CN107921919A - 电源系统控制装置以及电源系统控制方法 - Google Patents

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Abstract

电源系统控制装置对电源系统进行控制，该电源系统包括：发电机；第1蓄电单元，能够将发电机的发电电力进行充放电；第2蓄电单元，能够将发电电力进行充放电；2个路径，将第1蓄电单元和所述第2蓄电单元相连；切换单元，具有对一个路径的导通状态和非导通状态进行切换的第1开关、以及对另一个路径的导通状态和非导通状态进行切换的第2开关；以及车辆的电气负载，相对于切换单元连接于第1蓄电单元侧。并且，在判断为存在电气负载的工作中需要比通常高的电压的可能性的情况下，电源系统控制装置预先使第2蓄电单元的充电余量上升。

Description

电源系统控制装置以及电源系统控制方法
技术领域
本发明涉及包括两个二次电池的车辆的电源系统的控制。
背景技术
已知包括锂离子电池和铅电池作为两个二次电池的车辆用的电源系统。在JP5494498B中，作为该电源系统的控制，记载有可变地控制从发电机输出的电力的电压(设定电压)的电压可变控制。进一步，该文献中记载有在像前灯、雨刷等这样要求电压大的电气负载工作了的情况下，将设定电压固定于电压可变控制中的电压的上限和下限之间而将电压可变控制禁止、使电压可变控制中的设定电压的上限下降、使下限上升的控制。
发明内容
但是，上述文献中记载的控制在雨刷等工作后即开始。因此，例如，在要求电压上升时，若发电机和锂离子电池导通，则即使根据要求电压的上升使发电机的发电电压上升，由于发电的电力被锂离子电池吸收，在向电气负载供给的电压上升之前也会发生延迟。
本发明是鉴于上述情况提出的，其目的在于提供在电气负载的要求电压上升了的情况下可以相对于要求电压的上升无延迟地供给电力的控制装置以及控制方法。
根据本发明的某方式，提供一种对电源系统进行控制的电源系统控制装置，该电源系统包括：发电机；第1蓄电单元，能够对发电机的发电电力进行充放电；第2蓄电单元，能够对发电电力进行充放电；2个路径，将第1蓄电单元和第2蓄电单元相连；切换单元，具有对一个路径的导通状态和非导通状态进行切换的第1开关、以及对另一个路径的导通状态和非导通状态进行切换的第2开关；以及车辆的电气负载，相对于切换单元连接于第1蓄电单元侧。所述电源系统控制装置在判断为存在电气负载的工作中需要比通常高的电压的可能性的情况下，预先使第2蓄电单元的充电余量上升。
附图说明
图1是作为本发明的实施方式的前提的发动机系统的概略图。
图2是表示第1实施方式的电源系统的结构图。
图3是在锂离子电池的SOC下限值的设定中使用的表的一例。
图4是在发电机的发电电压下限值的设定中使用的表的一例。
图5是在锂离子电池的SOC下限值的设定中使用的表的其他例子。
图6是在发电机的发电电压下限值的设定中使用的表的其他例子。
图7是执行第1实施方式的控制的情况下的时序图。
图8是用于说明第1实施方式的控制的作用效果的时序图。
图9是第1实施方式的其他例子的电源系统的结构图。
图10是第2实施方式的电源系统的结构图。
图11是执行第2实施方式的控制的情况下的时序图。
图12是第2实施方式的其他例子的电源系统的结构图。
具体实施方式
以下，边参照附图边说明本发明的实施方式。
(第1实施方式)
图1是作为本发明的前提的带怠速熄火(idling stop)功能的发动机的系统概略图。
如图1所示，发动机1在一个侧面隔着未图示的托架等包括发电机2，在另一个侧面隔着未图示的托架等包括空调压缩机4。安装在发动机1的曲轴前端的曲轴轮(crankpulley)5、安装在发电机2的旋转轴前端的发电机轮6、和安装在空调压缩机4的旋转轴前端的压缩机轮7被卷绕到皮带8中，它们被机械地连结。
再者，图1中曲轴轮5、发电机轮6、以及压缩机轮7这3个轮被一个皮带8机械地连结，但是也可以用各自独立的皮带8将发电机轮6和压缩机轮7与曲轴轮5机械连结。此外，也可以使用链条来取代皮带。
发动机1在和自动变速机11的连结部附近包括起动机9。起动机9和一般的启动用的起动机同样包括进行进退运动的小齿轮。另外，在起动机9工作时，小齿轮与在安装在曲轴基端部的传动盘(drive plate)的外周设置的齿轮卡合，从而进行曲轴转动。向起动机9的电力供给将后述。
自动变速机11包括用于确保怠速熄火中的控制油压的电动油泵10。电动油泵10根据自动变速机控制器20的指令工作，提高从怠速熄火起的起动时的响应性。
