車用電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及包括電壓不同的兩個蓄電裝置的車用電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，存在包括電壓不同的兩個蓄電裝置的車用電源系統(tǒng)。在這種車用電源系統(tǒng)中，試想兩個蓄電裝置中的高電壓蓄電裝置故障的情況。在高電壓蓄電裝置故障的情況下，為了避免對其它裝置、電路帶來影響，需要切斷該蓄電裝置的充放電電流。即，例如，在高電壓蓄電裝置由鋰離子電池構(gòu)成的情況下，若鋰離子電池產(chǎn)生故障，則可能會因過充電、異常過熱導(dǎo)致冒煙、冒火，需要盡早切斷其充放電電流。因此，在高電壓蓄電裝置產(chǎn)生故障的情況下，利用電流切斷機(jī)構(gòu)(例如繼電器)來切斷向高電壓蓄電裝置的充放電電流。
[0003]然而，即使在高電壓蓄電裝置產(chǎn)生故障并切斷了其充放電電流的狀況下，也需要使車輛行駛到安全場所停止，即所謂的跛行回家(limp home)，為此，需要繼續(xù)發(fā)電或重新開始發(fā)電。此時，例如，發(fā)電機(jī)是具有勵磁繞組且由內(nèi)燃機(jī)等的旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動來發(fā)電產(chǎn)生交流電力的交流發(fā)電機(jī)，經(jīng)由勵磁電路從高電壓蓄電裝置向該勵磁繞組供電，在這種車用電源系統(tǒng)的情況下，在高電壓蓄電裝置被切斷的狀態(tài)下，無法向勵磁電路供電以繼續(xù)發(fā)電或重新開始發(fā)電。以往，為了解決上述問題，例如提出有專利文獻(xiàn)I至4記載的技術(shù)。
[0004]S卩，專利文獻(xiàn)I中記載了如下技術(shù)，具有作為電壓不同的主電源和副電源的兩個蓄電裝置，包括:經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行連接的第I供電電路；與該第I供電電路并聯(lián)，且經(jīng)由開關(guān)對副電源與主電源及一般負(fù)載進(jìn)行連接的第二供電電路；及控制DC/DC轉(zhuǎn)換器和開關(guān)的動作的控制單元，選擇啟動DC/DC轉(zhuǎn)換器且打開開關(guān)的第I控制狀態(tài)、或停止DC/DC轉(zhuǎn)換器且關(guān)閉開關(guān)的第2控制狀態(tài)中的某一個。若使用該技術(shù)，則在副電源故障而被切斷時，切斷第I供電電路，使第2供電電路連通，從而能從主電源向勵磁電路供電。
[0005]專利文獻(xiàn)2中記載了如下技術(shù)，具有電壓不同的兩個蓄電裝置，包括:具備具有勵磁線圈的轉(zhuǎn)子和具有電樞線圈的定子的發(fā)電機(jī)；對電樞線圈中產(chǎn)生的交流電力進(jìn)行整流的整流器；控制施加到勵磁線圈的電壓的勵磁控制電路；與整流器的直流側(cè)連接且進(jìn)行電力的交換的電容器；與負(fù)載連接的電池；連接在電容器與電池之間且能將朝單向或雙向輸入的直流電壓轉(zhuǎn)換成任意電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器；及能選擇電容器和電池中的任一個作為勵磁控制電路的供電源的切換開關(guān)。若使用該技術(shù)，則在電容器故障而被切斷時，將切換開關(guān)切換到電池側(cè)，能從電池向勵磁控制電路供電。
[0006]此外，專利文獻(xiàn)3中記載了如下技術(shù)，具有電壓不同的兩個蓄電裝置，包括:將交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓的AC/DC轉(zhuǎn)換器部；與六(:/1)(:轉(zhuǎn)換器部的直流側(cè)連接的平滑電容器；具有半導(dǎo)體開關(guān)元件，對平滑電容器的直流電力進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換，并與負(fù)載連接的DC/DC轉(zhuǎn)換器部；及控制交流的功率因數(shù)，且控制AC/DC轉(zhuǎn)換器部以使得AC/DC轉(zhuǎn)換器部的直流電壓跟蹤目標(biāo)值，并且利用半導(dǎo)體開關(guān)元件的占空比(Duty)控制來控制DC/DC轉(zhuǎn)換器部以使得DC/DC轉(zhuǎn)換器部與負(fù)載之間的直流輸入輸出跟蹤指令值的控制裝置，在半導(dǎo)體開關(guān)元件的占空比為100%時，半導(dǎo)體開關(guān)元件始終導(dǎo)通，若忽視半導(dǎo)體開關(guān)元件及平滑用電抗器的電壓降，則DC/DC轉(zhuǎn)換器部的輸出電壓與輸入電壓(平滑電容器的電壓)相等。若使用該技術(shù)，則能使DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)與輸出側(cè)連通，在高電壓蓄電裝置被切斷時，通過使DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入側(cè)與輸出側(cè)連通，能從低電壓蓄電裝置向勵磁電路供電。
