DE102007025492A1

DE102007025492A1 - Elektroleistungsversorgungssystem für ein Motorfahrzeug

Info

Publication number: DE102007025492A1
Application number: DE102007025492A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Kariya Tani; Kazuyoshi Kariya Obayashi; Takashi Kariya Senda; Yukihiro Kariya Yamashita; Daisuke Kariya Kuroda
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-06-06
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2027-06-02
Also published as: KR20090017673A; US7710068B2; KR100896776B1; KR100906229B1; JP2007327337A; KR20080092208A; JP4577274B2; US20080157539A1; DE102007025492B4

Abstract

Eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung zum Steuern eines elektrischen Generators (102) eines Fahrzeugs begrenzt die Rate einer Änderung einer Leistungsversorgungsspannung auf einen vorbestimmten Bereich einer Variationsrate, wenn die Änderung durch Operationen zum Steuern des Ladezustands einer Fahrzeugbatterie (108) verursacht wird, und steuert die erzeugte Leistung, um das Antriebsdrehmoment, das durch eine Maschine (101) an den Generator (102) angelegt wird, anzupassen. Wenn sich der Bedarf einer elektrischen Last (107a, b) ändert, wird die erzeugte Leistung gesteuert, um eine resultierende momentane Änderung der Leistungsversorgungsspannung, die durch eine Ansprechverzögerung der Maschine (101) verursacht wird, zu begrenzen, während eine resultierende momentane Menge einer Variation der Maschinendrehzahl minimiert wird.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung basiert auf der am 6. Juni 2006 eingereichten japanischen Patenterstanmeldung Nr. 2006-156745, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Anmeldung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Elektroleistungsversorgungssystem (auf das im Folgenden einfach als ein Leistungsversorgungssystem Bezug genommen ist), das in einem Motorfahrzeug eingebaut ist, zum Regulieren der elektrischen Leistung, die aus einem elektrischen Generator, der durch die Fahrzeugmaschine getrieben wird, erzeugt wird.
Beschreibung der verwandten Technik
Aufgrund der erhöhten Menge einer elektrischen Ausrüstung, die in den letzten Jahren in Motorfahrzeuge eingebaut wurde, mit einer damit einhergehenden Erhöhung des Pegels einer elektrischen Leistung, die zum Betreiben einer solchen Ausrüstung erzeugt werden muss, wird es nötig, dass der maschinengetriebene elektrische Generator eines Fahrzeugs einen höheren Pegel einer elektrischen Leistung erzeugt. Ein entsprechend höherer Pegel eines Drehmoments muss durch die Maschine an den elektrischen Generator angelegt werden, um eine Erhöhung einer elektrischen Leistungsabgabe zu bewirken, und dies resultiert in einer Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs der Maschine. Es wäre wünschenswert, das Ausmaß eines solchen erhöhten Kraftstoffverbrauchs zu reduzieren.
Im Stand der Technik wird als ein Verfahren zum Reduzieren eines Kraftstoffverbrauchs der Maschine der Aufwand eines Erzeugens einer elektrischen Leistung unter verschiedenen Betriebsbedingungen berechnet, und eine Erzeugung einer elektrischen Leistung ist auf Perioden, wenn der Aufwand niedrig ist, konzentriert. Ein solches Verfahren wurde beispielsweise in dem japanischen Patent Veröffentlichungsnr. 2004-260908 (Seiten 8 bis 13, 1 bis 8), auf das im Folgenden als Bezugsdokument 1 Bezug genommen ist, vorgeschlagen.
Bei dem Verfahren, das in dem Bezugsdokument 1 beschrieben ist, können jedoch die Variationen bei der erzeugten elektrischen Leistung größer sein und häufiger auftreten als dieselben, die bei einem herkömmlichen Typ einer Spannungsregulierung auftreten, so dass das Problem entsteht, dass die Leistungsversorgungsspannung (d. h. sowohl die Ausgangsspannung des Generators als auch die Spannung der Fahrzeugbatterie) rasch und mit umfangreichen Schwankungen variieren kann. Als ein Resultat schwankt die Leistung, die einer elektrischen Ausrüstung, wie den Fahrzeugscheinwerfern, zugeführt wird. Dadurch können Probleme, wie ein Flackern der Scheinwerfer, auftreten, was für den Fahrer des Fahrzeugs störend sein kann.
Ferner variiert aufgrund solcher umfangreicher Schwankungen der Ausgangsleistung eines elektrischen Generators der Pegel eines Maschinendrehmoments, das durch den Generator absorbiert wird, beträchtlich. Insbesondere kann, wenn es innerhalb einer kurzen Zeitperiode zu einer plötzlichen großen Erhöhung der Drehmomentlast an der Maschine kommt, eine wesentliche Verringerung der Maschinendrehzahl auftreten. Es entsteht daher das Problem, dass aufgrund von Änderungen bei dem Lastdrehmoment an der Maschine, die aus Operationen zum Steuern des Ladezustands der Batterie auf einen passenden Pegel resultieren, d. h., die während Perioden durchgeführt werden, wenn ein Batterieladen mit einem minimierten Kraftstoffverbrauch durchgeführt werden kann, eine momentane Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeugs auftreten kann.
Dies kann eine Störung für den Fahrer des Fahrzeugs bewirken. Zusätzlich kann ein Senken der Maschinendrehzahl über eine lange Zeitperiode, wodurch durch den Generator ein unzureichende Leistung erzeugt wird, Probleme bei dem Betrieb einer Fahrzeugausrüstung verursachen.
Ferner können bei Typen einer Leistungsversorgungssteuervorrichtung des Stands der Technik für einen elektrischen Generator eines Fahrzeugs Änderungen des Lastleistungsbedarfs (d. h. einer Menge einer Leistung, die durch elektrische Lasten verbraucht wird) in momentanen Änderungen der Leistungsversorgungsspannung resultieren, während die resultierenden Variationen der Drehmomentlast an der Maschine in Änderungen der Maschinendrehzahl resultieren können, was eine momentane Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs verursacht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorhergehenden Probleme zu überwinden, indem ein Fahrzeugleistungsversorgungssystem geschaffen wird, wodurch Mengen einer Änderung, die bei der Leistungsversorgungsspannung des Systems als ein Resultat von Änderungen, die an dem Pegel einer Leistung, die der Fahrzeugbatterie zugeführt oder von derselben entladen wird, vorgenommen werden, auftreten, auf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt werden können, während zusätzlich die Rate, bei der eine solche Spannungsänderung auftritt, auf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einer Variationsrate begrenzt werden kann.
Als ein Resultat kann ein Laden/Entladen der Batterie optimal gesteuert werden, um sicherzustellen, dass ein Laden, um die Batterie auf einem ausreichenden Ladungspegel zu halten, mit einem reduzierten Kraftstoffverbrauch wirtschaftlich durchgeführt wird, während ferner sichergestellt wird, dass Probleme, wie momentane Variationen der Maschinendrehzahl (die aus solchen Batterieladesteueroperationen resultieren), minimiert werden können.
Zusätzlich können Mengen einer Änderung, die bei der Leistungsversorgungsspannung aufgrund von plötzlichen Änderungen eines elektrischen Lastbedarfs und einer Verzögerung beim Ändern des Antriebsdrehmoments, das von der Maschine zugeführt wird, ansprechend auf solche Änderungen des Lastbedarfs auftreten, auf innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt werden, während ferner sichergestellt wird, dass momentane Variationen der Maschinendrehzahl aufgrund einer solchen Änderung des Lastbedarfs minimiert werden.
Um die vorhergehenden Aufgaben zu lösen, schafft die Erfindung ein Fahrzeugleistungsversorgungssystem, das eine Batterie zum Zuführen einer elektrischen Leistung zu einer elektrischen Last über einen Leistungsversorgungsbus, einen elektrischen Generator zum Zuführen einer elektrischen Leistung über den Bus zu der Batterie und der elektrischen Last und eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung zum Steuern der Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, aufweist, bei dem eine Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung eine Steuerung anwendet, um die erzeugte Leistung bei einem Wert zu halten, um

a) die Lade-/Entladeleistung der Batterie innerhalb eines Bereichs von Werten einer Leistung zu halten, wodurch die Leistungsversorgungsspannung (die in dem Leistungsversorgungsbus erscheint) innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Spannungen gehalten wird, und ferner
b) die Rate einer Variation der Lade-/Entladeleistung innerhalb eines Bereichs von Werten einer Leistungsvariationsrate zu halten, wodurch die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Variationsraten gehalten wird.

Der Begriff „Lade-/Entladeleistung", wie in der folgenden Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen verwendet, ist so zu verstehen, dass derselbe die Menge einer Leistung, die gegenwärtig einer Batterie zugeführt wird (d. h., wenn einer Batterie ein Ladestrom zugeführt wird) oder die Menge einer Leistung, die gegenwärtig von der Batterie entladen wird, bedeutet. Der Wert der Lade-/Entladeleistung ist gleich der Differenz zwischen der Leistung, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, und der Leistung, die der elektrischen Last zugeführt wird.
In der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ist daher der Begriff „Erhöhung des Pegels der Lade-/Entladeleistung" so zu verstehen, dass derselbe eine Änderung, die entweder eine Erhöhung der Ladeleistung oder eine Verringerung der Entladeleistung der Batterie sein kann, bedeutet. Ähnlich ist eine „Verringerung des Pegels der Lade-/Entladeleistung" so zu verstehen, dass dieselbe eine Änderung, die entweder eine Verringerung der Ladeleistung oder eine Erhöhung der Entladeleistung sein kann, bedeutet.
Als ein Resultat kann die Leistungsversorgungsspannung innerhalb eines vorbestimmten Wertebereichs gehalten werden, wenn Änderungen an der Lade-/Entladeleistung vorgenommen werden, während ferner sichergestellt ist, dass diese Änderungen der Lade-/Entladeleistung keine abrupten Variationen der Leistungsversorgungsspannung verursachen. Probleme, wie ein Flackern der Fahrzeugscheinwerfer als ein Resultat der Steueroperationen zum Laden/Entladen der Batterie, können daher reduziert werden, da lediglich stufenweise Änderungen der Leistungsversorgungsspannung auftreten.
Bei einem solchen System wird der zulässige Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung basierend auf einem Berechnen des inneren Widerstands der Batterie und einem Berechnen von Werten, die den zulässigen Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung definieren, basierend auf diesem Wert eines inneren Widerstands zusammen mit gegenwärtig erfassten Werten der Leistungsversorgungsspannung (d. h. der Batteriespannung) und des Batteriestroms erhalten.
Auf diese Weise kann die Beziehung zwischen der Rate einer Variation des Pegels der Lade-/Entladeleistung der Batterie und einer entsprechenden Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung basierend auf dem tatsächlichen Betriebsstatus der Batterie genau berechnet werden.
