车载用的电源控制装置和车载用电源系统的制作方法

2021-02-03 17:02:40|

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本发明涉及车载用的电源控制装置和车载用电源系统。

背景技术：

在专利文献1中，公开了一种在主电源的故障判定时从副电源对作为备份对象的电气负载进行电力供电的车载电源装置。该电气负载是在主电源故障时也需要通过来自副电源的电力供给而进行动作的负载。车载电源装置具备主电源、副电源和副电源ecu。继电器设置于将主电源与副电源连接的电力线上。副电源ecu伴随着车辆起动而使继电器接通，在主电源正常时供给主电源的电力而使电气负载进行动作。另一方面，副电源ecu检测在主电源中产生的电压，在该检测电压下降至规定值以下的情况下，探测到主电源发生故障。然后，副电源ecu在探测到主电源的故障的情况下，使继电器断开，供给副电源的电力而使电气负载进行动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-37064号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

在专利文献1的车载电源装置中，副电源ecu判定主电源有没有发生故障，因此需要在主电源发生故障时起动。因此，在将在车辆未启动的状态下需要长时间起动的电气负载设为备份对象的情况下，副电源ecu需要长时间维持起动状态。然而，在这样将副电源ecu长时间设为起动状态的结构中，存在功耗变得非常大的问题。

本发明是为了解决上述课题的至少一个而完成的，其目的在于，提供一种在车辆未启动时发生了主电源的失灵的情况下，能够在抑制功耗的同时从辅助电源向车载用负载供给电力的结构。

用于解决课题的技术方案

作为本发明的第1方式的车载用的电源控制装置，是车载用电源系统中的车载用的电源控制装置，所述车载用电源系统具备：

主电源；

辅助电源，具有蓄电部；

第1电力路径，成为从所述主电源向所述辅助电源供给电力的路径；

第2电力路径，一端与所述第1电力路径连接，成为从所述主电源向车载用负载供给电力的路径；以及

第3电力路径，一端与所述第1电力路径中的比所述第2电力路径靠所述辅助电源侧的部位连接，作为与所述第2电力路径不同的路径而成为从所述辅助电源向所述车载用负载供给电力的路径，其中，

所述车载用的电源控制装置具备：

第1切换部，设置于所述第1电力路径中的比与所述第3电力路径的一端连接的连接部靠所述主电源侧的部位，在允许从所述主电源侧往所述辅助电源侧的电力供给的第1允许状态和使从所述主电源侧往所述辅助电源侧的电力供给停止的第1停止状态之间进行切换；

第2切换部，设置于所述第1电力路径中的比与所述第3电力路径的一端连接的连接部靠所述辅助电源侧的部位，或者设置于所述第3电力路径，在允许从所述辅助电源侧往所述车载用负载侧的电力供给的第2允许状态和使从所述辅助电源侧往所述车载用负载侧的电力供给停止的第2停止状态之间进行切换；

控制部，控制所述第1切换部和所述第2切换部；

电源电路，基于从所述辅助电源供给的电力而向所述控制部供给电力；

电源驱动电路，基于从所述主电源和所述辅助电源中的至少所述辅助电源供给的电力而进行动作，控制所述电源电路；以及

生成部，在使车辆启动的启动开关处于断开状态时，生成断开信号，在所述启动开关处于接通状态时，生成接通信号，

所述电源驱动电路在所述生成部生成所述断开信号且检测到所述主电源的失灵状态的情况下，对所述电源电路进行控制，以使得从所述辅助电源向所述控制部供给电力，

所述控制部在所述生成部生成所述断开信号且检测到所述主电源的失灵状态的情况下，使用从所述辅助电源供给的电力，控制所述第1切换部而切换成所述第1停止状态，控制所述第2切换部而切换成所述第2允许状态。

