供电单元包括：铅蓄电池(第一电池)，其能够以交流发电机(发电机)生成的电力被充电；锂蓄电池(第二电池)，其并联电连接到铅蓄电池，能够以交流发电机(发电机)生成的电力被充电，并且具有比铅蓄电池更高的输出密度或更高的能量密度；和开关部件，其电连接在交流发电机和铅蓄电池与锂蓄电池之间，并且在传导和阻挡之间切换。开关部件通过多个MOS-FET和(半导体开关)串联连接、以使得半导体开关中存在的各自的寄生二极管面对相反的方向来配置。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电源单元，其包括两个蓄电池铅蓄电池和具有比铅蓄电池高的功率密度和能量密度的第二蓄电池(诸如锂蓄电池)。
技术介绍
向诸如起动器电动机的各种电负载提供电力的铅蓄电池通常被安装在使用内燃机作为行驶驱动源的车辆中。尽管铅蓄电池比诸如镍蓄电池和锂蓄电池的高输出和高能量密度蓄电池(高性能蓄电池)更廉价，但是其对频繁充电和放电(累积充电和放电量)的耐久性低。铅蓄电池特别地在具有怠速-停止功能的车辆中被频繁放电，并且铅蓄电池的早期劣化成为问题。此外，铅蓄电池在具有交流发电动机(该交流发电动机通过从车辆的再生能量生成电力来对铅蓄电池充电)的车辆中被频繁充电，并且铅蓄电池的早期劣化成为问题。为了解决这些问题而简单地将铅蓄电池更换为上述高性能电池导致了成本的大幅增加。因此，JP-A-2007-46508、JP-A-2007-131134、JP-A-2008-29058、 JP-A-2008-155814和JP-A-2009-126395提出以并联连接方式安装具有对频繁充电和放电的高耐久性的高性能蓄电池(第二蓄电池)和廉价的铅蓄电池。换言之，高性能蓄电池优先向电负载供电并且在怠速-停止期间被充电(特别地，再生充电)，从而抑制铅蓄电池的劣化。另一方面，廉价的铅蓄电池在诸如停车的长时间段中提供所需的电力(暗电流供给)， 从而减少高性能蓄电池的容量并且抑制成本增加。当蓄电池处于过度充电状态或者过度放电状态时，早期劣化成为问题。因此，需要控制这两个蓄电池的充电和放电，使得表示充电状态的充电的状态(state of charge, SOC 实际充电量相对于充满电的充电量的百分比)在如下范围(适当范围)内，在该范围中蓄电池不会被过度充电或过度放电。具体地，当铅蓄电池的SOC下降到适当范围以下时， 通过将由调节器调节的生成电力的设定电压Vreg设定为高电压来促进铅蓄电池的充电。 另一方面，当铅蓄电池的SOC上升到适当范围以上时，通过将设定电压Vreg设定为低电压来促进铅蓄电池的放电。然而，尽管蓄电池的开路电压值根据SOC而不同，但是铅蓄电池的适当范围中的开路电压(诸如12. 7V至12.8V)和高性能蓄电池的适当范围中的开路电压通常不匹配。 因此，例如，当设定电压Vreg被设定为高电压以促进铅蓄电池的充电时，即使高性能电池的SOC足够高，生成的电力仍流入到高性能蓄电池中，因此高性能蓄电池的过度充电成为问题。此外，从高性能蓄电池将电力提供给被布置为使用铅蓄电池作为电源操作的诸如起动器电动机的电负载，因此高性能蓄电池的过度放电成为问题。
技术实现思路
完成本专利技术以解决上述问题。本专利技术的目的在于提供一种电源单元，其通过在铅蓄电池之外还包括高性能蓄电池(第二蓄电池)来抑制铅蓄电池的劣化并且降低成本，其中防止了第二蓄电池的过度充电和过度放电。通过关注经由以下研究而明确的问题构思了本专利技术。在描述本专利技术的配置之前， 以下将首先描述该研究的细节。对于上述问题，即第二蓄电池的过度充电和过度放电，本专利技术的专利技术人讨论了在交流发电机10 (发电机)和铅蓄电池20，以及锂蓄电池30 (第二蓄电池)之间提供开闭开关50，如图18A和图18B中所示。根据该配置，由于在对铅蓄电池20充电时防止锂蓄电池 30被充电时，或者防止从锂蓄电池30到铅蓄电池20侧的放电时开闭开关50阻挡电流，解决了上述问题。然而，由于开闭开关50被频繁地接通和断开，因此需要开闭开关50对开/关切换具有耐久性。因此，本专利技术人决定使用诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET)的半导体开关而非机械继电器作为开闭开关50。然而，由于典型的MOS-FET 50中因结构需要而具有寄生二极管，因此通过专利技术人的研究可清楚看到出现了如下问题。