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QUERVERWEIS AUF EINE VERWANDTE
DRUCKSCHRIFT
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung
Nr. 2003-369498, angemeldet am 29. Oktober 2003, deren Offenbarungsgehalt
hierin unter Bezugnahme einbezogen wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem, und
insbesondere ein derartiges System, welches dazu vorgesehen ist,
die Stabilität
bzw. Zuverlässigkeit
einer Aufladung einer Mehrzahl von Speicherbattereien bzw. Akkus,
welche in einem Fahrzeug angebracht sind, zu gewährleisten.
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2. Bekannter Stand der
Technik
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In
den vergangenen Jahren wurden Fahrzeuge computerisiert und mit verschiedenen
elektronischen und elektrisch betriebenen Zubehörteilen oder Geräten ausgestattet,
was zu einem erhöhten Verbrauch
an elektrischer Leistung (Energie) führte. Um die Zuverlässigkeit
der Versorgung mit der benötigten
elektrischen Leistung zu gewährleisten,
wurde die Verwendung von zwei Speicherbatterien in Fahrzeugen vorgeschlagen.
Doppelbatterie-Fahrzeuge sind beispielsweise durch die WO 03/004315,
die
US 6765312 (WO 01/36262)
und die japanische Patentschrift Nr. 2508767 offenbart.
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Es
ist zweckmäßig, dass
gewöhnliche
Fahrzeuge zwei Speicherbatterien aufweisen, welche an verschiedenen
Stellen im Hinblick auf die Gewichtsverteilung oder der leichten
Austauschbarkeit der Batterien angebracht sind. So kann eine der
Batterien beispielsweise in einem Motorraum angebracht sein, während die
andere in einem Kofferraum angebracht ist.
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Die
Batterien sind üblicherweise
mit einem elektrischen Generator (z.B. einem Wechselstromgenerator)
verbunden, so daß sie
mit elektrischer Leistung (Energie), welche vom Generator erzeugt
wird, geladen werden können.
Der Generator ist üblicherweise
im Motorraum installiert und wird von einem Motor des Fahrzeugs
angetrieben. Deshalb liegt eine der Batterien im Motorraum näher am Generator, während die
andere, welche beispielsweise im Kofferraum angebracht ist, weit
vom Generator entfernt liegt. Daraus resultiert ein Unterschied
in der Impedanz zwischen den Stromversorgungskabeln, welche den
Generator mit den Batterien verbinden, was zu einer Schwierigkeit
führt,
beide Batterien gleichzeitig auf eine gewünschte Energie bzw. ein gewünschtes
Ladungsniveau zu laden. Um dieses Problem zu vermeiden, lehrt die
oben angeführte
WO 031004315 die Verwendung eines DC-DC-Wandlers, welcher zwischen
dem Generator und den Batterien zwischengeschaltet ist, um einen
Spannungsabfall der Batterien auszugleichen, wobei er es ermöglicht, dass
die Batterien gleichzeitig auf ein gewünschtes Ladungsniveau geladen
werden.
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Von
modernen elektrischen Generatoren für Fahrzeuge wird jedoch erwartet,
dass sie eine erhöhte
Nennkapazität
von mehr als 100 A besitzen. DC-DC-Wandler, welche für eine derartig
große
Menge an Leistung geeignet sind, sind sehr teuer. Es wird daher
vorgeschlagen, zwei Generatoren im Fahrzeug zu verwenden, um die
Batterien unabhängig
zu laden, was jedoch auf Grund räumlicher
Beschränkungen
schwer ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist daher eine erste Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes
der Technik zu vermeiden.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges
Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem
zur Sicherung der Stabilität
der Aufladung einer Mehrzahl von Speicherbatterien auf ein gewünschtes
Ladungsniveau ohne Verwendung teurer DC-DC-Wandler zur Verfügung zu stellen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem
zur Verfügung
gestellt, mit: (a) einem elektrischen Generator, der durch einen
Ausgang eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs angetrieben wird,
um eine elektrische Energie (Leistung) zu erzeugen: (b) einer Mehrzahl
von Speicherbatterien bzw. Akkus, die von der vom elektrischen Generator
erzeugten elektrischen Energie geladen werden, wobei die Speicherbatterien
dazu dienen, im Fahrzeug angebrachte elektrische Geräte mit Strom
zu versorgen; (c) einer Umschaltvorrichtung, die dazu dient, eine
elektrische Verbindung zwischen einer ausgewählten Batterie der Speicherbatterien
und dem elektrischen Generator herzustellen, um die gewählte Batterie
zu laden; und (d) einer Schalteransteuerung, welche dazu dient,
die Funktion der Umschaltvorrichtung zu steuern.
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Der
vorstehende Aufbau des Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem erlaubt,
dass die Batterien, welche unterschiedliche Sollladungsspannungen
haben, weil die Impedanzen der Batterien oder Stromversorgungskabel
voneinander verschieden sind, wunschgemäß geladen werden. Beispielsweise
ist das Stromversorgungssystem auch dann in der Lage alle Batterien
auf die Zielladungsspannung zu laden, wenn eine der Batterien im
Motorraum, und die andere in einem hinteren Kofferraum angebracht ist.
Mit anderen Worten erhöht
das Stromversorgungssystem der Erfindung den Freiheitsgrad Batterien
im Fahrzeug zu installieren und erlaubt die Verwendung von Batterien
welche mit unterschiedlichen Spannungen ausgelegt sind.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung enthält
die Schalteransteuerung (a) eine Ladezustandsüberwachunsvorrichtung, die
dazu dient, den Ladezustand einer jeden Speicherbatterie zu überwachen,
(b) eine Entscheidungsschaltung (decision circuit), die dazu dient,
um festzustellen, ob der Ladezustand einer jeden Speicherbatterie
in einem vorgegebenen Nutzbereich liegt oder nicht, und (c) einen
Schaltertreiber, der dazu dient, um eine elektrische Verbindung
zwischen dem elektrischen Generator und einer der Speicherbatterien,
bei welcher die Entscheidungsschaltung feststellt, dass ihr Ladezustand
außerhalb
des vorgegebenen Nutzbereichs liegt, herzustellen.
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Die
Entscheidungsschaltung vergleicht den Ladezustand einer jeden Speicherbatterie
mit einem vorgegebenen unteren Grenzwert und stellt fest, dass der
Ladezustand innerhalb des Nutzbereichs liegt, wenn er höher ist,
als der untere Grenzwert, und dass der Ladezustand außerhalb
des Nutzbereichs liegt, wenn er niedriger als der untere Grenzwert
ist.
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Die
Entscheidungsschaltung vergleicht auch den Ladezustand einer jeden
Speicherbatterie mit einem vorgegebenen oberen Grenzwert und stellt
fest, dass der Ladezustand innerhalb des Nutzbereichs liegt, wenn
er niedriger als der obere Grenzwert ist, und dass der Ladezustand
außerhalb
des Nutzbereichs liegt, wenn er höher als der obere Grenzwert ist.
