DE102007006849B4

DE102007006849B4 - Steuergerät, welches wirtschaftlich und zuverlässig einen Elektrogenerator steuern kann

Info

Publication number: DE102007006849B4
Application number: DE102007006849.4A
Authority: DE
Inventors: Hiroyoshi Yamamoto; Takeshi Shimoyama; Katsunori Tanaka; Akira Kato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2007-02-12
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2027-02-13
Also published as: KR20070085138A; JP4816128B2; FR2898742B1; KR100812683B1; US20070198132A1; FR2898742A1; US7664577B2; JP2007228671A; DE102007006849A1

Abstract

Steuergerät (4) für einen Elektrogenerator (1), wobei der Elektrogenerator (1) durch eine Maschine angetrieben wird und konfiguriert ist, um eine elektrische Energiespeichervorrichtung (2) zu laden und um eine elektrische Last (3) zu versorgen, wobei das Steuergerät (4) folgendes aufweist:eine Energieerzeugungskosten-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) basierend auf Parametern zu bestimmen, die für den Betriebszustand der Maschine repräsentativ sind, und basierend auf einem Betrag der elektrischen Energie, der durch den Elektrogenerator (1) erzeugt wird;eine Schwellenwert-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um einen Schwellenwert (Cp) von Energieerzeugungskosten als eine Funktion (f(SOC)) eines Ladezustandes (SOC) der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) zu bestimmen;einem Komparator, der in solcher Weise arbeitet, um die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) mit dem Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten zu vergleichen; undeinem Controller, der in solcher Weise arbeitet, um den Elektrogenerator (1) zu steuern, damit dieser folgendes erzeugt:einen erhöhten Betrag der elektrischen Energie, wenn die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie niedriger liegen als der Schwellenwert (Cp), so dass sowohl die elektrische Last (3) versorgt wird als auch die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) geladen wird, undeinen reduzierten Betrag an elektrischer Energie, wenn die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie höher liegen als der Schwellenwert (Cp), so dass die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) die Möglichkeit erhält sich zu entladen, um die elektrische Last (3) zu versorgen,wobei das Steuergerät (4) einen Speicher aufweist, in welchem eine Funktion (f(SOC)) gespeichert ist, die eine Beziehung zwischen dem Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) und dem Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) repräsentiert, wobeidie Funktion (f(SOC)) derart ausgebildet ist, dass der Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) bei Zunahme des Wertes SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) in einem Bereich von einer vorbestimmten unteren Grenze zu einer vorbestimmten oberen Grenze abnimmt,wobei das Steuergerät (4) eine Funktions-Modifiziervorrichtung aufweist, die in solcher Weise arbeitet, um die Funktion (f(SOC)) basierend auf einer Änderung in dem Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) für eine Zeitperiode einer gegebenen Länge zu modifizieren,wobei die Funktions-Modifiziervorrichtung die Funktion (f(SOC)) durch Verschieben einer Kurve modifiziert, welche die Funktion (f(SOC)) auf einem zweidimensionalen Plan repräsentiert, dessen horizontale und vertikale Achse jeweils den Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) und den Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) wiedergeben,dadurch gekennzeichnt, dass die Funktions-Modifiziervorrichtung die Kurve in einer Richtung verschiebt, um die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) in solcher Weise zu reduzieren, dass der Betrag der Verschiebung mit der Zunahme in dem Wert von SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) abnimmt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Energieerzeugungs-Steuergeräte für Elektrogeneratoren. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät für einen Elektrogenerator, welches wirtschaftlich und zuverlässig die Energieerzeugungs-operation des Elektrogenerators steuern kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei herkömmlichen elektrischen Systemen für Automobile steuert ein Steuergerät (oder ein Spannungsregulator) allgemein die Energieerzeugungs-Operation einer Kraftfahrzeug-Wechselstrommaschine (alternator), um die Spannung eines Energieversorgungsbusses innerhalb eines vorbestimmten Bereiches zu halten.
Spezifischer gesagt bestimmt das Steuergerät eine Änderung in der Spannung des Stromversorgungsbusses und steuert die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine gemäß der Änderung. Die Änderung wird durch eine Differenz zwischen dem Betrag der elektrischen Energie, die von elektrischen Lasten benötigt wird, welche an den Stromversorgungsbus angeschlossen sind, und derjenigen verursacht, die durch elektrische Energiequellen inklusive der Wechselstrommaschine und einer Autobatterie zugeführt wird, welche an den Energiezuführbus angeschlossen ist. Der Betrag der elektrischen Energie, die durch die elektrischen Energiequellen zugeführt wird ist gleich der Summe aus dem Betrag der elektrischen Energie, die durch die Wechselstrommaschine erzeugt wird, und derjenigen, die aus der Batterie entladen wird (das heißt +) oder in die Batterie geladen wird (d.h. -). Mit anderen Worten steuert das Steuergerät die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine, um die Klemmenspannung der Batterie auf eine Bezugsspannung zu regeln. Demzufolge wird diese Art der Energieerzeugungs-Steuerung als auch Konstantspannungs-Steuerung oder Konstantspannungs-Regelung bezeichnet.
Mit der Konstantspannungs-Steuerung führt das Steuergerät jedoch einen Steuerungsprozess an der Wechselstrommaschine lediglich dann durch, nachdem eine Änderung in der Spannung der Energiezuführbusses stattgefunden hat. Demzufolge ist es schwierig ein hohes Steueransprechverhalten zu erreichen und eine hohe Stabilität des Energiezuführbusses sicherzustellen.
Um das zuvor angesprochene Problem zu lösen offenbaren die japanische Patenterstveröffentlichungen Nr. JP 2004-249900 A und JP 2004-194495 A eine andere Art der Energieerzeugungs-Steuerung, die Energie-Abgleichsteuerung genannt wird.
Gemäß der Energie-Abgleichsteuerung steuert das Steuergerät die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine, um einen Abgleich zu dem Betrag der elektrischen Energie zu erreichen, die durch die elektrischen Lasten gefordert wird, und derjenigen, die durch die elektrischen Energiequellen zugeführt wird, wodurch die Spannung des Energiezuführbusses innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gehalten wird.
Bei der Energie-Abgleichsteuerung führt das Steuergerät einen Steuerprozess an der Wechselstrommaschine durch, um einen Abgleich zwischen dem Betrag der elektrischen Energie, die durch die elektrischen Lasten gefordert wird, und derjenigen zu erreichen, die durch die elektrischen Energiequellen zugeführt wird, wenn oder bevor eine Unabgeglichenheit zwischen diesen auftritt. Demzufolge kann ein hohes Steueransprechverhalten und eine hohe Stabilität des Energiezuführbusses erwartet werden.
Die japanischen Patenterstveröffentlichungen Nr. JP 2002-118905 A und JP 2004 - 260908 A offenbaren eine andere Art der Energieerzeugungs-Steuerung, die auch als Energieerzeugungs-Kostensteuerung bezeichnet wird.
Gemäß der Energieerzeugungs-Kostensteuerung der japanischen Patenterstveröffentlichung Nr. JP 2004-260908 A bestimmt das Steuergerät zunächst die Energieerzeugungskosten von jeder einer Vielzahl von elektrischen Energiequellen in dem elektrischen System. Dann stellt das Steuergerät basierend auf den bestimmten Energieerzeugungskosten der elektrischen Energiequellen die Energiezuführprozentwerte der elektrischen Energiequellen so ein, um die Gesamt-Energieerzeugungskosten des elektrischen Systems zu minimieren.
Spezifischer ausgedrückt werden die Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine als eine Erhöhung im Brennstoffverbrauch der Maschine bestimmt, um die Wechselstrommaschine anzutreiben, um die elektrische Einheitsenergie zu erzeugen. Die Energieerzeugungskosten der Batterie werden andererseits als Kosten für die Ladung der elektrischen Einheitsenergie in die Batterie bestimmt. Um die Gesamt-Energieerzeugungskosten des elektrischen Systems zu minimieren, steuert das Steuergerät die Wechselstrommaschine, um elektrische Energie zum Laden der Batterie zu erzeugen, wenn die Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine niedriger liegen als diejenigen der Batterie, und steuert die Batterie entsprechend einer Entladung, wenn die Energieerzeugungskosten der Batterie niedriger liegen als diejenigen der Wechselstrommaschine. Demzufolge kann eine bemerkbare Verbesserung des Brennstoffverbrauchs bzw. der Brennstoffwirtschaftlichkeit des Kraftfahrzeugs erwartet werden.
