DE10152091A1

DE10152091A1 - Batterieladevorrichtung

Info

Publication number: DE10152091A1
Application number: DE10152091A
Authority: DE
Inventors: Koji Kodama; Masaharu Kaneko; Kazuyuki Kubo; Tadashi Fujiwara
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2002-05-29
Also published as: US20020047686A1; US6522105B2

Abstract

Wenn eine Batterie eines Niederspannungssystems geladen wird, dann schaltet eine Batterieladevorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Feldeffekttransistor ein und teilt die Aufgabe eines Generators über eine Diode der Batterie zu. Wenn ferner eine Batterie eines Hochspannungssystems geladen wird, dann schaltet die Batterieladevorrichtung den Feldeffekttransistor aus und teilt die Ausgabe des Generators über die Diode der Batterie zu. Zu dieser Zeit wird der Feldeffekttransistor geschaltet und zerhackt die Ausgabe des Generators. Durch Wählen der Einschaltdauer eines Taktsignals zum Steuern/Regeln dieses Schaltens werden dann die Ausgangsleistungen des Generators, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird, im Wesentlichen gleich gemacht, wobei eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Description

HINTERGRUND 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Batterieladevorrichtung zum Laden einer Hochspannungsbatterie und einer Niederspannungsbatterie, welche z. B. in einem Hybridfahrzeug eingebaut sind.

2. Stand der Technik

Im Hinblick auf Umwelterhaltung und Verringerung von Energieverbrauch wurde in letzter Zeit Aufmerksamkeit auf ein Hybridfahrzeug gelenkt, welches mit einem Antriebssystem ausgestattet ist, das einen Motor und einen elektrischen Motor kombiniert. In diesem Hybridfahrzeug wird die Ausgabe des Motors effizient auf verschiedene Weisen ergänzt, z. B. unterstützt der Elektromotor die Ausgabe des Motors bei Beschleunigung, und die Batterie wird durch Verzögerungsrückspeisung von Energie u. dgl. geladen, wenn verzögert wird. Das Hybridfahrzeug ist mit einer Hochspannungs-(z. B. 36 V)-Batterie zum Liefern elektrischer Energie an den Elektromotor zum Fahren und mit einer Niederspannungs-(z. B. 12 V)-Batterie zum Liefern von Energie an verschiedene Arten von zusätzlichen Vorrichtungen ausgestattet, und eine Batterieladevorrichtung zum Laden beider Batterien, die unterschiedliche Spannungsmerkmale aufweisen, wird benötigt.

Diese Art einer konventionellen Batterieladevorrichtung wird unter Verwendung von der später beschriebenen Fig. 1 erläutert.

Die in Fig. 1 gezeigten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 umfassen einen der kennzeichnenden Merkmale der Batterieladevorrichtung gemäß der unten beschriebenen ersten Erfindung. In der nachfolgend erläuterten konventionellen Batterieladevorrichtung wird ein Gleichrichter (Diode) anstelle der Feldeffekttransistoren verwendet; zusammen mit Dioden D1 bis D3 und Dioden D4 bis D6 bildet diese Diode einen Allwellengleichrichter.

In Fig. 1 wird die Wechselstrom-Ausgabe eines Generators ACG über ein System (offener Regler), das die Dioden D1 bis D3 und Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfasst, einer Niederspannungssystembatterie BL zugeteilt, und zusätzlich über die Dioden D4 bis D6 einer Hochspannungssystembatterie BH zugeteilt. Die Wechselstrom-Ausgabe des Generators ACG wird durch Steuern/Regeln der Leitfähigkeit der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3, die in dem Niederspannungssystem vorgesehen sind, im Gleichlauf mit den Phasen der Wechselstrom-Ausgaben (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Generators ACG verteilt. Das heißt, wie in Fig. 4 gezeigt ist, während der Periode P1, wenn die durch den Generator ACG erzeugte U-Phase hoch ist, schaltet der Feldeffekttransistor Q1 ein und wird leitend, wodurch die U-Phasen-Ausgabe über den Feldeffekttransistor Q1 der Niederspannungssystembatterie BL zugeführt wird.

Zu dieser Zeit nimmt die U-Phase ab, wenn sie durch die Anschlussspannung der Niederspannungssystembatterie BL gezogen wird, aber die Hochspannungssystembatterie BL entlädt sich nicht, da der Gleichrichter D4 in dem Hochspannungssystem in Sperrrichtung vorgespannt ist. Danach, wenn die U-Phase in Periode P2 invertiert ist und die Ausgangsspannung abnimmt, wird die Diode D1 in Sperrrichtung vorgespannt. In der konventionellen Vorrichtung wird die Batterie BL über eine nicht dargestellte, dem Feldeffekttransistor Q4 entsprechende Diode wieder aufgeladen.

In Periode P3, während welcher die U-Phasen-Spannung zunimmt, schaltet der Feldeffekttransistor Q1 ab und wird nicht leitend. Dies schaltet die Energieversorgung zu der Niederspannungssystembatterie BL aus, wodurch die U-Phasen-Spannung von dem Generator ACG zunimmt. Infolgedessen wird die Diode D4 sequenz-vorgespannt und die Leistungsausgabe von dem Generator ACG wird über die Diode D4 an die Hochspannungssystembatterie BH geliefert.

Die Batterie wird durch die V-Phasen-Ausgabe und die W-Phasen-Ausgabe in der gleichen Weise geladen.

Durch Steuern/Regeln der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 auf der Niederspannungsseite auf diese Weise wird es möglich, zusätzlich das Niederspannungssystem und das Hochspannungssystem zu laden, wobei erlaubt wird, beide Batterien durch einen einzelnen Generator zu laden.

Übrigens wird die Verteilung der Phasen-Ausgabe des Generators u. dgl. zum Laden des Niederspannungssystems und des Hochspannungssystems in Übereinstimmung mit dem Ladestatus der Batterien in diesen Systemen so geeignet wie möglich bestimmt.

Das Drehmoment, das benötigt wird, um die Eingangsachse des Generators während eines Ladens (nachfolgend abgekürzt als "Eingangsdrehmoment") zu drehen, wird durch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstroms des Generators bestimmt, und es gibt eine entsprechende Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment des Generators und der Leistung, die beim laden verbraucht wird. Wenn die Ausgangsspannung des Generators konstant ist, ist der Ladestrom umso größer, je größer das Eingangsdrehmoment des Generators ist; wenn der Ausgangsstrom des Generators konstant ist, ist die Ladespannung umso größer, je größer das Eingangsdrehmoment des Generators ist. Durch Ausüben der durch das Eingangsdrehmoment erzeugten Drehleistung (d. h. Drehausgabe eines Motors) von außen auf die Eingangsachse des Generators wird Arbeit erzeugt, welche elektrische Energie umfasst. Daher sollten in idealer Weise die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom so gesetzt werden, dass die Ausgangsleistung konstant ist, wenn die auf die Eingangsachse des Generators ausgeübte Drehleistung konstant ist.

In der Realität jedoch ändern Fluktuationen in der Last die Ausgangsspannung sogar dann, wenn eine konstante Drehleistung auf den Generator ausgeübt wird und folglich kann aufgrund der Merkmale des Generators der Ausgangsstrom die Ausgangsleistung nicht konstant machen und die Ausgangsleistung wird anfällig für Veränderungen. Aus diesem Grund ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Größe des Eingangsdrehmoments T in der Periode P1, wenn die niederspannungsseitige Batterie geladen wird, unterschiedlich zu der in der Periode P3, wenn die hochspannungsseitige Batterie geladen wird und das Eingangsdrehmoment T fluktuiert dann, wenn die Ausgabe des Generators an die Batterien verteilt wird. Infolgedessen produziert der Generator Geräusche und vibriert, was nachteilig seine Geräuscharmut und Haltbarkeit beeinflusst.

Gemäß der vorhergehend beschriebenen konventionellen Vorrichtung wird die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators dann beeinträchtigt, wenn z. B. vom Laden der Niederspannungssystembatterie zum Laden der Hochspannungssystembatterie umgeschaltet wird. Wenn die Strom-Wellenform beeinträchtigt wird, dann fluktuiert das Drehmoment, das benötigt wird, um die Eingangsachse des Generators (nachfolgend als "Eingangsdrehmoment" abgekürzt) zu drehen. Das Eingangsdrehmoment wird durch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom des Generators bestimmt, und Leistung, die elektrische Energie umfasst, wird durch Ausüben der durch das Eingangsdrehmoment erzeugten Drehleistung (z. B. Drehausgabe an einen Motor) auf die Eingangsachse des Generators erzeugt. Dadurch fluktuiert das Eingangsdrehmoment, wenn die Wellenform des Ausgangsstroms während eines Ladens beeinträchtigt wird, wodurch der Generator Geräusche produziert und vibriert, was nachteilig seine Geräuscharmut und Haltbarkeit beeinflusst.

In Fig. 1 ist die Eingangsachse des Generators ACG mit der Ausgangsachse des Motors gekoppelt und die Eingangsachse des Generators ACG wird durch die Ausgabe des Motors gedreht, wodurch eine Wechselstrom-Ausgabe erzeugt wird.

Gemäß eines Verfahrens zum Laden wird die Ausgabe des Generators dann angehoben, um die zum Laden benötigte Spannung zu erhalten, wenn die Ausgangsspannung des Generators aufgrund der niedrigen Drehzahl des Motors nicht ausreichend ist, und wenn die Drehzahl des Motors zugenommen hat, dann stoppt das Anheben und die Batterie wird direkt geladen. Wenn jedoch, wie nachfolgend erläutert ist, gemäß der Batterieladevorrichtung, welche diese Art eines Ladeverfahrens verwendet, das Anheben gestartet und gestoppt wird, dann ändert sich das zum Drehen der Eingangsachse benötigte Drehmoment (nachfolgend abgekürzt als "Eingangsdrehmoment") abrupt, wobei Lautänderungen erzeugt werden.

Der Mechanismus, welcher diese Art von Drehmomentfluktuation erzeugt, wird erläutert.

Fig. 13 zeigt Merkmale des Eingangsdrehmoments und des Ausgangsstroms (Ladestrom) des Generators mit Bezug auf die Drehzahl der Eingangsachse. Die Drehzahl des Generators variiert in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors. Wie in Fig. 13 gezeigt ist, wenn die Ausgabe des Generators vor einem Laden (Anhebungsladen) angehoben wird, dann wird die zum Laden der Batterie benötigte Spannung in dem Bereich niedriger Drehung aufrechterhalten, und der Ausgangsstrom des Generators wird als Ladestrom verbraucht, wobei ein Eingangsdrehmoment in dem Generator erzeugt wird. Während die Drehzahl ansteigt, steigt der Ausgangsstrom des Generators an, wodurch das Eingangsdrehmoment ansteigt. Da es auch etwas Verlust gibt, wenn zum Anheben der Spannung umgeschaltet wird, ist die Zunahme des Ausgangsstroms beschränkt.

Wenn die Batterie ohne Anheben der Ausgabe des Generators direkt geladen wird (direktes Laden), dann kann im Gegensatz dazu in dem Bereich niedriger Drehung die zum Laden der Batterie benötigte Spannung nicht erzielt werden; infolgedessen kann die Batterie nicht geladen werden und der Ausgangsstrom wird nicht als Ladestrom verbraucht. Dadurch ist das Ausgangsdrehmoment ein Drehmoment, welches durch andere Faktoren als Laden erzeugt wurde, wie z. B. mechanische Reibung und Trägheit der elektrischen Elemente. Wenn die Drehzahl des Motors angehoben wird, bis die Ausgangsspannung ausreichend ist, um die Batterie zu laden, dann wird der Ausgangsstrom Ladestrom. Wenn die Drehzahl des Motors weiter angehoben wird, dann nimmt der Ausgangsstrom zu und übersteigt den Ausgangsstrom während eines Anhebungsladens an Schnittpunkt B. Während der Ausgangsstrom zunimmt, nimmt das Eingangsdrehmoment auch zu und überschreitet das Eingangsdrehmoment während eines Anhebungsladens an Punkt C. Es ist möglich, durch Umschalten der Einschaltdauer des Anhebungsschaltens zwischen Anheben und Nicht-Anheben, d. h. zwischen Anhebungsladen und direktem Laden umzuschalten.

Aufgrund der unterschiedlichen Steuer-/Regelzustände beim Anhebungsladen und beim direkten Laden entspricht die Drehzahl an dem Schnittpunkt B zwischen den Ausgangsströmen nicht notwendigerweise der Drehzahl an Schnittpunkt C der Eingangsdrehmomente. Im Hinblick auf Spannungsstabilität der Batterie, z. B. wenn die Drehzahl R (B) am Punkt B, wo die Ausgangsströme des Generators passen, als die Drehzahl zum Ein/Ausschalten des Anhebens gewählt wird, dann verursacht der Unterschied Td zwischen den Eingangsdrehmomenten, dass sich das Eingangsdrehmoment des Generators abrupt ändert, wobei Lautänderungen erzeugt werden. In Fig. 14 beginnt die Drehzahl zur Zeit t1 anzusteigen, und wenn die Drehzahl R (B) zur Zeit t2 erreicht wird, dann wird die Einschaltdauer DR des Anhebungsschaltens umgeschaltet. Folglich fluktuiert das Eingangsdrehmoment T abrupt aufgrund des Unterschieds Td der Drehmomente. Ebenso fluktuiert das Eingangsdrehmoment T abrupt, wenn die Drehzahl fällt und die Drehzahl R (B) zur Zeit t6 überschreitet. Auf diese Weise fluktuiert das Eingangsdrehmoment dann abrupt, wenn Anhebung ein- und ausgeschaltet wird, wobei Lautänderungen erzeugt werden.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Problemen gibt es ein weiteres Problem, das nachfolgend erläutert wird, dass das Eingangsdrehmoment des Generators dann fluktuiert, wenn die Ausgabe des Generators an die Niederspannungssystembatterie und an die Hochspannungssystembatterie verteilt wird, wobei Geräusche und eine Vibration in einer ähnlichen Weise erzeugt werden.

