車輛用電源裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于降低具備第一蓄電池和第二蓄電池的車輛用電源裝置的成本。搭載于車輛的車輛用電源裝置10具有：電動發(fā)電機16，其與發(fā)動機連接；鋰離子電池27，其與電動發(fā)電機16連接；鉛電池28，其與鋰離子電池27并聯(lián)地連接到電動發(fā)電機16，且端子電壓比鋰離子電池27低；充放電控制器51，其控制電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓，并控制鋰離子電池27的充放電，充放電控制器51通過使發(fā)電電壓上升為比鋰離子電池27的端子電壓高，從而將電力從電動發(fā)電機16供給到鋰離子電池27，通過使發(fā)電電壓下降為比鋰離子電池27的端子電壓低，從而將電力從鋰離子電池27供給到瞬時電壓降低保護負(fù)載33。
【專利說明】
車輛用電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及搭載于車輛的車輛用電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]作為搭載于車輛的車輛用電源裝置，開發(fā)了具備多個蓄電池的電源裝置。作為構(gòu)成這樣的電源裝置的蓄電池，可使用鉛電池、鋰離子電池等(參照專利文獻I)。對于專利文獻I中記載的電源裝置，在車輛減速時回收的再生電力不僅充電到鉛電池中，還充電到鋰離子電池。由此，在車輛減速時能夠使大部分的電力再生，能夠提高車輛的能效。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻I:日本特開2014-36557號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題
[0007]然而，在專利文獻I所記載的電源裝置中，將鋰離子電池的端子電壓設(shè)定為比鉛電池的端子電壓低。因此，為了使專利文獻I所記載的鋰離子電池積極地進行充放電，需要在鋰離子電池側(cè)設(shè)置放電專用電路和/或在電源裝置設(shè)置轉(zhuǎn)換器。另外，需要在再啟動時將瞬時電壓降低保護負(fù)載連接到放電專用電路來進行保護。這樣，使電源裝置的控制方法和電路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，這是增加車輛用電源裝置的成本的重要原因。
[0008]本發(fā)明的目的在于降低具備第一蓄電池和第二蓄電池的車輛用電源裝置的成本。
[0009]技術(shù)方案
[0010]本發(fā)明的車輛用電源裝置搭載于車輛，具有:發(fā)電機，其與發(fā)動機連接;第一蓄電池，其與上述發(fā)電機連接;第二蓄電池，其與上述第一蓄電池并聯(lián)地連接到上述發(fā)電機，且端子電壓比上述第一蓄電池低；以及充放電控制部，其控制上述發(fā)電機的發(fā)電電壓，并控制上述第一蓄電池的充放電，上述充放電控制部通過使上述發(fā)電電壓上升為比上述第一蓄電池的端子電壓高，從而將電力從上述發(fā)電機供給到上述第一蓄電池，上述充放電控制部通過使上述發(fā)電電壓下降為比上述第一蓄電池的端子電壓低，從而將電力從上述第一蓄電池供給到電負(fù)載。
[0011]另外，本發(fā)明的車輛用電源裝置的特征是，在上述發(fā)明中，上述第一蓄電池的內(nèi)部電阻比上述第二蓄電池的內(nèi)部電阻小。
[0012]另外，本發(fā)明的車輛用電源裝置的特征是，在上述發(fā)明中，所述車輛用電源裝置具有:第一電源電路，其具備上述第一蓄電池;第二電源電路，其具備上述第二蓄電池和上述電負(fù)載；以及開關(guān)，其連接上述第一電源電路與上述第二電源電路，在上述開關(guān)為閉合的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，上述充放電控制部通過使上述發(fā)電電壓上升為比上述第一蓄電池的端子電壓高，從而將電力從上述發(fā)電機供給到上述第一蓄電池，在上述開關(guān)為閉合的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，上述充放電控制部通過使上述發(fā)電電壓下降為比上述第一蓄電池的端子電壓低，從而將電力從上述第一蓄電池供給到電負(fù)載。
[0013]另外，本發(fā)明的車輛用電源裝置的特征是，在上述發(fā)明中，所述車輛用電源裝置具有發(fā)動機控制部，其基于停止條件使上述發(fā)動機自動停止，基于啟動條件使上述發(fā)動機自動再啟動，上述電負(fù)載是在通過上述發(fā)動機控制部進行發(fā)動機再啟動時，維持工作狀態(tài)的電氣設(shè)備，在上述開關(guān)為打開的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，上述發(fā)動機控制部驅(qū)動啟動裝置而使上述發(fā)動機再啟動。
[0014]另外，本發(fā)明的車輛用電源裝置的特征是，在上述發(fā)明中，上述發(fā)電機是使上述發(fā)動機開始轉(zhuǎn)動的上述啟動裝置。
[0015]另外，本發(fā)明的車輛用電源裝置的特征是，在上述發(fā)明中，上述開關(guān)被設(shè)置在連接上述第一蓄電池的正極端子與上述第二蓄電池的正極端子的通電路徑上。
[0016]發(fā)明效果
