1(下面，仅称为备用装置1)的车辆用电源系统100(下面，也仅称为电源系统100)的框图。
电源系统100具备：作为主电源的第1电源部91，用于向负载94(电力供给对象)供给电力；第2电源部92，至少在来自第1电源部91的电力供给中断时成为电力供给源；及备用装置1，具有在来自第1电源部91的电力供给中断时迅速地使第2电源部92进行放电的功能，电源系统100构成为以第1电源部91或第2电源部92作为电力供给源向负载94供给电力的系统。
关于图1所示的电源系统100，在来自第1电源部91的电力供给为正常状态时，将基于第1电源部91的输出电压的电压施加到构成配线部的配线部81，从第1电源部91经由配线部81向负载94(电力供给对象)供给电力。所说的“在来自第1电源部91的电力供给为正常状态时”是第1电源部91的输出电压超过规定值的情况，例如，在不从第2电源部92进行放电的状态下，第1导电路径21的电压(电位)超过规定的阈值电压的情况。
第1电源部91是能够向负载94(电力供给对象)供给电力的车辆用电源，例如构成为铅蓄电池等公知的车载蓄电池。第1电源部91的高电位侧的端子与配线部81电连接，对配线部81施加规定的输出电压(以后，也称为+B电压)。第1电源部91的低电位侧的端子例如接地。
配线部81是从第1电源部91向负载94(电力供给对象)供给电力的路径，能够发挥在来自第1电源部91的电力供给异常时从第2电源部92向负载94供给电力的路径的功能。配线部81与备用装置1的第1导电路径21电连接，向第1导电路径21施加第1电源部91的输出电压。
第2电源部92例如由双电层电容器(EDLC)等公知的蓄电单元构成。第2电源部92的高电位侧的端子与配线部82电连接，该配线部82与备用装置1的第2导电路径22电连接。第2电源部92的低电位侧的端子例如接地。第2电源部92经由配线部82及第2导电路径22与充放电电路部3电连接，通过充放电电路部3进行充电或放电。第2电源部92充满电时的输出电压可以大于第1电源部91充满电时的输出电压，也可以小于第1电源部91充满电时的输出电压。
负载94相当于电力供给对象的一个例子，构成为公知的车辆用电部件。负载94例如是在线控换挡系统中的ECU或促动器等在第1电源部91发生故障的情况下也希望被供给电力的电部件的优选例。负载94在上述的正常状态时基于从第1电源部91供给的电力进行动作，在异常状态时基于从第2电源部92供给的电力进行动作。
启动开关70构成为公知的点火开关。启动开关70是如下的开关，在对设置于车辆的操作部(未图示)进行用于使发动机启动的规定的启动操作(点火开关的接通操作)的情况下，切换为接通状态，并且在进行用于使发动机停止的规定的停止操作(点火开关的断开操作)的情况下，切换为断开状态。在本构成中，在启动开关70为接通状态时，从设置于备用装置1的外部的外部装置72对备用装置1的控制部5输入表示启动开关70为接通状态的点火接通信号(下面，也称为IG接通信号)。另外，在启动开关70为断开状态时，从外部装置72对控制部5输入表示启动开关70为断开状态的点火断开信号(下面，也称为IG断开信号)。
备用装置1主要具备第1导电路径21、第2导电路径22、充放电电路部3、电流检测部31、32、电压检测部41、42、温度检测部50和控制部5等。
在备用装置1中，第1导电路径21是与第1电源部91的高电位侧的端子导通的配线，形成为被施加与第1电源部91的输出电压对应的规定的直流电压的结构。第2导电路径22是与第2电源部92的高电位侧的端子导通的配线，形成为被施加与第2电源部92的输出电压对应的规定的直流电压的结构。
充放电电路部3只要具有作为充电电路3A的功能和作为放电电路3B的功能即可，其中，充电电路3A基于经由第1导电路径21从第1电源部91供给的电力使第2电源部92充电，放电电路3B使第2电源部92放电并将放电电流供给至配线部81。该充放电电路部3例如形成为图2那样的构成。
图2所示的充放电电路部3构成为双方向型的升降压DCDC变压器，具备将施加到第1导电路径21或第2导电路径22的一个导电路径的直流电压升压或降压并输出至另一导电路径的功能。
电压变换部3C具有作为图1所示的充电电路3A的功能和作为放电电路3B的功能。电压变换部3C设置于第1导电路径21与第2导电路径22之间，以将通过开关元件T1、T2、T3、T4的接通断开动作而输入的电压升压或降压并输出的方式进行电压变换动作。电压变换部3C能够进行：第1模式的动作，将施加到第1导电路径21的电压升压或降压而对第2导电路径22施加期望的电压；及第2模式的动作，将施加到第2导电路径22的电压升压或降压而对第1导电路径21施加期望的电压。第1模式是使第2电源部92充电的充电模式，第2模式是使第2电源部92放电的放电模式。