Das Eingangsdrehmoment wird durch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom des Generators bestimmt, und es gibt eine entsprechende Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment des Generators und der Leistung, die beim Laden verbraucht wird. Wenn die Ausgangsspannung des Generators konstant ist, dann ist der Ladestrom umso größer, je größer das Eingangsdrehmoment des Generators ist; wenn der Ausgangsstrom des Generators konstant ist, dann ist die Ladespannung umso größer, je größer das Eingangsdrehmoment des Generators ist. Ein Ausüben der Drehleistung (z. B. Drehausgabe eines Motors), welche durch das Ausgangsdrehmoment erzeugt wird, von außen auf die Eingangsachse des Generators erzeugt Leistung, die elektrische Energie umfasst. Dadurch sollte die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom so gesetzt werden, dass die Ausgangsleistung konstant ist, wenn die Drehleistung, die auf die Eingangsachse des Generators ausgeübt wird, in idealer Weise konstant ist.

In der Realität jedoch ändern Fluktuationen in der Last sogar dann die Ausgangsspannung, wenn eine konstante Drehleistung auf den Generator ausgeübt wird, und folglich kann aufgrund der Merkmale des Generators der Ausgangsstrom die Ausgangsleistung nicht konstant machen und die Ausgangsleistung wird anfällig, sich zu ändern. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, ist aus diesem Grund die Größe des Eingangsdrehmoments T in der Periode P1, wenn die niederspannungsseitige Batterie geladen wird, unterschiedlich von der in der Periode P3, wenn die hochspannungsseitige Batterie geladen wird, und fluktuiert dann, wenn die Ausgabe des Generators an die Batterien verteilt wird. Folglich erzeugt der Generator Geräusche und vibriert, wodurch seine Geräuscharmut und Haltbarkeit nachteilig beeinflusst werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung des Vorangehenden realisiert. Es ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieladevorrichtung bereitzustellen, in welcher eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments eines Generators, die dann auftritt, wenn die Ausgabe eines Generators an Batterien eines Hochspannungssystems und eines Niederspannungssystems verteilt wird, effizient reduziert werden kann, wodurch Geräusche und eine Vibration, die durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments erzeugt werden, verhindert werden.

Die Batterieladevorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst einen Generator (z. B. einem später erläuterten Generator ACG entsprechend), welcher Wechselstrom erzeugt; ein erstes Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 und später erläuterten Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird; ein zweites Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und unterschiedlich zur Steuerzeit des Ladens der ersten Batterie die Ausgabe des Generators einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und ein Schaltsystem (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend), welches die Ausgabe des Generators, welche der zweiten Batterie zugeteilt werden soll, zerhackt, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators zu reduzieren.

Da gemäß dieser Anordnung das Schaltsystem die Ausgabe des Generators zerhackt, wird die Ausgangsspannung des Generators bei einer ausreichenden Spannung zum Laden der zweiten Batterie des Hochspannungssystems gehalten, während sich die Ausgangsleistung des Generators ändert. Dadurch ist es z. B. durch geeignetes Setzen des Zerhack-Verhältnisses möglich, das Eingangsdrehmoment des Generators zu steuern/regeln, wodurch das Eingangsdrehmoment, wenn die Niederspannungssystembatterie geladen wird, im Wesentlichen gleich dem Eingangsdrehmoment, wenn die Hochspannungssystembatterie geladen wird, gemacht wird. Folglich ist es möglich, Fluktuationen des Eingangsdrehmoments des Generators dann effektiv zu beseitigen, wenn die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt wird, wodurch Geräusche und eine Vibration, die durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, verhindert werden. Der Schaltbetrieb des Schaltsystems kann derart sein, dass die Ausgabe des Generators angehoben wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung umfasst das erste Ladesystem eine erste Diode (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 entsprechend), von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist; und einen ersten Feldeffekttransistor (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor dann leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und dann nicht leitend wird, wenn die Batterie geladen werden soll; wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode umfasst (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend), von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und wobei das Schaltsystem einen zweiten Feldeffekttransistor (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend) umfasst, welcher zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist, wobei der zweite Feldeffekttransistor die Ausgabe des Generators auf Grundlage eines Taktsignals, das eine Einschaltdauer hat, welche so gesetzt wird, dass eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators reduziert wird, schaltet und zerhackt.

Wenn der erste Feldeffekttransistor eingeschaltet wird und leitend wird, dann wird gemäß dieser Anordnung die erste Diode sequenz-vorgespannt und die Ausgabe des Generators wird über die erste Diode der ersten Batterie des Niederspannungssystems zugeteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird. Andererseits, wenn der erste Feldeffekttransistor ausgeschaltet wird und nicht leitend wird, dann nimmt die Ausgangsspannung des Generators zu, wodurch die zweite Diode sequenz-vorgespannt wird und die Ausgabe des Generators wird über diese zweite Diode der zweiten Batterie des Hochspannungssystems zugeteilt wird, wobei die zweite Batterie geladen wird. Zu dieser Zeit schaltet der zweite Feldeffekttransistor auf Grundlage des Taktsignals, wobei er die an die zweite Batterie gelieferte Ausgabe des Generators zerhackt. Dadurch wird die Ausgangsleistung so eingestellt, dass eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators beseitigt wird.

Ferner wird in der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird, und wird dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt, wenn die zweite Batterie (z. B. einer später erläuterten Steuer-/Regeleinrichtung CTL entsprechend) geladen wird.

Wenn die erste Batterie geladen wird, dann bilden gemäß dieser Anordnung die erste Diode und der zweite Feldeffekttransistor einen Allwellengleichrichter, der alle Wellen der Ausgabe des Generators gleichrichtet und sie an die erste Batterie liefert. Überdies bilden die zweite Diode und der zweite Feldeffekttransistor dann einen Allwellengleichrichter, wenn die zweite Batterie geladen wird und der zweite Feldeffekttransistor dient als ein Schaltsystem, um den Ausgangsstrom des Generators einer Sinuswelle ähnlich zu machen. Folglich kann die Ausgabe des Generators an die Niederspannungssystembatterie und an die Hochspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Ferner erzeugt in der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung der Generator Strom in mehreren Phasen (z. B. einem später erläuterten Drei-Phasenwechselstrom U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechend) und die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor sind für jede der mehreren Phasen vorgesehen.

Gemäß dieser Anordnung können die verschiedenen Phasen des Generators an die Batterien entlang unabhängiger Ladungswege geliefert werden. Folglich können Störungen und Stromdichte in den Ladungswegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

Die vorliegende Erfindung erzielt die folgenden Effekte.

Da die Ausgabe des Generators, die der Spannungssystembatterie zugeteilt werden soll, zerhackt wird, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators zu reduzieren, wenn das Hochspannungssystem und das Niederspannungssystem geladen werden, ist es möglich, effektiv eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators zu beseitigen, wenn die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt wird. Dadurch können Geräusche und eine Vibration, die durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments erzeugt werden, verhindert werden. Da Geräusche und eine Vibration des Generators verhindert werden, werden überdies die Geräuscharmut und die Haltbarkeit des Generators erhöht.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung umfasst das erste Ladesystem ferner eine erste Diode, die zwischen der Ausgangsanschlussseite des Generators und der Elektrodenseite der ersten Batterie angeschlossen ist; und einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist; das zweite Ladesystem umfasst eine zweite Diode, die zwischen der Ausgangsanschlussseite des Generators und der Elektrodenseite der zweiten Batterie angeschlossen ist; und das Schaltsystem umfasst einen zweiten Feldeffekttransistor, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist. Dadurch kann die an die zweite Batterie gelieferte Ausgabe des Generators zerhackt werden, wobei eine Ausgangsleistung des Generators so eingestellt wird, dass eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Ferner wird in der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird, und dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt, wenn die zweite Batterie geladen wird. Dadurch kann die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Ferner erzeugt in der vorhergehend beschriebenen Batterieladevorrichtung der Generator Strom in verschiedenen Phasen (z. B. einem später erläuterten Dreiphasen-Wechselstrom U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechend) und die erste Diode und die zweite Diode sowie der erste Feldeffekttransistor und der zweite Feldeffekttransistor sind für jede der verschiedenen Phasen vorgesehen. Dadurch können die Phasen der Ausgabe des Generators auf die Batterien über unabhängige Ladungswege verteilt werden. Folglich können Störungen und Stromdichten in den Ladungswegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

Es ist eine zweite Aufgabe dieser Erfindung, eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators zu reduzieren, wenn die Ausgabe des Generators an die Niederspannungssystembatterie und an die Hochspannungssystembatterie verteilt wird, um Geräusche und eine Vibration zu verhindern, welche durch eine solche Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform verursacht werden.

Um die vorhergehend genannte Aufgabe zu lösen, hat die vorliegende Erfindung folgende Anordnung.

Die Batterieladevorrichtung gemäß dieser Erfindung umfasst einen Generator, (z. B. einem später erläuterten Generator ACG entsprechend) welcher Wechselstrom erzeugt; ein erstes Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 und Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird; ein zweites Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und in dem gleichen Zyklus wie der Zyklus, in welchem die erste Batterie geladen wird, die Ausgabe des Generators einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und ein Schaltsystem (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend), welches die Ausgabe des Generators, welche der zweiten Batterie zugeteilt werden soll, zerhackt, sodass die Ausgangsleistungs-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt.

Da gemäß dieser Anordnung das Schaltsystem die Ausgabe des Generators zerhackt, wird die Ausgangsspannung des Generators bei einer ausreichenden Spannung zum Laden der zweiten Batterie des Hochspannungssystems gehalten, während die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt. Wenn die Ausgabe des Generators an die erste Batterie des Niederspannungssystems und an die zweite Batterie des Hochspannungssystems verteilt wird, können dadurch Fluktuationen des Eingangsdrehmoments, die durch eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators verursacht werden, reduziert werden, wodurch die vorhergehend erwähnte Aufgabe gelöst wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung umfasst das erste Ladesystem ferner eine erste Diode (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 entsprechend), von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist; und einen ersten Feldeffekttransistor (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor dann leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und dann nicht leitend wird, wenn die Batterie geladen werden soll; wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend) umfasst, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und wobei das Schaltsystem einen zweiten Feldeffekttransistor (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend) umfasst, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist, wobei der zweite Feldeffekttransistor die Ausgabe des Generators auf Grundlage eines Taktsignals, das eine Einschaltdauer hat, welche so gesetzt wird, dass die Ausgangsleistungs-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt, schaltet und zerhackt.

Wenn gemäß dieser Anordnung der erste Feldeffekttransistor eingeschaltet wird und leitend wird, dann wird die erste Diode sequenz-vorgespannt und die Ausgabe des Generators wird über diese erste Diode der ersten Batterie des Niederspannungssystems zugeteilt, wobei die erste Batterie geladen wird. Wenn andererseits der erste Feldeffekttransistor ausgeschaltet wird und nicht leitend wird, nimmt die Ausgangsspannung des Generators zu, wodurch die zweite Diode sequenz-vorgespannt wird und die Ausgabe des Generators wird über diese zweite Diode der zweiten Batterie des Hochspannungssystems zugeteilt, wobei die zweite Batterie geladen wird. Zu dieser Zeit schaltet der zweite Feldeffekttransistor auf Grundlage des Taktsignals, wobei die an die zweite Batterie gelieferte Ausgabe des Generators zerhackt wird. Dadurch wird die Ausgangsspannung des Generators bei einer Spannung gehalten, die zum Laden der zweiten Batterie benötigt wird, während die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators in einem Zyklus einer Sinuswellenform ähnlich gemacht wird. Dadurch wird eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, die durch eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators verursacht wird, reduziert, wobei die vorhergehend erwähnte erste Aufgabe gelöst wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung wird ferner die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird, und dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt, wenn die zweite Batterie geladen wird.

Wenn gemäß dieser Anordnung die erste Batterie geladen wird, bilden die erste Diode und der zweite Feldeffekttransistor einen Allwellengleichrichter, der alle Wellen der Ausgabe des Generators gleichrichtet und diese der ersten Batterie zuführt. Wenn überdies die zweite Batterie geladen wird, bilden die zweite Diode und der zweite Feldeffekttransistor einen Allwellengleichrichter, und der zweite Feldeffekttransistor dient als ein Schaltsystem, um den Ausgangsstrom des Generators einer Sinuswelle ähnlich zu machen. Folglich kann die Ausgabe des Generators an die Niederspannungssystembatterie und an die Hochspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators, die durch eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators verursacht werden, reduziert wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung erzeugt der Generator ferner Strom in mehreren Phasen (z. B. einem später erläuterten Dreiphasenwechselstrom U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechend) und die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor sind für jede der mehreren Phasen vorgesehen.

