ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, das vorhergehende
Problem zu überwinden,
indem eine Steuerung für
einen Elektroerzeuger eines Fahrzeugs geschaffen wird, durch die eine
hohe Effizienz einer Erzeugung erreicht werden kann, derart, dass
eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs gesteigert werden
kann, während
ausreichend Leistung erzeugt wird, um die Fahrzeugbatterie zu laden
und die elektrischen Lasten des Fahrzeugs zu treiben.
Um
die vorhergehenden Aufgabe zu lösen, weist
gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung die Steuerung eine Spannungssteuereinrichtung
zum Einstellen eines Zielwerts einer Spannung und eine Stromsteuereinrichtung
zum Einstellen eines Zielwerts eines Stroms und eine Steuermoduswechseleinrichtung
zum Auswählen
von entweder einem Spannungsteuermodus zum Steuern des Erzeugers, bei
der die Spannungssteuereinrichtung die Erzeugerausgangsspannung
bei dem Zielwert der Spannung hält,
oder einem Stromsteuermodus, bei dem die Stromsteuereinrichtung
den Ausgangsstrom des Elektroerzeugers bei dem Zielstromwert hält, auf.
Ein
Wechsel bzw. Umschalten zwischen dem Spannungssteuermodus und einem
Stromsteuermodus wird gemäß einiger
spezifischer Kriterien durchgeführt,
wodurch es beispielsweise möglich
wird, eine verbesserte Betriebseffizienz des Elektroerzeugers zu
erreichen und dadurch eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs
für das
Fahrzeug zu erreichen, während
sichergestellt ist, dass der erzeugte Leistungspegel und der Ausgangsspannungspegel des
Elektroerzeugers ausreichend sind, um Erfordernisse zum Treiben
der elektrischen Last, die dem Erzeuger durch eine Ausrüstung des
Fahrzeugs auferlegt sind, und zum Zuführen von einem Ladestrom zu der
Fahrzeugbatterie zu erfüllen.
D.
h., es wird möglich,
einen Zielwert eines Erzeugerausgangsstroms einzustellen, der der
minimale Wert ist, der zum Treiben der elektrischen Last des Fahrzeugs
unter einer spezifischen Betriebsbedingung, z. B. während eines
Motorleerlaufs, notwendig ist. Eine hohe Effizienz des Betriebs
des Elektroerzeugers mit einer entsprechenden Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit
des Fahrzeugs kann erreicht werden, während ein Auftreten der im
Vorhergehenden beschriebenen Schwankungen der Motorgeschwindigkeit
während
des Leerlaufs unterdrückt
ist, die bei herkömmlichen
Typen von Elektroerzeugersteuervorrichtungen auftreten können. Es kann
dadurch verhindert werden, dass die im Vorhergehenden erwähnten unangenehmen
Gefühle
während
eines Motorleerlaufs dem Fahrzeugfahrer vermittelt werden.
Es
ist zusätzlich
möglich,
während
der Verzögerung
des Fahrzeugs zu dem Spannungssteuermodus zu schalten, wobei der
Zielwert der Ausgangsspannung des Elektroerzeugers auf ein Maximum
eines zulässigen
Bereichs von Werten während der
Verzögerung
eingestellt wird. Auf diese Weise kann die Bewegungsenergie des
Fahrzeugs effizient recycelt bzw. wiederverwertet werden, d. h.
in elektrische Energie umgewandelt werden, die in der Batterie gespeichert
wird, da ein vergrößerter Pegel
des Ladestroms der Batterie während
einer Verzögerung des
Fahrzeugs zugeführt
wird.
Die
Steuerung kann alternativ derart konfiguriert sein, dass die Moduswechseleinrichtung
einen Wechsel zwischen dem Spannungssteuermodus und dem Stromsteuermodus
gemäß dem Ladungspegel der
Batterie durchführt.
Dies
ermöglicht,
dass der Entladestrom, der durch die Batterie zugeführt wird,
wenn geeignet, reduziert wird, wodurch dabei geholfen wird, eine
Verschlechterung bzw. Schwächung
der Batterie zu verhindern. Der Spannungssteuermodus kann ähnlich eingerichtet
werden, wenn die Batteriespannung unterhalb eines vorbestimmten
Bereichs von Werten fällt,
um dadurch die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers bei einem Zielwert
zu halten, der ausreichend hoch ist, um ein schnelles Wiederaufladen
der Batterie zu bewirken. Die Batteriespannung kann daher so schnell
wie möglich
auf einen passenden Pegel wiederhergestellt werden.
Die
Steuerung kann alternativ derart konfiguriert sein, dass die Moduswechseleinrichtung
einen Wechsel zwischen dem Spannungssteuermodus und dem Stromsteuermodus
gemäß einer
Umgebungsbedingung, wie z. B. einer äußeren Lufttemperatur, durchführt.
Wenn
beispielsweise die Umgebungslufttemperatur (wie sie z. B. durch
die Temperatur des Motorkühlmittels,
wenn der Motor kalt ist, angezeigt wird, wobei eine solche Temperaturinformation
von einem Kühlmitteltemperatursensor
verfügbar
ist) als so niedrig beurteilt wird, dass sie einen ungünstigen Effekt
auf das Motorstarten hat, kann der Spannungssteuermodus eingerichtet
werden, wobei der Zielwert der Erzeugerausgangsspannung auf einen relativ
hohen Pegel eingestellt wird, um dadurch sicherzustellen, dass die
Fahrzeugbatterie eine ausreichende gespeicherte Energie aufweist,
um eine Zuverlässigkeit
des Motorstartens, wenn ein Motorstarten als Nächstes durchgeführt wird,
sicherzustellen.
