车辆电源系统的制作方法

[0001]
本发明涉及车辆电源系统。


背景技术：

[0002]
以往，作为车辆电源系统，例如在专利文献1中公开了一种车辆电源系统，其具备：主电池，向第1负载部供给电力；副电池，向第2负载部供给电力；以及继电器单元，其切换主电池和副电池。
[0003]
现有技术文献
[0004]
专利文献
[0005]
专利文献1：(日本)特开2016-7993号公报


技术实现要素：

[0006]
发明欲解决的技术问题
[0007]
然而，对于上述专利文献1所记载的车辆电源系统，例如希望即使在主电池异常的情况下，也能够使车辆不停在该场所而是将车辆行驶到能够确保安全的场所。
[0008]
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种车辆电源系统，利用该车辆电源系统，即使在主电源装置异常的情况下，也能够使车辆行驶至能够确保安全的场所。
[0009]
用于解决问题的技术手段
[0010]
为了解决上述课题，实现目的，本发明所涉及的车辆电源系统的特征在于，具备：主电源装置，所述主电源装置被搭载于车辆，并向第1负载部和第2负载部供给电力；以及备用电源装置，所述备用电源装置被搭载于所述车辆，且在所述主电源装置异常时向所述第2负载部供给电力，所述备用电源装置具有：第1开关电路，所述第1开关电路对所述备用电源装置与所述主电源装置的连接进行切换；备用电池，所述备用电池储存从所述主电源装置供给的电力并向所述第2负载部供给电力；第2开关电路，所述第2开关电路对所述备用电池与所述第2负载部的连接进行切换；和控制部，所述控制部控制所述第1开关电路和所述第2开关电路，在所述主电源装置正常的情况下，所述控制部使所述第1开关电路接通且使所述第2开关电路切断，从而从所述主电源装置向所述第1负载部和所述第2负载部供给电力，能够使所述车辆以正常的运行状态即正常模式行驶，在所述主电源装置异常的情况下，所述控制部使所述第2开关电路接通且使所述第1开关电路断开，从而从所述备用电池向所述第2负载部供给电力且不进行从所述备用电池向所述第1负载部供给电力，能够使所述车辆以与所述正常模式相比限制了功能的限制模式行驶。
[0011]
在上述车辆电源系统中，优选为，所述备用电源装置具有：放电电路，所述放电电路对所述备用电池的电力进行放电；和第3开关电路，所述第3开关电路对所述备用电池与所述放电电路的连接进行切换，所述控制部通过使所述第3开关电路接通且使所述第2开关电路断开，从而利用所述放电电路对所述备用电池的电力进行放电，并推定该备用电池的
劣化状态。
[0012]
在上述车辆电源系统中，优选为，所述第1负载部和所述第2负载部分别包含相互组合而构成1个促动器的设备，所述促动器通过使所述第1负载部的设备和所述第2负载部的设备工作从而进行正常工作，通过不使所述第1负载部的设备工作而使所述第2负载部的设备工作，从而进行与所述正常工作相比限制了功能的限制工作。
[0013]
发明效果
[0014]
本发明涉及的车辆电源系统在主电源装置异常的情况下，能够使车辆在从备用电池向第2负载部供给电力且不进行从备用电池向第1负载部供给电力的限制模式下行驶，从而即使在主电源装置异常的情况下，也能够使车辆行驶至能够确保安全的场所。
附图说明
[0015]
图1是示出实施方式所涉及的车辆电源系统的构成例的框图。
[0016]
图2是示出实施方式所涉及的主电源装置的正常时的工作例的框图。
[0017]
图3是示出实施方式所涉及的主电源装置的异常时的工作例的框图。
[0018]
图4是示出实施方式所涉及的备用电池的放电控制的框图。
[0019]
图5是示出实施方式所涉及的开关电路的接通/断开的图。
[0020]
图6是示出实施方式所涉及的车辆电源系统的工作例的流程图。
[0021]
符号说明
[0022]
1车辆电源系统
[0023]
ld1负载部(第1负载部)
[0024]
ld2负载部(第2负载部)
