本發(fā)明涉及用于汽車等車輛的車輛用電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以往，已知裝載特性不同的多個(gè)2次電池，通過繼電器選擇供給電力的2次電池。

例如，在專利文獻(xiàn)1中，鋰離子電池和鉛蓄電池被裝載在車輛上，在通常起動(dòng)時(shí)，鉛蓄電池的電力通過繼電器供給到起動(dòng)機(jī)，在怠速停止的再起動(dòng)時(shí)，鋰離子電池的電力通過繼電器供給到起動(dòng)機(jī)。

此外，在專利文獻(xiàn)1中，在通常行駛時(shí)，來自交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電電力被供給到鉛蓄電池和車輛輔機(jī)，在怠速停止時(shí)，從鋰離子電池對(duì)車輛輔機(jī)等供給電力。

這里，當(dāng)前以車輛的電子化和電動(dòng)化或車輛的自動(dòng)駕駛和障礙物探測(cè)作為背景，要求向電裝部件(攝像機(jī)、激光傳感器等)的電力供給的可靠性。

作為異常時(shí)的電力供給的維持方法，例如，在專利文獻(xiàn)2中公開的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于一個(gè)負(fù)載連接著多個(gè)電源，并且對(duì)于一個(gè)電源分別連接著多個(gè)負(fù)載。而且，在規(guī)定的條件中電源和負(fù)載被斷路。

在專利文獻(xiàn)2中，在電源的失電、供電線的接地故障或斷線等的情況中，對(duì)于沒有發(fā)生故障的其它系統(tǒng)的負(fù)載可維持連續(xù)的電力供給。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2004-190626號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2004-338577號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供對(duì)多個(gè)負(fù)載(例如，電裝部件和起動(dòng)機(jī))的電力供給的可靠性高的車輛用電源系統(tǒng)。

本發(fā)明的車輛用電源系統(tǒng)具有：第1切換單元；第2切換單元；第3切換單元；第4切換單元；第5切換單元；第6切換單元；DC/DC轉(zhuǎn)換器；以及控制單元。第1切換單元設(shè)置在用于對(duì)起動(dòng)機(jī)和電裝部件從可供給電力的第1電池供給電力的第1供電線上。第2切換單元設(shè)置在用于對(duì)起動(dòng)機(jī)和電裝部件從可供給電力的第2電池供給電力的第2供電線上。第3切換單元設(shè)置在與第1供電線連接的、用于向起動(dòng)機(jī)供給電力的第3供電線上。第4切換單元設(shè)置在連接到第2供電線和第3供電線的第4供電線上。第5切換單元設(shè)置在與第1供電線連接的、用于向電裝部件供給電力的第5供電線上。第6切換單元設(shè)置在連接到第2供電線和第5供電線的第6供電線上。DC/DC轉(zhuǎn)換器設(shè)置在第5供電線或第6供電線上。控制單元控制這些第1切換單元～第6切換單元、以及DC/DC轉(zhuǎn)換器。在從第1電池和第2電池的任何一個(gè)對(duì)起動(dòng)機(jī)和電裝部件兩方供給電力的情況下，控制單元使電力經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器向電裝部件供給。

根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)τ诙鄠€(gè)負(fù)載(例如，電裝部件和起動(dòng)機(jī))提高電力供給的可靠性。

附圖說明

圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的車輛用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。

圖2是說明圖1所示的車輛用電源系統(tǒng)的ECU的框圖。

圖3是圖1所示的車輛用電源系統(tǒng)的正常動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作的圖。

圖4是說明在圖1所示的車輛用電源系統(tǒng)1中，鋰離子電池失電的情況下的動(dòng)作的圖。

圖5是說明在圖1所示的車輛用電源系統(tǒng)1中，DC/DC轉(zhuǎn)換器中發(fā)生了異常的情況下的動(dòng)作的圖。

圖6是表示在圖1所示的車輛用電源系統(tǒng)1中，電池和繼電器的狀態(tài)及各狀態(tài)中的各繼電器的接通/關(guān)斷(ON/OFF)的圖。

具體實(shí)施方式

在說明本發(fā)明的實(shí)施方式之前，簡(jiǎn)單地說明以往的車輛用電源系統(tǒng)中的問題。作為車輛用電源系統(tǒng)的電力供給目的地，主要考慮電裝部件和發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)。