发电机2受发动机1的驱动力驱动而发电，能够通过LIN(本地互联网(LocalInterconnect Network))通信或者硬件对发电时的发电电压进行可变控制。此外，发电机2在车辆的减速时还能够再生车辆的动能作为电力。这些发电、再生的控制由发动机控制器模块(以下称为ECM。)19进行。
ECM 19读入曲柄角传感器12、蓄电池传感器、大气压传感器等的各种传感器的检测信号、制动器开关等的各种开关之类的信号，除执行燃料喷射量、点火时期等的控制以外，还执行怠速熄火控制。此外，ECM 19经由CAN(控制器区域网络(Controller AreaNetwork))和ABS/VDC单元21、空调放大器22、电动动力转向单元25、车辆控制控制器26、电源分配控制器23、仪表单元24、以及驾驶辅助系统(ADAS)单元27相互进行通信，对车辆进行最佳的控制。
再者，ECM 19由包括中央运算装置(CPU)、只读取存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)以及输入输出接口(I/O接口)的微型计算机构成。也能够由多个微型计算机构成ECM19。
图1所示的系统包括作为第1蓄电单元的铅蓄电池以及作为第2蓄电单元的非水电解质二次电池这2个二次电池。以下，假设铅蓄电池是铅酸电池15，非水电解质二次电池是锂离子二次电池16。再者，假设铅酸电池15的充满电状态下的开路电压是12.7V，锂离子二次电池16的充满电状态下的开路电压是13.1V。
虽然后述，但铅酸电池15和锂离子二次电池16经由2个路径C1、C2相互并联连接，在这2个路径上分别连接有起到切换单元的作用的MOSFET 50和铅酸电池路径继电器51。
铅酸电池15向全部电气负载30供给电力。特别地，在本系统中，在从怠速熄火起的发动机自动重启的开始阶段，为了防止驱动起动机9造成的瞬间的电压降(以下也称为瞬低。)的影响，使铅酸电池路径继电器51为截止状态(非导通状态)。由此，全部电气负载30的工作电压得以保证。
发电机2的发电电力(也包含基于再生的电力。下同)被充电到铅酸电池15及锂离子二次电池16的任一者。
再者，在从铅酸电池15及锂离子二次电池16向全部电气负载30供给电力时、将发电机2的发电电力充电到铅酸电池15或者锂离子二次电池16时，通过发电机2的界磁电流控制进行电压的调整。
此外，在上述系统中执行通常的怠速熄火控制。具体而言，例如，在加速踏板全闭、制动踏板被踏入了的状态、以及满足车速在规定车速以下等的诸条件的情况下将发动机1自动停止，在制动踏板的踏入量变为规定量以下的情况下等将发动机1自动重启。
图2是说明进行向起动机9、电气负载30的电力供给的电源系统的第1结构(以下也称为类型1的电源系统)的图。
如图2所示，在本实施方式的电源系统100中，铅酸电池15和锂离子二次电池16通过2个路径即路径C1及路径C2相互并联地相连。另外，在一个路径即路径C2上连接有铅酸电池路径继电器51，作为对该路径C2的导通状态和非导通状态进行切换的第1开关。此外，在其他路径即路径C1上连接有MOSFET 50，作为对该路径C1的导通状态和非导通状态进行切换的第2开关。由这些铅酸电池路径继电器51及MOSFET 50构成切换单元。
即，铅酸电池路径继电器51被配置在从锂离子二次电池16到达铅酸电池15的路径C2上。另外，MOSFET 50被配置在从锂离子二次电池16到达铅酸电池15的路径C1上。
MOSFET 50被连接得使其寄生二极管的正向和从锂离子二次电池16侧朝向铅酸电池15侧的方向一致。由此，不依赖于MOSFET 50的通断状态，防止在路径C1中从铅酸电池15向锂离子二次电池16的通电。此外，作为铅酸电池路径继电器51，使用在线圈中未通电的状态下为ON状态(导通状态)的、所谓常闭类型的继电器。再者，MOSFET 50的瞬时最大电流容量例如是180A，铅酸电池路径继电器51的瞬时最大电流容量例如是1200A。
此外，锂离子二次电池附属继电器52与锂离子二次电池16串联连接。锂离子二次电池附属继电器52由在线圈中未通电的状态下为截止状态(非导通状态)的、所谓常开类型的继电器构成。这里，锂离子二次电池附属继电器52的瞬时最大电流容量例如是800A。
