專利名稱：車輛用電源裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及裝載于例如混合動力車、電動汽車等車輛上的車輛用電源裝置。特別是涉及用來進行車輛的電制動的車輛用電源裝置。
背景技術：
近年來，混合動力車、電動汽車的開發正急速地發展。關于車輛的制動，從以前的機械制動向電制動的開發也隨之急速地發展，并提出了各種提案。
一般是使用電池作為其電源以進行車輛的電制動。在那種情況下，若只有該電池，一旦由于某些原因該電池不能提供電力，就不能進行車輛的制動了。因此，就有了這樣的構成該電池以外，裝載輔助的電池作為輔助電源，能夠在緊急時應對。
作為與本申請相關的現有技術文獻，已知有例如日本專利申請公開特開平5-116571號公報。
在這種車輛用電源裝置中，由于輔助電源涉及緊急時的車輛制動，所以在緊急時能可靠地對該輔助電源供給電力是極其重要的關鍵。因此，能可靠地預測輔助電源的壽命，并能經常檢驗出輔助電源的狀態是非常重要的。
但是，在此，也使用電池作為輔助電源的情況下，要預測該輔助電源用的電池的壽命是非常困難的。而且，關于該電池的狀態，雖然能確認其電壓，但僅靠電壓的話，要檢測狀態的異變是困難的。因此，以往是通過提前定期地交換該電池來確保更高的安全性的。但是，雖然提前定期地交換該電池，但是每天或者每次車輛行駛開始時都檢查電池的狀態是困難的，故有必要進一步實現安全性的提高。
發明內容
本發明的車輛用電源裝置具有以下的結構。
電子控制部為了控制制動器，根據來自制動踏板的信息和基于所述車輛的行駛狀態的信息中的至少一個，對制動器輸出車輛制動控制用的信息。
電池，通過電子控制部對制動器進行電力供給。
輔助電源，包含有具有由多個電容器形成的電容器組件以及用來檢測電容器組件的異常的檢測部的電源后備組件，在所述電池異常時，通過所述電子控制部對所述制動器進行電力供給。
在此，檢測部在使電容器組件充電或者放電時測量電容器組件的內部電阻值，由電容器組件的單位時間內的電壓變化率測量電容器組件的內部電容值。檢測部根據測量出的內部電阻值和內部電容值，判斷電容器組件的狀態是否正常。
由此，因為使用電容器組件作為輔助電源，所以能大幅度地延長輔助電源的壽命，同時能延長至與車輛的耐久壽命大致相同的程度。其結果，就能實現電源后備組件無需維護。又，在充電或者放電時，由電容器組件的電壓求得內部電阻值，由電壓變化率求得內部電容值。由此，就能夠更精確地測量電容器組件的內部電阻值和內部電容值。這樣，就能判斷電容器組件的狀態是否正常。
圖1表示本發明實施形態的車輛用電源裝置的構成；圖2是本發明實施形態的車輛用電源裝置的電路圖；圖3是表示本發明實施形態中的判斷電容器組件的劣化異常的流程圖；圖4A表示本發明實施形態中充電時的電容器組件的電壓值；圖4B表示本發明實施形態中放電時的電容器組件的電壓值；圖5A表示本發明實施形態中電容器組件的標準內部電容值；圖5B表示本發明實施形態中電容器組件的標準內部電阻值；圖6表示本發明實施形態中電容器組件的內部電阻值相對于內部電容值的臨界值。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發明的實施形態進行說明。
圖1表示本發明實施形態的車輛用電源裝置的構成。
在圖1中，12V用電池1用來為車輛內提供電力。設有電源后備組件2作為該電池1的輔助電源。而且，還設有輸出用來控制車輛制動的信息的電子控制部3。由電池1以及電源后備組件2兩者向該電子控制部3供給電力。并且，還設有將控制車輛的制動的信息傳達給電子控制部3的制動踏板4。電子控制部3根據來自該制動踏板4的信息控制制動器5。由該制動器5使車胎6制動。
接著，對本發明實施形態的車輛用電源裝置的詳細構成進行說明。