Von
einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Elektroerzeugersteuerung
angepasst sein, um Fehlerdiagnosedaten von einem Fehlerdiagnosesystem
zu empfangen, und kann derart konfiguriert sein, dass die Moduswechseleinrichtung
einen Wechsel zwischen dem Spannungsteuermodus und dem Stromsteuermodus
gemäß den Diagnoseresultaten
durchführt.
Wenn beispielsweise daher ein anormaler Betrieb eines Erzeugerausgangsstromsensors
auftritt, kann ein Wechsel zu dem Spannungssteuermodus als der einzige
Erzeugersteuermodus durchgeführt
werden. Eine Steuerung des Elektroerzeugers kann dadurch ungeachtet
des Sensorfehlers fortgesetzt werden.
Von
einem anderen Aspekt der Erfindung kann der Elektroerzeuger mit
einer autonomen Steuereinrichtung zum autonomen Steuern der Generatorausgangsspannung
zu einem festen Wert versehen sein. In diesem Fall kann, wenn Fehlerdiagnosedaten
von einem Fehlerdiagnosesystem verfügbar sind, die Moduswechseleinrichtung
entweder den Spannungssteuermodus, den Stromsteuermodus oder einen
autonomen Steuermodus, bei dem die autonome Steuerung der Elektroerzeugereinrichtung die
Erzeugerausgangsspannung autonom steuert, auswählen, wobei der autonome Steuermodus
ausgewählt
ist, wenn die Fehlerdiagnoseresultate einen ernsten Fehler des Elektroerzeugersteuersystems anzeigen.
Es
kann daher sichergestellt werden, dass, wenn eine Steuerung des
Elektroerzeugers durch entweder den Stromsteuermodus oder den Spannungssteuermodus
aufgrund eines ernsten Fehlers des Elektroerzeugersteuersystems
nicht angewendet werden kann, zumindest ein minimaler Pegel einer
Erzeugerausgangsleistung, die zum Betreiben des Fahrzeugs notwendig
ist, weiter bei einem geeigneten Spannungspegel erzeugt wird.
Von
einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Elektroerzeugersteuerung
angepasst sein, um mit einer Steuerung des Verbrennungsmotors bzw.
Motors mit innerer Verbrennung (z. B. einer Motor-ECU) zu kommunizieren
und um fähig
zu sein, eine Bedingung, bei der der erforderliche Pegel einer Ausgangsleistung
von dem Erzeuger den maximalen Pegel eines Ausgangsstroms, der bei
dem Betriebsstatus des Motors zu diesem Zeitpunkt erzeugt werden
kann, überschreitet,
erfassen zu können.
Wenn diese Bedingung erfasst wird, reagiert die Elektroerzeugersteuerung
durch Senden eines Befehls zu der Motorsteuerung zum Erzeugen einer Änderung
des Betriebsstatus des Mo tors, die eine Vergrößerung des maximalen Pegels
des Ausgangsstroms, der erzeugt werden kann, z. B. eine Vergrößerung der
Motordrehgeschwindigkeit um einen vorbestimmten Prozentsatz oder
eine vorbestimmte Menge, bewirkt.
Auf
diese Weise kann ungeachtet dessen, ob der Spannungssteuermodus
oder der Stromsteuermodus als der Erzeugersteuermodus eingerichtet
ist, sichergestellt werden, dass der erforderliche Pegel eines Ausgangssignals
dem Elektroerzeuger zugeführt
werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
1 ist
ein Blockdiagramm, das die allgemeine Konfiguration eines ersten
Ausführungsbeispiels
eines Elektroerzeugersteuersystems zeigt;
2 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Konfigurierens einer Generatorsteuerungs-ECU
(elektronische Steuereinheit) des ersten Ausführungsbeispiels als eine Kombination
von zwei ECU darstellt;
3 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Konfigurierens der Erzeugersteuer-ECU des
ersten Ausführungsbeispiels,
um eine Kombination von zwei CPU aufzuweisen, darstellt;
4 ist
ein Flussdiagramm einer Erzeugerhauptsteuerroutine, die durch die
Erzeugersteuer-ECU des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird;
5 ist
ein Flussdiagramm einer Stromsteuerroutine, die durch die Erzeugersteuer-ECU
des ersten Ausführungsbeispiels
ausgeführt
wird;
6 ist
ein Flussdiagramm einer Spannungssteuerroutine, die durch die Erzeugersteuer-ECU
des ersten Ausführungsbeispiels
ausgeführt wird;
7 ist
ein Kartendiagramm, das Effizienzcharakteristika eines motorangetriebenen
Elektroerzeugers mit einer erzeugten Ausgangsleistung und Motordrehgeschwindigkeit
als Parameter zeigt; und
8 ist
ein Flussdiagramm einer Erzeugerhauptsteuerroutine, die durch die
Erzeugersteuer-ECU eines zweiten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird.
BESCHREIBUNG
VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 zeigt
die Gesamtkonfiguration eines Ausführungsbeispiels eines Steuersystems
für einen Elektroerzeuger
eines Fahrzeugs. Das Fahrzeug ist mit einer Batterie 11,
einer elektrischen Last 12 (die beispielsweise aus Lampen
etc. besteht) und einem Elektroerzeuger 13, der durch den
Fahrzeugmotor (d. h. den Verbrennungsmotor, der in den Zeichnungen
nicht gezeigt ist) angetrieben ist, versehen. Elektrische Leistung,
die durch den Elektroerzeuger 13 erzeugt wird, wird der
elektrischen Last 12 zugeführt und ferner zugeführt, um
die Batterie 11 zu laden, um die Batteriespannung innerhalb
eines geeigneten Bereichs zu halten.
