CN106394276B - 电源控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种电源控制系统(100)，包括：第一控制器(110)，其执行辅助设备电力减小控制，以减小由辅助设备(200)消耗的电力；第二控制器(120)，其执行高压发电控制，以使得发电机的发电电压比在辅助设备电力减小控制期间设定的电压高；频率判定单元(130)，其判定辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率是否变得等于或高于预定频率；以及下限电压设定单元(140)，其将辅助设备电力减小控制之下的发电机的下限电压设定为，当切换频率等于或高于预定频率时的值比当切换频率低于预定频率时的值高。

Description

电源控制系统
技术领域
本发明涉及安装在诸如混合动力车辆这样的车辆上的电源控制系统的技术领域。
背景技术
作为该类型的系统的一个实例，已知控制安装在车辆上的电池的充电/放电的系统。根据在日本专利申请公开No.2007-318913(JP 2007-318913 A)中提出的技术，例如，在当再生发电之后的开始放电时检测到的电池电压高于预定值时，判定电池的充电量大于目标值，并且将放电的量控制得比通过再生发电得到的电流的积分值大。当电池电压低于预定值时，判定电池的充电量小于目标值，并且将放电量控制得比通过再生发电得到的电流的积分值小。
根据在上述的JP 2007-318913 A中描述的技术，当电池放电时，控制以减小用作发电机的交流发电机的发电电压。然而，如果发电电压相对于电池的OCV(开路电压)过度减小，例如，从电池传递的电流的绝对值增大，这可能导致电池的寿命降低。从而，当控制发电机的发电电压时，作为技术问题，可以考虑电池的寿命由于充电/放电电流的意外增大而降低。
发明内容
本发明提供了一种电源控制系统，该电源控制系统能够有助于抑制安装在车辆上的储电单元的寿命的降低。
本发明的第一方面涉及一种车辆的电源控制系统，所述车辆包括：发电机；储电单元，该储电单元能够存储由所述发电机产生的电力；以及一个以上的辅助设备，该辅助设备能够利用来自所述储电单元的电力驱动。所述电源控制系统包括：第一控制器，该第一控制器被配置为通过设定所述发电机的发电电压、从而减小施加到所述辅助设备的电压的平均值来执行辅助设备电力减小控制，以减小由所述辅助设备消耗的电力；第二控制器，该第二控制器被配置为：当所述辅助设备执行高负载操作时，通过抑制所述辅助设备的电力减小控制而执行高压发电控制，以使得所述发电机的发电电压比在所述辅助设备的电力减小控制期间设定的电压高；频率判定单元，该频率判定单元被配置为判定所述辅助设备的电力减小控制与所述高压发电控制之间的切换频率是否等于或高于预定频率；以及下限电压设定单元，该下限电压设定单元被配置为：将当所述切换频率等于或高于所述预定频率时的所述辅助设备电力减小控制之下的所述发电机的下限电压设定为比当所述切换频率低于所述预定频率时高的值。
利用根据本发明的以上方面的电源控制系统，即使当辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率时，也能够有助于抑制储电单元的寿命降低。
在本发明的以上方面中，所述车辆可以包括作为动力源的内燃机，并且所述频率判定单元可以被配置为：当所述内燃机的冷却剂的水温等于或高于预定的第一温度时，判定所述切换频率等于或高于所述预定频率。
如果使用内燃机的冷却剂的温度，则不仅能够判定当前切换频率是否等于或高于预定频率，而且能够判定切换频率是否将在未来等于或高于预定频率。
在本发明的以上方面中，所述车辆可以包括作为动力源的电动机和作为所述电动机的电力供给源的电池。所述频率判定单元可以被配置为：当所述电池的温度等于或高于预定的第二温度时，判定所述切换频率变得等于或高于所述预定频率。
在当电池的温度变为高的时的时间与当辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率变得等于或高于预定频率时的时间之间产生了时间延迟。因此，如果使用电池的温度，则不仅能够判定当前的切换频率是否等于或高于预定频率，还能够判定切换频率是否将在未来等于或高于预定频率。