[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過控制發(fā)電機的發(fā)電電壓，從而能夠控制第一蓄電池的充放電。由此，能夠簡單地構(gòu)成車輛用電源裝置，能夠降低車輛用電源裝置的成本。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示具備本發(fā)明的一個實施方式的車輛用電源裝置的車輛的構(gòu)成例的示意圖。
[0019]圖2是表示車輛用電源裝置的構(gòu)成例的框圖。
[0020]圖3是簡要地示出車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。
[0021]圖4是表示電池的端子電壓與充電狀態(tài)之間的關(guān)系的曲線圖。
[0022]圖5是表不電動發(fā)電機的發(fā)電控制的一個例子的時序圖。
[0023]圖6是表示車輛用電源裝置的電力供給狀況的說明圖。
[0024]圖7是表示車輛用電源裝置的電力供給狀況的說明圖。
[0025]圖8是表示車輛用電源裝置的電力供給狀況的說明圖。
[0026]圖9是表示車輛用電源裝置的電力供給狀況的說明圖。
[0027]圖10是表示本發(fā)明的另一實施方式的車輛用電源裝置的構(gòu)成的電路圖。
[0028]符號說明
[0029]10:車輛用電源裝置
[0030]11:車輛
[0031]12:發(fā)動機
[0032]16:電動發(fā)電機(發(fā)電機，啟動裝置)
[0033]21:起動馬達(啟動裝置)
[0034]27:鋰離子電池(第一蓄電池)
[0035]27a:正極端子
[0036]27b:負(fù)極端子
[0037]28:鉛電池(第二蓄電池)
[0038]28a:正極端子
[0039]28b:負(fù)極端子
[0040]33:瞬時電壓降低保護負(fù)載(電負(fù)載，電氣設(shè)備)[0041 ] 41:第一電源電路
[0042]42:第二電源電路
[0043]50:控制單元
[0044]51:充放電控制器(充放電控制部)
[0045]52:1SS控制器(發(fā)動機控制部)
[0046]100:通電路徑
[0047]101:通電路徑
[0048]200:車輛用電源裝置
[0049]201:交流發(fā)電機(發(fā)電機)
[0050]211:第一電源電路[0051 ] 212:第二電源電路
[0052]SW2:開閉開關(guān)(開關(guān))
[0053]V1:端子電壓
[0054]V2:端子電壓
[0055]VG:發(fā)電電壓
【具體實施方式】
[0056]以下，基于附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。圖1是表示具備本發(fā)明的一個實施方式的車輛用電源裝置10的車輛11的構(gòu)成例的示意圖。如圖1所示，在車輛11搭載有具備發(fā)動機12的動力單元13。在發(fā)動機12的曲柄軸14，借由帶機構(gòu)15連結(jié)有電動發(fā)電機(發(fā)電機，啟動裝置)16。這樣，在發(fā)動機12機械性地連接有電動發(fā)電機16。另外，在發(fā)動機12，借由扭矩轉(zhuǎn)換器17連結(jié)有變速機構(gòu)18，在變速機構(gòu)18，借由差速機構(gòu)19等連結(jié)有車輪20。此外，在動力單元13設(shè)有使曲柄軸14開始轉(zhuǎn)動的起動馬達21。
[0057]電動發(fā)電機16是所謂ISG(integrated starter generator:集成起動發(fā)動機)，不僅作為被曲柄軸14驅(qū)動而進行發(fā)電的發(fā)電機發(fā)揮功能，也作為使曲柄軸14開始轉(zhuǎn)動的電動機發(fā)揮功能。電動發(fā)電機16具有具備定子線圈的定子22和具備勵磁線圈的轉(zhuǎn)子23。另外，為了控制定子線圈和/或勵磁線圈的通電狀態(tài)，在電動發(fā)電機16設(shè)有具備逆變器、穩(wěn)壓器和微電腦等的ISG控制器24。
[0058]在使電動發(fā)電機16作為發(fā)電機發(fā)揮功能時，利用ISG控制器24控制勵磁線圈的通電狀態(tài)。通過控制勵磁線圈的通電狀態(tài)，從而能夠控制電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓。另外，在使電動發(fā)電機16作為發(fā)電機發(fā)揮功能時，通過控制I SG控制器24的逆變器，從而能夠控制電動發(fā)電機16的發(fā)電電流。此外，在使電動發(fā)電機16作為電動機發(fā)揮功能時，利用ISG控制器24控制定子線圈的通電狀態(tài)。
[0059]接下來，對車輛用電源裝置10的構(gòu)成進行說明。圖2是表示車輛用電源裝置10的構(gòu)成例的框圖。圖3是簡要地示出車輛用電源裝置1的構(gòu)成的電路圖。如圖1?圖3所示，車輛用電源裝置10具備作為第一蓄電池的鋰離子電池27和作為第二蓄電池的鉛電池28。鋰離子電池27和鉛電池28并聯(lián)連接到電動發(fā)電機16。在鋰離子電池27的正極端子27a連接有第一電源線29，在鉛電池28的正極端子28a連接有第二電源線30。另外，在輸出電動發(fā)電機16的發(fā)電電流的輸出端子16a連接有通電線31。第一電源線29、第二電源線30和通電線31借由作為連接點的節(jié)點32相互連接。即，鋰離子電池27的正極端子27a和鉛電池28的正極端子28a借由由第一電源線29、第二電源線30和節(jié)點32構(gòu)成的通電路徑100而連接。
