CN110462964B - 车辆用蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及确保可靠性和安全性且生产性较高的车辆用蓄电装置。车辆用蓄电装置具备：电容器单元，其能够向电子控制制动系统供给蓄积的电力；存储器，其将多个不同的阈值(内部电阻极限值)与用于确定各阈值所适合的电子控制制动系统的特定信息即识别ID建立对应地存储，该多个不同的阈值是为了判定电容器单元的劣化状态而与电容器单元的电气特性值(内部电阻值)进行比较的值；以及微型计算机。其中，微型计算机从电子控制制动系统获取识别ID，从多个不同的阈值中选择与获取到的识别ID建立了对应的阈值，使用电气特性值和选择出的阈值来判定电容器单元的劣化状态。

Description

车辆用蓄电装置
技术领域
本发明涉及能够对主电源进行备用的辅助电源的车辆用蓄电装置。
背景技术
近年来，采用了通过电气控制来进行车辆制动的电子控制制动系统的机动车正在增加。从蓄电池向电子控制制动系统供给用于驱动制动器的电力。在该情况下，当由于某种原因无法从蓄电池进行电力的供给时，无法进行电气控制。因此，在机动车搭载有在紧急时代替蓄电池来向电子控制制动系统供给电力的辅助电源。
为了能够通过这样的辅助电源在紧急时可靠地进行电力的供给，重点在于能够掌握辅助电源随着经年变化等的劣化状态。因此，作为这样的辅助电源，例如，由专利文献1提出了如下的电源备用单元，该电源备用单元使用由多个电容器构成的电容器单元，并且，能够由自身来判定该电容器单元的劣化状态。
在专利文献1的电源备用单元中，在向电容器单元充电时测定电容器单元的内部电阻值与内部电容值，对测定出的内部电阻值与相对于测定出的内部电容值而言的内部电阻值的极限值(以下称为“内部电阻极限值”)进行比较，由此来判定电容器单元的劣化状态。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-28908号公报
发明内容
当电容器单元随着经年变化等发生劣化时，内部电容值减少，内部电阻值增加。当内部电容值减少时，可充电的电荷量减少。当内部电阻值增加时，从电源备用单元流过同量的电流时的电容器单元的电压下降量增加。因此，在电源备用单元中，将内部电阻极限值(内部电阻极限值的特性曲线)设定为：即便电容器单元的电荷量减少，也不低于电子控制制动系统所要求的电荷量，即便电容器单元的电压下降量增加，下降后的电压也不低于电子控制制动系统所要求的电压。
然而，若电子控制制动系统的结构等根据机动车的车种或制造商而不同，则电子控制制动系统所要求的电荷量及电压自然可以不同。因此，以往，为了通过确保所要求的电荷量及电压来确保电源备用单元的可靠性和安全性，需要制造按照各机动车的车种或制造商而设定了适合于该电子控制制动系统的内部电阻极限值的专用的电源备用单元。然而，在这样的情况下，电源备用单元的生产性可能下降。
鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供一种确保可靠性和安全性且生产性高的车辆用蓄电装置。
本发明的主要方式涉及一种车辆用蓄电装置，其与主电源一起连接到搭载于车辆的电子控制系统。本方式的车辆用蓄电装置具备：蓄电部，其能够向所述电子控制系统供给蓄积的电力；以及控制部，其包括存储部，所述存储部将多个不同的阈值与用于确定所述电子控制系统的特定信息建立对应地存储，该多个不同的阈值是为了判定所述蓄电部的劣化状态而与所述蓄电部的电气特性值进行比较的值。其中，所述控制部从所述电子控制系统获取所述特定信息，从所述多个不同的阈值中选择与获取到的所述特定信息建立了对应的阈值，使用所述电气特性值与选择出的所述阈值来判定所述蓄电部的劣化状态。
根据本发明，能够提供确保可靠性和安全性且生产性高的车辆用蓄电装置。
本发明的效果乃至意义通过以下所示的实施方式的说明而变得更加清楚。但是，以下所示的实施方式只不过是将本发明实施化时的一个示例，本发明不受到以下的实施方式所记载的内容的任何限制。