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Zumindest
eine der Speicherbatterien ist entweder in einer Fahrzeugkabine
oder einem Kofferraum installiert. Es ist im Allgemeinen schwierig,
alle Batterie innerhalb des Motorraums zu installieren. Die Installation
einer jeden der Batterien an einer anderen Position als dem Motorraum,
wie vorstehend beschrieben, erfordert die Verwendung eines DC-DC-Wandlers.
Das Stromversorgungssystem dieser Erfindung ist dazu vorgesehen,
eine Umschaltvorrichtung bzw. ein Schaltgerät zu verwenden, um die Batterien
wahlweise zu laden, ohne einen teuren DC-DC-Wandler zu verwenden.
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Die
Speicherbatterien weisen voneinander unterschiedliche Nennspannungen
auf.
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Die
Schalteransteuerung dient dazu, zwischen elektrischen Verbindungen
zwischen dem elektrischen Generator und den Speicherbatterien in einem
Zeitinterval, das länger
als eine Antwortzeit einer jeden der Speicherbatterien ist, zu schalten,
wobei er die Stabilität
der Aufladung sichert, und die Batterien jederzeit auf einer gewünschten
Kapazität hält.
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Die
Speicherbatterien weisen voneinander unterschiedliche Ladeimpedanzen
auf. Die Schalteransteuerung steuert die Umschaltvorrichtung um
den Generator mit einer der Speicherbatterien zu verbinden, welche
eine niedrigere Ladeimpedanz aufweist als jede der anderen Batterien,
wenn das Fahrzeug abbremst. Die Schalteransteuerung dient auch dazu, um
eine Strommenge die vom Generator erzeugt wird zu erhöhen, wenn
das Fahrzeug abbremst. Üblicherweise
wird, wenn ein Fahrzeug abbremst, die elektrische Energie, die vom
Generator erzeugt wird, durch die Verwendung mechanischer Energie,
die durch das Abbremsen des Fahrzeugs erzeugt wird, erhöht. Aus
diesem Grund muß,
wenn das Fahrzeug abbremst, die elektrische Verbindung zwischen
dem Generator und einer der Speicherbatterien, welche eine niedrigere
Ladeimpedanz aufweist hergestellt sein, um die Batterie effektiv
unter Verwendung der erhöhten
elektrischen Energie, welche vom Generator produziert wird, zu laden.
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Die
Schalteransteuerung enthält
(a) eine Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung
bzw. Stromverbrauchsüberwachungsvorrichtung
zur Überwachung
einer Leistungsaufnahme bzw. eines Stromverbrauchs des elektrischen
Geräts
einer entsprechenden Speicherbatterie, (b) eine Verbindungsdauerbestimmungsschaltung,
welche die Verbindungsdauer bestimmt, für welche die elektrische Verbindung
zwischen einer jeden Speicherbatterie und dem elektrischen Generator
als eine Funktion der Leistungsaufnahme einer entsprechenden Speicherbatterie
etabliert werden muß,
und (c) einen Wechselschalter, der dazu dient das Schaltgerät anzusteuern,
um eine elektrische Verbindung für
die Verbindungsdauer zu etablieren.
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Wenn
die Leistungsaufnahme einer jeden Speicherbatterie zunimmt, erhöht dir Verbindungsdauerbestimmungsschaltung
eine entsprechende Verbindungsdauer.
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Die
Schalteransteuerung enthält
(a) eine Motoranlasserüberwachungsvorrichtung,
die dazu dient, um zu erkennen, ob ein Anlassermotor für eine Brennkraftmaschine arbeitet
oder nicht und (b) einen Schaltertreiber, um den elektrischen Generator
und eine der Speicherbatterien, deren elektrische Energie durch
den Anlassermotor verbraucht wird, miteinander zu verbinden, wenn
die Motoranlasserüberwachungsvorrichtung
erkennt, dass der Motoranlassermotor arbeitet.
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Die
Schalteransteuerung enthält
auch eine Ladezustandsüberwachungsvorrichtung
um zu erkennen, ob ein Ladezustand von einer Speicherbatterie, deren
elektrische Energie durch den Motoranlassermotor verbraucht wird,
einen vorgegebenen Wert erreicht oder nicht. Die Schalteransteuerung fährt damit
fort, die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator
und der einen Speicherbatterie zu etablieren, bis die Ladezustandsüberwachungsvorrichtung
erkannt, dass der Ladezustand der einen Speicherbatterie einen vorgegebenen
Wert erreicht hat.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgend dargelegten detaillierten
Beschreibung und der angehängten
Zeichnungen von bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung vollständiger
verstanden, welche jedoch nicht dazu gedacht sind, die Erfindung
auf die spezifischen Ausführungsformen zu
beschränken,
sondern lediglich zu Erklärungs- und
Verständniszwecken
dienen sollen.
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Die
Zeichnungen zeigen in:
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1 eine
schematische Darstellung eines Autos, das mit einem Kraftfahrzeug-Stromversorgungssteuerungssystem
gemäß der vorliegenden Erfindung
ausgestattet ist;
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2 ein
Blockdiagramm, welches ein Stromversorgungssystem gemäß der ersten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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3 ein
Blockdiagramm, welches eine Schaltungsanordnung einer Schalteransteuerung des
Stromversorgungssystems aus 2 zeigt;
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4(a) eine graphische Darstellung des Zeitverlaufs,
welche eine An-Aus-Operation
eines ersten Schalters in Hinblick auf einen Ladezustand und einer
Spannung einer ersten Batterie zeigt;
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4(b) eine graphische Darstellung des Zeitverlaufs,
welche eine An-Aus-Operation
eines zweiten Schalters in Hinblick auf einen Ladezustand eine eine
Spannung einer zweiten Batterie zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm, welches eine Schaltungsanordnung einer Schalteransteuerung
eines Kraftfahrzeug-Stromversorgungs-systems gemäß der zweiten Ausführungsform
der Erfindung darstellt;
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6 eine
graphische Darstellung des Zeitverlaufs, welche eine An-Aus-Operation eines ersten und
eines zweiten Schalters in Hinblick auf die Geschwindigkeit eines
Fahrzeugs und die vom Generator erzeugte Spannung zeigt;
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7 ein
Blockdiagramm, welches eine Schaltungsanordnung einer Schalteransteuerung
eines Kraftfahrzeugs-Stromversorgungs-systems gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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8 ein
Blockdiagramm, welches ein Stromversorgungssystem gemäß der vierten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
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9 ein
Blockdiagramm, welches eine Schaltungsanordnung einer Schalteransteuerung des
Stromversorgungssystems aus 8 zeigt;
und
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10 eine
graphische Darstellung des Zeitverlaufs, welche eine An-Aus-Operation eines ersten
und eines zweiten Schalters in Hinblick auf die Geschwindigkeit
eines Fahrzeugs, den Ladezustand einer ersten Batterie, und der
vom Generator erzeugten Spannung zeigt.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern sich auf gleiche
Teile in verschiedenen Ansichten beziehen, wird, insbesondere in
den 1 bis 3, ein Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem
gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung gezeigt.