[0060]在構(gòu)成通電路徑100的第一電源線29設(shè)有開閉開關(guān)SWl。另外，在構(gòu)成通電路徑100的第二電源線30設(shè)有開閉開關(guān)SW2。應(yīng)予說明，開閉開關(guān)SW2被設(shè)置在第二電源線30上的正極端子28a與節(jié)點32之間。這些開閉開關(guān)SWl、SW2可以動作為閉合的狀態(tài)，即導(dǎo)通狀態(tài)(0N狀態(tài))和打開的狀態(tài)，即斷開狀態(tài)(OFF狀態(tài))。即，開閉開關(guān)SWl在將電動發(fā)電機16與鋰尚子電池27電連接的導(dǎo)通狀態(tài)和將電動發(fā)電機16與鋰離子電池27電分離的斷開狀態(tài)之間進行切換。同樣地，開閉開關(guān)SW2在將電動發(fā)電機16與鉛電池28電連接的導(dǎo)通狀態(tài)和將電動發(fā)電機16與鉛電池28電分離的斷開狀態(tài)之間進行切換。
[0061]在第二電源線30連接有瞬時電壓降低保護負(fù)載(電負(fù)載)33和車體負(fù)載34等。另夕卜，在第二電源線30，借由起動繼電器35連接有起動馬達21，借由ISG繼電器36連接有ISG控制器24。此外，在第二電源線30設(shè)有保護瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34、起動馬達21和ISG控制器24等的熔斷器(fuse)37。應(yīng)予說明，在圖示的例子中，將開閉開關(guān)SWl設(shè)置在第一電源線29，但不限于此。在圖3中，如單點劃線所示，也可以在與鋰離子電池27的負(fù)極端子27b連接的通電線38設(shè)置開閉開關(guān)SW1。即，鋰離子電池27的負(fù)極端子27b和鉛電池28的負(fù)極端子28b借由由通電線38、39構(gòu)成的通電路徑101而連接。也可以在構(gòu)成該通電路徑101的通電線38設(shè)置開閉開關(guān)SWl。
[0062]如圖1和圖2所示，在車輛用電源裝置10設(shè)有具備鋰離子電池27和電動發(fā)電機16的第一電源電路41。另外，在車輛用電源裝置10設(shè)有具備鉛電池28、瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34和起動馬達21等的第二電源電路42。并且，第一電源電路41和第二電源電路42借由開閉開關(guān)(開關(guān))SW2而連接。應(yīng)予說明，設(shè)置于第一電源電路41的開閉開關(guān)SWl是將鋰離子電池27從車輛用電源裝置10電分離的開關(guān)。另外，在車輛用電源裝置10設(shè)有電池模塊43，在該電池模塊43組裝有鋰離子電池27和開閉開關(guān)SWl、SW2。
[0063]在電池模塊43設(shè)有檢測鋰離子電池27的電流、電壓、溫度等的電池傳感器44。另夕卜，為了控制開閉開關(guān)SWl、SW2的工作狀態(tài)，在電池模塊43設(shè)有具備驅(qū)動電路部和/或微電腦等的電池控制器45。電池控制器45基于來自后述的控制單元50的控制信號控制開閉開關(guān)SWl、SW2。另外，電池控制器45在檢測到鋰離子電池27的過大的充放電電流和/或溫度上升的情況下，打開開閉開關(guān)SWl而使鋰離子電池27從車輛用電源裝置10分離。應(yīng)予說明，雖未圖示，但電池控制器45與上述的ISG控制器24同樣地，連接到第二電源線30。
[0064]如上所述，在第二電源線30連接有瞬時電壓降低保護負(fù)載33。該瞬時電壓降低保護負(fù)載33是在后述的怠速停止控制的發(fā)動機再啟動時維持工作狀態(tài)所需的電氣設(shè)備。作為瞬時電壓降低保護負(fù)載33，可舉出發(fā)動機輔機類、制動器執(zhí)行器、動力轉(zhuǎn)向執(zhí)行器、儀表板、各種電子控制單元等。另外，在第二電源線30連接有車體負(fù)載34。該車體負(fù)載34是在怠速停止控制的發(fā)動機再啟動時允許瞬間的停止?fàn)顟B(tài)的電氣設(shè)備。作為車體負(fù)載34，可舉出門鏡電機、搖窗電機、散熱器風(fēng)扇電機等。
[0065]如圖2所示，車輛用電源裝置10具有控制電動發(fā)電機16和/或電池模塊43等的控制單元50。控制單元50具有控制鋰離子電池27的充放電的充放電控制器(充放電控制部)51。充放電控制器51基于來自其它控制器和/或傳感器的輸入信號來判定鋰離子電池27的充電狀態(tài)和/或加速器踏板和制動踏板的操作狀況。并且，充放電控制器51基于鋰離子電池27的充電狀態(tài)等來控制電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓，控制鋰離子電池27的充放電。
[0066]另外，控制單元50具有控制發(fā)動機12的停止和再啟動的ISS控制器(發(fā)動機控制部)52<JSS控制器52基于來自其它控制器和/或傳感器的輸入信號來判定發(fā)動機12的停止條件和啟動條件。在停止條件成立的情況下，ISS控制器52使發(fā)動機12自動停止，另一方面，在啟動條件成立的情況下，ISS控制器52使發(fā)動機12自動再啟動。作為發(fā)動機12的停止條件，例如可舉出車速為預(yù)定車速以下，且踩踏制動踏板。另外，作為發(fā)動機12的啟動條件，例如可舉出解除制動踏板的踩踏或踩踏加速器踏板。應(yīng)予說明，ISS控制器52的ISS是指“idling stop system”(怠速停止系統(tǒng))。
