CN113353009A - 车辆用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用电源系统，在具有怠速停止系统的车辆中，无论来自ECU的信号如何，即使随着发动机的再次启动而发生电压下降，也都能够向需要的电负载供给稳定的电压。车辆用电源系统(1A)具备：DC/DC转换器(16)，其配置在与车辆控制相关的第一负载(14)与电池(11)之间的电路上，并且对从电池(11)向第一负载(14)供给的直流电力的电压进行转换；以及检测装置(21)，其对该电池(11)的电压进行检测。在使用启动器(13)使发动机从该发动机(2)已自动停止的状态再次启动的情况下，检测装置(21)进行控制，使得在从交流发电机(12)停止之后到启动器(13)启动为止的期间内，当电池(11)的电压成为阈值以下时，启动DC/DC转换器(16)。

Description

车辆用电源系统
技术领域
本发明涉及车辆用电源系统。
背景技术
近年来，怠速停止系统正在普及，该系统在车辆停止时，自动地使发动机停止，并根据想要使车辆再次起步的驾驶员的操作，自动地使发动机启动。提出了将这样的怠速停止系统与其他的车辆控制组合而成的技术(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-248964号公报
发明内容
发明欲解决的技术问题
然而，在搭载有怠速停止系统的车辆中，在利用启动器使发动机再次启动时，电池的电压暂时降低。因此，为了使从电池向电负载供给的电力的电压稳定，例如在电池与电负载之间配置DC/DC转换器并使其根据需要进行工作。
以往，根据从ECU向启动器输入的启动器信号而使DC/DC转换器开始工作，因此在ECU的简化方面存在改善的余地。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种车辆用电源系统，该系统在具有怠速停止系统的车辆中，无论来自ECU的信号如何，即使电压随着发动机的再次启动而降低，也都能够向需要的电负载供给稳定的电压。
用于解决问题的技术手段
为了实现上述目的，本发明涉及的车辆用电源系统的特征在于，具备：电池，所述电池搭载于以发动机为驱动源的车辆；交流发电机，所述交流发动机利用所述发动机的驱动进行发电并对所述电池进行充电；启动马达，所述启动马达在所述交流发电机已停止工作的停止状态下，由从所述电池供给的电力驱动，从而使所述发动机启动；DC/DC转换器，所述DC/DC转换器配置于与车辆控制相关的车辆控制用电负载与所述电池之间的电路上，并且对从所述电池向所述车辆控制用电负载供给的直流电力的电压进行转换；以及检测装置，所述检测装置对所述电池的电压进行检测，在使用所述启动马达使所述发动机从所述发动机已自动停止的自动停止状态再次启动的情况下，所述检测装置进行控制，使得从所述发动机停止之后到所述启动马达启动为止的期间内，当所述电池的电压达到阈值以下时，启动所述DC/DC转换器。
在上述车辆用电源系统中，所述阈值是比所述交流发电机的工作时的输出电压低并且比充满电状态的所述电池的电压高的电压值。
在上述车辆用电源系统中，所述检测装置被配置于所述DC/DC转换器。
发明效果
根据本发明涉及的车辆用电源系统，具有如下效果：在具有怠速停止系统的车辆中，无论来自ECU的信号如何，即使电压随着发动机的再次启动而降低，也都能够向需要的电负载供给稳定的电压。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统的概略结构的示意图。
图2是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统中的快速充电(bulk charge)时的电池电压的时间变化的一例的图。
图3是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统中的浮动充电时的电池电压的时间变化的一例的图。
图4是示出实施方式的变形例所涉及的车辆用电源系统的概略结构的示意图。
符号说明
1A、1B 车辆用电源系统
2 发动机
10 转换器单元
11 电池
12 交流发电机
13 启动器
14 第一负载
15 第二负载
16 DC/DC 转换器
