CN114025996A - 备用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的备用电源系统具备蓄电池、充电电路、蓄电部、第一负载、第二负载以及控制所述充电电路的控制部。所述控制部响应于启动信号来使所述充电电路的输入电流以第一变化率上升。当所述控制部检测到所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载的第一电压时，所述控制部控制所述充电电路，以使所述充电电路的所述输入电流以比所述第一变化率低的第二变化率上升。所述充电电路被所述控制部控制为所述输入电流以所述第二变化率上升，所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载及所述第二负载这双方的第二电压。

Description

备用电源系统
技术领域
本公开涉及一种在各种车辆中使用的备用电源系统。
背景技术
下面，对以往的备用电源装置进行说明。以往的备用电源装置具有车辆蓄电池、与车辆蓄电池连接的充电电路以及蓄电部，在通常时，从车辆蓄电池通过充电电路向蓄电部充入用于供备用电源在紧急时输出的电力。
此外，作为与本公开关联的现有技术文献信息，例如已知专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/125170号
发明内容
本公开的备用电源系统具备：蓄电池；充电电路，其与所述蓄电池电连接；蓄电部，其通过所述充电电路而被充电；第一负载，其与所述蓄电部电连接；第二负载，其与所述蓄电部电连接；以及控制部，其控制所述充电电路，其中，所述控制部响应于被输入的启动信号来检测所述充电电路的输入电流和所述蓄电部的充电电压中的至少任一方，所述控制部响应于所述启动信号来使所述充电电路的所述输入电流以第一变化率上升，当所述控制部检测到所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载的第一电压时，所述控制部控制所述充电电路，以使所述充电电路的所述输入电流以比所述第一变化率低的第二变化率上升，所述充电电路被所述控制部控制为所述输入电流以所述第二变化率上升，所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载及所述第二负载这双方的第二电压。
附图说明
图1是示出本公开的实施方式中的备用电源系统的结构的电路框图。
图2是示出配置有本公开的实施方式中的备用电源系统的车辆的电路框图。
图3是示出本公开的实施方式中的备用电源系统的动作的动作特性图。
具体实施方式
下面，使用附图对本公开的实施方式进行说明。
在如上所述的以往的备用电源装置中，在想要在短时间内向蓄电部蓄积大量电力的情况下，充电电路需要使用大的电力或电流来向蓄电部供给电力。也就是说，需要在充电电路中使用能够应对大的电力或电流的器件。其结果，备用电源装置大型化。在本公开的备用电源系统中，能够实现小型化。
(实施方式)
图1是示出本公开的实施方式中的备用电源系统的结构的电路框图。备用电源系统1包括：备用电源装置20，其具有蓄电部4及充电电路5；蓄电池2，其与备用电源装置20的输入端子3连接；负载7及负载8，这两个负载与备用电源装置20的输出端子6连接；以及控制部9。
此外，在本实施方式中，控制部9包括在备用电源装置20中，但不一定需要包括在备用电源装置20中，包括在备用电源系统1中即可。
本实施方式的蓄电池2是设置在车辆10中的车辆蓄电池。作为本实施方式的蓄电部4的一例，存在能够以大的电流密度进行充放电的双电层电容器、锂离子电容器等电容器蓄电装置。另外，不限于能够应用电容器蓄电装置，还能够应用二次电池。
蓄电池2与输入端子3连接。充电电路5连接在输入端子3与蓄电部4之间。输出端子6与蓄电部4连接，用于输出蓄电部4的电力。输出端子6与负载7及负载8连接。
[备用电源系统1的概要]
首先，参照图1和图3对备用电源系统1的概要进行说明。此外，关于备用电源系统1的详细情况，参照图2和图3在后文叙述。
控制部9能够检测充电电路5的输入电流Iin及蓄电部4的充电电压这双方，或者能够检测充电电路5的输入电流Iin和蓄电部4的充电电压中的至少任一方。另外，控制部9能够接收启动信号SG1。并且，控制部9能够控制充电电路5的动作。
控制部9根据接收到启动信号SG1来使充电电路5进行动作。在此，充电电路5被控制部9控制动作，由此使输入电流Iin变化。首先，输入电流Iin以第一变化率上升。然后，充电电路5使蓄电部4的充电电压Vc上升到能够驱动负载7的第一电压V1。在蓄电部4的充电电压Vc上升到第一电压V1之后，输入电流Iin以第二变化率上升，直到蓄电部4的充电电压Vc变为第二电压V2为止。第二变化率是比第一变化率小的值。另外，第二电压V2是能够驱动负载7及负载8这双方的蓄电部4的充电电压Vc。