再者，在本实施方式中将锂离子二次电池16、锂离子二次电池附属继电器52、MOSFET 50、以及蓄电池控制器60集中为一个，构成为锂电池组P。这里蓄电池控制器60从ECM 19接收与对应于发动机1的驾驶状态的向起动机9、全部电气负载30的放电指令或充电指令有关的信号，基于该信号进行锂离子二次电池附属继电器52和MOSFET 50的通断控制。
另外，在类型1的电源系统100中，全部电气负载30相对于铅酸电池路径继电器51连接于铅酸电池15侧。起动机9及发电机2相对于铅酸电池路径继电器51连接于锂离子二次电池16侧。
以下，说明在上述电源系统中对应于发动机的启动状况的铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET 50的通断控制、和发电机2的发电时的下限电压及锂离子二次电池16的充电余量(SOC)的控制。
图7是表示铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、MOSFET 50的通断控制、发电机2的发电电压、雨刷的工作频度、以及锂离子二次电池16的SOC的时序图。在本图中，分别对点火开关(未图示)的通断状态及发动机速度的大小进行对比，按时间示出铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET 50的通断状态、发电机2的发电时的下限电压、雨刷的工作频度、以及锂离子二次电池16的SOC。这里，用基于雨刷工作的周期Ts算出的频率(1/Ts)表示雨刷的工作频度。
此外，以下，所谓铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET 50导通的状态，指它们处于导通状态，所谓铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET 50截止的状态，指它们处于非导通状态。
首先，说明铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET50的通断控制。
如图示，在例如点火开关操作、开始按钮操作这样的根据驾驶者的启动操作将发动机1初次启动的时刻t0～时刻t1之间，常闭类型的铅酸电池路径继电器51为导通状态，MOSFET 50为截止状态，常开类型的锂离子二次电池附属继电器52为截止状态。
由此，经由路径C2进行仅从铅酸电池15向起动机9的电力供给。再者，也可以是，在初次启动时，蓄电池控制器60将锂离子二次电池附属继电器52设为导通状态，从铅酸电池15及锂离子二次电池16这2个电池对起动机9进行电力供给。
另外，在发动机初次启动结束后的驾驶中的时刻t1～时刻t2之间，蓄电池控制器60将锂离子二次电池附属继电器52切换到导通状态。
由此，发电机2的发电电力成为不仅可以被铅酸电池15充电、还可以经由路径C2被锂离子二次电池16充电的状态。
这里，与铅酸电池15相比，发电机2的发电电力容易被锂离子二次电池16充电，铅酸电池15具有在充满电时若充电电压超过13V则几乎不被充电的特性。因此，发电机2的发电电力主要被锂离子二次电池16充电。
另外，在转变到怠速熄火前的减速再生阶段开始的时刻t2，蓄电池控制器60将MOSFET 50切换到导通状态。然后，ECM 19在从时刻t2起经过规定时间Δt后将铅酸电池路径继电器51切换到截止状态。
如上述，通过在从将MOSFET 50切换到导通状态起经过规定时间后将铅酸电池路径继电器51切换到截止状态，能够将铅酸电池路径继电器51在减少其两端电位差的状态下截止，所以能够防止断路时电弧的发生。
再者，上述规定时间Δt能够适当设定为能够在某种程度上消除铅酸电池路径继电器51的两端电位差的程度的时间。
进一步，在减速再生阶段结束后的从时刻t3至时刻t4的怠速熄火中，铅酸电池路径继电器51也维持截止状态，蓄电池控制器60和MOSFET 50及锂离子二次电池附属继电器52也依旧维持导通状态。
因此，在从时刻t3至时刻t4的怠速熄火中，即使铅酸电池路径继电器51处于截止状态，锂离子二次电池16和全部电气负载30的通电也通过路径C1得以确保。因此，从铅酸电池15及锂离子二次电池16的任一个均能够向全部电气负载30进行电力供给。
再者，例如在发电机2的控制变得不能实现、发电电压变得过高的情况下，优选通过蓄电池控制器60将锂离子二次电池附属继电器52设为截止状态。由此，防止对锂离子二次电池16施加过电压。