换言之，当以如图18A中所示的取向提供MOS-FET 50时，当在MOS-FET 50中出现作为寄生二极管51的势垒电压或更大的电位差时，即使MOS-FET 50被断开，电流仍经由寄生二极管51从交流发电机10流到锂蓄电池30 (参见图18A中的虚线)。因此，不能确定地避免锂蓄电池30的过度充电。此外，当以如图18B中所示的取向提供MOS-FET 50时，当在MOS-FET 50中出现作为寄生二极管51的势垒电压或更大的电位差时，即使MOS-FET 50被断开，电流仍经由寄生二极管51从锂蓄电池30流到起动器电动机41 (参见图18B中的虚线)。因此，不能确定地避免锂蓄电池30的过度放电。本专利技术在解决上述问题的同时防止了第二蓄电池的过度充电和过度放电。下面将描述本专利技术的操作和效果。根据本专利技术的第一方面，一种电源单元包括发电机，其生成电力；第一电池，其能够以发电机生成的电力被充电；第二电池，其与所述第一电池并联电连接，能够以发电机生成的电力被充电，并且具有比第一电池更高的输出密度或者更高的能量密度；以及开关部件，其电连接在发电机和第一电池与第二电池之间，并且在发电机和第一电池与第二电池之间的传导和阻挡之间切换。开关部件通过多个半导体开关来配置，该多个半导体开关串联连接，使得半导体开关中存在的各自的寄生二极管面对相反的电流流动方向。简言之，通过将多个半导体开关(开关部件)串联连接在发电机和铅蓄电池(即第一电池)以及第二蓄电池(即第二电池)之间来配置上述本专利技术，使得半导体开关中存在的各个寄生二极管面对相反的方向。因此，当所有半导体开关断开时，即使在电流流过某个半导体开关的寄生二极管时，该传导也会被具有面对相反方向的寄生二极管的其他半导体开关阻挡。因此，在第二蓄电池的过度充电成为问题的情况中，如果所有半导体开关均被断开，则可以确定地避免电流从发电动机流到第二蓄电池。因此，可以确定地避免第二蓄电池的过度充电。此外，在第二蓄电池的过度放电成为问题的情况中，如果所有半导体开关均被断开，则可以确定地避免从第二蓄电池对被布置为从铅蓄电池供电的诸如起动器电动机的电负载的供电。因此，可以确定地避免第二蓄电池的过度放电。如上文所述，提供铅蓄电池和第二蓄电池的目的在于减小第二蓄电池的容量并且抑制成本增加。因此，当在内燃机停止时从这两个蓄电池向电负载供电时，由于第二蓄电池的容量小于铅蓄电池的容量，因此不能长时间段地向被布置为从第二蓄电池供电的电负载 (第二电负载)提供足够的电力。在该情形中，如果开关部件被接通，则可以从铅蓄电池向第二电负载供电。然而，当作为例如点火开关被断开(IG OFF)的结果而停止对控制部件 (其控制对开关部件输出通电信号)供电时，开关部件不能被接通，并且不能将电力提供给第二电负载成为问题。在这一点上，根据本专利技术的第二方面，电源单元进一步包括控制部件，其用于通过控制施加到开关部件的通电信号的输出来控制开关部件接通和断开。此外，针对开关部件在第二电池侧提供能够由第二电池供电的电负载以与第二电池并联电连接。开关部件包括通电维持部件，其用于当停止针对控制部件的供电时维持其中电流从第一电池流动到第二电池侧的通电状态。根据上述配置，即使在内燃机停止并且停止对控制部件供电的条件下，通电维持部件仍维持其中电流从铅蓄电池流到第二蓄电池侧的通电状态。因此，具有比第二蓄电池更大的容量的铅蓄电池可以向第二电负载供电。根据本专利技术的第三方面，通电维持部件包括并联地电连接到开本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种电源单元，包括：发电机，其生成电力；第一电池，其能够以所述发电机生成的所述电力被充电；第二电池，其与所述第一电池并联电连接，能够以所述发电机生成的所述电力被充电，并且具有比所述第一电池更高的输出密度或者更高的能量密度；以及开关部件，其电连接在所述发电机和所述第一电池与所述第二电池之间，并且在所述发电机和所述第一电池与所述第二电池之间的传导和阻挡之间切换，其中所述开关部件通过多个半导体开关串联连接、以使得所述半导体开关中存在的各自的寄生二极管面对相反的电流流动的方向来配置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：今井敦志，田村博志，齐藤成则，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。