Die
Erzeugersteuer-ECU 14 steuert den Pegel der erzeugten Ausgangsleistung
des Elektroerzeugers 13 durch Steuern des Feldstroms des
Erzeugers. Bei diesem Ausführungsbeispiel
basiert die Steuerung des Erzeugerausgangssignals auf einer Spannungssteuerfunktion
(die als ein Spannungssteuerabschnitt 15 in 7 abstrakt
gezeigt ist), die die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 steuert,
und auf einer Stromsteuerfunktion (die als ein Stromsteuerabschnitt 16 in 7 abstrakt
gezeigt ist), die den Pegel des Ausgangsstroms, der dem Elektroerzeuger 13 zugeführt wird,
steuert, wobei die Spannungssteuerfunktion und die Stromsteuerfunktion
jeweils durch ein Verarbeiten implementiert sind, das durch die
Erzeugersteuer-ECU 14, wie im Folgenden beschrieben ist,
ausgeführt
wird.
Wie
es in diesem Bereich der Technik gut bekannt ist, enthält der Elektroerzeuger 13 eine
Feldstromsteuerschaltung (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zum
Steuern der Erzeugerausgangsspannung durch Durchführen eines
wiederholten Ein/Aus-Schaltens des Feldstroms des Erzeugers mit
einer variablen relativen Einschaltdauer. Mit diesem Ausführungsbeispiel
wird die relative Einschaltdauer als ein Befehlswert, der durch
die Erzeugersteuer-ECU 14 abgeleitet und dem Elektroerzeuger 12 zugeführt wird,
eingestellt.
Der
Befehlswert der relativen Einschaltdauer wird aufeinander folgend
gemäß einer
Abweichung der tatsächlichen
Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 von einer Zielausgangsspannung
oder gemäß einer
Abweichung des tatsächlichen
(gemessenen) Ausgangsstroms des Elektroerzeugers 13 von
einem Zielausgangsstromwert eingestellt, wobei die Zielwerte der
Spannung und des Stroms durch die Erzeugersteuer-ECU 14 abgeleitet
werden.
Basierend
auf erfassten Werten der Erzeugerausgangsspannung und des Erzeugerausgangsstroms,
eines Batteriestroms, einer Batteriespannung, Laststromerfordernissen
und Informationen (die die Motordrehgeschwindigkeit etc. aufweisen) und
Steuersignalen, die von einer Haupt-ECU (elektronischen Steuereinheit) 17,
die den Gesamtbetrieb des Fahrzeugmotors überwacht, zugeführt werden, implementiert
die Erzeugersteuer-ECU 14 eine
Moduswechselfunktion für
einen Wechsel zwischen einem Spannungssteuermodus, bei dem die Ausgangsspannung
des Elektroerzeugers 13 gesteuert wird, um den im Vorhergehenden
erwähnten
Zielspannungswert (der durch den Spannungssteuerabschnitt 15 abgeleitet
wird) zu erreichen, und einem Stromsteuermodus, bei dem der Ausgangsstrom
des Elektroerzeugers 13 gesteuert wird, um den im Vorhergehenden
erwähnten
Zielwert des Ausgangsstroms (der durch den Stromsteuerabschnitt 16 abgeleitet
wird) zu erreichen.
Das
Steuersystem weist ferner einen Stromsensor 18, der den
Pegel des Ausgangsstroms, der von dem Ausgangsanschluss 18 des
Elektroerzeugers 13 zugeführt wird, erfasst, einen Stromsensor 19,
der den Pegel eines Stroms, der in der elektrischen Last 12 fließt, erfasst,
und einen Stromsensor 20, der den Pegel eines Ladestroms,
der in die Batterie 11 fließt, erfasst, auf. Der Stromsensor 20 ist
in dem Stromweg zwischen dem negativen Anschluss der Batterie 11 und
dem Fahrzeugmassepotenzial (d. h. dem Gestellpotenzial) positioniert.
Die Erfassungssignale, die durch die Stromsensoren 18 und 20 erzeugt
werden, werden in die Erzeugersteuer-ECU 14 eingegeben.
Die Ausgangsspannung, die bei dem positiven Anschluss der Batterie 11 erscheint,
die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 und die tatsächliche
Zufuhrspannung, die an die elektrische Last 12 angelegt
ist, werden zusätzlich
ferner jeweils in die Erzeugersteuer-ECU 14 eingegeben.
7 ist
ein Beispiel eines Erzeugereffizienzkartendiagramms, bei dem der
Ausgangsstrom des Elektroerzeugers 13 und die Motordrehgeschwindigkeit
Parameter sind.
Die
Erzeugersteuer-ECU 14 kann als eine einzige ECU mit einer
einzigen CPU (= Central Processing Unit = zentrale Verarbeitungseinheit)
als die Hauptsteuerschaltung derselben konfiguriert sein, oder kann,
wie in 2 gezeigt ist, aus zwei getrennten ECU, d. h.
einer ECU 14a, einer ECU 14b, konfiguriert sein.
In dem letzteren Fall führt
die ECU 14a die Funktion des Spannungssteuerabschnitts 15 von 1 durch,
um einen Zielwert der Ausgangsspannung von dem Elektroerzeuger 13 festzulegen,
während
die ECU 14b die Funktion des Stromsteuerabschnitts 16 durchführt, um
einen Zielwert des Ausgangsstroms von dem Elektroerzeuger 13 festzulegen.