根据以上的结构和动作，在利用充电电路5对蓄电部4进行充电的情况下，在多个负载(在本实施方式中为负载7和负载8)之中的1个负载(在本实施方式中为负载7)的充电完成的时间点，充电电路5的输入电流Iin的每单位时间的增加率降低。此外，在此，将负载的充电完成的时间点设为负载变为能够供给电力的状态的时间点。由此，能够抑制流经充电电路5的电流的最大值。在本实施方式中，能够抑制充电电路5中使用的器件的电流容量，能够使备用电源系统1小型化。
[备用电源系统1的详细情况]
接着，使用图2的示出配置有本公开的实施方式中的备用电源系统1的车辆10的结构的电路框图、以及图3的示出实施方式中的备用电源系统1的动作的动作特性图，对备用电源系统1的详细情况进行说明。
备用电源系统1配置在车辆10(车身11)中。根据搭乘者操作启动操作部12而从启动操作部12向控制部9发送启动信号SG1。
在从启动操作部12向控制部9发送启动信号SG1的时刻T0，车辆10开始启动。另外，在时刻T0，充电电路5根据来自控制部9的指示开始进行动作。根据充电电路5开始进行动作来开始对蓄电部4充入蓄电池2的电力。
此外，控制部9也可以利用充电电路5的输出电流(充电电流Ic)来控制输入电流Iin。另外，控制部9也可以利用充电电路5的输入电流Iin来控制输出侧的充电电流Ic。另外，控制部9还可以直接控制充电电路5的输入电流Iin。另外，控制部9还可以利用蓄电部4的充电电压Vc来控制输入电流Iin。另外，控制部9还可以利用蓄电部4的充电电压Vc来控制充电电流Ic。
充电电路5被控制部9控制为从时刻T0至时刻T1为止输入电流Iin从I0上升到I1。与从时刻T0到时刻T1为止的输入电流Iin的上升率相当的第一变化率为(I1-I0)/(T1-T0)。在此，在时刻T1，蓄电部4的电压达到第一电压V1。根据蓄电部4的充电电压Vc变为第一电压V1以上，能够利用蓄积在蓄电部4中的电力来驱动负载7。在此，时刻T0的输入电流Iin即I0既可以是任意的值，也可以为0。
在本实施方式中，负载7具有比负载8优先动作的功能。例如车辆10是利用电力进行推动驱动的车辆，负载7是在车辆10发生了事故时为了保护搭乘者不受车辆推动用蓄电部(未图示)的电力的影响而进行动作的装置。作为用于保护搭乘者不受车辆推动用蓄电部(未图示)的电力的影响的装置，例如有用于切断车辆推动用蓄电部(未图示)的电力的装置、以及用于使推动用负载(未图示)消耗在被供给了车辆推动用蓄电部(未图示)的电力的推动用电力转换部(未图示)中暂时蓄积的电力的装置。
负载8是在车辆10中的启动顺序为负载7之后的在负载7的动作的下个阶段中为了保护搭乘者而进行动作的装置。或者，负载8是在上述负载7的动作的下个阶段中为了使搭乘者安全地逃脱到车辆10的外部而进行动作的装置。作为用于在负载7的动作的下个阶段中保护搭乘者的装置，例如可以是为了将车身11的门的上锁解除而进行动作的装置。或者，可以是为了使车身11的门锁打开而进行动作的装置。
另外，如图2所示，也可以在蓄电部4与输出端子6之间配置放电电路13。也可以在使蓄电部4的充电电压Vc升压之后，利用放电电路13从输出端子6向负载7、负载8供给电力。由此，能够驱动具有各种功能的负载7、负载8。
如图3所示，在本实施方式中，从时刻T0到时刻T1为止，充电电流Ic为恒定电流。此外，从时刻T0到时刻T1为止，充电电流Ic可以是随着时间的经过而降低的电流。
接着，在时刻T1蓄电部4的电压达到第一电压V1之后，由控制部9控制为到时刻T2为止输入电流Iin继续从I1上升到I2。与从时刻T1到时刻T2为止的输入电流Iin的上升率相当的第二变化率为(I2-I1)/(T2-T1)，第二变化率被设为比先前说明过的第一变化率小的值。时刻T2是蓄电部4的充电电压Vc达到第二电压V2的时刻。根据蓄电部4的充电电压Vc变为第二电压V2以上，能够利用蓄积在蓄电部4中的电力来驱动负载7及负载8这双方。
如图3所示，在本实施方式中，从时刻T1到时刻T2为止，充电电流Ic是恒定电流。此外，从时刻T1到时刻T2为止，充电电流Ic可以是随着时间的经过而降低的电流。
在此，为了进行比较，在图3中用虚线示出了输入电流Iin保持以第一变化率上升的情况下的输入电流Iin的轨迹以及蓄电部4的充电电压Vc的轨迹。在此，在输入电流Iin保持以第一变化率上升的情况下，蓄电部4的充电电压Vc变为第二电压V2的时刻为比时刻T2早的时刻T2’。另一方面，时刻T2’的输入电流Iin成为比先前说明过的I2高的I2’。因此，在使输入电流Iin保持以第一变化率上升的情况下，需要增大充电电路5的电流容量，在充电电路5与蓄电池2之间配置熔断器等保护电路(未图示)的情况下，需要增大保护电路(未图示)的电流容量。