电压变换部3C具备以H桥结构配置的开关元件T1、T2、T3、T4和线圈L1。而且，电压变换部3C具备位于第1导电路径21与大地之间的电容C1和位于第2导电路径22与大地之间的电容C2。开关元件T1、T2、T3、T4都构成为N沟道型的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。第1导电路径21与开关元件T1的漏极连接，开关元件T2的漏极及线圈8的一端与开关元件T1的源极连接。第2导电路径22与开关元件T3的漏极连接，开关元件T4的漏极及线圈8的另一端与开关元件T3的源极连接。开关元件T2、T4各自的源极接地。向开关元件T1、T2、T3、T4各自的门级分别输入来自后述的驱动电路5B的各信号。此外，在图2中，省略与开关元件T1、T2、T3、T4各自的门级连接的各个信号线的图示。
电流检测部31、32都构成为公知的电流检测电路。电流检测部31是对在第1导电路径21中流动的电流进行检测的电流检测电路，例如由设置在第1导电路径21中的分流电阻和将对分流电阻的两端电压进行放大而得到的模拟电压值输出至控制部5的差动放大器构成。电流检测部32是对在第2导电路径22中流动的电流进行检测的电流检测电路，例如由设置在第2导电路径22中的分流电阻和将对分流电阻的两端电压进行放大而得到的模拟电压值输出至控制部5的差动放大器构成。控制部5基于从电流检测部31输入的值(电流检测部31的检测值)掌握在第1导电路径21中流动的电流值，基于从电流检测部32输入的值(电流检测部32的检测值)掌握在第2导电路径22流动的电流值。
电压检测部41、42都构成为公知的电压检测电路。电压检测部41将表示第1导电路径21的电压(电位)的值(例如第1导电路径21的电压值或通过分压电路对第1导电路径21的电压值进行分压而得到的值等)作为检测值输入控制部5。电压检测部42将表示第2导电路径22的电压(电位)的值(例如第2导电路径22的电压值或通过分压电路将第2导电路径22的电压值分压而得到的值等)作为检测值输入控制部5。控制部5基于从电压检测部41输入的值(电压检测部41的检测值)掌握第1导电路径21的电压值(电位)，基于从电压检测部42输入的值(电压检测部42的检测值)掌握第2导电路径22的电压值(电位)。
温度检测部50由公知的温度传感器构成，例如以与第2电源部92的表面接触的方式、或以接近第2电源部92的方式配置。温度检测部50生成表示配置位置(第2电源部92附近)的温度的模拟电压值并输入控制部5。
控制部5具有例如构成为微型计算机等的控制电路5A和生成向电压变换部3C发送的驱动信号的驱动电路5B，对充放电电路部3进行的充电动作及放电动作进行控制。控制电路5A具有CPU等运算装置、ROM或RAM等存储器、AD变换器等。控制电路5A基于从电流检测部31、32及电压检测部41、42输入的电流值及电压值和由控制电路5A设定的目标电压值以公知的方法进行反馈控制，设定向电压变换部3C发送的PWM信号的占空比。并且，将所设定的占空比的PWM信号输出至驱动电路5B。驱动电路5B是输出使开关元件T1、T2、T3、T4接通断开的控制信号的电路。驱动电路5B从开关元件T1、T2、T3、T4中选择作为PWM信号的输出对象的一对元件，对选择的一对元件辅助性地输出PWM信号。另外，驱动电路5B对不是PWM信号的输出对象的开关元件的门级输出使其进行接通动作或断开动作的信号。
在关于本实施例的下面的说明中，以图1所示的第2电源部92充满电时的充电电压(输出电压)比第1电源部91充满电时的充电电压(输出电压)低的例子作为代表例进行说明。在图1所示的电源系统100中，第1电源部91的充电电压(输出电压)维持在比第2电源部92的充电电压(输出电压)高的规定值附近(例如12V左右)。