17 电池管理系统
21 检测装置
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明所涉及的车辆用电源系统的实施方式。需要说明的是，本发明并不限于下述实施方式。下述实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够容易想到的要素或者实质上相同的要素。另外，下述实施方式中的构成要素能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换、变更。
[实施方式]
参照图1～图3说明本实施方式所涉及的车辆用电源系统。图1是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统的概略结构的示意图。图2是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统中的快速充电时的电池电压随时间变化的一例的图。图3是示出实施方式所涉及的车辆用电源系统中的浮动充电时的电池电压随时间变化的一例的图。
车辆用电源系统1A搭载于以发动机(ENG)2为驱动源的车辆(未图示)。车辆搭载有所谓的怠速停止系统。怠速停止系统基于规定的停止条件使发动机自动停止，并在自动停止后，基于规定的再次启动条件使用启动器13使发动机2再次启动。发动机2例如是通过使空气与燃料的混合气在燃烧室中燃烧而产生动力的热机(内燃机)。发动机2产生车辆的行驶用的动力、用于驱动辅机类(未图示)的动力。车辆用电源系统1A具备电池11、交流发电机(ALT)12、启动器(ST)13、第一负载14、第二负载15、DC/DC转换器(DC/DC)16以及电池管理系统(BMS)17。
电池11是车辆的电力源，例如由二次电池构成。电池11经由电池管理系统17以及未图示的主继电器而与交流发电机12、启动器13、第二负载15以及DC/DC转换器16电连接。另外，电池11经由DC/DC转换器16而与第一负载14电连接。电池11对启动器13及第二负载15供给直流电力。另外，电池11经由DC/DC转换器16向第一负载供给直流电力。对车辆仅配置有1个电池11。
交流发电机12是与搭载于车辆的发动机2连结的发电机，将机械的动力转换为交流电力。交流发电机12在发动机2的驱动下进行发电，对电池11进行充电。交流发电机12例如与发动机2的输出轴连结，由从该旋转轴传递来的旋转力驱动，从而进行发电。另外，在交流发电机12中设置有未图示的调节器，并通过控制该调节器的工作，从而控制交流发电机12的发电电力的电压和电流。由交流发电机12发出的交流电力被调节器转换为直流电力，并被蓄电于电池11，或者被供给到第二负载15。另外，被调节器转换后的直流电力也能够经由DC/DC转换器16而供给至第一负载14。另外，交流发电机12可以与发动机2的输出轴直接连结，也可以经由例如滑轮和带而间接连结。另外，交流发电机12也可以在车辆减速时，使用车轮的旋转能量进行发电(再生发电)。
启动器13是辅助发动机2启动的启动马达。启动器13将供给来的电力转换为旋转扭矩，利用该旋转扭矩使发动机2的曲轴(未图示)旋转。启动器13经由未图示的继电器而与电池11电连接。启动器13在交流发电机12停止工作的停止状态下，由从电池11供给来的电力驱动，使发动机2启动。
第一负载14是与车辆的控制相关的车辆控制用电负载的一例。第一负载14在交流发电机12停止工作的停止状态下，需要经由DC/DC转换器16从电池11中接受稳定的电压的供给。第一负载14例如是对车辆整体进行控制的ECU(Electronic Control Unit；电子控制单元)。由于第一负载14由比电池11的电压(例如12V)低的电压驱动，因此经由DC/DC转换器16而与电池11连接，并且电池11的输出电压被DC/DC转换器16升压并被供给至第一负载14。
第二负载15是搭载于车辆的电负载，例如由头灯、室内灯、尾灯/刹车灯、刮水器马达等构成。第二负载15在交流发电机12正在工作的工作状态下，由从该交流发电机12供给的电力驱动，在交流发电机12停止工作的停止状态下，由从电池11供给的电力驱动。