[0067]作為與控制單元50連接的傳感器，有檢測鉛電池28的充放電電流和/或充電狀態(tài)等的電池傳感器53，檢測加速器踏板的踩踏量的加速傳感器54，檢測制動踏板的踩踏量的制動傳感器55。另外，作為與控制單元50連接的傳感器，有檢測作為車輛11的行駛速度的車速的車速傳感器56，在發(fā)動機啟動時進行手動操作的起動開關(guān)(Start switch)57等。另外，從I SG控制器24向控制單元50輸入電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓、發(fā)電電流、再生轉(zhuǎn)矩、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩等。同樣地，從電池控制器45向控制單元50輸入鋰離子電池27的充放電電流和/或充電狀態(tài)、開閉開關(guān)SWl、SW2的工作狀態(tài)等。此外，在控制單元50連接有向乘車人通知車輛用電源裝置10的異常的警報燈58。
[0068]應(yīng)予說明，在控制單元50設(shè)有由CPU、R0M、RAM等構(gòu)成的微電腦和/或針對各種執(zhí)行器而生成控制電流的驅(qū)動電路等。另外，控制單元50、電動發(fā)電機16和電池模塊43等借由CAN和/或LIN等車載網(wǎng)絡(luò)59相互連接。
[0069][電池的電壓特性]
[0070]接著，對鋰離子電池27和鉛電池28的電壓特性進行說明。圖4是表示電池的端子電壓與充電狀態(tài)SOC之間的關(guān)系的曲線圖。應(yīng)予說明，充電狀態(tài)S0C(state of charge)是表示電池的充電程度的值，是電池的剩余容量相對于設(shè)計容量的比率。另外，圖4中示出的端子電壓V1、V2是未流通電流時的電池電壓，即開放端電壓。另外，圖4中示出的符號GH表示電動發(fā)電機16的最大發(fā)電電壓。
[0071]如圖4所示，將鋰離子電池27的端子電壓Vl設(shè)定為比鉛電池28的端子電壓V2高。即，將鋰離子電池27的充放電范圍Xl中的下限電壓VlL設(shè)定為比鉛電池28的充放電范圍X2中的上限電壓V2H高。另外，將鋰離子電池27的端子電壓Vl設(shè)定為比鉛電池28的充電電壓上限(例如，16V)低。即，將鋰離子電池27的充放電范圍Xl中的上限電壓VlH設(shè)定為比鉛電池28的充電電壓上限低。由此，即使在將鋰離子電池27與鉛電池28并聯(lián)連接的情況下，也能夠避免由鋰離子電池27引起的鉛電池28的過充電，能夠避免鉛電池28的劣化。應(yīng)予說明，從抑制蓄電池的劣化的觀點考慮，充電電壓上限是針對每種蓄電池的種類而設(shè)定的充電電壓的上限值。
[0072]另外，如圖4所示，由于鋰離子電池27的循環(huán)特性優(yōu)異，所以對鋰離子電池27設(shè)定寬的充放電范圍XI。另一方面，從防止電池劣化的觀點考慮，對鉛電池28設(shè)定充滿電附近的窄的充放電范圍X2。此外，將鋰離子電池27的內(nèi)部電阻設(shè)定為比鉛電池28的內(nèi)部電阻小。
[0073][電動發(fā)電機的發(fā)電控制]
[0074]接下來，對電動發(fā)電機16的發(fā)電控制進行說明。圖5是表示電動發(fā)電機16的發(fā)電控制的一個例子的時序圖。在圖5中不出電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG、鋰離子電池27的端子電壓Vl和充電狀態(tài)S1、鉛電池28的端子電壓V2和充電狀態(tài)S2。另外，圖5中示出的制動器ON是指踩踏制動踏板的狀態(tài)，制動器OFF是指解除制動踏板的踩踏的狀態(tài)。
[0075]如圖5所示，將鋰離子電池27的充電狀態(tài)SI控制在充放電范圍Xl內(nèi)。例如，在鋰離子電池27的充電狀態(tài)SI隨著放電而降低到下限值SL的情況下，將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電狀態(tài)而對鋰尚子電池27進行充電。在此，作為電動發(fā)電機16的發(fā)電狀態(tài)，有燃燒發(fā)電狀態(tài)和再生發(fā)電狀態(tài)。燃燒發(fā)電狀態(tài)是利用發(fā)動機12動力使電動發(fā)電機16發(fā)電，將燃料的能量變換為電能的發(fā)電狀態(tài)。另外，再生發(fā)電狀態(tài)是在車輛減速時使電動發(fā)電機16發(fā)電，將車輛11的動能變換為電能的發(fā)電狀態(tài)。為了提高車輛11的能效而改善燃耗性能，優(yōu)選通過增加電動發(fā)電機16的再生發(fā)電狀態(tài)而減少電動發(fā)電機16的燃燒發(fā)電狀態(tài)，抑制發(fā)動機12的燃料消耗量。即，優(yōu)選將電動發(fā)電機16的再生電力積極地存儲于鋰離子電池27，將該再生電力從鋰離子電池27釋放到車體負(fù)載34等，由此減少電動發(fā)電機16的燃燒發(fā)電狀態(tài)。