附图说明
图1是示出实施方式的车辆用蓄电装置、蓄电池及电子控制制动系统的结构的电路框图。
图2的(a)是示出在实施方式的车辆用蓄电装置的微型计算机的存储器中存储了多个劣化判定表的状态的图，图2的(b)是用于对实施方式的各劣化判定表进行说明的图。
图3是示出实施方式的劣化状态判定处理的流程图。
图4是示出实施方式的充电时的电容器单元的电压的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
在本实施方式中，蓄电池2对应于权利要求书中记载的“主电源”。另外，电容器单元110对应于权利要求书中记载的“蓄电部”。此外，微型计算机150对应于权利要求书中记载的“控制部”。此外，存储器150a对应于权利要求书中记载的“存储部”。
但是，上述记载的目的只不过在于将权利要求书的结构与实施方式的结构建立对应，权利要求书中记载的发明并不通过上述建立对应而受到实施方式的结构的任何限定。
图1是示出本实施方式的车辆用蓄电装置1、蓄电池2及电子控制制动系统3的结构的电路框图。
车辆用蓄电装置1搭载于汽油车、混合动力车、电动汽车等机动车。车辆用蓄电装置1连接在作为主电源的蓄电池2与电子控制制动系统3之间，当不能够从蓄电池2供给电力时，作为向电子控制制动系统3供给电力的辅助电源发挥功能。
蓄电池2的输出电压例如能够为12V。蓄电池2与车辆用蓄电装置1的电力输入端子101连接。蓄电池2通过电力输入端子101向车辆用蓄电装置1供给电力。另外，蓄电池2与电子控制制动系统3的电子控制部310连接，向电子控制部310供给电力。
电子控制制动系统3包括电子控制部310、制动踏板320以及制动器330。电子控制部310包括CPU等控制电路、用于驱动制动器330的驱动电路等。当踩踏制动踏板320时，从制动踏板320向电子控制部310输出制动信号。电子控制部310基于制动信号来控制制动器330，制动器330对机动车的轮胎进行制动。需要说明的是，制动器330例如能够设置于机动车的四个轮胎的全部轮胎。
电子控制部310包括存储器310a。在该存储器310a内存储有识别ID。识别ID是用于确定电子控制制动系统3的特定信息，用于后述的电容器单元110的劣化状态的判定。另外，电子控制部310包括唤醒开关311。唤醒开关311与未图示的点火钥匙(起动发动机时使用的钥匙)的动作连动地接通、断开。当唤醒开关311接通时，将用于启动车辆用蓄电装置1的启动信号通过启动信号输入端子102向车辆用蓄电装置1的微型计算机150输出。
车辆用蓄电装置1包括电容器单元110、充电电路120、放电电路130、电压检测电路140以及微型计算机150。
电容器单元110包括串联连接的多个电容器111。电容器111期望能够急速充放电，作为电容器111，例如使用双电层电容器。需要说明的是，也存在并联连接多个电容器的情况。
电容器单元110经由由FET(field-effecttransistor，场效应晶体管)等构成的开关元件160而与输出端子103连接。输出端子103与电子控制部310连接。
充电电路120与电力输入端子101连接，通过从蓄电池2供给的电力而向电容器单元110进行充电。为了使电容器单元110的电压上升接近于固定，在充电电路120中包括恒流控制电路(未图示)。放电电路130从电容器单元110进行放电。
电压检测电路140检测从蓄电池2输出的电压。另外，在电容器单元110的充电时，检测向电容器单元110充电的电压。检测到的电压被输出到微型计算机150。另外，电压检测电路140基于检测到的蓄电池2的输出电压，将开关元件160接通、断开。当蓄电池2的输出电压为正常值时，开关元件160成为断开状态，当蓄电池2的输出电压成为异常值时，开关元件160成为接通状态。
微型计算机150(以下简称为“微机150”)对充电电路120及放电电路130的动作进行控制。另外，微机150执行用于自行判定电容器单元110的劣化状态的劣化状态判定处理。关于电容器单元110的劣化状态判定处理，随后详细进行说明。