Um jedoch die Zuverlässigkeit der Energieerzeugungs-Kostensteuerung sicherzustellen ist es erforderlich Maßnahmen zu ergreifen, um die Batterie an einer Überladung oder einer Überentladung zu hindern. Ferner ist es auch erforderlich die Tatsache in Betracht zu ziehen, dass die elektrische Energiespeicherfähigkeit und Entladefähigkeit der Batterie einer allmählichen Änderung unterworfen ist und zwar bei wiederholten Lade- und Entlade-Operationen. Demzufolge muss das Steuergerät eine komplizierte Berechnung durchführen, um den zuvor genannten Anforderungen gerecht zu werden.
Weiterer Stand der Technik findet sich in der WO 02/ 042 110 A1 , der DE 10 2004 009 146 A1 , der US 2005 / 0 080 523 A1 , der US 2002 / 0 062 183 A1 und der DE 101 44 282 A1 .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erläuterten Probleme beim Stand der Technik entwickelt.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Steuergerät für einen Elektrogenerator zu schaffen, der in wirtschaftlicher und zuverlässiger Weise die Energieerzeugungs-Operation eines Elektrogenerators einfach steuern kann.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen desjenigen sind jeweiliger Gegenstand der zugehörigen Unteransprüche.
Gemäß einem Teilaspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für einen Elektrogenerator geschaffen, der durch eine Maschine angetrieben wird und so konfiguriert ist, um eine elektrische Energiespeichervorrichtung zu laden und um eine elektrische Last zu speisen. Das Steuergerät enthält eine Energieerzeugungskosten-Bestimmungsvorrichtung, eine Schwellenwert-Bestimmungsvorrichtung, einen Komparator und einen Controller.
Die Energieerzeugungskosten-Bestimmungsvorrichtung arbeitet in solcher Weise, um die Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators basierend auf Parametern zu bestimmen, die für den Betriebszustand der Maschine repräsentativ sind und auch für einen Betrag der elektrischen Energie, die durch den Elektrogenerator erzeugt wird.
Die Schwellenwert-Bestimmungsvorrichtung arbeitet in solcher Weise, um einen Schwellenwert der Energieerzeugungskosten als Funktion eines Ladezustandes (SOC) der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu bestimmen.
Der Komparator arbeitet in solcher Weise, um die Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators mit dem Schwellenwert der Energieerzeugungskosten zu vergleichen.
Der Controller arbeitet in solcher Weise, um den Elektrogenerator zu steuern, damit dieser folgendes erzeugt:

eine erhöhte Menge an elektrischer Menge, wenn die Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie niedriger liegen als der Schwellenwert, und um sowohl die elektrische Last zu versorgen als auch die elektrische Energiespeichervorrichtung zu laden, und
eine reduzierte Menge an elektrischer Energie, wenn die Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators durch den Komparator so bestimmt werden, dass die höher liegen als der Schwellenwert, und um es der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu ermöglichen eine Entladung durchzuführen, um die elektrische Last zu versorgen.

Bei der zuvor genannten Konfiguration kann das Steuergerät in wirtschaftlicher Weise die Energieerzeugungs-Operation des Elektrogenerators basierend auf dem Vergleich zwischen den Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators und dem Schwellenwert der Energieerzeugungskosten steuern.
Da ferner der Schwellenwert der Energieerzeugungskosten als Funktion von SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung bestimmt wird, kann das Steuergerät in zuverlässiger Weise eine Überladung oder Überentladung der elektrischen Energiespeichervorrichtung vermeiden und kann somit in zuverlässiger Weise die Energieerzeugungs-Operation des Elektrogenerators steuern.
Da ferner die Größe SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung vermittels des Schwellenwertes der Energieerzeugungskosten mit in Betracht gezogen wird, kann das Steuergerät in einfacher Weise die Energieerzeugungs-Operation des Elektrogenerators ohne irgendwelche zusätzlichen Berechnungen durchführen, um ein Überladen und ein Überentladen des Elektrogenerators zu vermeiden.
Bei einer weiteren Implementierung der vorliegenden Erfindung werden die Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators durch eine Erhöhung im Brennstoffverbrauch der Maschine repräsentiert, um den Elektrogenerator zum Erzeugen der elektrischen Einheitsenergie anzutreiben.
Das Steuergerät enthält ferner eine SOC-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um die Größe SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu bestimmen.
Die elektrische Energiespeichervorrichtung wird mit einem Betrag an elektrischer Energie geladen, der nicht größer ist als eine maximal zulässige Ladeenergie der elektrischen Energiespeichervorrichtung.
Die elektrische Energiespeichervorrichtung erhält die Möglichkeit sich um einen Betrag der elektrischen Energie zu entladen, der nicht größer ist als eine maximal zulässige Entladeenergie der elektrischen Energiespeichervorrichtung.
Das Steuergerät steuert den Elektrogenerator, um das Erzeugen von elektrischer Energie anzuhalten, wenn die Energieerzeugungskosten durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie höher liegen als der Schwellenwert.
Das Steuergerät enthält ferner eine Speichervorrichtung, die eine Funktion speichert, welche eine Beziehung zwischen dem Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung und dem Schwellenwert der Energieerzeugungskosten repräsentiert.
Die Funktion ist so gestaltet, dass der Schwellenwert der Energieerzeugungskosten mit Zunahme des Wertes SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung in einem Bereich von einer vorbestimmten unteren Grenze zu einer vorbestimmten oberen Grenze hin abnimmt.
Die Funktion ist ferner so gestaltet, dass der Schwellenwert der Energieerzeugungskosten höher liegt als irgendwelche möglichen Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators in einem Bereich von SOC, der niedriger liegt als die vorbestimmte untere Grenze, und niedriger ist als irgendwelche möglichen Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators in einem Bereich von SOC, der höher liegt als die vorbestimmte obere Grenze.
Das Steuergerät enthält ferner einen Funktionsmodifizierer, der in solcher Weise arbeitet, dass er die Funktion basierend auf einer Änderung in dem Wert von SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung für eine Zeitperiode einer gegebenen Länge modifiziert.
Der Funktionsmodifizierer modifiziert die Funktion durch Verschieben einer Kurve, welche die Funktion repräsentiert, und zwar in einem zweidimensionalen Plan, dessen horizontale und vertikale Achse jeweils den SOC-Wert der elektrischen Energiespeichervorrichtung und den Schwellenwert der Energieerzeugungskosten wiedergeben.
Der Funktionsmodifizierer verschiebt die Kurve in einer Richtung, um die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten des Elektrogenerators zu reduzieren und zwar in solcher Weise, dass der Betrag der Verschiebung mit Zunahme in dem Wert von SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung abnimmt.
Der Funktionsmodifizierer kann den Betrag der Verschiebung als eine Funktion eines Maximalwertes von SOC für die Zeitperiode bestimmen.
Der Funktionsmodifizierer kann auch den Betrag der Verschiebung als eine Funktion eines Minimalwertes von SOC für die Zeitperiode bestimmen.
Der Funktionsmodifizierer kann auch den Betrag der Verschiebung als eine Funktion einer mittleren Variation von SOC für die Zeitperiode bestimmen.
Die mittlere Variation von SOC kann auch durch Integrieren einer Differenz zwischen dem Wert SOC und einem Bezugswert für die Zeitperiode bestimmt werden.
Der Bezugswert kann ein Mittelwert einer vorbestimmten unteren und oberen Grenze von SOC sein.
Die Funktion kann eine erste Hysterese-Schleife in einem ersten Bereich von SOC aufweisen, welcher die vorbestimmte untere Grenze enthält, und kann eine zweite Hysterese-Schleife in einem zweiten Bereich von SOC aufweisen, der die vorbestimmte obere Grenze enthält.
Ansonsten kann die Funktion eine Hysterese-Schleife aufweisen, die die Gesamtheit des Bereiches von der vorbestimmten unteren Grenze bis zu der vorbestimmten oberen Grenze belegt.
Die Funktion kann entweder eine lineare Funktion, eine quadratische Funktion, eine kubische Funktion und eine Sigmoidfunktion sein.
Die Funktions-Modifiziervorrichtung kann so arbeiten, um den Grad der Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu bestimmen und um basierend auf dem bestimmten Grad der Verschlechterung die Funktion zu modifizieren, um eine Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu unterdrücken. Darüber hinaus kann der Komparator ferner den Grad der Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen; wenn der Grad der Verschlechterung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, kann der Controller den Elektrogenerator steuern, um eine Klemmenspannung der elektrischen Energiespeichervorrichtung auf eine Bezugsspannung zu regulieren.
Der Elektrogenerator kann aus einem Kraftfahrzeug-Generator bzw. Wechselstrommaschine bestehen und die elektrische Energiespeichervorrichtung kann aus einer Autobatterie bestehen.