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Das
Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem besteht, wie aus 1 entnommen
werden kann, aus einer Brennkraftmaschine 1, einem Riemenantrieb 2,
einem elektrischen Generator 3, einem Schaltgerät 4,
einer ersten Speicherbatterie 5, einer zweiten Speicherbatterie 6,
einem ersten Stromversorgungskabel 7, einem zweiten Stromversorgungskabel 8,
und einer Schalteransteuerung 11, wie in 2 dargestellt.
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Die
Maschine 1 wird auf die Betätigung eines Anlasserermotors
(nicht dargestellt) angelassen und erzeugt ein Drehmoment zum Antrieb
des Fahrzeugs. Dieses Drehmoment wird auch dazu verwendet, um den
Generator 3 mittels des Riemens 2 anzutreiben,
um elektrischen Strom zu erzeugen.
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Die
Umschaltvorrichtung 4 dient dazu, um wahlweise eine der
elektrischen Verbindungen zwischen dem Generator 3 und
der ersten Batterie 5 und zwischen dem Generator 3 und
der zweiten Batterie 6 zu etablieren. Insbesondere wird,
wenn der Generator 3 mit der ersten Batterie 5 verbunden
ist, eine elektrische Verbindung zwischen dem Generator 3 und
der zweiten Batterie 6 verhindert. Alternativ dazu wird,
wenn der Generator 3 mit der zweiten Batterie 6 verbunden
ist, die elektrische Verbindung zwischen dem Generator 3 und
der ersten Batterie 5 verhindert.
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Die
erste Batterie 5 ist in der Nähe der Maschine 1 innerhalb
eines vorderen Motorraums angebracht. Das erste Stromversorgungskabel 7 stellt eine
Verbindung zwischen einer batterieseitigen Klemme (nicht dargestellt)
der Umschaltvorrichtung 4 und der ersten Batterie 5 her.
Insbesondere sind der Generator 3 und die erste Batterie 5 miteinander über das
Schaltgerät 4 und
das erste Stromversorgungskabel 7 verbunden. Das erste
Stromversorgungskabel 7 erstreckt sich innerhalb des Mottorraums.
Die erste Batterie 5 ist als eine Bleibatterie ausgeführt.
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Die
zweite Batterie 6 ist in der Nähe eines hinteren Kofferraums
(z.B. eines Gepäckabschnitts) angebracht.
Das zweite Stromversorgungskabel 8 verbindet eine batterieseitige
Klemme des Schaltgeräts 4 mit
der Batterie 6. Insbesondere sind der Generator 3 und
die zweite Batterie 6 miteinander über das Schaltgerät 4 und
das zweite Stromversorgungskabel 8 verbunden. Das zweite
Stromversorgungskabel 8 erstreckt sich vom Motorraum in
den hinteren Kofferraum. Die zweite Batterie 6 ist als
eine Bleibatterie ausgeführt,
welche die identische Kapazität
und Spannung wie die erste Batterie 5 aufweist.
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Das
Schaltgerät 4,
wie in 2 deutlich dargestellt, besteht aus einem ersten
Schalter 41, der dazu gedacht ist, die Verbindung zwischen
der Batterie 3 und dem ersten Stromversorgungskabel 7 zu schließen oder
zu unterbrechen, und einem zweiten Schalter 42, der dazu
gedacht ist, die Verbindung zwischen der Batterie 3 und
dem zweiten Stromversorgungskabel 8 zu schließen oder
zu unterbrechen. Der erste und der zweite Schalter 41 und 42 sind
entweder offen oder geschlossen. Insbesondere ist, wenn entweder
der erste oder der zweite Schalter 41 und 42 geöffnet ist,
der andere geschlossen.
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Mit
der ersten Batterie 5 ist eine erste elektrische Gerätegruppe 9 verbunden,
welche aus einer Mehrzahl von Teilen, beispielsweise Scheinwerfer, Klimaanlage
und einem elektrischen Lüfter
besteht, welche an einer Frontseite der Fahrzeugkarosserie angebracht
sind und mittels des elektrischen Stroms, welchen die erste Batterie 5 zur
Verfügung
stellt, betrieben werden. Mit der zweiten Batterie 6 ist
eine zweite elektrische Gerätegruppe 10 verbunden,
welche aus einer Mehrzahl von Teilen, beispielsweise einer Kombination
von Heckleuchten, einer Heckscheibenheizung und einem Luftfilter
besteht, welche an einer hinteren Seite der Fahrzeugkarosserie angebracht
sind, und mittels elektrischen Stroms, welchen die zweite Batterie 6 zur
Verfügung
stellt, betrieben werden.
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Das
erste und das zweite Stromversorgungskabel 7 und 8 weist üblicherweise
Impedanzen auf, welche als erste und zweite Impedanz 71 und 81 in 2 in
Form von konzentrierten Größen dargestellt
werden. Das erste Stromversorgungskabel 7 ist, wie vorstehend
beschrieben, innerhalb des Frontabteils des Fahrzeugs installiert.
Das zweite Stromversorgungskabel 8 erstreckt sich aus dem
Frontabteil zu einem hinteren Kofferraum und ist länger als das
erste Stromversorgungskabel 7. Die erste Impedanz 71 ist
daher geringer als die zweite Impedanz 81.
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Die
Schalteransteuerung 11 dient dazu, um ein Schaltersteuersignal
an die Umschaltvorrichtung 4 auszugeben, um wahlweise lediglich
einen der ersten und zweiten Schalter 41 und 42 zu öffnen. Die Schalteransteuerung 11 überwacht
ein SOC1 Signal, das auf den Ladezustand (SOC) der ersten Batterie 5 hinweist
(d.h. eine verfügbare
Restkapazität
oder übrige
elektrische Energie) und ein SOC2 Signal, das auf den SOC der zweiten
Batterie 6 hinweist, und führt, wie vorstehend beschrieben,
eine Entscheidungsoperation aus, um das Schaltersteuersignal an der
Umschaltvorrichtung 4 zu erzeugen.
