CN108365673A - 电源系统 - Google Patents

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Abstract

一种电源系统包括：发电机，该发电机对二次电池充电；以及电子控制单元，该电子控制单元进行下述操作：使发电机进行再生发电并且向二次电池供应再生电力以对二次电池充电；使发电机基于发电电压来使用内燃机的动力进行燃料发电并且向二次电池供应所生成的电力以对二次电池充电，其中，发电电压是通过基于二次电池的荷电状态的反馈控制而设置的；以及取决于向二次电池供应的再生电力的量而将燃料发电的下限电压设置为使内燃机中的喷射燃料的量最小化的电压。

Description

电源系统
技术领域
本发明涉及被安装在车辆等中的电源系统，并且更特别地，涉及当发电机使用内燃机的动力来发电时的控制。
背景技术
在相关技术中，例如，如日本未审查专利申请公开第2016-005425号(JP 2016-005425A)中所公开，已知下述技术：通过使用用于对电池(二次电池)进行充电的交流发电机(发电机)进行再生发电或使用发动机(内燃机)的动力进行发电(其是使用基于燃料燃烧的输出转矩的发电)，来对电池进行充电。
JP 2016-005425A公开了取决于在紧先前的预定时段中的再生电力的量(被再生的电力的量)而改变电池的目标荷电状态(SOC)的上限值和下限值。具体地，当再生电力的量大时，降低目标SOC的上限值和下限值并且增大上限值与下限值之间的差距。另一方面，当再生电力的量小时，增大目标SOC的上限值和下限值并且减小上限值和下限值之间的差距。
发明内容
然而，在JP 2016-005425A中，当再生电力的量大时，降低目标SOC的下限值并且因此增加电池的受电性能(power-receiving performance)。因此，通过使用基于燃料燃烧的输出转矩(下文中称为燃料喷射发电)而生成的电力的量(其在下文中可以称为燃料喷射生成电力的量)增加，并且存在燃料消耗率将会劣化的可能性。
本发明的发明人已经研究了通过令人满意地获取生成电力的量而降低燃料喷射生成电力的量并且因此实现燃料消耗率的改善。发明人已经注意到，通过对进行燃料喷射发电时的发电电压进行优化来实现燃料消耗率的改善。
也就是说，当进行燃料喷射发电时通常进行用于使电池的SOC达到目标SOC的发电电压的反馈控制，但是当过度降低在燃料喷射发电时的发电电压的下限值(下文中称为下限电压)、并且发电电压达到下限电压时，几乎不进行对电池的充电(或者从电池放电的电力的量增加)并且由于反馈控制而导致发电电压大幅增加。在该情况下，本发明的发明人注意到如下事实：甚至当此后进行再生发电时，在开始再生发电之前在电池中发生充电极化(charging polarization)，并且不能获得足够的再生电力的量。发明人获得了如下新知识：可以通过对下限电压进行优化来获得足够的再生电力的量，可以降低燃料喷射生成电力的量，并且从而可以实现燃料消耗率的改善；并且发明人因此完成本发明。
本发明鉴于以上描述的情况而完成，并且其提供了一种电源系统，该电源系统可以通过对在发电机使用内燃机的动力来发电时的下限电压进行优化来实现燃料消耗率的改善。
本发明的一方面涉及一种电源系统。该电源系统包括：发电机，被配置成对二次电池充电；以及电子控制单元。电子控制单元被配置成使发电机进行再生发电并且向二次电池供应再生电力以对二次电池充电。电子控制单元被配置成使发电机使用内燃机的动力进行燃料发电并且向二次电池供应所生成的电力以对二次电池充电，燃料发电基于发电电压来进行，该发电电压是由于基于二次电池的荷电状态的反馈控制而设置的。电子控制单元被配置成取决于向二次电池供应的再生电力的量而将进行燃料发电时的下限电压设置为使喷射到内燃机中的燃料的量最小化的电压。
根据该方面，通过对在发电机使用内燃机的动力进行燃料喷射发电时的下限电压进行优化，可以防止在开始再生发电之前在二次电池中发生充电极化(以防止由于发电电压的反馈控制而导致的充电极化)，并且可以在再生发电时获取足够的再生电力的量。因此，可以降低使用内燃机的动力生成的电力的量并且实现燃料消耗率的改善。
电子控制单元可以被配置成：当向二次电池供应的再生电力的量的平均值大时，与向二次电池供应的再生电力的量的平均值小时相比，将下限电压设置为更低。