Die Parameter, die für den Betriebszustand der Maschine repräsentativ sind, können eine Drehgeschwindigkeit der Maschine und ein Ausgangsdrehmoment der Maschine umfassen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung kann vollständiger anhand der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen verstanden werden, die jedoch die Erfindung nicht einschränken und zwar auf die spezifischen Ausführungsformen, sondern lediglich der Erläuterung und dem Verständnis dienen sollen.
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:

1 ein schematisches Diagramm, welches die Gesamtkonfiguration eines Automobil-Elektrosystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Flussdiagramm, welches einen Hauptprozess eines Steuergerätes zum Steuern der Energieerzeugungs-Operation eines Kraftfahrzeug-Wechselstromgenerators in dem elektrischen System darstellt;
3 eine graphische Darstellung, die eine Schwellenwertfunktion f (SOC) wiedergibt, die bei dem Prozess von 2 verwendet wird;
4 ein Flussdiagramm, welches einen untergeordneten Prozess des Steuergerätes zum Bestimmen eines Befehls für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine darstellt;
5 eine graphische Darstellung, die einen Plan wiedergibt, der eine Beziehung zwischen dem Brennstoffverbrauch, der Drehgeschwindigkeit und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine repräsentiert, die die Wechselstrommaschine antreibt;
6 eine graphische Repräsentation, welche eine Beziehung zwischen der Schwellenwertfunktion f (SOC) und dem Befehl für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine veranschaulicht;
7 ein Flussdiagramm, welches einen untergeordneten Prozess des Steuergerätes zur Durchführung einer Hybridsteuerung an der Wechselstrommaschine zeigt;
8 eine graphische Repräsentation, die eine modifizierte Ausführungsform der Schwellenwertfunktion f (SOC) veranschaulicht und zwar durch Verschieben einer Kurve, welche die Schwellenwertfunktion f (SOC) repräsentiert;
9 ein Flussdiagramm, welches einen Prozess des Steuergerätes darstellt, um die Schwellenwertfunktion f (SOC) zu modifizieren;
10 eine graphische Repräsentation, die eine Änderung in dem Wert SOC einer Autobatterie veranschaulicht, die dafür konfiguriert ist, um durch die Wechselstrommaschine geladen zu werden;
11 eine graphische Repräsentation, die eine Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC) darstellt;
12 eine graphische Repräsentation, die eine andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC) veranschaulicht;
13 eine graphische Repräsentation, die eine noch andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC) zeigt;
14 eine graphische Repräsentation, die eine noch andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC) wiedergibt;
15 eine graphische Repräsentation, die eine noch andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC) veranschaulicht;
16 eine graphische Repräsentation, die ein Paar von Schwellenwertfunktionen fL (SOC) und f H (SOC) gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
17 eine graphische Repräsentation, die eine Schwellenwertfunktion f (SOC) gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
18 und 19 Flussdiagramme, die zusammengenommen einen Prozess des Steuergerätes zum Steuern der Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung darstellen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die 1 bis 19 beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines elektrischen Systems gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung. Das elektrische System ist für die Verwendung in einem Automobil ausgelegt.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält das elektrische System eine Kraftfahrzeug-Wechselstrommaschine 1, eine Autobatterie 2 und eine elektrische Last 3 und auch ein Steuergerät 4.
Die Wechselstrommaschine (alternator) 1 ist dafür konfiguriert, um durch eine Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) eines Automobils angetrieben zu werden, um elektrische Energie zu erzeugen. Die Wechselstrommaschine 1 ist über einen Stromzuführbus elektrisch sowohl mit der Batterie 2 als auch der elektrischen Last 3 verbunden, so dass diese die Batterie 2 laden kann und die elektrische Last 3 versorgen kann. Die Batterie 2 kann ebenfalls die elektrische Last 3 durch eine Entladung versorgen. Das Steuergerät 4 arbeitet in solcher Weise, um die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 basierend auf Informationen zu steuern, die von der Batterie 2, der elektrischen Last 3 und einem Fahrzeugcontroller 5 stammen.
Die Informationen von der Batterie 2 enthalten beispielsweise den Ladezustand (SOC) der Batterie 2. Die Informationen von der elektrischen Last 3 enthalten beispielsweise den elektrischen Strom welcher der elektrischen Last 3 zugeführt wird. Die Informationen von dem Fahrzeugcontroller 5 enthalten beispielsweise den Fahrzustand des Automobils. Zusätzlich steuert ein Maschinencontroller (nicht gezeigt) den Betrieb der Maschine und liefert die erforderlichen Informationen über den Betriebszustand der Maschine zu dem Steuergerät 4 und zwar über den Fahrzeugcontroller 5. Es sei darauf hingewiesen, dass das Steuergerät 4, der Fahrzeugcontroller 5 und der Maschinencontroller in eine einzige Steuervorrichtung integriert sein können.
2 zeigt einen Hauptprozess des Steuergerätes 4 zum Steuern der Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1. Der Prozess basiert auf einer Energieerzeugungskosten-Steuerung gemäß der vorliegenden Ausführung.
Zuerst liest das Steuergerät 4 bei einem Schritt S100 den Lade-/Entlade-Strom der Batterie 2, der mit Hilfe eines Stromsensors (nicht gezeigt) gefühlt wird. Dann integriert das Steuergerät 4 bei einem Schritt S 102 den Lade-/Entlade-Strom.
Bei einem Schritt S104 bestimmt das Steuergerät 4 einen vorhandenen Wert von SOC der Batterie 4 indem dieses die Differenz zwischen einer maximalen Ladekapazität der Batterie 2 und dem Stromintegrationswert, der bei dem Schritt S 102 erhalten wurde, durch die maximale Ladekapazität teilt.
Zusätzlich kann irgendein anderes Verfahren, welches herkömmlich ist, dazu verwendet werden, um den Wert SOC der Batterie 2 zu bestimmen und zwar anstelle des oben erläuterten Stromintegrationsverfahrens. Darüber hinaus kann die maximale Ladekapazität der Batterie 2 als eine Differenz zwischen den Stromintegrationswerten, die erhalten werden, wenn die Batterie 2 vollständig geladen worden ist (das heißt der Wert SOC liegt bei 100 %) und wenn die Batterie 2 vollständig entladen worden ist (das heißt der Wert SOC liegt bei 0 %) bestimmt werden. Ferner kann irgendein herkömmliches bekanntes Verfahren dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Batterie 2 vollständig geladen ist oder sich in einem vollständig entladenen Zustand befindet.
Bei einem Schritt S106 bestimmt das Steuergerät 4 einen Schwellenwert Cp der Energieerzeugungskosten durch Substituieren des momentanen Wertes von SOC in einer Schwellenwertfunktion f (SOC), der im Voraus in einem Speicher des Steuergerätes 4 abgespeichert worden ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Schwellenwert Cp der Energieerzeugungskosten dazu verwendet, um zu bestimmen, ob die Wechselstrommaschine 1 die Erlaubnis erhält, die Batterie 2 zu laden oder nicht. Spezifischer ausgedrückt, wenn die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 niedriger liegen als der Schwellenwert Cp, erhält die Wechselstrommaschine 1 die Erlaubnis elektrische Energie zum Laden der Batterie 2 zu erzeugen als auch die elektrische Last 3 zu versorgen. Die Schwellenwertfunktion f (SOC) repräsentiert den Wert SOC der Batterie 2 und dem Schwellenwert Cp der Energieerzeugungskosten. Die Schwellenwertfunktion f (SOC), die bei der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, wird mehr in Einzelheiten an späterer Stelle beschrieben. Zusätzlich kann die Schwellenwertfunktion f (SOC) in dem Speicher abgespeichert sein und zwar in Form eines Funktionsausdruckes, einer Tabelle oder in Form eines Planes.
Bei einem Schritt S108 bestimmt das Steuergerät 4 einen Befehl für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1. Dann bei einem Schritt S110 sendet das Steuergerät 4 den ermittelten Befehl zu der Wechselstrommaschine 1, so dass die Wechselstrommaschine 1 in Einklang mit diesem Befehl arbeiten kann.