Gemäß dieser Anordnung können die Phasen der Ausgabe des Generators an die Batterien über unabhängige Ladewege geliefert werden. Folglich können Störungen und Stromdichten in den Ladewegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

Nebenbei bemerkt kann in der Batterieladevorrichtung die Einschaltdauer des Taktsignals so gesetzt werden, dass eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators reduziert wird.

Folglich wird das Eingangsdrehmoment, wenn die Niederspannungssystembatterie geladen wird, im Wesentlichen gleich dem Eingangsdrehmoment, wenn die Hochspannungsbatterie geladen wird. Dadurch nimmt der Unterschied des Eingangsdrehmoments, wenn die Niederspannungssystembatterie und die Hochspannungssystembatterie geladen werden, ab, wodurch es möglich ist, Geräusche und eine Vibration zu verhindern, welche durch einen Unterschied beim Eingangsdrehmoment erzeugt werden, wenn die Ausgabe des Generators an die erste Batterie des Niederspannungssystems und an die zweite Batterie des Hochspannungssystems verteilt wird.

Die vorliegende Erfindung erzielt folgende Effekte.

Die Ausgabe des Generators, die der Hochspannungssystembatterie zugeteilt werden soll, wird zerhackt; sodass die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird. Dadurch kann eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators, die auftritt, wenn die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt wird, reduziert werden, wodurch Geräusche und eine Vibration, welche durch eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform verursacht werden, verhindert werden. Dadurch können Geräusche und eine Vibration, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, verhindert werden. Da Geräusche und eine Vibration des Generators verhindert werden, werden ferner die Geräuscharmut und die Haltbarkeit des Generators erhöht.

Ferner wird in der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird, und wird dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt, wenn die zweite Batterie geladen wird. Dadurch kann die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Da die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor für jede der mehreren Phasen vorgesehen sind, können ferner die Phasen der Ausgabe des Generators an die Batterien über unabhängige Ladewege geliefert werden. Dadurch können Störung und Stromdichte in den Ladewegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

Es ist eine dritte Aufgabe dieser Erfindung, abrupte Fluktuationen des Eingangsdrehmoments zu beseitigen, wenn ein Anheben der Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Eingangsachse des Generators geschaltet wird, und dadurch eine Batterieladevorrichtung bereitzustellen, welche Geräusche und eine Vibration, die durch eine solche Drehmomentfluktuation verursacht werden, reduzieren kann.

Überdies ist es eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterieladevorrichtung bereitzustellen, welche effektiv eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduzieren kann, wenn die Ausgabe des Generators an eine Niederspannungssystembatterie und eine Hochspannungssystembatterie verteilt wird und dadurch Geräusche und eine Vibration zu vermeiden, welche durch eine derartige Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden.

Um die vorangehenden Aufgaben zu lösen, hat die vorliegende Erfindung den folgenden Aufbau.

Die Batterieladevorrichtung umfasst einen Generator (z. B. dem später erläuterten Generator ACG entsprechend), welcher Wechselstrom erzeugt; ein erstes Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 sowie Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird; ein zweites Ladesystem (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend), welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und unterschiedlich zu der Steuerzeit des Ladens der ersten Batterie die Ausgabe des Generators einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und ein Schaltsystem (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend), welches dann, wenn die Drehzahl der Eingangsachse des Generators unterhalb einer Drehzahl ist, die eine Grenze zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Ausgangsspannung des Generators vorsieht, die Ausgabe des Generators zerhackt und anhebt, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators dann zu reduzieren, wenn die erste Batterie geladen wird und wenn die zweite Batterie geladen wird, und welches dann, wenn die Drehzahl der Eingangsachse des Generators die Drehzahl, welche die Grenze vorsieht, übersteigt, die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators umschaltet, um so eine Änderung der Einschaltdauer zu reduzieren.

Wenn gemäß dieser Anordnung die Drehzahl der Eingangsachse des Generators die Drehzahl, welche die Grenze vorsieht, übersteigt, dann reduziert das Schaltsystem eine Änderung der Einschaltdauer des Generators während die Einschaltdauer geschaltet wird. Z. B., wenn die Drehzahl der Eingangsachse des Generators bis zu einem Wert zunimmt, der größer ist, als die die Grenze vorsehende Drehzahl, dann ändert das Schaltsystem allmählich die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators. Die Ausgangsleistung des Generators ändert sich allmählich in Übereinstimmung mit der Änderung der Einschaltdauer bis zu einem Wert, der der Einschaltdauer entspricht, zu welcher durch das Schaltsystem geschaltet wurde. Da sich die Ausgangsleistung nicht abrupt ändert, ist dadurch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments weich, wobei Lautänderungen verhindert werden. Wenn die Drehzahl zunimmt, nimmt die Ausgabe des Generators zu und die Ausgangsleistung ändert sich; jedoch ändert sich in diesem Fall die Ausgangsleistung in Übereinstimmung mit der Drehzahl und verursacht dadurch nicht, dass das Eingangsdrehmoment fluktuiert.

Wenn ferner die Drehzahl der Eingangsachse des Generators unter der Drehzahl, welche die Grenze vorsieht, liegt (d. h. eine niedrige Drehzahl), dann zerhackt das Schaltsystem die Ausgabe des Generators und steuert/regelt die Ausgabe der Ausgabe, wobei die Ausgangsspannung des Generators bei einer Spannung gehalten wird, die ausreichend zum Laden der zweiten Batterie des Hochspannungssystems ist, während die Ausgangsleistung des Generators eingestellt wird und eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verhindert wird. Durch Setzen der Einschaltdauer der Ausgabe des Generators so geeignet wie möglich kann dadurch das Eingangsdrehmoment, wenn das Niederspannungssystem geladen wird und das Eingangsdrehmoment, wenn das Hochspannungssystem geladen wird, im Wesentlichen gleich gemacht werden. Folglich ist es möglich, eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators, wenn die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt wird, effektiv zu beseitigen, wobei Geräusche und eine Vibration, die durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, verhindert werden. Der Schaltbetrieb des Schaltsystems kann derart sein, dass die Ausgabe des Generators angehoben wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung umfasst das erste Ladesystem ferner eine erste Diode (z. B. später erläuterten Dioden D1 bis D3 und Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechend), von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist, und einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und nicht leitend wird, wenn die zweite Batterie geladen werden soll; wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode (z. B. später erläuterten Dioden D4 bis D6 entsprechend) umfasst, von der eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von der eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und das Schaltsystem umfasst einen zweiten Feldeffekttransistor (z. B. später erläuterten Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 entsprechend), der zwischen der Ausgangsanschlussseite des Generators und Erde vorgesehen ist, wobei der zweite Feldeffekttransistor auf Grundlage eines Taktsignals, das die vorangehend erwähnte Einschaltdauer hat, schaltet und die Ausgabe des Generators zerhackt.

Wenn gemäß dieser Anordnung der erste Feldeffekttransistor eingeschaltet wird und leitend wird, wird die erste Diode sequenz-vorgespannt und die Ausgabe des Generators wird über diese erste Diode der Niederspannungssystembatterie zugeteilt, wobei die erste Batterie geladen wird. Wenn andererseits der erste Feldeffekttransistor ausgeschaltet wird und nicht leitend wird, nimmt die Ausgangsspannung des Generators zu, wodurch die zweite Diode sequenz-vorgespannt wird, und die Ausgabe des Generators wird über diese zweite Diode der zweiten Batterie des Hochspannungssystems zugeteilt, wobei die zweite Batterie geladen wird.

Wenn zu dieser Zeit die Drehzahl der Eingangsachse des Generators die die Grenze vorsehende Drehzahl übersteigt, schaltet der zweite Feldeffekttransistor auf Grundlage des Taktsignals und ändert allmählich die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators, welche an die zweite Batterie geliefert wird. Folglich ändert sich die Ausgangsleistung des Generators allmählich. Sogar dann, wenn die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators in Übereinstimmung mit einer Änderung der Drehzahl umgeschaltet wird, ändert sich dadurch die Ausgangsleistung des Generators weich und das Eingangsdrehmoment ändert sich nicht abrupt, wodurch Geräusche und eine Vibration verhindert werden, welche durch eine Eingangsdrehmomentfluktuation verursacht werden.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung wird überdies die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird und wird dann auf Basis des Taktsignals gesteuert/geregelt, wenn die zweite Batterie geladen wird (z. B. der später erläuterten Steuer-/Regeleinrichtung CTL entsprechend).

Wenn die erste Batterie geladen wird, dann bilden gemäß dieser Anordnung die erste Diode und der zweite Feldeffekttransistor einen Allwellengleichrichter, der alle Wellen der Ausgabe des Generators gleichrichtet und sie an die erste Batterie liefert. Wenn überdies die zweite Batterie geladen wird, dann bilden die zweite Diode und der zweite Feldeffekttransistor einen Allwellengleichrichter, und der zweite Feldeffekttransistor dient als ein Schaltsystem, um den Ausgangsstrom des Generators einer Sinuswelle ähnlich zu machen. Folglich kann die Ausgabe des Generators an die Niederspannungssystembatterie und an die Hochspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung erzeugt überdies der Generator Strom in mehreren Phasen (z. B. dem später erläuterten Dreiphasen-Wechselstrom U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechend), und die erste und die zweite Diode und der erste sowie der zweite Feldeffekttransistor sind für jede der mehreren Phasen vorgesehen.

Gemäß dieser Anordnung können die Phasen der Ausgabe des Generators an die Batterien über unabhängige Ladewege geliefert werden. Folglich kann eine Störung und eine Stromdichte in den Ladewegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

Die vorliegende Erfindung erzielt die folgenden Effekte.

Da die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators umgeschaltet wird, während eine Änderung darin reduziert wird, ist es möglich, eine abrupte Fluktuation des Eingangsdrehmoments dann zu beseitigen, wenn das Anheben der Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl der Eingangsachse des Generators geschaltet wird, wodurch Geräusche und eine Vibration, die durch eine solche Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht wird, beseitigt werden. Überdies wird eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators reduziert, wenn die Hochspannungssystembatterie und die Niederspannungssystembatterie geladen werden. Dadurch ist es möglich, eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators effektiv zu reduzieren, wenn die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt wird. Dadurch können Lautänderungen, Geräusche, eine Vibration u. dgl., welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, verhindert werden. Überdies werden die Geräuscharmut und die Haltbarkeit des Generators erhöht, da Geräusche und eine Vibration des Generators verhindert werden.

In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung umfasst das erste Ladesystem ferner eine erste Diode, die zwischen der Ausgangsanschlussseite des Generators und der Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist, und einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist; das zweite Ladesystem umfasst eine zweite Diode, die zwischen der Ausgangsanschlussseite des Generators und der Elektrodenseite der zweiten Batterie angeschlossen ist; und das Schaltsystem umfasst einen zweiten Feldeffekttransistor, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist. Dadurch kann die an die zweite Batterie gelieferte Ausgabe des Generators zerhackt werden, wobei die Ausgangsleistung des Generators so eingestellt wird, dass eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Ferner wird in der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt, wenn die erste Batterie geladen wird, und wird dann auf Grundlage des Taktsignals geregelt, wenn die zweite Batterie geladen wird. Dadurch kann die Ausgabe des Generators an die Hochspannungssystembatterie und an die Niederspannungssystembatterie verteilt werden, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird. In der vorangehend beschriebenen Batterieladevorrichtung erzeugt der Generator überdies Wechselstrom in mehreren Phasen (z. B. einem später erläuterten Dreiphasenwechselstrom U-Phase, V-Phase und W-Phase entsprechend), und die erste Diode und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor sind für jede der mehreren Phasen vorgesehen. Folglich kann jede Phase der Ausgabe des Generators über einen unabhängigen Ladeweg an die Batterie geliefert werden. Dadurch können eine Störung und Stromdichte in den Ladewegen reduziert werden, wobei der Ladebetrieb stabilisiert wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das die Anordnung einer Batterieladevorrichtung gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 3 ist ein Merkmalsdiagramm, das Betriebsprinzipien der Batterieladevorrichtung gemäß der Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer Batterieladevorrichtung zeigt;

Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm, das den gesamten Betrieb einer Batterieladevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das den detaillierten Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist ein Referenzdiagramm, das Betriebsmerkmale einer Batterieladevorrichtung gemäß einer dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb einer konventionellen Batterieladevorrichtung zeigt;

Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb (bei niedriger Drehung) einer Batterieladevorrichtung gemäß einer vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 11 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb (bei einer hohen Drehung) der Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 12 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb (bei einer sich ändernden Drehzahl) der Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 13 ist ein Diagramm, das den Mechanismus zeigt, wodurch ein Drehmoment fluktuiert, wenn zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Drehzahl umgeschaltet wird; und

Fig. 14 ist ein Wellenformdiagramm, das den Betrieb (bei einer sich ändernden Drehzahl) einer konventionellen Batterieladevorrichtung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN Ausführung 1

Eine erste Ausführung der Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt die Anordnung einer Batterieladevorrichtung gemäß einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 verkörpert das Bezugszeichen ACG einen Generator, welcher einen Dreiphasen-Wechselstrom (U-Phase, V-Phase, W-Phase) erzeugt, das Bezugszeichen LF verkörpert eine Feldspule des Generators, das Bezugszeichen CNV verkörpert einen Konverter, der die Wechselstrom-Ausgabe des Generators in einen Gleichstrom konvertiert und ihn an eine Batterie BL eines Niederspannungssystems (z. B. 12 V) und an eine Batterie BH eines Hochspannungssystems (z. B. 42 V) verteilt.