[0007]專利文獻(xiàn)4中記載有如下技術(shù)，車輛的電源裝置包括:第I蓄電裝置；以比第I蓄電裝置低的電壓進(jìn)行充放電的第2蓄電裝置；經(jīng)由開閉開關(guān)輸入來自第I蓄電裝置的電壓的逆變器電路；并聯(lián)設(shè)置在第I蓄電裝置與逆變器電路之間的平滑電容器；設(shè)置在平滑電容器與第2蓄電裝置之間，將第I蓄電裝置或平滑電容器中儲存的電能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換以提供給第2蓄電裝置，且將第2蓄電裝置中儲存的電能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換以提供給平滑電容器的DC-DC轉(zhuǎn)換器；及在開始向逆變器電路進(jìn)行通電之前，控制DC-DC轉(zhuǎn)換器，對所述平滑電容器進(jìn)行充電直到從第I蓄電裝置的蓄電電壓達(dá)到規(guī)定的容許電壓范圍的電壓為止，之后使開閉開關(guān)閉合的電子控制裝置，DC-DC轉(zhuǎn)換器包括與平滑電容器連接的降壓用開關(guān)電路、與第2蓄電裝置連接的升壓用開關(guān)電路、及設(shè)置在降壓用開關(guān)電路與升壓用開關(guān)電路之間的變壓器，利用來自電子控制裝置的控制，對所述升壓用開關(guān)電路進(jìn)行開關(guān)驅(qū)動，從而對來自第2蓄電裝置的電壓進(jìn)行升壓以提供給平滑電容器，且利用來自電子控制裝置的控制，對降壓用開關(guān)電路進(jìn)行開關(guān)驅(qū)動，從而對從第I蓄電裝置經(jīng)由開閉開關(guān)提供的電壓進(jìn)行降壓以提供給第2蓄電裝置，電子控制裝置在施加于平滑電容器的電壓高于第I蓄電裝置的輸出電壓時，停止升壓用開關(guān)電路的開關(guān)驅(qū)動，使降壓開關(guān)電路進(jìn)行動作。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3972906號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2011-223748號公報專利文獻(xiàn)3:W02011/151940號公報
專利文獻(xiàn)4:日本專利第3625789號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0009]若使用上述各技術(shù)，則雖然能在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時，從低電壓蓄電裝置向勵磁電路供電，但存在以下所述的問題。
[0010]S卩，在專利文獻(xiàn)I公開的技術(shù)中，需要經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器連接的第I供電電路、以及與該第I供電電路并聯(lián)且經(jīng)由開關(guān)將負(fù)電源與主電源及一般負(fù)載連接的第2供電電路，此外，在專利文獻(xiàn)2公開的技術(shù)中也同樣，作為勵磁控制電路的供電源，需要切換兩個蓄電裝置的開關(guān)，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變復(fù)雜且成本提高的問題。
[0011]此外，在專利文獻(xiàn)3公開的技術(shù)中，為了將DC/DC轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的由MOSFET構(gòu)成的半導(dǎo)體開關(guān)始終導(dǎo)通，使DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓與輸入電壓相等，并使低電壓側(cè)與高電壓側(cè)連通，需要向MOSFET的柵極端子穩(wěn)定地提供電位差(柵極閾值電壓)的電路、例如需要緩沖電路，存在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變復(fù)雜且成本提高的問題。
[0012]此外，在專利文獻(xiàn)4公開的技術(shù)中，需要平滑電容器、或者能在第I蓄電裝置與第2蓄電裝置之間進(jìn)行雙向升降壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器，存在成本提高的問題。
[0013]此外，在上述專利文獻(xiàn)I至3記載的現(xiàn)有技術(shù)中，在構(gòu)成為能在電壓不同的兩個蓄電裝置間進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換的DC/DC轉(zhuǎn)換器的高電壓側(cè)連接高電壓蓄電裝置、具有勵磁繞組的發(fā)電機(jī)、及勵磁電路，將發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的電力經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器提供給與DC/DC轉(zhuǎn)換器的低電壓側(cè)連接的電負(fù)載、低電壓蓄電裝置，在這種系統(tǒng)中，存在如下問題:在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時，在從低電壓蓄電裝置經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器向高電壓側(cè)的勵磁電路供電之后，無法將高電壓側(cè)的發(fā)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的電力經(jīng)由同一 DC/DC轉(zhuǎn)換器向低電壓側(cè)的電負(fù)載、低電壓蓄電裝置供電。
[0014]此外，在平滑電容器的電壓從第I蓄電裝置(高電壓蓄電裝置)達(dá)到規(guī)定的容許電壓范圍時，使開閉開關(guān)閉合，與第I蓄電裝置連接，并將DC/DC轉(zhuǎn)換器從升壓模式切換到降壓模式，但在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時，即無法與高電壓蓄電裝置連接的情況下，無法適用專利文獻(xiàn)4公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0015]此外，規(guī)定輸入容許電壓范圍來設(shè)計DC/DC轉(zhuǎn)換器，但在專利文獻(xiàn)4公開的技術(shù)中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入容許電壓范圍未被考慮到規(guī)定的容許電壓范圍中。S卩，在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時，若發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓在DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入容許電壓范圍外，貝Ij存在無法向低電壓側(cè)的電負(fù)載、低電壓蓄電裝置供電的問題。