在本发明的以上方面中，电源控制系统可以还包括：设定单元，该设定单元被配置为设定作为所述储电单元的充电量的目标值的目标充电量；以及检测单元，该检测单元被配置为检测所述储电单元的当前充电量。所述下限电压设定单元可以被配置为(i)当所述当前充电量大于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为比所述储电单元的开路电压低的值，(ii)当所述当前充电量等于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为与所述储电单元的所述开路电压相同的值，并且(iii)当所述当前充电量小于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为比所述储电单元的所述开路电压高的值。
如果基于储电单元的当前充电量与目标充电量之间的关系以上述方式设定下限电压，则能够在通过控制储电单元的充电/放电而抑制储电单元的寿命降低的同时，使充电量接近目标充电量。
从下面描述的实施例中，本发明的作用和其它优点将变得明显。
附图说明
下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，其中，相同的标号表示相同的元件，并且其中：
图1是示出根据一个实施例的混合动力车辆的整体构造的示意图；
图2是表示电力减小控制之下的发电电压的控制方法的时序图；
图3是表示电力减小控制和高压发电控制之下的发电电压的变化的时序图；
图4是图示出下限设定控制的操作的流程的流程图；
图5是表示当设定下限电压时的发电电压的变化的时序图；
图6是表示取决于下限电压的设定的铅电池的充电/放电电流的改变的时序图；
图7是取决于下限电压的设定的镍氢电池的充电/放电电流的改变的时序图；
图8是表示根据目标SOC设定的多个下限电压和各个情况下的控制范围的概念图；以及
图9是表示电池SOC与下限电压之间的关系的时序图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例的电源控制系统被构造为安装在包括发电机和储电单元的诸如混合动力车辆这样的车辆上。例如，发电机是交流发电机或电动发电机的形式。储电单元是铅电池或镍氢电池的形式，例如，并且用作电力供给源，其供给电力以驱动安装在车辆上的一个以上的辅助设备。储电单元可以具有由单个电池构成的单电源布置、或由两个以上的电池构成的多电源布置。
根据本发明的实施例的电源控制系统能够利用第一控制器执行辅助设备的电力减小控制。更具体地，第一控制器设定发电机的发电电压，从而减小施加到辅助设备的电压的平均值(换句话说，施加到全体辅助设备的电压的值)。就此而言，“发电电压”是指通过使用由发电机产生的电力而施加到辅助设备的电压，并且可以不是发电机自身的发电电压。例如，当由发电机产生的电力的电压在通过转换器等降压之后施加于辅助设备时，将已经降压的电压视为发电电压。利用辅助设备的电力减小控制，能够由于平均电压的减小而导致减小由辅助设备消耗的电力。例如，在辅助设备电力减小控制之下，将发电机的发电电压控制在12.5V至13.5V的范围内。
根据本发明的实施例的电源控制系统还能够利用第二控制器执行高压发电控制。更具体地，当辅助设备执行高负载操作时(例如，当冷却扇以高负载驱动时)，第二控制器抑制第一控制器执行辅助设备电力减小控制，从而使发电机的发电电压比辅助设备电力减小控制期间的电压高。利用高压发电控制，即使当辅助设备执行高负载操作时，也能够供给充足的电力。换句话说，在这里提到的“高负载操作”是指辅助设备的负载是在辅助设备电力减小控制之下不能供给充足的电力的高水平。例如，在高压发电控制之下，将发电机的发电电压控制为13.8V。
如上所述，交替地执行利用第一控制器的辅助设备电力减小控制和利用第二控制器的高压发电控制。根据该实施例，特别地，由频率判定单元判定辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率是否等于或高于预定频率。在这里提到的“预定频率”是阈值，其用于判定辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换在将于稍后描述的储电单元恶化的高频率处发生。例如，通过事前模拟等预先将“预定频率”设定为最优值。
频率判定单元不仅可以判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换的当前频率是否等于或高于预定频率，而且可以判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率是否将在未来等于或高于预定频率。即，频率判定单元可以使用车辆的各种参数等来估计给定时间段之后的辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率，并且判定估计的频率是否等于或高于预定频率。