图2所示的控制部5在进行第1模式(充电模式)的动作的情况下，将第1导电路径21作为输入侧导电路径，并且将第2导电路径22作为输出侧的导电路径，以对第2导电路径22施加期望的目标电压值的输出电压的方式使电压变换部3C进行降压动作。控制部5在进行第1模式的动作的情况下，对开关元件T1、T2的各门级以设定死区时间的方式辅助性地输出PWM信号。控制部5在向开关元件T1的门级输出接通信号的期间，向开关元件T2的门级输出断开信号，在向开关元件T2的门级输出接通信号的期间，向开关元件T1的门级输出断开信号。控制部5与这样的PWM信号的输出并行地，向开关元件T3的门级持续地输出接通信号，向开关元件T4的门级持续地示出断开信号。也就是说，开关元件T3维持接通状态，开关元件T4维持断开状态。在第1模式时，按照控制部5向开关元件T1的门级发送的PWM信号的占空比，决定由电压变换部3C施加到第2导电路径22的输出电压。
这样，电压变换部3C发挥图1所示的充电电路3A的功能，在控制部5进行第1模式的控制的情况下，发挥进行使第2电源部92充电的充电动作的的功能，在不进行第1模式的控制的情况下(例如，停止电压变换部3C的动作的情况下)，发挥进行停止第2电源部92的充电的充电停止动作的功能。
控制部5在进行第2模式(放电模式)的动作的情况下，将第2导电路径22作为输入侧导电路径，并且将第1导电路径21作为输出侧导电路径，以对第1导电路径21施加期望的目标电压值的输出电压的方式使电压变换部3C进行升压动作。控制部5在进行第2模式的动作的情况下，对开关元件T1、T2的各门级以设定死区时间的方式辅助性地输出PWM信号。控制部5在向开关元件T2的门级输出接通信号的期间，向开关元件T1的门级输出断开信号，在向开关元件T1的门级输出接通信号的期间，向开关元件T2的门级输出断开信号。控制部5与这样的PWM信号的输出并行地，持续地向开关元件T3的门级输出接通信号，持续地向开关元件T4的门级输出断开信号。也就是说，开关元件T3维持为接通状态，开关元件T4维持为断开状态。在第2模式时，按照控制部5向开关元件T2的门级发送的PWM信号的占空比，决定由电压变换部3C施加到第1导电路径21的输出电压。
这样，电压变换部3C发挥图1所示的放电电路3B的功能，在控制部5进行第2模式的控制的情况下挥功进行使第2电源部92放电的放电动作的发能，在不进行第2模式的控制的情况下(例如，在使电压变换部3C停止动作的情况下)，发挥进行使第2电源部92停止放电的放电停止动作的功能。
接着，对备用装置1进行的充电控制及放电控制的具体流程进行说明。
图1所示的电源系统100构成为使第1电源部91作为主电源进行动作，在来自第1电源部91的电力供给异常时，能够使第2电源部92作为电力供给源进行动作的系统。如下那样，通过备用装置1控制第2电源部92的充电及放电。
图1、图2所示的备用装置1的控制部5能够监控启动开关70的状态。在本构成中，在安装有车辆用电源系统100的车辆内，当用户进行将启动开关70(点火开关)切换为接通状态的启动操作(接通操作)时，启动开关70从断开状态切换为接通状态。在启动开关70为断开状态时，从外部装置72持续地对控制部5输入IG断开信号，当启动开关70从断开状态切换为接通状态时，从外部装置72向控制部5输入的信号从IG断开信号切换为IG接通信号。此外，在启动开关70为接通状态期间，继续持续地对控制部5输入IG接通信号。
首先，参照图3对启动开关70从断开状态切换为接通状态的情况下的控制进行说明。
控制部5在检测到从外部装置72向控制部5输入的信号从IG断开信号切换为IG接通信号时，执行图3所示的充电控制。控制部5在开始了图3所示的充电控制的情况下，首先执行步骤S1的处理，对电压变换部3C进行上述的充电动作。具体地说，控制部5在步骤S1中开始上述的第1模式(充电模式)的动作，将第1导电路径21作为输入侧导电路径，并且将第2导电路径22作为输出侧导电路径，以向第2导电路径22施加期望的目标电压值的输出电压的方式使电压变换部3C进行降压动作。电压变换部3C施加到第2导电路径22的输出电压值(目标电压值)例如可以是第2电源部92充满电时的输出电压值左右，也可以是比第2电源部92充满电时的输出电压值稍大的值。
控制部5在执行步骤S1的处理而开始电压变换部3C的充电动作后，执行步骤S2的处理，决定第2目标电压值Vt2。第2目标电压值Vt2是在启动开关70为接通状态时作为目标的第2电源部92的充电电压值。在本构成中，控制部5相当于决定第2目标电压值Vt2的第2决定部的一个例子，基于作为针对第2电源部92的要求值而预先确定的规定的持续输出时间T、作为在第2电源部92中能够放电的下限值而预先确定的下限电压X和表示放电电路3B的放电能力的值(输出电压值Vout、输出电流值Iout等)，决定第2目标电压值Vt2。输出电压值Vout及输出电流值Iout是在伴随着异常发生而使第2电源部92进行放电动作的情况下从电压变换部3C输出的电压值及电流值。持续输出时间T是在伴随着异常发生而使电压变换部3C进行第2电源部92的放电动作的情况下，应该从电压变换部3C连续地输出输出电压值Vout及输出电流值Iout的最短时间。