In dem Konverter CNV verkörpern die Bezugszeichen D1 bis D3 Dioden, welche die Wechselstrom-Ausgabe des Generators ACG gleichrichten und sie an die Batterie BL der Niederspannungsseite liefern, und die Bezugszeichen Q1 bis Q3 verkörpern Feldeffekttransistoren (n-Typ), welche die Verteilung der Ausgabe des Generators ACG steuern/regeln. Die Dioden D1 bis D3 und die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfassen ein erstes Ladesystem zum Laden der Niederspannungssystembatterie BL.

Die Bezugszeichen D4 bis D6 verkörpern Dioden, welche die Wechselstrom-Ausgabe des Generators ACG gleichrichten und sie an die Batterie BH der Hochspannungsseite liefern, und umfassen ein zweites Ladesystem zum Laden der Hochspannungssystembatterie BH.

Die Bezugszeichen Q4 bis Q6 verkörpern Feldeffekttransistoren (n-Typ), welche die Ausgabe des Generators ACG anheben, und umfassen ein Schaltsystem zum Zerhacken der Ausgangsspannung des Generators. Zusammen mit den Niederspannungssystemdioden D1 bis D3 und den Hochspannungssystemdioden D4 bis D6 bilden die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 einen Allwellengleichrichter. Das Bezugszeichen CTL verkörpert eine Steuer-/Regeleinrichtung, welche die Leitfähigkeit der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6 steuert/regelt. Das Bezugszeichen D7 verkörpert eine Diode und Q7 verkörpert einen Feldeffekttransistor; diese stellen die Strommenge ein, welche durch die Feldspule LF in Übereinstimmung mit der Steuer-/Regeleinrichtung CTL fließt.

Auf diese Weise sind die Dioden und Feldeffekttransistoren, welche den Ladeweg umfassen, für jede der durch den Generator ACG erzeugten Phasen (U, V und W) vorgesehen.

Die Verbindungen zwischen den Bestandteilen wird insbesondere beschrieben.

Die Anoden der Dioden D1 bis D3 sind mit dem Ausgangsanschluss des Generators ACG verbunden. Die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 sind zwischen den Kathoden der Dioden D1 bis D3 und dem positiven Pol der Batterie BL vorgesehen und werden dann leitend, wenn die Batterie BL geladen werden soll und werden dann nicht leitend, wenn die Batterie BH geladen werden soll. Die Anoden der Dioden D4 bis D6 sind mit dem Ausgangsanschluss des Generators ACG verbunden und die Kathoden sind mit dem positiven Pol der Batterie BH verbunden. Die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 sind zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators ACG und Erde vorgesehen. Die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 schalten so, dass sie die Ausgabe des Generators ACG auf Grundlage eines Taktsignals CLK, das durch die Steuer-/Regeleinrichtung CTL geliefert wird, zerhacken. Die Einschaltdauer des Taktsignals CLK ist vorbestimmt, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators, die verursacht wird, wenn die Ausgabe verteilt wird, zu reduzieren.

Nachfolgend wird der Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der ersten Ausführung mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben.

In der ersten Ausführung kann der Generator ACG eine Spannung erzeugen, welche zum Laden der Batterie BL des Niederspannungssystems ausreichend ist, ohne angehoben zu werden. Da der Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der ersten Ausführung der gleiche für jede der Phasen U bis W ist, wird nur der Betrieb der U-Phase in dem folgenden Beispiel beschrieben.

Als erstes wird der Ladebetrieb der Niederspannungssystembatterie BL beschrieben.

Die Steuer-/Regeleinrichtung CTL erfasst jede der Phasen U bis W des Generators ACG und steuert/regelt die Leitfähigkeit eines jeden der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 in Übereinstimmung mit Steuerzeiten, die mit jeder Phase im Gleichlauf sind. Insbesondere schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 an dem Startpunkt von Periode P1 ein, während welcher die U-Phase hoch ist. Wenn der Feldeffekttransistor Q1 einschaltet wird, dann wird die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG über die Diode D1 an den positiven Pol der Niederspannungssystembatterie BL geliefert. Folglich wird die Ausgabe des Generators ACG im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG der Niederspannungssystembatterie BL zugeteilt, wodurch die Batterie BL geladen wird.

Als nächstes schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q4 dann ein, wenn die U-Phase des Generators schaltet und die Spannung in Periode P2 abnimmt. Da der negative Pol der Batterie BL und die Source des Feldeffekttransistors Q4 über Erde miteinander verbunden sind, lädt der Generator ACG die Batterie BL über den Feldeffekttransistor Q4, welcher den Allwellengleichrichter bildet. Durch Bilden des Allwellengleichrichters unter Verwendung des Feldeffekttransistors Q4 und durch Steuern/Regeln der Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 in Übereinstimmung mit Änderungen der Phase der Ausgabe des Generators wird es folglich durch den kleineren Spannungsabfall des Feldeffekttransistors Q4 ermöglicht, eine bessere Ladeeffizienz zu erzielen, als durch einen konventionellen Allwellengleichrichter, welcher nur Dioden umfasst.

Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators ACG gesteuert/geregelt, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird.

Nachfolgend wird der Betrieb erläutert, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird.

An dem Startpunkt von Periode P3, während welcher die U-Phasen-Spannung des Generators ACG zunimmt, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 ab und legt das Taktsignal am Gate des Feldeffekttransistors Q4 an, wobei der Feldeffekttransistor Q4 durch Schalten betrieben wird. Folglich wird die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben und an die Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert, wobei die Batterie BH geladen wird.

Während der Feldeffekttransistor Q4 eingeschaltet ist, fließt Strom in der Ankerspule des Generators ACG, wobei elektrische Energie in der Ankerspule gespeichert wird. Die während dieser Periode gespeicherte elektrische Energie wird zusammen mit der elektrischen Energie, die durch den Generator ACG neu erzeugt wird, während der Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist, entladen, wobei die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird. Folglich wird die Diode D4 sequenz-vorgespannt und die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG wird über die Diode D4 zu dem positiven Pol der Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert. Auf diese Weise wird die Ausgabe des Generators ACG verteilt, um die Batterie BH im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG zu laden, aber zu einer anderen Zeit als der, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird.

Wenn der Feldeffekttransistor Q4 auf Grundlage des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/Regelung schaltet, wird die Spannungsausgabe des Generators ACG zerhackt. Durch Einstellen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK, wie später erläutert ist, ist es möglich, die Ausgangsleistung des Generators ACG einzustellen und eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T des Generators ACG zu reduzieren. In der ersten Ausführung bezeichnet "Einschaltdauer des Taktsignals CLK" die Größe eines Zyklus des Taktsignals CLK, das durch die Pulsbreite besetzt ist, wenn der Feldeffekttransistor Q4 (Q5 und Q6) abgeschaltet wird. Dadurch wendet das Taktsignal CLK die Einschaltdauer für den Ausgangspuls des angehobenen Generators ACG an. In der ersten Ausführung ist die Einschaltdauer des Taktsignals CLK die gleiche wie die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG. Jedoch braucht die Einschaltdauer des Taktsignals CLK nicht die gleiche zu sein wie die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG, es ist ausreichend, dass es ein konstantes Verhältnis zwischen den beiden Einschaltdauern gibt.

Wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird, wird die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 von der Steuer-/Regeleinrichtung CTL auf Grundlage des Taktsignals CLK gesteuert/geregelt, wodurch die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird und eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird.

Nachfolgend wird auf Basis von Fig. 3 das Prinzip einer Reduktion einer Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators ACG durch Einstellen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/Regelung erläutert.

Wie bereits erwähnt, ist das Eingangsdrehmoment des Generators ACG abhängig von der zum Laden der Batterien BH und BL benötigten Leistung. Umgekehrt ausgedrückt, wenn es möglich ist, eine Änderung der Ausgangsleistung (Ladeleistung) des Generators ACG durch Aufrechterhalten der zum Laden des Hochspannungssystems und des Niederspannungssystems benötigten Spannungen zu reduzieren, dann kann eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert werden, wenn die Leistung des Generators verteilt wird und beide Batterien können erfolgreich geladen werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird, neigt das Eingangsdrehmoment T dann zur Zunahme, wenn die Einschaltdauer des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/-regelung des Feldeffekttransistors Q4 zunimmt. Wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird, dann wird andererseits der Feldeffekttransistor Q4 nicht durch das Taktsignal CLK geschaltet und folglich bleibt das Eingangsdrehmoment T zu dieser Zeit ohne Abhängigkeit von der Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK konstant. Dadurch gibt es einen Schnittpunkt A zwischen der Merkmalslinie, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und der Merkmalslinie, wenn das Niederspannungssystem geladen wird und das Eingangsdrehmoment T am Schnittpunkt A ist das gleiche, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird.

Entsprechend wird die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK auf die Einschaltdauer DR(A) an dem Schnittpunkt A gesetzt und, wenn die Ausgangsspannung des Generators ACG in diesem Zustand zerhackt wird, werden die Ausgangsleistungen des Generators ACG, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird, dann im Wesentlichen gleich, wobei der Unterschied d zwischen den jeweiligen Eingangsdrehmomenten T reduziert wird. Dies reduziert eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, welche auftritt, wenn die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt wird, und verhindert Geräusche und eine Vibration des Generators, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T verursacht werden. Auf diese Weise zerhackt der Feldeffekttransistor Q4 die Ausgabe des Generators ACG, welche der Batterie BH zugeteilt werden soll, derart, dass eine Fluktuation der Ausgangsleistung des Generators ACG (d. h. das Eingangsdrehmoment des Generators) reduziert wird.

Während V-Phase und W-Phase werden die Batterien auf die gleiche Weise wie während der U-Phase geladen. In diesem Fall arbeiten die Dioden D2 und D3 in der gleichen Weise wie die Diode D1 und die Feldeffekttransistoren Q2 und Q3 arbeiten in der gleichen Weise wie der vorangehend beschriebene Feldeffekttransistor Q1. Überdies arbeiten die Dioden D5 und D6 in der gleichen Weise wie die Diode D4 und die Feldeffekttransistoren Q5 und Q6 arbeiten in der gleichen Weise wie der Feldeffekttransistor Q4.

Wie vorangehend beschrieben ist, wird die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators ACG reduziert wird; der Betrag an durch den Generator ACG erzeugter Elektrizität wird gesteuert/geregelt durch den Feldstrom, welcher in der Feldspule LF entsprechend dem Ladestatus jeder Batterie fließt. Da keine Ladeleistung benötigt wird, wenn die Batterie, welche aufgeladen wird, vollständig geladen ist, reduziert die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom durch Steuern/Regeln des Schaltens des Feldeffekttransistors Q7, wodurch der Betrag an erzeugter Leistung reduziert wird. Umgekehrt, wenn die Batterie immer noch ungeladen ist, erhöht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom und erhöht dadurch die Leistung. Auf diese Weise wird gemäß der Batterieladevorrichtung der ersten Ausführung die durch den Generator ACG erzeugte Leistung so geeignet wie möglich in Übereinstimmung mit dem Ladestatus einer jeden Batterie gesteuert/geregelt, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird. Dadurch können Geräusche und eine Vibration, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, reduziert werden, während die Batterien effizient aufgeladen werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht beschränkt auf die vorangehend beschriebene erste Ausführung und kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne von den Hauptprinzipien der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel wird in der oben beschriebenen ersten Ausführung die Ausgangsleistung des Generators ACG durch Schalten der Feldeffekttransistoren zum Anheben Q4 bis Q6 eingestellt. Wenn jedoch kein Bedarf zum Anheben der Ausgangsspannung des Generators ACG besteht, können die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 mit den Dioden D4 bis D6 zwischen der Batterie BH des Hochspannungssystems und der Batterie BL des Niederspannungssystems in Reihe geschaltet werden. In diesem FaN wird die an die Batterien geladene Ladeleistung durch Schalten der Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 zerhackt, wodurch das Eingangsdrehmoment des Generators ACG eingestellt wird.

Obwohl die erste Ausführung die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfasst, ist überdies die Anordnung nicht darauf limitiert und es ist annehmbar, die Kathoden der Dioden D1 bis D3 miteinander zu verbinden und einen einzelnen, den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechenden Feldeffekttransistor zwischen diesen miteinander verbundenen Kathoden und der Batterie BL bereitzustellen.

