CN1701483A - 车辆用电源装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆用电源装置，作为辅助电源使用的电容器组件(15)串联连接将特性的初始偏差管理在规定值以下的多个电容器而构成。对电容器组件(15)进行充电时，监视电容器组件(15)整体的电压小于或等于规定值的情况。由此，对各个电容器充电，使其不超过耐电压。

Description

车辆用电源装置

技术领域

本发明涉及对车辆进行电气制动的车辆用电源装置。

背景技术

近年来两种原动机的汽车和电气机动车的开发正在迅速发展。伴随于此，对车辆的制动也迅速地从以往的机械制动向电气制动发展。

作为对车辆进行电气制动的电源而使用电池时，通常除了电池之外还另外搭载辅助电源，特别是使用电气双层电容器的辅助电源，来应对电池不能供给电力的事故。

在使用电气双层电容器的辅助电源中，由于电容器的耐电压比较低，故串联连接多个电容器。对串联连接的电容器充电时，为了不发生由于电容器的特性的波动而电压仅集中在特定的电容器上从而超出耐电压的情况，而对各电容器进行电压管理。

例如，日本专利申请特开2001-292507号公报中公开有对串联连接的多个电容器分别进行电压管理的内容。但是对各个电容器进行电压管理具有电路规模增大的问题。

发明内容

本发明是解决上述现有问题而研发的，其使用与预先筛选的特性相近的电容器并构成串联连接，仅对施加在串联连接整体上的电压进行管理就能够在耐电压以内使用各个电容器。

为实现上述目的，本发明的车辆用电源装置包括：作为车辆的电源的电池；具有由多个电容器构成的电容器组件并且在电池异常时使用的辅助电源；由电池对辅助电源充电的充电控制部；在充电时监视电容器组件的电压的电压监视部；根据来自制动踏板的信息及/或对应于车辆的行驶状态的信息，将来自电池的电力供给到制动器，从而对车辆进行制动的电子制动部。电压监视部监视电容器组件的电压在规定的电压值以内。

附图说明

图1是本发明实施方式的车辆用电源装置的结构图；

图2是本发明实施方式的车辆用电源装置的电路图；

图3是本发明实施方式的电容组件的电路图；

图4是用于管理本发明实施方式的电容元件的初始偏差的结构图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明实施方式。图1是本发明实施方式的车辆用电源装置的结构图。电池1向车辆内供给12V的电力。作为电池1的辅助电源，设有电源备用组件2。电子控制部3输出用于控制车辆的制动的信息。电池1和电源备用组件2向电子控制部3供给电力。制动踏板4向电子控制部3传递控制车辆制动的信息。根据来自制动踏板4的信息及/或对应于车辆行驶状态的信息，电子控制部3进行制动器5的控制，制动轮胎6。

图2是车辆用电源装置的电路部。电池1通过用于开始或结束车辆动作的点火开关8而与电源备用组件2的IG(ignition-generator：点火发生器)端子9连接，同时与向电源备用组件2供给电力的+BC端子10连接。电池1还与电子控制部3的电源供给端子20连接。

在电源备用组件2中，向通信输入端子11输入来自电子控制部3的信号。从通信输出端子12向电子控制部3输出信号。在电池1异常时，蓄积在电源备用组件2内的电荷从OUT端子13向电子控制部3输出。

电容器组件15是电池1异常时通过电子控制部3向制动器5供给电力的辅助电源。电容器组件15使用例如能够急速充电放电的电气双层电容器而形成。充电电路16对电容器组件15进行充电。放电电路17对电容器组件15进行放电。根据微型电子计算机14的指示控制充电电路16和放电电路17。