根据该方面，在再生电力的平均量大并且燃料喷射生成电力的量可以相对降低的情况下，将下限电压设置为低。因此，可以降低燃料喷射生成电力的量并且实现燃料消耗率的改善。在再生电力的平均量小的情况下，将下限电压设置为高。因此，不太可能发生充电极化。
电子控制单元可以被配置成：当二次电池的温度高时，与该温度低时相比，将下限电压设置为更低。
当二次电池的温度高时，二次电池中的化学反应被激活，受电性能增加，因此将下限电压设置为低。根据该方面，可以设置与二次电池的温度对应的最优下限电压(为在可以防止充电极化的范围内的最低可能电压的下限电压)，并且可以降低使用内燃机的动力生成的电力的量，以实现燃料消耗率的改善。
电子控制单元可以被配置成：当预定时段中的再生电流的最大值的平均值大时，与预定时段中的再生电流的最大值的平均值小时相比，将下限电压设置为更低，再生电流是再生发电的电流。每当过去预定时间时，可以检测再生电流的最大值。
当在预定时段中再生发电中的再生电流的最大值的平均值大时，在开始再生发电之前的二次电池的充电极化足够小，并且可以获得足够的再生电力的量。因此，当在预定时段中再生发电中的再生电流的最大值的平均值大时，与在预定时段中再生发电中的再生电流的最大值的平均值小时相比，可以将下限电压设置为更低。根据该方面，可以降低使用内燃机的动力生成的电力的量以实现燃料消耗率的改善。
电子控制单元可以被配置成：当二次电池的温度高时，与二次电池的温度低时相比，将再生发电时的再生电压设置为更低，再生电压是再生发电的电压。
当二次电池的温度高时，二次电池中的化学反应被激活，充电/放电电流增加，并且二次电池的劣化可能发生进展。因此，当二次电池的温度高时，可以通过与该温度低时相比将再生发电时的再生电压设置为更低，来使充电/放电电流的增加最小化以使二次电池的劣化不太可能发生进展。因此，根据该方面，可以延长二次电池的使用寿命。根据该方面，当二次电池的温度低时，与该温度高时相比，将再生发电时的再生电压设置为更高。因此，甚至在二次电池中的化学反应的活性低的低温处，也可以通过获得足够的再生电力的量来令人满意地确保二次电池的荷电状态。
电子控制单元被配置成：当二次电池的充电/放电电流的积分值大时，与二次电池的充电/放电电流的积分值小时相比，将再生发电时的再生电压设置为更低。
如上所述，当充电/放电电流增加时，二次电池的劣化可能发生进展。因此，当二次电池的充电/放电电流的积分值大时，可以通过与二次电池的充电/放电电流的积分值小时相比将再生发电时的再生电压设置为更低，来使充电/放电电流的增加最小化以使二次电池的劣化不太可能发生进展。因此，根据该方面，可以延长二次电池的使用寿命。
根据本发明，取决于向二次电池供应的再生电力的量而将在发电机使用内燃机的动力来发电时的下限电压可变地设置为使喷射到内燃机中的燃料的量最小化的电压。因此，可以防止在开始再生发电之前在二次电池中发生充电极化，可以在再生发电时获得足够的再生电力的量，可以降低使用内燃机的动力生成的电力的量，并且可以实现燃料消耗率的改善。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业的意义，在附图中相似的附图标记表示相似的元件，并且在附图中：
图1是示出包括根据实施方式的电源系统的车辆控制器的系统配置的图；
图2是示出用于说明发电电压的反馈控制的电池SOC和发电电压的变化的示例的图；
图3是示出发电电压的下限电压与再生电力的量之间的关系的示例的图；
图4是示出发电电压的下限电压与燃料喷射生成电力的量之间的关系的示例的图；
图5是示出设置下限电压的处理程序的流程图；
图6是示出下限电压映射图的示例的图；
图7是示出设置再生电压的处理程序的流程图；
图8是示出再生电压映射图的示例的图；以及
图9是示出当根据实施方式设置发电电压的下限电压时，车速、喷射燃料的量和发电电压的变化的示例的时序图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的实施方式。在该实施方式中，假设本发明应用于安装在车辆中的电源系统。
图1是示出包括根据实施方式的电源系统1的车辆控制器100的系统配置的图。电源系统1包括电池(辅助机器电池(auxiliary machine battery))10、交流发电机(发电机)20、以及电子控制单元(ECU)30。
电池10是安装在车辆中的可充电和可放电的二次电池，并且例如是铅蓄电池。电池10不限于铅蓄电池，而可以是另一类型的二次电池。