圖2是本發明實施形態的車輛用電源裝置的電路圖。
在圖2中，電池1通過用來使車輛動作開始以及結束的點火開關8，與設于電源后備組件2的IG(點火發生器)端子9連接，同時還與設于電源后備組件2的+BC端子10連接。該+BC端子10是將電力供給電源后備組件2的端子。點火開關8的作用在于使車輛的動作開始或者結束。而且，電池1與向電子控制部3供給電力的電源供給端子20連接。
電源后備組件2和電子控制部3通過通信輸入端子11、通信輸出端子12以及OUT端子13相互連接。
在此，通信輸入端子11是將信號從電子控制部3輸入到電源后備組件2的端子。通信輸出端子12是將信號從電源后備組件2輸出到電子控制部3的端子。OUT端子13是輸出電源后備組件2內的備用檢測器檢測出的電壓，或者電池1異常時輸出蓄于電源后備組件2內的電荷的端子。
在此，對電源后備組件2的構成進行說明。
電源后備組件2，是在電池1異常時通過電子控制部3向制動器5供給電力的輔助電源。該電源后備組件2含有電容器組件15。
該電容器組件15由多個電容器構成，例如，通過連接多個能急速充放電的雙電荷層電容器而構成。而且，電源后備組件2包含有對該電容器組件15進行充電的充電電路16以及進行放電的放電電路17。這些都按照微型電子計算機14的指示被控制著。充電電路16，為了使充電中的電容器組件15的電壓上升接近于一定值，含有恒流控制部(未圖示)。
在電源后備組件2上，作為第1檢測部，具有檢測從電池1輸出的電壓的電壓檢測器18。而且，電壓檢測器18結合有FET開關19，該FET開關19在電壓檢測器18檢測出電壓的異常時，使得通過OUT端子13從電容器組件15向電子控制部3放電成為可能。
又，電源后備組件2上，為了根據充放電的舉動檢測電容器組件15的異常，作為第2檢測部設有檢測部22。檢測部22含有微型電子計算機14、充電電路16和放電電路17。
接著，對車輛用電源裝置的動作進行說明。
首先，為了使車輛的動作開始，例如，將點火設為ON，則從電池1與IG端子9連接的點火開關8就為ON。這樣，電池1就向電源后備組件2以及電子控制部3供應電壓12V。電子控制部3通過通信輸入端子11將允許從電池1向電容器組件15充電的充電許可信號輸入給電源后備組件2。微型電子計算機14收到該充電許可信號，對充電電路16發出充電許可的指示。一旦許可充電，電荷就通過+BC端子10、充電電路16從電池1向電容器組件15充電。該充電電荷成為在電池1的電壓低下時或者異常時，供給電子控制部3的電荷。
另一方面，通過+BC端子10從電池1輸出的電壓被設于電壓檢測器18的傳感器檢測，并被輸出到OUT端子13。在此，若由電池1外加的電壓在基準值(9.5V)以上的話，就可確認來自電池1的電壓以及電源后備組件2的動作是正常的，繼續從電池1向電子控制部3供給電力。
由此，車輛就能夠進行正常的動作。在正常的時候，使圖1所示的制動踏板4動作時，電子控制部3輸入來自制動踏板4的信息，根據該信息向制動器5輸出控制車輛的制動的信息。而且，制動器5基于該輸出的信息而動作，能可靠地制動車胎6，其結果就能夠可靠地控制車輛。
其后，為了結束車輛的動作，將點火設為OFF的話，點火開關8就為OFF，來自電池1的電力供給停止。此時，微型電子計算機14將指示放出蓄于電容器組件15的電荷的信號發送給放電電路17。放電電路17根據該信號將蓄于電容器組件15的電荷放電。
接著，對電池1的電壓低下時或者異常時的車輛用電源裝置的動作進行說明。
若開始車輛的動作，電荷就從電池1向電容器組件15充電。用電壓檢測器18檢測從電池1外加在電源后備組件2上的電壓。電源后備組件2將該檢測了的電壓從OUT端子13輸出。由此，從電池1向電子控制部3供給電力。在此，電壓檢測器18具有用來檢測電池1異常的傳感器。由此，在檢測電壓時，該傳感器的檢測電壓不滿基準值(9.5V)的話，電壓檢測器18就可檢測出從電池1輸出的電壓異常。