如果频率判定单元判定辅助设备电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率，则下限电压设定单元将辅助设备电力减小控制之下的发电机的下限电压设定为比切换频率低于预定频率的情况下高的值。在切换频率低于预定频率的情况下的下限电压是12.5V，下限电压设定单元将切换频率等于或高于预定频率的情况下的下限电压设定为13.1V。
特别地，如果以高频率切换发电电压比较低的辅助设备的电力减小控制和发电电压比较高的高压发电控制，则由于发电电压的不同而在储电单元总产生大的充电/放电电流。如果在储电单元中产生大的充电/放电电流，则可能加速储电单元的恶化，并且储电单元的寿命可能降低。
如上所述，当辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率时，将辅助设备的电力减小控制之下的发电机的下限电压设定为高值。如果以这种方式设定下限电压，则能够减小在辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间切换时上升的电压变化。更具体地，例如，如果高压发电控制之下的发电电压是13.8V、并且当切换频率低于预定频率时的下限电压是12.5V，则在从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制时，发电电压最大减小1.3V。另一方面，如果将在切换频率等于或高于预定频率的情况下的下限电压设定为13.1V，则发电电压最大仅减小0.7V。
如果能够减小从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制时的电压变化，则能够抑制由于电压变化而引起的放电电流的增大。并且，如果放电电流减小或保持为小的，则储电单元的充电量不太容易减小，使得充电电流也能够减小或保持为小的。从而，如果将辅助设备的电力减小控制的下限电压设定为高的，则能够有助于抑制或控制在辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间切换时产生的储电单元的充电或放电。
车辆可以包括诸如汽油发动机和柴油发动机这样的内燃机。内燃机通过水箱中的冷却剂冷却。冷却剂布置成通过具有冷却扇的散热器冷却并且循环。并且，能够通过温度传感器等检测冷却剂的温度。
如果内燃机的冷却剂的温度变为高的，则作为辅助设备的冷却扇以高负载驱动(即，执行高负载操作)，从而提高了散热器的冷却冷却剂的散热效果。如果辅助设备执行高负载操作，则用于驱动辅助设备的电力增加，并且要求高压发电控制。从而，当内燃机的冷却剂的温度高时，期望提高辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。
根据该实施例，基于内燃机的冷却剂的温度，判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。更具体地，当内燃机的冷却剂的水温等于或高于预定的第一温度时，判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率变得等于或高于预定频率。就此而言，“第一温度”是这样的阈值：其与在辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率变得等于预定频率的情况下的发动机的冷却剂的温度相对应。如果预先设定第一温度，则能够通过使用内燃机的冷却剂的温度容易且精确地判定切换频率是否变得等于或高于预定频率。
在当内燃机的冷却剂的温度变高时的时间与当辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率变得等于预定频率时的时间之间产生了时间延迟。因此，如果使用发动机的冷却剂的温度，则不仅能够判定当前的切换频率是否等于或高于预定频率，而且能够判定切换频率是否将在未来等于或高于预定频率。
车辆可以包括诸如电机这样的电动机。在发电机是电动发电机时，发电机还可以用作电动机。可以包括诸如锂离子电池这样的电池作为电动机的电力供给源。能够通过温度传感器等检测电池的温度。
]如果电池的温度变高，则用于冷却电池的冷却扇以高负载驱动(即，执行高负载操作)。如果辅助设备执行高负载操作，则用于驱动辅助设备的电力增加，并且要求高压发电控制。从而，当电池的温度高时，期望提高辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。