微机150经由信号输入端子104及信号输出端子105而与电子控制部310之间进行各种信号的收发。另外，在微机150连接有温度传感器170。温度传感器170检测电容器单元110的温度，将基于检测到的温度的温度信号向微机150输出。此外，从电源电路180向微机150供给电力。
接着，对车辆用蓄电装置1及电子控制制动系统3的动作进行说明。
当为了起动机动车的发动机而对点火钥匙进行接通操作时，唤醒开关311接通，车辆用蓄电装置1根据从唤醒开关311向微机150发送的启动信号而启动。向车辆用蓄电装置1及电子控制部310供给蓄电池2的输出电压(例如12V)。从电子控制部310输出许可充电的充电许可信号，经由信号输入端子104向微机150输入充电许可信号。微机150使充电电路120动作，对电容器单元110进行充电。当电容器单元110成为满充电电压Vc(例如12V)而完成充电后，微机150使充电电路120的动作停止。需要说明的是，也能够采用如下的结构：不从微机150输出使充电电路120的动作停止的控制信号，当成为满充电电压Vc时，充电电路120自动地抑制充电电流。
另一方面，电子控制部310利用内部的电压检测电路(未图示)对蓄电池2的输出电压进行检测，在蓄电池2的输出电压为基准值(例如9.5V)以上的情况下，蓄电池2正常，因此，从蓄电池2向电子控制部310持续供给电力。
电子控制制动系统3接受来自蓄电池2的电力供给而正常地动作，制动器330基于制动踏板320工作而工作，适当地对轮胎进行制动。
然后，当使机动车的发动机停止且对点火钥匙进行断开操作时，唤醒开关311断开。从蓄电池2向车辆用蓄电装置1及电子控制部310的电力供给停止。此时，微机150使放电电路130动作，从电容器单元110放电。
接着，针对由于故障等而不能够从蓄电池2供给电力时的车辆用蓄电装置1及电子控制制动系统3的动作进行说明。
当蓄电池2产生异常等而使输出电压下降且输出电压低于基准值时，电子控制部310判定为蓄电池2的输出电压异常。通过内置于电子控制部310的电源切换电路(未图示)的开关动作，来切断从蓄电池2向电子控制部310的电力供给。另一方面，电压检测电路140在检测出的输出电压小于基准值时，使开关元件160接通。由此，对电容器单元110充电的电荷，即、电容器单元110的电力经由输出端子103被供给到电子控制部310。
当判明蓄电池2异常时，从电子控制部310输出异常信号，在机动车的车内，在监视器中显示蓄电池2为异常，或者通过声音来通知蓄电池2的异常，促使驾驶员立即停止机动车。这样，驾驶员进行制动动作。此时，代替蓄电池2而从车辆用蓄电装置1接受电力的供给，电子控制制动系统3正常地动作，制动器330基于制动踏板320工作而工作，适当地对轮胎进行制动。由此，机动车安全地停止。
这样，本实施方式的车辆用蓄电装置1具备自行判断电容器单元110的劣化状态(异常状态)的功能。关于该劣化状态的自行判定功能，以下详细进行说明。
图2的(a)是示出在本实施方式的车辆用蓄电装置1的微型计算机150的存储器150a中存储有多个劣化判定表TB1的状态的图，图2的(b)是用于对本实施方式的各劣化判定表TB1进行说明的图。
如图2的(a)所示，在车辆用蓄电装置1中，多个劣化判定表TB1与用于确定各劣化判定表TB1所适合的电子控制制动系统3的识别ID建立对应地存储在微型计算机150的存储器150a内。
在本实施方式中，电容器单元110的电气特性值即内部电阻值和内部电容值由微机150求出，对求出的内部电阻值与相对于求出的内部电容值而言的内部电阻值的极限值(以下称为“内部电阻极限值”)进行比较，由此来判定电容器单元110的劣化状态。
因此，在劣化判定表TB1中，图2的(b)的特性曲线所示的内部电阻极限值根据电容器单元110的温度而记录有两种(例如，小于-10℃时的内部电阻极限值及为-10℃以上时的内部电阻极限值)。