根據該檢測到異常的信息，在電池1正常時基本處于OFF的FET開關19變為ON。那時，就能夠從電容器組件15向OUT端子13放電，同時來自電池1的電力供給停止。而且，電壓檢測器18向微型電子計算機14輸出基于來自電池1的電力供給的停止的信號。微型電子計算機14指示放電電路17放出蓄于電容器組件15的電荷。根據該指示，蓄于電容器組件15的電荷通過FET開關19輸出至OUT端子13并供給電子控制部3。
又，通過通信輸出端子12將該異常信息從微型電子計算機14發送至電子控制部3，例如，在車輛內部顯示例如電池1異常這樣的信息。因此，就可指示駕駛者立即停止車輛。在這樣異常的時候，由于作為非常電源將蓄于電容器組件15的電荷供給電子控制部3，所以駕駛者能夠從制動踏板4通過電子控制部3使制動器5動作，使車輛安全地停下來。
又，在車輛動作過程中，第2檢測部22檢測出電容器組件15的異常的情況下，微型電子計算機14通過通信輸出端子12將電容器組件15異常的信息發送給電子控制部3。由此，和電池1異常時一桿，顯示電容器組件15異常。由此，駕駛者就能夠委托修理公司進行電容器組件15的檢查、交換等。
以下，參照附圖對電容器組件15的異常檢測方法進行說明。
圖3是電容器組件15的劣化異常判斷的流程圖。
圖4A表示充電時的電容器組件15的電壓。
圖4B表示放電時的電容器組件15的電壓。
圖5A表示標示了相對于各種溫度而預先設定了的電容器組件15的標準內部電容值的線52。
圖5B表示標示了相對于各種溫度而預先設定了的電容器組件15的標準內部電阻值的線54。
圖6表示內部電阻值相對于針對各種溫度而預先發定了的電容器組件15的內部電容值的臨界值。
以下，以本實施形態為例，根據在圖5A、圖5B中所求得的數值進行說明。
車輛動作開始時，開始對電容器組件15充電，測量溫度(圖3、步驟(a))。
電壓檢測器18，從充電開始時檢測充至電容器組件15的電壓。充電過程中，由于高準確地測量出電容器組件15的內部電阻值，所以充電可在充電途中中斷規定的時間，即從時間T1至時間T2，例如80ms的時間。
因充電而上升了的電壓，如圖4A所示，因中斷充電，電容器組件15的電壓下降。電壓檢測器18檢測充電中斷時的電壓與該下降了的電壓的差ΔV。
從該電壓的差ΔV和充電時的電流值求得電容器組件15的內部電阻值。充電中斷80ms的時間后，再次開始充電，若電壓檢測器18檢測到電容器組件15被充電12V，則充電完成。
電容器組件15的內部電容值通過測量充電時單位時間內的電壓變化率而求得。那時，雖然電容器組件15是以恒流充電的，但是由于電容器的非線性，電壓變化率不是始終恒定的，也就是說，電壓不是始終直線地變化。因此，為了求得更正確的電壓變化率，多次反復，每一規定時間，例如每一秒，測量電壓變化率、電壓和電流。從這些測得的值的平均值算出內部電容值、內部電阻值(圖3、步驟(b))。
在本實施形態的例子中，如圖5A、圖5B所示，充電時的電容器組件15的內部電阻值為130mΩ，內部電容值為10F，溫度為0℃。
充電后的電容器組件15的內部電容值和內部電阻值能夠由測量時的電容器組件15的溫度來推測。
以下，對該方法進行說明。
在電容器組件15充電時，求以下的值(圖3、步驟(c))。
(1)如圖5A所示，在充電時求得的電容器組件15的內部電容值(10F)與充電時的溫度(0℃)下的標準內部電容值(14F)的差。
(2)如圖5B所示，在充電時求得的電容器組件15的內部電阻值(130mΩ)與充電時的溫度(0℃)下的電容器組件15的標準內部電阻值(60mΩ)的差。