如前述，以車輛的自動(dòng)駕駛和障礙物探測(cè)作為背景，要求向電裝部件的電力供給的可靠性。另外，如滑行節(jié)油系統(tǒng)(coasting eco-run system)等那樣，提出了在行駛中也頻繁地進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的停止和再起動(dòng)的系統(tǒng)，也要求向起動(dòng)機(jī)的電力供給的可靠性，以便可確實(shí)地進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的再起動(dòng)。

而且，在對(duì)電裝部件進(jìn)行電力供給，并且通過起動(dòng)機(jī)使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的情況下，對(duì)起動(dòng)機(jī)供給大電流，電池的電壓瞬降(瞬時(shí)電壓下降)，有發(fā)生電裝部件的誤動(dòng)作和動(dòng)作停止的顧慮，所以還要求向起動(dòng)機(jī)和電裝部件兩方進(jìn)行電力供給情況下的可靠性。

可是，專利文獻(xiàn)2中記載的結(jié)構(gòu)對(duì)于沒有發(fā)生故障的其它系統(tǒng)的負(fù)載維持連續(xù)的電力供給。即，不能維持對(duì)多個(gè)負(fù)載(例如，電裝部件和起動(dòng)機(jī))的電力供給。

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

其中，以下所示的實(shí)施方式，例示地說明用于將本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的車輛用電源系統(tǒng)，沒有將本發(fā)明特定于這種車輛用電源系統(tǒng)的意圖。因此，也可不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想而將本發(fā)明適用于其它的車輛用電源系統(tǒng)。

首先，參照?qǐng)D1，說明本實(shí)施方式的車輛用電源系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)。圖1是說明本發(fā)明的實(shí)施方式的車輛用電源系統(tǒng)1的結(jié)構(gòu)的圖。再有，實(shí)線表示供電線，虛線表示信號(hào)線。

車輛用電源系統(tǒng)1將來自鉛電池100(第1電池)和/或鋰離子電池200(第2電池)的電力向電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給。

鉛電池100和鋰離子電池200為大致相同電壓，即使是鉛電池100和鋰離子電池200的任何一方失電的情況，也可對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給。

電裝部件300例如是汽車導(dǎo)航、攝像機(jī)、激光傳感器等，在本實(shí)施例中，用作在車輛的自動(dòng)駕駛之時(shí)感應(yīng)功能的一環(huán)，作為不容許誤動(dòng)作和動(dòng)作停止的組件進(jìn)行說明。

起動(dòng)機(jī)400使車輛上裝載的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，例如，由電動(dòng)發(fā)電機(jī)或皮帶式起動(dòng)發(fā)電機(jī)構(gòu)成。

接著，說明車輛用電源系統(tǒng)1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

車輛用電源系統(tǒng)1由供電線11～16、繼電器21～26(第1切換單元～第6切換單元)、DC/DC轉(zhuǎn)換器30、以及控制它們的ECU(Electrical Control Unit；電控單元)500構(gòu)成。