Überdies wird in der vorangehend beschriebenen ersten Ausführung die Ausgabe des Generators ACG an die Hochspannungssystembatterie BH über die Dioden D4 bis D6 geliefert, aber die Anordnung ist nicht darauf limitiert und Feldeffekttransistoren können anstelle der Dioden D4 bis D6 vorgesehen sein, wobei die Leitfähigkeit dieser Feldeffekttransistoren zusätzlich zu den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 gesteuert/geregelt wird.

In der ersten Ausführung werden n-Feldeffekttransistoren als Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6 verwendet, aber es besteht keine Beschränkung darauf und p-Feldeffekttransistoren können statt dessen verwendet werden.

Es bestehen keine Beschränkungen darauf, welcher Zyklus der Ausgabe des Generators ACG zum Laden des Niederspannungssystems oder des Hochspannungssystems verteilt werden sollte; dies kann in Übereinstimmung mit dem System, in welchem die Batterieladevorrichtung angewendet wird, bestimmt werden.

Ausführung 2

Nachfolgend wird eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung erläutert.

Die Batterieladevorrichtung gemäß der zweiten Ausführung dieser Erfindung hat den gleichen Grundaufbau wie die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführung. Das Bezugszeichen CNV verkörpert einen Konverter, welcher die Wechselstrom-Ausgabe von dem Generator in einen Gleichstrom umwandelt und ihn an eine Batterie BL eines Niederspannungssystems (z. B. 12 V) und an eine Batterie BH eines Hochspannungssystems (z. B. 36 V) verteilt.

Die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 schalten auf Grundlage des Taktsignals CLK von der Steuer-/Regeleinrichtung CTL und zerhacken die Ausgabe des Generators ACG. Die Einschaltdauer des Taktsignals CLK wird vorher so gesetzt, dass die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators ACG einer Sinuswelle ähnelt. Ein Verfahren zum Setzen der Einschaltdauer wird später erläutert.

Der Betrieb der zweiten Ausführung wird mit Bezug auf die Fig. 5 bis 7 erläutert. Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm, das den gesamten Betrieb einer Batterieladevorrichtung zeigt, Fig. 3 ist ein Merkmalsdiagramm, das den Zusammenhang zwischen dem Taktsignal CLK und dem Eingangsdrehmoment T zeigt, Fig. 6 ist ein Wellenformdiagramm, das den detaillierten Betrieb der Batterieladevorrichtung zeigt und Fig. 7 ist ein Wellenformdiagramm, das den Zusammenhang zwischen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK und dem Ausgangsstrom IH des Generators zeigt.

In der zweiten Ausführung kann der Generator ACG eine Spannung erzeugen, welche ausreichend zum Laden der Batterie BL des Niederspannungssystems ist, ohne angehoben zu werden. Da der Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der gleiche für jede der Phasen U bis W ist, wird nur ein Betrieb in der U-Phase in dem folgenden Beispiel beschrieben.

Wie im Detail nachfolgend beschrieben ist, lädt die Batterieladevorrichtung gemäß der zweiten Ausführung die Hochspannungssystembatterie BH in dem gleichen Zyklus wie in jenem, in welchem die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird, wobei nach Laden des Hochspannungssystems das Niederspannungssystem geladen wird.

Zuerst wird der Betrieb erläutert, wenn kein Bedarf zum Laden der Hochspannungssystembatterie BH in der U-Phase besteht, wie z. B. die in Fig. 5 gezeigten Zyklen S1 bis S4. In diesem Fall erfasst die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die U-Phase des Generators ACG und steuert/regelt die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q1 in Übereinstimmung mit einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Phase, wobei die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird.

Insbesondere schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 am Start eines jeden Zyklus ein, in welchem die U-Phasen-Spannung zunimmt. Wenn der Feldeffekttransistor Q1 eingeschaltet ist, wird die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG an den positiven Pol der Niederspannungssystembatterie BL über die Diode D1 geliefert. Das heißt, die Ausgabe des Generators ACG wird der Niederspannungssystembatterie BL zu einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG zugeteilt, wobei die Batterie BL geladen wird.

Danach, wenn die U-Phase des Generators während des gleichen Zyklus schaltet und die Ausgangsspannung des Generators abnimmt, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung den Feldeffekttransistor Q4 ein. Da der negative Pol der Batterie BL und die Source des Feldeffekttransistors Q4 über Erde verbunden sind, lädt der Generator ACG die Batterie BL über den Feldeffekttransistor Q4, welcher den Allwellengleichrichter bildet. Wie in diesem Beispiel, durch Bilden des Allwellengleichrichters unter Verwendung des Feldeffekttransistors Q4 und durch Steuern/Regeln der Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 in Übereinstimmung mit Änderungen der Phase der Ausgabe des Generators, ermöglicht der kleinere Spannungsabfall des Feldeffekttransistors Q4 die Erzielung eine bessere Ladeeffizienz als ein konventioneller Allwellengleichrichter, welcher nur Dioden umfasst.

Nachfolgend wird der Betrieb erläutert, wenn die Hochspannungssystembatterie BH in der U-Phase geladen wird, wie in Zyklus S5 von Fig. 5 gezeigt ist. In diesem Fall wird das Niederspannungssystem geladen, nachdem zuerst das Hochspannungssystem geladen wird. An dem Startpunkt des Zyklus S5, während welchem die U-Phasen-Spannung des Generators ACG zunimmt, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 aus und legt ein Taktsignal CLK, das eine Einschaltdauer (später erläutert) hat, an dem Gate des Feldeffekttransistors Q4 an, wodurch der Feldeffekttransistor Q4 geschaltet wird und wodurch er wirksam gemacht wird. Folglich wird die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben und an die Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert, wodurch die Batterie BH geladen wird.

Während der Feldeffekttransistor Q4 eingeschaltet ist, fließt Strom in der Ankerspule des Generators ACG, wodurch elektrische Energie in der Ankerspule gespeichert wird. Die elektrische Energie, welche während dieser Periode gespeichert wird, wird gemeinsam mit der elektrischen Energie, welche neu durch den Generator ACG erzeugt wird, während der Feldeffekttransistor Q4 ausgeschaltet ist, entladen, wobei die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird. Infolgedessen wird die Diode D4 sequenz-vorgespannt und die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG wird über die Diode D4 an den positiven Pol der Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert. Auf diese Weise wird die Ausgabe des Generators ACG verteilt, um die Batterie BH im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG zu laden, aber zu einer unterschiedlichen Zeit wie der, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird.

Dadurch werden die Hochspannungssystembatterie BH und die Niederspannungssystembatterie BL in dem gleichen Zyklus in Folge geladen.

Nachfolgend wird ein Verfahren zum Setzen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK erläutert.

In der zweiten Ausführung wird die Einschaltdauer des Taktsignals CLK so gesetzt, dass es einen kleinen oder keinen Unterschied der Eingangsdrehmomente gibt, wenn das Hochspannungssystem und das Niederspannungssystem geladen werden, und dass die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators ACG einer Sinuswelle ähnelt. In dieser Ausführung bezeichnet "Einschaltdauer des Taktsignals CLK" die Größe eines Zyklus des Taktsignals CLK, die durch die Pulsbreite belegt ist, wenn der Feldeffekttransistor Q4 (Q5 und Q6) ausgeschaltet werden. Dadurch wendet das Taktsignal CLK die Einschaltdauer für den Ausgangspuls des angehobenen Generators ACG an. In dieser Ausführung ist die Einschaltdauer des Taktsignals CLK gleichbedeutend mit der Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG. Da die Einschaltdauer des Taktsignals CLK nicht die gleiche wie die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG zu sein braucht, ist es jedoch ausreichend, dass es einen konstanten Zusammenhang zwischen den beiden Einschaltdauern gibt.

Nachfolgend wird das Prinzip einer Verringerung des Unterschieds der Eingangsdrehmomente des Generators ACG unter Verwendung der Einschaltdauer des Taktsignals CLK einer Schaltsteuerung/-regelung auf Grundlage von Fig. 3 erläutert.

Das Eingangsdrehmoment des Generators ACG ist abhängig von der Leistung, die zum Laden der Batterien BL und BH benötigt wird. Umgekehrt ausgedrückt, falls es möglich ist, eine Änderung der Ausgangsleistung (Ladeleistung) des Generators ACG durch Aufrechterhalten der Spannungen, die zum Laden des Hochspannungssystems und des Niederspannungssystems benötigt werden, zu reduzieren, dann kann eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, wenn die Leistung des Generators verteilt wird, reduziert werden und beide Batterien können erfolgreich geladen werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird, neigt das Eingangsdrehmoment T dann anzusteigen, wenn die Einschaltdauer des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/-regelung des Feldeffekttransistors Q4 ansteigt. Wenn andererseits die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird, dann wird der Feldeffekttransistor Q4 nicht durch das Taktsignal CLK geschaltet und folglich bleibt das Eingangsdrehmoment T zu dieser Zeit ohne Abhängigkeit von der Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK konstant. Dadurch gibt es einen Schnittpunkt A zwischen der Merkmalslinie, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und der Merkmalslinie, wenn das Niederspannungssystem geladen wird und das Eingangsdrehmoment T am Schnittpunkt A ist das gleiche, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird.

Die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK wird entsprechend auf die Einschaltdauer DR(A) an dem Schnittpunkt A gesetzt und, wenn die Ausgangsspannung des Generators ACG in diesem Zustand zerhackt wird, dann werden die Ausgangsleistungen des Generators ACG, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird, im Wesentlichen gleich, wobei der Unterschied zwischen den Eingangsdrehmomenten T reduziert wird. Dies reduziert eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, welche dann auftritt, wenn die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt wird, und verhindert Geräusche und eine Vibration des Generators, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T verursacht werden.

Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 auf Grundlage des Taktsignals CLK von der Steuer-/Regeleinrichtung CTL gesteuert/geregelt, wobei die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird und wobei der Unterschied der Eingangsdrehmomente reduziert wird.

Wenn die Einschaltdauer des Taktsignals CLK in der vorangehenden Weise gesetzt wurde, wird eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators ACG in den Ladeperioden des Hochspannungssystems und des Niederspannungssystems reduziert, sodass die Ausgangsstrom-Wellenform einer Sinuswelle ähnelt.

Wie in Fig. 6 gezeigt ist, wenn in der Periode Ph das Hochspannungssystem geladen wird, dann wird der Ausgangsstrom IH des Generators ACG zerhackt und der Hochspannungssystembatterie BH zugeteilt, wobei die Batterie BH geladen wird. Da der Ausgangsstrom des Generators ACG zu der Ankerspule geleitet wird, ändert sich zu dieser Zeit seine Wellenform nicht abrupt, fährt aber fort, wie durch die durchschnittliche vu-Welle in Fig. 6 gezeigt ist. Die Wellenform des Eingangsdrehmoments T des Generators ACG entspricht der Wellenform des Ausgangsstroms IH. Das durchschnittliche Drehmoment TAVE, welches durch Ermitteln des Durchschnitts des Eingangsdrehmoments T erzielt wird, besitzt eine weiche Krümmung (wie durch die unterbrochene Linie gezeigt ist) ohne Verzerrung.

Wenn, angenommen, die Einschaltdauer des Taktsignals CLK nicht gesetzt wird, um den Unterschied des Eingangsdrehmoments (d. h. der Ausgangsleistung) zu reduzieren, wenn das Hochspannungssystem und das Niederspannungssystem geladen werden, in Fig. 6, dann bricht die Strom-Wellenform an der Schnittstelle zwischen dem Ausgangsstrom IL und dem Ausgangsstrom IH (der Schnittstelle zwischen der Periode PL, wenn das Niederspannungssystem geladen wird und der Periode PH, wenn das Hochspannungssystem geladen wird) ab, wobei eine Verzerrung der Strom-Wellenform erzeugt wird.

Durch Einstellen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK, um eine Ausgangsstrom-Wellenform zu erhalten, die keine Verzerrung aufweist und einer Sinuswelle ähnelt, kann eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert werden, wobei Geräusche und eine Vibration verhindert werden.

Während der V-Phase und der W-Phase werden die Batterien in der gleichen Weise wie während der U-Phase geladen. In diesem Fall arbeiten die Dioden D2 und D3 in der gleichen Weise wie die Diode D1 und die Feldeffekttransistoren Q2 und Q3 arbeiten in der gleichen Weise wie der vorangehend beschriebene Feldeffekttransistor Q1. Überdies arbeiten die Dioden D5 und D6 in der gleichen Weise wie die Diode D4 und die Feldeffekttransistoren Q5 und Q6 arbeiten in der gleichen Weise wie der Feldeffekttransistor Q4. Wenn die in jeder Phase erhaltenen Drehmomente aufgebaut sind, erscheint das Eingangsdrehmoment des Generators ACG im Wesentlichen konstant.

Während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators ACG reduziert wird, wird die durch den Generator ACG erzeugte Leistungsmenge durch den Feldstrom, welcher durch die Feldspule LF fließt, in Übereinstimmung mit dem Ladestatus jeder Batterie gesteuert/geregelt. Da keine Ladeleistung benötigt wird, wenn die Batterie vollständig geladen ist, reduziert die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom durch Steuern/Regeln des Schaltens des Feldeffekttransistors Q7, wodurch die erzeugte Leistungsmenge reduziert wird. Umgekehrt, wenn die Batterie noch ungeladen ist, erhöht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom und erhöht dadurch die Leistung.