因此，基于电池的温度判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。更具体地，当电池的温度等于或高于预定的第二温度时，判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率。就此而言，“第二温度”是这样的阈值：其与在辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于预定频率的情况下的电池的温度相对应。如果预先设定第二温度，则能够通过使用电池的温度容易且精确地判定切换频率是否等于或高于预定频率。
并且，在当电池的温度变高的时间与当辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率变得等于预定频率时的时间之间产生了时间延迟。因此，如果使用电池的温度，则不仅能够判定当前的切换频率是否等于或高于预定频率，还能够判定切换频率是否将在未来等于或高于预定频率。
并且，设定单元可以设定目标充电量作为储电单元的充电量的目标值。例如，根据车辆的行驶状况和周围环境设定目标充电量。然而，可以将目标充电量设定为固定值。并且，检测单元可以检测储电单元的当前充电量。例如，检测单元基于储电单元的电压来检测当前充电量。
特别地，基于上述的目标充电量和当前充电量，下限电压设定单元设定下限电压(即，当判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率时的辅助设备的电力减小控制的下限电压)。更具体地，当当前充电量大于目标充电量时，将下限电压设定为比储电单元的开路电压低的值。在这种情况下，从储电单元放出电力，使得充电量减小并且接近目标充电量。当当前充电量等于目标充电量时，将下限电压设定为与储电单元的开路电压相同的值。在这种情况下，储电单元既不充电也不放电，并且当前充电量保持等于目标充电量。此外，当当前充电量小于目标充电量时，将下限电压设定为比储电单元的开路电压高的值。在这种情况下，储电单元充电，使得充电量增加并且接近目标充电量。
“当前充电量等于目标充电量”的以上陈述不仅指当前充电量与目标充电量互相完全一致的情况，而且指当前充电量处于包括目标充电量及其余量的给定范围内的情况。在这种情况下，“当前充电量大于目标充电量”的陈述是指当前充电量大于给定范围内的目标充电量的情况，并且“当前充电量小于目标充电量”的陈述是指当前充电量小于给定范围内的目标充电量的情况。
将参考附图描述本发明的一个实施例。在下面，将通过实例的方式描述本发明的电源控制系统安装在混合动力车辆上的情况。
<混合动力车辆的构造>首先，将参考图1描述根据该实施例的混合动力车辆的构造。图1示意性地示出根据该实施例的混合动力车辆的整体构造。
在图1中，根据该实施例的混合动力车辆V包括：ECU(电子控制单元)100、辅助设备200、发动机ENG、电动发电机MG、DC/DC转换器300、HV电池410、和辅助设备的电池420。混合动力车辆V构造成以如下行驶模式中的选择的一个行驶模式行驶：HV行驶模式，其利用发动机ENG和电动发电机MG的动力行驶；以及EV行驶模式，其在停止发动机ENG的同时仅利用电动发电机MG的动力行驶。
ECU 100是配置为能够控制混合动力车辆V的整体操作的电子控制单元。在该实施例中，特别地，ECU 100用作“电源控制系统”的一个具体实例。更具体地，ECU 100控制DC/DC转换器300的操作，从而控制施加到辅助设备电池420的电压。在将电源控制系统用于除了混合动力车辆之外的车辆中的情况下，ECU 100可以直接控制诸如交流发电机这样的发电机。稍后将详细描述ECU 100的具体构造。
辅助设备200包括电池冷却扇210、发动机冷却扇220、燃料泵230、油泵240、和水泵250。
电池冷却扇210构造为用于冷却HV电池410的风扇。电池冷却扇210能够根据HV电池410的温度而驱动。例如，当HV电池410的温度低时，电池冷却扇210以低负载驱动，并且当HV电池410的温度高时，电池冷却扇210以高负载驱动。还可以仅当HV电池410的温度高时驱动电池冷却扇210。
发动机冷却扇220构造为用于冷却发动机ENG的风扇。更具体地，发动机冷却扇220构造成用于冷却散热器的风扇，发动机ENG的冷却剂通过该散热器而循环。能够根据发动机ENG的冷却剂的温度而驱动发动机冷却扇220。例如，当冷却剂的温度低时，发动机冷却扇220以低负载驱动，并且当冷却剂的温度高时，发动机冷却扇220以高负载驱动。还可以仅当冷却剂的温度高时驱动发动机冷却扇220。
燃料泵230配置为用于将诸如汽油这样的燃料供给到发动机ENG的泵。
油泵240配置为用于将油供给到混合动力车辆V的各个部分(例如，变速器(未示出))的泵。
水泵250配置为用于循环发动机ENG的冷却剂的泵。