[0025]
10主电源装置
[0026]
20备用电源装置
[0027]
sw1开关电路(第1开关电路)
[0028]
sw2开关电路(第2开关电路)
[0029]
sw3开关电路(第3开关电路)
[0030]
23备用电池
[0031]
27备用控制部(控制部)
[0032]
25放电电路
具体实施方式
[0033]
参照附图，对用于实施本发明的方式(实施方式)进行详细的说明。本发明并不被以下的实施方式所记载的内容限定。另外，在以下记载的结构要素中，包含本领域技术人员可以容易想到的内容以及实质上相同的内容。并且，以下记载的结构能够适当组合。此外，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行结构的各种省略、置换或变更。
[0034]
[实施方式]
[0035]
参照附图对实施方式所涉及的车辆电源系统1进行说明。图1是示出实施方式所涉及的车辆电源系统1的构成例的框图。图2是示出实施方式所涉及的主电源装置10的正常时的工作例的框图。图3是示出实施方式所涉及的主电源装置10的异常时的工作例的框图。图
4是示出实施方式所涉及的备用电池23的放电控制的框图。图5是示出实施方式的开关电路sw1～sw3的接通/断开的图。
[0036]
车辆电源系统1搭载于车辆，对作为第1负载部的负载部ld1及作为第2负载部的负载部ld2供给直流电力(也简称为“电力”)。在此，负载部ld1及负载部ld2构成为分别包含相互组合而构成一个促动器的设备。负载部ld1例如构成为包括空调、音响等一般的设备以及第1转向设备、第1制动设备、第1传感器等重要的设备。负载部ld2例如构成为包含第2转向设备、第2制动设备、第2传感器等重要的设备。负载部ld1及负载部ld2相互组合而构成一个促动器。负载部ld1及负载部ld2例如将第1转向设备及第2转向设备组合而构成1个促动器(转向装置)。该促动器通过使负载部ld1的设备及负载部ld2的设备工作而进行正常工作。例如，作为促动器的转向装置通过使第1转向设备及第2转向设备工作来进行转向装置的正常工作。另一方面，促动器通过使负载部ld1的设备不工作且使负载部ld2的设备进行工作，从而进行与正常工作相比限制了功能的限制工作。例如，作为促动器的转向装置通过使第1转向设备不工作且使第2转向设备工作来进行转向装置的限制工作。
[0037]
如图1所示，车辆电源系统1具备主电源装置10和备用电源装置20。主电源装置10向负载部ld1及负载部ld2供给电力。主电源装置10具有高压dc/dc转换器11、主电池12、主存储部13和主控制部14。高压dc/dc转换器11对直流电压进行变压。高压dc/dc转换器11例如与从外部供给电力的电力供给部pw连接，对从该电力供给部pw输出的直流电力的电压进行降压。高压dc/dc转换器11例如降压至12v的电压。高压dc/dc转换器11与主电池12连接，将降压后的直流电力输出到主电池12。高压dc/dc转换器11与负载部ld1连接，且经由备用电源装置20而与负载部ld2连接。高压dc/dc转换器11将电力供给至负载部ld1，并经由备用电源装置20将电力供给至负载部ld2。
[0038]
主电池12储存电力，例如是铅蓄电池。主电池12与高压dc/dc转换器11连接，储存利用该高压dc/dc转换器11降压后的直流电力。主电池12与负载部ld1连接，且经由备用电源装置20而与负载部ld2连接。主电池12向负载部ld1供给电力，并经由备用电源装置20向负载部ld2供给电力。
[0039]
主存储部13是存储信息的存储器。主存储部13存储有用于使主控制部14工作的第1控制程序等。
[0040]