[0076]是否將電動發(fā)電機16控制為燃燒發(fā)電狀態(tài)，是基于鋰離子電池27的充電狀態(tài)SI而決定的。即，在充電狀態(tài)SI降低到下限值SL時，充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為燃燒發(fā)電狀態(tài)。并且，在充電狀態(tài)SI達到第一上限值SHl為止，充放電控制器51維持電動發(fā)電機16的燃燒發(fā)電狀態(tài)。另一方面，是否將電動發(fā)電機16控制為再生發(fā)電狀態(tài)，是基于加速器踏板和/或制動踏板的操作狀況而決定的。即，在解除加速器踏板的踩踏的車輛減速時或踩踏制動踏板的車輛減速時，充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為再生發(fā)電狀態(tài)。并且，在踩踏加速器踏板的情況下或解除制動踏板的踩踏的情況下，充放電控制器51解除電動發(fā)電機16的再生發(fā)電狀態(tài)，將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)予說明，在將電動發(fā)電機16控制為再生發(fā)電狀態(tài)的基礎(chǔ)上，在充電狀態(tài)SI上升到第二上限值SH2的情況下，為了防止鋰離子電池27的過充電，解除電動發(fā)電機16的再生發(fā)電狀態(tài)，將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)。
[0077][車輛用電源裝置的電力供給狀況]
[0078]接著，對車輛用電源裝置10的電力供給狀況進行說明。圖6和圖7是表示車輛用電源裝置10的電力供給狀況的說明圖。在圖6中示出鋰離子電池充電時的電力供給狀況，在圖7中示出鋰離子電池放電時的電力供給狀況。
[0079]首先，如圖5所示，如果鋰離子電池27的充電狀態(tài)SI降低到下限值SL(符號Al)，則充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為燃燒發(fā)電狀態(tài)。在該燃燒發(fā)電狀態(tài)中，使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG上升到比鋰離子電池27的端子電壓Vl高的預(yù)定電壓Va(符號BI)。在此，如圖6所示，在使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG上升為比鋰離子電池27的端子電壓Vl高時，電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SW1、SW2保持在閉合的狀態(tài)。由此，如圖6中箭頭所示，將電動發(fā)電機16的發(fā)電電力供給到鋰離子電池27、鉛電池28、瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34。
[0080]這樣，由于將電動發(fā)電機16控制為燃燒發(fā)電狀態(tài)，對鋰離子電池27進行充電，所以鋰離子電池27的充電狀態(tài)SI緩慢上升。然后，如圖5所示，如果充電狀態(tài)SI達到第一上限值SHl (符號A2)，則充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)。在該發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)中，將電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG降低到比鋰離子電池27的端子電壓Vl低的“O”(符號B2)。在此，如圖7所示，在使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG下降為比鋰離子電池27的端子電壓Vl低時，將電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SW1、SW2保持在閉合的狀態(tài)。由此，如圖7中箭頭所示，將存儲于鋰離子電池27的電力供給到瞬時電壓降低保護負(fù)載33和車體負(fù)載34，抑制鉛電池28的放電。
[0081]應(yīng)予說明，基本上將存儲于鉛電池28的電力供給到瞬時電壓下降保護負(fù)載33和車體負(fù)載34，但如果鉛電池28的充電狀態(tài)降低，則也將存儲于鋰離子電池27的電力供給到鉛電池28。
[0082]接著，如圖5所示，如果踩踏制動踏板(符號Cl)，則充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為再生發(fā)電狀態(tài)。在該再生發(fā)電狀態(tài)中，使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG上升到比鋰離子電池27的端子電壓Vl高的預(yù)定電壓Vb(符號B3)。在此，如圖6所示，在使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG上升為比鋰離子電池27的端子電壓Vl高時，將電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SWl、SW2保持為閉合的狀態(tài)。由此，如圖6中箭頭所示，將電動發(fā)電機16的發(fā)電電力供給到鋰離子電池27、鉛電池28、瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34。