Um nun auf 3 einzugehen, so besteht bei der vorliegenden Ausführungsform die Schwellenwertfunktion f (SOC) aus einer kubischen Funktion in einem Bereich des Wertes SOC von einem bestimmten unteren Grenzwert oder Grenze SOC_LL bis zu einer bestimmten oberen Grenze SOC_UL, so dass der Schwellenwert Cp mit der Zunahme von SOC in diesem Bereich abnimmt. Ferner wird der Schwellenwert Cp auf einen höheren Wert als irgendwelche praktisch möglichen Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 in einem Bereich von SOC eingestellt, der niedriger liegt als SOC_LL, und niedriger liegt als irgendwelche praktisch möglichen Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 (das heißt niedriger als Null) in einem Bereich von SOC, der höher liegt als SOC_UL. Zusätzlich wird die untere Grenze SOC_LL beispielsweise auf 20 % eingestellt, während die obere Grenze SOC_UL beispielsweise auf 80 % eingestellt wird.
Unter Verwendung der oben angegebenen Schwellenwertfunktion f (SOC) erzeugt die Wechselstrommaschine 1, wenn der Wert SOC der Batterie 1 hoch ist, elektrische Energie, um die Batterie 2 zu laden und zwar lediglich dann, wenn die Energieerzeugungskosten Cg dabei ausreichend niedrig liegen. Da darüber hinaus die Batterie 1 sich in einen adäquaten geladenen Zustand befindet, kann sie sich auch entladen, um die elektrische Last 3 zu versorgen und zwar in Ansprechen auf eine leichte Erhöhung der Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1. Wenn im Gegensatz dazu der Wert SOC der Batterie 2 niedrig ist, erzeugt die Wechselstrommaschine 1 elektrische Energie, um die Batterie 2 zu laden, wenn nicht die Energieerzeugungskosten Cg derselben sehr hoch liegen. Da darüber hinaus die Batterie 2 in einem angemessenen geladenen Zustand ist, kann sie sich entladen, um die elektrische Last 3 zu versorgen und zwar lediglich im Ansprechen auf eine starke Erhöhung der Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1.
4 zeigt einen untergeordneten Prozess des Steuergerätes 4, um einen Befehl für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 zu bestimmen. Dieser untergeordnete Prozess entspricht dem Schritt S108 des Hauptprozesses, der in 2 gezeigt ist.
Zuerst liest das Steuergerät 4 bei einem Schritt S 120 die Parameter ein, die für den Betriebszustand der Maschine repräsentativ sind. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfassen die Parameter die Drehgeschwindigkeit, das Ausgangsdrehmoment und auch den Brennstoffverbrauch pro Zeiteinheit der Maschine. Das Detektieren solcher Parameter ist auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt; eine Beschreibung derselben wird daher hier weggelassen.
Dann bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S122 die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 und zwar mit Hilfe der folgenden Gleichung: $Cg = (mp - mO) /P$
worin P den Betrag der elektrischen Energie bedeutet, der durch die Wechselstrommaschine 1 erzeugt wird, mp den Brennstoffverbrauch der Maschine angibt, wenn die Wechselstrommaschine 1 zum Erzeugen des Betrages P von elektrischer Energie angetrieben wird, und worin mO der Brennstoffverbrauch der Maschine ist, wenn diese ohne Antrieb der Wechselstrommaschine 1 zum Erzeugen von elektrischer Energie läuft.
Bei der vorliegenden Ausführungsform werden mp und mO unter Verwendung eines dreidimensionalen Plans bestimmt, wie in 5 gezeigt ist. Der Plan ist in einem Speicher des Steuergerätes 4 abgespeichert und repräsentiert die Beziehung zwischen dem Brennstoffverbrauch, der Drehgeschwindigkeit und dem Ausgangsdrehmoment der Maschine.
Bei einem Schritt S124 vergleicht das Steuergerät 4 die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 mit dem Schwellenwert Cp, der bei dem Schritt S106 von 2 bestimmt wurde.
Wenn Cg niedriger liegt als (Cp - α), dann verläuft der Prozess weiter zu dem Schritt S126, bei welchem ein Energieerzeugungs-Modus (abgekürzt als P.G.M. in 4) der Wechselstrommaschine 1 ausgewählt wird. Hierbei bedeutet α eine vorbestimmte Konstante, die für die Stabilisierung der Steuerung verwendet wird.
Wenn im anderen Fall Cg höher liegt als (Cp + α) verläuft der Prozess weiter zu dem Schritt S128, bei dem ein Energieerzeugungs-Stopp-Modus (in 4 mit P.G.S.M. abgekürzt) der Wechselstrommaschine 1 ausgewählt wird.
Wenn ansonsten Cg niedriger ist als (Cp - α) und nicht höher ist als (Cp + α), verläuft der Prozess zu dem Schritt S130, bei dem ein Haltemodus (in 4 mit K.M. abgekürzt) der Wechselstrommaschine 1 ausgewählt wird.
Somit wird einer der Modi gemäß dem Energieerzeugungs-Modus, dem Energieerzeugungs-Stopp-Modus und dem Haltemodus als Befehl für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 ausgewählt.
Auch werden in Verbindung mit dem Betrieb der Wechselstrommaschine 1 für jeden ausgewählten Modus im Folgenden drei unterschiedliche Beispiele angeführt.
Beispiel 1
Bei diesem Beispiel wird ein Leistungstransistor (nicht gezeigt), der zum Steuern der Feldstromzufuhr zu einer Feldwicklung der Wechselstrommaschine 1 verwendet wird, eingeschaltet, wenn der Energieerzeugungs-Modus der Wechselstrommaschine 1 ausgewählt wurde, dieser wird ausgeschaltet, wenn der Energieerzeugungs-Stopp-Modus ausgewählt wurde, und wird in dem früheren Zustand eines Ein-/Aus-Betriebes desselben gehalten, wenn der Haltemodus ausgewählt wurde.
Spezifischer ausgedrückt wird gemäß der Darstellung in 6 dann, wenn die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 niedriger liegen als der Schwellenwert Cp, wie dies an dem Punkt X1 in der Figur angezeigt ist, der Energieerzeugungs-Modus ausgewählt. Somit gelangt die Wechselstrommaschine 1 in den Energieerzeugungs-Modus, um elektrische Energie zu erzeugen, wodurch sowohl die elektrische Last 3 versorgt wird als auch die Batterie 2 geladen wird. Als ein Ergebnis wird der Wert SOC der Batterie 2 vergrößert. Wenn im Gegensatz dazu die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 höher liegen als der Schwellenwert Cp, wie dies an der Stelle X2 in 6 angezeigt ist, wird der Energieerzeugungs-Stopp-Modus ausgewählt. Somit gelangt die Wechselstrommaschine 1 in den Energieerzeugungs-Stopp-Modus, um das Erzeugen der elektrischen Energie anzuhalten, wodurch die Batterie 2 die Möglichkeit erhält sich zu entladen, um die elektrische Last 3 zu versorgen. Als ein Ergebnis wird der Wert SOC der Batterie 2 abgesenkt.
In der oben dargelegten Weise kann das Steuergerät 4 die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 in einer sehr einfachen Weise steuern.
Beispiel 2
Bei diesem Beispiel steuert das Steuergerät 4 die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 unter Verwendung eines Hybrids der Energieerzeugungs-Kostensteuerung und der Energieabgleichsteuerung.
Spezifischer ausgedrückt bestimmt das Steuergerät 4 zuerst den Betrag der elektrischen Energie, der von der Batterie 1 entladen werden soll (das heißt +) oder in die Batterie 2 geladen werden soll (das heißt -) (was im Folgenden einfach als Lade-/Entlade-Energie der Batterie 2 bezeichnet wird).
Es se darauf hingewiesen, dass die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 in Betracht gezogen werden und zwar bei der Bestimmung der Lade-/Entlade-Energie der Batterie 2.
Dann bestimmt das Steuergerät 4 den Betrag der elektrischen Energie, der durch die Wechselstrommaschine 1 erzeugt werden muss und zwar durch Subtrahieren der Lade-/Entlade-Energie der Batterie 2 von dem Betrag der elektrischen Energie, der von der elektrischen Last 3 gefordert wird.
Danach steuert das Steuergerät 4 die Wechselstrommaschine 1, um den vorbestimmten Betrag der elektrischen Energie zu erzeugen.
Demzufolge nimmt mit der Hybridsteuerung der Wert SOC der Batterie 2 zu, wenn die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 niedrig liegen, und nimmt ab, wenn die Energieerzeugungskosten Cg hoch liegen.
7 zeigt einen untergeordneten Prozess des Steuergerätes 4, um die oben beschriebene Hybridsteuerung durchzuführen. Dieser untergeordnete Prozess kann als eine Fortsetzung des untergeordneten Prozesses betrachtet werden, der in 4 gezeigt ist.
Zuerst bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S 140 den Betrag Pr der elektrischen Energie, der von der elektrischen Last 3 gefordert wird, basierend auf dem Strom, welcher der elektrischen Last 3 zugeführt wird und basierend auf der Klemmenspannung der Batterie 2.