当电容器单元110随着经年变化等发生劣化时，内部电容值减少，内部电阻值增加。当内部电容值减少时，能够充电的电荷量减少。当内部电阻值增加时，从车辆用蓄电装置1流过同量的电流时的电容器单元110的电压下降量增加。因此，在车辆用蓄电装置1中，将内部电阻极限值(内部电阻极限值的特性曲线)设定为：即便电容器单元110的电荷量减少，也不低于电子控制制动系统3所要求的电荷量，即便电容器单元110的电压下降量增加，下降后的电压也不低于电子控制制动系统3所要求的电压。
若电子控制制动系统3的结构等根据机动车的车种或制造商而不同时，电子控制制动系统3所要求的电荷量及电压也变得不同。因此，在本实施方式中，按照各机动车的车种或制造商而设定了适合于该电子控制制动系统3的内部电阻极限值，这些劣化判定表TB1与对应的电子控制制动系统3持有的识别ID建立对应而存储在微机150的存储器150a中。
在本实施方式的车辆用蓄电装置1中，为了实现劣化状态的自行判定功能，劣化状态判定处理由微机150执行。
图3是示出本实施方式的劣化状态判定处理的流程图。图4是示出本实施方式的充电时的电容器单元110的电压的图。
当唤醒开关311接通而从蓄电池2向车辆用蓄电装置1供给电力时，开始劣化状态判定处理。
首先，微机150从电子控制部310获取该电子控制部310持有的识别ID(S101)。此时，也可以从微机150向电子控制部310发送请求发送识别ID的请求信号、示出车辆用蓄电装置1的启动完成的信号等实质上能够成为请求信号这样的信号，基于此从电子控制部310发送识别ID。或者，也可以不发送这样的请求信号等，而是基于从蓄电池2向电子控制部310开始供给电力，从电子控制部310发送识别ID。
接着，微机150从存储于存储器150a的多个劣化判定表TB1中选择与识别ID对应的劣化判定表TB1(S102)。由此，来选择适合于连接有车辆用蓄电装置1的电子控制制动系统3的内部电阻极限值。
接着，微机150使电容器单元110充电(S103)。然后，在该充电时，微机150求出电容器单元110的内部电阻值和内部电容值(S104)。
即，微机150利用电压检测电路140来检测从充电开始时向电容器单元110充电的电压。如图4所示，微机150在充电的中途的规定时间(例如，80ms)的期间，将充电中断。当充电被中断时，由电压检测电路140检测的电压下降电容器单元110的内部电阻值所对应的电压量。微机150求出此时的下降电压值，根据该下降电压值和在充电时流动的电流值(恒流控制电路的固定电流值)来求出内部电阻值。
另外，微机150求出充电时的每单位时间的电压变化率，根据该电压变化率和在充电时流动的电流值来求出内部电容值。此时，利用恒流来进行充电，但由于电容器111的非线性，电压变化率不总是固定。因此，微机150可以重复多次来求出电压变化率，根据这些电压变化率的平均值来求出内部电容值。
这样，当求出内部电阻值及内部电容值时，微机150使用求出的内部电阻值及内部电容值和在S102的处理中选择出的劣化判定表TB1，判定电容器单元110的劣化状态(S105)。即，微机150通过温度传感器170来测定电容器单元110的温度，从劣化判定表TB1的两种内部电阻极限值中选择与测定温度相应的内部电阻极限值。然后，微机150使用选择出的内部电阻极限值，求出相对于所求出的内部电容值而言的内部电阻极限值，对该内部电阻极限值与求出的内部电阻值进行比较，判定电容器单元110的劣化状态。
在内部电阻值不超过内部电阻极限值的情况下，电容器单元110为正常，能够确保电子控制制动系统3所要求的电荷量及电压。另一方面，在内部电阻值超过内部电阻极限值的情况下，电容器单元110为异常，无法确保电子控制制动系统3所要求的电荷量及电压。
微机150在电容器单元110为正常的情况下(S106：否)，直接结束劣化状态判定处理。另一方面，微机150在电容器单元110为异常的情况下(S106：是)，通过输出异常信号，向电子控制部310通知异常(S107)。基于此，在机动车的车内，在监视器中显示车辆用蓄电装置1为异常，或者通过声音来通知车辆用蓄电装置1的异常。由此，驾驶员能够掌握在车辆用蓄电装置1发生了异常。当向电子控制部310通知异常时，微机150结束劣化状态判定处理。