作为本发明的第2方式的车载用电源系统包括上述车载用的电源控制装置、上述主电源以及上述辅助电源。

发明效果

在第1方式的车载用的电源控制装置中，在生成部生成断开信号且检测到主电源的失灵状态的情况下，通过电源驱动电路对电源电路进行控制，以使得从辅助电源向控制部供给电力。因此，在车辆未启动的状态下，能够防止辅助电源的电力经由电源电路放电，直至检测到在主电源中发生失灵为止。然后，控制部在生成部生成断开信号且检测到主电源的失灵状态的情况下，控制第1切换部而切换成第1停止状态，控制第2切换部而切换成第2允许状态。因此，使主电源与辅助电源之间的电力供给停止，允许从辅助电源往车载用负载的电力供给，从而不从辅助电源向主电源供给电力，而能够从辅助电源对车载用负载适当地进行电力供给。因此，在车辆未启动的状态下，当发生主电源的失灵时，能够在抑制功耗的同时，从辅助电源对车载用负载适当地供给电力。

根据第2方式的车载用电源系统，能够起到与第1方式的车载用的电源控制装置相同的效果。

附图说明

图1是概略地例示出具备实施例1的车载用的电源控制装置的车载用电源系统的结构的框图。

图2是例示出由实施例1的车载用的电源控制装置进行的备份控制的流程的流程图。

图3是例示出在由实施例1的车载用的电源控制装置进行的备份控制中主电源正常时的各定时的时序图。

图4是例示出在由实施例1的车载用的电源控制装置进行的备份控制中主电源失灵时的各定时的时序图。

图5是概略地例示出具备实施例2的车载用的电源控制装置的车载用电源系统的结构的框图。

具体实施方式

在这里，示出本发明的期望的例子。但是，本发明不限定于以下的例子。

也可以是，控制部在生成部生成断开信号的情况下处于使动作停止的停止状态。

这样一来，则在车辆未启动的状态下，控制部保持停止状态，因此能够使控制部的动作停止，直至在主电源中发生失灵为止。因此，能够抑制由控制部产生的功耗，直至在主电源中发生失灵为止。

也可以是，电源驱动电路检测从主电源施加到第1电力路径的电压的电压值，在电压值低于规定的阈值的情况下，检测为主电源处于失灵状态。

这样一来，则能够使用从主电源施加到第1电力路径的电压的电压值来判定主电源是否处于失灵状态。因此，能够直接地掌握主电源的失灵，容易准确地判定主电源的失灵状态。

车载用负载也可以具有生成部。生成部也可以检测从主电源经由第1电力路径和第2电力路径施加到车载用负载的电压的电压值，在电压值低于规定的阈值的情况下，检测为主电源处于失灵状态。

这样一来，则车载用的电源控制装置能够使车载用负载具有生成部的功能，不再需要另行设置检测部。因此，能够简化装置。

＜实施例1＞

下面，说明使本发明具体化而得到的实施例1。图1所示的车载用电源系统100(下面也称为系统100)作为如下电源系统而构成：具备作为主要的电力供给源的主电源11、作为与主电源11不同的电力供给源的辅助电源12以及控制主电源11和辅助电源12的车载用的电源控制装置10(下面也称为电源控制装置10)等，并进行往车载用负载13(是备份对象，下面也称为负载13)的电力供给。车载用电源系统100还具备第1电力路径14、第2电力路径15和第3电力路径16。第1电力路径14是成为从主电源11向辅助电源12供给电力的路径的导电电路。第2电力路径15是一端与第1电力路径14连接并成为从主电源11向负载13供给电力的路径的导电电路。第3电力路径16是一端与第1电力路径14中的比第2电力路径15靠辅助电源12侧的部位连接、作为与第2电力路径15不同的路径而成为从辅助电源12向负载13供给电力的路径的导电电路。然后，由上述辅助电源12和上述电源控制装置10构成车载用的辅助电源装置20。