此外，在锂离子二次电池16及铅酸电池15的特性上，向全部电气负载30的电力供给主要从锂离子二次电池16进行。进一步，如上述，发电电力具有容易被锂离子二次电池16充电的特性，所以除后述的用锂离子二次电池16的电力驱动起动机9的自动重启的开始阶段以外，锂离子二次电池16的电压被维持为铅酸电池15的电压以上。
另外，锂离子二次电池16与铅酸电池15相比具有能量密度及充放电能效高的特性。此外，锂离子二次电池16在充放电时不伴随电极材料的溶解析出反应，所以还具有能够期待长寿命的特征。与此相对，铅酸电池15若为相同容量则与锂离子二次电池16相比为低成本，但是进行放电造成电极劣化，所以对反复的充放电的耐久性比锂离子二次电池16差。
因此，在本实施方式中，在怠速熄火刚要结束前即重启开始阶段(时刻t4～t5)，蓄电池控制器60将MOSFET 50切换到截止状态。
由此，铅酸电池路径继电器51及MOSFET 50均处于截止状态，所以起动机9侧(锂离子二次电池16)和全部电气负载30侧(铅酸电池15)之间的通电被完全断路。因此，防止流过起动机9的电动机的大电流导致全部电气负载30的电压瞬时下降。另一方面，锂离子二次电池附属继电器52被维持为导通状态，所以锂离子二次电池16和起动机9之间的通电得以确保，能够通过锂离子二次电池16的放电进行起动机9的启动。
再者，在锂离子二次电池16和起动机9之间，也可以插入规定的电阻和与之并联连接的旁路继电器。在该结构之下，通过来自锂离子二次电池16的电力供给驱动起动机9，在经过了100～150ms左右后，将旁路继电器从非导通状态设为导通状态，从而能够大幅度降低起动机9的启动时的尖峰电流，确保启动性能。在该情况下，若在发动机完全启动后经过了规定时间，则进行返回通常的行驶时的状态的控制。
接着，在重启开始阶段结束后，进入重启初始阶段(时刻t5～时刻t6)。这里，在进入重启初始阶段时即时刻t5，蓄电池控制器60将MOSFET 50切换到导通状态。另一方面，ECM19在MOSFET 50被切换到导通状态的规定时间(图中的Δt′)后，将铅酸电池路径继电器51切换到导通状态。
如上述，首先，在MOSFET 50被切换到导通状态后，在规定时间(延迟)Δt后铅酸电池路径继电器51被切换到导通状态。由此，在重启初始阶段开始时(时刻t5)，能够由与铅酸电池路径继电器51相比响应速度更快的MOSFET 50无延迟地使路径C1导通，使得可以由铅酸电池15及锂离子二次电池16双方进行向全部电气负载30的放电。此外，通过将MOSFET 50设为导通状态，铅酸电池路径继电器51的两端间的电位差减少。因此，在该状态下使铅酸电池路径继电器51切换到导通状态，从而防止涌浪电流(inrush current)的发生。
然后，在重启初始阶段结束后的发动机运转中的状态(时刻t6～时刻t7)，蓄电池控制器60将MOSFET 50切换到截止状态。
然后，在时刻t7，将点火开关设为截止状态的发动机的停止阶段开始。时刻t7～时刻t8是至发动机达到停止为止的停止开始阶段。从图可知，在本实施方式中，在发动机的转速为零的时刻t8，常开类型的锂离子二次电池附属继电器52切换到截止状态。另一方面，常闭类型的铅酸电池路径继电器51依旧是导通状态。因此，在下次的发动机初始启动时(时刻t0)，能够在铅酸电池15和起动机9导通了的状态下进行初始启动。
接着，说明基于上述的铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、以及MOSFET 50的通断控制的作用效果。
在电源系统100中，若假设在发动机1的自动重启开始时(时刻t4)使用铅酸电池15的电力，则如上述，就与锂离子二次电池16相比对反复的充放电的耐久性更低的铅酸电池15而言，每当执行怠速熄火时劣化被促进，所以更换周期变短。
与此相对，在本实施方式中，在发动机1的自动重启的开始阶段，铅酸电池路径继电器51及MOSFET 50处于截止状态，从铅酸电池15向起动机9的电力供给通路被断路。因此，在自动重启中仅使用锂离子二次电池16的电力，所以能够增长铅酸电池15的更换周期。
再者，在图2中通过MOSFET 50及铅酸电池路径继电器51双方切换铅酸电池15和起动机9的通电和断路。但是，也可以使用MOSFET 50或者铅酸电池路径继电器51的任一个或者其他的开关进行该通电和断路。