Es sei darauf hingewiesen, dass irgendein anderes bekanntes Verfahren ebenso dazu verwendet werden kann, um den Betrag Pr der elektrischen Energie zu bestimmen. Der Einfachheit halber wird der Betrag Pr der elektrischen Energie, der von der elektrischen Last 3 gefordert wird als Lastenergie Pr im Folgenden bezeichnet.
Dann bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S142 die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 entsprechend dem Betriebsmodus der Wechselstrommaschine 1, der bei dem untergeordneten Prozess ausgewählt wurde, der in 4 gezeigt ist.
Spezifischer ausgedrückt, wenn der Energieerzeugungs-Modus ausgewählt ist, liegen die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 niedriger als der Schwellenwert Cp. Daher wird zur Förderung der Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 oder mit anderen Worten erhält die Wechselstrommaschine 1 die Erlaubnis eine erhöhte Menge an elektrischer Energie zu erzeugen, und es wird die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 auf einen negativen Wert eingestellt. Das heißt die Batterie 2 wird durch die Wechselstrommaschine 1 geladen. Bei diesem Beispiel wird Pb auf eine vorbestimmte maximal zulässige Ladeenergie eingestellt.
Wenn im Gegensatz dazu der Energieerzeugungs-Stopp-Modus ausgewählt wird, liegen die Energieerzeugungskosten Cg der Batterie 2 höher als der Schwellenwert Cp. Daher wird zum Unterdrücken der Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 oder mit anderen Worten erhält die Wechselstrommaschine 1 die Erlaubnis eine reduzierte Menge oder Betrag an elektrischer Energie zu erzeugen, und es wird die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 auf einen positiven Wert eingestellt. Das heißt die Batterie 2 wird entladen, um die elektrische Last 3 zu versorgen. Bei diesem Beispiel wird Pb auf eine vorbestimmte maximal zulässige Entladeenergie eingestellt.
Wenn ansonsten der Haltemodus ausgewählt wird, sind die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 nahezu gleich dem Schwellenwert Cp. Daher wird zum Halten des gegenwärtigen Wertes der Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 auf dem momentanen Wert gehalten.
Zusätzlich wird die maximal zulässige Ladeenergie in solcher Weise bestimmt, dass dann, wenn die Batterie 2 damit geladen wird, die Klemmenspannung der Batterie 2 nicht eine vorbestimmte maximal zulässige Spannung überschreitet. In ähnlicher Weise wird die maximal zulässige Entlade-Energie in solcher Weise bestimmt, dass dann, wenn die Batterie 2 durch diese entladen wird, die Klemmenspannung der Batterie 2 nicht unter eine vorbestimmte minimal zulässige Spannung abfällt.
Bei einem nachfolgenden Schritt S144 bestimmt das Steuergerät 4 den Betrag Px der elektrischen Energie, der von der Wechselstrommaschine 1 erzeugt werden muss und zwar durch Subtrahieren der Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 von der Lastenergie Pr.
Bei dem Schritt S146 wird oder vorbestimmte Wert Px verwendet und zwar anstelle des ausgewählten Betriebsmodus und zwar als Befehl für die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1.
In Einklang mit dem Befehl erzeugt die Wechselstrommaschine 1 den Betrag Px an elektrischer Energie. Spezifischer ausgedrückt wird basierend auf dem Betrag Px der elektrischen Energie und der Drehgeschwindigkeit der Wechselstrommaschine 1 der Betrag des Feldstromes, der der Feldwicklung der Wechselstrommaschine 1 zuzuführen ist, zuerst bestimmt. Dann wird der ermittelte Betrag des Feldstromes der Feldwicklung zugeführt, wodurch dann der Betrag Px an elektrischer Energie erzeugt wird.
Zusätzlich ist bei diesem Beispiel der Energieerzeugungs-Stopp-Modus der Wechselstrommaschine 1 nicht gleich einem Modus, bei dem die Wechselstrommaschine 1 vollständig das Erzeugen der elektrischen Energie anhält. Mit anderen Worten kann in dem Energieerzeugungs-Stopp-Modus bei diesem Beispiel die Wechselstrommaschine 1 elektrische Energie erzeugen, die der elektrischen Last 3 zugeführt wird, ohne dass dabei die Batterie 2 geladen wird.
Beispiel 3
Dieses Beispiel stellt eine abgewandelte Ausführung des Beispiels 2 dar. Es werden daher lediglich die Unterschiede zwischen denselben im Folgenden beschrieben.
Bei dem früheren Beispiel 2 wurde die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 auf einen vorbestimmten (das heißt fixierten) maximal zulässigen Ladewert bzw. Lade-Energie oder Entlade-Energie der Batterie 2 eingestellt.
Im Vergleich zu diesem Beispiel wird die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 unter Verwendung von Plänen bestimmt, die in dem Speicher des Steuergerätes 4 gespeichert sind.
Spezifischer ausgedrückt kann die Klemmenspannung der Batterie 2 (das heißt die Spannung des Energieversorgungsbusses des elektrischen Systems) sich lediglich innerhalb eines begrenzten Bereiches um eine Bezugsspannung herum ändern. Darüber hinaus ist die Klemmenspannung der Batterie 2 eine Funktion des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 2, und die Lade/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 ist gleich dem Produkt aus dem Lade-/Entlade-Strom und der Klemmenspannung der Batterie 2. Demzufolge muss die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 so eingestellt werden, dass die Klemmenspannung der Batterie 2 innerhalb des begrenzten Bereiches gehalten wird.
Im Hinblick auf die obigen Ausführungen wird bei diesem Beispiel dann, wenn der Energieerzeugungs-Modus ausgewählt wird, die maximal zulässige Lade-Energie zuerst bestimmt und zwar unter Verwendung eines Lade-Planes, der in dem Speicher gespeichert ist, und zwar in Form einer Lade-Energie, mit der Batterie 2 geladen werden kann, um die Klemmenspannung derselben auf die maximal zulässige Spannung zu bringen. Die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 wird dann auf die bestimmte maximal zulässige Ladeenergie eingestellt. Wenn im Gegensatz dazu der Energieerzeugungs-Stopp-Modus ausgewählt ist, wird zuerst die maximal zulässige Entlade-Energie bestimmt und zwar unter Verwendung eines Entlade-Planes, der in dem Speicher gespeichert ist, und zwar als Entlade-Energie, mit der die Batterie 2 entladen werden kann, um die Klemmenspannung der Batterie auf die minimal zulässige Spannung zu bringen.
Es wird dann die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 auf die vorbestimmte maximal zulässige Entlade-Energie eingestellt.
Die Lade- und Entlade-Pläne können so bestimmt werden, dass sie jeweils Beziehungen zwischen der Lastenergie Pr und der maximal zulässigen Lade-Energie und zwischen der Lastenergie Pr und der maximal zulässigen Entlade-Energie repräsentieren. Dies ist deshalb der Fall, da die Klemmenspannung der Batterie 2 eine Funktion der Lastenergie Pr ist.
Ansonsten können die Lade- und Entlade-Pläne vorbestimmt sein, so dass sie die Beziehungen zwischen dem Wert SOC der Batterie 2 und der maximal zulässigen Lade-Energie und zwischen dem Wert SOC und der maximalen zulässigen Entlade-Energie repräsentieren. Dies ist deshalb der Fall, da die Klemmenspannung der Batterie 2 eine Funktion des Wertes SOC der Batterie 2 ist.
Abgewandelte Ausführungsform 1
Bei der Hybridsteuerung, die in 7 gezeigt ist, ist es auch möglich einen Strom anstatt der elektrischen Energie zu verwenden.
Spezieller ausgedrückt basieren die Lastenergie Pr, die Lade-/Entlade-Energie Pb der Batterie 2 und die erforderliche Ausgangsenergie Px der Wechselstrommaschine 1 auf nahezu der gleichen Spannung des Energieerzeugungsbusses. Es ist somit möglich den Laststrom Ir, den Lade-/Entlade-Strom Ib und den erforderlichen Ausgangsstrom Ix dadurch zu erhalten, indem Pr, Pb und Px durch die Spannung des Stromversorgungsbusses jeweils geteilt werden. Es kann dann der Feldstrom, welcher der Feldwicklung der Wechselstrommaschine 1 zugeführt wird, gesteuert werden und zwar unter Verwendung eines Planes, damit die Wechselstrommaschine 1 die Möglichkeit erhält den Strom Ix auszugeben. Der Plan besteht aus einem dreidimensionalen Plan, der die Beziehung zwischen dem Ausgangsstrom Ix der Wechselstrommaschine 1, dem Feldstrom und der Drehgeschwindigkeit der Wechselstrommaschine 1 repräsentiert wird.