需要说明的是，也可以构成为，当基于识别ID来选择一次劣化判定表TB1时，记录表示此时的识别ID以及选择出的劣化判定表TB1是哪个劣化判定表TB1的信息，从下一次起，不进行S101、S102的处理。在该情况下，微机150具备即便不向微机150供给电力也能够保持识别ID等信息的存储器，例如非易失性存储器。
但是，在采用这样的结构的情况下，劣化状态判定处理变得复杂，并且，在所记录的识别ID等信息产生错误的情况下，可能引起劣化状态判定处理无法适当进行的情况。因此，期望如本实施方式那样构成为，在每次执行劣化状态判定处理时，获取识别ID，进行劣化判定表TB1的选择。
<实施方式的效果>
以上，根据本实施方式，实现以下的效果。
基于从电子控制制动系统3获取到的识别ID，从多个劣化判定表TB1(内部电阻极限值)中选择适合于该电子控制制动系统3的劣化判定表TB1，因此，能够对不同的多个电子控制制动系统3进行适当的电容器单元110的劣化状态的判定。由此，可以不按照不同的电子控制制动系统3来制造专用的车辆用蓄电装置1，车辆用蓄电装置1的生产性提高。
另外，由于构成为在每次执行劣化状态判定处理时，获取识别ID，进行劣化判定表TB1的选择，因此，与记录识别ID等信息的结构不同，劣化状态判定处理变得简单，另外，可以不用担心由于识别ID等信息产生错误而无法适当地进行劣化状态判定处理这一情况。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不局限于上述实施方式，另外，本发明的应用例除了上述实施方式之外也能够进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，车辆用蓄电装置1的微机150与电子控制制动系统3的电子控制部310能够通过在主设备与多个从设备之间可通信的通信方式来进行通信。在该通信方式中，在来自主设备的通信数据中附加用于确定成为该通信数据的接收方的从设备的ID来作为头信息。
在通过该通信方式进行通信的情况下，电子控制部310为主设备，微机150为从设备。在上述实施方式的结构中，从设备仅是微机150，因此，无需利用ID来确定从设备。因此，能够将该ID用作识别ID。即，在电子控制部310侧，按照不同的电子控制制动系统3，对来自电子控制部310的通信数据(例如充电许可信号)附加不同的ID，并且，在微机150侧，与各ID建立对应地将劣化判定表TB1存储于存储器150a。微机150通过读取在来自电子控制部310的通信数据中、例如在向电子控制部310进行电力供给之后的最初的通信数据中附加的ID，能够选择与该ID建立对应的劣化判定表TB1。
这样，无需为了发送识别ID而在电子控制制动系统3侧强迫大幅进行程序变更。
另外，在上述实施方式中，通过对求出的内部电阻值与成为其阈值的内部电阻极限值进行比较，判定出电容器单元110的劣化状态。然而，也可以采用如下结构：通过对求出的内部电容值与规定的阈值进行比较，来判定电容器单元110的劣化状态。
此外，在上述实施方式中，车辆用蓄电装置1具备由多个电容器111构成的电容器单元110来作为蓄电部。然而，车辆用蓄电装置1也可以具备由电容器111以外的蓄电元件构成的蓄电部。在该情况下，也与上述实施方式同样地，通过求出蓄电元件的电气特性值并与规定的阈值进行比较，来判定蓄电部的劣化状态。
此外，在上述实施方式中，在求出内部电阻值及内部电容值之前，进行了劣化判定表TB1的选择，但也可以在求出内部电阻值及内部电容值之后，进行劣化判定表TB1的选择。即，例如，在图3的劣化状态判定处理中，也可以调换S101及S102的处理与S103及S104的处理的顺序。