各个上述辅助设备仅仅是实例，并且辅助设备200可以包括未在这里提到的其它辅助设备。即，通过根据该实施例的电源控制系统实现并且将在稍后描述的效果不受辅助设备的类型的限制。
发动机ENG是“内燃机”的一个具体实例，并且通过燃烧诸如汽油或轻油这样的燃料而驱动。发动机ENG用作混合动力车辆V的主动力源。另外，发动机ENG还用作用于使电动发电机MG的旋转轴旋转(换句话说，驱动)的动力源。
电动发电机MG是“发电机”的一个具体实例，并且用作用于对HV电池410和辅助设备电池420充电的发电机。当使用存储在HV电池410中的电力驱动时，电动发电机MG还可以用作供给电力以使混合动力车辆V行驶的电动机。
DC/DC转换器300电连接在电动发电机MG与HV电池410之间，并且逐步降低通过电动发电机MG的再生得到的电力的电压，或者从HV电池410传递的电压，从而将得到的电压传递到辅助设备电池420。
HV电池410是“电池”的一个具体实例，并且用作电力供给源，将作为动力的电力供给到电动发电机MG，并且用作储电单元，存储通过电动发电机MG的再生而得到的电力。更具体地，HV电池410是可充电二次电池单元，并且例如，主要由串联连接的诸如锂离子电池这样的多个单位电池构成。
辅助设备电池420是“储电单元”的一个具体实例，并且用作电力供给源，其供给电力以驱动安装在混合动力车辆V上的辅助设备200。并且，辅助设备电池420能够经由DC/DC转换器300利用从电动发电机MG和HV电池410传递的电力充电。
<ECU的配置>将参考图1描述ECU 100的具体配置。
如图1所示，作为其中实现的逻辑或物理处理模块，ECU 100包括：电力减小控制单元110、高压发电控制单元120、切换频率判定单元130、电压下限值设定单元140、目标SOC设定单元150、和电池SOC检测单元160。
电力减小控制单元110是“第一控制器”的一个具体实例，并且执行辅助设备的电力减小控制以减小用于驱动辅助设备200的电力。更具体地，电力减小控制单元110控制DC/DC转换器300，从而减小施加到辅助设备200的电压的平均值。辅助设备的电力减小控制使得能够通过减小平均电压而减小由辅助设备200消耗的电力。
高压发电控制单元120是“第二控制器”的一个具体实例，并且执行高压发电控制以获得比在辅助设备的电力减小控制之下的电压高的电压。更具体地，当辅助设备200中的任意一个辅助设备以高负载操作时(例如，在电池冷却扇210或发动机冷却扇220的HIGH驱动期间)，高压发电控制单元120抑制电力减小控制单元110执行辅助设备的电力减小控制，并且增大从DC/DC转换器300传递的电压。利用高压发电控制，即使当辅助设备200执行高负载操作时，也能够供给充足的电力。
切换频率判定单元130是“频率判定单元”的一个具体实例，并且判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率是否等于或高于预定频率。例如，切换频率判定单元130能够通过基于HV电池410的温度预测电池冷却扇210的负载，估计辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。切换频率判定单元130还能够通过基于发动机ENG的冷却剂的水温预测发动机冷却扇220的负载，估计辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。
存储以在切换频率判定单元130的判定中使用的阈值是用于判定充电/放电电流的增加的值，这将使得辅助设备电池420的使用寿命降低。例如，通过事前模拟来判定该阈值。
电压下限设定单元140是“下限值设定单元”的一个具体实例。当由切换频率判定单元130判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定频率时，电压下限设定单元140将辅助设备的电力减小控制的下限设定为比正常下限高的值。如将在稍后详细描述地，电压下限设定单元140构造成能够基于辅助设备电池420的当前SOC与目标SOC之间的关系而将下限设定为不同值。
目标SOC设定单元150是“设定单元”的一个具体实例，并且将目标SOC设定为辅助设备电池420的SOC的目标值。例如，根据混合动力车辆V的行驶状况和周围环境设定目标SOC。也可以将目标SOC设定为固定值。
电池SOC检测单元160是“检测单元”的一个具体实例，并且检测辅助设备电池420的当前SOC。例如，电池SOC检测单元160基于辅助设备电池420的电压来检测当前SOC。
<辅助设备的电力减小控制>接下来将参考图2详细描述由电力减小控制单元110执行的辅助设备的电力减小控制。图2是表示在电力减小控制之下的发电电压的控制方法的时序图。