DC/DC转换器16配置在第一负载14与电池11之间的电路上，且对从电池11向第一负载14供给的直流电力的电压进行转换。DC/DC转换器16将电池11的输出电压转换为第一负载14的驱动电压(例如12V等)。DC/DC转换器16例如由搭载于ECU的IC(IntegratedCircuit：集成电路)等构成。
电池管理系统17与电池11的阳极侧连接，检测电池11的输入输出电流。电池管理系统17将检测出的输入电流值、输出电流值向ECU等输出。本实施方式中的电池管理系统17具有对电池11的电压进行检测的检测装置21。
在使用启动器13使发动机2从发动机2自动停止的自动停止状态再次启动的情况下，检测装置21进行控制，从而在从发动机2停止之后到启动器13启动为止的期间内，当电池11的电压成为阈值以下时，使DC/DC转换器16启动(软启动)。检测装置21例如由搭载于电池管理系统17的IC等构成。检测装置21例如与ECU电连接，通过从该ECU接收与发动机2的停止相关的信号、与启动相关的信号，从而能够判定发动机2是否已停止、发动机2是否已启动等。
检测装置21与DC/DC转换器16电连接，能够使该DC/DC转换器16在期望的时刻启动。DC/DC转换器16一般会由于急速启动而产生过冲、冲击电流，该转换器自身有可能停止，因此需要进行软启动这样的控制，花费时间使转换器启动。因此，检测装置21检测电池11的电压，将检测出的电压值与阈值进行比较，在该电压值成为阈值以下的情况下，使DC/DC转换器16软启动。本实施方式中的阈值是比交流发电机12的工作时的输出电压低且比充满电状态的电池11的电压高的电压值。
接着，参照图2、图3说明进行了怠速停止时的车辆用电源系统1A的工作例。图2、图3示出的图表的纵轴为DC/DC转换器16的输入电压(电池11的电压)，横轴为时间。图2表示快速充电时的DC/DC转换器16的输入电压的变化，图3表示浮动充电时的DC/DC转换器16的输入电压的变化。快速充电是指，调整向电池11的电流而不调整电压的充电模式。在该充电模式下，例如对电池11以75～80％进行充电。浮动充电是指对电压进行调节的充电模式。在该充电模式下，使微弱的电流流过电池11来维持充满电的状态。
在图2示出的快速充电方法中，在交流发电机12正在工作的情况下，DC/DC转换器16的输入电压不被调整，因此与交流发电机12的输出电压相同。另外，在交流发电机12正在工作的情况下，DC/DC转换器16处于工作停止状态。
接着，当在图中A的时刻怠速停止时，发动机2停止，并且交流发电机12停止工作。此后，输入电压立刻开始下降，电压从V1下降到V2(B1)。输入电压V2大致是电池11的输出电压。输入电压在从V1下降到V2时，穿过预先设定的阈值(X1)，由此检测装置21判断电池11的电压达到阈值以下，发送信号以启动DC/DC转换器16。由此，DC/DC转换器16启动。
随着启动器13的启动，DC/DC转换器16的输入电压暂时降低，但利用交流发电机12的工作，开始向电池11的电力供给。DC/DC转换器16在交流发电机12开始工作后仍然进行一定时间的工作，直到输出适当的电压为止。基于此，不会发生DC/DC转换器16的工作变得不稳定而使输出电压下降，能够向第一负载14供给稳定的电力，能够防止控制车辆的系统停止工作。
在图3示出的浮动充电中，在交流发电机12正在工作的情况下，DC/DC转换器16的输入电压被调整而具有恒定的电压。另外，在交流发电机12正在工作的情况下，DC/DC转换器16处于工作停止状态。
接着，当在图中A的时刻怠速停止时，发动机2停止，并且交流发电机12停止工作。此后，输入电压立刻开始下降，电压从V3降低至V4(B2)。输入电压V4大致是电池11的输出电压。输入电压在从V3降低到V4时，穿过预先设定的阈值(X2)，由此检测装置21判断电池11的电压成为阈值以下，发送信号以启动DC/DC转换器16。由此，DC/DC转换器16启动。
随着启动器13的启动，DC/DC转换器16的输入电压暂时降低，但利用交流发电机12的工作开始向电池11的电力供给。DC/DC转换器16在交流发电机12开始工作之后仍然进行一定时间的工作，直到输出适当的电压为止。基于此，不会发生DC/DC转换器16的工作变得不稳定而输出电压下降，能够向第一负载14供给稳定的电力，能够防止控制车辆的系统停止工作。