但是，若仅用MOSFET 50进行铅酸电池15和起动机9的通电和断路，则MOSFET 50被频繁地通断，发生发热导致的弊害。此外，若仅用铅酸电池路径继电器51进行铅酸电池15和起动机9的通电和断路，则继电器开关的响应性低，所以从自动重启条件成立起，至控制为了截止状态，自动重启为止所需的时间变长。另一方面，若在怠速熄火中将铅酸电池路径继电器51设为截止状态，则MOSFET 50也处于截止状态，所以变得在怠速熄火中不能进行来自锂离子二次电池16的电力供给。
进一步，从进一步提高作为产品的安全性、耐久性的角度出发，也优选不仅在MOSFET 50或者铅酸电池路径继电器51的任一方构成铅酸电池15和起动机9的通电和断路，而设为包含这二者在内的冗余电路。
这样，在本实施方式中，在怠速熄火中(时刻t3～时刻t4)，铅酸电池路径继电器51被设为截止状态，以及MOSFET 50被设为导通状态，在自动重启的开始时(时刻t4)，将响应性优良的MOSFET 50从导通状态切换为截止状态，从而将从铅酸电池15向起动机9的电力供给通路可靠地断路，能够实现迅速的自动重启，而不会引起全部电气负载30的电压下降。
特别地，在本实施方式中，除重启开始阶段(时刻t4～时刻t5)以外，锂离子二次电池16的电压取铅酸电池15的电压以上的值。反过来说，可能仅在重启开始阶段(时刻t4～时刻t5)，铅酸电池15的电压超过锂离子二次电池16的电压而从铅酸电池15侧向锂离子二次电池16侧流过电流。因此，若在重启开始阶段(时刻t4～时刻t5)将铅酸电池路径继电器51及MOSFET 50设为截止状态，则能够防止从铅酸电池15侧向锂离子二次电池16侧流过电流。
由此，能够不配置包括将与MOSFET 50的寄生二极管的正向相反的方向设为正向的寄生二极管的MOSFET，而防止从铅酸电池15侧向锂离子二次电池16侧流过电流。因此，能够削减所使用的MOSFET的数而抑制成本。
在本实施方式中的电源系统100中，将铅酸电池15和全部电气负载30连接的部分成为与仅包括1个蓄电池的通常的车辆的电气电路相同的结构。
进一步，在本实施方式中，如上述，在自动重启中仅使用锂离子二次电池16，不使用铅酸电池15。因此，即使在将本实施方式的电源系统100安装到具有怠速熄火功能的车辆的情况下，也不需要使铅酸电池15的容量比不具有怠速熄火功能的车辆大，能够设为相同的规格。因此，能够降低将怠速熄火系统导入车辆的成本。
此外，根据本实施方式，即使在例如锂离子二次电池16的负极端子脱落等的原因造成变为不能进行从锂离子二次电池16向起动机9的电力供给的状态，也能够通过关闭铅酸电池路径继电器51而从铅酸电池15向起动机9供给电力，能够进行自动重启。即，对自动重启的系统的冗余化得以实现。
再者，在本实施方式中得到下述结构：锂离子二次电池组P具有锂离子二次电池16、MOSFET 50、锂离子二次电池附属继电器52、以及蓄电池控制器60，铅酸电池路径继电器51被配置于锂离子二次电池组P外。
但是，该结构在不改变由电源系统100的电路实现的作用的范围内能够任意地变更。例如，也可以将铅酸电池路径继电器51以与MOSFET 50并联的状态直接配置于锂电池组P内。此外，蓄电池控制器60也可以设置于锂离子二次电池组P外。
接着，说明发电机2的发电时的下限电压以及锂离子二次电池16的SOC的控制。
如上述，向全部电气负载30的电力供给由锂离子二次电池16及铅酸电池15进行。另外，为了将锂离子二次电池16及铅酸电池15维持于满足全部电气负载30的要求电压的状态，对发电机2的发电时的电压设定下限值(以下也称为下限电压)。下限电压在通常的状态下例如设定为12V。这里所谓“通常”是指像雨刷、燃料泵或者散热器风扇等那样为了保证工作而所需的电压与其他电气部件相比更高的电气部件不工作、或者即使正在工作，全部电气负载30的要求电压也相对较低的状态。例如，在开始降雨、在小雨中低中速行驶的情况包含于通常的状态。与此相对，例如在大雨的情况下需要使雨刷高速工作的状态、像高速行驶中那样需要使雨刷对抗风压进行高速工作的状态与通常相比要求电压更高。即，成为需要比通常高的电压的状态。
此外，锂离子二次电池16的SOC被控制得不小于下限SOC。下限SOC是考虑到向全部电气负载30的电力供给、和车辆减速时的再生电力的回收效率而设定的，在通常的状态下设定为例如60％左右。
在需要比通常高的电压的状态下，若将发电机2的发电中的下限电压设为与通常的状态相同，则难以进行向全部电气负载30的稳定的电力供给。因此，需要使下限电压上升。但是，在变得需要比通常高的电压后即使使下限电压上升，发电电力也被二次电池、特别是锂离子二次电池16吸收，所以向全部电气负载30的供给电压不会立即上升。