[0083]其后，如圖5所示，如果解除制動踏板的踩踏(符號C2)，則充放電控制器51將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)。在該發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)中，將電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG降低至吡鋰離子電池27的端子電壓Vl低的“O”(符號B4)。在此，如圖7所示，在使電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG下降為比鋰離子電池27的端子電壓Vl低時，將電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SWl、SW2保持為閉合的狀態(tài)。由此，如圖7中箭頭所示，將存儲于鋰離子電池27的電力供給到瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34和鉛電池28(鉛電池28的充電狀態(tài)下降時)。
[0084]如上所述，通過控制電動發(fā)電機16的發(fā)電電壓VG，從而能夠控制鋰離子電池27的充放電。即，通過使發(fā)電電壓VG上升為比端子電壓Vl高，從而能夠?qū)︿囯x子電池27進行充電。另一方面，通過使發(fā)電電壓VG下降為比端子電壓Vl低，從而能夠使鋰離子電池27放電。并且，由于將鋰離子電池27的端子電壓Vl設(shè)定得比鉛電池28的端子電壓V2高，所以能夠在將開閉開關(guān)SWl、SW2保持為閉合的狀態(tài)下使鋰離子電池27充放電。即，能夠不使鉛電池28與鋰離子電池27斷開而使鋰離子電池27放電，因此能夠在不使車輛用電源裝置10的電路結(jié)構(gòu)、開關(guān)控制變得復(fù)雜的情況下使鋰離子電池27積極地充放電。由此，能夠降低使車輛11的能效提高的車輛用電源裝置10的成本。
[0085]如圖6所示，在使電動發(fā)電機16發(fā)電時，能夠抑制對鉛電池28的充電，并且能夠積極地對鋰離子電池27進行充電。即，由于鋰離子電池27的內(nèi)部電阻比鉛電池28的內(nèi)部電阻小，所以能夠抑制對鉛電池28的充電，并且能夠積極地對鋰離子電池27進行充電。另外，如圖7所示，在使電動發(fā)電機16的發(fā)電停止時，能夠抑制鉛電池28的放電，并且能夠使鋰離子電池27積極地放電。即，由于鋰離子電池27的端子電壓Vl比鉛電池28的端子電壓V2高，所以能夠抑制鉛電池28的放電，并且能夠使鋰離子電池27積極地放電。這樣，能夠抑制鉛電池28的充放電，因此能夠緩和針對鉛電池28要求的輸出特性、循環(huán)特性，能夠降低鉛電池28的成本。從這方面考慮，也能夠降低車輛用電源裝置10的成本。
[0086]應(yīng)予說明，在上述的說明中，在使發(fā)電電壓VG比端子電壓Vl低時，將電動發(fā)電機16控制為發(fā)電停止?fàn)顟B(tài)，但不限于此。即使在維持電動發(fā)電機16的發(fā)電狀態(tài)而使發(fā)電電壓VG比端子電壓Vl低的情況下，也能夠使鋰離子電池27放電。此時，通過調(diào)整電動發(fā)電機16的發(fā)電電流，從而能夠控制鋰離子電池27的放電電流。即，通過增加電動發(fā)電機16的發(fā)電電流，從而能夠減少鋰離子電池27的放電電流。另一方面，通過減少電動發(fā)電機16的發(fā)電電流，從而能夠增加鋰離子電池27的放電電流。
[0087][發(fā)動機啟動控制]
[0088]接下來，對發(fā)動機啟動時的車輛用電源裝置10的電力供給狀況進行說明。圖8和圖9是表示車輛用電源裝置10的電力供給狀況的說明圖。在圖8中示出通過起動開關(guān)操作進行的發(fā)動機初次啟動時的電力供給狀況，在圖9中示出通過怠速停止控制來進行發(fā)動機再啟動時的電力供給狀況。
[0089]如圖8所示，在駕駛員利用起動開關(guān)操作進行發(fā)動機初次啟動時，在閉合電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SW2之后，閉合起動繼電器35。由此，起動馬達21從鉛電池28接收電力，通過起動馬達21的搖動(cranking)動作啟動發(fā)動機12。應(yīng)予說明，電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SWl在啟動發(fā)動機12之后閉合。在上述的說明中，從抑制鋰離子電池27的放電的觀點考慮，打開開閉開關(guān)SWl，但不限于此。例如，在寒冷地區(qū)等低溫環(huán)境下，也可以通過閉合開閉開關(guān)SWl、SW2，從而從鉛電池28和鋰離子電池27這兩方對起動馬達21供給電力。
[0090]如圖9所示，在通過怠速停止控制進行發(fā)動機再啟動時，在打開電池模塊43內(nèi)的開閉開關(guān)SW2之后，電動發(fā)電機16的目標(biāo)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩被提高。由此，電動發(fā)電機16從鋰離子電池27接收電力，通過作為啟動裝置的電動發(fā)電機16的搖動動作來啟動發(fā)動機12。在通過怠速停止控制進行發(fā)動機再啟動時，通過打開開閉開關(guān)SW2而斷開第一電源電路41與第二電源電路42，從而能夠針對第二電源電路42的瞬時電壓降低保護負(fù)載33防止瞬間的電壓降低，換言之能夠防止瞬時電壓降低。由此，在發(fā)動機再啟動時，能夠維持瞬時電壓降低保護負(fù)載33的工作狀態(tài)，因此能夠提高車輛質(zhì)量。
[0091][另一實施方式]
[0092]以下，對本發(fā)明的另一實施方式進行說明。圖10是表示本發(fā)明的另一實施方式的車輛用電源裝置200的構(gòu)成的電路圖。應(yīng)予說明，在圖10中，對與圖2所示的部件和器件相同的部件和器件標(biāo)注相同的符號，并省略其說明。