以上说明的第一实施方式所涉及的车辆用电源系统1A具备：DC/DC转换器16，其配置在与车辆控制相关的第一负载14与电池11之间的电路上，并且对从电池11向第一负载14供给的直流电力的电压进行转换；以及检测装置21，其对该电池11的电压进行检测。在利用启动器13从发动机2的自动停止状态再次启动的情况下，检测装置21进行控制，从而在从交流发电机12停止之后到启动器13启动为止的期间内，当电池11的电压成为阈值以下时，启动DC/DC转换器16。
根据上述结构，在具有怠速停止系统的车辆中，即使随着发动机2的再次启动而电压下降，也能够向需要的电负载供给稳定的电压。虽然以往车辆侧的ECU根据启动器13的启动信号的接收来控制DC/DC转换器16的启动，但现在能够在车辆用电源系统1A侧进行控制，无论来自该ECU的信号如何，都能够向重要的电负载(第一负载14)供给稳定的电压。另外，由于DC/DC转换器16的启动，即使在启动器13启动时因曲柄转动而瞬间产生电压下降，也能够向重要的电负载供给稳定的电压。
另外，本实施方式的车辆用电源系统1A中，阈值是比交流发电机12的工作时的输出电压低并且比充满电状态的电池11的电压高的电压值。阈值被设定为比交流发电机12的最大输出电压低的电压，从而避免检测装置21在交流发电机12工作时将DC/DC转换器16启动。由此，检测装置21能够在适当的时刻将DC/DC转换器16启动。具体而言，虽然根据电池11的充电状态，交流发电机12停止后的电压下降量发生变化，但是存在即使交流发电机12停止时也进行工作的第二负载15，因此电池11的电压会逐渐降低。因此，即使无法在交流发电机12停止后立刻检测出电池11的电压下降，也能够在发动机2再次启动前使DC/DC转换器16启动。
此外，在上述实施方式中，电池管理系统17具有检测装置21，但不限于此。例如，也可以不是电池管理系统17而是DC/DC转换器16具有检测装置21。
[变形例]
接着，参照图4说明实施方式的变形例所涉及的车辆用电源系统。图4是示出实施方式的变形例所涉及的车辆用电源系统的概略结构的示意图。如图4所示，实施方式的变形例所涉及的车辆用电源系统1B与上述车辆用电源系统1A的不同点在于：具有将DC/DC转换器16和电池管理系统17一体化而成的结构。另外，在以下的说明中，对于与上述实施方式共通的结构、作用、效果，尽可能省略重复的说明。
实施方式的变形例所涉及的车辆用电源系统1B具备电池11、交流发电机12、启动器13、第一负载14、第二负载15以及转换器单元10。
转换器单元10由DC/DC转换器16和电池管理系统17构成。本实施方式中的DC/DC转换器16具有检测装置21。
以上说明的变化例的车辆用电源系统1B具有将DC/DC转换器16和电池管理系统17一体化而成的转换器单元。由此，能够在电池管理系统17和DC/DC转换器16中共享需要的电流、电压检测功能，能够实现小型化及低成本化。

Claims (3)

1.一种车辆用电源系统，其特征在于，具备：
电池，所述电池搭载于以发动机作为驱动源的车辆；
交流发电机，所述交流发电机利用所述发动机的驱动进行发电并对所述电池进行充电；
启动马达，所述启动马达在所述交流发电机已停止工作的停止状态下，由从所述电池供给的电力驱动，从而启动所述发动机；
DC/DC转换器，所述DC/DC转换器配置在与所述车辆的控制相关的车辆控制用电负载与所述电池之间的电路上，并且对从所述电池向所述车辆控制用电负载供给的直流电力的电压进行转换；以及
检测装置，所述检测装置对所述电池的电压进行检测，
在使用所述启动马达使所述发动机从所述发动机已自动停止的自动停止状态再次启动的情况下，所述检测装置进行控制，使得在从所述发动机停止之后到所述启动马达启动为止的期间内，当所述电池的电压达到阈值以下时，启动所述DC/DC转换器。
2.根据权利要求1所述的车辆用电源系统，其特征在于，
所述阈值是比所述交流发电机的工作时的输出电压低并且比充满电状态的所述电池的电压高的电压值。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用电源系统，其特征在于，所述检测装置被配置于所述DC/DC转换器。
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