Die Erfindung ist auf einen elektrischen Generator, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird, anwendbar, wobei das System der Erfindung eine Maschinensteuervorrichtung zum Steuern der Maschine aufweist, und bei dem die Leistungsversorgungssteuervorrichtung
basierend auf Faktoren, die den Status der elektrischen Last und den Ladezustand der Batterie aufweisen, einen verteilten Leistungswert des Generators als einen Pegel einer Leistung, die gegenwärtig durch den elektrischen Generator zu erzeugen ist, ableitet;
auf den verteilten Leistungswert des Generators einen Ausgleich anwendet, um die Rate einer Variation der Lade-/Entladeleistung der Batterie innerhalb des zulässigen Bereichs einer Variation der Lade-/Entladeleistung zu halten, und einen resultierenden ausgeglichenen verteilten Leistungswert des Generators als einen Bedarfswert für eine erzeugte Leistung einstellt; und
einen Bedarfswert eines Drehmoments, das durch die Maschine zum Antreiben des elektrischen Generators zu erzeugen ist, um den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erzeugen, zu der Maschinensteuervorrichtung sendet.
Ansprechend darauf
steuert die Maschinensteuervorrichtung die Maschine, um einen Maschinenbetriebszustand zum Erzeugen des Bedarfswerts eines Drehmoments zum Antreiben des Generators (d. h. zusätzlich zu dem Drehmoment, das angelegt wird, um das Fahrzeug anzutreiben) einzuleiten;
berechnet den verfügbaren Wert eines Drehmoments, das durch die Maschine gegenwärtig zum Antreiben des elektrischen Generators geliefert werden kann; und
sendet Daten, die den verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung.
Ansprechend darauf steuert die Leistungsversorgungssteuervorrichtung die erzeugte Leistung auf einen Pegel, wodurch das Drehmoment, das durch den Generator absorbiert wird, zu jedem Zeitpunkt dem verfügbaren Drehmoment entspricht.
Es sei bemerkt, dass der Begriff „verfügbares Drehmoment" in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen mit einer spezifischen Bedeutung verwendet ist. „Verfügbares Drehmoment", wie hierin verwendet, bedeutet eine Drehmomentmenge, die, wenn dieselbe als die Menge eines Drehmoments, das zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch den elektrischen Generator absorbiert wird, eingestellt ist, keine Änderung der Maschinendrehzahl verursacht. Die Menge eines Drehmoments, das durch den elektrischen Generator absorbiert wird, wird durch den Pegel einer Leistung, die der Generator gegenwärtig erzeugt, bestimmt. Der Wert eines verfügbaren Drehmoments wird durch die Maschinensteuervorrichtung basierend auf Faktoren, die die Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine umfassen, berechnet.
Wenn es zu einer plötzlichen Änderung der Leistung, die durch den elektrischen Generator erzeugt werden muss, kommt, z. B., wenn ein Laden der Batterie gestartet wird, und Befehle zum Steuern der Maschine gesendet werden, um die Menge eines Drehmoments, das zum Antreiben des elektrischen Generators geliefert wird, entsprechend zu ändern, gibt es eine bestimmte Menge einer Verzögerung (die im Vorhergehenden erwähnte Ansprechverzögerung der Steuerung), bevor die Maschine tatsächlich die bezeichnete Drehmomentänderung beendet. Wenn daher der elektrische Generator gesteuert würde, um die erzeugte Ausgangsleistung desselben unmittelbar zu ändern, um sich an die Bedarfsänderung anzupassen, würde die resultierende Erhöhung oder Verringerung des Lastdrehmoments an der Maschine verursachen, dass die Maschinen drehzahl momentan reduziert oder erhöht würde, wodurch das Fahrzeug momentan verzögert oder beschleunigt würde.
Mit dem vorhergehenden Aspekt der Erfindung ist jedoch sichergestellt, dass ungeachtet der Ansprechverzögerung der Maschinensteuerung der Pegel eines Drehmoments, das durch den elektrischen Generator absorbiert wird, im Wesentlichen an den tatsächlichen Pegel eines Drehmoments, das gegenwärtig durch die Maschine zum Antreiben des Generators erzeugt wird (zusätzlich zu dem Drehmoment, das angewendet wird, um das Fahrzeug anzutreiben), angepasst bleibt.
Das Problem von momentanen Variationen der Maschinendrehzahl aufgrund von Änderungen des Bedarfs an einer erzeugten Leistung (d. h. Änderungen, die durch Operationen zum Steuern der Lade-/Entladeleistung, um die Batterie in einem optimalen Zustand zu halten, bewirkt werden) kann daher im Wesentlichen überwunden werden.
Genauer gesagt, die Steuervorrichtung des elektrischen Generators führt eine Berechnung durch, um den verfügbaren Wert eines Drehmoments in einen entsprechenden Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung umzuwandeln, erfasst die Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung, berechnet einen Befehlswert für eine erzeugte Leistung, wodurch die Differenz reduziert wird, und steuert den Generator, um diesen Befehlswert einer erzeugten Leistung zu erzeugen.
Der Ausdruck „verfügbare erzeugte Leistung" ist in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen mit einer spezifischen Bedeutung verwendet. „Verfügbare erzeugte Leistung", wie hierin verwendet, bedeutet einen Wert einer erzeugten Leistung, der, wenn derselbe als der Wert, der zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch den elektrischen Generator erzeugt wird, eingestellt ist, an das verfügbare Drehmoment angepasst wird, d. h. keine Änderung der Maschinendrehzahl verursacht.
Von einem anderen Aspekt kann die Leistungsversorgungssteuervorrichtung konfiguriert sein, um eine Bedingung, bei der sich der Pegel der Lade-/Entladeleistung ändert, während der Lastleistungsbedarf konstant bleibt, zu erfassen und, wenn die Bedingung erfasst wird, durch eine Rückkopplungssteuerung einen Ausgleich auf den Befehlswert einer erzeugten Leistung anzuwenden, um die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb des zulässigen Bereichs einer Spannungsvariationsrate zu halten.
Auf diese Weise können, selbst wenn es in den Werten, die verwendet werden, um den zulässigen Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung zu definieren, Fehler gibt (beispielsweise aufgrund eines Fehlers bei dem berechneten Wert eines inneren Widerstands der Batterie), die Wirkungen dieser Fehler ausgeglichen werden, indem die tatsächliche Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung mit vorbestimmten maximal erlaubbaren Raten einer Erhöhung und einer Verringerung verglichen wird und die erzeugte Leistung entsprechend angepasst wird.
Von einem anderen Aspekt schafft die Erfindung eine Elektroleistungssteuervorrichtung, die den Pegel einer erzeugten elektrischen Leistung oder den Pegel einer Leistung, die durch die elektrische Last verbraucht wird (oder beides derselben) basierend auf einem ersten Bereich von Werten und einem zweiten Bereich von Werten einstellt, wobei
der erste Bereich ein zulässiger Bereich einer Variation einer Lade-/Entladeleistung ist, der einem zulässigen Bereich einer Variation der Leistungsversorgungsspannung unter einer Bedingung eines unveränderten Lastleistungsbedarfs entspricht, und
der zweite Bereich ein Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung ist, wodurch eine Menge einer momentanen Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs einer Variation gehalten wird, wenn die Variation der Leistungsversorgungsspannung unter einer Bedingung einer Änderung des Lastleistungsbedarfs auftritt und aus einer Verzögerung beim Anpassen des Antriebsdrehmoments, das an den elektrischen Generator angelegt ist (d. h. aufgrund der im Vorhergehenden erwähnten Ansprechverzögerung der Maschinensteuerung) ansprechend auf die Änderung des Lastleistungsbedarfs resultiert.
Auf diese Weise wird es, wenn es beispielsweise zu einer plötzlichen Erhöhung des Lastleistungsbedarfs kommt und dies ein momentanes Nicht-Ausreichen einer erzeugten elektrischen Leistung verursacht und daher eine Leistung von der Batterie entladen wird (d. h. die Lade-/Entladeleistung reduziert wird), möglich, den Pegel einer elektrischen Leistung, die während des Intervalls eines Nicht-Ausreichens erzeugt wird, vorübergehend zu reduzieren (und dadurch die Drehmomentlast an der Maschine vorübergehend zu reduzieren), um dadurch die Menge eines Senkens der Maschinendrehzahl zu reduzieren und gleichzeitig die Menge einer Verringerung der Leistungsversorgungsspannung, die durch das vorübergehende Nicht-Ausreichen der erzeugten Leistung verursacht wird, zu begrenzen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems;
2 zeigt Details einer Leistungsversorgungsvorrichtung bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ist ein Flussdiagramm einer Operationsfolge, die durch das Fahrzeugleistungsversorgungssystem des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird;
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Batterie-Spannungs-/Leistungs-Kennlinie zeigt;
5 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen einer Grenze dWu für die Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung;
6 ist ein Flussdiagramm einer Operationsfolge, die durch das System des ersten Ausführungsbeispiels ausgeführt wird, zum Ableiten eines verfügbaren Werts einer erzeugten elektrischen Leistung;
7 ist ein Diagramm zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen eines unteren Grenzwerts ΔWl für die Abweichung der Lade-/Entladeleistung;
8 ist ein Flussdiagramm einer Operationsfolge zum Berechnen eines Befehlswerts einer erzeugten Leistung, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
9 zeigt Details der Konfiguration eines Leistungsversorgungsausgleichsabschnitts bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
10 zeigt Zeitdiagramme zum Beschreiben eines Beispiels eines Betriebs, wenn es zu einer plötzlichen Erhöhung des Pegels einer Ladeleistung, die der Batterie zugeführt wird, kommt, unter der Annahme eines idealerweise korrekten Werts eines Grenzwerts der Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung;
11 zeigt Zeitdiagramme, die 10 entsprechen, zum Beschreiben eines Beispiels eines Betriebs, wenn bei einem Grenzwert der Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung ein Fehler auftritt;
12 zeigt Zeitdiagramme zum Beschreiben eines Beispiels eines Betriebs, wenn es zu einer plötzlichen Erhöhung eines elektrischen Lastbedarfs kommt, bei dem ersten Ausführungsbeispiel;
13 zeigt Details der Konfiguration einer Leistungsversorgungssteuervorrichtung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems;
14 ist ein Flussdiagramm einer Operationsfolge, die durch das zweite Ausführungsbeispiel ausgeführt wird;
15 ist ein Flussdiagramm einer Operationsfolge zum Berechnen eines Befehlswerts einer erzeugten Leistung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;
16 zeigt Zeitdiagramme zum Beschreiben eines Beispiels eines Betriebs, wenn es zu einer plötzlichen Erhöhung eines elektrischen Lastbedarfs kommt, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;
17 ist ein Diagramm, das einen Leistungsversorgungsausgleichsabschnitt, der bei einem dritten Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems benutzt wird, zeigt;
18 ist ein Diagramm, das eine Operationsfolge, die durch einen Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt des dritten Ausführungsbeispiels durchgeführt wird, zeigt;
19 zeigt die Gesamtkonfiguration eines vierten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems; und
20 zeigt die Konfiguration einer Maschinensteuereinheit bei dem vierten Ausführungsbeispiel.
BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Erstes Ausführungsbeispiel
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems. Wie gezeigt ist, umfasst das System eine Maschine 101, einen elektrischen Generator 102, eine Maschinensteuereinheit (im Folgenden durch ECU abgekürzt) 103, eine Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105, Laststeuervorrichtungen 106a und 106b und eine Batterie (d. h. eine elektrische Speicherbatterie) 108.