[0016]此外，在上述專利文獻(xiàn)I至4記載的現(xiàn)有技術(shù)中，未考慮在開始發(fā)電后繼續(xù)該發(fā)電的方法。
[0017]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述各種問題而完成的，其目的在于提供一種即使在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時、也可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電而不會帶來系統(tǒng)的復(fù)雜化或成本提高的車用電源系統(tǒng)。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0018]本發(fā)明的車用電源系統(tǒng)的特征在于，包括:
第一蓄電裝置；
蓄電得到比所述第一蓄電裝置高的電壓的第二蓄電裝置；
能切斷所述第二蓄電裝置的充放電電流的電流切斷機(jī)構(gòu)；
與所述第一蓄電裝置連接的低電壓側(cè)布線；
與所述第二蓄電裝置連接的高電壓側(cè)布線；
交流發(fā)電機(jī)，該交流發(fā)電機(jī)包括電樞繞組和產(chǎn)生與所述電樞繞組交鏈的磁通的勵磁繞組，由裝載于車輛的驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)動力驅(qū)動并在所述電樞繞組中產(chǎn)生交流電力；
功率轉(zhuǎn)換裝置，該功率轉(zhuǎn)換裝置與所述高電壓側(cè)布線連接，將由所述交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的所述交流電力轉(zhuǎn)換成直流電力并提供給所述高電壓側(cè)布線；
調(diào)節(jié)器電路，該調(diào)節(jié)器電路與所述高電壓側(cè)布線連接，向所述勵磁繞組供電；
與所述功率轉(zhuǎn)換裝置并聯(lián)連接的平滑電容器；及
DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器構(gòu)成為高電壓側(cè)與所述高電壓側(cè)布線連接，低電壓側(cè)與所述低電壓側(cè)布線連接，在所述高電壓側(cè)與所述低電壓側(cè)之間能進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，
在所述電流切斷機(jī)構(gòu)切斷所述第二蓄電裝置的充放電電流的期間，
所述DC/DC轉(zhuǎn)換器被控制成從所述低電壓側(cè)向所述高電壓側(cè)供電的狀態(tài)，對所述低電壓側(cè)的輸入電壓進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換以使得所述高電壓側(cè)的輸出電壓達(dá)到規(guī)定電壓，并基于所述規(guī)定電壓向所述勵磁繞組供電，使所述交流發(fā)電機(jī)的所述電樞繞組中感應(yīng)出的感應(yīng)電壓上升， 在所述交流發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電壓達(dá)到能向所述低電壓側(cè)供電的規(guī)定狀態(tài)之后，
所述DC/DC轉(zhuǎn)換器由從所述低電壓側(cè)向所述高電壓側(cè)供電的狀態(tài)切換控制到從所述高電壓側(cè)向所述低電壓側(cè)供電的狀態(tài)，將基于所述交流發(fā)電機(jī)的所述感應(yīng)電壓的發(fā)電電力提供給所述低電壓側(cè)。
發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的車用電源系統(tǒng)，即使在高電壓蓄電裝置故障而被切斷時，也能夠在不會帶來系統(tǒng)的復(fù)雜化或成本提高的情況下，從低電壓蓄電裝置經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器向勵磁電路供電，從而開始發(fā)電，并將該發(fā)電電力經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器提供給低電壓側(cè)的電負(fù)載、低電壓蓄電裝置，進(jìn)一步繼續(xù)發(fā)電。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)中的DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖4是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖5是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖6是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖7是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖8是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖9是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖10是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的動作的一部分的流程圖。
圖11是說明本發(fā)明實(shí)施方式I的車用電源系統(tǒng)的整體動作的流程圖。
圖12是表示MOSFET的接通電阻值和柵極電容值的關(guān)系的特性圖。