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Die
Schalteransteuerung 11, wie in 3 deutlich
dargestellt, besteht aus einer Ladezustandsüberwachungsvorrichtung (SOC-Überwachungsvorrichtung) 111,
einem SOC-Grenzwertspeicher 112, einer Entscheidungsschaltung 113,
und einem Schaltertreiber 114. Die SOC-Überwachungsvorrichtung 111 empfängt die
SOC1 und SOC2 Signale, welche auf den jeweiligen SOC der ersten
und zweiten Batterie 5 und 6 hinweisen, auf welche
sich nachfolgend als erste und zweite SOCs bezogen wird.
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Der
SOC-Grenzwertspeicher 112 speichert darin einen unteren
SOC-Grenzwert th1 bei dem die verbleibenden Kapazitäten der
ersten und zweiten Batterien 5 und 6 unbrauchbar
werden, sowie einen oberen SOC-Grenzwert th2, bei dem die erste
und zweite Batterie 5 und 6 voll geladen sind.
Wenn der erste und zweite SOC der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 unter
den unteren SOC-Grenzwert th1 fällt,
kann das dazu führen,
dass die erste und zweite elektrische Gerätegruppe 9 und 10 nicht
korrekt funktionieren. Alternativ dazu bedeutet es, wenn der erste und
der zweite SOC der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 den
oberen Grenzwert th2 überschreiten, dass
die erste und zweite Batterie überladen
sind, was unerwünscht
ist.
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Die
Entscheidungsschaltung 113 dient dazu, um zu erkennen,
ob die erste und zweite Batterie 5 und 6 wunschgemäß geladen
werden oder nicht, und geben das Steuerungssignal an das Schaltgerät 4 aus.
Insbesondere vergleicht die Entscheidungsschaltung 113 den
ersten SOC der ersten Batterie 5 mit dem unteren SOC-Grenzwert
th1. Wenn festgestellt wird, dass der erste SOC unter dem unteren SOC-Grenzwert
th1 liegt, gibt die Entscheidungsschaltung 113 das Steuerungssignal
an das Schaltgerät 4 aus,
um den ersten Schalter 41 zu schließen. Zusätzlich vergleicht die Entscheidungsschaltung 113 auch
den ersten SOC der ersten Batterie 5 mit dem oberen SOC-Grenzwert
th2. Wenn festgestellt wird, dass der erste SOC über dem oberen Grenzwert th2
liegt, gibt die Entscheidungsschaltung 113 das Steuersignal
an das Schaltgerät 4 aus,
um den ersten Schalter 41 zu öffnen. Auf ähnliche Weise vergleicht die
Entscheidungsschaltung 113 den zweiten SOC der zweiten
Batterie 6 mit den unteren und oberen Grenzwerten th1 und
th2. Wenn festgestellt wird, dass der zweite SOC unter dem unteren
SOC-Grenzwert th1 liegt, schließt
die Entscheidungsschaltung 113 den zweiten Schalter 42.
Alternativ dazu öffnet die
Entscheidungsschaltung 113 den zweiten Schalter 42,
wenn festgestellt wird, dass der zweite SOC über dem oberen SOC-Grenzwert
th2 liegt.
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Der
Schaltertreiber 114 dient dazu, um das von der Entscheidungsschaltung 113 ausgegebene Steuerungssignal
zu empfangen und die Umschaltvorrichtung zu betrieben.
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Die 4(a) und 4(b) zeigen
Beispiele von gesteuerten Zeitablauf Operationen des ersten und
zweiten Schalters 41 und 42 in Hinblick auf die ersten
und zweiten SOCs der ersten und zweiten Batterien 5 und 6.
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Im
in 4(a) dargestellten Beispiel
ist der SOC der ersten Batterie 5, angegeben als SOC1,
zuerst in der Nähe
des oberen SOC-Grenzwerts th2, das bedeutet, dass die erste Batterie 5 beinahe
voll aufgeladen ist. Der SOC der zweiten Batterie 6, angegeben
als SOC2, ist unter dem unteren SOC-Grenzwert th1, so dass die zweite
elektrische Gerätegruppe 9 nicht
korrekt funktionieren. Die Entscheidungsschaltung 113 schaltet
deshalb den ersten Schalter 41 aus bzw. öffnet diesen,
während
sie den zweiten Schalter 42 schließt bzw. einschaltet, wodurch
die elektrische Verbindung zwischen dem Generator 3 und
der zweiten Batterie 6 etabliert, und die elektrische Verbindung
zwischen dem Generator 3 und der ersten Batterie 5 unterbrochen
wird. Das führt
dazu, dass die erste Batterie 6 vom Generator 3 getrennt
wird und ihr Spannungsniveau schrittweise fällt und die zweite Batterie 6 mit
dem Generator verbunden wird und ihr Spannungsniveau schnell ansteigt.
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Anschließend, wenn
der SOC der ersten Batterie 5 zum Zeitpunkt t1 unter den
unteren SOC-Grenzwert th1 fällt,
schaltet die Entscheidungsschaltung 113 den ersten Schalter 41 ein
bzw. schließt
diesen. Der SOC der zweiten Batterie 6 hat zum Zeitpunkt
t1 den oberen SOC-Grenzwert th2 erreicht. Die Entscheidungsschaltung 113 schaltet
daher den zweiten Schalter 42 aus, bzw. öffnet ihn.
Das etabliert die elektrische Verbindung zwischen dem Generator 3 und
der ersten Batterie 5 und unterbricht die elektrische Verbindung
zwischen dem Generator 3 und der zweiten Batterie 6,
dadurch werden die SOCs der ersten und zweiten Batterie zu jedem
Zeitpunkt auf brauchbaren Werten gehalten.
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Insbesondere
dient die Entscheidungsschaltung 113 dazu, um die elektrische
Reserveenergie einer jeden der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 innerhalb
eines brauchbaren Bereichs zwischen einer überladenen Kapazität (d.h.
der obere SOC-Grenzwert
th2) und einer unterladenen Kapazität (d.h. der untere SOC-Grenzwert) aufrechtzuhalten.
Es sei darauf verwiesen, dass Veränderungen im Aus-Zyklus des
ersten und zweiten Schalters 41 und 42 in den Beispielen
der 4(a) und 4(b) durch
Veränderungen
im Verbrauch der elektrischen Energie der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 verursacht
werden.
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Die
erste und zweite Batterie 5 und 6 können alternativ
unterschiedliche Nennspannungen aufweisen. Eine oder beide der ersten
und zweiten Batterie 5 und 6 kann als eine andere
Art von Speicherbatterie ausgeführt
sein, beispielsweise als Lithium-Ionen Speicherbatterie.
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5 zeigt
die Schalteransteuerung 11 der Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems
gemäß der zweiten
Ausführungsform
der Erfindung.