Der elektrische Generator (auf den im Folgenden einfach als der Generator Bezug genommen ist) 102 wird durch die Maschine 101 für eine Drehung angetrieben und führt elektrischen Lasten 107a, 107b eine Betriebsleistung zu, während derselbe ferner eine elektrische Leistung zuführt, um die Batterie 108 zu laden. Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 ist mit dem Generator 102 und mit den Laststeuervorrichtungen 106a und 106b, die jeweilige Steuerungen der Leistung, die den Lasten 107a bzw. 107b zugeführt wird, sind, verbunden. Auf Informationen, die von den Laststeuervorrichtungen 106a, 106b gesendet werden und die Gesamtmenge einer Leistung, die gegenwärtig für die Lasten 107a, 107b erforderlich ist, spezifizieren, ist im Folgenden als der Lastleistungsbedarf Bezug genommen. Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 steuert die Ausgangsleistung, die von dem Generator 102 erzeugt wird, zum Versorgen der elektrischen Lasten 107a, 107b gemäß dem Lastleistungsbedarf und überwacht ferner den Status der Batterie 108 und führt der Batterie 108, wenn nötig, eine Ladeleistung zu. Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 berechnet so die Menge einer elektrischen Leistung, die zu jedem Zeitpunkt erzeugt werden muss, und reguliert demgemäß die erzeugte Ausgangsleistung des Generators 102.
Der Generator 102, die Batterie 108 und die Laststeuervorrichtungen 106a, 106b (die das Zuführen einer Leistung zu den elektrischen Lasten 107a bzw. 107b steuern) sind gemeinsam mit einem Leistungsversorgungsbus 115 verbunden. Zum Durchführen einer seriellen Datenkommunikation zwischen den verschiedenen Vorrichtungseinheiten des Systems über ein Netz, wie ein CAN (= Controller Area Network = Steuerungsbereichsnetz), sind Kommunikationsleitungen 109, 110, 111 und 112 vorgesehen.
Die Schaltungsanordnung, die die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 bildet, kann auf einem Mikrocomputer oder einer Kombination von einem Mikrocomputer und Hardwareschaltungen basieren, wobei der Mikrocomputer unter einem geeigneten Steuerprogramm in Betrieb ist, um verschiedene Funktionen, die im Folgenden beschrieben sind, durch eine periodische Ausführung einer Verarbeitungsroutine durchzuführen. Zum leichteren Verständnis sind jedoch diese Funktionen als durch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Verarbeitungsabschnitten, die in dem Systemblockdiagramm von 2 gezeigt sind, ausgeführt beschrieben.
Hier besteht die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 aus einem Batteriestatuserfassungsabschnitt 401, einem Berechnungsabschnitt 402 für eine verteilte Leistung, einem Leistungsbedarfsberechnungsabschnitt 403, einem Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404, einem Leistungsausgleichsabschnitt 405, einem Drehmomentbedarfswertberechnungsabschnitt 406, einem Berechnungsabschnitt 407 für den Wert einer verfügbaren Leistung und einem Generatorsteuerabschnitt 104, deren jeweilige Funktionen im Folgenden beschrieben sind.
3 ist ein Flussdiagramm, das eine Operationsfolge, die durch das System zum Steuern einer Erzeugung einer elektrischen Leistung wiederholt ausgeführt wird, zeigt. Diese Operationen werden hauptsächlich durch die Leistungsversorgungssteuervorrich tung 105 ausgeführt, dieselben betreffen jedoch ferner die ECU 103, wie im Folgenden beschrieben ist.
Zunächst (Schritt S100) erfasst die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 den Wert eines Lastleistungsbedarfs, der gegenwärtig für die elektrischen Lasten 107a, 107b erforderlich ist.
Als nächstes (Schritt S101) leitet der Berechnungsabschnitt 402 für eine verteilte Leistung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 den optimalen Wert einer Lade-/Entladeleistung (wobei „Lade-/Entladeleistung" die im Vorhergehenden definierte Bedeutung hat) für die Batterie 108 ab. Dieser optimale Wert wird basierend auf Informationen (die von den Laststeuervorrichtungen 106a und 106b gesendet werden), die die Zustände der elektrischen Lasten 107a, 107b anzeigen, und Informationen über den Zustand der Batterie 108, die von dem Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 empfangen werden, abgeleitet.
Basierend auf dem optimalen Wert einer Lade-/Entladeleistung und dem Lastleistungsbedarf berechnet der Berechnungsabschnitt 402 für eine verteilte Leistung die Gesamtmenge einer Leistung, die gegenwärtig durch den Generator 102 erzeugt werden muss. Auf diese Gesamtmenge einer Leistung ist im Folgenden als die verteilte Leistung des Generators Bezug genommen, und dieselbe wird berechnet, um innerhalb eines Wertebereichs einer Leistung, die gegenwärtig durch den Generator 102 erzeugt werden kann, zu liegen und um zu ermöglichen, dass die Lade-/Entladeleistung so nahe wie möglich bei einem Optimum ist.
Genauer gesagt, der Wert der verteilten Leistung des Generators wird derart bestimmt, um einen Pegel einer Lade-/Entladeleistung der Batterie 108 zu erreichen, wodurch die Spannung der Batterie 108 innerhalb eines Bereichs zwischen einem vorbestimmten Maximal- und Minimalspannungswert gehalten wird. Auf diesen Bereich von Pegeln einer Lade-/Entladeleistung ist im Folgenden als der Bereich Nr. 1, d. h der einen zulässigen Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung darstellt, Bezug genommen.
4 ist ein Beispiel der Leistungs-/Spannungs-Betriebskennlinie der Batterie 108, das den Bereich Nr. 1 darstellt, wobei Werte einer Lade-/Entladeleistung entlang der horizontalen Achse und Werte einer Spannung der Batterie 108 (d. h. einer Leistungsversorgungsspannung) entlang der vertikalen Achse grafisch dargestellt sind.
Als nächstes (Schritt S102) leitet der Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 einen Grenzwert der Rate einer Erhöhung des Pegels der Lade-/Entladeleistung der Batterie 108 (auf den im Folgenden als die Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung, die in Einheiten von W/s gemessen wird, Bezug genommen ist) ab. Dies ist ein Wert, durch den die Rate einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung, die in dem Leistungsversorgungsbus 115 erscheint, innerhalb eines spezifischen Maximalwerts (auf den im Folgenden als die Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate, die in Einheiten von V/s gemessen wird, Bezug genommen ist) gehalten wird.
Ähnlich leitet der Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 einen Grenzwert der Rate einer Verringerung des Pegels einer Lade-/Entladeleistung der Batterie 108 (auf den im Folgenden als die Grenze dWl einer Verringerungsrate der Lade-/Entladeleistung, die in Einheiten von W/s gemessen wird, Bezug genommen ist) ab. Dies ist ein Wert, durch den die Rate einer Verringerung der Leistungsversorgungsspannung, die in dem Leistungsversorgungsbus 115 erscheint, innerhalb eines spezifischen Maximalwerts (auf den im Folgenden als die Grenze dVl einer Spannungsverringerungsrate, die in Einheiten von V/s gemessen wird, Bezug genommen ist) gehalten wird. Auf den Wertebereich einer Lade-/Entladeleistung zwischen dWu und dWl ist im Folgenden als der Bereich Nr. 2 Bezug genommen.
Die Werte von dVu und dVl sind als einen Bereich einer Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung definierend vorbestimmt, durch den für den Fahrer des Fahrzeugs keine Störung aufgrund von Wirkungen einer resultierenden Variation der Leistung, die den elektrischen Lasten zugeführt wird (z. B. ein Flackern der Fahrzeugscheinwerfer etc.) verursacht wird.
In der Praxis ist es unerwünscht, die Rate einer Variation der erzeugten elektrischen Leistung zu begrenzen, wenn eine Änderung des Werts der verteilten Leistung des Generators vorliegt, die durch eine Änderung des Lastleistungsbedarfs (z. B. aufgrund eines Einschaltens der Scheinwerfer durch den Fahrer des Fahrzeugs etc.) verursacht wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie im Folgenden beschrieben ist, beurteilt daher der Leistungsbedarfsberechnungsabschnitt 403 (basierend auf dem Lastleistungsbedarfswert), ob durch eine Änderung des Lastleistungsbedarfs eine Änderung der Lade-/Entladeleistung verursacht wird. Wenn dies der Fall ist, dann wird der Wert der verteilten Leistung des Generators ungeachtet dessen, ob sich die Lade-/Entladeleistung ändert oder nicht, als der Bedarfswert der erzeugten Leistung eingestellt.
5 zeigt Diagramme zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen der Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung bei einem Schritt S202. Bei diesem Beispiel wird dWu durch Verwenden einer Ersatzschaltung für die Fahrzeugbatterie, wie in dem Diagramm (a) in 5 gezeigt ist, berechnet. Wenn die erfassten Werte eines Stroms und einer Spannung der Batterie 108 als I bzw. V bezeichnet werden und der innere Widerstand der Batterie als r bezeichnet wird (wobei r durch den Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 basierend auf der Beziehung zwischen dem Strom und der Spannung der Batterie 108 berechnet wird), wird die Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung aus der Gleichung, die in dem Diagramm (b) in 5 gezeigt ist, erhalten.
Die Grenze dWl einer Verringerungsrate der Lade-/Entladeleistung wird auf eine ähnliche Art und Weise wie dieselbe für die Grenze dWu der Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung abgeleitet.
Der Grund für ein Verwenden von jeweiligen Grenzwerten (dWu, dWl) für die Rate einer Erhöhung und die Rate einer Verringerung des Pegels der Lade- /Entladeleistung der Batterie besteht darin, dass sich der Wert des inneren Widerstands r der Batterie, je nach dem, ob sich die Spannung der Batterie 108 (d. h. die Leistungsversorgungsspannung, die in dem Leistungsversorgungsbus 115 erscheint) erhöht oder verringert, unterscheidet.
Die Beziehung zwischen einer Variation des Pegels der Lade-/Entladeleistung und einer resultierenden Variation der Batteriespannung wird möglicherweise durch die Gleichung, die in (b) in 5 gezeigt ist, nicht genau dargestellt, so dass in dem Resultat ein Fehler entstehen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch auf den Pegel einer erzeugten Leistung ein Ausgleich angewendet, um die Wirkungen eines solchen Fehlers zu korrigieren, wie im Folgenden beschrieben ist.
Als nächstes (Schritt S103) wendet der Leistungsbedarfsberechnungsabschnitt 403, wenn sich die optimale Lade-/Entladeleistung ändert, einen Ausgleich auf den Wert der verteilten Leistung des Generators an, so dass die Rate einer Änderung der Lade-/Entladeleistung in den im Vorhergehenden beschriebenen Bereich Nr. 2 (Bereich von zulässigen Raten einer Variation der Leistungsversorgungsspannung) fällt, um den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erhalten. Wenn die optimale Lade-/Entladeleistung unverändert ist, dann wird der Wert einer verteilten Leistung des Generators, der von dem Leistungsverteilungsberechnungsabschnitt erzeugt wird, als der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung eingestellt, wie im Vorhergehenden beschrieben ist.