主控制部14控制高压dc/dc转换器11。主控制部14构成为包含以含有cpu以及接口的公知的微型计算机为主体的电子电路。主控制部14与主存储部13连接，读取该主存储部13中存储的第1控制程序。然后，主控制部14根据读取到的第1控制程序进行工作。主控制部14例如基于第1控制程序来监视主电池12的蓄电状态，根据该主电池12的蓄电状态来控制高压dc/dc转换器11。主控制部14例如在主电池12的蓄电率小于预先确定的第1基准值的情况下，提高高压dc/dc转换器11的输出电压，对主电池12进行充电。另一方面，主控制部14在主电池12的蓄电率为第1基准值以上的情况下，降低高压dc/dc转换器11的输出电压，维持主电池12的蓄电率。
[0041]
备用电源装置20在主电源装置10发生接地故障等异常时，代替该主电源装置10向负载部ld2供给电力。备用电源装置20例如经由连接器(省略图示)而与主电源装置10以及负载部ld2连接。备用电源装置20具有框体21、低压dc/dc转换器22、备用电池23、开关单元24、放电电路25、备用存储部26以及备用控制部27。
[0042]
框体21用于收容各种电子部件。框体21形成为具有散热功能的箱状。框体21与主电源装置10分体构成。框体21在其内部空间部容纳低压dc/dc转换器22、备用电池23、开关单元24、放电电路25、备用存储部26以及备用控制部27。此外，框体21也可以不将备用电池23容纳于内部空间部，而是将该备用电池23外置。
[0043]
低压dc/dc转换器22对直流电压进行变压。低压dc/dc转换器22经由开关单元24(开关电路sw1)而与高压dc/dc转换器11连接。低压dc/dc转换器22在需要对备用电池23充电的情况下，接收由该高压dc/dc转换器11从高压变压为低压而输出的直流电力，并将其电压升压至备用电池23的端子电压以上。低压dc/dc转换器22与备用电池23连接，将升压后的直流电力输出到备用电池23。
[0044]
备用电池23储存电力，例如是锂离子电池。备用电池23与低压dc/dc转换器22连接，储存由该低压dc/dc转换器22升压后的直流电力。备用电池23经由开关单元24(开关电路sw2)而与负载部ld2连接，将已储存的直流电力供给到负载部ld2。
[0045]
开关单元24用于对电流进行导通或切断。开关单元24构成为包括：作为第1开关电路的开关电路sw1、作为第2开关电路的开关电路sw2以及作为第3开关电路的开关电路sw3。开关电路sw1设置在主电源装置10与备用电源装置20之间，切换主电源装置10与备用电源装置20的连接。
[0046]
开关电路sw1例如位于高压dc/dc转换器11与低压dc/dc转换器22之间，对高压dc/dc转换器11与低压dc/dc转换器22的连接进行切换。开关电路sw1接通从而使连接高压dc/dc转换器11和低压dc/dc转换器22的电流路径导通，开关电路sw1断开从而将连接高压dc/dc转换器11和低压dc/dc转换器22的电流路径切断。另外，开关电路sw1位于高压dc/dc转换器11与负载部ld2之间，对高压dc/dc转换器11与负载部ld2的连接进行切换。开关电路sw1接通从而使连接高压dc/dc转换器11和负载部ld2的电流路径导通，开关电路sw1断开从而使连接高压dc/dc转换器11和负载部ld2的电流路径切断。另外，开关电路sw1位于主电池12与负载部ld2之间，对主电池12与负载部ld2的连接进行切换。开关电路sw1接通从而将连接主电池12和负载部ld2的电流路径导通，开关电路sw1断开从而将连接主电池12和负载部ld2的电流路径切断。
[0047]
开关电路sw1例如在主电源装置10以及备用电源装置20正常时，基于从备用控制部27输出的接通信号接通，将连接主电源装置10和备用电源装置20的电流路径导通。另一方面，开关电路sw1在主电源装置10或者备用电源装置20异常时，基于从备用控制部27输出的断开信号而断开，将连接主电源装置10和备用电源装置20的电流路径切断。
[0048]
开关电路sw2设置在备用电池23与负载部ld2之间，切换备用电池23与负载部ld2的连接。开关电路sw2接通从而将连接备用电池23和负载部ld2的电流路径导通，开关电路sw2断开从而将连接备用电池23和负载部ld2的电流路径切断。