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Das
Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems dieser Ausfhührungsform
enthält
einen Geschwindigkeitssensor 30 und einen Drosselklappenpositionssensor
bzw. Gaspedalpositionssensor 40. Der Geschwindigkeitssensor 30 dient
dazu, um eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs, das mit dem Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems
ausgestattet ist, festzustellen und ein darauf hinweisendes Signal
an die Schalteransteuerung 11 auszugeben. Der Drosselklappenpositionssensor 40 dient
dazu, um den Öffnungswinkel,
beispielsweise eine Ventilposition eines Drosselventils (nicht dargestellt)
des Motors 1 festzustellen, und ein darauf hinweisendes
Signal an die Schalteransteuerung 11 auszugeben.
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Die
Schalteransteuerung 11 besteht aus einer Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121,
einem Schalteransteuerungssignalerzeuger 122, einem Schaltertreiber 123,
sowie einer Stromerzeugungssteuerung 124. Andere Zusammensetzungen des
Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems sind identisch mit denen der
ersten Ausführungsform, weshalb
hier auf eine detailliert Erklärung
verzichtet wird.
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Die
Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121 überwacht
die Ausgaben des Geschwindigkeitssensors 30 und des Drosselklappenpositionssensors 40
um festzustellen, ob das Fahrzeug gerade abbremst oder nicht und
gibt darauf hinweisende Signale an den Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 und
die Stromerzeugungssteuerung 124.
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Der
Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 dient als Schalteransteuerung,
welche die Ausgabe der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121 empfängt und
ein Schalteransteuerungssignal an den Schaltertreiber 123 leitet.
Insbesondere gibt, wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug gerade
abbremst, der Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 das
Schalteransteuerungssignal an das Schaltgerät 4 durch den Schaltertreiber 123 aus,
um den ersten Schalter 41 zu schließen, der zur ersten Batterie 5 über das
Stromversorgungskabel 7 mit der niedrigeren Impedanz führt, und
um den zweiten Schalter 42 zu öffnen. Alternativ dazu gibt,
wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst,
der Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 die Schalteransteuerungssignal
an das Schaltgerät
durch den Schaltertreiber 123 aus, um den zweiten Schalter 42 zu
schließen,
der zur zweiten Batterie 6 über das Stromversorgungskabel
mit der höheren
Impedanz führt,
und um den ersten Schalter 41 zu öffnen.
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Der
Schaltertreiber 123 gibt das Schalteransteuerungssignal,
welches vom Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 erzeugt
wurde an das Schaltgerät 4 aus,
um einen Betrib davon zu steuern.
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Die
Stromerzeugungssteuerung 124 dient dazu, den Strom, welcher
vom Generator 3 basierend auf der Ausgabe der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121 erzeugt
werden soll, zu regulieren. Insbesondere steuert, wenn festgestellt
wird, dass das Fahrzeug gerade abbremst, die Stromerzeugungssteuerung 124 den
Generator 3 um eine höhere
Spannung von 15 V zu entwickeln bzw. zu erzeugen. Alternativ dazu
steuert die Stromerzeugungssteuerung 124, wenn festgestellt
wird, dass das Fahrzeug nun nicht abbremst, den Generator 3 um
eine niedrigere Spannung von 14 V zu erzeugen.
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6 zeigt
ein Beispiel der Funktionsweise der Schalteransteuerung 11 dieser
Ausführungsform.
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Die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs ist zu Beginn Null (0). Die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121 erkennt
daher, dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 gibt
das Schaltersignal aus, um den ersten Schalter 41 zu öffnen und
den zweiten Schalter 42 zu schließen. Die Stromerzeugungssteuerung 124 steuert
den Generator 3, um eine niedrigere Spannung von 14 V zu
erzeugen.
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Wenn
das Fahrzeug zu einem Zeitpunkt t1 abzubremsen beginnt, erkennt
die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121,
dass das Fahrzeug gerade abbremst. Die Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 gibt
das Schalteransteuerungssignal aus, um den ersten Schalter 41 zu
schließen,
und den zweiten Schalter 42 zu öffnen. Die Stromerzeugungssteuerung 124 steuert
den Generator 3, um eine höhere Spannung von 15 V zu erzeugen.
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Wenn
das Fahrzeug zum Zeitpunkt t2 aufhört abzubremsen, erkennt die
Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 121,
dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 gibt
das Antriebssteuerungssignal aus, um den ersten Schalter 41 zu öffnen und
den zweiten Schalter 42 zu schließen. Die Stromerzeugungssteuerung 124 steuerten
Generator 3, um eine niedrigere Spannung von 14 V zu erzeugen.
Anschließend
arbeitet die Schalteransteuerung 11 aus ähnliche
Weise, abhängig
davon, ob das Fahrzeug abbremst oder nicht.
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Wie
aus der vorstehend geführten
Diskussion ersichtlich ist, dient die Schalteransteuerung 11 dazu,
wenn das Fahrzeug abbremst, die Menge des vom Generator 3 entwickelten
Stromes zu erhöhen und
den Generator 3 mit der ersten Batterie 5 zu verbinden,
mit der das Stromversorgungskabel 7 mit der niedrigeren
Impedanz verbunden ist, dabei wird die Effizienz der Umwandlung
von Energie, welche beim Verzögerungsvorgang
des Fahrzeugs entsteht in elektrische Energie, welche in der ersten
Batterie 5 gespeichert wird, erhöht. Die Anordnung des Schaltertreibers 11 beseitigt
die Notwendigkeit nach einer komplexen Schaltersteuerung. Die Schalteransteuerung 11 ist
dazu gedacht, ein- bzw. auszuschalten, in Abhängigkeit davon, ob das Fahrzeug
abbremst oder nicht, daher werden die An-Aus-Operationen der Umschaltvorrichtung 4 verringert,
was zu einem reduzierten Energieverlust durch Schaltvorgänge führt.
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Die
Schalteransteuerung 11 der zweiten Ausführungsform ist dazu gedacht,
um, basierend auf einem Vergleich der Impedanzen 71 und 81 des ersten
und zweiten Stromversorgungskabels 7 und 8, zu
erkennen, mit welcher der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 der
Generator 3 verbunden werden soll. Dies hat seine Begründung darin,
dass die erste und zweite Batterie 5 und 6 Bleibatterien
sind, welche jeweils eine identische Nennspannung und Ladekapazität aufweisen.
Für die
Praxis ist es ratsam, dass die vorstehende Unterscheidung nicht
nur in Hinblick auf die Impedanzen 71 und 81 durchgeführt wird,
sondern auch in Hinblick auf interne Impedanzen der ersten und zweiten
Batterie 5 und 6. Üblicherweise ist eine Ladeimpedanz
der ersten Batterie 5 die Summe der Impedanz 71 des
ersten Stromversorgungskabels 7 und der internen Impedanz
der ersten Batterie 5. Auf ähnliche Weise ist die Ladeimpedanz
der zweiten Batterie 6 die Summe der Impedanz 81 des
zweiten Stromversorgungskabels 8 und der internen Impedanz
der zweiten Batterie 6. Beispielsweise ist, in dem Fall
in dem die erste Batterie 5 als Blaibatterie ausgeführt ist,
während
die zweite Batterie 6 als Lithium-Ionen Batterie ausgeführt ist,
die interne Impedanz der zweiten Batterie 6 viel geringer
als die der ersten Batterie 5, so dass die Ladeimpedanz
der zweiten Batterie 6 niedriger ausfällt als die der ersten Batterie 5.