Der Drehmomentbedarfsberechnungsabschnitt 406 berechnet dann den Wert eines Antriebsdrehmoments, das dem Generator 102 durch die Maschine zugeführt werden muss, damit der Bedarfswert einer erzeugten Leistung erzeugt wird, und sendet Daten, die diesen Bedarfswert eines Drehmoments ausdrücken, zu der ECU 103.
Als nächstes (Schritt S104) empfangt der Berechnungsabschnitt 407 für den Wert einer verfügbaren Leistung Daten von dem Maschinensteuerabschnitt 408, die das verfügbare Drehmoment zum Antreiben des Generators 102 spezifizieren (wobei „verfügbares Drehmoment" die spezifische Bedeutung hat, die hierin im Vorhergehenden defi niert ist), und berechnet dadurch den Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung, die zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch den Generator 102 erzeugt werden kann (wobei „verfügbare erzeugte Leistung" die spezifische Bedeutung hat, die hierin im Vorhergehenden definiert ist). Dieser Wert wird basierend auf dem verfügbaren Drehmoment und der Drehzahl des Generators 102 bestimmt. Verfahren zum Erhalten einer solchen Drehzahl des Generators sind gut bekannt, so dass eine detaillierte Beschreibung weggelassen ist.
Wenn das System in einem Zustand in Betrieb ist, bei dem es keine Variation bei dem Bedarf an einer Leistung, die von dem Generator 102 zu erzeugen ist, gibt (d. h. während der Pegel der Lade-/Entladeleistung konstant ist und es keine Änderung des Leistungsbedarfs einer elektrischen Last gibt), ist die verfügbare erzeugte Leistung im Wesentlichen identisch mit einem Befehlswert einer erzeugten Leistung, der durch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 abgeleitet wird (wie im Folgenden beschrieben ist), um den Generator 102 zu steuern. Wenn es eine plötzliche Änderung des Bedarfswerts einer erzeugten Leistung gibt, wird ein entsprechender erhöhter Pegel eines Bedarfsdrehmoments angefragt (d. h. durch die im Vorhergehenden erwähnten Daten, die von dem Drehmomentbedarfsberechnungsabschnitt 406 gesendet werden, übermittelt). Die ECU 103 leitet dadurch eine Steuerung der Maschine 101 ein, um die Menge eines Drehmoments, das durch die Maschine 101 angelegt wird, um den Generator 102 anzutreiben, dementsprechend zu erhöhen oder zu verringern. Aufgrund der Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine 101 gibt es jedoch eine Verzögerung, bevor die Maschine 101 die erforderliche Änderung des Antriebsdrehmoments tatsächlich beendet (d. h. bis das verfügbare Drehmoment mit dem Drehmomentbedarf übereinstimmt).
Das verfügbare Drehmoment zum Antreiben des Generators 102 (d. h. eine Menge zusätzlich zu dem Drehmoment, das gegenwärtig zum Antreiben des Fahrzeugs angelegt wird) wird durch den Maschinensteuerabschnitt 408 der ECU 103 durch Berücksichtigen der Ansprechverzögerung der Steuerung berechnet.
Der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung wird daher durch den Berechnungsabschnitt 407 für den Wert einer verfügbaren Leistung basierend auf Informationen, die den Wert eines verfügbaren Drehmoments umfassen und durch den Maschinensteuerabschnitt 408 zugeführt werden, berechnet.
Es ist daher verständlich, dass sich während eines kurzen Intervalls, nachdem an dem Bedarfswert eines Drehmoments eine Änderung vorgenommen wird, sich der Wert eines verfügbaren Drehmoments aufgrund der Verzögerung des Ansprechen der Maschine 101 von dem Bedarfswert unterscheidet. Während eines solchen Intervalls unterscheidet sich daher der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung von dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung.
6 ist ein Flussdiagramm, das eine Operationsfolge, die den Schritt S104 in 3 bildet, zeigt, die durch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 zusammen mit der ECU 103 zum Ableiten des Werts einer verfügbaren erzeugten Leistung ausgeführt wird. Zunächst benutzt der Drehmomentbedarfswertberechnungsabschnitt 406 basierend auf der gegenwärtigen Drehzahl des Generators 102 und der Spannung, die in dem Leistungsversorgungsbus 115 erscheint, ein Leistungsgeneratormodell, das dem Generator 102 entspricht, um den Pegel eines Bedarfsdrehmoments des Generators 102 basierend auf dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu berechnen (Schritt S200).
Der Drehmomentbedarfswertberechnungsabschnitt 406 sendet dann diesen Wert eines Bedarfsdrehmoments zu dem Maschinensteuerabschnitt 408 der ECU 103 als die Menge eines Drehmoments, das beim Antreiben des Generators 102 absorbiert wird (Schritt S201). Der Maschinensteuerabschnitt 408 erzeugt dann (Schritt S202) Steuerbefehle für die Maschine 101, um geeignete Steuerwerte eines Drosselöffnungsgrads, einer Kraftstoffeinspritzmenge, einer Zündungszeitsteuerung etc. für die Maschine einzustellen. Diese Steuerwerte werden derart bestimmt, um einen Betriebszustand der Maschine 101 einzuleiten, bei dem der Bedarfswert eines Drehmoments zum Antreiben des Generators 102 zusätzlich zu dem Drehmoment, das angelegt wird, um das Fahrzeug anzutreiben, erzeugt wird, wobei die gegenwärtige Drehzahl der Maschine beibehalten wird.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erreicht das tatsächliche Drehmoment, wenn eine Änderung des Maschinendrehmoments erforderlich ist, den spezifizierten Wert lediglich nach einem Verzögerungsintervall.
Als nächstes (Schritt S203) berechnet der Maschinensteuerabschnitt 408 das verfügbare Drehmoment zum Antreiben des Generators 102. Dasselbe wird durch Berücksichtigen der Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine berechnet. Daten, die den Wert eines verfügbaren Drehmoments ausdrücken, werden dann zu dem Berechnungsabschnitt 407 für den Wert einer verfügbaren Leistung gesendet, der dann basierend auf dem Wert eines verfügbaren Drehmoments die verfügbare erzeugte Leistung des Generators 102 berechnet (Schritt S204).
Auf diese Weise wird bei dem Schritt S104 von 3 der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung abgeleitet. Dieser Wert wird dann durch den Berechnungsabschnitt 407 für den Wert einer verfügbaren Leistung dem Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 zugeführt.
Nach dem Schritt S104 leitet der Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 bei einem Schritt S105 die Menge einer momentanen Erhöhung des Pegels der Lade-/Entladeleistung ab, die (wenn dieselbe zu dem gegenwärtigen Zeitpunkt auftreten würde) verursachen würde, dass sich die Leistungsversorgungsspannung um eine Menge, auf die im Folgenden als der Grenzwert ΔVu eines Spannungsinkrements Bezug genommen ist, erhöht. Auf diese Menge einer Erhöhung des Pegels der Lade-/Entladeleistung ist im Folgenden als die obere Grenze ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung Bezug genommen.
Ähnlich leitet der Batteriestatuserfassungsabschnitt 401 die Menge einer momentanen Verringerung des Pegels der Lade-/Entladeleistung, die verursachen würde, dass sich die Leistungsversorgungsspannung momentan um eine Menge, auf die im Folgenden als der Grenzwert ΔVl eines Spannungsdekrements Bezug genommen ist, verrin geit, ab. Auf diese Menge einer Verringerung des Pegels der Lade-/Entladeleistung ist im Folgenden als der untere Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung Bezug genommen.
Der Grenzwert ΔVu eines Spannungsinkrements und der Grenzwert ΔVl eines Spannungsdekrements werden als die maximalen Mengen einer momentanen Erhöhung oder Verringerung der Leistungsversorgungsspannung, die auftreten können, ohne bei dem Fahrer des Fahrzeugs in Gefühlen eines Unbehagens, z. B. aufgrund eines Flackerns der Scheinwerfer etc., zu resultieren, vorbestimmt. Solche momentanen Erhöhungen oder Verringerungen der Versorgungsspannung können aufgrund einer Verzögerung beim Verringern oder Erhöhen der erzeugten Leistung auf einen gegenwärtig erforderlichen Wert aufgrund der im Vorhergehenden erwähnten Ansprechverzögerung der Maschine entstehen.
Auf den Wertebereich zwischen dem oberen Grenzwert ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung und dem unteren Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung ist im Folgenden als der Bereich Nr. 3 Bezug genommen. Wie aus dem Vorhergehenden verständlich ist, überschreiten resultierende momentane Variationen der Leistungsversorgungsspannung, wenn Mengen einer Variation der Batterie-Lade-/Entladeleistung innerhalb dieses Bereichs gehalten werden, nicht den erlaubbaren Bereich einer Spannungsvariation zwischen ΔVl und ΔVu.
7 zeigt Diagramme zum Beschreiben eines Verfahrens zum Berechnen des unteren Grenzwerts ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung. Derselbe wird durch Verwenden der Batterieersatzschaltung, die in dem Diagramm (a) von 7 gezeigt ist, berechnet. Auf die gleiche Weise wie für 5, die im Vorhergehenden beschrieben ist, sind die erfassten Werte eines Stroms und einer Spannung einer Batterie 108 mit I bzw. V bezeichnet, und der innere Widerstand der Batterie ist mit r bezeichnet (berechnet basierend auf der Beziehung zwischen dem Strom und der Spannung der Batterie 108). Der untere Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung wird aus der Gleichung, die in dem Diagramm (b) von 7 gezeigt ist, erhalten.
Der obere Grenzwert ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung wird auf eine ähnliche Art und Weise wie dieselbe für den unteren Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung erhalten, d. h. in den Berechnungen wird ΔVu anstelle von ΔVl benutzt.
Auf dieselbe Weise, wie im Vorhergehenden für den Fall der Grenzwerte (dWu, dWl) für die Rate einer Erhöhung bzw. die Rate einer Verringerung des Pegels der Batterie-Lade-/Entladeleistung beschrieben ist, liegt der Grund für ein Verwenden eines oberen und unteren Grenzwerts (ΔWu, ΔWl) für die Abweichung des Pegels der Lade-/Entladeleistung darin, dass sich der Wert des inneren Widerstands r der Batterie, je nachdem, ob sich die Spannung der Batterie 108 erhöht oder verringert, unterscheidet ist. Die berechneten Werte von ΔVh und ΔVl werden dem Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 zugeführt.
Als nächstes (Schritt S106 in 3) berechnet der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 einen Befehlswert für eine erzeugte Leistung, der den Pegel einer Leistung, die durch den Generator 102 zu erzeugen ist, spezifiziert. Diese Berechnung wird basierend auf einer Kombination des Bedarfswerts für eine erzeugte Leistung, der bei dem Schritt S103 berechnet wurde, des Werts einer verfügbaren erzeugten Leistung, der bei dem Schritt S104 erhalten wurde, und der Grenzen ΔWu und ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung durchgeführt.