Abgewandelte Ausführungsform 2
Bei dieser abgewandelten Ausführungsform ist die Schwellenwertfunktion f (SOC), die in 3 gezeigt ist, basierend auf einer Änderung in dem Wert SOC der Batterie 2 modifiziert.
Spezifischer ausgedrückt verschiebt das Steuergerät 4 basierend auf der Änderung von SOC der Batterie 2 für eine gerade stattgefundene Zeitperiode einer gegebenen Länge, die Schwellenwertfunktion f (SOC) in einer Richtung, um die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 zu reduzieren und zwar in solcher Weise, dass der Verschiebebetrag mit der Zunahme von SOC abnimmt. Mit anderen Worten ist gemäß der Darstellung in 8 der Betrag ΔCP der Verschiebung an der unteren Grenze SOC_LL von SOC größer als der Betrag ΔCP' der Verschiebung bei irgendeinem anderen Wert von SOC.
9 zeigt einen Prozess des Steuergerätes 4 zum Modifizieren der Schwellenwertfunktion f (SOC).
Zuerst bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S 160 den Wert SOC der Batterie 2 in regulären Intervallen und speichert diesen in dem Speicher.
Dann bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S162 die Änderung von SOC der Batterie 2 für die kürzlich aufgetretene Zeitperiode der gegebenen Länge.
Bei einem nachfolgenden Schritt S164 bestimmt das Steuergerät 4, basierend auf der Änderung SOC der Batterie 2, ob es erforderlich ist, die Schwellenwertfunktion f (SOC) zu modifizieren.
Wenn bei dem Schritt S164 die Bestimmung zu einer Antwort „NEIN“ führt, kehrt der Prozess zu dem Schritt S160 zurück.
Ansonsten, wenn bei der Bestimmung bei dem Schritt S164 eine Antwort gemäß „JA“ erzeugt wird, schreitet der Prozess zu dem Schritt S166 voran.
Bei dem Schritt S166 modifiziert das Steuergerät 4 die Schwellenwertfunktion f (SOC).
Bei dieser speziellen Ausführungsform ist die Änderung in dem Wert SOC der Batterie 2 für die kürzlich abgelaufene Zeitperiode wiedergegeben durch den Maximalwert von SOC, dem Minimalwert von SOC und der mittleren Schwankung SOC_AV in dem Wert von SOC für diese Zeitperiode.
10 zeigt ein Beispiel der Änderung von SOC der Batterie 2, wenn das Automobil fährt. Ein Bezugswert SOC_RV von SOC ist auch in der Figur gezeigt, der aus dem Mittelwert der oberen Grenze SOC_UL und der unteren Grenze SOC_LL bestehen kann. Die mittlere Schwankung SOC_AV kann mit Hilfe der folgenden Gleichung bestimmt werden: $SOC_AV = \int | SOC - SOC_RV | dt$
in der die Integration für die letzte Zeitperiode der gegebenen Länge durchgeführt wird.
Basierend auf der oben bestimmten Änderung in dem Wert SOC der Batterie 2 wird dann der Betrag ΔCP der Verschiebung an der unteren Grenze SOC_LL bestimmt und zwar durch Verwendung eines vorbestimmten vierdimensionalen Planes, der die Beziehung zwischen dem Betrag ΔCP der Verschiebung, dem Maximalwert von SOC, dem Minimalwert von SOC und der mittleren Variation von SOC repräsentiert.
Dann wird basierend auf dem ermittelten ΔCP der Betrag ΔCP' bei einem anderen Wert von SOC mit Hilfe der folgenden Gleichung bestimmt: $Δ CP' = f 1 (Δ CP, SOC)$
worin f1 eine vorbestimmte Funktion ist.
Es wird somit die Schwellenwertfunktion f (SOC) modifiziert. Es sei darauf hingewiesen, dass die Funktion f1 vorbestimmt ist, so dass ΔCP' mit einer Zunahme von SOC der Batterie 2 abnimmt. Es sei auch darauf hingewiesen, dass der vierdimensionale Plan vorbestimmt ist, um die Schwellenwertfunktion f (SOC) in der Richtung zu verschieben entsprechend einer Reduzierung der gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1.
Spezifischer ausgedrückt, wenn der maximale Wert von SOC für die kürzliche Zeitperiode groß ist, erreicht der Wert SOC der Batterie 2 wahrscheinlich die obere Grenze SOC_UL in naher Zukunft. Wenn ferner der Wert SOC der Batterie 2 bei der oberen Grenze SOC_UL liegt, kann die Wechselstrommaschine 1 die Batterie 2 nicht laden, selbst wenn dann die Energieerzeugungskosten Cg derselben sehr niedrig sind, wodurch die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten erhöht werden.
Daher wird unter Verwendung des Planes, wenn der maximale Wert von SOC dicht bei der oberen Grenze SOC_UL liegt, die Schwellenwertfunktion f (SOC) nach unten hin verschoben, das heißt sie wird modifiziert, um den Schwellenwert Cp abzusenken. Demzufolge wird die Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 unterdrückt, wodurch dann der Wert SOC der Batterie 2 abgesenkt wird. Als ein Ergebnis werden die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 reduziert.
Wenn darüber hinaus der minimale Wert von SOC für die unmittelbar vorhergehende Zeitperiode klein ist, neigt der Wert SOC der Batterie 2 dazu die untere Grenze SOC_LL in naher Zukunft zu erreichen. Wenn ferner SOC der Batterie 2 bei der unteren Grenze SOC_LL liegt, kann die Wechselstrommaschine 1 die Batterie 2 laden selbst wenn die Energieerzeugungskosten desselben sehr hoch liegen, wodurch dann die gesamten Energieerzeugungskosten reduziert werden.
Es wird daher unter Verwendung des Planes, wenn der minimale Wert von SOC dicht bei der unteren Grenze SOC_LL liegt, die Schwellenwertfunktion f (SOC) nach oben hin verschoben, das heißt dieser wird modifiziert, um den Schwellenwert Cp zu vergrößern. Demzufolge wird die Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 gefördert, um die Batterie 2 zu laden, wodurch SOC der Batterie 2 erhöht wird.
Als Ergebnis werden die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 erhöht.
Wenn ferner die mittlere Variation in dem Wert SOC größer ist als ein vorbestimmter positiver Schwellenwert, neigt der Wert SOC der Batterie 2 dazu die obere Grenze SOC_UL in naher Zukunft zu erreichen.
Es wird daher unter Verwendung des Planes, wenn die mittlere Variation in dem Wert SOC größer ist als der vorbestimmte positive Schwellenwert, die Schwellenwertfunktion f (SOC) nach unten hin verschoben, das heißt sie wird modifiziert, um den Schwellenwert Cp zu reduzieren. Es wird daher die Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 unterdrückt, wodurch der Wert von SOC der Batterie 2 reduziert wird. Als ein Ergebnis werden die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 abgesenkt.
Wenn im Gegensatz dazu die mittlere Variation von SOC kleiner ist als ein vorbestimmter negativer Schwellenwert, neigt der Wert SOC der Batterie 2 dazu, die untere Grenze SOC_LL in einer nahen Zukunft zu erreichen.
Es wird daher unter Verwendung des Planes, wenn die mittlere Schwankung in dem Wert von SOC kleiner ist als der vorbestimmte negative Schwellenwert, die Schwellenwertfunktion f (SOC) nach oben hin verschoben, das heißt dieser wird modifiziert, um den Schwellenwert Cp zu vergrößern. Demzufolge wird die Energieerzeugung der Wechselstrommaschine 1 zum Laden der Batterie 2 gefördert, wodurch der Wert von SOC der Batterie 2 erhöht wird. Als ein Ergebnis werden die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 erhöht.
Zusätzlich ist es auch möglich den vierdimensionalen Plan selbst zu modifizieren und zwar entsprechend dem Fahrzustand des Automobils. Der Fahrzustand kann beispielsweise die Beschleunigung, Verzögerung, ein regeneratives Bremsen und ein Leerlaufanhalten des Automobils umfassen. In diesem Fall wird die Modifizierung des Planes auch in einer Richtung vorgenommen, um die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 abzusenken.
Andere abgewandelte Ausführungsformen
11 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Schwellenwertfunktion f (SOC), die aus einer linearen Funktion besteht.
12 zeigt eine andere abgewandelte Ausführungsform der Schwellenwertfunktion f (SOC), die aus einer quadratischen Funktion besteht.
13 zeigt noch eine andere abgewandelte Ausführungsform der Schwellenwertfunktion f (SOC), die aus einer Sigmoidfunktion besteht.