供電線11與鉛電池100連接，傳輸來自鉛電池100的電力。在供電線11上，設(shè)置繼電器21。

供電線12與鋰離子電池200連接，傳輸來自鋰離子電池200的電力。在供電線12上，設(shè)置繼電器22。

供電線13連接到供電線11，同時(shí)連接到通往起動(dòng)機(jī)400的供電線。在供電線13上，設(shè)置繼電器23。

供電線14連接到供電線12，同時(shí)連接到供電線13(通往起動(dòng)機(jī)400的供電線)。在供電線14上，設(shè)置繼電器24。

供電線15連接到供電線11，同時(shí)連接到通往電裝部件300的供電線。在供電線15上，設(shè)置繼電器25。

供電線16連接到供電線12，同時(shí)連接到供電線15(通往電裝部件300的供電線)。在供電線16上，設(shè)置繼電器26。

DC/DC轉(zhuǎn)換器30設(shè)置在供電線16上，將輸入電力進(jìn)行變壓(升壓或降壓)并輸出到電裝部件300。

接著，使用圖2說明ECU500。圖2是用于說明ECU500的框圖。

鉛電池狀態(tài)檢測(cè)單元101監(jiān)視鉛電池100的狀態(tài)，將鉛電池100的狀態(tài)通知給ECU500。

鋰離子電池狀態(tài)檢測(cè)單元201監(jiān)視鋰離子電池200的狀態(tài)，將鋰離子電池200的狀態(tài)通知給ECU500。再有，在圖2中將鉛電池狀態(tài)檢測(cè)單元101、鋰離子電池狀態(tài)檢測(cè)單元201分別作為Pb狀態(tài)檢測(cè)單元101、Li狀態(tài)檢測(cè)單元201來表示。

ECU500基于鉛電池100和鋰離子電池200的狀態(tài)等，進(jìn)行繼電器21～26、以及DC/DC轉(zhuǎn)換器30的控制。

接著，一邊參照?qǐng)D3，一邊說明車輛用電源系統(tǒng)1的正常動(dòng)作時(shí)的動(dòng)作。

正常動(dòng)作時(shí)(在鋰離子電池200等中無異常的情況)，ECU500將繼電器22、繼電器24和繼電器26接通，使DC/DC轉(zhuǎn)換器30被驅(qū)動(dòng)。

其結(jié)果，如圖3所示的箭頭，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。

鉛電池100中若充放電很大則對(duì)壽命的影響較大，所以在正常動(dòng)作時(shí)，通過從鋰離子電池200供給電力，使向電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400的電力供給的可靠性提高。

另外，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器30向電裝部件300進(jìn)行電力供給。由此，即使在對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給大電流，電壓暫時(shí)地下降的情況下，由DC/DC轉(zhuǎn)換器30升壓到合適的電壓后向電裝部件300供給，所以可防止電裝部件300的誤動(dòng)作和動(dòng)作停止。

接著，使用圖4，說明在鋰離子電池200中發(fā)生了異常的情況下的車輛用電源系統(tǒng)1的動(dòng)作。

在鋰離子電池200中發(fā)生了異常的情況下，ECU500將繼電器22關(guān)斷，將繼電器21、繼電器23、繼電器24和繼電器26接通，使DC/DC轉(zhuǎn)換器30被驅(qū)動(dòng)。

其結(jié)果，如圖4所示的箭頭那樣，從鉛電池100對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。

在從鉛電池100對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力的情況下，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器30向電裝部件300進(jìn)行電力供給，從而即使在對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給大電流，電壓暫時(shí)地下降的情況下，由DC/DC轉(zhuǎn)換器30升壓到合適的電壓后向電裝部件300供給，所以可防止電裝部件300的誤動(dòng)作和動(dòng)作停止。

即，通過將各繼電器如圖4那樣控制，即使在鋰離子電池200中發(fā)生異常的失電的情況下，也可對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400穩(wěn)定地供給電力。

而且，通過將繼電器23、繼電器24和繼電器26接通，經(jīng)由供電線13、供電線14和供電線16向DC/DC轉(zhuǎn)換器30輸入電力，可不對(duì)每個(gè)電池包括DC/DC轉(zhuǎn)換器30，而用1個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器30變壓為合適的電壓。由此，還能夠防止成本的增大、系統(tǒng)的大型化等。

接著，一邊參照?qǐng)D5，一邊說明在DC/DC轉(zhuǎn)換器30中發(fā)生了異常的情況下的車輛用電源系統(tǒng)1的動(dòng)作。

在DC/DC轉(zhuǎn)換器30中發(fā)生了異常的情況下，不能用DC/DC轉(zhuǎn)換器30將電壓變壓。因此，在從鉛電池100和鋰離子電池200的任何一方，進(jìn)行來了電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400兩方電力供給的情況下，有發(fā)生電裝部件300的誤動(dòng)作和動(dòng)作停止的顧慮。