电流传感器12附接至与电池10连接的正电极线和负电极线中的一个。电流传感器12检测电池10的充电/放电电流，并且将与所检测的值对应的输出信号输出至ECU 30。除了电流传感器12之外，用于检测电池10的温度的温度传感器13和用于检测电池10的端子间电压的电压传感器14也连接至ECU 30，并且传感器13和传感器14的与所检测的值对应的输出信号被输出至ECU 30。
电池10将电力供应至车载装置40。车载装置40的示例包括空调、车载音响和导航装置。利用由交流发电机20生成的电力(通过再生发电生成的电力以及通过使用发动机50的动力进行发电(燃料喷射发电)而生成的电力，这将在稍后描述)来对电池10充电。
交流发电机20被配置成使用发动机(内燃机)50的动力来发电。具体地，交流发电机20包括：AC(交流)发电机，其通过其定子和转子之间的电磁感应来产生交流电流；以及转换器，其将交流电流转换成直流电流。IC调节器22附接至交流发电机20，该IC调节器22对向交流发电机20的转子的电磁体(励磁线圈)供应的电流(励磁电流)进行调整并且对AC发电机的发电电压进行控制。交流发电机20的转子经由皮带轮或皮带连接至发动机50的曲轴以向其传递动力。将用于IC调节器22的控制信号从ECU 30输出。
IC调节器22包括将AC发电机的发电电压与由从ECU 30输出的控制信号指示的电压值进行比较的比较器、以及基于比较器的输出而导通/关断的晶体管。当AC发电机的发电电压小于由控制信号指示的电压值时，晶体管输出导通信号，励磁电流在励磁线圈中流动以产生电动势，并且AC发电机的发电电压增加。另一方面，当AC发电机的发电电压大于由控制信号指示的电压值时，晶体管输出关断信号，励磁电流不在励磁线圈中流动，并且AC发电机的发电电压降低。根据该配置，IC调节器22可以将交流发电机20的发电电压控制成期望电压。
ECU 30例如是其中中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)等经由总线彼此连接的微型计算机，并且还包括诸如硬盘驱动器(HDD)或电可擦除可编程只读存储器(ROM)的存储装置、输入/输出端口、定时器和计数器。
除了电流传感器12、温度传感器13和电压传感器14之外，诸如节气门开度传感器、加速器操作量传感器、曲柄位置传感器和制动器传感器的一组传感器也连接至ECU 30。这组传感器将与所检测的值对应的输出信号输出至ECU 30。
ECU 30通过对从电流传感器12输入的电流值进行积分来计算电池10的荷电状态(SOC)(下文中也称为电池SOC)。可以基于来自温度传感器13或电压传感器14的输出信号来校正电池SOC。
ECU 30基于来自所述一组传感器的输出信号和电池SOC来计算交流发电机20的发电电压，并且将所计算的发电电压作为以上所述的控制信号输出至IC调节器22。交流发电机20的发电电压通过稍后将描述的反馈控制来调整。ECU 30进行反馈控制(基于电池10的SOC的反馈控制)作为对电池SOC的管理。反馈控制是对在交流发电机20基于电池SOC进行发电(特别地是燃料喷射发电)时的发电电压(发电指示电压)进行调整。具体地，当实际电池SOC高于目标电池SOC(下文中称为目标SOC)时，用于将发电电压设置为更低的控制信号被从ECU 30输出至IC调节器22。另一方面，当实际电池SOC低于目标SOC时，用于将发电电压设置为更高的控制信号被从ECU 30输出至IC调节器22。这里，适当地设置目标SOC(例如，设置为90％)。
图2是示出电池SOC和发电电压的变化的示例的图。如图2所示，取决于目标SOC与实际电池SOC之间的差异而在上限电压(例如但不限于13.5V)与下限电压(例如但不限于12.5V)之间对发电电压进行调整。在图2中从时间t1至时间t2的时段中，由于实际电池SOC高于目标SOC，所以取决于所述差异将发电电压设置为相对较低，并且生成电力的量(燃料喷射生成电力的量)降低。也就是说，在该时段中，所述差异变得越大，则将发电电压设置为越低。在图2中的时间t2之后的时段中，由于实际电池SOC低于目标SOC，所以取决于所述差异将发电电压设置为相对高，并且生成电力的量增加。也就是说，在该时段中，所述差异变得越大，则将发电电压设置为越高。在该实施方式中，下限电压不是固定值，并且取决于稍后将描述的再生电力的量(更具体地，稍后将描述的再生电力的平均量)来设置。稍后将描述设置下限电压的操作。