14 zeigt noch eine andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC), die in der Form eines dreidimensionalen Planes vorliegt, der eine Beziehung zwischen SOC der Batterie 2, der Lastenergie Pr und dem Schwellenwert Cp repräsentiert.
15 zeigt noch eine andere Variation der Schwellenwertfunktion f (SOC), die Hysterese-Schleifen in der Nachbarschaft der unteren und oberen Grenze SOC_LL und SOC_UL von SOC der Batterie 2 aufweist, um häufige Änderungen in dem Betriebsmodus der Wechselstrommaschine 1 zu verhindern.
Spezifischer ausgedrückt, wenn bei der Schwellenwertfunktion, die in 15 gezeigt ist, der Wert SOC der Batterie 2 auf die untere Grenze SOC_LL abgefallen ist, wird dem Schwellenwert CP ein extrem großer Wert erteilt und es wird dieser Wert gehalten, bis sich SOC auf einen annehmbaren niedrigen Wert wieder erholt hat. Wenn im Gegensatz dazu SOC der Batterie 2 auf die obere Grenze SOC_UL angestiegen ist, erhält der Schwellenwert CP den Wert von Null und wird auf Null gehalten, bis sich SOC auf einen annehmbaren hohen Wert wieder erholt hat.
Es können daher häufige Änderungen im Betriebsmodus der Wechselstrommaschine verhindert werden und es kann die Lebensdauer der Batterie 2 erweitert werden.
[Zweite Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform steuert das Steuergerät 4 die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 unter Verwendung eines Paares von Schwellenwertfunktionen fL (SOC) und fH (SOC).
Gemäß 16 bilden die zwei Funktionen fL (SOC) und fH (SOC) zusammen eine Hysterese-Schleife um die Schwellenwertfunktion f (SOC) der früheren Ausführungsform herum, die in 3 gezeigt ist.
Die Schwellenwertfunktion fL (SOC) wird dazu verwendet, den Schwellenwert Cp der Energieerzeugungskosten zu bestimmen, wenn SOC der Batterie 2 sich auf einem langzeitlichen Anstieg befindet. Andererseits wird die Schwellenwertfunktion fH (SOC) dazu verwendet, um den Schwellenwert Cp der Energieerzeugungskosten zu bestimmen, wenn SOC der Batterie 2 sich auf einer langzeitlichen Abfalllinie befindet.
Mit anderen Worten wird die Schwellenwertfunktion fL (SOC) dadurch erhalten, indem man f (SOC) der früheren Ausführungsform nach unten hin verschiebt, wenn eine fortgesetzte Tendenz für die Batterie 2 zum Laden besteht. In ähnlicher Weise wird die Schwellenwertfunktion fH (SOC) dadurch erhalten, indem man die Schwellenwertfunktion f (SOC) nach oben verschiebt, wenn eine fortgesetzte Tendenz für die Batterie 2 besteht sich zu entladen.
Wenn somit die Batterie 2 eine fortgesetzte Tendenz aufweist geladen zu werden, wird der Schwellenwert CP unter Verwendung der Schwellenwertfunktion fL (SOC) bestimmt, so dass die Batterie 2 entladen werden kann, wenn nicht dann die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 sehr niedrig liegen. Wenn im Gegensatz dazu die Batterie 2 eine fortgesetzte Tendenz aufweist entladen zu werden oder sich zu entladen, wird der Schwellenwert CP unter Verwendung der Schwellenwertfunktion fH (SOC) bestimmt, so dass die Batterie 2 geladen wird oder sich laden kann, wenn nicht dann die Energieerzeugungskosten Cg der Wechselstrommaschine 1 sehr hoch liegen.
Es wird demzufolge durch die Verwendung des Paares der Schwellenwertfunktionen fL (SOC) und fH (SOC) möglich in geeigneterer Weise den Energieerzeugungs-Betrieb der Wechselstrommaschine 1 entsprechend dem Wert SOC der Batterie 2 zu steuern.
Speziell dann, wenn eine Verschlechterung der Batterie 2 detektiert wird, wird es möglich in geeigneter Weise die Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 zu steuern, um eine weitere Verschlechterung der Batterie 2 zu unterdrücken.
[Dritte Ausführungsform]
Bei dieser Ausführungsform wird die Verschlechterung der Batterie 2 in Betracht gezogen und zwar bei der Steuerung des Steuergerätes 4 bei dem Energieerzeugungs-Betrieb der Wechselstrommaschine.
Wenn gemäß 17 eine beträchtliche Verschlechterung der Batterie 2 detektiert wird, verschiebt das Steuergerät 4 die Schwellenwertfunktion f (SOC) der ersten Ausführungsform, die in 3 gezeigt ist, um die untere Grenze SOC_LL von SOC der Batterie 2 zu vergrößern. Die Differenz zwischen SOC_LL in der ursprünglichen Schwellenwertfunktion f (SOC) und dem neuen Wert SOC_LL in der resultierenden Funktion f (SOC) wird basierend auf dem Grad der Verschlechterung der Batterie 2 bestimmt. Beispielsweise kann der neue Wert SOC_LL proportional zu dem Grad der Verschlechterung der Batterie 2 eingestellt werden.
Die 18 und 19 zeigen eine Prozess des Steuergerätes 4 zum Steuern der Energieerzeugungs-Operation der Wechselstrommaschine 1 unter Berücksichtigung der Verschlechterung der Batterie 2.
Zunächst liest das Steuergerät 4 bei einem Schritt S150 von 18 die Parameter, die für den momentanen Zustand der Batterie 2 repräsentativ sind. Dann bestimmt das Steuergerät 4 bei einem Schritt S152 den Grad Dd der Verschlechterung der Batterie 2 basierend auf diesen Parametern. Zusätzlich wurde eine Anzahl von Verfahren zum Bestimmen des Grades der Batterieverschlechterung vorgeschlagen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der Grad Dd der Verschlechterung der Batterie 2 basierend auf der Summe eines Integrationswertes des Lade-Stromes der Batterie 2 und einem Integrationswert des Entlade-Stromes der Batterie 2 bestimmt. Es ist jedoch auch möglich den Grad Dd basierend auf lediglich einem der Integrationswerte zu bestimmen.
Bei dem nachfolgenden Schritt S154 bestimmt das Steuergerät 4, ob der Grad Dd der Verschlechterung der Batterie 2 einen ersten Schwellenwert Thd1 überschreitet.
Wenn bei der Bestimmung bei dem Schritt S154 die Antwort von „NEIN“ erzeugt wird, verläuft der Prozess weiter zu dem Schritt S156.
Bei dem Schritt S156 selektiert das Steuergerät 4 die Funktion f (SOC) als Schwellenwertfunktion für die Steuerung bei dem Energieerzeugungs-Betrieb der Wechselstrommaschine 1. Dann verläuft der Prozess zu einem Schritt S 160 von 19.
Wenn im anderen Fall die Bestimmung bei dem Schritt S154 zu einer Antwort von „JA“ führt, verläuft der Prozess zu einem Schritt S158.
Bei dem Schritt S158 verwendet das Steuergerät 4 die Funktion f (SOC) als Schwellenwertfunktion für die Steuerung des Energieerzeugungs-Betriebes der Wechselstrommaschine 1. Dann verläuft der Prozess zu einem Schritt S 160 von 19.
Bei dem Schritt S160 bestimmt das Steuergerät 4 ob der Grad Dd der Verschlechterung der Batterie 2 einen zweiten Schwellenwert Thd2 überschreitet, der höher liegt als der erste Schwellenwert Thd1.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S160 zu einer Antwort von „JA“ führt, verläuft der Prozess zu dem Schritt S162.
Bei dem Schritt S162 verschiebt das Steuergerät 4 die momentane Energieerzeugungs-Kostensteuerung zu einer Konstantspannungssteuerung hin. Dann verläuft der Prozess zu dem Schritt S164.
Wenn im anderen Fall die Bestimmung bei dem Schritt S160 zu einer Antwort von „NEIN“ führt, verläuft der Prozess direkt zu dem Schritt S164.
Bei dem Schritt S164 bestimmt das Steuergerät 4 einen Befehl und sendet den Befehl zu der Wechselstrommaschine 1 für den Energieerzeugungs-Betrieb der Wechselstrommaschine 1, so dass die Wechselstrommaschine 1 in Einklang mit diesem Befehl arbeiten kann.