[0049]
开关电路sw2例如在主电源装置10以及备用电源装置20正常时，基于从备用控制部27输出的断开信号而断开，使连接备用电池23以及负载部ld2的电流路径切断。另一方面，开关电路sw2在主电源装置10异常时，基于从备用控制部27输出的接通信号而接通，将连接备用电池23和负载部ld2的电流路径导通。
[0050]
开关电路sw3设置在备用电池23与放电电路25之间，切换备用电池23与放电电路25的连接。开关电路sw3接通从而将连接备用电池23和放电电路25的电流路径导通，开关电
路sw3断开从而将连接备用电池23和放电电路25的电流路径切断。
[0051]
开关电路sw3例如在推定备用电池23的劣化状态时，基于从备用控制部27输出的接通信号而接通，将连接备用电池23和放电电路25的电流路径导通。另一方面，在不推测备用电池23的劣化状态时，开关电路sw3基于从备用控制部27输出的断开信号而断开，将连接备用电池23和放电电路25的电流路径切断。
[0052]
放电电路25对备用电池23的电力进行放电。放电电路25经由开关电路sw3而与备用电池23连接。放电电路25构成为包括未图示的电阻器、电流传感器以及电压传感器。电阻器在开关电路sw3接通状态下对从备用电池23流出的电流发挥电阻的作用。电流传感器在开关电路sw3接通状态下检测从备用电池23流出的电流。电流传感器与备用控制部27连接，将检测到的电流输出到备用控制部27。电压传感器在开关电路sw3接通状态下检测从备用电池23施加的电压。电压传感器与备用控制部27连接，将检测到的电压输出到备用控制部27。
[0053]
备用存储部26是存储信息的存储器。备用存储部26是与上述主存储部13不同的存储部，存储有用于使备用控制部27工作的第2控制程序。第2控制程序是与上述第1控制程序不同的程序。即，第2控制程序用与第1控制程序不同的源代码来记载。
[0054]
备用控制部27控制低压dc/dc转换器22和开关单元24。备用控制部27构成为包含以含有cpu以及接口的公知的微型计算机为主体的电子电路。备用控制部27与备用存储部26连接，读取该备用存储部26中存储的第2控制程序。然后，备用控制部27根据读取到的第2控制程序进行工作。由此，车辆电源系统1中，备用控制部27根据与主控制部14不同的第2控制程序进行工作，因此能够在不进行主电源装置10的第1控制程序的规格变更的前提下，将备用电源装置20追加到车辆中。另外，车辆电源系统1在搭载有备用电源装置20的车辆和未搭载备用电源装置20的车辆中，能够使主电源装置10的第1控制程序的规格相同。由此，车辆电源系统1能够容易地追加备用电源装置20，能够提高备用电源装置20的搭载性。备用电源装置20例如根据自动驾驶的等级来决定向车辆的搭载，但现状是多数情况下未搭载于车辆，通过本发明而使向车辆的搭载变得容易的优点是较大的。
[0055]
备用控制部27基于第2控制程序，例如监视备用电池23的蓄电状态，根据该备用电池23的蓄电状态控制低压dc/dc转换器22。例如在备用电池23的蓄电率小于预先确定的第2基准值的情况下，备用控制部27提高低压dc/dc转换器22的输出电压，对备用电池23进行充电。另一方面，在备用电池23的蓄电率为第2基准值以上的情况下，备用控制部27降低低压dc/dc转换器22的输出电压，维持备用电池23的蓄电率。
[0056]
另外，备用控制部27例如在主电源装置10以及备用电源装置20正常时，以正常模式使车辆行驶。在此，正常模式是正常的运行状态，例如是主电池12以及备用电池23均为正常的状态，且使负载部ld1、ld2工作的模式。备用控制部27在主电源装置10以及备用电源装置20正常时，向开关电路sw1输出接通信号，对连接主电源装置10和备用电源装置20的电流路径进行导通。另外，备用控制部27在主电源装置10和备用电源装置20正常时，向开关电路sw2输出断开信号，将连接备用电池23和负载部ld2的电流路径切断。由此，如图2所示，备用控制部27能够使负载电流i1从高压dc/dc转换器11流向负载部ld1、ld2。另外，备用控制部27能够使充电电流i2从高压dc/dc转换器11流向主电池12和备用电池23。此外，在图5中图示了车辆电源系统1的正常时或者异常时的开关电路sw1～sw3的接通/断开。