在反馈控制中，当车辆减速时，ECU 30将交流发电机20的发电电压(发电指示电压)设置为相对高的值例如14.8V，以通过减速再生(再生发电)来对电池10积极充电，以实现燃料消耗率的改善。在该实施方式中，再生发电中的发电电压(下文中称为再生电压)不是固定值，而是取决于稍后将描述的充电/放电电流的积分值来设置。稍后还将描述设置再生电压的操作。
基于来自ECU 30的再生发电指示信号来进行交流发电机20的再生发电。因此，ECU30具有进行再生发电的功能。也就是说，ECU 30被配置成使发电机进行再生发电并且向二次电池供应再生电力以对二次电池充电。
下面将描述作为该实施方式的特征的设置燃料喷射发电中的发电电压的下限电压的操作。
如上所述，在JP 2016-005425A中，当再生电力的量大时，目标SOC的下限值降低，因此存在下述可能性：燃料喷射生成电力的量将随着电池的受电性能的改善而增加，并且燃料消耗率将会劣化。在JP 2016-005425A中，由于用于电池的电力的平衡具有充电倾向，所以电池的劣化可能发生进展。
在该实施方式中，鉴于以上描述的情况而实现了改善发动机50的燃料消耗率以及防止电池10的劣化。具体地，通过对在进行使用发动机50的动力的燃料喷射发电时的发电电压(更具体地是发电电压的下限电压)进行优化来解决以上描述的问题。
当过度降低在进行燃料喷射发电时的发电电压的下限值(下限电压)并且发电电压达到下限值时，几乎不进行对电池10的充电(或者从电池10放电的电力的量增加)。因此，由于反馈控制(用于使电池SOC达到目标SOC的发电电压的反馈控制)而导致发电电压大幅增加。甚至当此后进行再生发电时，也在开始再生发电之前在电池10中发生充电极化，因此电源系统不能获得足够的再生电力的量。本发明的发明人关注以上描述的问题而获得以下新知识。通过对下限电压进行优化，可以获得足够的再生电力的量，降低燃料喷射生成电力的量，从而实现燃料消耗率的改善。
图3是示出进行燃料喷射发电时的发电电压的下限电压与进行再生发电时的再生电力的量之间的关系的示例的图。通过实验或模拟获得了图3中的发电电压的下限电压与再生电力的量之间的关系。如图3中所示，随着发电电压的下限电压降低，燃料喷射生成电力的量降低并且因此再生电力的量增加，但是当下限电压处于等于或低于预定值的范围中时，随着下限电压降低，再生电力的量降低。这可以估计为是由于发生以上描述的充电极化而引起的。以这样的方式，存在下限电压的下述值：在该值处，随着下限电压的降低而增加再生电力的量的效果达到饱和。因此，通过在不发生充电极化的范围中将下限电压设置为尽可能低，可以设置再生电力的最大量并且可以使喷射到发动机50中的燃料的量最小化。
图4是示出进行燃料喷射发电时的发电电压的下限电压与进行燃料喷射发电时的燃料喷射生成电力的量之间的关系的示例的图。也通过实验或模拟获得了图4中的发电电压的下限电压与燃料喷射生成电力的量之间的关系。如图4中所示，随着发电电压的下限电压降低，燃料喷射生成电力的量降低，但是当下限电压处于等于或小于预定值的范围中时，随着下限电压降低，燃料喷射生成电力的量增加。该现象的原因可以估计如下。取决于交流发电机20或电池10的性能而将再生电力的量确定为一定程度。因此，当下限电压过度降低时，放电电力的量增加并且燃料喷射生成电力的量增加。以该方式，存在下限电压的下述值：在该值处，随着下限电压的降低而降低燃料喷射生成电力的量的效果达到饱和。因此，通过在燃料喷射生成电力的量不增加的范围中(在燃料喷射生成电力的量随着下限电压降低而降低的范围中)将下限电压设置为尽可能低，可以使喷射到发动机50中的燃料的量最小化。
如上所述，本发明的发明人发现，可以使燃料喷射生成电力的量最小化的下限电压取决于再生电力的量的大小而变化。在该实施方式中，鉴于该知识，取决于向电池10供应的再生电力的量而将交流发电机20使用发动机50的动力进行发电(燃料喷射发电)时的下限电压可变地设置为使喷射到发动机50中的燃料的量最小化的电压(使燃料喷射生成电力的量最小化的下限电压)。具体地，通过随着向电池10供应的再生电力的量(稍后将描述的再生电力的平均量)降低而将进行燃料喷射发电时的下限电压设置为更低，可以在不发生充电极化的范围中将下限电压设置为尽可能低，以使燃料喷射生成电力的量最小化。