Wie vorangehend beschrieben, kann gemäß der Batterieladevorrichtung der zweiten Ausführung eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, die durch eine Verzerrung der Wellenform des Ausgangsstroms des Generators ACG verursacht wird, reduziert werden. Ferner können die Hochspannungssystembatterie und die Niederspannungssystembatterie in dem gleichen Zyklus geladen werden. Da die Wellenform des Ausgangsstroms des Generators ACG einer Sinuswelle ähnelt, kann zusätzlich eine Welligkeit des Ausgangsstroms des Generators ACG reduziert werden. Dadurch können die Batterien effizient geladen werden, während eine Vibration und Geräusche reduziert werden.

Ausführung 3

Als nächstes wird eine dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Batterieladevorrichtung gemäß der dritten Ausführung dieser Erfindung hat den gleichen Grundaufbau wie die in Fig. 1 gezeigte zweite Ausführung, ausgenommen, dass die Niederspannungssystembatterie BL vor der Hochspannungssystembatterie BH geladen wird. Das Verfahren zum Setzen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK ist aufgrund dieser unterschiedlichen Ladefolge unterschiedlich.

Im Wesentlichen wird die Einschaltdauer des Taktsignals CLK so gesetzt, dass der Unterschied des Eingangsdrehmoments des Generators ACG reduziert wird, wie in der zweiten Ausführung. Wenn jedoch die in der zweiten Ausführung erhaltene Einschaltdauer unverändert als die Einschaltdauer der dritten Ausführung verwendet wird, dann wird die Ausgangsstrom-Wellenform des Generators ACG verzerrt, wobei eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments und verschiedene, bereits vorangehend erwähnte Probleme verursacht werden, wie nachfolgend beschrieben ist.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wenn die in der zweiten Ausführung erhaltene Einschaltdauer nach Laden des Niederspannungssystems verwendet wird, um das Hochspannungssystem zu laden, zu der Zeit des Umschaltens von der Niederspannungssystemladeperiode PL zu der Hochspannungssystemladeperiode PH, dann werden der Ausgangsstrom IH, wenn das Hochspannungssystem geladen wird, zusammen mit dem Ausgangsstrom IL in der Niederspannungssystemladeperiode PL ausgegeben und der erste Ladepuls des Ausgangsstroms IH wird überhöht. Aus diesem Grund enthält der Ausgangsstrom IACG, der durch Aufbauen des Ausgangsstroms IL und des Ausgangsstroms IH des Generators erhalten wird, dieses überhöhte Stromelement, was zu einer Wellenformverzerrung des Durchschnittsstroms IAVE führt. Wenn dieser Strom verzerrt wird, fluktuiert das Eingangsdrehmoment, wobei Geräusche und eine Vibration verursacht werden.

Demzufolge richtet sich die dritte Ausführung auf dieses Problem einer Verzerrung des Ausgangsstroms des Generators ACG und steuert/regelt die Einschaltdauer des Taktsignals CLK derart, dass eine Verzerrung der Wellenform verhindert wird. Ein Verfahren zum Setzen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK wird unter Verwendung von Fig. 1 und unter Bezugnahme auf die in Fig. 8 gezeigten Wellenformen erläutert.

In der in Fig. 8 gezeigten Niederspannungssystemladeperiode PL sind die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 von Fig. 1 eingeschaltet und die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 sind ausgeschaltet. Folglich wird die Ausgabe des Generators ACG der Niederspannungssystembatterie BL zugeteilt, wobei die Batterie BL geladen wird. Zu dieser Zeit nimmt der Ausgangsstrom des Generators ACG entlang einer Sinuswelle zu.

Nachfolgend beim Schalten zu der Hochspannungssystemladeperiode PH schalten die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 ab und die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 werden auf Grundlage des Taktsignals CLK geschaltet, wobei die Spannung angehoben wird. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, setzt die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Einschaltdauer des Taktsignals CLK auf eine kleine Einschaltdauer an der Eingangsstufe der Hochspannungssystemladeperiode PH und erhöht danach allmählich. Dadurch wird unmittelbar nach dem Schalten von der Niederspannungssystemladeperiode PL zu der Hochspannungssystemladeperiode PH der Spitzenwert des ersten Strompulses des Ausgangsstroms IACG des Generators reduziert. Folglich ähnelt die Wellenform des Ausgangsstroms IACG des Generators, wenn sie gemittelt wird, einer Sinuswelle, wie in Fig. 8 gezeigt ist.

Gemäß der dritten Ausführung kann dadurch eine Verzerrung der Ausgangsstrom-Wellenform des Generators ACG, die durch einen überhöhten Strompuls verursacht wird, beseitigt werden, wobei durch eine solche Wellenformverzerrung verursachte Geräusche und Vibration verhindert werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebene dritte Ausführung beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne sich von den Hauptprinzipien der Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel wird in der vorangehend beschriebenen dritten Ausführung die Ausgangsleistung des Generators ACG durch Schalten der Feldeffekttransistoren zum Anheben Q4 bis Q6 eingestellt. Wenn jedoch kein Bedarf besteht, die Ausgangsspannung des Generators ACG anzuheben, dann können die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 in Reihe mit den Dioden D4 bis D6 zwischen der Batterie BH des Hochspannungssystems und der Batterie BL des Niederspannungssystems angeschlossen sein. In diesem Fall wird die zu den Batterien gelieferte Ladeleistung durch Schalten der Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 zerhackt, wodurch das Eingangsdrehmoment des Generators ACG eingestellt wird.

Obwohl die dritte Ausführung die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfasst, ist überdies die Anordnung nicht darauf beschränkt und es ist annehmbar, die Kathoden der Dioden D1 bis D3 miteinander zu verbinden und einen einzelnen, den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 entsprechenden Feldeffekttransistor zwischen diesen miteinander verbundenen Kathoden und der Batterie BL bereitzustellen.

Überdies wird in der vorangehend beschriebenen dritten Ausführung die Ausgabe des Generators ACG an die Hochspannungssystembatterie BH über die Dioden D4 bis D6 geliefert, aber die Anordnung ist nicht darauf beschränkt und Feldeffekttransistoren können anstelle der Dioden D4 bis D6 vorgesehen sein, wobei die Leitfähigkeit dieser Feldeffekttransistoren zusätzlich zu den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 gesteuert/geregelt werden kann.

Die dritte Ausführung verwendet n-Feldeffekttransistoren als Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6, aber es gibt keine Beschränkung darauf und p-Feldeffekttransistoren können anstelle dessen verwendet werden.

Ferner wird in der dritten Ausführung die Einschaltdauer des Taktsignals CLK allmählich angehoben, aber es gibt keine Beschränkung darauf und es ist annehmbar, nur die Einschaltdauer des ersten Takts in der Hochspannungssystemladeperiode zu setzen. Die Einschaltdauer des Taktsignals CLK kann in jeder Weise gesetzt werden, vorausgesetzt, dass das Setzen effizient eine Wellenformverzerrung des Ausgangsstroms des Generators ACG reduziert.

Es gibt keine Beschränkungen darauf, in welchem Zyklus die Ausgabe des Generators ACG zum Laden des Niederspannungssystems oder des Hochspannungssystems verteilt werden sollte; dies kann in Übereinstimmung mit dem System, in welchem die Batterieladevorrichtung angewendet wird, bestimmt werden.

Ausführung 4

Nachfolgend wird eine vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung dieser Erfindung lädt Batterien in einem Hochspannungssystem und einem Niederspannungssystem, welches in einem Hybridfahrzeug montiert ist und lädt die Batterie des Hochspannungssystems, während ein Anheben der Ausgabe des Generators in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors ein/ausgeschaltet wird.

Fig. 1 zeigt die Anordnung der Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 verkörpert das Bezugszeichen ACG einen Generator, welcher einen Dreiphasen-Wechselstrom (U-Phase, V-Phase, W-Phase) erzeugt, das Bezugszeichen LF verkörpert eine Feldspule des Generators, das Bezugszeichen CNV verkörpert einen Konverter, welcher die Wechselstrom-Ausgabe des Generators in einen Gleichstrom konvertiert und ihn an eine Batterie BL eines Niederspannungssystems (z. B. 12 V) und an eine Batterie BH eines Hochspannungssystems (z. B. 42 V) verteilt.

In dem Konverter CNV verkörpern die Bezugszeichen D1 bis D3 Dioden, welche die Wechselstrom-Ausgabe des Generators ACG gleichrichten und sie an die Batterie BL der Niederspannungsseite liefern und die Bezugszeichen Q1 bis Q3 verkörpern Feldeffekttransistoren (n-Typ), welche die Verteilung der Ausgabe des Generators ACG steuern/regeln. Die Dioden D1 bis D3 und die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfassen ein erstes Ladesystem zum Laden der Niederspannungssystembatterie BL. Die Bezugszeichen D4 bis D6 verkörpern Dioden, welche die Wechselstrom-Ausgabe des Generators ACG gleichrichten und sie an die Batterie BH der Hochspannungsseite liefern und umfassen in zweites Ladesystem zum Laden der Hochspannungssystembatterie BH.

Die Bezugszeichen Q4 bis Q6 verkörpern Feldeffekttransistoren (n-Typ), welche die Ausgabe des Generators ACG anheben und umfassen ein Schaltsystem zum Zerhacken der Ausgangsspannung des Generators. Zusammen mit den Niederspannungssystemdioden D1 bis D3 und den Hochspannungssystemdioden D4 bis D6 bilden die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 einen Allwellengleichrichter.

Das Bezugszeichen CTL verkörpert eine Steuer-/Regeleinrichtung, welche die Leitfähigkeit der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6 steuert/regelt. Beim Steuern/Regeln der Leitfähigkeit der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6 bestimmt die Steuer-/Regeleinrichtung CTL, ob in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors die Ausgabe des Generators ACG anzuheben ist; wenn ein Anheben benötigt wird, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6. Das Bezugszeichen D7 repräsentiert eine Diode und Q7 repräsentiert einen Feldeffekttransistor; wobei diese die durch die Feldspule LF fließende Strommenge in Übereinstimmung mit der Steuer-/Regeleinrichtung CTL einstellen.

Auf diese Weise sind die Dioden und Feldeffekttransistoren, welche den Ladungsweg umfassen, für jede der Phasen (U, V und W), welche durch den Generator ACG erzeugt werden, vorgesehen.

Wie in Fig. 13 gezeigt ist, in der vierten Ausführung, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Spannungsanhebung in der Nähe einer Grenze, die eine Drehzahl Rt umfasst, dann ein/aus, wenn der Ausgangsstrom während direkten Ladens den Ausgangsstrom während Ladens mit angehobener Spannung übersteigt. Insbesondere in der Region unterhalb der Drehzahl Rt macht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 wirksam, wobei die Ausgabe des Generators angehoben wird, und in der Region oberhalb der Drehzahl Rt macht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 unwirksam. Die Drehzahl Rt sieht eine Grenze vor, ob die Spannungsausgabe von dem Generator ACG angehoben wird oder nicht und ihre Merkmale werden geeignet gesetzt, wie in Fig. 13 gezeigt ist. Unter Berücksichtigung einer Spannungsstabilität der Batterie sollte die Drehzahl Rt vorzugsweise in der Nähe des Schnittpunktes B liegen, da aber die Ausgangsstrommerkmale in dieser Region während d 23766 00070 552 001000280000000200012000285912365500040 0002010152091 00004 23647irekten Ladens nicht stabil sind, wird die Drehzahl Rt weiter in Richtung zu der Hochdrehzahlseite hin, als zu der Drehzahl R(B) hin gesetzt.

Nachfolgend werden die Verbindungen zwischen den Bauteilen im Besonderen beschrieben.

Die Anoden der Dioden D1 bis D3 sind mit dem Ausgangsanschluss des Generators ACG verbunden. Die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 sind zwischen den Kathoden der Dioden D1 bis D3 und dem positiven Pol der Batterie BL vorgesehen und werden leitend gemacht, wenn die Batterie geladen werden soll und werden nicht leitend gemacht, wenn die Batterie BH geladen werden soll. Die Anoden der Dioden D4 bis D6 sind mit dem Ausgangsanschluss des Generators ACG verbunden und die Kathoden sind mit dem positiven Pol der Batterie BH verbunden.

Die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 sind zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators ACG und Erde vorgesehen. Die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 schalten so, dass sie die Ausgabe des Generators ACG auf Grundlage eines Taktsignals CLK, das durch die Steuer-/Regeleinrichtung CTL geliefert wird, zerhacken. Die Einschaltdauer des Taktsignals CLK wird so gesetzt, dass eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators, die verursacht wird, wenn die Ausgabe verteilt wird, reduziert wird. Wenn jedoch die Spannungsanhebung ein/ausgeschaltet wird, wie später erläutert wird, dann schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung die Einschaltdauer des Taktsignals CLK weich, um so eine Änderung darin zu reduzieren.