Dies hat den Vorteil, dass, wenn eine der ECU 14a, 14b einen
Fehler aufweist bzw. versagt, eine Steuerung des Elektroerzeugers 13 basierend
auf der anderen ECU fortgesetzt werden kann, d. h. ein fehlersicherer
Effekt vorgesehen ist.
Wie
in 3 gezeigt ist, kann alternativ eine einzige ECU 14c verwendet
werden, die zwei getrennte CPU 14d, 14e enthält. In diesem
Fall führt
die CPU 14d die Funktion des Spannungssteuerabschnitts 15 von 1 durch,
um einen Zielwert der Ausgangsspannung von dem Elektroerzeuger 13 festzulegen,
während
die CPU 14e die Funktion des Stromsteuerabschnitts 16 durchführt, um
einen Zielwert des Ausgangsstroms von dem Elektroerzeuger 13 festzulegen.
Diese Anordnung sieht ferner eine fehlersichere Fähigkeit
vor, während
dieselbe den Vorteil hat, dass die CPU 14d, 14e die
gleichen Peripherieschaltungen gemeinsam verwenden können, derart,
dass der Herstellungsauf wand im Vergleich zu einem Verwenden von
getrennten ECU, wie in 2, reduziert werden kann.
Die
Erzeugersteuer-ECU 14 führt
wiederholt ein Verarbeiten der Erzeugerhauptsteuerroutine, die in 4 gezeigt
ist, aus, um die Moduswechselfunktion durchzuführen, d. h. um entweder einen
Betrieb in dem im Vorhergehenden erwähnten Stromsteuermodus, bei
dem der Ausgangsstrom des Elektroerzeugers 13 bei einem
Zielwert gehalten wird, der durch den Stromsteuerabschnitt 16 spezifiziert
ist, oder einen Betrieb in dem Spannungssteuermodus, bei dem die
Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 bei einer Zielspannung
gehalten wird, die durch den Spannungssteuerabschnitt 15 spezifiziert ist,
auszuwählen.
Mit diesem Ausführungsbeispiel wird
die Modusauswahl gemäß dessen
durchgeführt, ob
der Fahrzeugmotor aktuell in der Leerlaufbedingung ist oder nicht.
Die
Erzeugerhauptsteuerroutine wird insbesondere bei festen periodischen
Intervallen so lange ausgeführt,
wie der Motor läuft.
Wenn die Routine gestartet wird, wird zuerst bei einem Schritt 101 eine Entscheidung
gefällt,
ob sich der Motor in der Leerlaufbedingung befindet. Diese Entscheidung
wird basierend auf Signalen, die von der Haupt-ECU 17 zugeführt werden,
gefällt.
Wenn sich der Motor in der Leerlaufbedingung befindet, dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 102 fort, bei dem die Steuerung
des Elektroerzeugers 13 zu dem Stromsteuermodus geändert wird
und die Stromsteuerroutine von 5 (die im
Folgenden beschrieben ist) ausgeführt wird. Wenn herausgefunden
wird, dass sich der Motor nicht in der Leerlaufbedingung befindet,
dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 103 fort, bei dem eine Steuerung
des Elektroerzeugers 13 zu dem Spannungssteuermodus geändert wird
und die Spannungssteuerroutine von 6 (die im
Folgenden beschrieben ist) ausgeführt wird.
Wenn
die Spannungssteuerroutine von 5 betreten
wird, dann wird als ein Resultat des Ausführens des Schritts 102 im
Vorhergehenden zuerst bei einem Schritt 201 der geforderte
Wert I1 des Stroms, der erforderlich ist, um die elektrische Last zu
treiben, erfasst, dann wird bei einem Schritt 202 die Drehgeschwindigkeit
des Motors bei diesem Punkt aus Daten, die zu der Haupt-ECU 17 zugeführt werden,
erfasst. Der Betrieb fährt
dann zu einem Schritt 203 fort, um den maximalen Pegel
eines Stroms I2 zu erfassen, der durch den Elektroerzeuger 13 unter
der Betriebsbedingung (insbesondere der Motordrehgeschwindigkeit)
des Motors zu dieser Zeit erzeugt werden kann. Dieser maximale Pegel des
Stroms kann beispielsweise durch eine Berechnung abgeleitet werden
oder aus einer gespeicherten Tabelle von Beziehungen zwischen Werten
der Motordrehgeschwindigkeit und Maximalpegeln des Erzeugerausgangsstroms
ausgelesen werden.
Der
Betrieb fährt
dann zu einem Schritt 204 fort, um den maximalen Wert eines
Stroms I3 zu berechnen, der als ein Entladestrom von der Batterie 11 zugeführt werden
kann, wobei die Berechnung auf dem Ladezustand der Batterie 11 zu
dieser Zeit basiert. Bei einem Schritt 205 wird als Nächstes eine Entscheidung
gefällt,
ob der geforderte Lastwert des Stroms I1 höher als die maximale Gesamtmenge
des Stroms (I2 + I3) ist, der durch die Batterie 11 und
den Elektroerzeuger 13 zu diesem Zeitpunkt zugeführt werden
kann, d. h. der maximale Gesamtpegel eines Stroms, der der elektrischen
Last unter der Betriebsbedingung des Motors zu dieser Zeit zugeführt werden
kann.