由ECU 30进行设置下限电压的操作。因此，ECU 30具有设置下限电压的功能。也就是说，ECU 30被配置成使发电机基于通过反馈控制设置的发电电压使用内燃机的动力进行发电并且向二次电池供应所生成的电力以对二次电池充电。ECU 30还被配置成取决于向二次电池供应的再生电力的量而将在发电机使用内燃机的动力进行发电时的下限电压设置为使喷射到内燃机中的燃料的量最小化的电压。
下面将参照图5中所示的流程图描述设置下限电压的操作。在启动发动机50之后以预定的时间周期重复进行该流程图。
首先，在步骤ST1中，确定是否开始了发动机50的燃料切断(燃料喷射停止)。例如但不限于当发动机50的转速等于或高于预定值并且进行加速器关断操作时，满足燃料切断的开始条件。基于来自曲柄位置传感器的输出信号来计算发动机50的转速。基于来自加速器开度传感器的输出信号来检测加速器操作量。
当没有开始发动机50的燃料切断并且步骤ST1的确定结果为否时，处理程序照原样重新开始。在该情况下，维持发电电压的当前设置的下限电压(被设置为初始值的下限电压或在先前程序中设置的下限电压)。也就是说，在不更新发电电压的下限电压的情况下，将进行燃料喷射发电时的下限电压维持在当前设置的值处。
当开始了发动机50的燃料切断并且步骤ST1的确定结果为是时，在步骤ST2中启动在ECU 30中预先设置的定时器。例如，在定时器已经启动之后几秒钟，定时器超时(timeout)。
在启动定时器之后，在步骤ST3中对通过伴随着燃料切断的开始的、车辆的减速再生(再生发电)而再生的电力的量进行积分。也就是说，在稍后将描述的步骤ST4中定时器超时之前的时段中，对再生电力的量进行积分。检测启动定时器之后的再生电流的最大值(最大再生电流)。也就是说，在稍后将描述的步骤ST4中定时器超时之前的时段中，更新最大再生电流。基于来自电流传感器12的输出信号和来自电压传感器14的输出信号等来计算再生电力的量。例如，再生电力的量例如通过“再生电流×电池电压”的计算表达式来计算。基于来自电流传感器12的输出信号来计算最大再生电流。
在步骤ST4中，确定定时器是否已经超时。在定时器尚未超时并且步骤ST4的确定结果为否的时段中，继续进行步骤ST3的操作。也就是说，对再生电力的量进行积分，并且更新最大再生电流。
当定时器已经超时并且步骤ST4的确定结果为是时，在步骤ST5中，将再生电力的积分量(下文中称为再生电力积分值)存储在RAM中，并且将最大再生电流的值(在定时器超时之前的时段中的再生电流的最大值；下文中简称为最大再生电流值)存储在RAM中。
此后，在步骤ST6中，计算最后N次(例如10次)的再生电力积分值(每当定时器超时时被存储的再生电力积分值的N次中的值)的平均值(再生电力的平均量；再生电力积分值的移动平均)，并且计算最后N次的最大再生电流值(每当定时器超时时被存储的最大再生电流值的N次中的值)的平均值(平均最大再生电流值；最大再生电流值的移动平均)。
此后，在步骤ST7中，提取与平均最大再生电流值和电池温度对应的下限电压映射图。下限电压映射图是用于取决于再生电力的平均量来限定发电电压的下限电压的映射图。将取决于平均最大再生电流值和电池温度的多个下限电压映射图存储在ROM中。通过下述方式来准备(调整)下限电压映射图：经由实验或模拟，取决于再生电力的平均量而获取使喷射到发动机50中的燃料的量最小化(燃料喷射生成电力的量最小化)的发电电压的下限电压。
图6是示出一个下限电压映射图(预定的平均最大再生电流值和预定的电池温度处的下限电压映射图)的示例的图。如图6中所示，下限电压映射图的横轴代表再生电力的平均量并且其纵轴代表下限电压。随着再生电力的平均量增加，将下限电压设置为更低。
也就是说，下限电压映射图是下述映射图：其用于在再生电力的平均量大并且可以降低燃料喷射生成电力的量的情况下，通过将下限电压设置为低来降低燃料喷射生成电力的量以实现燃料消耗率的改善。下限电压映射图是下述映射图：其用于在再生电力的平均量小的情况下，将下限电压设置为更高使得不太可能发生充电极化。
取决于平均最大再生电流值和电池温度而存储多个下限电压映射图。每个下限电压映射图被限定成甚至当再生电力的平均量相同时，也随着平均最大再生电流值变得更大而将下限电压设置为更低。每个下限电压映射图被限定成甚至当再生电力的平均量相同时，也随着电池温度变得更高而将下限电压设置为更低。也就是说，当平均最大再生电流值大时，与平均最大再生电流值小时相比，将下限电压设置为更低。当电池温度高时，与该温度低时相比，将下限电压设置为更低。