8 ist ein Flussdiagramm, das ein spezifisches Beispiel einer Operationsfolge zum Durchführen dieser Berechnung zeigt. Zunächst beurteilt der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404, ob die Lade-/Entladeleistung gegenwärtig geändert wird (nämlich durch die Wirkungsweise des Batteriestatuserfassungsabschnitts 401 beim Bewirken einer Änderung des Werts einer verteilten Leistung des Generators) (Schritt S300). Wenn beurteilt wird, dass die Lade-/Entladeleistung gegenwärtig nicht geändert wird (d. h. so dass eine Änderung des Bedarfswerts für eine erzeugte Leistung durch eine Änderung des Lastleistungsbedarfs verursacht werden muss), dann wird in dem Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 eine Entscheidung getroffen, ob der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung größer als der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung ist (Schritt S301). Dieser Zustand tritt vorübergehend auf, wenn eine plötzliche Erhöhung des Lastleistungsbedarfs vorliegt.
Wenn der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung größer als der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung ist (Entscheidung JA bei dem Schritt S301), so dass ein Defizit einer erzeugten Leistung besteht, dann werden durch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 und die ECU 103 Befehle zum Steuern der Maschine 101 erzeugt, um ein erhöhtes Drehmoment zu erzeugen und dadurch die erzeugte elektrische Leistung zu erhöhen. Es gibt jedoch ein kurzes Intervall, in dem das Leistungsdefizit aufgrund der im Vorhergehenden erwähnten Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine andauert.
In diesem Zustand könnte dann, wenn der Befehlswert für eine erzeugte Leistung sofort in dem Ausmaß des Leistungsdefizits erhöht würde, die Leistungsversorgungsspannung unverändert gehalten werden. Jedoch würde die Drehzahl des Generators 102 (aufgrund der plötzlichen Erhöhung der Drehmomentlast, die durch den Generator 102 auferlegt wird) fallen. Wenn andererseits der Befehlswert für eine erzeugte Leistung unverändert gelassen würde, dann würde die Drehzahl der Maschine konstant bleiben, es würde jedoch zu einem Abfall der Leistungsversorgungsspannung kommen, da eine Entladeleistung aus der Batterie 108 fließen würde.
Aus diesem Grund ist bei diesem Ausführungsbeispiel sichergestellt, dass, wenn es beispielsweise aufgrund einer plötzlichen Erhöhung des Lastleistungsbedarfs zu einem momentanen Defizit der erzeugten Leistung kommt, der Befehlswert für eine erzeugte Leistung lediglich in dem Ausmaß erhöht wird, dass das Defizit der erzeugten Leistung nicht größer als der untere Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der resultierende momentane Abfall der Leistungsversorgungsspannung den Grenzwert ΔVl nicht überschreiten wird, während die Menge eines Abfalls der Maschinendrehzahl so weit wie möglich reduziert wird.
D. h., während eines solchen Intervalls eines Defizits oder Überschusses der erzeugten Leistung wird der Befehlswert für eine erzeugte Leistung eingestellt, indem zu dem verfügbaren Wert einer Leistung eine „Vermittlungs-"Menge hinzugefügt wird, was ein Kompromiss zwischen den widersprüchlichen Erfordernissen zum Verhindern von Variationen der Maschinendrehzahl und zum Verhindern von Variationen der Leistungsversorgungsspannung ist.
Genauer gesagt, ein Schritt S302 wird ausgeführt, wenn bei dem Schritt S301 beurteilt wird, dass ein Defizit einer erzeugten Leistung besteht. Bei dem Schritt S302 stellt der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 einen aktualisierten Befehlswert für eine erzeugte Leistung als die Summe der verfügbaren Generatorleistung und des Leistungsdefizits (d. h. der Differenz zwischen der verfügbaren erzeugten Leistung und dem Leistungsbedarf) oder als die Summe der verfügbaren Generatorleistung und des Leistungsdefizits minus dem unteren Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung, je nachdem, was kleiner ist, ein. Dadurch ist sichergestellt, dass die Menge einer momentanen Verringerung der Leistungsversorgungsspannung kleiner als der Grenzwert ΔVl eines Spannungsdekrements ist. Der Schritt S302 lässt sich folgendermaßen ausdrücken: Befehlswert für eine erzeugte Leistung ← Wert der verfügbaren erzeugten Leistung + max ((Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung) – unterer Grenzwert ΔWl einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung, 0) (1)
In dem vorhergehenden Ausdruck bedeutet max (x, y) den größeren der Werte x und y.
Wenn der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung kleiner als der Wert der verfügbaren erzeugten Leistung ist (Entscheidung NEIN bei dem Schritt S301), dann bedeutet dies einen Überschuss einer erzeugten Leistung, was in einer momentanen Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung resultiert.
Durch ein Sicherstellen, dass die Überschussmenge einer erzeugten Leistung auf einem Wert, der nicht größer als der obere Grenzwert ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung ist, gehalten wird, stellt der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 jedoch sicher, dass die resultierende momentane Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung nicht den Grenzwert ΔVu eines Spannungsinkrements überschreitet.
Um dies zu erreichen, leitet dann (entsprechend dem Schritt S303 in 8) der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 einen aktualisierten Befehlswert für eine erzeugte Leistung folgendermaßen ab: Befehlswert für eine erzeugte Leistung ← Wert der verfügbaren erzeugten Leistung + min ((Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung) + oberer Grenzwert ΔWu einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung, 0) (2)
Wenn in dem Pegel der Lade-/Entladeleistung keine Änderung auftritt (Entscheidung NEIN bei dem Schritt S300), dann wird der Befehlswert für eine erzeugte Leistung unverändert gelassen (Schritt S304).
Auf diese Weise leitet der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 durch Einstellen des Befehlswerts einer Leistung basierend auf den im Vorhergehenden beschriebenen erlaubbaren Mengen einer Erhöhung oder einer Verringerung des Pegels der Lade-/Entladeleistung, dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung und dem Wert der verfügbaren erzeugten Leistung einen Befehlswert einer Leistung ab, um sicherzustellen, dass, wenn es zu einer plötzlichen Änderung des Lastleistungsbedarfs kommt, diese Änderung keine übermäßige momentane Variation der Leistungsversorgungsspannung und keine übermäßige momentane Variation der Maschinendrehzahl verursacht.
Dies ist ungeachtet der Ansprechverzögerung der Maschine aufgrund der Tatsache sichergestellt, dass der Wert der verfügbaren erzeugten Leistung (durch den Maschinensteuerabschnitt 408) unter Berücksichtigung der Wirkungen dieser Ansprechverzögerung abgeleitet wird.
Zu 3 zurückkehrend wird nach dem Ausführen des Schrittes S106, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, ein Schritt S107 ausgeführt, bei dem der Leistungsausgleichsabschnitt 405 einen Rückkopplungsausgleich des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung, der bei dem Schritt S106 berechnet wurde, durchführt. Dieser Ausgleich wird basierend auf dem tatsächlichen Wert der Leistungsversorgungsspannung durchgeführt, wie im Folgenden beschrieben ist. Dadurch wird ein Befehlswert für eine ausgeglichene erzeugte Leistung erhalten, der durch Fehler in den berechneten Werten von dWu oder dWl nicht beeinflusst ist.
Der Generatorsteuerabschnitt 104 steuert dann den Generator 102, um den Befehlswert für eine ausgeglichene erzeugte Leistung zu erzeugen (Schritt S108).
9 ist ein Diagramm, das Details des Leistungsausgleichsabschnitts 405 der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 zeigt, d. h. die Operationen, die bei dem Schritt S108 von 3 ausgeführt werden, darstellt. Wie gezeigt ist, weist der Leistungsausgleichsabschnitt 405 einen Leistungssteuerabschnitt 501, einen Spannungssteuerabschnitt 502, einen Ausführungsbeurteilungsabschnitt 503 für einen Ausgleich einer erzeugten Spannung, einen Schalter 504 und einen Multipliziererabschnitt 505 auf. Der Ausführungsbeurteilungsabschnitt 503 für einen Ausgleich einer erzeugten Spannung beurteilt basierend darauf, ob es eine Änderung des Bedarfs für eine erzeugte Leistung gibt, die durch eine Änderung des Lastleistungsbedarfs verursacht wird, ob eine Änderung der Lade-/Entladeleistung vorliegt. Wenn es keine Änderung des Pegels der Lade-/Entladeleistung gibt, wird der Schalter 504 in den AUS-Zustand geschaltet, während derselbe sonst in den EIN-Zustand eingestellt wird. In dem AUS-Zustand wird der Befehlswert für eine erzeugte Leistung unverändert aus dem Leistungsausgleichsabschnitt 405 ausgegeben.
Der Leistungsausgleichsabschnitt 405 führt daher lediglich dann einen Ausgleich des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung durch, wenn aufgrund einer Änderung, die an der Lade-/Entladeleistung vorgenommen wird, und nicht aufgrund einer Änderung des Lastleistungsbedarfs eine Änderung des Bedarfs nach einer erzeugten Leistung vorliegt. In diesem Zustand wendet die Kombination des Leistungssteuerabschnitts 501 und des Spannungssteuerabschnitts 502 eine Rückkopplungssteuerung des Generators 102 an, um sicherzustellen, dass die Änderungsrate der Leistungsversorgungsspannung innerhalb des vorbestimmten zulässigen Bereichs einer Variation, der im Vorhergehenden beschrieben ist, gehalten wird.
Der Multipliziererabschnitt 505 multipliziert erfasste Werte der Leistungsversorgungsspannung und des Ausgangsstroms des Generators 102, um einen erfassten Wert einer Leistung, die gegenwärtig durch den Generator 102 erzeugt wird, zu erhalten, und führt diesen Wert dem Leistungssteuerabschnitt 501 zu. In dem Leistungssteuerabschnitt 501 vergleicht ein Subtrahierer 501A den Befehlswert für eine erzeugte Leistung mit dem erfassten Wert einer erzeugten Leistung, um einen Leistungsdifferenzwert zu erhalten, der dem Steuerungsabschnitt 501B zugeführt wird.
Die Leistungsdifferenz stellt eine Menge dar, um die die tatsächliche erzeugte Leistung ausgeglichen werden muss, um die aus dem Subtrahierer 501A ausgegebene Differenz auf null zu bringen, d. h. eine Menge einer Anpassung der Lade-/Entladeleistung. Die Spannungsmenge, die dieser Leistungsanpassungsmenge entspricht, wird daher (unter Verwendung der Beziehung von 5, die im Vorhergehenden beschrieben ist) berechnet und angewendet, um die Leistungsversorgungsspannung auszugleichen, um dadurch einen Befehlswert einer Leistungsversorgungsspannung zu erhalten.
Der erhaltene Wert einer Befehlsspannung wird dann durch den Steuerungsabschnitt 501B angepasst, um sicherzustellen, dass die Rate einer Variation der Befehlsspannung innerhalb des zulässigen Bereichs einer Variationsrate, der durch die Grenzwerte dVu und dVl definiert ist, liegt.
In dem Spannungssteuerabschnitt 502 werden der Befehlsspannungswert und die Leistungsversorgungsspannung unter Verwendung des Subtrahierers 502A verglichen, um eine Spannungsdifferenz zu erhalten. Die Steuerung 502B wandelt diese Spannungsdifferenz in eine entsprechende Menge einer Änderung der Lade-/Entladeleistung um und gleicht den Befehlswert einer erzeugten Leistung durch diese Leistungsmenge aus, um den ausgeglichenen Befehlswert einer erzeugten Leistung zu erhalten, d. h. als einen Wert, durch den das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 502A auf null gebracht wird.