因此，在本实施方式中，蓄电池控制器60在预测到需要比通常高的电压的情况下预先使锂离子二次电池16的SOC上升。若使锂离子二次电池16的SOC上升，则在使发电机2的发电电压上升的情况下被锂离子二次电池16吸收的电力减少。由此，变得能够迅速地应对全部电气负载30的要求电压的上升。
需要比通常高的电压的预测是基于雨刷的驱动频度等进行的。其理由在于能够判断为，雨刷的驱动频度变得越高，则越接近于需要比通常高的电压的状态。
以下，具体说明该控制。
图3是表示雨刷的驱动频度f和下限SOC的关系的表。再者，驱动频度f在将雨刷的工作周期设为Ts(秒)的情况下表示为f＝1/Ts。
在图3的表中，在通常的状态(f＜f1)下，根据雨刷的驱动频度变高，下限SOC上升。使下限SOC上升是为了使锂离子二次电池16的SOC上升。
参照图7，说明按照图3的表控制下限SOC的情况。在时刻t1～t2之间，雨刷的驱动频度逐渐上升，从通常的状态转变到需要比通常高的电压的状态。若雨刷的驱动频度上升，则如上述，锂离子二次电池16的下限SOC上升，所以发电机2的下限电压上升，锂离子二次电池16的SOC上升。
如上述，一旦雨刷工作，则蓄电池控制器60从通常的状态使锂离子二次电池16的SOC上升。由此，在变为了需要比通常高的电压的状态的情况下，若使发电机2的发电电压上升，则能够迅速地应对。再者，得到以下实验数据：若将锂离子二次电池16的SOC维持为70％程度，则即使在由于突然的提速(squall)等变为了需要比通常高的电压的状态的情况下，也能够在使发电机2的发电电压指示值上升后，在数秒以内设为雨刷的要求电压(例如约14V)。
此外，锂离子二次电池16的SOC逐渐上升，所以在开始降雨等的情况下，能够确保减速时的再生电力的吸收量。
进一步，在本实施方式中发电机2的发电电压的上限依旧是通常的状态，所以通过执行本实施方式的控制，在减速时再生的电力量也不会减少。图8是比较了执行本实施方式的控制的情况(图中的实线)、和执行在上述的JP5494498B中记载的控制的情况(图中的虚线)的时序图。如本图所示，在JP5494498B的控制中，若雨刷的驱动频度上升，则使发电机2的设定电压的下限上升为Va2，使上限下降为Vb2。与此相对，在本实施方式中，设定电压的上限依旧是Vb。因此，本实施方式能够再生更多的电力。
此外，在JP5494498B的控制中，在减速开始时将锂离子二次电池附属继电器52设为导通，开始电力再生，一旦结束再生，则将该继电器52设为截止。与此相对，在本实施方式中，如上述，同一继电器52在变为点火断开前依旧是导通状态。即，在本实施方式中，能够将锂离子二次电池16与发电机2及全部电气负载30始终维持连接而进行充放电，所以能够有效地利用锂离子二次电池16的容量。
图4是表示雨刷的驱动频度f和发电机2的发电时的下限电压的关系的表。在图4中，雨刷的驱动频度越高，下限电压越上升。若使下限电压上升，则结果，锂离子二次电池16的SOC上升，得到和上述同样的作用效果。因此，也可以使用图4的表来取代图3的表。
另外，散热器风扇也是为了保证工作而所需的电压比其他电气负载高的电气负载。就散热器风扇而言，冷却水温变得越高，则要求越高速的旋转，所以蓄电池控制器60也可以基于冷却水温来预测是否需要比通常高的电压。
图5是表示冷却水温和锂离子二次电池16的下限SOC的关系的表。在图5中，冷却水温越高，下限SOC越上升。在使用该表进行控制的情况下，也得到与使用图3、图4的表进行控制的情况同样的作用效果。
再者，也可以使用空调系统的Pd压(高压侧冷媒压力)、蒸发器的温度来取代冷却水温。其理由在于，散热器风扇在空调系统的冷却要求变得严格的情况下也被要求高速旋转，空调系统的冷却要求的程度能够基于Pd压、蒸发器温度进行判断。此外，图5的纵轴也可以替代为发电机2的下限电压。
还能够使用燃料泵的驱动状态来取代雨刷、散热器风扇的驱动状态。就燃料泵而言，在燃料喷射量越多的情况下，要求电压变得越高，所以检测加速器开度变为大开度(例如全开的70％程度的开度)的频度，该频度越高则使下限SOC越上升，从而得到与上述同样的作用效果。
图6是在用于担保高速行驶时的雨刷的擦拭性能的控制中使用的表。在图6中将车速V1以上设为高速。
车速变得越高则风压越高，所以雨刷的要求电压越高。但是，即使在高速行驶中突然强降雨的情况下，在安全上也期望雨刷能够迅速开始高速工作。因此，为了应对高速行驶中的突然降雨，蓄电池控制器60基于图6的表进行控制使得车速越高则使发电机2的下限电压越高。与图3～图5的情况同样地，使下限电压逐渐上升，所以能够确保减速时的电力再生量，并且担保雨刷的擦拭性能。