In einem derartigen Fall schließt
die Schalteransteuerung 11, wenn das Fahrzeug abbremst, den
zweiten Schalter 42, um den Generator 3 mit der zweiten
Batterie 6 zu verbinden.
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Die
Stromerzeugungssteuerung 124, wie vorstehend beschrieben,
erhöht
die Menge des Stromes des Generators 3 während der
Verzögerung
des Fahrzeugs. Üblicherweise
ist, wenn das Fahrzeug abbremst, das Drosselventil des Motors 1 geschlossen,
um die Menge des in den Motor 1 eingespritzten Kraftstoffs
zu minimieren. Ein derartiger Anstieg des vom Generator 3 erzeugten
Stroms führt
daher nicht zu einem erhöhten
Kraftstoffverbrauch des Motors 1. Das führt zu einer erhöhten Effizienz
der Umwandlung der beim Abbremsen des Fahrzeugs zur Verfügung gestellten
mechanischen Energie in elektrische Energie im Generator 3.
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7 zeigt
eine Schalteransteuerung 11 eines Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems
gemäß der dritten
Ausführungsform
der Erfindung. Andere Anordnungen des Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems
sind identisch zu denen der ersten Ausführungsform, weshalb hier auf
eine detaillierte Erklärung
verzichtet wird.
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Die
Schalteransteuerung 11 besteht aus einer Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131,
einem Verbindungsdauerspeicher 132, einer Verbindungsdauerbestimmungsschaltung 133 und einem
Schaltertreiber 134.
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Die
Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131 dient
dazu, um den gesamten Betrag an elektrischer Leistung (Energie)
zu überwachen,
den die erste elektrische Gerätegruppe 9 und
die zweite elektrische Gerätegruppe 10 jeweils
verbrauchen. Üblicherweise
wird der Betrag der von jeder elektrischen Gerätegruppe des Fahrzeugs verbrauchten elektrischen
Leistung mit der Zeit durch eine manuelle An-Aus-Operation des Fahrzeugführers oder
einen Betriebszustand des Fahrzeugs verändert. Die Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131 überwacht
daher einen momentanen Gesamtbetrag der elektrischen Leistung, die
jeweils von der ersten und zweiten elektrischen Gerätegruppe 9 und 10 aufgenommen
wird (d.h. den Betrag der ausgegebenen elektrischen Energie der
ersten und zweiten Batterie 5 und 6) und stellt
ein Leistungsaufnahmeverhältnis zwischen
der ersten elektrischen Gerätegruppe 9 und
der zweiten elektrischen Gerätegruppe 10 fest, um
ein daruaf hinweisendes Signal an die Verbindungsdauerbestimmungsschaltung 133 auszugeben.
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Der
Verbindungsdauerspeicher 132 speichert Leistungsaufnahme-zu-Verbindungsdauer
Daten, die eine Verbindungsdauer (d.h. eine Schließdauer)
eines jeden der Schalter 41 und 42 der Umschaltvorrichtung 4 im
Hinblick auf das durch die Leistingsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131 überwachte
Leistungsaufnahmeverhältnis
darstellen. Insbesondere liefert das Verhältnis Leistungsaufnahme-zu-Verbindungsdauer
die Verbindungsdauer für denjenigen
der Schalter 41 und 42 des Schaltgeräts 4 ab,
welcher zu einer der ersten und zweiten elektrischen Gerätegruppen 9 und 10 führt (d.h.
eine von der ersten und zweiten Batterie 5 und 6),
welche eine höhere
Leistungsaufnahme hat, weshalb der Schalter geschlossen werden muß. Die Verbindungsdauer wird
erhöht,
wenn die Leistungsaufnahme einer entsprechenden der Batterien 5 und 6 ansteigt,
und verkürzt,
wenn die Leistungsaufnahme abnimmt.
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Die
Verbindungsdauer, wie sie hier bezeichnet wird, ist eine Zykluszeit
(cycle time) für
die ein ausgewählter
Schalter der ersten und zweiten Schalter 41 und 42 geschlossen
werden muß,
während
der andere geöffnet
werden muß,
und welche deutlich länger
eingestellt ist, als eine Antwortzeit des Generators 3,
das ist eine Zeitkonstante (üblicherweise 100
bis 200 msec.) einer Feldwicklung des Generators 3 und
eine Aufladeantwortzeit, welche notwendig ist, um die erste und
zweite Batterie 5 und 6 auf eine eingestelltes
Spannungsniveaus zu laden. Wenn, zum Beispiel, die Leistungsaufnahme
der ersten und zweiten elektrischen Gerätegruppe 9 und 10 identisch
zueinander sind, wird die Verbindungsdauer für die der jeweilige der Schalter 42 und 42 geschlossen werden
muß auf
die gleiche Zykluszeit eingestellt, die länger als 100 sec. ist. Im Fall
von 100 sec. wird der erste Schalter 41 für 100 sec.
geschlossen, während der
zweite Schalter 42 für
100 sec. offengehalten wird. Danach wird der erste Schalter 41 für 100 sec. offengehalten,
während
der zweite Schalter 42 für 100 sec. geschlossen wird.
In diesem Fall ist ein An-Aus-Zyklus für jeden der Schalter 41 und 42 200 sec.
Diese sequentielle Operation wird so lange fortgesetzt, bis die
Batterien 5 und 6 vollständig geladen sind. Wenn jedoch
die Spannung einer der ersten und zweiten Batterie 5 und 6 unter
einen vorgegebenen Grenzwert fällt,
bestimmt die Verbindungsdauerbestimmungsschaltung 133 die
Verbindungsdauer als eine Funktion eines Momentanwertes des Leistungsaufnahmeverhältnisses,
wie es von der Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131 überwacht
wird, neu. Wenn die Leistungsaufnahme der ersten elektrischen Gerätegruppe 9 drei
mal so hoch ist, wie die der zweiten elektrischen Gerätegruppe 10,
wird der erste Schalter 41 für 150 sec. geschlossen, während der
zweite Schalter 42 für
150 sec. offengehalten wird. Danach wird der erste Schalter 41 für 50 sec.
offengehalten, während
der zweite Schalter 42 für 50 sec. geschlossen wird.