[0093]車輛用電源裝置200具有作為發(fā)電機的交流發(fā)電機201。該交流發(fā)電機201與上述的電動發(fā)電機16同樣地，與發(fā)動機12的曲柄軸14機械性地連接。交流發(fā)電機201具有:具備定子線圈的定子202和具備勵磁線圈的轉(zhuǎn)子203。另外，為了控制定子線圈和/或勵磁線圈的通電狀態(tài)，在交流發(fā)電機201設(shè)有具備逆變器、穩(wěn)壓器和微電腦等的發(fā)電控制器204。通過使用發(fā)電控制器204控制勵磁線圈和/或定子線圈的通電狀態(tài)，從而能夠控制交流發(fā)電機201的發(fā)電電壓和/或發(fā)電電流。
[0094]在這樣的交流發(fā)電機201并聯(lián)連接有鋰離子電池27和鉛電池28。在鋰離子電池27的正極端子27a連接有第一電源線29，在鉛電池28的正極端子28a連接有第二電源線30。在第一電源線29設(shè)有開閉開關(guān)SWl，在第二電源線30設(shè)有開閉開關(guān)SW2。另外，在交流發(fā)電機201的輸出端子201a連接有通電線205，在起動馬達21借由起動繼電器35連接有通電線206。從交流發(fā)電機201延伸的通電線205與第二電源線30連接。另外，第一電源線29、第二電源線30和通電線206借由節(jié)點207相互連接。
[0095]在車輛用電源裝置200設(shè)有具備鋰離子電池27和起動馬達21的第一電源電路211。另外，在車輛用電源裝置200設(shè)有具備鉛電池28、瞬時電壓降低保護負(fù)載33和車體負(fù)載34等的第二電源電路212。并且，第一電源電路211與第二電源電路212借由開閉開關(guān)(開關(guān))SW2而連接。即，開閉開關(guān)SW2在將第一電源電路211與第二電源電路212電連接的導(dǎo)通狀態(tài)和將第一電源電路211與第二電源電路212電分離的斷開狀態(tài)之間進行切換。應(yīng)予說明，在圖示的例子中，在第一電源線29設(shè)置開閉開關(guān)SWl，但不限于此，也可以在負(fù)極側(cè)的通電線38設(shè)置開閉開關(guān)SWl。
[0096]具備這樣的電路構(gòu)成的車輛用電源裝置200能夠與上述的車輛用電源裝置10同樣地發(fā)揮功能。即，在使開閉開關(guān)SWl、SW2為閉合的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，通過使交流發(fā)電機201的發(fā)電電壓上升為比鋰離子電池27的端子電壓Vl高，從而能夠?qū)⒔涣靼l(fā)電機201的發(fā)電電力供給到鋰離子電池27、鉛電池28、瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34。另一方面，通過使交流發(fā)電機201的發(fā)電電壓下降為比鋰離子電池27的端子電壓Vl低，從而能夠?qū)⒋鎯τ阡囯x子電池27的電力供給到瞬時電壓降低保護負(fù)載33、車體負(fù)載34和鉛電池28。這樣，通過控制交流發(fā)電機201的發(fā)電電壓，從而能夠在將開閉開關(guān)SW1、SW2保持為閉合的狀態(tài)下控制鋰離子電池27的充放電。
[0097]另外，與上述的車輛用電源裝置10同樣地，在駕駛員利用起動開關(guān)操作進行發(fā)動機初次啟動時，在閉合開閉開關(guān)SW2之后，閉合起動繼電器35。由此，起動馬達21從鉛電池28接收電力，通過起動馬達21的搖動動作啟動發(fā)動機12 ο應(yīng)予說明，開閉開關(guān)SWI在啟動發(fā)動機12之后閉合。另外，在通過怠速停止控制進行的發(fā)動機再啟動時，在打開開閉開關(guān)SW2之后閉合起動繼電器35。由此，起動馬達21從鋰離子電池27接收電力，通過作為啟動裝置的起動馬達21的搖動動作啟動發(fā)動機12 ο在通過怠速停止控制進行的發(fā)動機再啟動時，通過打開開閉開關(guān)SW2而斷開第一電源電路211與第二電源電路212，從而能夠針對第二電源電路212的瞬時電壓降低保護負(fù)載33防止瞬間的電壓降低，換言之能夠防止瞬時電壓降低。由此，在發(fā)動機再啟動時能夠維持瞬時電壓降低保護負(fù)載33的工作狀態(tài)，因此能夠提高車輛質(zhì)量。
[0098]本發(fā)明不受上述實施方式限定，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)當(dāng)然可以進行各種變更。如上所述，采用鋰離子電池27作為第一蓄電池，采用鉛電池28作為第二蓄電池。在將鋰離子電池27與鉛電池28組合時，作為鋰離子電池27，優(yōu)選在正極材料中使用了磷酸鐵鋰的磷酸鐵鋰離子電池。然而，作為第一蓄電池、第二蓄電池，不限于鋰離子電池27、鉛電池28，可以采用任何蓄電池。例如，作為第一蓄電池，可以采用鉛電池、鎳氫電池、雙電層電容器等。另外，作為第二蓄電池，可以采用鋰離子電池、鎳氫電池、雙電層電容器等。應(yīng)予說明，作為第一蓄電池和第二蓄電池，當(dāng)然可以采用端子電壓和/或內(nèi)部電阻不同的同種蓄電池。
[0099]在上述的說明中，使用作為發(fā)電機和電動機發(fā)揮功能的電動發(fā)電機16，但不限于此，可以使用不作為電動機發(fā)揮功能的發(fā)電機。在該情況下，通過控制發(fā)電機的發(fā)電電壓，從而也能夠控制第一蓄電池的充放電。另外，作為電動發(fā)電機16，不限于感應(yīng)發(fā)電機，也可以采用其它形式的發(fā)電機。