系统100在主电源11处于正常状态时，在从主电源11对负载13进行电力供给的同时，通过来自主电源11的电力供给来对辅助电源12进行充电。此外，“主电源11处于正常状态时”是指例如从主电源11对负载13施加规定电压值以上的电压的状态。另一方面，系统100作为在主电源11处于异常状态(失灵状态)时从辅助电源12对负载13进行电力供给的系统而构成。此外，“主电源11处于异常状态(失灵状态)时”是指例如不从主电源11对负载13施加规定电压值以上的电压的状态。

主电源11例如作为铅电池等公知的车载电池(包括辅机电源)而构成。主电源11的高电位侧的端子与第1电力路径14电连接，对第1电力路径14施加规定值(例如12v)的输出电压。主电源11的低电位侧的端子与设置于车辆的大地部电连接。此外，未图示的熔断器介于第1电力路径14的中途。另外，主电源11与未图示的发电机电连接，能够通过来自该发电机的电力来进行充电。

辅助电源12作为具备多个蓄电池(省略图示)的蓄电部而构成。蓄电池例如由双电层电容器、锂离子电池等公知的蓄电设备而构成。辅助电源12以将多个蓄电池串联连接的形式构成，作为利用这些多个蓄电池使期望的输出电压产生的蓄电单元而发挥功能。在辅助电源12(蓄电单元)整体中电位最低的端子与大地电连接，将该端子保持于规定的低电位(0v)。另外，在辅助电源12(蓄电单元)整体中电位最高的端子与后述的转换器22、电源电路23和控制部25电连接，对该端子施加与辅助电源12的充电量相应的电压。

负载13作为公知的车载用电气部件而构成。负载13是例如在主电源11失灵时(在来自主电源11的电力供给中断的情况下)起动而进行动作的电气部件，是安全相关的ecu等。负载13在上述正常状态时基于来自主电源11的电力供给而进行动作，在上述异常状态时基于来自辅助电源12的电力供给而进行动作。

第1电力路径14的一端与主电源11电连接，另一端与辅助电源12电连接。第2电力路径15的一端与第1电力路径14连接，另一端与负载13电连接。第3电力路径16的一端与第1电力路径14中的比第2电力路径15靠辅助电源12侧的部位连接，另一端与负载13电连接。

如图1所示，电源控制装置10具有继电器21、转换器22、电源电路23和电源驱动电路24。继电器21相当于第1切换部的一个例子。继电器21设置于第1电力路径14中的比与第3电力路径16的一端连接的连接部靠主电源11侧的部位。具体来说，继电器21在第1电力路径14中，设置于与第2电力路径15的一端连接的连接部和与第3电力路径16的一端连接的连接部之间。继电器21的一端与主电源11电连接，另一端与辅助电源电连接。继电器21由1个以上的半导体开关(fet、晶体管等)、机械式继电器等构成，具有切换成接通状态与断开状态的功能。继电器21以在允许从主电源11侧往辅助电源12侧的电力供给的第1允许状态和使从主电源11侧往辅助电源12侧的电力供给停止的第1停止状态之间进行切换的方式发挥功能。具体来说，继电器21在接通状态时，容许电流从主电源11侧流往辅助电源12侧，在断开状态时，切断电流从主电源11侧往辅助电源12侧的流动。

转换器22相当于第2切换部的一个例子。如图1所示，转换器22设置于第1电力路径14中的比与第3电力路径16的一端连接的连接部靠辅助电源12侧的部位。具体来说，转换器22在第1电力路径14中，设置于与第3电力路径16的一端连接的连接部和辅助电源12之间。转换器22例如作为公知的车载用的升降压型dc-dc转换器而构成。转换器22以在允许从辅助电源12侧往负载13侧的电力供给的第2允许状态和使从辅助电源12侧往负载13侧的电力供给停止的第2停止状态之间进行切换的方式发挥功能。另外，转换器22以使施加到第1电力路径14或者第2电力路径15中的一方的电力路径的直流电压进行升压或者降压并输出到另一方的电力路径的方式发挥功能。转换器22例如执行容许电流从主电源11侧流往辅助电源12侧而使从主电源11施加到第1电力路径14的电压进行降压并输出到辅助电源12的降压功能以及容许电流从辅助电源12侧流往负载13侧而使从辅助电源12施加到第1电力路径14的电压进行升压并输出到负载13的升压功能。