[0057]
另一方面，如图3所示，在接地故障q等导致的主电源装置10异常时，备用控制部27使车辆以限制模式行驶。在此，限制模式是指发生异常时的运行状态，例如是主电源装置10异常状态时，是使负载部ld2工作且不使负载部ld1工作的模式。这样，限制模式是与正常模式相比对负责车辆的行驶的功能进行了限制的模式。车辆即使在该限制模式的情况下也能够自己行驶，例如，能够以限制模式自己行驶到确保车辆的安全的场所。
[0058]
在主电源装置10异常时，备用控制部27向开关电路sw1输出断开信号，将连接主电源装置10和备用电源装置20的电流路径切断。另外，在主电源装置10异常时，备用控制部27向开关电路sw2输出接通信号，将连接备用电池23和负载部ld2的电流路径导通。由此，如图3所示，备用控制部27能够在将主电源装置10从备用电源装置20分离的状态下，使负载电流i3从备用电池23流向负载部ld2。此时，备用控制部27不从备用电池23向负载部ld1供给电力。备用控制部27例如在组合负载部ld1和负载部ld2而构成的促动器中，在主电源装置10异常时，向负载部ld2供给电力并且不向负载部ld1供给电力，从而能够使车辆以限制了促动器的功能的限制模式行驶。
[0059]
另外，在由接地故障等引起的备用电源装置20异常时，备用控制部27向开关电路sw1输出断开信号，将连接主电源装置10和备用电源装置20的电流路径切断。由此，主控制部14能够在将备用电源装置20从主电源装置10分离的状态下，使负载电流i1从主电池12流向负载部ld1。由此，车辆电源系统1在备用电源装置20异常的情况下，能够单独用主电源装置10使车辆行驶。因此，车辆电源系统1即使在备用电源装置20异常的情况下，也能够适当地供给电力使车辆能够行驶到可确保车辆的安全的场所。
[0060]
另外，备用控制部27通过放电电路25对备用电池23的电力进行放电，来推定该备用电池23的劣化状态。备用控制部27例如在车辆的acc(附件)电源或ig(点火)电源接通的时刻，推定备用电池23的劣化状态。备用控制部27在推定备用电池23的劣化状态的情况下，向开关电路sw3输出接通信号，并且向开关电路sw2输出断开信号，将连接备用电池23和放电电路25的电流路径导通。由此，如图4所示，备用控制部27能够使电流从备用电池23流向放电电路25。
[0061]
备用控制部27基于从放电电路25的电流传感器输出的电流以及从放电电路25的电压传感器输出的电压，而求出备用电池23的内部电阻。然后，备用控制部27基于求出的备用电池23的内部电阻来推定备用电池23的劣化状态。备用控制部27例如在备用电池23的内部电阻为预先确定的基准电阻以上的情况下，推定为备用电池23劣化。另一方面，在备用电池23的内部电阻小于基准电阻的情况下，备用控制部27推定为备用电池23未劣化。备用控制部27在不推定备用电池23的劣化状态的情况下，向开关电路sw3输出断开信号，将连接备用电池23和放电电路25的电流路径切断。
[0062]
接下来，对车辆电源系统1的工作例进行说明。图6是示出实施方式所涉及的车辆电源系统1的工作例的流程图。在车辆电源系统1中，主电源装置10向负载部ld1及负载部ld2供给电力(步骤s1)。接着，备用电源装置20判定主电源装置10中是否发生了接地故障等异常(步骤s2)。在主电源装置10中发生接地故障等异常的情况下(步骤s2；是)，备用电源装置20断开开关电路sw1，切断备用电源装置20与主电源装置10的电流路径(步骤s3)。接着，如图3所示，备用电源装置20接通开关电路sw2，从备用电池23向负载部ld2供给电力(步骤s4)。此时，备用电源装置20不从备用电池23向负载部ld1供给电力。另外，备用电源装置20