因此，在DC/DC轉(zhuǎn)換器30中發(fā)生了異常的情況下，對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400分別從不同的電池供給電力。

在圖5中，例示從鉛電池100向電裝部件300進(jìn)行電力供給，從鋰離子電池200向起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給的情況。

在DC/DC轉(zhuǎn)換器30中發(fā)生了異常的情況下，ECU500將繼電器23和繼電器26關(guān)斷，將繼電器21、繼電器22、繼電器24和繼電器25接通。

其結(jié)果，如圖5所示的箭頭那樣，從鉛電池100對(duì)電裝部件300供給電力，從鋰離子電池200對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給電力。

由此，即使在對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給電力的電池的電壓暫時(shí)地下降的情況下，在向電裝部件300的電力供給上也不受影響，能夠防止電裝部件300的誤動(dòng)作和動(dòng)作停止。

圖6中表示電池和繼電器的狀態(tài)、以及各狀態(tài)中的各繼電器的接通/關(guān)斷。

如上述，在正常動(dòng)作時(shí)，ECU500將繼電器22、繼電器24和繼電器26接通，將繼電器23和繼電器25關(guān)斷，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。

此外，在鉛電池100失電的情況下，ECU500將繼電器21、繼電器23、和繼電器25關(guān)斷，將繼電器22、繼電器24和繼電器26接通，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。

在鋰離子電池200失電的情況下，ECU500將繼電器22和繼電器25關(guān)斷，將繼電器21、繼電器23、繼電器24和繼電器26接通，從鉛電池100對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。

在DC/DC轉(zhuǎn)換器30中發(fā)生了異常的情況下，ECU500將繼電器23和繼電器26關(guān)斷，將繼電器21、繼電器22、繼電器24和繼電器25接通，從鉛電池100對(duì)電裝部件300供給電力，從鋰離子電池200對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給電力。

在繼電器23因繼電器熔敷等而為短路狀態(tài)的情況下，將繼電器24和繼電器25關(guān)斷，將繼電器21、繼電器22和繼電器26接通，從鉛電池100對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給電力，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300供給電力。

在繼電器24因繼電器熔敷等而為短路狀態(tài)的情況下，將繼電器23和繼電器25關(guān)斷，將繼電器21、繼電器22和繼電器26接通，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器30電力被供給至電裝部件300。

在繼電器25因繼電器熔敷等而為短路狀態(tài)的情況下，將繼電器23關(guān)斷，將繼電器21、繼電器22、繼電器24和繼電器26接通，從鉛電池100對(duì)電裝部件300供給電力，從鋰離子電池200對(duì)起動(dòng)機(jī)400供給電力。繼電器26被接通的理由是，因?yàn)樵诶^電器25從短路狀態(tài)突然恢復(fù)的情況下，沒有停止至電裝部件300的電力供給。

在繼電器26因繼電器熔敷等而為短路狀態(tài)的情況下，將繼電器23和繼電器25關(guān)斷(OFF)，將繼電器21、繼電器22和繼電器24接通(ON)，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400供給電力。經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器30，電力被供給至電裝部件300。再有，在繼電器26從短路狀態(tài)突然恢復(fù)了的情況下，也可以將繼電器25接通，使得不停止至電裝部件300的電力供給。

再有，圖6的說明畢竟是例示，從一方的電池對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400兩方供給電力的情況下，如果滿足經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器30向電裝部件300供給電力這樣的條件，則即使進(jìn)行其它的繼電器控制也沒有關(guān)系。

如以上的說明那樣，在本實(shí)施方式中，在從一方的電池對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400兩方供給電力的情況下，經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器30向電裝部件300電力供給。由此，即使是任何一方的電池產(chǎn)生失電的情況，也能夠?qū)τ陔娧b部件300和起動(dòng)機(jī)400兩方進(jìn)行穩(wěn)定的電力供給。