随着平均最大再生电流值变得更大而将下限电压设置为更低的原因如下。也就是说，当平均最大再生电流大时，在开始再生发电之前的电池10的充电极化足够小并且获得足够的再生电力的量。因此，当平均最大再生电流值大时，与平均最大再生电流值小时相比，可以将下限电压设置为更低，因此可以降低燃料喷射生成电力的量以实现燃料消耗率的改善。
随着电池温度变得更高而将下限电压设置为更低的原因如下。当电池温度高时，电池10中的化学反应激活并且其受电性能增加，因此将下限电压设置为低。也就是说，可以取决于电池温度来设置最优的下限电压(为在可以防止充电极化的范围中的最低可能电压的下限电压)，并且可以降低燃料喷射生成电力的量，以实现燃料消耗率的改善。
当将再生电力的平均量和平均最大再生电流值影响下限电压的程度进行比较时，再生电力的平均量受到行驶条件、天气以及电池10和交流发电机20的性能的显著影响。平均最大再生电流值受到电池10和交流发电机20的性能的显著影响。也就是说，平均最大再生电流值不容易受到行驶条件和天气的影响，并且发电潜力增加。因此，将下限电压改变时对平均最大再生电流值的影响程度设置为比下限电压改变时对再生电力的平均量的影响程度大。
在步骤ST7中提取下限电压映射图之后，在步骤ST8中从所提取的下限电压映射图中读取下限电压。也就是说，通过将在步骤ST6中计算出的再生电力的平均量应用于所提取的下限电压映射图来读取下限电压。
在步骤ST9中，将读取的下限电压设置为在接下来进行燃料喷射发电时的下限电压。例如，当在加速器踏板被压下并且车辆加速或正常行驶的情况下由交流发电机20进行燃料喷射发电时，将燃料喷射发电中的发电电压的下限电压设置为从下限电压映射图读取的下限电压。
当由于发电电压的反馈控制而导致发电电压大幅增加时，在电池10中发生充电极化。通过设置发电电压的下限电压的方法使充电极化最小化。也就是说，可以防止在开始再生发电之前发生电池10的充电极化，并且可以在进行再生发电时获得足够的再生电力的量。因此，可以降低燃料喷射生成电力的量并且实现燃料消耗率的改善。
下面将参照图7中所示的流程图来描述用于设置进行再生发电时的再生电压的处理程序。设置再生电压的操作是用于防止电池10过度充电以使电池10的劣化最小化的操作。在启动发动机50之后也以预定的时间周期重复进行该流程图。
首先，在步骤ST11中，确定是否到达开始对电池10的充电/放电电流进行积分的时间。例如，预先将开始对充电/放电电流进行积分的时间设置为每隔几十秒到达的时间。也就是说，当在启动发动机50之后到达开始进行积分的时间时，进行步骤ST12之后的操作。
当没有到达开始对充电/放电电流进行积分的时间并且步骤ST11的确定结果为否时，处理程序照原样重新开始。在该情况下，维持当前设置的再生电压(被设置为初始值的再生电压或在先前程序中设置的再生电压)。也就是说，在不更新再生电压的情况下，将进行再生发电时的再生电压维持在当前设置的值处。
当到达开始对充电/放电电流进行积分的时间并且步骤ST11的确定结果为是时，在步骤ST12中启动在ECU 30中预先设置的定时器。例如在启动定时器之后的几十秒(其是比开始对充电/放电电流进行积分的时间的周期更短的时间)内，定时器超时。
在启动定时器之后，在步骤ST13中对充电/放电电流进行积分。也就是说，在稍后将描述的步骤ST14中定时器超时之前的时段中，对电池10的充电/放电电流进行积分。基于来自电流传感器12等的输出信号来计算充电/放电电流。
在步骤ST14中，确定定时器是否已经超时。在定时器尚未超时并且步骤ST14的确定结果为否的时段中，继续进行步骤ST13的操作。也就是说，对电池10的充电/放电电流进行积分。
当定时器已经超时并且ST14的确定结果为是时，在步骤ST15中将所积分的充电/放电电流(充电/放电电流积分值)存储在RAM中。
此后，在步骤ST16中，提取与电池温度对应的再生电压映射图。再生电压映射图是用于取决于充电/放电电流积分值来限定再生电压的映射图，并且与电池温度对应的多个再生电压映射图被存储在ROM中。通过下述方式来准备(调整)再生电压映射图：经由实验或模拟，取决于充电/放电电流积分值而获取使电池10的过度充电最小化的再生电压。
图8是示出一个再生电压映射图(在预定的电池温度下的再生电压映射图)的示例的图。如图8中所示，再生电压映射图的横轴代表充电/放电电流积分值，并且纵轴代表再生电压。充电/放电电流积分值变得越大，将再生电压设置为越低。