再者，在图3～图6中，使下限SOC、下限电压阶梯地上升，但是也可以使它们连续地上升。
接着，总结基于本实施方式的控制的作用效果。
本实施方式的蓄电池控制器(电源系统控制装置)60控制电源系统，该电源系统包括：发电机2；铅酸电池(第1蓄电单元)15，能够对发电机2的发电电力进行充放电；锂离子二次电池(第2蓄电单元)16，能够对发电电力进行充放电；2个路径C1、C2，将铅酸电池15和锂离子二次电池16相连；切换单元(图1的BAT间RLY)17，具有对一个路径C2的导通状态和非导通状态进行切换的铅酸电池路径继电器(第1开关)51以及对另一个路径C1的导通状态和非导通状态进行切换的MOSFET(第2开关)50；以及全部电气负载(车辆的电气负载)30，相对于切换单元17连接于铅酸电池15侧。并且，在判断为存在电气负载30的工作中需要比通常高的电压的情况下，预先使锂离子二次电池16的SOC(充电余量)上升。
由此，在工作中要求高的电压的车辆电气部件的工作频度突然变高的情况、即在要求电压急剧上升的情况下，也能够予以应对，迅速使供给电压上升。
在本实施方式中，工作中要求高的电压的车辆电气部件的工作频度越高，蓄电池控制器60判断为需要比通常高的电压的可能性越高。由此，能够高精度地预测要求电压的上升。
在本实施方式中，蓄电池控制器60根据在工作中要求高的电压的车辆电气部件的工作频度的增加，使锂离子二次电池16的充电余量逐渐上升。由此，例如即使在高速行驶中突然降雨的情况下，也能够稳定地供给电压，并且还确保减速时的电力再生，实现实际油耗的改善。
在本实施方式中，蓄电池控制器60为了使锂离子二次电池16的SOC上升而使锂离子二次电池16的充电余量下限值上升、或者使发电机2的最低发电电压上升。任一种方法均能够使锂离子二次电池16的SOC上升。
再者，本实施方式的控制不限于图2所示的类型1的电源系统100，还能够应用于图9所示的电源系统的第2结构(以下也称为类型2的电源系统)100′。
图9是说明类型2的电源系统100′的图。再者，对与图2所示的各要素相同的要素附加同一标号。
类型2的电源系统100′与图2所示的类型1的电源系统100不同点在于，使用电动机70来取代发电机2这一点、以及起动机9相对于铅酸电池路径继电器51连接于铅酸电池15侧这一点。再者，电动机70包括相当于发电机轮6的轮，该轮和曲轴轮5被通过皮带等机械地连结。
电动机70包括逆变器，具有通过从锂离子二次电池16供给的电力进行驱动的电动机功能、和通过发动机1的驱动力进行驱动、发电的发电功能。此外，在使用电动机70的发电功能时，能够将发电电压控制为可变。
电动机功能和发电功能的切换由ECM 19进行。使用电动机功能的主要是从怠速熄火起的自动重启的开始阶段。即，在本类型2的电源系统100′中，电动机70成为发动机重启单元。再者，起动机9仅在初次启动时(非自动重启的启动时)被使用。该起动机9能够使用与不具有怠速熄火功能的车辆相同的规格。
此外，根据本类型2的电源系统100′，铅酸电池15及起动机9相对于铅酸电池路径继电器51位于同侧，所以在发动机1的初次启动时从铅酸电池15向起动机9进行电力供给时，铅酸电池路径继电器51中不流过电流。
即，在设定铅酸电池路径继电器51的瞬时最大电流容量时，不需要考虑在发动机1的初次启动时流过用于驱动起动机9的大电流的情况。因此，能够使铅酸电池路径继电器51的电流容量与在类型1的电源系统100中使用的铅酸电池路径继电器51相比更小，能够降低构成铅酸电池路径继电器51的成本。
(第2实施方式)
图10是说明电源系统的第3结构(以下也称为类型3的电源系统)100″的图。再者，对与图2所示的各要素相同的要素附加同一标号。
图10和图2的不同点在于，与MOSFET 50相比寄生二极管的正向相反的MOSFET 71与MOSFET 50串联连接。此外，下述一点也不同：锂离子二次电池附属继电器52没有夹装在MOSFET 71和锂离子二次电池16之间，而是夹装在锂离子二次电池16和起动机9之间。
根据上述结构，即使假设锂离子二次电池附属继电器52变得维持开状态而不工作，通过控制MOSFET 50及MOSFET 71，也能够从锂离子二次电池16向全部电气负载30进行电力供给。