5A、圖5B表明內部電容值的差為4F，內部電阻值的差為70mΩ。
經常測量電容器組件15的溫度(圖3、步驟(d))。
因此，如上所述，由求得的內部電容值的差(4F)以及內部電阻值的差(70mΩ)，在每個變化了的溫度對電容器組件15的內部電容值和內部電阻值進行修正(圖3、步驟(e))。
接著，將經修正后的內部電容值和內部電阻值與相對于圖6所示的在各種溫度下設定的電容器組件15的內部電容值的臨界電阻值進行比較。由此來判斷電容器組件15是否劣化，即是否正常(圖3、步驟(f))。
該判斷每5分鐘進行一次。
在進行該判斷時，在電容器組件15的內部電阻值沒有超過圖6所示的臨界值的情況下，則判斷電容器組件15是正常的。在該內部電阻值超過臨界值的情況下，則判斷電容器組件15劣化、異常。那時，在車輛內部就顯示出異常的信息。
在此，若判斷電容器組件15是正常的，則回到步驟(d)。
在本實施形態中，電容器組件15的溫度從0℃變化為15℃、30℃時的內部電容值表示于圖5A，內部電阻值表示于圖5B。
由上述求得的內部電容值的差(4F)以及內部電阻值的差(70mΩ)，求得15℃時的內部電容值11F和內部電阻值115mΩ，30℃時的內部電容值11F和內部電阻值110mΩ。
使用圖6對這些求得的值和臨界值進行說明。
在本實施形態中，如圖6所示，相對于求得的值的臨界值如下。
0℃時，相對于10F、130mΩ，如參照符號62所示，臨界值為230mΩ，15℃時，相對于11F、115mΩ，如參照符號64所示，臨界值為180mΩ，30℃時，相對于11F、130mΩ，如參照符號66所示，臨界值為80mΩ。
因此，判斷電容器組件15在0℃、15℃時正常，30℃時為異常。
在此，在判斷電容器組件15為異常的時，5分鐘后再次進行測量(圖3、步驟(g))。
此時，若再次判斷為異常的話，則電容器組件15劣化、異常的判斷就確定了(圖3、步驟(h))。此時，在車輛內部顯示電容器組件15因劣化而異常的信息，將該異常告知駕駛者。
若在該再次測量時判斷為正常，則回到圖3的步驟(d)，繼續進行測量，再次進行劣化判斷，即判斷是否為正常。
在本實施形態中，中斷充電，由中斷后不久的電壓的下降值ΔV求內部電阻值。而且，還可在由充電再開后不久或者充電開始時的上升電壓求內部電阻值。
又，在本實施形態中，已對使電容器組件充電而進行測量的方法進行了說明。而且，如圖4B所示那樣，也可以使電容器組件放電來進行測量。采用圖4B所示的方法時，則由在時間T1至T2的80ms的時間里中斷放電而產生的電壓的上升值ΔV求電容器組件的內部電阻值。
如上所述，采用本實施形態，在每次使電源后備組件充電或者放電時，精確地測量電容器組件的內部電容值和內部電阻值。而且，通過將測量時的溫度下的內部電阻值的臨界值與測量或者修正而得到的內部電阻值進行比較，就能夠在電容器組件每次充電時確認電容器組件的劣化狀態。因此，能夠得到特別是相對于溫度變化可靠性高的電源后備組件，同時可得到安全性高的車輛用電源裝置。
本發明是具有使用多個電容器形成的電容器組件作為輔助電源的電源后備組件的車輛用電源裝置。即使在電池異常的時候，也能夠通過輔助電源可靠地向電子控制部供給電力。而且，在每次開始車輛的動作時，都能進行確認電源后備組件的動作和電容器組件的劣化狀態。因此，提供了具有可靠性高的電源后備組件的可靠性高、安全性高的車輛用電源裝置。可以作為在由電控制制動車輛時使用的車輛用電源裝置，例如，裝載于混合動力車、電動汽車等上的車輛用電源裝置來使用。