Wenn
der geforderte Wert des Stroms I1 höher als die maximale Gesamtmenge
des Stroms (I2 + I3) ist, dann wird entschieden, dass der maximale
Pegel des Erzeugerausgangssignals in Bezug auf den geforderten Lastwert
I1 unzureichend ist. Wenn herausgefunden wird, dass dies der Fall
ist, dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 206 fort, bei dem der Zielwert
eines Stroms, der durch den Elektroerzeuger 13 zu erzeugen
ist, aktualisiert wird, um der im Vorhergehenden erwähnte Wert
I2 (d. h. der maximale Strom, der durch den Elektroerzeuger 13 unter
der derzeitigen Betriebsbedingung des Motors erzeugt werden kann)
zu werden.
Der
Betrieb fährt
dann zu einem Schritt 207 fort, bei dem die Motorbetriebsbedingung
geeignet geändert
wird, d. h. durch Vergrößern der
Motordrehgeschwindigkeit um einen festen Prozentsatz, wie z. B.
1%, oder um eine feste Menge, wie z. B. 0,1 V, um den maximalen
Strom I2, der durch den Elektroerzeuger 13 erzeugt werden
kann, zu vergrößern.
Wenn
jedoch bei dem Schritt 205 herausgefunden wird, dass der
erforderliche Wert des Stroms I1 niedriger als der Gesamtstromwert
(I2 + I3) ist, dann wird entschieden, dass es möglich ist, dass der Elektroerzeuger 13 einen
ausreichenden Strom erzeugt, um die Forderung unter der Motorbetriebsbedingung
zu dieser Zeit zu erfüllen.
In diesem Fall fährt der
Betrieb zu einem Schritt 208 fort, bei dem der Zielwert
eines Ausgangsstroms, der durch den Elektroerzeuger 13 zu
erzeugen ist, auf einen Wert (I1 – I3) aktualisiert wird, d.
h. den Unterschied zwischen dem geforderten Laststrom und dem maximalen
Pegel eines Entladestroms, der von der Batterie 11 verfügbar ist.
Folgend
dem Schritt 207 oder dem Schritt 208 wird bei
einem Schritt 209 der Pegel des Ausgangsstroms von dem
Elektroerzeuger 14 (der durch den Sensor 18 erfasst
wird) mit dem aktualisierten Zielwert des Stroms, der bei dem Schritt 206 oder 208 eingestellt
wurde, verglichen. Ein Befehlswert der im Vorhergehenden erwähnten relativen
Einschaltdauer des Ein/Aus-Schaltens des Erzeugerfeldstroms wird
dann um eine feste Menge gemäß dem Unterschied
zwischen dem gemessenen Ausgangsstromwert und dem Zielwert des Erzeugerausgangsstroms
vergrößert oder
verringert, und der resultierende aktualisierte Befehlswert wird
dem Elektroerzeuger 14 zugeführt, der das Ein/Aus-Schalten des
Feldstroms gemäß diesem
Befehlswert durchführt.
Die relative Einschaltdauer wird insbesondere vergrößert, wenn
der gemessene Ausgangsstrom unterhalb des Zielwerts ist, und wird
verringert, wenn der Ausgangsstrom gleich oder größer als
der Zielwert ist.
Auf
diese Weise wird durch aufeinander folgende Ausführungen der Routine von 5 ein
geeigneter Zielwert des Stroms während
des Motorleerlaufens eingerichtet, und der Elektroerzeuger 14 wird gesteuert,
um diesen Zielausgangsstromwert zu erzeugen.
Als
ein Resultat wird lediglich der minimal notwendige Pegel des Erzeugerausgangsstroms durch
den Elektroerzeuger 13 erzeugt.
Wenn
die Spannungssteuerroutine von 6 als ein
Resultat des Ausführens
von Schritt 103 der Erzeugersteuerroutine von 4 eingeleitet wird,
dann wird zuerst bei einem Schritt 301 ein Zielwert einer
Batteriespannung V1 erfasst, z. B. als ein Wert, der vorher in einem
Speicher gespeichert wurde. Bei einem Schritt 302 wird
als Nächstes
die tatsächliche
Batterieausgangsspannung V2 gemessen, dann wird bei einem Schritt 303 der
Zielwert der Spannung V1 und der tatsächlichen Batteriespannung V2
verglichen. Wenn herausgefunden wird, dass V2 höher als V1 ist, dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 304 fort, bei dem der Zielwert
der Ausgangsspannung, die von dem Elektroerzeuger 13 zu erzeugen
ist, um eine feste Menge oder ein festes Verhältnis reduziert wird. Wenn
jedoch bei dem Schritt 303 herausgefunden wird, dass V1
gleich oder größer als
V2 ist, dann fährt
der Schritt zu einem Schritt 305 fort, bei dem die Motordrehzahl
zu dieser Zeit aus Daten, die von der Haupt-ECU gesendet werden,
erhalten wird. Ein Schritt 306 wird dann ausgeführt, um
den maximalen Pegel des Stroms I2 zu erhalten, der durch den Elektroerzeuger 13 unter
der Motorbetriebsbedingung zu dieser Zeit erzeugt werden kann.
Der
Betrieb fährt
dann zu einem Schritt 307 fort, bei dem der Ausgangsstrom
I4, der von dem Elektroerzeuger 13 zu dieser Zeit erzeugt
wird, gemessen wird, dann wird bei einem Schritt 308 der maximale
Ausgangswert des Erzeugerstroms I2 mit dem gemessenen erzeugten
Stromwert I4 verglichen. Wenn I4 kleiner als I2 ist, dann wird entschieden,
dass es möglich
ist, die Erzeugungseffizienz des Elektroerzeugers 13 durch
Vergrößern des
erzeugten Ausgangsstroms zu vergrößern, und dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 309 fort, bei dem der Zielwert
der Ausgangsspannung von dem Elektroerzeuger 13 um eine
feste Menge oder ein festes Verhältnis
vergrößert wird,
um einen aktualisierten Zielwert zu erhalten, der die Erzeugungseffizienz
der elektrischen Leistung vergrößert.