图11是表示类型3的电源系统100″中的、铅酸电池路径继电器51、锂离子二次电池附属继电器52、MOSFET 50、MOSFET 71的通断控制、发电机2的发电电压、雨刷的工作频度、以及锂离子二次电池16的SOC的时序图。除追加了MOSFET 71的通断控制以外与图7是同样的。
MOSFET 71在时刻t0～时刻t1之间与MOSFET 50同样处于截止状态。
在减速再生阶段开始的时刻t2，蓄电池控制器60将MOSFET 50和MOSFET 71切换到导通状态。由此，锂离子二次电池16和全部电气负载30变为导通状态。
在怠速熄火刚要结束前的重启开始阶段(时刻t4～t5)，蓄电池控制器60将MOSFET50切换到截止状态，MOSFET 71依旧设为导通状态。其理由在于，为了使锂离子二次电池16和全部电气负载电气断路，将MOSFET 50设为截止状态即足够。
即，MOSFET 71从减速开始的时刻t2起至重启初始阶段结束的时刻t6为止维持导通状态。
在上述这样的类型3的电源系统100″中，也与第1实施方式同样，基于雨刷的驱动频度来预测变得需要高电压的情况，使锂离子二次电池16的SOC逐渐上升。
由此，得到与第1实施方式同样的作用效果。使锂离子二次电池16的SOC上升的方法也与第1实施方式同样，既可以使锂离子二次电池16的下限SOC上升，也可以使发电机2的下限电压上升。当然，也可以与第1实施方式同样使用散热器风扇、燃料泵的工作状态来取代雨刷的驱动频度，也可以执行根据车速的控制。
进一步，本实施方式还能够应用于图12所示的电源系统的第4结构(以下也称为类型4的电源系统)100″′。类型3的电源系统100″和类型4的电源系统100″′的关系与类型1的电源系统100和类型2的电源系统100′的关系是同样的。即，不同点在于，使用电动机70来取代发电机2这一点、以及起动机9相对于铅酸电池路径继电器51连接于铅酸电池15侧这一点。
以上，说明了本发明的实施方式，但是上述实施方式不过是示出了本发明的应用例的一部分，宗旨不在于将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体的结构。例如，第1蓄电单元不限定于铅酸电池15，例如也可以是氢化镍电池等的无铅二次电池。此外，也可以使用利用了半导体的开关元件来取代在各实施方式中使用的机械式继电器。

Claims (6)

1.一种对电源系统进行控制的电源系统控制装置，所述电源系统包括：
发电机；
第1蓄电单元，能够将所述发电机的发电电力进行充放电；
第2蓄电单元，能够将所述发电电力进行充放电；
2个路径，将所述第1蓄电单元和所述第2蓄电单元相连；
切换单元，具有对一个所述路径的导通状态和非导通状态进行切换的第1开关、以及对另一个所述路径的导通状态和非导通状态进行切换的第2开关；以及
车辆的电气负载，相对于所述切换单元连接到所述第1蓄电单元侧，
在所述电源系统控制装置中，
在判断为存在所述电气负载的工作中需要比通常高的电压的可能性的情况下，预先使所述第2蓄电单元的充电余量上升。
2.如权利要求1所述的电源系统控制装置，
所述电气负载的工作频度越高，判断为在所述电气负载的工作中需要比通常高的电压的可能性越高。
3.如权利要求2所述的电源系统控制装置，
与所述电气负载的工作频度的增加相应地使所述第2蓄电单元的充电余量逐渐上升。
4.如权利要求1至3的任意一项所述的电源系统控制装置，
为了使所述第2蓄电单元的充电余量上升而使所述第2蓄电单元的充电余量下限值上升。
5.如权利要求1至3的任意一项所述的电源系统控制装置，
为了使所述第2蓄电单元的充电余量上升而使所述发电机的最低发电电压上升。
6.一种控制电源系统的电源系统控制方法，所述电源系统包括：
发电机；
第1蓄电单元，能够将所述发电机的发电电力进行充放电；
第2蓄电单元，能够将所述发电电力进行充放电；
2个路径，将所述第1蓄电单元和所述第2蓄电单元相连；
切换单元，具有对一个所述路径的导通状态和非导通状态进行切换的第1开关、以及对另一个所述路径的导通状态和非导通状态进行切换的第2开关；以及
车辆的电气负载，相对于所述切换单元连接到所述第1蓄电单元侧，
在所述电源系统控制方法中，
判断所述电气负载的工作中有无需要比通常高的电压的可能性，
在存在所述电气负载的工作中需要比通常高的电压的可能性的情况下，预先使所述第2蓄电单元的充电余量上升。
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