附圖標號說明1—電池，2—電源后備組件，3—電子控制部，4—制動踏板，5—制動器，6—車胎，8—點火開關，9—IG端子，10—+BC端子，11—通信輸入端子，12—通信輸出端子，13—OUT端子，14—微型電子計算機，15—電容器組件，16—充電電路，17—放電電路，18—電壓檢測裝置，19—FET開關，20—電源供給端子，22—檢測部。
權利要求
1.一種車輛用電源裝置，其特征在于，包含電子控制部，該電子控制部根據來自制動踏板的信息和基于所述車輛的行駛狀態的信息中的至少一個，對制動器輸出所述車輛制動控制用的信息；電池，該電池通過所述電子控制部對所述制動器進行電力供給；輔助電源，該輔助電源包含有由多個電容器形成的電容器組件以及用來檢測所述電容器組件的異常的檢測部，在所述電池異常時，通過所述電子控制部對所述制動器進行電力供給所述檢測部，在使所述電容器組件充電或者放電時測量所述電容器組件的內部電阻值，由所述電容器組件的單位時間內的電壓變化率測量所述電容器組件的內部電容值，根據所述測量出的內部電阻值和內部電容值，判斷電容器組件的異常。
2.如權利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述檢測部，在使所述電容器組件充電時，由所述充電開始時候求得的電壓或者在所述充電中斷時求得的電壓，測量所述電容器組件的內部電阻值，由所述充電時所述電容器組件的單位時間內的電壓變化率測量所述電容器組件的內部電容值。
3.如權利要求1所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述檢測部，在使所述電容器組件放電時，由所述放電開始時候求得的電壓或者將放電中途中斷、在該中斷時求得的電壓，測量所述電容器組件的內部電阻值，由所述放電時所述電容器組件的單位時間內的電壓變化率測量所述電容器組件的內部電容值。
4.如權利要求2所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述檢測部，測量所述充電時的所述電容器組件的溫度，根據所述經測量的內部電容值以及所述經測量的內部電阻值分別與在所述充電時測量的溫度下被預先初期設定的所述電容器組件的標準內部電容值以及標準內部電阻值的差，對各溫度下的所述內部電容值以及所述內部電阻值進行修正，通過將所述經修正的內部電阻值與相對于所述各溫度下的經修正的內部電容值的內部電阻值的臨界值進行比較，判斷所述電容器組件的狀態是否正常。
5.如權利要求3所述的車輛用電源裝置，其特征在于，所述檢測部，測量所述放電時的所述電容器組件的溫度，根據所述經測量的內部電容值以及所述經測量的內部電阻值分別與在所述放電時測量的溫度下被預先初期設定的所述電容器組件的標準內部電容值以及標準內部電阻值的差，對各溫度下的所述內部電容值以及所述內部電阻值進行修正，通過將所述經修正的內部電阻值與相對于所述各溫度下的所述經修正的內部電容值的內部電阻值的臨界值進行比較，判斷所述電容器組件的狀態是否正常。
6.如權利要求1至5中任一項所述的車輛用電源裝置，其特征在于，多次地、每隔規定時間對所述電壓變化率進行測量。
全文摘要
本發明提供一種車輛用電源裝置。電子控制部輸出用來控制車輛制動的信息。電池通過電子控制部對所述制動器進行電力供給。作為輔助電源的電源后備組件包含有由多個電容器形成的電容器組件以及用來檢測電容器組件的異常的檢測部，在電池異常時，向所述制動器進行電力供給。檢測部在使電容器組件充電或者放電時測量電容器組件的內部電阻值，由單位時間內的電壓變化率測量其內部電容值。檢測部根據其內部電阻值和內部電容值，判斷電容器組件是否正常。
文檔編號B60R16/04GK1701007SQ200480000990
公開日2005年11月23日 申請日期2004年7月1日 優先權日2003年7月8日
發明者大橋敏彥, 三谷庸介 申請人:松下電器產業株式會社