备用检测装置18检测电池1的电压。在检测出电压异常时，电力供给部19动作以能够通过OUT端子13将电容器组件15的电荷向电子控制部3输出。

在此，说明车辆用电源装置的动作。为了开始车辆的动作而使点火开关8接通，电池1向电源备用组件2和电子控制部3供给12V电压。电子控制部3将允许向电容器组件15充电的充电许可信号通过通信输入端子11向电源备用组件2输入。微型电子计算机14接收充电许可信号，向充电电路16发送。充电被许可后，通过+BC端子10、充电电路16从电池1向电容器组件15充入用于在电池1异常时向电子控制部3供给的电荷。

另一方面，备用检测装置18所具有的传感器(未图示)检测电池1的输出电压，向OUT端子13输出。电池1的输出电压若大于或等于基准值(9.5V)，则确认电池1及电源备用组件2的状态正常，继续从电池1向电子控制部3供给电力。

制动踏板4动作后，从制动踏板4向电子控制部3输入信息。电子控制部3根据输入信息，向制动器5输出用于控制车辆的制动的信息。根据该信息，制动器5制动轮胎6。

为使车辆的动作结束而将点火开关8断开后，微型电子计算机14向放电电路17发送指示将存蓄在电容器组件15中的电荷放电的信号。根据该信号，放电电路17对存蓄在电容器组件15中的电荷放电。

接下来说明电池1异常时的车辆用电源装置的动作。电池1的输出电压未达到基准值(9.5V)时，备用检测装置18检测电池1为异常。

根据该检测出异常的信息，在电池1正常时为断开状态的电力供给部19变为接通状态，能够从电容器组件15向OUT端子13放电。同时，停止来自电池1的电力供给。备用检测装置18向微型电子计算机14发送指示将蓄积在电容器组件15中的电荷放电的信号。根据该指示，蓄积在电容器组件15中的电荷通过电力供给部19向OUT端子13输出，并供给电子控制部3。

微型电子计算机14将通知电池1异常的信号通过通信输出端子12向电子控制部3发送。电子控制部3在车辆内部显示电池1为异常，并且指示驾驶者立即停止车辆。因为向电子控制部3供给在电容器15中蓄积的电荷，所以驾驶者能够使用制动踏板4使制动器5动作，车辆安全停止。

在此，说明电容器组件的充电。图3是电容器组件15的电路图。下文中，如图3所示将多个电容器串联连接后多段并列连接的一组被称为电容器组件，将一个个电容器称为电容器单元。

举例来说明对将7个耐电压2.1V的电容器单元串联连接的电容器组件进行充电。必要的最低充电电压值设为与一般的车辆用电池相同，为12.8V。若电容器单元的特性不波动，则电容器组件的耐电压为2.1V×7＝14.7V，故作为电压监视部的微型电子计算机14监视充电时电容器组件的电压小于或等于14.7V的情况为好。但是，实际的电容器单元特性会波动，故若对电容器组件充电至14.7V，则某一个电容器单元可能会被充电至大于或等于耐电压2.1V。

因此，在电容器单元的元件间电压的时效劣化为±2％、初始偏差为±3％时，由以下条件求取充电时的监视电压。

(1)在+5％波动的一个电容器单元上施加达到耐电压的2.1V。

(2)剩下的六个电容器单元发生-5％波动。

由该条件，将电容器单元的耐电压设为V1、电容器单元的初始偏差设为Fdeg、电容器单元的时效变化设为Adeg、直接连接的电容器单元数量设为T，由监视电压V0(式1)求取。

式1

$V0=V1+\frac{1-(\mathrm{F\; deg}+\mathrm{A\; deg})}{1+(\mathrm{F\; deg}+\mathrm{A\; deg})}\×V1\×(T-1)$

这里，由于V1＝2.1，Fdeg＝0.03，Adeg＝0.02，T＝7，将这些数值代入式1中计算V0，则V0＝13.5V。

即，微型电子计算机14监视充电时电容器组件的电压小于或等于13.5V的情况为好。这样，对任一电容器组件都不施加大于耐电压2.1V的电压，能够对电容器组件充电。电容器组件的电压超过13.5V时微型电子计算机14停止充电，显示电容器单元为异常。