具体地说，控制部5在使电压变换部3C进行将输出电压值为Vout且输出电流值为Iout的放电动作时，以在从该放电动作的开始时间t(1)经过了持续输出时间T的时间(t(n))，第2电源部92的充电电压(输出电压)变为预先确定的下限电压X的方式，根据下限电压X反算，将开始时间t(1)的第2电源部92的充电电压(输出电压)决定为第2目标电压值Vt2。也就是说，在放电动作的开始时间t(1)第2电源部92的充电电压(输出电压)是第2目标电压值Vt2的情况下，控制部5仅使电压变换部3C进行持续输出时间T的向第1导电路径21输出的输出电压值为Vout且输出电流值为Iout的放电动作时，在从开始时间t(1)经过了持续输出时间T的时间t(n)，第2电源部92的充电电压(输出电压)变为下限电压X。以满足这样的关系的方式决定第2目标电压值Vt2。
第2目标电压值Vt2是为了使向第1导电路径21输出的输出电压值及输出电流值分别为输出电压值Vout且输出电流值Iout的放电动作至少持续时间T所需的充电电压(需要最低充电电压)，能够如下那样确定。
[公式1]
Figure GDA0002016697450000131
在将时间t(1)作为放电开始时间以输出电压值Vout且输出电流值Iout进行放电动作的情况下，在持续输出时间T期间因电压变换部3C使放电电流流动而引起的第2电源部92的充电电压的降低如图5。此外，在图5中，除去了因第2电源部92的内部电阻引起的电压降低的影响。在图5中，V(t(n))是在以输出电压值Vout且输出电流值Iout进行放电动作的情况下，在时间t(n)时，第2电源部92的充电电压值。在此，将时间t(n)设为持续输出时间T，将V(t(n))设为下限电压X。在图5的说明中，示出在从时间t(1)到时间t(n)的时间T期间持续进行电压变换部3C的放电动作的情况下，通过从第2电源部92放出的放电电流使充电电压降低Va。也就是说，指通过放电引起的能量损失，使充电电压降低Va。
公式1不仅考虑这样的能量损失引起的充电电压的降低，还考虑下限电压X和由第2电源部92的内部电阻引起的最大电压降低Vd，确定第2目标电压值Vt2。公式1的ΔV(t(n))如下那样计算。
首先，由于将V(t(n))设为下限电压X，因此变为下面的公式2的式子。
[公式2]
V(t(n))＝X
并且，在t(n)时，电压变换部3C的效率(变压器效率)Y(t(n))能够如下面的公式3那样表示。在公式3中，A、B、C是基于电压变换部3C的具体结构确定的系数(固定值)。该效率(变压器效率)Y(t(n))是在电压变换部3C以第2模式(放电模式)进行动作的情况下，第2电源部92的充电电压值为V(t(n))时的电压变换部3C的效率，以按照V(t(n))确定效率的方式通过公式3的式子进行对应。
[公式3]
Y(t(n))＝A·(V(t(n)))2+B·V(t(n))+C
而且，在时间t(n)时从第2电源部92放出的电流值I(t(n))能够如下面的公式4那样表示。
[公式4]
Figure GDA0002016697450000151
而且，时间t(n)与时间t(n-1)之差(时间间隔)能够如下面的公式5那样表示。在公式5中，C是第2电源部92的容量。
[公式5]
Figure GDA0002016697450000152
能够通过这样的公式2～公式5的式子计算ΔV(t(n))。此外，根据下限电压X反算上述的降低量Va的情况下的V(t(1))，如下面的公式6。
[公式6]
Figure GDA0002016697450000153
V(t(1))是没有估计由第2电源部92的内部电阻引起的电压降低量的情况下的放电开始时间t(1)的充电电压。在不仅考虑该关系式，还考虑由内部电阻引起的最大电压降低Vd的情况下的第2目标电压值Vt2如公式1。
在公式1中，Vd是最大电压降低，能够用下面的公式7表示。
[公式7]
Vd＝I(t(n))×R
在公式7中，R是第2电源部92的内部电阻，能够由下面的公式8表示。
[公式8]
R＝Kr×Rb
在公式8中，Kr是电阻值的温度修正系数，Rb是内部电阻的基准值。电阻值的温度修正系数为图6那样的关系，图6那样的数据(即，将温度与电阻值的温度修正系数对应起来的表、运算式等数据)存储在未图示的存储器等中。在求出电阻值的温度修正系数的情况下，在图3的步骤S2的时刻，从存储于存储器中的数据获取与由温度检测部50检测的温度对应的电阻值的温度修正系数。