Folgend
dem Schritt 309 wird bei einem Schritt 311 der
Pegel der Ausgangsspannung von dem Elektroerzeuger 14 mit
dem aktualisierten Zielwert der Ausgangsspannung, der bei dem Schritt 309 eingestellt
wurde, verglichen. Der Befehlswert der relativen Einschaltdauer
des Ein/Aus-Schaltens des Erzeugerfeldstroms wird dann um eine feste
Menge gemäß dem Unterschied
zwischen der tatsächlich
erzeugten Ausgangsspannung und dem aktualisierten Zielwert der Erzeugerausgangsspannung
vergrößert oder
verringert, und der resultierende aktualisierte Befehlswert wird
dem Elektroerzeuger 14 zugeführt, der das Ein/Aus-Schalten
des Feldstroms gemäß diesem
Befehlswert ausführt.
Die relative Einschaltdauer wird insbesondere vergrößert, wenn
die tatsächlich
erzeugte Ausgangsspannung unterhalb des Zielwerts liegt, und wird
verringert, wenn die tatsächlich
erzeugte Ausgangsspannung gleich oder größer als der Zielwert ist.
Auf
diese Weise wird durch aufeinander folgende Ausführungen der Routine von 6 ein
geeigneter Zielwert der Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13,
der eine hohe Effizienz der Elektroerzeugung sicherstellt, während des
normalen Fahrens des Fahrzeugs (d. h. wenn die Fahrzeugdrehgeschwindigkeit
oberhalb der Leerlaufgeschwindigkeit ist) eingerichtet, und der
Elektroerzeuger 14 wird gesteuert, um diese Zielausgangsspannung
zu erzeugen.
Um
insbesondere (so lange ein Ladestrom der Batterie 11 zugeführt wird)
die Effizienz zu maximieren, wird der Elektroerzeuger 13 gesteuert,
um bei einer Bedingung kontinuierlich in Betrieb zu sein, bei der
der erzeugte Ausgangsstrom nahe zu dem maximalen Pegel ist, der
unter der Strombetriebsbedingung (d. h. der Drehgeschwindigkeit)
des Motors erzeugt werden kann.
Wenn
ferner, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, die Ausgangsspannung
des Elektroerzeugers 13 während des Motorleerlaufs vergrößert werden
soll, um einen festen Pegel einer Spannung durch einen Betrieb in
dem Spannungssteuermodus zu halten, dann wird die Erzeugungseffizienz
der elektrischen Leistung des Elektroerzeugers 13 reduziert,
und der Pegel des zum Antreiben des Elektroerzeugers 13 erforderlichen Drehmoments
kann sich vergrößern. Dies
kann zu Variationen der Motordrehgeschwindigkeit führen, wodurch
ein unangenehmes Gefühl
des Fahrzeugfahrers erzeugt wird.
Bei
dem im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird jedoch
während
eines Motorleerlaufs eine Steuerung des Elektroerzeugers 13 zu
dem Stromsteuermodus geändert,
bei dem, so weit wie möglich,
sichergestellt wird, dass der Elektroerzeuger 13 lediglich
den minimalen Pegel eines Stroms, der notwendig ist, um die elektrische
Last 12 zu treiben, erzeugt. Es wird herausgefunden, dass
als ein Resultat zusätzlich
zu dem Vergrößern der
Erzeugungseffizienz der elektrischen Leistung Variationen der Motorgeschwindigkeit
(aufgrund von Variationen des Pegels des Drehmoments, das erforderlich
ist, um den Elektroerzeuger 13 anzutreiben) während des
Leerlaufs unterdrückt
werden können.
Das im Vorhergehenden erwähnte
unangenehme Gefühl
für den
Fahrzeugfahrer kann daher verhindert werden.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer Steuerung für
einen Elektroerzeuger eines Fahrzeugs ist Bezug nehmend auf das
Flussdiagramm von 8 beschrieben. Dieses Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend,
dass der Elektroerzeuger 13 mit einer autonomen Steuerfunktion
versehen ist, durch die die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 durch
einen autonomen Betrieb auf einem festen Pegel gehalten wird. Mit
der autonomen Steuerung wird insbesondere die Ausgangsspannung des
Elektroerzeugers 13 intern mit einem festen Bezugswert
verglichen, und die im Vorhergehenden erwähnte relative Einschaltdauer
des Steuerns des Erzeugerfeldstroms wird gemäß dem Vergleichsresultat variiert.
Die
autonome Steuerfunktion kann zur Verwendung anstelle des im Vorhergehenden
beschriebenen Spannungssteuermodus oder Stromsteuermodus, wie im
Folgenden beschrieben ist, verwendet werden. Das zweite Ausführungsbeispiel
enthält
zusätzlich
ein Fehlerdiagnosesystem (das in den Zeichnungen nicht gezeigt ist)
zum Erfassen einer Unterbrechung einer Kommunikation zwischen dem
Elektroerzeuger 13 und dem Stromsteuerabschnitt 16 und
zum Erfassen eines anomalen Betriebs der Erzeugersteuer-ECU 14.
In
anderer Hinsicht ist die Konfiguration des zweiten Ausführungsbeispiels
identisch zu derselben des ersten Ausführungsbeispiels, das im Vorhergehenden
Bezug nehmend auf 1 beschrieben ist.