在第1电力路径14中，如图1所示，驱动信号生成部17连接于与主电源11连接的连接部和与负载13连接的连接部之间。驱动信号生成部17相当于生成部的一个例子。驱动信号生成部17以在使车辆启动的启动开关(例如点火开关)处于断开状态时，生成断开信号、在启动开关处于接通状态时，生成接通信号(驱动信号)的方式发挥功能。另外，驱动信号生成部17将信号输出到电源驱动电路24和控制部25。驱动信号生成部17使用从主电源11供给的电力来进行动作。

电源电路23由公知的调节器等构成。如图1所示，电源电路23以与继电器21和转换器22的串联结构并联的方式设置于第1电力路径14。电源电路23与后述的控制部25电连接，以基于从辅助电源12供给的电力而对控制部25稳定地供给电力的方式发挥功能。

电源驱动电路24作为公知的电压检测电路而构成。如图1所示，电源驱动电路24以与继电器21和转换器22的串联结构以及电源电路23并联的方式设置于第1电力路径14。电源驱动电路24基于从主电源11和辅助电源12中的至少辅助电源12供给的电力而进行动作，控制电源电路23的动作。电源驱动电路24检测主电源11的高电位侧的端子的电压，能够确定主电源11的输出电压。然后，电源驱动电路24检测从主电源11施加到第1电力路径14的电压，判定所检测到的电压是否低于阈值。电源驱动电路24在判定为所检测到的电压低于阈值的情况下，检测为主电源11处于失灵状态。然后，在启动开关的断开状态下，当检测到主电源11的失灵状态时，电源驱动电路24将接通信号输出到电源电路23。

控制部25是控制继电器21、转换器22和电源驱动电路24的动作的部分。控制部25例如作为微型计算机而构成，具有cpu等运算装置、rom或者ram等存储器等。控制部25使用从辅助电源12供给的电力来进行动作。控制部25例如控制继电器21而在上述第1允许状态和第1停止状态之间进行切换，控制转换器22而在第2允许状态和第2停止状态之间进行切换。另外，控制部25控制电源驱动电路24，维持往电源电路23的输出状态。

接下来，使用图2～图4来说明由电源控制装置10实施的备份控制。

如图3所示，电源控制装置10在主电源11正常时，由主电源11将10v以上的电压施加到第1电力路径14。然后，启动开关在定时t1下进行从断开状态变化为接通状态的操作。由此，驱动信号生成部17在定时t1下，将接通信号(驱动信号)输出到电源驱动电路24和控制部25。电源驱动电路24当从驱动信号生成部17取得接通信号后，将接通信号输出到电源电路23。控制部25当从驱动信号生成部17取得接通信号后，成为起动状态。此外，控制部25在未从驱动信号生成部17取得接通信号的情况下，处于使动作停止的停止状态。电源电路23当从电源驱动电路24取得接通信号后，将从辅助电源12供给的电力供给到控制部25。控制部25当经由电源电路23被从辅助电源12供给电力后，开始图2的备份控制。

另一方面，如图4所示，电源控制装置10在主电源11异常时(失灵时)，从主电源11施加到第1电力路径14的电压从10v以上起下降，例如在定时t3下低于阈值(例如6v)。电源驱动电路24当检测到从主电源11施加到第1电力路径14的电压低于阈值后，将接通信号输出到电源电路23。由此，电源驱动电路24对电源电路23进行控制，以使得从辅助电源12向控制部25供给电力。电源电路23当取得来自电源驱动电路24的接通信号后，将从辅助电源12供给的电力供给到控制部25。控制部25当经由电源电路23被从辅助电源12供给电力后，成为起动状态，开始图2的备份控制。