而且，DC/DC轉(zhuǎn)換器30被設(shè)置在供電線16上。即，被設(shè)置在從鉛電池100和鋰離子電池200接受電力、向電裝部件300可進(jìn)行電力供給的位置。然后，通過由繼電器控制來切換供電線，可用1個(gè)DC/DC轉(zhuǎn)換器30將來自鉛電池100和鋰離子電池200的電力進(jìn)行變壓，不需要對(duì)每個(gè)電池設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器。

再有，不限于上述的例子，可進(jìn)行各種各樣的變更。

例如，在上述說明中，在正常動(dòng)作時(shí)，從鋰離子電池200對(duì)電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400兩方供給電力?？墒牵幌抻诖?，例如，如圖5那樣，也可以從鉛電池100向電裝部件300進(jìn)行電力供給，從鋰離子電池200向起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給。

此外，在上述說明中，在正常動(dòng)作時(shí)，從鋰離子電池200向電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給，所以在供電線16上設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器30。除此以外，例如，在正常動(dòng)作時(shí)，如果是從鉛電池100向電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給那樣的情況，則也可以在供電線15上設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器30。

此外，在上述說明中，僅記載了繼電器，但優(yōu)選與繼電器25和繼電器26并聯(lián)地配置面向電裝部件300的二極管。由此，例如，在從鋰離子電池200向電裝部件300和起動(dòng)機(jī)400進(jìn)行電力供給時(shí)，即使在鋰離子電池200失電的情況下，也能夠在將繼電器接通/關(guān)斷之前，對(duì)電裝部件300供給電力。因此，能夠防止電裝部件300的動(dòng)作停止。再有，在正常動(dòng)作時(shí)，如果是從鋰離子電池200向電裝部件300供給電力的結(jié)構(gòu)，則也可以二極管僅與繼電器25并聯(lián)地配置。

此外，如果起動(dòng)機(jī)400是如帶式發(fā)電/起動(dòng)機(jī)那樣還兼用發(fā)電機(jī)的情況，則基于電池余量等，通過控制繼電器23和繼電器24，也可確定所發(fā)電的電力的供給目的地(電池)。

此外，在上述說明中，例示了鉛電池100和鋰離子電池200的組合，但例如也可以是鉛電池和鎳氫電池的組合、鋰離子電池和鎳氫電池的組合、鉛電池和鉛電池的組合等。

此外，作為切換單元的一例，例示了繼電器，但例如也可以是晶體管或FET等的半導(dǎo)體開關(guān)。

此外，在上述說明中，鉛電池100和鋰離子電池200大致設(shè)為相同電壓，但即使電池電壓不同也沒有關(guān)系。例如，也可以鉛電池100的電池電壓為12V，而鋰離子電池200的電池電壓為16V。該情況下，在從鋰離子電池200向電裝部件300進(jìn)行電力供給時(shí)，通過DC/DC轉(zhuǎn)換器30降壓至12V來供給。優(yōu)選鉛電池100和鋰離子電池200的電池電壓在電裝部件的對(duì)應(yīng)電壓的9V～16V的范圍內(nèi)。

此外，也可以包含鉛電池100和鋰離子電池200，作為車輛用電源系統(tǒng)1構(gòu)成。

工業(yè)實(shí)用性

本發(fā)明的車輛用電源系統(tǒng)，對(duì)于電裝部件和起動(dòng)機(jī)兩方進(jìn)行穩(wěn)定的電力供給是有用的。

標(biāo)號(hào)說明

1 車輛用電源系統(tǒng)

11，12，13，14，15，16 供電線

21，22，23，24，25，26 繼電器

30 DC/DC轉(zhuǎn)換器

100 鉛電池

101 鉛電池狀態(tài)檢測(cè)單元(Pb狀態(tài)檢測(cè)單元)

200 鋰離子電池

201 鋰離子電池狀態(tài)檢測(cè)單元(Li狀態(tài)檢測(cè)單元)

300 電裝部件

400 起動(dòng)機(jī)

500 ECU