Der ausgeglichene Befehlswert einer erzeugten Leistung wird über den Schalter 504 zu dem Generatorsteuerabschnitt 104 übertragen.
Auf diese Weise wird die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung, wenn es zu einer Änderung des Pegels der Lade-/Entladeleistung kommt, während der Lastleistungsbedarf unverändert ist, genau innerhalb des zulässigen Bereichs von Variationsraten gehalten.
10 zeigt Diagramme zum Beschreiben des Betriebs, wenn es zu einer plötzlichen Änderung des Pegels der Lade-/Entladeleistung kommt, während der Lastleistungsbedarf unverändert bleibt, wobei der Fall, bei dem der Pegel einer Leistung, die zugeführt wird, um die Batterie 108 zu laden, erhöht wird, als ein Beispiel dient. Es ist hier angenommen, dass die berechneten Werte der Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung und der Grenze dWl einer Verringerungsrate der Lade-/Entladeleistung ideal genau sind.
Bei diesem Fall, wenn die Erhöhung des Pegels der Lade-/Entladeleistung auftritt, so dass sich der erforderliche Wert einer verteilten Leistung des Generators demgemäß erhöht, wie in dem Diagramm (a) von 10 gezeigt ist, passt der Leistungsbedarfsberechnungsabschnitt 403 den Wert einer verteilten Leistung des Generators gemäß den Grenzwerten dWu, dWl an, so dass die Rate einer Erhöhung der Ladeleistung innerhalb des Bereichs, der durch diese Grenzwerte definiert ist, liegt. Ein entsprechender Befehlswert einer erzeugten Leistung wird aus dem Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 abgeleitet, der an das Ansprechen der Maschine 101 angepasst ist, wie in dem Diagramm (b) von 10 dargestellt ist (d. h. derselbe wird gemäß dem verfügbaren Drehmoment gesteuert, wie im Vorhergehenden beschrieben ist). Der Leistungsausgleichsabschnitt 405 arbeitet mit diesem Wert, um einen ausgeglichenen Befehlswert einer erzeugten Leistung abzuleiten.
Wie in dem Diagramm (b) gezeigt ist, stimmt der ausgeglichene Befehlswert einer erzeugten Leistung dann, wenn in dem Grenzwert dWu einer Leistungsvariationsrate kein Fehler vorliegt, mit dem Befehlswert einer erzeugten Leistung während der Erhöhung der Lade-/Entladeleistung überein.
Genauer gesagt, da die verfügbare Menge eines Drehmoments, das durch die Maschine 101 (ohne Senken einer Maschinendrehzahl) zum Antreiben des Generators 102 geliefert werden kann, an die Menge eines Drehmoments, das gegenwärtig durch den Generator 102 absorbiert wird, angepasst gehalten wird, kommt es trotz der Verzögerung der Maschine 101 beim Ansprechen auf Befehle zum Erhöhen der Menge eines Drehmoments, das angelegt wird, um den Generator 102 anzutreiben, zu keiner Reduzierung der Maschinendrehzahl, wie in dem Diagramm (d) von 10 dargestellt ist.
Zusätzlich wird die Rate einer Änderung der Versorgungsspannung auf einem Wert gehalten, der kleiner als die Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate ist, wie in dem Diagramm (c) von 10C gezeigt ist.
Die Diagramme (a) bis (d) in 11 stellen ein Beispiel der Operationen, die bei dem Schritt S106 von 3 durchgeführt werden, in dem Fall dar, bei dem (bei einem unveränderten Lastleistungsbedarf) eine plötzliche Erhöhung der Leistung, die zugeführt wird, um die Batterie 108 zu laden, auftritt und ein Fehler bei der Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung vorliegt. Die Diagramme (a) bis (d) in 11 entsprechen jeweils den Diagrammen (a) bis (d) in der vorhergehenden 10.
Wenn beispielsweise, wie in dem Diagramm (b) von 11 gezeigt ist, die Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung übermäßig hoch ist, so dass eine übermäßig rasche Rate einer Erhöhung einer erzeugten Leistung vorliegt, erhöht sich die Leistungsversorgungsspannung übermäßig rasch und kann den erforderlichen Wert überschreiten, wie durch Abschnitt einer gestrichelten Linie in dem Diagramm (c) von 11 dargestellt ist.
In einem solchen Fall wird jedoch bei diesem Ausführungsbeispiel durch den Leistungsausgleichsabschnitt 405 ein Rückkopplungsausgleich angewendet, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, um die Änderungsrate der Leistungsversorgungsspannung innerhalb der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate zu halten, wie durch den Abschnitt einer durchgezogenen Linie in dem Diagramm (c) dargestellt ist.
Diese Ausgleichsoperation resultiert nicht in einer signifikanten Variation der Maschinendrehzahl, wie in dem Diagramm (d) von 11 dargestellt ist.
Die Diagramme (a) bis (d) von 12 stellen die Steueroperationen, die im Vorhergehenden beschrieben sind, Bezug nehmend auf das Flussdiagramm von 8, d. h. den Inhalt des Schritts S106 von 3, für den Fall dar, bei dem sich der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung aufgrund einer plötzlichen Erhöhung des Lastleistungsbedarfs ändert, wobei die Lade-/Entladeleistung unverändert bleibt. Wenn sich der Lastleistungsbedarf plötzlich erhöht, wie in dem Diagramm (a) in 12 gezeigt ist, dann kommt es, selbst wenn der Befehlswert für eine erzeugte Leistung gemäß der erforderlichen Bedarfserhöhung unmittelbar erhöht wird, zu einem momentanen Nicht-Ausrei chen einer erzeugten elektrischen Leistung aufgrund der im Vorhergehenden erwähnten Ansprechverzögerung der Maschine 101. Als ein Resultat kommt es zu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung, d. h. eine Leistung wird aus der Batterie 108 entladen, so dass die Leistungsversorgungsspannung fällt.
Die Amplitude dieses Spannungsabfalls ist, wenn dieselbe nicht durch den Betrieb des Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitts 404 ausgeglichen wird, durch den Abschnitt einer gestrichelten Linie in dem Diagramm (c) von 12 angezeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel führt jedoch der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 eine Funktion durch, wodurch die widersprüchlichen Erfordernisse zum Minimieren der Menge eines Sinkens der Leistungsversorgungsspannung und zum Minimieren der Menge eines Verringerns der Maschinendrehzahl so weit wie möglich in Einklang gebracht werden. Wie in dem Diagramm (b) von 12 dargestellt ist, wird dies bei dem Fall einer Erhöhung des Lastleistungsbedarfs durch Reduzieren des Befehlswerts einer erzeugten Leistung unter den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung erreicht.
Die momentane Erhöhung der Menge eines Drehmoments, das durch den Generator 102 (aufgrund der Erhöhung der erzeugten Leistung) absorbiert wird, wird dadurch im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine solche Vermittlung nicht durchgeführt wird, reduziert. Daher tritt lediglich eine kleine Menge eines momentanen Sinkens der Maschinendrehzahl auf, wie in dem Diagramm (d) von 12 dargestellt ist. Da der Befehlswert einer erzeugten Leistung von dem Bedarfswert einer erzeugten Leistung reduziert wird, wenn die Lasterhöhung auftritt, fällt die Leistungsversorgungsspannung momentan. Es wird jedoch, wie in dem Diagramm (c) von 12 dargestellt ist, durch Begrenzen der maximalen Menge des Nicht-Ausreichens einer erzeugten Leistung (d. h. der Menge einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung), so dass dieselbe nicht größer als ΔWl ist, sichergestellt, dass die maximale Menge einer momentanen Reduzierung der Leistungsversorgungsspannung auf die Menge ΔVl begrenzt ist. Diese Operation entspricht dem im Vorhergehenden beschriebenen Schritt S302 von 8.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird daher, wenn es zu einer Änderung des Pegels einer elektrischen Last und einer daraus folgenden Änderung des Bedarfswerts für eine erzeugte Leistung kommt, ein Bedarfswert eines Drehmoments berechnet, der dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung entspricht. Daten, die diesen Bedarfswert eines Drehmoments (d. h. das Drehmoment, das anzulegen ist, um den Generator 102 anzutreiben), ausdrücken, werden zu der Maschinensteuervorrichtung 103 gesendet, die darauf durch Steuern der Maschine 101 (z. B. durch Anpassen von Kraftstoffeinspritzmengen, Zündungszeitsteuerungen etc.) anspricht, um einen Betriebszustand einzuleiten, durch den dieser Bedarfswert eines Drehmoments zusätzlich zu dem Drehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben, erzeugt wird.
Da die Maschine nicht unmittelbar ansprechen kann, berechnet die ECU 103 zu dieser Zeit den verfügbaren Wert eines Drehmoments, das gegenwärtig zu diesem Zeitpunkt zum Antreiben des Generators 102 geliefert werden kann (während die Maschinendrehzahl unverändert gelassen wird). Daten, die diesen verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, werden dann zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 gesendet.
Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 spricht darauf durch Berechnen eines verfügbaren Werts einer erzeugten elektrischen Leistung, der dem verfügbaren Wert eines Drehmoments entspricht, und dann durch Berechnen der Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung an.
Der Befehlswert einer erzeugten Leistung wird dann angepasst, um den Befehlswert einer erzeugten Leistung mit dem Bedarfswert einer erzeugten Leistung übereinstimmen zu lassen oder, wenn dies (aufgrund der Ansprechverzögerung der Maschine) momentan nicht möglich ist, um die Differenz zwischen dem Bedarfswert und dem Befehlswert einer erzeugten Leistung auf eine Menge zu reduzieren, die nicht größer ist als der untere Grenzwert ΔWl (bei dem Fall einer Erhöhung des Lastleistungsbedarfs) oder nicht größer ist als der obere Grenzwert ΔWu (bei dem Fall einer Verringerung des Lastleistungsbedarfs).
Es ist offensichtlich, dass der Betrieb des Ausführungsbeispiels, das im Vorhergehenden beschrieben ist, durch wiederholte Ausführungen der Folge, die in 3 gezeigt ist, erreicht wird, wobei jede Ausführung Werte, die bei vorhergehenden Ausführungen der Folge abgeleitet wurden, benutzt oder modifiziert.
Zweites Ausführungsbeispiel
13 zeigt Details einer Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105A bei einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich darin, dass die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105, die in 1 gezeigt ist, durch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105A ersetzt ist, die sich von der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105, die in 2 gezeigt ist, dadurch unterscheidet, dass dieselbe ferner einen Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 umfasst. Der Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 empfangt den Lastleistungsbedarfswert (der ebenfalls in den Berechnungsabschnitt 402 für eine verteilte Leistung eingegeben wird, wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist) und den Befehlswert für eine erzeugte Leistung, der durch den Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 abgeleitet wird, wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Basierend auf diesen Eingaben leitet der Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 einen Befehlswert einer Lastleistung ab, die durch die Laststeuervorrichtungen 106a, 106b den Lasten 107a, 107b derselben zuzuführen ist. In anderer Hinsicht sind die Konfiguration und der Betrieb der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105A dieses Ausführungsbeispiels identisch mit denselben der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 des ersten Ausführungsbeispiels.