[0100]在上述的說明中，在構(gòu)成通電路徑100的第二電源線30設(shè)置開閉開關(guān)SW2，但不限于此，可以在構(gòu)成通電路徑101的通電線39設(shè)置開閉開關(guān)SW2。這樣，即使在通電路徑101設(shè)置開閉開關(guān)SW2的情況下也能夠控制鉛電池28相對于電源電路的連接狀態(tài)。另外，作為設(shè)置于車輛用電源裝置10的開閉開關(guān)SW1、SW2，可以是利用電磁力使接觸子動作的電磁式的開關(guān)，也可以是使用半導(dǎo)體元件構(gòu)成的半導(dǎo)體式的開關(guān)。
[0101]在上述的說明中，在一個控制單元50設(shè)置充放電控制器51和ISS控制器52，但不限于此。例如，也可以將組裝有充放電控制器51的控制單元與組裝有ISS控制器52的控制單元分開。另外，作為搭載有車輛用電源裝置10的車輛11，不限于具備怠速停止功能的車輛，也可以是不具備怠速停止功能的車輛。另外，在上述的說明中，將車體負(fù)載34連接到第一電源電路41，但不限于此，可以將車體負(fù)載34僅連接到第二電源電路42，也可以將車體負(fù)載34連接到第一電源電路41和第二電源電路42這兩方。
[0102]在上述的說明中，在將電動發(fā)電機16控制為燃燒發(fā)電狀態(tài)時，將發(fā)電電壓VG上升到預(yù)定電壓Va，在將電動發(fā)電機16控制為再生發(fā)電狀態(tài)時，將發(fā)電電壓VG上升到預(yù)定電壓Vb，但不限于此。例如，也可以使電動發(fā)電機16的目標(biāo)發(fā)電電壓在燃燒發(fā)電狀態(tài)和再生發(fā)電狀態(tài)下一致。另外，在燃燒發(fā)電狀態(tài)、再生發(fā)電狀態(tài)中，可以基于車速、加速器操作量、制動器操作量使電動發(fā)電機16的目標(biāo)發(fā)電電壓變化。另外，在上述的說明中，在怠速停止控制的發(fā)動機再啟動時，將電動發(fā)電機16作為電動機驅(qū)動，但不限于此。例如，在發(fā)動機啟動后的加速行駛時，也可以通過將電動發(fā)電機16作為電動機驅(qū)動來減少發(fā)動機12的負(fù)載。
【主權(quán)項】
1.一種車輛用電源裝置，搭載于車輛，其特征在于，具有: 發(fā)電機，其與發(fā)動機連接； 第一蓄電池，其與所述發(fā)電機連接； 第二蓄電池，其與所述第一蓄電池并聯(lián)地連接到所述發(fā)電機，且端子電壓比所述第一蓄電池低；以及 充放電控制部，其控制所述發(fā)電機的發(fā)電電壓，并控制所述第一蓄電池的充放電， 所述充放電控制部通過使所述發(fā)電電壓上升為比所述第一蓄電池的端子電壓高，從而將電力從所述發(fā)電機供給到所述第一蓄電池， 所述充放電控制部通過使所述發(fā)電電壓下降為比所述第一蓄電池的端子電壓低，從而將電力從所述第一蓄電池供給到電負(fù)載。2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的車輛用電源裝置，其特征在于， 所述第一蓄電池的內(nèi)部電阻比所述第二蓄電池的內(nèi)部電阻小。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2記載的車輛用電源裝置，其特征在于，具有: 第一電源電路，其具備所述第一蓄電池； 第二電源電路，其具備所述第二蓄電池和所述電負(fù)載；以及 開關(guān)，其連接所述第一電源電路與所述第二電源電路， 在所述開關(guān)為閉合的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，所述充放電控制部通過使所述發(fā)電電壓上升為比所述第一蓄電池的端子電壓高，從而將電力從所述發(fā)電機供給到所述第一蓄電池， 在所述開關(guān)為閉合的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，所述充放電控制部通過使所述發(fā)電電壓下降為比所述第一蓄電池的端子電壓低，從而將電力從所述第一蓄電池供給到電負(fù)載。4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的車輛用電源裝置，其特征在于， 具有發(fā)動機控制部，其基于停止條件使所述發(fā)動機自動停止，基于啟動條件使所述發(fā)動機自動再啟動， 所述電負(fù)載是在通過所述發(fā)動機控制部進行發(fā)動機再啟動時，維持工作狀態(tài)的電氣設(shè)備， 在所述開關(guān)為打開的狀態(tài)的基礎(chǔ)上，所述發(fā)動機控制部驅(qū)動啟動裝置而使所述發(fā)動機再啟動。5.根據(jù)權(quán)利要求4記載的車輛用電源裝置，其特征在于， 所述發(fā)電機是使所述發(fā)動機開始轉(zhuǎn)動的所述啟動裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求3記載的車輛用電源裝置，其特征在于， 所述開關(guān)被設(shè)置在連接所述第一蓄電池的正極端子與所述第二蓄電池的正極端子的通電路徑上。
【文檔編號】B60L1/00GK106004445SQ201610176823
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月25日
【發(fā)明人】鈴木浩史, 木下貴博
【申請人】富士重工業(yè)株式會社