Bei
dem zweiten Ausführungsbeispiel
wird die in dem Flussdiagramm von 8 gezeigte
Erzeugerhauptsteuerroutine bei festen Intervallen durch die Erzeugersteuer-ECU 14,
während
der Fahrzeugmotor läuft,
zum Durchführen
eines Wechsels zwischen dem Stromsteuermodus, dem Spannungssteuermodus
(wie jeweils für
das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben ist) und einem autonomen Steuermodus, bei dem der Elektroerzeuger 13 die
im Vorhergehenden erwähnte
autonome Steuerfunktion anwendet, periodisch ausgeführt. Ein
Wechsel zwischen dem Stromsteuermodus, dem Spannungssteuermodus
und dem autonomen Steuermodus wird gemäß Diagnoseresultaten, die durch
das Fehlerdiagnosesystem erhalten werden, durchgeführt.
Bei
dem Verarbeiten von 8 wird bei einem Schritt 401 zuerst
eine Entscheidung gefällt,
ob die Batterie 11 über
ein vorbestimmtes Ausmaß (wie sich
z. B. durch einen übermäßig niedrigen
Pegel einer Batteriespannung zeigt) verschlechtert bzw. geschwächt ist.
Wenn entschieden wird, dass die Batterie 11 übermäßig geschwächt ist,
dann fährt
der Betrieb zu einem Schritt 405 fort, bei dem die die
im Vorhergehenden beschriebene Spannungssteuerroutine von 6 ausgeführt wird
und der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zu dem Spannungssteuermodus
geschaltet wird.
Wenn
jedoch bei dem Schritt 401 entschieden wird, dass die Batterie 11 nicht übermäßig geschwächt ist,
dann fährt
der Betrieb zu einem Schritt 402 fort, bei dem eine Entscheidung
gefällt
wird, ob eine Unterbrechung einer Kommunikation zwischen dem Stromsteuerabschnitt 16 und
dem Elektroerzeuger 13 aufgetreten ist. Wenn entschieden
wird, dass eine Kommunikationsunterbrechung aufgetreten ist, dann
fährt der
Betrieb zu einem Schritt 405 fort, bei dem die Spannungssteuerroutine
von 6 ausge führt
wird und der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zu dem
Spannungssteuermodus geschaltet wird. Als ein Resultat wird die
Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 zu einer spezifischen
Zielspannung gesteuert, die durch das Verarbeiten von 6 abgeleitet
wird, wie es im Vorhergehenden für das
erste Ausführungsbeispiel
beschrieben ist.
Wenn
jedoch bei dem Schritt 402 entschieden wird, dass es keine
Unterbrechung der Kommunikation zwischen dem Elektroerzeuger 13 und
dem Stromsteuerabschnitt 16 gibt, dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 403 fort, bei dem eine Entscheidung gefällt wird,
ob eine Abnormalität
des Betriebs der Erzeugersteuer-ECU 14 auftritt. Wenn ein
solcher anomaler Betrieb auftritt, fährt der Betrieb zu einem Schritt 406 fort,
bei dem der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zu dem
autonomen Steuermodus, der im Vorhergehenden beschrieben ist, geschaltet wird,
derart, dass die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 autonom
gesteuert wird, um einen festen Wert zu erreichen.
Wenn
bei dem Schritt 403 entschieden wird, dass keine Abnormalität des Betriebs
der Erzeugersteuer-ECU 14 auftritt, dann fährt der
Betrieb zu einem Schritt 404 fort, bei dem die Stromsteuerroutine von 5 ausgeführt wird,
und der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 wird auf den
Stromsteuermodus eingestellt. Der Ausgangsstrom des Elektroerzeugers 13 wird
dadurch zu einem spezifischen Zielwert, wie es für das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, gesteuert.
Es
ist daher offensichtlich, dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
durch Durchführen
eines Wechsels des Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zwischen
dem Spannungssteuermodus, dem Stromsteuermodus und dem autonomen
Steuermodus, wobei das Moduswechseln gemäß den Resultaten, die durch
ein Fehlerdiagnosesystem erzeugt werden, durchgeführt wird,
sichergestellt werden kann, dass die erzeugte Ausgangsleistung des
Elektroerzeugers 13 ungeachtet dessen, ob die Batterie 11 eine
Bedingung aufweist, durch die die Ausgangsspannung derselben dazu
tendiert, übermäßig niedrig
zu werden, oder eine Kommunikationsunterbrechung zwischen dem Elektroer zeuger 13 und
dem Stromsteuerabschnitt 16 auftritt, oder ein anomaler Betrieb
der Erzeugersteuer-ECU 14 auftritt, effektiv gesteuert
wird.
Es
sei bemerkt, dass die Erfindung nicht auf die vorhergehenden Ausführungsbeispiele
begrenzt ist und dass verschiedene alternative Ausführungsbeispiele,
wie im Folgenden beschrieben ist, vorstellbar sind.
ALTERNATIVES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
1
Es
ist gleichermaßen
möglich,
dass der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zwischen lediglich
dem Spannungsteuermodus und dem Stromsteuermodus gemäß den Resultaten,
die durch ein Fehlerdiagnosesystem erzeugt werden, geschaltet wird.
Es kann beispielsweise ein Ausführungsbeispiel
konfiguriert werden, durch das, wenn erfasst wird, dass ein anomaler
Betrieb eines Sensors, der den Ausgangsstrompegel des Elektroerzeugers 13 erfasst,
auftritt, ein Wechsel zu dem Spannungssteuermodus durchgeführt wird.