在这里，控制部25在未被从辅助电源12供给电力的情况下、并且在电源驱动电路24未检测到主电源11的失灵的期间，成为不进行动作的停止状态。因此，在车辆未启动的状态下，能够防止辅助电源12的电力经由电源电路23放电，直至电源驱动电路24检测到在主电源11中发生失灵为止。由此，控制部25保持停止状态，因此动作停止至在主电源11中发生失灵为止，能够抑制功耗。

控制部25当成为起动状态后，如图2所示，判定是否是启动开关处于断开状态(驱动信号生成部17生成断开信号)且从主电源11施加到第1电力路径14的电压为阈值以下(步骤s1)。控制部25例如从电源驱动电路24取得从主电源11施加到第1电力路径14的电压是否为阈值以下的判定结果。如图3所示，在主电源11正常时，在将启动开关从断开状态操作成接通状态的情况下，控制部25判定为启动开关处于接通状态且从主电源11施加到第1电力路径14的电压不是阈值以下。因此，在步骤s1中前进到“否”，控制部25在定时t2下，将继电器21设为接通状态(第1允许状态)，将转换器22设为接通状态(第2允许状态)(步骤s2)。然后，控制部25容许电流从主电源11流往负载13和辅助电源12，成为充电模式(步骤s3)。在充电模式中，主电源11向负载13和辅助电源12供给电力。

其后，控制部25进行启动开关从接通状态变化为断开状态的操作，当从驱动信号生成部17取得断开信号(停止信号)后，将继电器21设为断开状态(第1停止状态)，将转换器22设为断开状态(第2停止状态)。然后，控制部25成为停止状态，结束图2的控制。

另一方面，在图4中，启动开关保持断开状态，在主电源11中发生失灵，在定时t3下，从主电源11施加到第1电力路径14的电压成为阈值以下。在该情况下，控制部25判定为启动开关处于断开状态(驱动信号生成部17生成断开信号)且从主电源11施加到第1电力路径14的电压为阈值以下。因此，在步骤s1中前进到“是”，控制部25在定时t4下，使用从辅助电源12供给的电力来将继电器21设为断开状态(第1停止状态)，将转换器22设为接通状态(第2允许状态)(步骤s4)。这样，控制部25禁止电流从主电源11流往辅助电源12，并且容许电流从辅助电源12流往负载13(放电)，成为备份模式(步骤s5)。主电源11在备份模式中，不对负载13和辅助电源12供给电力。辅助电源12在备份模式中，向负载13供给电力。

这样，在车辆未启动的状态下，当检测到在主电源11中发生失灵时，控制部25使主电源11与辅助电源12之间的电力供给停止，允许从辅助电源12往负载13的电力供给。因此，控制部25能够使得不从辅助电源12向主电源11供给电力，而从辅助电源12对负载13适当地进行电力供给。因此，在车辆未启动的状态下，将控制部25设为停止状态而抑制功耗，直至发生主电源11的失灵为止，同时，在发生主电源11的失灵的情况下，能够从辅助电源12对负载13适当地供给电力。

其后，控制部25在例如来自辅助电源12的输出电压成为规定的低电平的情况下，将转换器22设为断开状态(第2停止状态)。然后，控制部25成为停止状态，结束图2的控制。

接下来，例示出本结构的效果。

在上述电源控制装置10中，在驱动信号生成部17生成断开信号且检测到主电源11的失灵状态的情况下，通过电源驱动电路24对电源电路23进行控制，以使得从辅助电源12向控制部25供给电力。因此，在车辆未启动的状态下，能够防止辅助电源12的电力经由电源电路23放电，直至检测到在主电源11中发生失灵为止。然后，控制部25在驱动信号生成部17生成断开信号且检测到主电源11的失灵状态的情况下，控制继电器21而切换成第1停止状态，控制转换器22而切换成第2允许状态。因此，使主电源11与辅助电源12之间的电力供给停止，允许从辅助电源12往负载13的电力供给，从而不从辅助电源12向主电源11供给电力，而能够从辅助电源12对负载13适当地进行电力供给。因此，在车辆未启动的状态下，当发生主电源11的失灵时，能够在抑制功耗的同时，从辅助电源12对负载13适当地供给电力。