如图2所示，在辅助设备的电力减小控制期间，电力减小控制单元110根据辅助设备电池420的SOC来判定DC/DC转换器300的输出电压(当适当时，称为“发电电压”)。更具体地，当辅助设备电池420的SOC高于目标SOC时，电力减小控制单元110判定发电电压为比较低的值，并且当辅助设备电池420的SOC低于目标SOC时，电力减小控制单元110判定发电电压为比较高的值。如果以这种方式控制发电电压，则当辅助设备电池420的SOC高于目标SOC时，电力能够从辅助设备电池420放电，并且当辅助设备电池420的SOC低于目标SOC时，辅助设备电池420能够充电。因此，辅助设备电池420的SOC能够保持在接近目标SOC的值。
在辅助设备的电力减小控制期间，将发电电压控制在预定范围内(例如，12.5V至13.5V)。将辅助设备的电力减小控制的电压控制范围设定为比在将于稍后描述的高压发电控制之下建立的电压低，使得辅助设备200的平均电压减小。从而，利用辅助设备的电力减小控制，能够有助于减小由辅助设备200消耗的电力。
<高压发电控制>接下来将参考图3详细描述由高压发电控制单元120执行的高压发电控制。图3是示出在电力减小控制和高压发电控制之下的发电电压的变化的时序图。
如图3所示，通过临时抑制由电力减小控制单元110执行的辅助设备的电力减小控制，高压发电控制单元120执行高压发电控制。因此，辅助设备的电力减小控制和高压发电控制交替地执行。高压发电控制单元120通过使发电电压保持在比辅助设备的电力减小控制期间的电压高的水平(例如，13.8V)而执行高压发电控制。当任意辅助设备的200的任意辅助设备的执行高负载操作时，高压发电控制单元120执行高压发电控制。由于在高压发电控制期间，发电电压保持在比较高的水平，所以即使当辅助设备200组要求大电力时，也能够防止电力不足。
如从图3所得出，在高压发电控制与辅助设备的电力减小控制之间的切换时，发电电压经历大的变化。特别地，在高压发电控制之下的刚好在辅助设备电池420充电之后发生的从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制时，辅助设备的电力减小控制之下的发电电压低，并且电压变化大。
如果产生上述电压变化，则辅助设备电池420的充电/放电电流变为大的。例如，在从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制时，电压急剧下降。因此，在辅助设备电池420中产生大的放电电流。辅助设备电池420中的充电/放电电流的增大加速了电池420的恶化，并且引起了电池420的寿命的降低。因此，优选地，辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率尽可能地小。
在根据该实施例的电源控制系统中，执行如在下面详细所述的下限设定控制，从而抑制如上所述的辅助设备电池的寿命的降低。
<下限设定控制>将参考图4详细描述由切换频率判定单元130和电压下限设定单元140执行的下限设定控制。图4是图示出下限设定控制的操作流程的流程图。
在图4中，在下限设定控制之下，首先通过切换频率判定单元130判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率是否等于或高于预定的阈值(步骤S101)。在这里提到的阈值是“预定频率”的一个具体实例，并且预先设定为这样的值：其对应于发生如上所述的辅助设备电池420的寿命降低(更具体地，辅助设备电池420的恶化度接近不可接受值)的情况下的频率。如已经在上面所述，例如，基于HV电池410的温度或发动机ENG的冷却剂的温度，切换频率判定单元130可以估计辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率。
如果判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率低于预定的阈值(步骤S101：否)，则将在辅助设备的电力减小控制之下的下限电压设定为12.5V，作为正常控制范围的下限(步骤S107)。换句话说，下限的设定(改变)不由电压下限设定单元140执行。
另一方面，如果判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或高于预定的阈值(步骤S101：是)，则由电压下限设定单元140判定辅助设备电池420的当前SOC是否大于目标SOC(步骤S102)。就此而言，由电池SOC检测单元160所检测的值可以用作辅助设备电池420的当前SOC，并且由目标SOC设定单元150设定的值可以用作目标SOC。