14 ist ein Flussdiagramm, das eine Operationsfolge zeigt, die durch dieses Ausführungsbeispiel wiederholt ausgeführt wird, wobei das Diagramm hauptsächlich die Erzeugungssteueroperationen zeigt, die durch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105A durchgeführt werden. Die Operationsfolge von 14 unterscheidet sich von derselben von 3 für das erste Ausführungsbeispiel darin, dass die Schritte S110 und S111 hinzugefügt sind.
15 ist ein Flussdiagramm, das ein spezifisches Beispiel eines Berechnens des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt, d. h. den Inhalt des Schritts S106 in 14 zeigt. 15 unterscheidet sich von 8 des ersten Ausführungsbeispiels darin, dass die Schritte S302 und S303 durch die Schritte S310, S311 ersetzt sind.
In 15 benutzt der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 zunächst dann, wenn bei einem Schritt S301 beurteilt wird, dass der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung größer oder gleich dem Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung ist, d. h. bei einer Entscheidung JA, einen vorbestimmten Wert einer zulässigen Lastleistungsreduzierung, um durch Verwenden der folgenden Beziehung (3) einen aktualisierten Befehlswert einer erzeugten Leistung abzuleiten (Schritt S310). Die zulässige Lastleistungsreduzierung ist eine maximale Menge, um die die gesamte Lastleistung vorübergehend reduziert werden kann, ohne bei dem Fahrer des Fahrzeugs ein Unbehagen zu verursachen (z. B. indem die Reduzierung einer Leistung, die elektrischen Lasten, wie dem Maschinenkühlventilator, dem Defroster etc., zugeführt wird, vorgenommen wird). Befehlswert für eine erzeugte Leistung ← Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung + max (((Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung) – unterer Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung – zulässige Lastleistungsreduzierung), 0) (3)
Wenn jedoch bei dem Schritt S301 beurteilt wird, dass der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung kleiner als der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung ist, d. h. ein Überschuss einer verfügbaren erzeugten Leistung vorliegt (Entscheidung NEIN), dann benutzt der Leistungserzeugungsvermittlungsabschnitt 404 eine vorbestimmte Menge einer zulässigen Lastleistungserhöhung, um durch Verwenden der folgenden Beziehung (4) einen aktualisierten Befehlswert für eine erzeugte Leistung abzuleiten (Schritt S311). Die zulässige Lastleistungserhöhung ist eine maximale Menge einer vorübergehenden Erhöhung der Lastleistung, die vorgenommen werden kann, ohne bei dem Fahrer des Fahrzeugs ein Unbehagen zu verursachen. Befehlswert für eine erzeugte Leistung ← Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung + min (((Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung) + oberer Grenzwert ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung + zulässige Lastleistungserhöhung), 0) (4)
Nach einem Abschluss des Schritts S106, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, einem Ableiten des ausgeglichenen Befehlswerts für eine erzeugte Leistung bei einem Schritt S107 und einem demgemäßen Steuern des Generators 102 (Schritt S108) wird ein Schritt S110 ausgeführt, bei dem der Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 den Lastleistungsbedarfswert und den (bei dem Schritt S106 abgeleiteten) Befehlswert für eine erzeugte Leistung benutzt, um eine Gesamtmenge einer Leistung, die den elektrischen Lasten tatsächlich zuzuführen ist, zu berechnen. Auf diese Menge ist im Folgenden als der Lastleistungsbefehlswert Bezug genommen.
Wenn eine plötzliche Erhöhung des Lastleistungsbedarfs erfolgt ist, wird der Lastleistungsbefehlswert (in Bezug zu dem Lastleistungsbedarf) um eine Menge reduziert, die sicherstellt, dass

(1) die Menge eines Nicht-Ausreichens einer erzeugten Leistung, die durch ein Entladen der Batterie 108 zugeführt wird, den unteren Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung nicht überschreitet, während
(2) die Menge einer Reduzierung der (gesamten) Leistung, die den Lasten zugeführt wird, den zulässigen Lastleistungsreduzierungswert nicht überschreitet.

Dies wird erreicht, indem ein angepasster Lastleistungsbedarfswert eingestellt wird, der höher als eine verfügbare erzeugte Leistung ist und um eine Menge, die die Summe der zulässigen Lastleistungsreduzierung und des unteren Grenzwerts ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung nicht überschreitet, kleiner als der ursprüngliche Lastleistungsbedarfswert ist. Der angepasste Lastleistungsbedarfswert wird dann als der Lastleistungsbefehlswert eingestellt.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die momentane Unzulänglichkeit einer Leistung den unteren Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung nicht überschreiten kann (wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel), während ferner sichergestellt ist, dass die Leistung, die den Lasten zugeführt wird, nicht übermäßig reduziert wird.
Die Berechnung des Lastleistungsbefehlswerts bei dem Fall einer Erhöhung der elektrischen Last kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: Lastleistungsbefehlswert = Lastleistungsbedarf – min (zulässige Lastleistungsreduzierung, (Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung – Befehlswert für eine erzeugte Leistung – unterer Grenzwert ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung)) (5)
Ähnlich wird, wenn sich der Bedarfswert für eine erzeugte Leistung als kleiner als der Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung herausstellt, d. h. wenn aufgrund einer Verringerung der Leistung, die durch die elektrischen Lasten verbraucht wird, ein Überschuss einer erzeugten Leistung vorliegt, der aktualisierte Lastleistungsbefehlswert unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet: Lastleistungsbefehlswert = Lastleistungsbedarfswert + min (zulässige Lastleistungserhöhung, (Befehlswert für eine erzeugte Leistung – Bedarfswert für eine erzeugte Leistung – oberer Grenzwert ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung)) (6)
Der Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 sendet dann Befehle zu den Laststeuervorrichtungen 106a und 106b, die bezeichnen, dass dieselben eine Steuerung durchführen sollen, um die Pegel einer Leistung, die jeweiligen elektrischen Lasten zugeführt wird, geeignet zu ändern, d. h. in einem Ausmaß, wodurch der (gesamte) Lastleistungsbedarf den Lastleistungsbefehlswert erreicht (Schritt S111).
16(a) bis 16(e) sind Diagramme zum Beschreiben des Betriebs in dem Fall, bei dem es zu einer plötzlichen Erhöhung des Bedarfs an einer elektrischen Lastleistung kommt, bei diesem Ausführungsbeispiel. Wenn dies bei dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels auftritt, wird, um sicherzustellen, dass die resultierende Menge einer Reduzierung der Leistungsversorgungsspannung den Grenzwert Vl eines Spannungsdekrements nicht überschreitet, der Befehlswert für eine erzeugte Leistung um lediglich eine begrenzte Menge (die „Annäherungs"-Menge) während des Verzögerungsintervalls momentan erhöht, bevor begonnen wird, ein ausreichendes zusätzliches Antriebsdrehmoment von der Maschine zuzuführen, wie in dem Diagramm (b) von 16 dargestellt ist. Die Erhöhung der erzeugten Leistung resultiert zu diesem Zeitpunkt in einer entsprechenden Verringerung der Maschinendrehzahl, wie im Vorhergehenden Bezug nehmend auf 12 beschrieben ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel spricht zusätzlich zu diesem Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels der Lastleistungsbefehlswertberechnungsabschnitt 409 auf eine Änderung des Lastleistungsbedarfs an, indem derselbe die Leistung, die den elektrischen Lasten zugeführt wird, vorübergehend verringert, um die Differenz zwischen dem Wert einer verfügbaren erzeugten Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu reduzieren, bis der Pegel eines Antriebsdrehmoments, das durch die Maschine angelegt wird, ausreichend wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann daher, wenn es beispielsweise zu einer plötzlichen Erhöhung des Lastleistungsbedarfs kommt, die Menge einer momentanen Erhöhung des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung („Annäherungs"-Menge) kleiner sein als bei dem Fall des ersten Ausführungsbeispiels, wie in dem Diagramm (b) von 16 dargestellt ist. Daher kann die resultierende momentane Erhöhung eines Dreh moments, das durch den Generator 102 absorbiert wird, und ein daraus folgendes momentanes Senken der Maschinendrehzahl im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert werden, wie in dem Diagramm (e) von 16 dargestellt ist.
Dies wird erreicht, während die Menge einer Änderung einer Leistung, die den Lasten 107a, 107b zugeführt wird, wie in dem Diagramm (c) von 16 dargestellt ist, auf ein Ausmaß begrenzt wird, bei dem für den Fahrer des Fahrzeugs kein Problem bzw. keine Störung (z. B. aufgrund eines Flackerns der Scheinwerfer etc.) verursacht wird, während die Menge eines momentanen Senkens der Versorgungsspannung begrenzt wird, um nicht größer als der Grenzwert ΔVl eines Spannungsdekrements zu sein, wie in dem Diagramm (d) von 16 dargestellt ist.
Wie aus dem Vorhergehenden verständlich ist, wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wenn es zu einer Änderung des Pegels einer elektrischen Last und einer daraus folgenden Änderung des Bedarfswerts für eine erzeugte Leistung kommt, dann, wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben ist, ein Bedarfswert eines Drehmoments berechnet, der dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung entspricht, und Daten, die diesen Bedarfswert eines Drehmoments ausdrücken, werden zu der Maschinensteuervorrichtung 103 gesendet. Die Maschine 101 wird dadurch gesteuert, um einen Betriebszustand einzuleiten, durch den der berechnete Bedarfswert eines Drehmoments zusätzlich zu dem Drehmoment, das erforderlich ist, um das Fahrzeug anzutreiben, erzeugt wird.
Da die Maschine nicht unmittelbar ansprechen kann, berechnet die ECU 103 zu dieser Zeit einen geschätzten verfügbaren Wert eines Drehmoments, das gegenwärtig zum Antreiben des Generators 102 geliefert werden kann, und Daten, die den verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, werden zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 gesendet.
Die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 spricht darauf an, indem dieselbe einen verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung, der dem verfügbaren Wert eines Drehmoments entspricht, berechnet und dann die Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung berechnet.
Der Befehlswert einer erzeugten Leistung wird dann angepasst, um die Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung in einen Bereich, der sich zwischen einem ersten Grenzwert und einem zweiten Grenzwert erstreckt, zu bringen, wobei der erste Grenzwert die Summe des unteren Grenzwerts ΔWl einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung und der vorbestimmten maximalen erlaubbaren Verringerung der Lastleistung ist und der zweite Grenzwert die Summe des oberen Grenzwerts ΔWu einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung und der vorbestimmten maximalen erlaubbaren Erhöhung der Lastleistung ist.
17 zeigt Details eines Leistungsausgleichsabschnitts 405A eines dritten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugleistungsversorgungssystems. Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel, das in 2 gezeigt ist, lediglich darin, dass der Leistungsausgleichsabschnitt 405 durch den Leistungsausgleichsabschnitt 405A ersetzt ist.