内部电阻的基准值Rb能够以图7的方法测定计算。具体地说，在进行图3的充电控制并在步骤S4中停止充电动作的情况下，能够如公式9那样基于刚停止之前和停止后的第2电源部92的充电电压的变化量ΔV2和刚停止之前的第2导电路径22的电流(充电电流)Ib计算。
[公式9]
Figure GDA0002016697450000161
另外，公式5中第2电源部92的容量C能够基于容量的基准值Cb和容量的温度修正系数Kc通过下面的公式10的式子求出。此外，在本构成中，控制部5相当于容量计算部的一个例子。
[公式10]
C＝Kc×Cb
容量的基准值Cb能够以图8的方法测定计算。具体地说，在图3中开始了充电动作之后，在以恒定电流Ia进行了一定期间Δt1的充电动作时，充电电压的变化为ΔV1的情况下，能够由下面的公式11的式子表示容量基准值Cb。此外，能够在每次进行图3的步骤S2的处理，都进行容量基准值Cb及容量C的计算，从而这每次计算都能够使用最新的容量C。
[公式11]
Figure GDA0002016697450000171
在公式10中，Kc是容量的温度修正系数，容量的温度修正系数为图6的关系。图6的数据(即，将温度与容量的温度修正系数对应起来的表、运算式等数据)存储于未图示的存储器等中。在求出容量的温度修正系数的情况下，在图3的步骤S2的时刻，从存储于存储器的数据获取与由温度检测部50检测的温度对应的容量的温度修正系数。
控制部5在图3的控制的步骤S2中以上述的计算方法计算第2目标电压值Vt2。控制部5在决定了第2目标电压值Vt2之后，一边持续使电压变换部3C进行充电动作的控制，一边监控第2电源部92的充电电压(输出电压)。具体地说，控制部5在步骤S2之后，在步骤S3中，反复判定第2导电路径22的电压是否变为上述第2目标电压值Vt2，在第2导电路径22的电压(具体地说，电压检测部42的检测位置的电位)变为上述第2目标电压值Vt2的情况下(在步骤S3中为是的情况下)，在步骤S4中，使电压变换部3C的充电动作停止。
这样，控制部5在启动开关70变为接通状态的情况下(从外部输入的信号从IG断开信号切换为IG接通信号的情况下)，使充放电电路部3(充电电路)进行充电动作，以使得第2电源部92的充电电压达到上述第2目标电压值Vt2，在启动开关70为接通状态期间(即，车辆变为可行驶状态的期间)，将第2电源部92的充电电压维持在第2目标电压值Vt2附近。
接着，对启动开关70从接通状态切换为断开状态的情况下的控制进行说明。
当控制部5检测到从外部装置72输入控制部5的信号从IG接通信号切换为IG断开信号时，执行图4所示的放电控制。控制部5在开始了图4所示的放电控制的情况下，首先执行步骤S21的处理，使电压变换部3C进行上述的放电动作。具体地说，控制部5在步骤S21中开始进行上述的第2模式(放电模式)的动作，将第2导电路径22作为输入侧导电路径，并且将第1导电路径21作为输出侧导电路径，以对第1导电路径21施加期望的目标电压值的输出电压的方式，使电压变换部3C进行升压动作。电压变换部3C施加到第1导电路径21的输出电压值(目标电压值)例如可以是第1电源部91充满电时的输出电压值左右，也可以是比第1电源部91充满电时的输出电压值稍大的值。
控制部5在执行步骤S21的处理而开始电压变换部3C的放电动作之后，执行步骤S22的处理，决定第1目标电压值Vt1。第1目标电压值Vt1是使车辆启动的启动开关70为断开状态时的第2电源部92的充电目标电压值。在本构成中，控制部5相当于决定部的一个例子，基于第2目标电压值Vt2、表示充电电路3A的充电能力的值和预先确定的限制时间N，将第1目标电压值Vt1决定为比第2目标电压值Vt2低的值，所述第2目标电压值Vt2是开关为接通状态时的第2电源部92的目标电压值。具体地说，相当于决定部的控制部5基于由电压检测部41检测到的第1导电路径21的电压、由电流检测部3检测到的第1导电路径21的电流、由效率计算部计算出的电压变换部3C的效率、由容量计算部计算出的第2电源部92的容量C、第2目标电压值Vt2和限制时间N，以下面的公式12的式子决定第1目标电压值Vt1。在公式12中，Is是在充电动作时从第1电源部91流入电压变换部3C的输入电流(充电电流)，Vs是在充电动作时由第1电源部91施加到第1导电路径21的输入电压(充电电压)。