如果判定辅助设备的电池420的当前SOC大于目标SOC(步骤S102：是)，则电压下限设定单元140将辅助设备的电力减小控制之下的下限电压设定为这样的值：该值比辅助设备电池420的OCV低并且比作为正常控制范围的下限的12.5V高(步骤S103)。
另一方面，如果判定辅助设备电池420的当前SOC不大于目标SOC(步骤S102：否)，则通过电压下限设定单元140进一步判定辅助设备电池420的当前SOC是否为与目标SOC相同的值(更具体地，当前SOC处于目标SOC的给定范围内)(步骤S104)。
如果判定辅助设备电池420的当前SOC是与目标SOC相同的值(步骤S104：是)，则电压下限设定单元140将辅助设备的电力减小控制之下的下限电压设定为与辅助设备电池420的OCV相同的值(步骤S105)。
另一方面，如果判定辅助设备电池420的当前SOC不是与目标SOC相同的值(即，辅助设备电池420的当前SOC小于目标SOC)(步骤S104：否)，则电压下限设定单元140将辅助设备的电力减小控制之下的下限电压设定为这样的值：该值比辅助设备电池420的OCV高并且比作为正常控制范围的上限的13.5V低(步骤S106)。
如上所述，当判定辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率等于或大于预定的阈值时(即，当辅助设备电池420的寿命非常容易降低时)，将辅助设备电力减小控制之下的下限电压设定为高于作为正常控制范围的下限的12.5V。并且，将辅助设备的电力减小控制之下的下限电压设定为这样的值：该值根据辅助设备电池420的当前SOC与目标SOC之间的大小关系而不同。
<效果描述>将参考图5至图7描述通过如上所述的下限电压设定控制而实现的有益效果。
如果将辅助设备的电力减小控制的下限电压设定为比正常控制范围的下限(12.5V)高的值(在该实例中是13.1V)，如图5所示，则刚好在从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制之后所检测的电压变得比不设定下限的情况下的电压高。结果，减小了在从高压发电控制切换为辅助设备的电力减小控制时产生的发电电压的变化。因此，能够抑制可能由于电压的急剧下降而引起的辅助设备电池420的放电电流的增大。
在如此抑制放电电流的增大的情况下，辅助设备电池420的SOC不容易减小。因此，辅助设备电池420变得不容易充电，并且还抑制充电电流的增大。即，如果将下限值设定为比正常控制范围的下限高的值，使得电力不容易从辅助设备的电池420放出，则即使不将上限电压设定为比正常控制范围的上限值低的值，辅助设备电池420也变得不容易充电。因此，抑制了充电/放电电流的增大，并且能够抑制辅助设备电池420的寿命降低。
如图6所示，在辅助设备电池420是铅电池的情况下，如果不设定辅助设备的电力控制的下限电压，则由于辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的增大的切换频率，而导致在辅助设备电池420中产生大的充电/放电电流。另一方面，如果将辅助设备的电力减小控制的下限电压设定为13.1V，则能够减小辅助设备电池420的充电/放电电流。由于当获取图6所示的数据时，铅电池的OCV低于13.1V，所以在设定下限之后，在辅助设备电池420中不发生放电，而是仅进行弱充电。
如图7所示，在辅助设备电池420是镍氢电池的情况下，同样地，如果将辅助设备的电力减小控制的下限电压设定为比正常控制范围的下限高的13.1V，则能够减小辅助设备电池420的充电/放电电流。由于镍氢电池的OCV容易比铅电池的OCV高，所以不完全消除放电，但是发现与不设定下限电压的情况相比，辅助设备电池420的充电/放电电流确实减小。
接着参考图8和图9描述通过根据辅助设备电池420的SOC设定下限电压而实现的有益效果。图8是表示根据目标SOC设定的多个下限电压和各个情况下的控制范围的概念图。图9是表示电池SOC与下限电压之间的关系的时序图。
如图8和图9所示，当辅助设备电池420的当前SOC大于目标SOC时(更具体地，当辅助设备电池420的当前SOC比目标SOC大+5％时)，将下限电压设定为A，作为这样的值：该值比正常控制范围的下限的12.5V高并且比辅助设备电池420的OCV低(参见图4的步骤S103)。在这种情况下，辅助设备电力减小控制之下的控制范围是比正常控制范围(即，12.5V至13.5V)小的控制范围。利用如上所述的控制，能够在抑制由于辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的增大的切换频率而引起的辅助设备电池420的寿命降低的同时，使辅助设备电池420的SOC经过比正常慢的放电而接近目标SOC。