In der vierten Ausführung bezeichnet "Einschaltdauer des Taktsignals CLK" das Ausmaß eines Zyklus des Taktsignals CLK, das durch die Pulsbreite besetzt wird, wenn die Feldeffekttransistoren Q4 (Q5 und Q6) abgeschaltet werden. Dadurch wendet das Taktsignal CLK die Einschaltdauer für den Ausgangspuls des angehobenen Generators ACG an. In der vierten Ausführung ist die Einschaltdauer des Taktsignals CLK gleichbedeutend mit der Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG. Jedoch braucht die Einschaltdauer des Taktsignals CLK nicht die gleiche wie die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG zu sein, wobei es ausreichend ist, dass es einen konstanten Zusammenhang zwischen den beiden Einschaltdauern gibt.

Nachfolgend wird der Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung erläutert.

In der vierten Ausführung kann der Generator ACG eine Spannung erzeugen, die ausreichend zum Laden der Batterie BL des Niederspannungssystems ist, ohne angehoben zu werden. Da der Betrieb der Batterieladevorrichtung gemäß der vierten Ausführung der gleiche für jede der Phasen U bis W ist, wird nur der Betrieb der U-Phase in dem folgenden Beispiel beschrieben. Um der Zweckmäßigkeit willen wird der Bereich unterhalb der Drehzahl Rt als "Niederdrehbereich" abgekürzt und der Bereich oberhalb der Drehzahl Rt wird als "Hochdrehbereich" abgekürzt. Überdies wird die Drehzahl des Motors gleichbedeutend mit der Drehzahl der Eingangsachse behandelt.

(1) Betrieb in dem Niederdrehbereich

Wenn die Drehzahl des Motors (Drehzahl der Eingangsachse des Generators) unterhalb der Drehzahl Rt ist, wird die Spannung des Generators ACG beim Laden der Niederspannungssystembatterie BL nicht angehoben und wird nur beim Laden der Hochspannungssystembatterie BH angehoben. Fig. 10 zeigt die Ausgabewellenformen (U-Phase, V-Phase und W-Phase) des Generators und die Wellenform des Eingangsdrehmoments T im Niederdrehbereich.

Als erstes wird der Betrieb beschrieben, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird. Die Steuer-/Regeleinrichtung CTL erfasst jede der Phasen U bis W des Generators ACG und steuert/regelt die Leitfähigkeit eines jeden der Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 in Übereinstimmung mit Steuerzeiten, die mit jeder Phase synchronisiert sind. Insbesondere schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 an dem Startpunkt von Periode P1 ein, während welcher die U-Phasen-Spannung hoch ist. Wenn der Feldeffekttransistor Q1 einschaltet, wird die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG über die Diode D1 zu dem positiven Pol der Niederspannungssystembatterie BL geliefert. Folglich wird die Ausgabe des Generators ACG der Niederspannungssystembatterie BL im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG zugeteilt, wodurch die Batterie BL geladen wird.

Wenn als nächstes die U-Phase des Generators schaltet und die Spannung in Periode P2 abnimmt, dann schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung den Feldeffekttransistor Q4 ein. Da der negative Pol der Batterie BL und die Source des Feldeffekttransistors Q4 beide über Erde verbunden sind, lädt der Generator ACG die Batterie BL über den Feldeffekttransistor Q4, welcher den Allwellengleichrichter bildet. Folglich ermöglicht es der kleinere Spannungsabfall des Feldeffekttransistors Q4 durch Bilden des Allwellengleichrichters unter Verwendung des Feldeffekttransistors Q4 und Steuern/Regeln der Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 in Übereinstimmung mit Änderungen in der Phase der Ausgabe des Generators, eine bessere Ladeeffizienz zu erzielen, als ein konventioneller Allwellengleichrichter, welcher nur Dioden umfasst.

Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators ACG gesteuert/geregelt, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird und wird nicht auf Grundlage eines Taktsignals geschaltet.

Nachfolgend wird der Betrieb erläutert, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird. An dem Startpunkt von Periode P3, während die U-Phasen-Spannung des Generators ACG zunimmt, schaltet die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldeffekttransistor Q1 aus und legt das Taktsignal CLK, das eine vorbestimmte Einschaltdauer (später erläutert) hat am Gate des Feldeffekttransistors Q4 an, wodurch der Feldeffekttransistor Q4 durch Schalten betätigt wird. Folglich wird die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben und an die Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert, wobei die Batterie BH geladen wird.

Während der Feldeffekttransistor Q4 eingeschaltet ist, fließt Strom in der Ankerspule des Generators ACG, wodurch elektrische Energie in der Ankerspule gespeichert wird. Die elektrische Energie, welche während dieser Periode gespeichert wird, wird zusammen mit der elektrischen Energie, welche neu durch den Generator ACG erzeugt wird, während der Feldeffekttransistor Q4 ausgeschaltet ist, entladen, wobei die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird. Infolgedessen wird die Diode D4 sequenz-vorgespannt und die U-Phasen-Ausgabe des Generators ACG wird über die Diode D4 an den positiven Pol der Batterie BH des Hochspannungssystems geliefert. Auf diese Weise wird die Ausgabe des Generators ACG verteilt, um die Batterie BH im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators ACG zu laden, aber zu einer unterschiedlichen Zeit, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird.

Wenn der Feldeffekttransistor Q4 auf Grundlage des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/-regelung schaltet, wird die Spannungsausgabe von dem Generator ACG zerhackt. Durch Einstellen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK, ist es möglich, die Ausgangsleistung des Generators ACG einzustellen und eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T des Generators ACG zu reduzieren, wie nachfolgend erläutert ist.

Auf diese Weise wird die Leitfähigkeit des Feldeffekttransistors Q4 auf Grundlage des Taktsignals CLK von der Steuer-/Regeleinrichtung CTL gesteuert/geregelt, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird, wodurch die Ausgangsspannung des Generators ACG angehoben wird und eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird.

Nachfolgend wird das Prinzip einer Reduzierung einer Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators ACG durch Einstellen der Einschaltdauer des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/Regelung auf Basis von Fig. 3 erläutert.

Wie bereits erwähnt, ist das Eingangsdrehmoment des Generators ACG abhängig von der Leistung, die zum Laden der Batterien BL und BH benötigt wird. Umgekehrt ausgedrückt, falls es möglich ist, eine Änderung der Ausgangsleistung (Ladeleistung) des Generators ACG durch Aufrechterhalten der Spannungen, die zum Laden des Hochspannungssystems und des Niederspannungssystems benötigt werden, zu reduzieren, dann kann eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments, wenn die Leistung des Generators verteilt wird, reduziert werden und beide Batterien können erfolgreich geladen werden.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, neigt das Eingangsdrehmoment T, wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird, anzusteigen, wenn die Einschaltdauer des Taktsignals CLK zur Schaltsteuerung/regelung des Feldeffekttransistors Q4 zunimmt. Andererseits, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird, wird der Feldeffekttransistor Q4 nicht durch das Taktsignal CLK geschaltet und folglich bleibt das Eingangsdrehmoment T zu dieser Zeit konstant ohne Abhängigkeit von der Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK. Dadurch gibt es einen Schnittpunkt A zwischen der Merkmalslinie, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und der Merkmalslinie, wenn das Niederspannungssystem geladen wird und das Eingangsdrehmoment T am Schnittpunkt A ist das gleiche, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird.

Demzufolge wird die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK auf die Einschaltdauer DR(A) an dem Schnittpunkt A gesetzt und, wenn die Ausgangsspannung des Generators ACG in diesem Zustand zerhackt wird, dann werden die Ausgangsleistung des Generators ACG, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und die Ausgangsleistung, wenn das Niederspannungssystem geladen wird, im Wesentlichen gleich, wobei der Unterschied d zwischen den jeweiligen Eingangsdrehmomenten T reduziert wird. Dadurch wird eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert, welche auftritt, wenn die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt wird und werden Geräusche und eine Vibration des Generators verhindert, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T verursacht werden. Auf diese Weise zerhackt der Feldeffekttransistor Q4 die Ausgabe des Generators ACG, die der Batterie BH zugeteilt werden soll, um eine Fluktuation der Ausgangsleistung des Generators ACG (d. h. des Eingangsdrehmoments des Generators) zu reduzieren.

In der V-Phase und der W-Phase werden die Batterien in der gleichen Weise wie in der U-Phase geladen. In diesem Fall arbeiten die Dioden D2 und D3 in der gleichen Weise wie die Diode D1 und die Feldeffekttransistoren Q2 und Q3 arbeiten in der gleichen Weise wie der vorangehend beschriebene Feldeffekttransistor Q1. Überdies arbeiten die Dioden D5 und D6 in der gleichen Weise wie die Diode D4 und die Feldeffekttransistoren Q5 und Q6 arbeiten in der gleichen Weise wie der Feldeffekttransistor Q4.

(2) Betrieb im Hochdrehbereich

Wenn die Drehzahl des Motors die Drehzahl Rt übersteigt, werden die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 nicht geschaltet und wenn jede der Hochspannungssystembatterie und der Niederspannungssystembatterie geladen werden, ist der Betrieb der gleiche, wenn die Niederspannungssystembatterie wie in dem vorangehend beschriebenen Niederdrehbereich geladen wird. Wie in Fig. 11 gezeigt ist, z. B. in der Ladeperiode P1, wird dadurch die Niederspannungssystembatterie in der U-Phase des Generators ACG geladen und in Periode P3 wird die Hochspannungssystembatterie in der gleichen Weise geladen. Zu dieser Zeit hat die U-Phasenspannungswellen an einem der Anschlussspannung der Batterie entsprechenden Punkt einen Spitzenwert.

In der vierten Ausführung wird eine Spannungsanhebung im Hochdrehbereich gestoppt. Dies geschieht aus folgenden Gründen.

a) Wenn die Drehzahl hoch ist, ist die Ausgangsspannung des Generators ausreichend zum Laden, ohne angehoben zu werden.
b) Ein Schalten der Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 verursacht einen Stromverlust, wobei die Ladeeffizienz reduziert wird.
c) Wenn die Drehzahl des Motors zunimmt, nehmen die Geräusche und die Vibration des Motors u. dgl. ebenfalls zu, wobei der Vorteil der Reduzierung der durch den Generator selbst erzeugten Geräusche und Vibration verringert wird.

(3) Betrieb beim Schalten von dem Niederdrehbereich zu dem Hochdrehbereich

Nachfolgend wird der Betrieb mit Bezug auf Fig. 12 erläutert, wenn die Drehzahl des Motors die Drehzahl Rt übersteigt. Wenn, wie unten beschrieben ist, in diesem Fall die Hochspannungssystembatterie geladen wird, dann steuert/regelt die Steuer-/Regeleinrichtung CTL-Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6, um eine Änderung der Einschaltdauer in der Ausgabe des Generators ACG zu beseitigen, während die Einschaltdauer der Ausgabe geschaltet wird. Die folgende Erläuterung konzentriert sich auf die Hochspannungssystembatterie.

In Fig. 12 ist vor der Zeit t1 die Drehzahl R in dem Niederdrehbereich unter der Drehzahl Rt, und wie bereits in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Ausgabe des Generators ACG angehoben und die Hochspannungsbatterie BH geladen. Zu dieser Zeit schaltet der Feldeffekttransistor Q4 auf Basis des Taktsignals CLK, das eine Einschaltdauer DR(A) hat, welche so festgelegt ist, dass eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird, wenn die Ausgabe des Generators verteilt wird, wobei die Ausgabe des Generators ACG zerhackt wird, und wobei die Ausgangsleistung des Generators ACG so gesteuert/geregelt wird, dass eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T reduziert wird. Dann, wenn die Drehzahl des Motors beginnt, zur Zeit t1 zuzunehmen, beginnt die nicht dargestellte Ausgangsleistung des Generators ACG ebenfalls zuzunehmen und das Eingangsdrehmoment T nimmt in Übereinstimmung mit der zunehmenden Ausgangsleistung zu.

Wenn nachfolgend die Drehzahl R die Drehzahl Rt zur Zeit t2 erreicht, dann reduziert die Steuer-/Regeleinrichtung CTL allmählich die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK von der Einschaltdauer DR(A) zur Einschaltdauer DR(0). Die Einschaltdauer DR(0) muss in dem Hochdrehzahlbereich gesetzt sein und hat in der vierten Ausführung einen Wert von null. Wenn die Einschaltdauer DR allmählich abnimmt, dann nimmt die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators allmählich ab. In anderen Worten, eine Änderung der Einschaltdauer der Ausgabe des Generators wird in Übereinstimmung mit einer Änderung der Einschaltdauer des Taktsignals CLK reduziert. Infolgedessen nimmt die Ausgangsleistung des Generators allmählich zu und das Eingangsdrehmoment T nimmt weich zu. Das heißt, eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments T wird reduziert.

Wenn nachfolgend die Drehzahl R in dem Hochdrehbereich zur Zeit t3 stabil wird, dann stoppt die Zunahme der Ausgangsleistung, welche die Zunahme der Drehzahl begleitet; folglich schreitet das Eingangsdrehmoment T fort, zuzunehmen, wenn die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK abnimmt. Wenn dann die Einschaltdauer DR die Einschaltdauer DR(0) zur Zeit t4 erreicht, dann wird das Taktsignal CLK an dem niedrigen Pegel sicher. Dadurch schaltet der Feldeffekttransistor Q4 nicht und wird in dem Aus-Zustand stabil. Dadurch wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist, wenn die Hochspannungssystembatterie geladen wird, ein Anheben der Ausgabe des Generators ACG gestoppt und die Ausgabe wird über die Diode D4 der Hochspannungssystembatterie BH zugeteilt.