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Durch
das Einstellen der Verbindungsdauer deutlich länger als die Antwortzeiten
des Generators 3 und der Batterien 5 und 6,
wie vorstehend beschrieben, wird verursacht, dass der erste und
zweite Schalter 41 und 42 in einen An- bzw. Aus-Zustand gebracht
werden, nachdem der Generator 3 und die Batterien 5 und 6 in
einen stabilen Zustand (steady state) versetzt wurden, dadurch wird
die Stabilität
der Aufladung der Batterien 5 und 6 gewährleistet
und zudem werden unerwünschte
Schaltgeräusche,
welche üblicherweise
durch die An-Aus-Operationen der Schalter 41 und 42 während eines
Zyklus von einigen msec. entstehen, eliminiert.
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Die
Verbindungsdauerbestimmungseinheit 133 bestimmt die Verbindungsdauern
(d.h. Schließdauer)
der Schalter 41 und 42 des Schaltgeräts 4 durch
Nachschauen im Abbild, wie es im Verbindungsdauerspeicher 132 gespeichert
ist, als eine Funktion des Leistungsaufnahmeverhältnisses der ersten elektrischen
Gerätegruppe 9 zur
zweiten elektrischen Gerätegruppe 10,
welches von der Leistungsaufnahmeüberwachungsvorrichtung 131 überwacht
wird, und gibt ein Schalteransteuerungssignal an den Schaltertreiber 134 aus.
Der Schaltertreiber 134 gibt ein Schaltsignal aus, um die
ersten und zweiten Schalter 41 und 42 jeweils
für die
Verbindungsdauern, welche durch die Verbindungsdauerbestimmungsschaltung 133 bestimmt
wurden, an und aus zu schalten.
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Wie
aus der vorstehenden Diskussion ersichtlich, dient die Schalteransteuerung 11 der
dritten Ausführungsform
dazu, die erste und zweite Batterie 5 und 6 in
einem funktionsfähigen
Kapazitätsbereich, der
zwischen einer überladenen
Kapazität
und einer unterladenen Kapazität
liegt, zu halten. Wie vorstehend beschrieben, verlängert die
Schalteransteuerung 11 die Verbindungszeit eines jeden
der Schalter 41 und 42, wenn die Leistungsaufnahme
einer entsprechenden der Batterien 5 und 6 zunimmt,
und verhindert dadurch schnelle Spannungsabfälle der Batterien 5 und 6.
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8 zeigt
ein Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung.
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Das
Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem dieser Ausführungsform enthält einen
Geschwindigkeitssensor 30, einen Drosselklappenpositionssensor 40 und
einen Motoranlasser 14.
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Der
Geschwindigkeitssensor 30 dient dazu, um die Geschwindigkeit
des Fahrzeugs, das mit dem Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystem
ausgestattet ist, zu erkennen, und ein darauf hinweisendes Signal
an die Schalteransteuerung 11 auszugeben. Der Drosselklappenpositionssensor 40 dient
dazu, um den Öffnungsgrad,
beispielsweise eine Ventilposition eines Drosselventils (nicht dargestellt)
des Motors 1 festzustellen und ein darauf hinweisendes
Signal an die Schalteransteuerung 11 auszugeben. Der Motoranlasser 14 ist
mit der ersten Batterie 5 durch einen Zündungsschalter verbunden. Der
Motoranlasser 14 ist mit einem elektrischen Motor ausgestattet,
der eine große
Menge elektrischer Leistung der ersten Batterie 5 verbraucht,
um den Motor 1 zu starten.
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Die
Schalteransteuerung 11, wie in 9 dargestellt,
besteht aus einer Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141,
einer Anlassermotor An-Aus Überwachungsvorrichtung 142,
einer ersten Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143,
einem Schalteransteuerungssignalerzeuger 144, einem Schaltertreiber 145,
und eine Stromerzeugungssteuerung 146. Andere Anordnungen
des Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystems sind identisch mit denen
der ersten Ausführungsform,
weshalb hier auf eine detaillierte Erklärung verzichtet wird.
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Die
Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 überwacht
die Ausgaben des Geschwindigkeitssensors 30 und des Drosselklappenpositionssensors 40,
um zu erkennen, ob das Fahrzeug gerade abbremst oder nicht, und
gibt darauf hinweisende Signale an den Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 und
die Stromerzeugungssteuerung 146 aus. Die Anlassermotor
An-Aus Überwachungsvorrichtung 142 dient dazu,
um eine Ausgabe (z.B. ein Erregungsstromsignal) des Anlassers 14 zu überwachen, um
festzustellen, ob der Anlassermotor gerade arbeitet oder nicht,
und übermittelt
ein darauf hinweisendes Signal an den Schalteransteuerungssignalerzeuger 144.
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Die
erste Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143 dient
dazu, um das SOC1 Signal, das auf den SOC der ersten Batterie 5 hinweist
zu empfangen, und um zu erkennen, ob der SOC der ersten Batterie 5 den
oberen SOC Grenzwert th2 erreicht hat, oder nicht, und gibt ein
darauf hinweisendes Signal an den Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 aus.
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Der
Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 empfängt die
Ausgangssignale der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 und übermittelt ein
Schalteransteuerungssignal an den Schaltertreiber 145.
insbesondere, wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug gerade abbremst,
gibt der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 das Schalteransteuerungssignal über den
Schaltertreiber 145 an die Umschaltvorrichtung 4 aus,
um den ersten Schalter 41 zu schließen, der zur ersten Batterie 5 über das Stromversorgungskabel 7 mit
der niedrigeren Impedanz führt,
und den zweiten Schalter 42 zu öffnen. Alternativ dazu gibt
der Schaltertreiberssiganlerzeuger 144, wenn festgestellt
wird, dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst, das Schalteransteuerungssignal an
das Schaltgerät 4 über den
Schaltantrieb 145 aus, um den zweiten Schlater 42 zu
schließen,
der zur zweiten Batterie 6 über das Stromversorgungskabel 8 mit
der höheren
Impedanz führt,
und den ersten Schalter 41 zu öffnen.
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Unmittelbar
nachdem der Motoranlasser 14 eingeschalten wurde, wählt der
Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 nur die Ausgangssignale der
Anlassermotor An-Aus Überwachungsvorrichtung 142 und
der ersten Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143,
um das Schalteransteuerungssignal zu erzeugen. Insbesondere dann,
wenn die Anlassermotor An-Aus Überwachungsvorrichtung 142 feststellt,
dass der Anlassermotor gerade arbeitet, gibt der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 das
Schalteransteuerungssignal an das Schaltgerät 4 über den
Schalterantribe 145 aus, um den ersten Schalter 41 zu
schließen,
der über
das Stromversorgungskabel 7 mit der niedrigeren Impedanz
zur ersten Batterie 5 führt,
und öffnet
den zweiten Schalter 42. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 hält den ersten
Schalter 41 geschlossen und den zweiten Schalter 42 geöffnet, bis
die erste Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143 feststellt,
dass der SOC der ersten Batterie 5 den oberen SOC Grenzwert
th2 erreicht hat. Wenn die erste Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143 feststellt, dass
der SOC der ersten Batterie 5 den oberen Grenzwert th2
erreicht hat, erzeugt der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 basierend
auf der Ausgabe der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 das
Schalteransteuerungssignal.