在本实施例中，对负载7和负载8设置优先顺序，在利用充电电路5对蓄电部4进行充电的情况下，在达到能够向作为多个负载的负载7和负载8中的优先的1个负载供给电力的水平的充电完成的时间点，充电电路5的输入电流的每单位时间的增加幅度降低。由此，能够抑制流经充电电路5的电流的最大值。因此，能够抑制充电电路5中使用的器件的电流容量，能够使备用电源系统1小型化。
而且，通过设为能够在车辆10启动后从备用电源系统1优先向负载7供给电力的动作的状态，即使在车辆10启动后的短时间内车辆10陷入紧急状态，也至少负载7能够进行动作。由此，能够确保车辆10以及车辆10的搭乘者的安全。
另外，关于输入电流Iin的在时刻T1处的从第一变化率向第二变化率的切换，可以从时刻T1的第一变化率起在直至比时刻T1靠后的时刻T1’的期间连续地变化。由此，能够缩短从时刻T1到时刻T2为止所需的期间。作为结果，能够在早期阶段利用蓄积在蓄电部4中的电力驱动负载7及负载8这双方。
在本实施方式中，为了易于理解，使用以下结构进行了说明：备用电源系统1具有备用电源装置20，备用电源装置20具有蓄电部4、充电电路5以及控制部9。然而，无需特地设置备用电源装置20，也可以由备用电源系统1具有蓄电部4、充电电路5、控制部9、蓄电池2、负载7以及负载8。在没有特地设置备用电源装置20的情况下，例如将充电电路5与蓄电池2的连接线的一部分视为输入端子3，并将负载7(或负载8)与蓄电部4的连接线的一部分视为输出端子6即可。另外，也可以将充电电路5的输入端子设为输入端子3，并将放电电路13的输出端子设为输出端子6。
此外，负载7和蓄电部4不限于经由放电电路13彼此连接，有时也经由其它电路彼此连接。对于负载8也是同样的。
在本实施方式中，使用2个负载(负载7、8)说明了与输出端子6连接的负载，但也可以对输出端子6连接3个以上的负载。
(总结)
本公开的一个方式的备用电源系统1具备：蓄电池2；充电电路5，其与蓄电池2电连接；蓄电部4，其通过充电电路5而被充电；负载7，其与蓄电部4电连接；负载8，其与蓄电部4电连接；以及控制部9，其控制充电电路5，其中，控制部9响应于被输入的启动信号SG1来检测充电电路5的输入电流Iin和蓄电部4的充电电压Vc中的至少任一方，控制部9响应于启动信号SG1来使充电电路5的输入电流Iin以第一变化率上升，当控制部9检测到蓄电部4的充电电压Vc上升到能够驱动负载7的第一电压V1时，控制部9控制充电电路5，以使充电电路5的输入电流Iin以比第一变化率低的第二变化率上升，充电电路5被控制部9控制为输入电流Iin以第二变化率上升，蓄电部4的充电电压Vc上升到能够驱动负载7及负载8这双方的第二电压V2。
关于本公开的另一方式的备用电源系统1，输入电流Iin被以连续地变化的方式从第一变化率切换为第二变化率。
关于本公开的另一方式的备用电源系统1，还具备放电电路13，负载7及负载8经由放电电路13而与蓄电部4连接。
产业上的可利用性
本公开的备用电源系统具有能够小型化的效果，在各种车辆中是有用的。
附图标记说明
1：备用电源系统；2：蓄电池；3：输入端子；4：蓄电部；5：充电电路；6：输出端子；7：负载；8：负载；9：控制部；10：车辆；11：车身；12：启动操作部；13：放电电路；20：备用电源装置；Ic：充电电流；Iin：输入电流；Vc：充电电压。

Claims (3)

1.一种备用电源系统，具备：
蓄电池；
充电电路，其与所述蓄电池电连接；
蓄电部，其通过所述充电电路而被充电；
第一负载，其与所述蓄电部电连接；
第二负载，其与所述蓄电部电连接；以及
控制部，其控制所述充电电路，
其中，所述控制部响应于被输入的启动信号来检测所述充电电路的输入电流和所述蓄电部的充电电压中的至少任一方，
所述控制部响应于所述启动信号来使所述充电电路的所述输入电流以第一变化率上升，
当所述控制部检测到所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载的第一电压时，所述控制部控制所述充电电路，以使所述充电电路的所述输入电流以比所述第一变化率低的第二变化率上升，
所述充电电路被所述控制部控制为所述输入电流以所述第二变化率上升，所述蓄电部的所述充电电压上升到能够驱动所述第一负载及所述第二负载这双方的第二电压。
2.根据权利要求1所述的备用电源系统，其中，
所述输入电流被以连续地变化的方式从所述第一变化率切换为所述第二变化率。
3.根据权利要求1或2所述的备用电源系统，其中，
还具备放电电路，
所述第一负载及所述第二负载经由所述放电电路而与所述蓄电部连接。
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