断开开关电路sw3，将连接备用电池23和放电电路25的电流路径切断。
[0063]
如上所述，实施方式所涉及的车辆电源系统1具备主电源装置10和备用电源装置20。主电源装置10搭载于车辆，向负载部ld1及负载部ld2供给电力。备用电源装置20搭载于车辆，在主电源装置10异常时向负载部ld2供给电力。该备用电源装置20例如具有：对与主电源装置10的连接进行切换的开关电路sw1；储存从主电源装置10供给的电力并向负载部ld2供给电力的备用电池23；对备用电池23与负载部ld2的连接进行切换的开关电路sw2；以及控制开关电路sw1以及开关电路sw2的备用控制部27。
[0064]
在主电源装置10正常的情况下，备用控制部27通过接通开关电路sw1且断开开关电路sw2，从而从主电源装置10向负载部ld1及负载部ld2供给电力，能够使车辆以正常的运行状态即正常模式行驶。另一方面，在主电源装置10异常的情况下，备用控制部27通过将开关电路sw2接通且使开关电路sw1断开，从而从备用电池23向负载部ld2供给电力，并且不进行从备用电池23向负载部ld1供给电力，能够使车辆以与正常模式相比限制了功能的限制模式行驶。
[0065]
根据该结构，车辆电源系统1在主电源装置10异常的情况下，通过断开开关电路sw1，从而将主电源装置10从备用电源装置20分离，能够单独用备用电源装置20使车辆能够行驶。由此，即使在主电源装置10异常的情况下，车辆电源系统1也能够使车辆行驶到可确保安全的场所。
[0066]
在上述车辆电源系统1中，备用电源装置20具有：对备用电池23的电力进行放电的放电电路25；以及对备用电池23与放电电路25的连接进行切换的开关电路sw3。备用控制部27通过接通开关电路sw3且断开开关电路sw2，从而利用放电电路25对备用电池23的电力进行放电，并推定该备用电池23的劣化状态。由此，车辆电源系统1能够基于推断出的备用电池23的劣化状态，而向驾驶员警告备用电池23的异常。根据该结构，车辆电源系统1能够更可靠地供给使车辆行驶到可确保车辆安全的场所的电力。
[0067]
在上述车辆电源系统1中，负载部ld1及负载部ld2分别包括相互组合而构成一个促动器的设备。该促动器通过使负载部ld1的设备及负载部ld2的设备进行工作而进行正常工作。另外，促动器通过不使负载部ld1的设备工作且使负载部ld2的设备进行工作，从而进行与正常工作相比限制了功能的限制工作。根据该结构，即使在主电源装置10异常时，车辆电源系统1也能够使车辆行驶到能够确保车辆的安全的场所。
[0068]
[变形例]
[0069]
接着对实施方式的变形例进行说明。对负载部ld1例如构成为包括空调、音响等一般的设备以及第1转向设备、第1制动设备、第1传感器等重要的设备并且负载部ld2例如构成为包含第2转向设备、第2制动设备、第2传感器等重要的设备的例子进行了说明，但并不限定于此，负载部ld1、ld2也可以构成为包含其他的电子设备。
[0070]
对备用电源装置20应用于自动驾驶的车辆的例子进行了说明，但并不限定于此，也可以应用于自动驾驶的车辆以外的车辆。
[0071]
对车辆电源系统1具备放电电路25的例子进行了说明，但并不限定于此，也可以不具备该放电电路25。
[0072]
对负载部ld1及负载部ld2组合该负载部ld1及负载部ld2而构成一个促动器的例子进行了说明，但并不限定于此，负载部ld1及负载部ld2也可以分别构成不同的促动器。
[0073]
在图4中，示出了备用控制部27在向负载部ld2供给电力的状态下使电流从备用电池23流向放电电路25的例子，但并不限定于此，例如，也可以在不对负载部ld2供给电力的状态下，使电流从备用电池23流向放电电路25。