限制时间N是在充电开始后达到第2目标电压值Vt2为止的限制时间(应该控制在该时间内的时间)，在以输入电流Is及输入电压Vs进行充电动作的情况下，使第2电源部92的充电电压从第1目标电压值Vt1上升到第2目标电压值Vt2需要的时间。Y(Vs)是在电压变换部3C以第1模式(充电模式)进行动作时，输入电压为电压Vs时的电压变换部3C的效率(变压器效率)，例如可以通过公式3的式子求出来作为电压Vs时的效率。或者，在电压变换部3C进行第1模式的动作(充电动作)的情况下的变压器效率(按照输入电压确定的变压器效率)可以通过针对每个输入电压确定变压器效率的表数据或运算式确定，在该情况下，变压器效率Y(Vs)可以使用在这样的表数据或运算式中确定为与上述输入电压Vs对应的值的效率。此外，在本构成中，控制部5相当于效率计算部的一个例子。此外，Is、Vs、Y(Vs)能够在每次执行图3的控制时都求出，在该情况下，在步骤S22中，只要使用最近检测到的Is、Vs、Y(Vs)即可。
[公式12]
Figure GDA0002016697450000191
控制部5在图4的控制的步骤S22中，以上述计算方法计算第1目标电压值Vt1。控制部5在决定了第1目标电压值Vt1之后，一边持续使电压变换部3C进行放电动作的控制，一边监控第2电源部92的充电电压(输出电压)。具体地说，控制部5在步骤S22之后，在步骤S23中，反复判定第2导电路径22的电压是否为上述第1目标电压值Vt1以下，在第2导电路径22的电压(具体地说，电压检测部42的检测位置的电位)变为上述第1目标电压值Vt1以下的情况下(在步骤S23中为是的情况下)，在步骤S24中，停止电压变换部3C的放电动作。
这样，控制部5在启动开关变为断开状态的情况下(从外部输入的信号从IG接通信号切换为IG断开信号的情况下)，使充放电电路部3(放电电路)进行放电动作，以将第2电源部92的充电电压设为以上述方法设定的第1目标电压值Vt1。然后，在第2电源部92的充电电压变为第1目标电压值Vt1的情况下，使充放电电路部3的放电动作停止。这样由于在第2电源部92的充电电压为第1目标电压值Vt1时停止放电动作，因此在启动开关70为断开状态期间，第2电源部92的充电电压维持第1目标电压值Vt1以下且第1目标电压值Vt1附近。
接着，对启动开关70(点火开关)为接通状态时从正常状态变化为异常状态的情况下的动作进行说明。
若在启动开关70为接通状态时，来自第1电源部91的电力供给发生异常(例如，在第1电源部91附近发生接地故障或断线等)，不能从第1电源部91经由配线部83向配线部81施加正常的电压，则施加到第1导电路径21的电压(+B电压)从大于阈值Vth的值变化为阈值Vth以下的值。控制部5在启动开关70为接通状态时持续监控第1导电路径21的电压，在第1导电路径21的电压变为阈值Vth以下的情况下，判断为来自第1电源部91的电力供给为异常状态，进行第2模式的动作。具体地说，使电压变换部3C进行上述的放电动作。由此，能够对负载94进行备用。此外，在配线部83设置有未图示的开关的情况下，可以将开关切换为断开状态，切断配线部81与第1电源部91之间的通电。
接着，例示本构成的效果。
关于备用装置1，将在使车辆启动的启动开关70为断开状态时第2电源部92的充电电压的目标电压值即第1目标电压值Vt1设定为低于启动开关70为接通状态时的目标电压值(第2目标电压值Vt2)。这样，在车辆动作停止中，能够将第2电源部92的充电电压抑制得相对较低，因此能够抑制第2电源部92的劣化。而且，并不是简单地降低车辆动作停止中的第2电源部92的充电电压的目标电压值(第1目标电压值Vt1)，而能够基于开关为接通状态时的第2电源部92的目标电压值(第2目标电压值Vt2)、表示充电电路3A的充电能力的值和预先确定的限制时间N，设定车辆动作停止中的第2电源部92的充电电压的目标电压值(第1目标电压值Vt1)。也就是说，关于车辆动作停止中的第2电源部92的目标电压值(第1目标电压值Vt1)，能够根据在之后变为接通状态时估计的充电状况和求出的限制时间N更适当地设定。此外，在公式13的式子中，输入电流Is、输入电压Vs和变压器效率Y(Vs)是表示充电电路3A的充电能力的值。
这样，能够使断开状态后的第2电源部92的目标电压值(第1目标电压值Vt1)恰当，因此在车辆动作开始后能够使第2电源部92的充电电压迅速上升到作为目标的水平，能够抑制在车辆动作结束后使第2电源部92的充电电压降低到合适的水平而抑制劣化。