存储与电池温度对应的多个再生电压映射图。在每个再生电压映射图中，甚至当充电/放电电流积分值相同时，随着电池温度变得更高而将再生电压设置为更低。也就是说，当电池温度高时，与该温度低时相比，将再生电压设置为更低。
随着电池温度变得更高而将再生电压设置为更低的原因如下。当电池温度高时，电池10中的化学反应激活，充电/放电电流增加，并且电池10的劣化可能发生进展。因此，通过在电池温度高时与电池温度低时相比将再生电压设置为更低，可以抑制充电/放电电流的增加。因此，可以使电池10的劣化不太可能发生进展并且延长电池10的使用寿命。为了确保电池10的足够的SOC，在再生电压映射图中，随着电池温度变得更低而将再生电压限定为更高。当电池温度低时，存在下述可能性：电池10的受电性能将会降低并且电池10的充电/放电电力的平衡将劣化。因此，当将再生电压设置为高时，可以获得足够的再生电力的量，从而令人满意地确保电池10的SOC。
在步骤ST16中提取再生电压映射图之后，在步骤ST17中从所提取的再生电压映射图中读取再生电压。也就是说，通过将在步骤ST15中存储的充电/放电电流积分值应用于所提取的再生电压映射图来读取再生电压。
在步骤ST18中，将读取的再生电压设置为在接下来进行再生发电时的再生电压。例如，在进行加速器关断操作并且车辆减速的情况下，将再生发电中的再生电压设置为从再生电压映射图读取的再生电压。
由于以这种方式设置再生电压，所以可以使再生发电中的充电/放电电流的增加最小化并且使电池10的劣化不太可能发生进展以实现电池10的使用寿命的延长。
图9是示出当在该实施方式中设置发电电压的下限电压时，车速、喷射燃料的量和发电电压的变化的示例的时序图。
在图9中，在从时间T0至时间T1的时段、从时间T3至T4的时段以及时间T7之后的时段中，车辆停止并且发动机50处于怠速停止状态。因此，在这样的时段中，将喷射燃料的量设置为“0”，并且将生成电力的量(燃料喷射生成电力的量和再生电力的量)设置为“0”。
在从时间T2至时间T3的时段和从时间T6至时间T7的时段中，车辆减速并进行减速再生(再生发电)。因此，在这样的时段中，将喷射燃料的量设置为“0”，将再生发电中的发电电压(再生电压)设置为相对高的值(例如，14.8V)，并且积极进行通过再生发电对电池10的充电。
在从时间T1至时间T2的时段和从时间T4至时间T6的时段中，车辆加速或正常行驶，发电电压通过反馈控制来在上限电压(例如，13.5V)与下限电压(例如，12.5V)之间进行调整，并且进行燃料喷射发电。因此，在这样的时段中，进行燃料喷射发电，并且将燃料喷射发电中的发电电压的下限电压设置为如上所述的基于再生电力的平均量的值。特别地，在从时间T4至时间T5的时段中，燃料喷射发电中的发电电压由下限电压限制，使得发电电压不低于下限电压。将下限电压设置为防止发生充电极化的值，并且通过获得足够的再生电力的量来降低燃料喷射生成电力的量。
以这种方式，在从时间T4至时间T6的时段中，由于发电电压由下限电压限制，所以发电电压不会由于发电电压的反馈控制而大幅增加，并且使在此时段中电池10中的充电极化的发生最小化。因此，由于获得后续的再生发电(从时间T6至时间T7的再生发电)中的足够的再生电力的量，所以可以降低燃料喷射生成电力的量，从而实现燃料消耗率的改善。
如上所述，在该实施方式中，通过实现进行燃料喷射发电时的下限电压的优化，可以防止在开始再生发电之前在电池10中发生充电极化(由于发电电压的反馈控制而使充电极化最小化)，并且可以在进行再生发电时获得足够的再生电力的量。因此，可以降低燃料喷射生成电力的量，从而实现燃料消耗率的改善。由于目标SOC没有改变(在JP 2016-005425A中目标SOC取决于再生电力的量而改变)，因此可以使由于再生电力的过量而导致的电池10的劣化最小化，并且防止由于过高的SOC而导致的再生效率的劣化。
在该实施方式中，当向二次电池供应的再生电力的平均量大时，与向二次电池供应的再生电力的平均量小时相比，将下限电压设置为更低。因此，在再生电力的平均量大并且燃料喷射生成电力的量可以相对减少的情况下，将下限电压设置为低。因此，可以降低燃料喷射生成电力的量并且实现燃料消耗率的改善。在再生电力的平均量小的情况下，将下限电压设置为高。因此，充电极化不太可能发生。