此外，在上述实施方式中，在向电容器单元110充电时测定了内部电阻值及内部电容值。然而，也可以在从电容器单元110放电时测定内部电阻值及内部电容值。在该情况下，例如，在发动机停止时进行的放电时求出内部电阻值及内部电容值，进行劣化状态的判定。此时，基于发动机停止而开始劣化状态判定处理。在判定的结果为存在异常的情况下，无法立即向电子控制部310通知，因此，为异常这一结果被存储于非易失性存储器等，在下一次车辆用蓄电装置1的启动时向电子控制部310通知。或者，也可以将电容器单元110的满充电电压Vc设定得比通常高，在充电完成时稍微放电，在该放电时求出内部电阻值及内部电容值。此时，与上述实施方式同样地，基于发动机起动而开始劣化状态判定处理。需要说明的是，此时的放电所引起的电压下降为不影响向电子控制制动系统3的电力供给这一程度。
此外，在上述实施方式中，劣化判定表TB1具有与温度相应的两种内部电阻极限值，但根据电容器111的温度特性，劣化判定表TB1也可以按照三个以上的温度带而具有内部电阻极限值。或者，也可以不准备与温度相应的多个内部电阻极限值，劣化判定表TB1具有一个内部电阻极限值。
此外，本发明的实施方式在权利要求书所示的技术思想的范围内能够适当进行各种变更。在上述实施方式中，针对用于电子控制制动系统的车辆用蓄电装置进行了说明，但是本发明的适用范围不局限于此，也可以适用于进行制动以外的控制的电子控制系统。
产业上的可利用性
本发明在用于机动车等车辆的车辆用蓄电装置中是有用的。
附图标记说明：
1 车辆用蓄电装置；
2 蓄电池(主电源)；
3 电子控制制动系统；
110 电容器单元(蓄电部)；
111 电容器；
150 微型计算机(控制部)；
150a 存储器(存储部)。

Claims (6)

1.一种车辆用蓄电装置，其与主电源一起连接到搭载于车辆并且由一个特定信息所确定的电子控制系统，所述车辆用蓄电装置具备：
蓄电部，其能够向所述电子控制系统供给蓄积的电力；以及
控制部，其包括存储部，所述存储部将多个不同的阈值与用于确定相互不同的多个电子控制系统的多个特定信息建立对应地存储，所述多个不同的阈值是为了判定所述蓄电部的劣化状态而与所述蓄电部的电气特性值进行比较的值，
所述多个特定信息包括所述一个特定信息，
所述控制部从所述电子控制系统获取所述一个特定信息，从所述多个不同的阈值中选择与获取到的所述一个特定信息建立了对应的阈值，使用所述电气特性值与选择出的所述阈值来判定所述蓄电部的劣化状态。
2.根据权利要求1所述的车辆用蓄电装置，其特征在于，
所述电气特性值是所述蓄电部包括的电容器单元的内部电阻值或内部电容值。
3.根据权利要求1所述的车辆用蓄电装置，其特征在于，
所述蓄电部包括由多个电容器构成的电容器单元，
所述电气特性值包括所述电容器单元的内部电阻值，
所述阈值包括所述电容器单元的相对于内部电容值而言的内部电阻值的极限值，
所述控制部求出所述内部电阻值和所述内部电容值，通过比较所述内部电阻值与相对于所述内部电容值而言的所述内部电阻值的极限值，来判定所述电容器单元的劣化状态。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用蓄电装置，其特征在于，
所述控制部在每次判定所述蓄电部的劣化状态时，从所述电子控制系统获取所述一个特定信息，从所述多个不同的阈值进行所述阈值的选择。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用蓄电装置，其特征在于，
所述控制部进行一次从所述电子控制系统获取所述一个特定信息，从所述多个不同的阈值中选择与获取到的所述一个特定信息建立了对应的阈值后，接下来在判定所述蓄电部的劣化状态的情况下，不进行从所述电子控制系统获取所述一个特定信息，从所述多个不同的阈值中选择与获取到的所述一个特定信息建立了对应的阈值。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用蓄电装置，其特征在于，
所述电子控制系统是电子控制制动系统。
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