Wenn bei dem oben erläuterten Prozess keine Verschlechterung der Batterie 2 vorhanden ist, führt das Steuergerät 4 eine Energieerzeugungs-Kostensteuerung unter Verwendung der Schwellenwertfunktion f (SOC) der ersten Ausführungsform durch, wodurch die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 minimiert werden. Wenn ferner bei der Batterie 2 ein niedriger Grad an Verschlechterung vorhanden ist, führt das Steuergerät 4 eine Energieerzeugungs-Kostensteuerung unter Verwendung der Funktion f (SOC) der vorliegenden Ausführungsform durch, wodurch dann die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten der Wechselstrommaschine 1 reduziert werden, jedoch die Verschlechterung der Batterie 2 weiter unterdrückt wird. Wenn ferner ein hoher Grad der Verschlechterung der Batterie 2 vorhanden ist, führt das Steuergerät 4 die Konstantspannungssteuerung durch, wodurch die Lebensdauer der Batterie 2 sichergestellt wird.
Während die oben beschriebenen speziellen Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und erläutert wurden, sei für Fachleute darauf hingewiesen, dass bei der praktischen Realisierung der Erfindung vielfältige Abwandlungen, Änderungen und Verbesserungen beim Gegenstand der Erfindung vorgenommen werden können, ohne dabei den Rahmen des offenbarten Konzeptes zu verlassen.
Beispielsweise richtet sich die Erfindung bei den früheren Ausführungsformen auf das Steuergerät 4 zum Steuern der Automobil-Wechselstrommaschine 1, die durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird und so konfiguriert ist, um die Autobatterie 2 zu laden und um die elektrische Last 3 in dem elektrischen System zu versorgen.
Jedoch kann die Erfindung auch bei irgendeinem anderen Steuergerät angewendet werden, um einen Elektrogenerator zu steuern, der durch eine Maschine angetrieben wird und so konfiguriert ist, um eine elektrische Energiespeichervorrichtung zu laden und eine elektrische Last zu versorgen.

Claims

Steuergerät (4) für einen Elektrogenerator (1), wobei der Elektrogenerator (1) durch eine Maschine angetrieben wird und konfiguriert ist, um eine elektrische Energiespeichervorrichtung (2) zu laden und um eine elektrische Last (3) zu versorgen, wobei das Steuergerät (4) folgendes aufweist: eine Energieerzeugungskosten-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) basierend auf Parametern zu bestimmen, die für den Betriebszustand der Maschine repräsentativ sind, und basierend auf einem Betrag der elektrischen Energie, der durch den Elektrogenerator (1) erzeugt wird; eine Schwellenwert-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um einen Schwellenwert (Cp) von Energieerzeugungskosten als eine Funktion (f(SOC)) eines Ladezustandes (SOC) der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) zu bestimmen; einem Komparator, der in solcher Weise arbeitet, um die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) mit dem Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten zu vergleichen; und einem Controller, der in solcher Weise arbeitet, um den Elektrogenerator (1) zu steuern, damit dieser folgendes erzeugt: einen erhöhten Betrag der elektrischen Energie, wenn die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie niedriger liegen als der Schwellenwert (Cp), so dass sowohl die elektrische Last (3) versorgt wird als auch die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) geladen wird, und einen reduzierten Betrag an elektrischer Energie, wenn die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) durch den Komparator so bestimmt werden, dass sie höher liegen als der Schwellenwert (Cp), so dass die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) die Möglichkeit erhält sich zu entladen, um die elektrische Last (3) zu versorgen, wobei das Steuergerät (4) einen Speicher aufweist, in welchem eine Funktion (f(SOC)) gespeichert ist, die eine Beziehung zwischen dem Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) und dem Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) repräsentiert, wobei die Funktion (f(SOC)) derart ausgebildet ist, dass der Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) bei Zunahme des Wertes SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) in einem Bereich von einer vorbestimmten unteren Grenze zu einer vorbestimmten oberen Grenze abnimmt, wobei das Steuergerät (4) eine Funktions-Modifiziervorrichtung aufweist, die in solcher Weise arbeitet, um die Funktion (f(SOC)) basierend auf einer Änderung in dem Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) für eine Zeitperiode einer gegebenen Länge zu modifizieren, wobei die Funktions-Modifiziervorrichtung die Funktion (f(SOC)) durch Verschieben einer Kurve modifiziert, welche die Funktion (f(SOC)) auf einem zweidimensionalen Plan repräsentiert, dessen horizontale und vertikale Achse jeweils den Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) und den Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) wiedergeben, dadurch gekennzeichnt, dass die Funktions-Modifiziervorrichtung die Kurve in einer Richtung verschiebt, um die gesamten mittleren Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) in solcher Weise zu reduzieren, dass der Betrag der Verschiebung mit der Zunahme in dem Wert von SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) abnimmt.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) durch eine Erhöhung im Brennstoffverbrauch der Maschine repräsentiert sind, um den Elektrogenerator (1) anzutreiben, um eine elektrische Einheitsenergie zu erzeugen.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, ferner mit einer SOC-Bestimmungsvorrichtung, die in solcher Weise arbeitet, um den Wert SOC der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) zu bestimmen.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) mit einem Betrag der elektrischen Energie ladbar ist, der nicht größer ist als eine maximal zulässige Lade-Energie der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2).
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) sich um einen Betrag der elektrischen Energie entlädt, der nicht größer ist als eine maximal zulässige Entlade-Energie der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2).
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem das Steuergerät (4) den Elektrogenerator (1) so steuert, um das Erzeugen der elektrischen Energie zu stoppen, wenn die Energieerzeugungskosten (Cg), die durch den Komparator bestimmt oder ermittelt werden, höher liegen als der Schwellenwert (Cp).
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert (Cp) der Energieerzeugungskosten (Cg) derart festgelegt wird, dass dieser höher als irgendwelche praktisch möglichen Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) liegt, wenn der SOC niedriger als die vorbestimmte untere Grenze liegt und dass dieser niedriger als irgendwelche praktisch möglichen Energieerzeugungskosten (Cg) des Elektrogenerators (1) liegt, wenn der SOC höher liegt, als die vorbestimmte obere Grenze.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktions-Modifiziervorrichtung den Betrag der Verschiebung als eine Funktion (f(SOC)) eines maximalen Wertes von SOC für die Zeitperiode bestimmt.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktions-Modifiziervorrichtung den Betrag der Verschiebung als eine Funktion (f(SOC)) eines minimalen Wertes von SOC für die Zeitperiode bestimmt.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktions-Modifiziervorrichtung den Betrag der Verschiebung als Funktion (f(SOC)) einer mittleren Variation von SOC für die Zeitperiode bestimmt.
Steuergerät (4) nach Anspruch 10, bei dem die mittlere Variation von SOC durch Integrieren einer Differenz zwischen dem Wert SOC und einem Bezugswert für die Zeitperiode bestimmbar ist.
Steuergerät (4) nach Anspruch 11, bei dem der Bezugswert aus einem Mittelwert der vorbestimmten unteren und oberen Grenze von SOC besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) eine erste Hysterese-Schleife in einem ersten Bereich von SOC aufweist, welcher die vorbestimmte untere Grenze enthält, und eine zweite Hysterese-Schleife aufweist und zwar in einem zweiten Bereich von SOC, welcher die vorbestimmte obere Grenze enthält.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) eine Hysterese-Schleife aufweist, welche die Gesamtheit des Bereiches von der vorbestimmten unteren Grenze zu der vorbestimmten oberen Grenze belegt.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) aus einer linearen Funktion besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) aus einer quadratischen Funktion besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) aus einer kubischen Funktion besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Funktion (f(SOC)) aus einer Sigmoid-Funktion besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, wobei die Funktions-Modifiziervorrichtung in solcher Weise arbeitet, um einen Grad der Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) zu bestimmen und um basierend auf dem bestimmten Grad der Verschlechterung die Funktion (f(SOC)) zu modifizieren, um die Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) zu unterdrücken.
Steuergerät (4) nach Anspruch 19, bei dem der Komparator ferner den Grad der Verschlechterung der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) mit einem vorbestimmten Schwellenwert (Cp) vergleicht und bei dem dann, wenn der Grad der Verschlechterung den vorbestimmten Schwellenwert (Cp) überschreitet, der Controller den Elektrogenerator (1) steuert, um eine Klemmenspannung der elektrischen Energiespeichervorrichtung (2) auf eine Bezugsspannung zu regeln.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem der Elektrogenerator (1) aus einer Automobil-Wechselstrommaschine besteht und bei dem die elektrische Energiespeichervorrichtung (2) aus einer Automobil-Batterie besteht.
Steuergerät (4) nach Anspruch 1, bei dem die Parameter, die den Betriebszustand der Maschine repräsentieren, eine Drehgeschwindigkeit der Maschine und ein Ausgangsdrehmoment der Maschine umfassen.