在该实施方式中，当电池温度高时，与电池温度低时相比，将下限电压设置为更低。因此，可以取决于电池温度将下限电压设置为最优的下限电压(为在可以防止充电极化的范围中的最低可能电压的下限电压)，并且可以降低燃料喷射生成电力的量并且实现燃料消耗率的改善。
在该实施方式中，当平均最大再生电流值大时，与平均最大再生电流值小时相比，将下限电压设置为更低。也就是说，当在开始再生发电之前的电池10中的充电极化足够小时，可以获得足够的再生电力的量，从而将下限电压设置为低。因此，可以降低燃料喷射生成电力的量并且实现燃料消耗率的改善。
在该实施方式中，当电池温度高时，与电池温度低时相比，将再生发电中的再生电压设置为更低。因此，可以使电池10的充电/放电电流的增加最小化，以使电池10的劣化不太可能发生进展并且实现电池10的使用寿命的延长。当电池温度低时，与电池温度高时相比，将再生发电中的再生电压设置为更高。因此，甚至在电池10中的化学反应的活性低的低温下，也可以通过获得足够的再生电力的量来令人满意地确保电池10的SOC。
在该实施方式中，当二次电池的充电/放电电流的积分值大时，与二次电池的充电/放电电流的积分值小时相比，将再生发电中的再生电压设置为更低。因此，可以使充电/放电电流的增加最小化并且使二次电池的劣化难以发生进展。因此，可以延长二次电池的使用寿命。
本发明不限于以上描述的实施方式，而是可以进行在所附权利要求的范围以及与该范围等同的范围中所包括的所有修改或者应用。
例如，在以上描述的实施方式中，使用再生电力的平均量、平均最大再生电流值和电池温度作为参数来设置燃料喷射发电的下限电压。本发明不限于此。电源系统可以仅使用再生电力的平均量和平均最大再生电流值作为参数来设置燃料喷射发电中的下限电压。电源系统可以仅使用再生电力的平均量和电池温度作为参数来设置燃料喷射发电中的下限电压。
在以上描述的实施方式中，使用充电/放电电流积分值和电池温度作为参数来设置再生电压。然而，本发明不限于此。电源装置可以仅使用充电/放电电流积分值作为参数来设置再生电压。
本发明适用于对发电电压的下限电压进行调整以实现燃料消耗率的改善。

Claims (6)

1.一种电源系统，其特征在于包括：
发电机，被配置成对二次电池充电；以及
电子控制单元，被配置成：
i)使所述发电机进行再生发电并且向所述二次电池供应再生电力以对所述二次电池充电；
ii)使所述发电机使用内燃机的动力进行燃料发电并且向所述二次电池供应所生成的电力以对所述二次电池充电，所述燃料发电基于发电电压而进行，所述发电电压是由于基于所述二次电池的荷电状态的反馈控制而设置的；以及
iii)取决于向所述二次电池供应的再生电力的量而将进行所述燃料发电时的下限电压设置为使喷射到所述内燃机中的燃料的量最小化的电压。
2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：当向所述二次电池供应的再生电力的量的平均值大时，与向所述二次电池供应的再生电力的量的平均值小时相比，将所述下限电压设置为更低。
3.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：当所述二次电池的温度高时，与所述温度低时相比，将所述下限电压设置为更低。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电源系统，其特征在于：
所述电子控制单元被配置成：当预定时段中的再生电流的最大值的平均值大时，与所述预定时段中的所述再生电流的最大值的平均值小时相比，将所述下限电压设置为更低，所述再生电流是所述再生发电的电流；以及
每当过去预定时间时检测所述再生电流的最大值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电源系统，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：当所述二次电池的温度高时，与所述二次电池的温度低时相比，将所述再生发电时的再生电压设置为更低，所述再生电压是所述再生发电的电压。
6.根据权利要求5所述的电源系统，其特征在于，所述电子控制单元被配置成：当所述二次电池的充电/放电电流的积分值大时，与所述二次电池的充电/放电电流的积分值小时相比，将所述再生发电时的再生电压设置为更低。
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