充电电路3A具备电压变换部3C，该电压变换部3C将施加到与第1电源部91电连接的第1导电路径21的电压降压或升压，并施加到与第2电源部92电连接的第2导电路径22。而且，备用装置1具有：电压检测部41，检测第1导电路径21的电压；电流检测部31，检测第1导电路径21的电流；温度检测部50，检测第2电源部92的温度；效率计算部，基于由电压检测部41检测到的电压计算电压变换部3C的效率；及容量计算部，基于由温度检测部50检测到的温度计算第2电源部92的容量C。决定部具有如下的功能，即，使用上述的公式12的式子，基于由电压检测部41检测到的第1导电路径21的电压Vs(例如，在步骤S22开始时刻的第1导电路径21的电压Vs)、由电流检测部31检测到的第1导电路径21的电流Is(例如，在步骤S22开始时刻的第1导电路径21的电流Is)、由效率计算部计算出的电压变换部3C的效率(在电压变换部3C以第1模式进行动作的情况下，根据上述电压Vs确定的变压器效率Y(Vs))、由容量计算部计算出的第2电源部92的容量C、第2目标电压值Vt2和限制时间N，决定第1目标电压值Vt1。
这样构成的备用装置1，能够不仅反映开关为接通状态时的第2电源部92的目标电压值(第2目标电压值Vt2)及预先确定的限制时间N，还反映从第1电源部91到第2电源部92的充电路径(第1导电路径21)的电压及电流、电压变换部3C的效率和第2电源部92的容量C，来决定启动开关70为断开状态时的第2电源部92的目标电压值(第1目标电压值Vt1)。也就是说，能够在更具体地且细致地放映开关变为接通状态后(车辆启动后)估计的充电状况的基础上，更适当地设定车辆动作停止中的第2电源部92的目标电压值(第1目标电压值Vt1)。
备用装置1具有第2决定部，该第2决定部基于作为对第2电源部92的要求值而预先确定的规定的持续输出时间T、作为在第2电源部92中能够放电的下限值而预先确定的下限电压X、表示放电电路3B的放电能力的值(公式4中的Vout、Iout)，决定第2目标电压值。具体地说，在图5中，Va是基于持续输出时间T和表示放电电路3B的放电能力的值(公式4中的Vout、Iout)确定的电压降低量(在输出电压Vout及输出电流Iout的放电进行了从时间t(1)到时间t(n)的时间T的情况下，在时间T降低的电压)，相当于公式1中的积分项。能够基于Va、下限电压X和因第2电源部92的内部电阻引起最大电压降低Vd(从第2电源部92流出的电流为电流I(t(n))时的电压降低)，通过Vt2＝Vd+X+Va的式子求出Vt2。
关于这样构成的备用装置1，不仅能够更合适设定使车辆启动的开关为断开状态时的第2电源部92的目标电压值(第1目标电压值Vt1)，还能够更合适设定开关为接通状态时的目标电压值(第2目标电压值Vt2)。具体地说，能够基于作为对第2电源部92的要求值而预先确定的规定的持续输出时间T、作为在第2电源部92中能够放电的下限值而预先确定的下限电压X和表示放电电路3B的放电能力的值，以具体反映变为接通状态之后要求的时间和放电环境的方式进行设定。
＜其他实施例＞
本发明不限于通过上述记载及附图说明的实施例，例如如下的实施例也包含于本发明的技术范围。
在上述的实施例1中，第1电源部91使用铅蓄电池，但不限于该构成，在本说明书的任意的例子中，第1电源部91都可以使用其他的电源装置(锂离子电池等公知的其他蓄电单元或发生装置等)，来代替铅蓄电池或与铅蓄电池并用。构成第1电源部91的电源装置的数量不限于一个，可以由多个电源装置构成。
在上述的实施例1中，第2电源部92使用双电层电容器(EDLC)，但不限于该构成，在本说明书的任意的例子中，第2电源部92可以使用锂离子电池、锂离子电容器、镍氢充电电池等其他的蓄电单元。另外，构成第2电源部92的蓄电单元的数量不限于一个，可以由多个蓄电单元构成。
在实施例1中，例示了第2电源部92设置于备用装置1的外部的构成，但是第2电源部92可以构成为备用装置1的一部分。
在实施例1中，电压变换部3C具有作为充电电路3A的功能和作为放电电路3B的功能，但是充电电路3A和放电电路3B可以构成分开的不同的电路。
在实施例1中，示出了通过上述的计算方法计算启动开关70为接通状态时的第2电源部92的目标电压值即第2目标电压值Vt2的例子，但是可以将第2目标电压值Vt2设为比第2电源部92充满电时的充电电压低的固定值。