Auf diese Weise kann eine effektive Steuerung des erzeugten Ausgangssignals
des Elektroerzeugers 13 ungeachtet des Sensorfehlers beibehalten
werden.
ALTERNATIVES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
2
Es
ist gleichermaßen
möglich,
ein Ausführungsbeispiel
zu konfigurieren, das einen Wechsel zwischen dem Spannungssteuermodus
und dem Stromsteuermodus gemäß der Fahrbedingung
des Fahrzeugs durchführt.
Das Ausführungsbeispiel kann
beispielsweise derart konfiguriert sein, dass, wenn das Fahrzeug
verzögert
bzw. abbremst, der Steuermodus des Elektroerzeugers 13 zu
dem Spannungssteuermodus geschaltet wird, der derart eingerichtet
ist, dass die Ausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 bei
der oberen Grenze eines spezifischen Bereichs von Werten gehalten
wird. Auf diese Weise wird es möglich,
die Bewegungsenergie des Fahrzeugs, sowie das Fahrzeug verzögert, in
elektrische Energie umzuwandeln, die in der Batterie 11 gespeichert
wird, derart, dass eine Energiewiedergewinnung erreicht ist.
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist die Erzeugerhauptsteuerroutine von 4 für das erste Ausführungsbeispiel
insbesondere modifiziert, indem dieselbe ferner einen Entscheidungsschritt
zum Entscheiden, ob das Fahrzeug verzögert (wie durch Daten, die
von der Haupt-ECU 17 gesendet werden, angezeigt ist), aufweist.
Wenn herausgefunden wird, dass das Fahrzeug verzögert bzw. abbremst, dann wird
der Spannungssteuermodus ausgewählt,
wobei ein spezifischer Zielwert der Batteriespannung V1 bei dem
Schritt 301 der Spannungssteuerroutine von 5,
d. h. ein Zielwert, der passend hoch ist, festgelegt wird.
ALTERNATIVES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
3
Es
ist gleichermaßen
möglich,
ein Ausführungsbeispiel
zu konfigurieren, das einen Wechsel zwischen dem Spannungssteuermodus
und dem Stromsteuermodus gemäß dem Grad
einer Entladung der Batterie 11 durchführt. Ein solches Ausführungsbeispiel
kann beispielsweise konfiguriert sein, um einem Wiederherstellen
der Batteriespannung auf einen geeigneten Pegel eine Priorität zuzuweisen,
indem ein Wechsel zu dem Spannungssteuermodus bewirkt wird, wenn
erfasst wird, dass die Batteriespannung unterhalb der unteren Grenze
eines geeigneten Bereichs der Spannungswerte ist. Auf diese Weise
kann die Ladespannung der Batterie so schnell wie möglich auf
einen passenden Pegel wiederhergestellt werden.
ALTERNATIVES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
4
Es
ist gleichermaßen
möglich,
ein Ausführungsbeispiel
zu konfigurieren, das einen Wechsel zwischen dem Spannungssteuermodus
und dem Stromsteuermodus gemäß einer
oder mehrerer spezifischer Umweltbedingungen des Fahrzeugs durchführt. Einem
solchen Ausführungsbeispiel
können beispielsweise
Informationen zugeführt
werden, die die Außenlufttemperatur
anzeigen, wenn ein Motorstarten durchgeführt wird. Diese Informationen
können
einfach die Motorkühlmitteltemperatur
(d. h. Informationen, die von einem Sensor zu der Haupt-ECU 17 geliefert
werden und daher für
die Erzeugersteuer-ECU 14 verfügbar sind) sein. Bei diesem
Ausführungsbeispiel
richtet, wenn ent schieden wird, dass die äußere Lufttemperatur unterhalb
eines vorbestimmten Schwellenpegels (der insbesondere einem Temperaturwert
entspricht, unterhalb dessen ein Motorstarten schwierig wird) ist,
dann die Elektroerzeugersteuerung den Spannungssteuermodus ein, wobei
die Zielausgangsspannung des Elektroerzeugers 13 auf einem
hohen Wert (d. h. durch Anwenden eines passend hohen Werts der Zielbatteriespannung
V1 bei dem Schritt 301 von 5) gehalten wird.
Auf
diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Batterie 11 auf
einem hohen Pegel einer Ladung gehalten wird, derart, dass bei einer
nächsten Gelegenheit,
wenn der Motor zu starten ist (d. h. von einer Bedingung eines kalten
Motors), ausreichend Energie von der Batterie verfügbar ist,
um sicherzustellen, dass das Motorstarten zuverlässig erreicht werden kann.
Es
sei ferner bemerkt, dass es vorteilhaft sein kann, jeweilige Merkmale
der verschiedenen Ausführungsbeispiele,
die im Vorhergehenden beschrieben sind, zu kombinieren. Es ist beispielsweise möglich, das
Steuersystem zu konfigurieren, um, wie für das erste Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, zu funktionieren, solange entschieden wird, dass
die äußere Lufttemperatur
ausreichend hoch ist, und um den Spannungssteuermodus mit einem
geeignet hohen Zielwert der Erzeugerausgangsspannung, wie es für das vierte
Ausführungsbeispiel
beschrieben ist, anzuwenden, wenn herausgefunden wird, dass die
Temperatur unterhalb des im Vorhergehenden erwähnten Schwellenwerts ist.
Verschiedene
Modifikationen und Kombinationen der vorhergehenden Ausführungsbeispiele,
die in den für
die Erfindung beanspruchten Schutzbereich, der in den beigefügten Ansprüchen dargestellt ist,
fallen, sind daher vorstellbar.