控制部25在驱动信号生成部17生成断开信号的情况下处于使动作停止的停止状态。这样一来，则在车辆未启动的状态下，控制部25保持停止状态，因此能够使控制部25的动作停止，直至在主电源11中发生失灵为止。因此，能够抑制由控制部25产生的功耗，直至在主电源11中发生失灵为止。

电源驱动电路24检测从主电源11施加到第1电力路径14的电压的电压值，在电压值低于规定的阈值的情况下，检测为主电源11处于失灵状态。这样一来，则能够利用从主电源11施加到第1电力路径14的电压的电压值来判定主电源11是否处于失灵状态。因此，能够直接地掌握主电源11的失灵，容易准确地判定主电源11的失灵状态。

＜实施例2＞

接下来，说明实施例2。

实施例2的车载用电源系统100在负载13具有检测主电源11的异常状态(失灵状态)的功能这一点上与实施例1不同。此外，这些以外的结构和处理与实施例1相同。因此，下面，关于构成为与实施例1相同的结构的部分，附加与实施例1相同的符号，省略详细说明，重点说明与实施例1不同的点。此外，图5所示的车载用电源系统100除了负载13的结构以外，与图1的车载用电源系统100相同。

负载13作为与实施例1相同的车载用电气部件而构成。负载13还具有第2驱动信号生成部18。第2驱动信号生成部18相当于生成部的一个例子。第2驱动信号生成部18作为公知的电压检测电路而构成，检测从主电源11经由第1电力路径14和第2电力路径15施加到负载13的电压的电压值。然后，第2驱动信号生成部18在所检测到的电压值低于规定的阈值的情况下，检测为主电源11处于失灵状态。第2驱动信号生成部18当检测到主电源11处于失灵状态后，将接通信号输出到电源驱动电路24。

电源驱动电路24在启动开关的断开状态下，当从负载13取得接通信号后，与实施例1同样地，将接通信号输出到电源电路23。

由电源控制装置10实施的备份控制与实施例1相同，因此省略说明。

在实施例2的电源控制装置10中，负载13具有驱动信号生成部17。然后，驱动信号生成部17检测从主电源11经由第1电力路径14和第2电力路径15施加到负载13的电压的电压值，在电压值低于规定的阈值的情况下，检测为主电源11处于失灵状态。这样一来，则电源控制装置10能够使负载13具有驱动信号生成部17的功能，不再需要另行设置检测部。因此，能够简化装置。

＜其他实施例＞

本发明不限定于通过上述叙述和附图来说明的实施例，例如如下的实施例也包括在本发明的技术范围中。

在实施例1、2中，作为第2切换部的一个例子而例示出转换器22，但作为第2切换部的一个例子，也可以是设置继电器的结构。这样的继电器与转换器22同样地，以在允许从辅助电源12侧往负载13侧的电力供给的第2允许状态和使从辅助电源12侧往负载13侧的电力供给停止的第2停止状态之间进行切换的方式发挥功能。

在实施例1、2中，控制部25在未被从辅助电源12供给电力的情况下，处于使动作停止的停止状态，但也可以是省电状态。省电状态是指例如使微型机的动作频率比从辅助电源12对控制部25供给电力时小的状态等。

在实施例1、2中，控制部25在主电源11正常时通过从驱动信号生成部17取得接通信号而成为起动状态，但也可以通过经由电源电路23从辅助电源12供给电力而成为起动状态。

在实施例1中，电源驱动电路24检测从主电源11施加到第1电力路径14的电压是否低于阈值，但也可以是驱动信号生成部17检测从主电源11施加到第1电力路径14的电压是否低于阈值。然后，电源驱动电路24从驱动信号生成部17取得与启动开关有关的信号以及与主电源11的失灵状态有关的信号而进行动作。

标号说明

10…车载用的电源控制装置

11…主电源

12…辅助电源

13…车载用负载

14…第1电力路径