在实施例1中，基于公式1计算启动开关70为接通状态时的第2电源部92的目标电压值即第2目标电压值Vt2的例子，但是在公式1中，可以将最大电压降低Vd以外的项作为固定值来计算第2目标电压值Vt2。即，可以将图5所示的Va及X作为固定值，通过Vt2＝Vd+X+Va的式子计算第2目标电压值Vt2。也就是说，Va的值可以通过上述的方式实时地计算，也可以以预先确定的固定值近似。在实时计算Va的情况下，在实施例1中可以使用上述的计算方法以外的方法。例如，可以在规定的时期执行通过电压变换部3C进行输出电压Vout及输出电流Iout的放电直到达到下限电压X并且监控该放电时的经过时间与第2电源部的充电电压之间的关系的计测模式，求出在从达到下限电压X的时刻追溯时间T的时刻的第2电源部92的充电电压，将该充电电压作为Va+X即V(t(1))。在使用固定值的情况下，Va的值只要预先决定为基于持续输出时间T和表示放电电路3B的放电能力的值(公式4中的Vout、Iout)的固定值即可。例如，在产品出厂前的备用装置1中，可以使用如下的关系的V(t(1))作为相当于上述的X+Va的固定值(近似值)，即，该关系为：在放电开始前的第2电源部92的输出电压为V(t(1))时，在规定温度条件下通过电压变换部3C进行时间T的输出电压Vout及输出电流Iout的放电的情况下，在经过了时间T的时刻，第2电源部92的输出电压变为X。
标号说明
1…车辆用备用装置
3A…充电电路
3B…放电电路
3C…电压变换部
5…控制部(决定部、第2决定部、效率计算部、容量计算部)
21…第1导电路径
22…第2导电路径
31…电流检测部
41…电压检测部
50…温度检测部
91…第1电源部
92…第2电源部
100…车辆用电源系统

Claims (3)

1.一种车辆用备用装置，在具备与第1导电路径电连接的第1电源部和至少在来自所述第1电源部的电力供给异常时作为电力供给源的第2电源部的车辆用电源系统中，控制所述第2电源部的充电及放电，其中，
所述车辆用备用装置具有：
充电电路，基于从所述第1电源部经由所述第1导电路径供给的电力，进行使所述第2电源部充电的充电动作和停止所述第2电源部的充电的充电停止动作；
放电电路，进行使所述第2电源部放电的放电动作和停止所述第2电源部的放电的放电停止动作；
电压检测部，检测所述第1导电路径的电压；
电流检测部，检测所述第1导电路径的电流；
决定部，基于第2目标电压值、在所述充电电路进行所述充电动作时由所述电压检测部检测到的所述第1导电路径的电压、在所述充电电路进行所述充电动作时由所述电流检测部检测到的所述第1导电路径的电流及预先确定的限制时间，将第1目标电压值决定为比所述第2目标电压值低的值，所述第1目标电压值是使车辆启动的启动开关为断开状态时的所述第2电源部的目标电压值，所述第2目标电压值是所述启动开关为接通状态时的所述第2电源部的目标电压值；及
控制部，在所述启动开关变为接通状态的情况下，使所述充电电路进行充电动作，以使得所述第2电源部的充电电压达到所述第2目标电压值，在所述启动开关变为断开状态的情况下，使所述放电电路进行放电动作，以将所述第2电源部的充电电压设为由所述决定部决定的所述第1目标电压值。
2.根据权利要求1所述的车辆用备用装置，其中，
所述充电电路具备电压变换部，该电压变换部使施加到与所述第1电源部电连接的所述第1导电路径的电压降压或升压，并施加到与所述第2电源部电连接的第2导电路径，
所述车辆用备用装置还具有：
所述电压检测部，检测所述第1导电路径的电压；
所述电流检测部，检测所述第1导电路径的电流；
温度检测部，检测所述第2电源部的温度；
效率计算部，基于由所述电压检测部检测到的电压，计算所述电压变换部的效率；及
容量计算部，基于由所述温度检测部检测到的温度，计算所述第2电源部的容量，
所述决定部基于由所述电压检测部检测到的所述第1导电路径的电压、由所述电流检测部检测到的所述第1导电路径的电流、由所述效率计算部计算出的所述电压变换部的效率、由所述容量计算部计算出的所述第2电源部的容量、所述第2目标电压值及所述限制时间，决定所述第1目标电压值。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用备用装置，其中，
所述车辆用备用装置具有第2决定部，该第2决定部基于作为针对所述第2电源部的要求值而预先确定的规定的持续输出时间、作为在所述第2电源部中能够放电的下限值而预先确定的下限电压及表示所述放电电路的放电能力的值，决定所述第2目标电压值。
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