在此，说明筛选电容器单元的初始偏差的方法。图4表示本发明实施方式的电容器单元的初始偏差管理方法的结构图。如下地筛选电容器单元的初始偏差以保证其小于或等于±3％。

在对将7个电容器单元串联连接的组件进行充电时，充电电压最少且某一电容器单元超过耐电压的情况是把仅+3％波动的一个电容器单元成为2.1V而其他六个电容器单元波动成为-3％进行组合。这时，-3％电容器单元承受的电压为2.1×0.97÷1.03＝1.978V，将7个电容器单元串联连接的组件上承受的电压为2.1+1.978×6＝13.966V。

由此，若以13.966V的电力对将7个电容器单元串联连接的组件进行充电，如果每一个电容器单元的电压小于或等于2.1V且大于或等于1.978V，则能够保证各个电容器单元的初始偏差在±3％以内。

若使用这样筛选的电容器单元构成电容器组件，则仅管理充电时电容器组件15的电压不超过13.5V，不用个别监视各个电容器上承受的电压，能够保证各个电容器上不施加超过耐电压的电压。由此能够以小的电路规模来防止电容器的寿命降低。

工业上的可利用性

本发明的车辆用电源装置由于以小的电路规模来防止电容器的寿命降低，故能够作为免维修且瞬间输出高功率的辅助电源，广泛应用于电气机动车、燃料电池车和两种原动机的汽车等中。

Claims (8)

1.一种车辆用电源装置，其具有电气控制车辆的制动的功能，其特征在于，包括：作为车辆的电源的电池；具有由多个电容器构成的电容器组件并且在所述电池异常时使用的辅助电源；由所述电池对所述辅助电源充电的充电控制部；在充电时监视电容器组件的电压的电压监视部；根据来自制动踏板的信息或对应于车辆的行驶状态的信息中的至少一方，将来自所述电池的电力供给到制动器而对车辆进行制动的电子制动部，所述电压监视部监视电容器组件整体的电压在规定的电压值以内。

2.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，电压监视部监视电容器组件整体的电压。

3.如权利要求2所述的车辆用电源装置，其特征在于，电压监视部检测出充电时在电容器组件上施加超过规定电压的电压后，电压监视部判断为异常，充电控制部停止充电。

4.如权利要求3所述的车辆用电源装置，其特征在于，判断电压监视部为异常的电压值V0由以下的式1进行计算，

式1

$V0=V1+\frac{1-(\mathrm{Fdeg}+\mathrm{Adeg})}{1+(\mathrm{Fdeg}+\mathrm{Adeg})}\×V1\×(T-1)$

V1是电容器单元的耐电压，Fdeg是电容器单元的初始偏差，Adeg是电容器单元的时效劣化，T是串联连接的电容器单元的个数。

5.如权利要求1所述的车辆用电源装置，其特征在于，预先确认电容器单元的元件间电压的初始偏差在规定值以内。

6.如权利要求5所述的车辆用电源装置，其特征在于，以规定电压对串联连接的多个电容器单元进行充电，根据各个电容器单元的充电电压筛选各电容器单元的初始偏差。

7.如权利要求6所述的车辆用电源装置，其特征在于，为筛选电容器单元的初始偏差，施加在串联连接的多个电容器单元上的电压值V0由以下式2计算，

式2

$V0=V1+V1\×\frac{1-\mathrm{Fdeg}}{1+\mathrm{Fdeg}}\×(T-1)$

V1是电容器单元的耐电压，Fdeg是电容器单元的初始偏差，T是串联连接的电容器单元的个数。

8.一种车辆用电源装置，其特征在于，以权利要求7所述的施加电压对串联连接的电容器单元进行充电，监视各个电容器单元的电压，全部的电容器单元电压都不超过耐电压V1，并且，以不低于式3的组合构成电容器组件，

式3

$V1\×\frac{1-\mathrm{Fdeg}}{1+\mathrm{Fdeg}}$

Images