Wenn nachfolgend die Drehzahl R zur Zeit t5 abzunehmen beginnt, dann nimmt die Ausgangsleistung des Generators ACG ab und das Eingangsdrehmoment T beginnt allmählich abzunehmen. Dann, wenn die Drehzahl R zur Zeit t6 die Drehzahl Rt erreicht, erhöht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK allmählich von der Einschaltdauer DR(0) zur Einschaltdauer DR(A). Da zu dieser Zeit die Einschaltdauer DR zusätzlich zur Abnahme der Drehzahl R abnimmt, nimmt die Ausgangsleistung des Generators weiter ab, aber die Änderung der Einschaltdauer DR ist weich genug, sodass die Ausgangsleistung sich nicht abrupt ändert und folglich schreitet das Eingangsdrehmoment T fort, weich abzunehmen. Dann, wenn die Drehzahl R zur Zeit t7 im Niederdrehbereich stabil wird, schreitet das Eingangsdrehmoment T aufgrund der Zunahme der Einschaltdauer DR fort, abzunehmen. Wenn die Einschaltdauer DR die Einschaltdauer DR(A) zur Zeit t8 erreicht, wird das Eingangsdrehmoment T bei einem konstanten Wert stabil.

Auf diese Weise, wenn die Drehzahl R der Eingangsachse des Generators ACG unter der Drehzahl Rt ist, welche eine Grenze zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Ausgangsspannung des Generators vorsieht, in Übereinstimmung mit der Steuerung/Regelung der Steuer-/Regeleinrichtung CTL, dann zerhackt der Feldeffekttransistor die Ausgabe des Generators ACG und hebt sie an, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators zu beseitigen, wenn die Niederspannungssystembatterie BL geladen wird und wenn die Hochspannungssystembatterie BH geladen wird. Dann, wenn die Drehzahl R der Eingangsachse des Generators ACG die Drehzahl Rt übersteigt, wird die Einschaltdauer DR des Taktsignals CLK, welches den Schaltbetrieb des Feldeffekttransistors Q4 steuert/regelt, so geschaltet, dass eine Änderung der Einschaltdauer der Ausgabe des Generators ACG beseitigt wird. Dies glättet jede Änderung des Eingangsdrehmoments, wenn zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl geschaltet wird, wobei eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird. Dadurch werden Lautänderungen, welche durch diese Art von Drehmomentfluktuation erzeugt werden, verhindert.

Wie vorangehend beschrieben ist, wird die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators ACG reduziert wird; der Betrag an der durch den Generator ACG erzeugten Elektrizität wird durch den Feldstrom, welcher in der Feldspule LF fließt, in Übereinstimmung mit dem Ladestatus einer jeden Batterie gesteuert/geregelt. Da keine Ladeleistung benötigt wird, wenn die Batterie vollständig aufgeladen ist, reduziert die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom durch Steuern/Regeln des Schaltens des Feldeffekttransistors Q7, wodurch die erzeugte Energiemenge reduziert wird. Umgekehrt, wenn die Batterie noch ungeladen ist, erhöht die Steuer-/Regeleinrichtung CTL den Feldstrom und erhöht dadurch die Leistung. Auf diese Weise wird gemäß einer Batterieladevorrichtung der vierten Ausführung der durch den Generator ACG erzeugte Betrag an Energie in Übereinstimmung mit dem Ladestatus einer jeden Batterie so geeignet wie möglich gesteuert/geregelt, während eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments reduziert wird. Dadurch können Geräusche und eine Vibration, welche durch eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments verursacht werden, reduziert werden, während die Batterien effizient geladen werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorangehend beschriebene vierte Ausführung limitiert und kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne sich von den Hauptprinzipien der Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel wird in der vorangehend beschriebenen vierten Ausführung die Ausgabe des Generators nicht angehoben, wenn die Niederspannungssystembatterie geladen wird, und wird angehoben oder nicht angehoben in Übereinstimmung mit der Drehzahl, wenn die Hochspannungssystembatterie geladen wird, aber die Anordnung ist nicht darauf beschränkt und z. B. kann die Niederspannungssystembatterie auch verändert werden, während zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl geschaltet wird.

In der vorangehend beschriebenen vierten Ausführung wird die Ausgabe des Generators ACG an die Niederspannungssystembatterie BL und an die Hochspannungssystembatterie BH verteilt, um diese Batterien zu laden aber es gibt keine Beschränkung auf darauf und es ist annehmbar, nur die Hochspannungssystembatterie zu laden, während zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Spannung in Übereinstimmung mit der Drehzahl geschaltet wird, oder nur die Niederspannungssystembatterie auf diese Weise zu laden.

In der vierten Ausführung wird die Ausgangsleistung des Generators ACG durch Schalten der Feldeffekttransistoren zum Anheben Q4 bis Q6 eingestellt. Wenn es jedoch keinen Bedarf zum Anheben der Ausgangsspannung des Generators ACG gibt, können die Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 in Serie mit den Dioden D4 bis D6 zwischen der Batterie BH des Hochspannungssystems und der Batterie BL des Niederspannungssystems angeschlossen werden. Auf diese Weise wird die Ladeleistung, die auf die Batterien verteilt wird, durch Schalten der Feldeffekttransistoren Q4 bis Q6 zerhackt, wodurch das Eingangsdrehmoment des Generators ACG eingestellt wird.

Überdies, obwohl die vierte Ausführung die Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 umfasst, ist die Anordnung nicht auf darauf beschränkt und es ist annehmbar, die Kathoden der Dioden D1 bis D3 miteinander zu verbinden und einen einzelnen Feldeffekttransistor, entsprechend den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3, zwischen diesen miteinander verbundenen Kathoden und der Batterie BL vorzusehen.

Überdies wird in der vorangehend beschriebenen vierten Ausführung die Ausgabe des Generators ACG der Hochspannungssystembatterie BH über die Dioden D4 bis D6 zugeteilt, aber diese Anordnung ist nicht darauf beschränkt und Feldeffekttransistoren können anstelle der Dioden D4 bis D6 vorgesehen sein, wobei die Leitfähigkeit dieser Feldeffekttransistoren zusätzlich zu den Feldeffekttransistoren Q1 bis Q3 gesteuert/geregelt wird.

In der vierten Ausführung werden n-Feldeffekttransistoren als Feldeffekttransistoren Q1 bis Q6 verwendet, aber es gibt keine Beschränkung darauf und p-Feldeffekttransistoren können anstelle dessen verwendet werden.

Es gibt keine Beschränkung darauf, welcher Zyklus der Ausgabe des Generators ACG zum Laden des Niederspannungssystems oder des Hochspannungssystems verteilt werden sollte; dies kann in Übereinstimmung mit dem System bestimmt werden, in welchem die Batterieladevorrichtung angewendet wird.

Wenn eine Batterie eines Niederspannungssystems geladen wird, dann schaltet eine Batterieladevorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Feldeffekttransistor ein und teilt die Ausgabe eines Generators über eine Diode der Batterie zu. Wenn ferner eine Batterie eines Hochspannungssystems geladen wird, dann schaltet die Batterieladevorrichtung den Feldeffekttransistor aus und teilt die Ausgabe des Generators über die Diode der Batterie zu. Zu dieser Zeit wird der Feldeffekttransistor geschaltet und zerhackt die Ausgabe des Generators. Durch Wählen der Einschaltdauer eines Taktsignals zum Steuern/Regeln dieses Schaltens werden dann die Ausgangsleistungen des Generators, wenn das Hochspannungssystem geladen wird und wenn das Niederspannungssystem geladen wird, im Wesentlichen gleich gemacht, wobei eine Fluktuation des Eingangsdrehmoments des Generators reduziert wird.

Claims

1. Batterieladevorrichtung, umfassend:
einen Generator, welcher Wechselstrom erzeugt;
ein erstes Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird;
ein zweites Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und unterschiedlich zur Steuerzeit des Ladens der ersten Batterie die Ausgabe des Generaltors einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und
ein Schaltsystem, welches die Ausgabe des Generators, welche der zweiten Batterie zugeteilt werden soll, zerhackt, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators zu reduzieren.

2. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste Ladesystem umfasst:
eine erste Diode, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist; und
einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor dann leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und dann nicht leitend wird, wenn die Batterie geladen werden soll;
wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode umfasst, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und wobei
das Schaltsystem einen zweiten Feldeffekttransistor umfasst, welcher zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist, wobei der zweite Feldeffekttransistor die Ausgabe des Generators auf Grundlage eines Taktsignals, das eine Einschaltdauer hat, welche so gesetzt wird, dass eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators reduziert wird, schaltet und zerhackt.

3. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt wird, wenn die erste Batterie geladen wird, und dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt wird, wenn die zweite Batterie geladen wird.

4. Batterieladevorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, wobei der Generator Strom in mehreren Phasen erzeugt und die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor für jede der mehreren Phasen vorgesehen sind.

5. Batterieladevorrichtung, umfassend:
einen Generator, welcher Wechselstrom erzeugt;
ein erstes Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird;
ein zweites Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und in dem gleichen Zyklus wie der Zyklus, in welchem die erste Batterie geladen wird, die Ausgabe des Generators einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und
ein Schaltsystem, welches die Ausgabe des Generators, welche der zweiten Batterie zugeteilt werden soll, zerhackt, sodass die Ausgangsleistungs-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt.

6. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 5, wobei das erste Ladesystem umfasst:
eine erste Diode, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist; und
einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor dann leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und dann nicht leitend wird, wenn die Batterie geladen werden soll;
wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode umfasst, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und
wobei das Schaltsystem einen zweiten Feldeffekttransistor umfasst, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist,
wobei der zweite Feldeffekttransistor die Ausgabe des Generators auf Grundlage eines Taktsignals, das eine Einschaltdauer hat, welche so gesetzt wird, dass die Ausgangsleistungs-Wellenform des Generators einer Sinuswelle ähnelt, schaltet und zerhackt.

7. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt wird, wenn die erste Batterie geladen wird, und dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt wird, wenn die zweite Batterie geladen wird.

8. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Generator Strom in mehreren Phasen erzeugt und die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor für jede der mehreren Phasen vorgesehen sind.

9. Batterieladevorrichtung, umfassend:
einen Generator, welcher Wechselstrom erzeugt;
ein erstes Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators die Ausgabe des Generators einer ersten Batterie eines Niederspannungssystems zuteilt, wodurch die erste Batterie geladen wird;
ein zweites Ladesystem, welches bei einer Steuerzeit im Gleichlauf mit der Ausgabe des Generators und unterschiedlich zu der Steuerzeit des Ladens der ersten Batterie die Ausgabe des Generators einer zweiten Batterie eines Hochspannungssystems zuteilt, wodurch die zweite Batterie geladen wird; und
ein Schaltsystem, welches dann, wenn die Drehzahl der Eingangsachse des Generators unterhalb einer Drehzahl ist, die eine Grenze zwischen Anheben und Nicht-Anheben der Ausgangsspannung des Generators vorsieht, die Ausgabe des Generators zerhackt und anhebt, um so eine Änderung der Ausgangsleistung des Generators dann zu reduzieren, wenn die erste Batterie geladen wird und wenn die zweite Batterie geladen wird, und welches dann, wenn die Drehzahl der Eingangsachse des Generators die Drehzahl, welche die Grenze vorsieht, übersteigt, die Einschaltdauer der Ausgabe des Generators schaltet, um so eine Änderung der Einschaltdauer zu reduzieren.

10. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 9, wobei das erste Ladesystem umfasst:
eine erste Diode, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der ersten Batterie verbunden ist; und
einen ersten Feldeffekttransistor, der zwischen der Kathode der ersten Diode und der Elektrode der ersten Batterie vorgesehen ist, wobei der erste Feldeffekttransistor leitend wird, wenn die erste Batterie geladen werden soll und nicht leitend wird, wenn die Batterie geladen werden soll;
wobei das zweite Ladesystem eine zweite Diode umfasst, von welcher eine Anode mit einer Ausgangsanschlussseite des Generators verbunden ist und von welcher eine Kathode mit einer Elektrodenseite der zweiten Batterie verbunden ist; und
wobei das Schaltsystem einen zweiten Feldeffekttransistor umfasst, der zwischen dem Ausgangsanschluss des Generators und Erde vorgesehen ist,
wobei der zweite Feldeffekttransistor auf Grundlage eines Taktsignals, das die Einschaltdauer hat, schaltet und die Ausgabe des Generators zerhackt.

11. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Leitfähigkeit des zweiten Feldeffekttransistors dann in Übereinstimmung mit einer Änderung der Ausgangsphase des Generators gesteuert/geregelt wird, wenn die erste Batterie geladen wird und dann auf Grundlage des Taktsignals gesteuert/geregelt wird, wenn die zweite Batterie geladen wird.

12. Batterieladevorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Generator Strom in mehreren Phasen erzeugt und die erste und die zweite Diode sowie der erste und der zweite Feldeffekttransistor für jede der mehreren Phasen vorgesehen sind.