当辅助设备电池420的当前SOC是与目标SOC相同的值时(更具体地，当辅助设备电池420的当前SOC处于目标SOC的+5％至-5％的范围内时)，将下限电压设定为B，B为与辅助设备电池420的OCV相同的值(参见图4的步骤S105)。在这种情况下，辅助设备的电力减小控制之下的控制范围是比上述控制范围a小的控制范围b。利用如上所述的控制，能够在抑制由于辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的增大的切换频率而引起的辅助设备电池420的寿命降低的同时，抑制充电和放电、并从而将辅助设备电池420的SOC保持在目标SOC。
当辅助设备电池420的当前SOC小于目标SOC时(更具体地，当辅助设备电池420的当前SOC比目标SOC小超过-5％)时，将下限电压设定为C，作为这样的值：该值比正常控制范围的上限的13.5V低并且比辅助设备电池420的OCV高的值(参见图4的步骤S106)。在这种情况下，辅助设备的电力减小控制之下的控制范围是比如上所述的控制范围b还小的控制范围c。利用如上所述的控制，能够在抑制由于辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的增大的切换频率而引起的辅助设备电池420的寿命降低的同时，通过抑制放电并且仅进行充电而使辅助设备电池420的SOC接近目标SOC。
如上所述，利用根据该实施例的电源控制系统，能够在抑制可能由于辅助设备的电力减小控制与高压发电控制之间的切换频率的增大而引起的辅助设备电池420的寿命降低的同时，使辅助设备电池420的SOC接近目标SOC。
需要理解的是：本发明不限于上述实施例，而是可以在不背离能够从作为整体的附加权利要求和说明书中所读取的本发明的原则或概念的情况下根据需要而改变。还需要理解的是：包括这样的改变的电源控制系统也包含在本发明的技术范围中。

Claims (4)

1.一种车辆的电源控制系统，所述车辆包括：发电机；储电单元，该储电单元能够存储由所述发电机产生的电力；以及一个以上的辅助设备，该辅助设备能够利用来自所述储电单元的电力驱动，该电源控制系统包括：
第一控制器，该第一控制器被配置为通过设定所述发电机的发电电压、从而减小施加到所述辅助设备的电压的平均值，来执行辅助设备的电力减小控制，以减小由所述辅助设备消耗的电力；
第二控制器，该第二控制器被配置为：当所述辅助设备执行高负载操作时，通过禁止所述辅助设备的电力减小控制而执行高压发电控制，以使得所述发电机的所述发电电压比在所述辅助设备的电力减小控制期间设定的电压高；
频率判定单元，该频率判定单元被配置为判定所述辅助设备的电力减小控制与所述高压发电控制之间的切换频率是否等于或高于预定频率；以及
下限电压设定单元，该下限电压设定单元被配置为，将在所述辅助设备的电力减小控制之下的所述发电机的下限电压设定为，当所述切换频率等于或高于所述预定频率时的所述下限电压的值比当所述切换频率低于所述预定频率时的所述下限电压的值高。
2.根据权利要求1所述的电源控制系统，其中，所述车辆包括作为动力源的内燃机，并且所述频率判定单元被配置为：当所述内燃机的冷却剂的水温等于或高于预定的第一温度时，判定所述切换频率等于或高于所述预定频率。
3.根据权利要求1或2所述的电源控制系统，其中，所述车辆包括作为动力源的电动机和作为所述电动机的电力供给源的电池，并且所述频率判定单元被配置为：当所述电池的温度等于或高于预定的第二温度时，判定所述切换频率等于或高于所述预定频率。
4.根据权利要求1或2所述的电源控制系统，还包括：
设定单元，该设定单元被配置为设定作为所述储电单元的充电量的目标值的目标充电量；以及
检测单元，该检测单元被配置为检测所述储电单元的当前充电量，
其中，所述下限电压设定单元被配置为(i)当所述当前充电量大于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为比所述储电单元的开路电压低的值，(ii)当所述当前充电量等于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为与所述储电单元的所述开路电压相同的值，并且(iii)当所述当前充电量小于所述目标充电量时，将所述下限电压设定为比所述储电单元的所述开路电压高的值。
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