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Der
Schaltertreiber 145 gibt das Schalteransteuerungssignal,
welches durch den Schalteransteuerungssignalerzeuger 122 erzeugt
wurde, an das Schaltgerät 4 aus,
um dessen Betrieb zu steuern.
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Die
Stromerzeugungssteuerung 146 dient dazu, um den Strom,
welcher vom Generator 3 erzeugt wird, basierend auf der
Ausgabe der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 zu
regulieren. Insbesondere steuert, wenn festgestellt wird, dass das
Fahrzeug gerade abbremst, die Stromerzeugungssteuerung 146 den
Generator 3, um eine höhere
Spannung von 15 V zu erzeugen. Alternativ dazu steuert die Stromerzeugungssteuerung 146,
wenn festgestellt wird, dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst,
den Generator 3, um eine niedrigere Spannung von 14 V zu
erzeugen.
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10 zeigt
ein Beispiel von gesteuerten Zeitablaufsoperationen des ersten und
zweiten Schalters 41 und 42 in Hinblick auf die
Geschwindigkeit des Fahrzeugs, den ersten SOC der ersten Batterie 5,
und die vom Generator 3 entwickelte Spannung (z.B. einer
erzeugten Strommenge).
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Im
dargestellten Beispiel wird der Motoranlasser 14 zu einem
Zeitpunkt t1 eingeschaltet. Die Anlassermotor An-Aus Überwachungsvorrichtung 142 erkennt,
dass der Anlassermotor arbeitet. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 erzeugt das
Schalteransteuerungssignal, um den ersten Schalter 41 zu
schließen
und den zweiten Schalter 42 zu öffnen. Zum Zeitpunkt t1 ist
die Geschwindigkeit des Fahrzeugs Null (0 m/s). Die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 erkennt
daher, dass das Fahrzeug nicht verzögert. Die Stromerzeugungssteuerung 146 steuert
die Operation des Generators 3, um eine niedrigere Spannung
von 14 V zu erzeugen.
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Danach,
wenn das Fahrzeug zum Zeitpunkt t2 beginnt abzubremsen, stellt die
Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 fest,
dass das Fahrzeug gerade abbremst. Die Stromerzeugungssteuerung 146 steuert
den Generator, um eine höhere Spannung
von 15 V zu erzeugen. Der SOC der ersten Batterie 5 erreicht
noch nicht den oberen Grenzwert th2. Die erste Batterie SOC Überwachungsvorrichtung 143 erkennt
einen derartigen Batteriezustand. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 hält den ersten
Schalter 41 geschlossen und den zweiten Schalter 42 offen.
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Wenn
das Fahrzeug zum Zeitpunkt t3 aufhört zu bremsen, stellt die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 fest,
dass das Fahrzeug gerade nicht abbremst. Die Stromerzeugungssteuerung 146 steuert
den Generator 3, um eine niedrigere Spannung von 14 V zu
erzeugen. Der SOC der ersten Batterie 5 erreicht noch nicht
den oberen SOC Grenzwert th2. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 hält den ersten
Schalter 41 immer noch geschlossen, und den zweiten Schalter 42 geöffnet.
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Der
SOC der ersten Batterie erreicht den oberen SOC Grenzwert th2 zum
Zeitpunkt t4. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 erzeugt das
Schalteransteuerungssignal basierend auf den Ausgaben der Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141.
Insbesondere erkennt zum Zeitpunkt t4 die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung, dass
das Fahrzeug nicht abbremst. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 gibt
daher das Schalteransteuerungssignal aus, um den ersten Schalter 41 zu öffnen und
den zweiten Schalter 42 zu schließen. Die Stromerzeugungssteuerung 146 hält den Leistungsausstoß des Generators
bei einer niedrigeren Spannung von 14 V.
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Das
Fahrzeug beginnt zum Zeitpunkt t5 zu verzögern. Die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 stellt
fest, dass das Fahrzeug gerade abbremst. Der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 schließt den ersten
Schalter 41 und öffnet
den zweiten Schalter 42. Die Stromerzeugungssteuerung 146 steuert
den Betrieb des Generators 3 um eine höhere Spannung von 15 V zu erzeugen.
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Zum
Zeitpunkt t6 stoppt das Fahrzeug den Verzögerungsvorgang. Die Verzögerungsüberwachungsvorrichtung 141 erkennt,
dass das Fahrzeug nicht abbremst. der Schalteransteuerungssignalerzeuger 144 öffnet den
ersten Schalter 41 und schließt den zweiten Schalter 42.
Die Stromerzeugungssteuerung 146 steuert den Betrieb des
Generators 3, um eine niedrigere Spannung von 14 V zu erzeugen.
Danach arbeitet die Schalteransteuerung 11 auf ähnliche
Weise, in Abhängigkeit
davon, ob das Fahrzeug abbremst oder nicht.
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Wie
aus der vorstehenden Diskussion ersichtlich ist, dient die Schalteransteuerung 11 dazu, um,
wenn der Anlassermotor 14 arbeitet, der ersten Batterie 5,
welche mit dem Anlassermotor 14 verbunden ist, Priorität zuzuordnen,
um geladen zu werden. Der Anlassermotor 14, wie vorstehend
beschrieben, verbraucht eine große Menge an in der ersten Batterie 5 gespeichertem
Strom. Die Schalteransteuerung 11 lädt die erste Batterie 5 an
Stelle der zweiten Batterie 6 während des Betriebs des Anlassermotors 14, und
hält dabei
den SOC der ersten Batterie 5 zu jedem Zeitpunkt in einem
funktionsfähigen
Bereich.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Hinblick auf bevorzugte Ausführungsformen,
welche zur Ermöglichung
eines besseren Verständnisses
verwendet wurden, offenbart wurde, ist es denkbar, dass die Erfindung
auf verschiedene Arten ausgeführt
werden kann, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Daher
soll die Erfindung dahingehend verstanden werden, dass sie alle
möglichen
Ausführungsformen
und Änderungen
an den gezeigten Ausführungsformen
enthält,
welche ausgeführt
werden können,
ohne vom Grundgedanken der Erfindung, wie er durch die untergeordneten
Ansprüche
fortgesetzt wird, abzuweichen. So kann das Kraftfahrzeug- Stromversorgungssystem
beispielsweise drei oder mehr Speicherbatterien verwenden, und eine der
elektrischen Verbindungen zwischen dem Generator 3 und
den Batterien als Funktion von Parametern wählen, wie in jeder der Ausführungsformen
beschrieben ist.