Wie in 17 gezeigt ist, weist der Leistungsausgleichsabschnitt 405A einen Ausführungsbeurteilungsabschnitt 503 für einen Ausgleich einer erzeugten Spannung, einen Schalter 504, einen Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitt 506, einen Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507, einen Additionsabschnitt 508, einen Additionsabschnitt 509 und einen Differentialverarbeitungsabschnitt 510 auf. Auf dieselbe Weise wie für das erste Ausführungsbeispiel beurteilt der Ausführungsbeurteilungsabschnitt 503 für einen Ausgleich einer erzeugten Spannung (basierend auf dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung und dem Lastleistungsbedarfswert), ob aufgrund einer Änderung des Pegels der Lade-/Entladeleistung eine Änderung des Bedarfs an einer erzeugten Leistung aufgetreten ist, während der Lastleistungsbedarf unverändert bleibt. Wenn es keine solche Änderung gibt, wird der Schalter 504 auf die AUS-Seite gestellt, so dass der Befehlswert für eine erzeugte Leistung bei einem vorher (d. h. bei der vorhergehenden Ausführung der Operationsfolge von 14) abgeleiteten Wert unverändert gelassen wird. Wenn jedoch herausgefunden wird, dass aufgrund einer Veränderung des Pegels der Lade-/Entladeleistung eine Änderung der erzeugten elektrischen Leistung vorliegt, dann wird der Schalter 504 auf die EIN-Seite geschaltet. In diesem Fall wird unter Verwendung des Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitts 506 und des Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitts 507 ein Rückkopplungsausgleich angewendet, um einen ausgeglichenen Befehlswert für eine erzeugte Leistung einzustellen.
Die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung wird durch den Differentialverarbeitungsabschnitt 510 erfasst, und der erfasste Wert wird dem Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitt 506 und dem Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507 zugeführt. Wenn sich die Leistungsversorgungsspannung erhöht, wird dieser Zustand durch einen Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B innerhalb des Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitts 506 erfasst, und der Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitt 506 spricht darauf, wenn nötig, durch Anwenden eines Ausgleichs auf den Befehlswert für eine erzeugte Leistung an, um die Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung zu modifizieren, um diese Rate bei der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate zu halten.
Wie in 17 gezeigt ist, besteht der Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitt 506 aus einem Subtrahiererabschnitt 506A, dem Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B, einem Rückkopplungssteuerabschnitt 506C und einem Schalter 506D. Wenn der Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B (wie im Folgenden beschrieben ist) beurteilt, dass sich die Leistungsversorgungsspannung mit einer Rate erhöht, bei der eine Rückkopplungssteuerung anzuwenden ist, schließt derselbe den Schalter 506D. Die Kombination des Subtrahiererabschnitts 506A und des Rückkopplungssteuerabschnitts 506C ist in Betrieb, um die erfasste Rate einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung mit der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate zu vergleichen, und wendet einen Rückkopplungsaus gleich des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung an, um die Erhöhungsrate der Versorgungsspannung zu steuern.
Genauer gesagt, basierend auf der Differenz zwischen der Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung und der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate leitet der Rückkopplungssteuerabschnitt 506C einen Rückkopplungsausgleichswert ab, der zu dem Befehlswert für eine erzeugte Leistung addiert wird, um dadurch die Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung zu modifizieren. Der Rückkopplungsausgleichswert wird durch den Schalter 506D und den Additionsabschnitt 508 übertragen, um in den Additionsabschnitt 509 eingegeben und zu dem Befehlswert für eine erzeugte Leistung addiert zu werden. Auf diese Weise wird die Differenz, die aus dem Subtrahiererabschnitt 506A ausgegeben wird, auf null reduziert, so dass die Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung bei dem Grenzwert dVu gehalten wird.
Wenn sich die Leistungsversorgungsspannung verringert, wendet der Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507 einen Ausgleich auf den Befehlswert für eine erzeugte Leistung an, derart, dass die Verringerungsrate der Leistungsversorgungsspannung die Grenze dVl einer Spannungsverringerungsrate nicht überschreitet. Wie in 17 gezeigt ist, besteht der Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507 aus einem Subtrahiererabschnitt 507A, einem Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 507B, einem Rückkopplungssteuerabschnitt 507C und einem Schalter 507D. Wenn durch den Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 507B beurteilt wird, dass durch den Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507 eine Rückkopplungssteuerung anzuwenden ist, wird der Schalter 507D geschlossen, und es wird ein Rückkopplungsausgleich des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung angewendet, derart, um zu verursachen, dass die Verringerungsrate der Versorgungsspannung gleich der Grenze dVl einer Spannungsverringerungsrate wird, d. h. die Differenz, die aus dem Subtrahiererabschnitt 507A ausgegeben wird, auf null reduziert wird, wie für den Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitt 506 beschrieben ist. Eine Rückkopplungsausgleichsmenge, die durch den Rückkopplungssteuerabschnitt 507C erhalten wird, wird durch den Rückkopplungssteuerabschnitt 507C und den Additionsabschnitt 508 übertragen, um durch den Additionsabschnitt 509 zu dem Befehlswert einer erzeugten Leistung addiert zu werden.
18 ist ein Flussdiagramm, das eine Operationsfolge zeigt, die durch den Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B wiederholt ausgeführt wird, um zu beurteilen, ob eine Rückkopplungssteuerung anzuwenden ist, um einer übermäßigen Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung entgegenzuwirken. Zunächst wird eine Entscheidung getroffen, ob die Erhöhungsrate (die durch den Differentialverarbeitungsabschnitt 510 erfasst wird) größer als ein erster Schwellenwert ist, der die Summe der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate und eines vorbestimmten ersten Werts ist (Schritt S400). Wenn beurteilt wird, dass die Erhöhungsrate größer als dieser erste Schwellenwert ist, stellt der Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B den Schalter 506D in den EIN-Zustand, wodurch ermöglicht wird, dass das Ausgangssignal des Rückkopplungssteuerabschnitts 506C zu dem Additionsabschnitt 508 übertragen wird, so dass eine Rückkopplungssteuerung angewendet werden kann (Schritt S401).
Wenn bei dem Schritt S400 beurteilt wird, dass die Erhöhungsrate der Leistungsversorgungsspannung nicht höher als die erste Grenze ist, dann beurteilt der Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B, ob die Erhöhungsrate kleiner als ein zweiter Schwellenwert ist (Schritt S402). Der zweite Schwellenwert wird durch Subtrahieren eines vorbestimmten zweiten Werts von der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate erhalten. Wenn die Erhöhungsrate kleiner als der zweite Schwellenwert ist (Entscheidung JA bei dem Schritt S402), stellt der Rückkopplungssteuerungs-Ausführungsbeurteilungsabschnitt 506B den Schalter 506D in den AUS-Zustand, so dass die Rückkopplungssteuerung angehalten wird.
Wenn beurteilt wird, dass die Erhöhungsrate zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert liegt (d. h. eine Entscheidung NEIN bei dem Schritt S402), dann wird der bestehende Zustand des Schalters 506D unverändert gelassen.
Der erste vorbestimmte Wert ist der Wert eines maximalen Spielraums, der die maximale Menge ist, um die die Erhöhungsrate die Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate überschreiten darf. Der zweite vorbestimmte Wert ist derart eingestellt, dass, wenn die Erhöhungsrate zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellenwert liegt, dann diese Erhöhungsrate ausreichend nahe bei der Grenze dVu einer Spannungserhöhungsrate liegt, so dass eine Rückkopplungssteuerung nicht notwendig ist.
Der Spannungsverringerungsratenbegrenzungsabschnitt 507 ist auf eine ähnliche Art und Weise in Betrieb, wobei sich lediglich die Richtung einer Spannungsänderung von derselben des Falls des Spannungserhöhungsratenbegrenzungsabschnitts 506 unterscheidet.
Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, selbst wenn bei der Grenze dWu einer Erhöhungsrate der Lade-/Entladeleistung oder der Grenze dWl einer Leistungsverringerungsrate ein Fehler vorliegt, der in einer Änderungsrate der Leistungsversorgungsspannung resultiert, die außerhalb eines Bereichs, der durch die Grenzwerte dVu und dVl definiert ist, liegt, ein Ausgleich angewendet, um die Änderungsrate einer Spannung innerhalb dieses Bereichs zu halten.
Viertes Ausführungsbeispiel
Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen sind die ECU 103 und die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 durch die Kommunikationsleitung 112 verbunden. Bei einem vierten Ausführungsbeispiel, wie in 19 und 20 gezeigt ist, ist jedoch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 innerhalb einer ECU 103A implementiert. Dies liefert die Vorteile, dass, wenn eine Steuerung der Maschine 101 und des Generators 102 durch denselben Mikrocomputer (oder dieselben Mikrocomputer) ausgeführt wird, ein gemeinsamer Speicher benutzt werden kann, so dass eine Datenkommunikation zwischen dem Maschinensteuerabschnitt 408 und der Leistungsversorgungssteuervorrichtung 105 mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt werden kann. Dadurch kann eine verbesserte Synchronisation zwischen dem Pegel eines Drehmoments, das durch die Maschine 101 angelegt wird, um den Generator 102 anzutreiben, und dem Pegel eines Drehmoments, das tatsächlich durch den Generator 102 absorbiert wird, erreicht werden.
Es sei bemerkt, dass es als eine Alternative zu dem Vorhergehenden gleichermaßen möglich wäre, die Maschinensteuereinheit in die Leistungsversorgungssteuervorrichtung aufzunehmen oder sowohl die Maschinensteuereinheit als auch die Leistungsversorgungssteuervorrichtung in eine andere Ausrüstungseinheit des Fahrzeugs aufzunehmen.
Es sei ferner bemerkt, dass, obwohl die Erfindung Bezug nehmend auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben ist, verschiedene Modifikationen oder Kombinationen der Ausführungsbeispiele vorstellbar sind, die in den Schutzbereich, der für die Erfindung beansprucht ist, fallen.
Ferner ist offensichtlich, dass, obwohl die Erfindung als auf einen elektrischen Generator, der in einem Fahrzeug angebracht ist und durch die Fahrzeugmaschine angetrieben wird, angewandt beschrieben ist, die beschriebenen Grundsätze allgemein auf die Steuerung von maschinenangetriebenen elektrischen Generatoren anwendbar sind.

Claims

Fahrzeugleistungsversorgungssystem mit: einer Batterie (108) zum Zuführen einer elektrischen Leistung zu einer elektrischen Last (107a, b) über einen Leistungsversorgungsbus (115), einem elektrischen Generator (102) zum Zuführen einer elektrischen Leistung über den Bus (115) zu der Batterie (108) und der elektrischen Last (107a, b) und einer Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) zum Steuern eines Werts einer erzeugten Leistung des elektrischen Generators (102); wobei die Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) eine Schaltungsanordnung aufweist, die angepasst ist, um die erzeugte elektrische Leistung auf einen Wert einzustellen, der basierend auf einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich bestimmt wird, wobei der erste Bereich ein Bereich von Werten einer Lade-/Entladeleistung der Batterie (108) ist, wodurch eine Leistungsversorgungsspannung, die in dem Bus (115) erscheint, innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Spannungen gehalten wird, und wobei der zweite Bereich ein Bereich von Werten einer Rate einer Änderung der Lade-/Entladeleistung ist, wodurch eine Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Variationsraten gehalten wird.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um eine Rate einer Variation der Lade-/Entladeleistung auf einen Wert innerhalb des zweiten Bereichs einzustellen, während die Lade-/Entladeleistung innerhalb des ersten Bereichs gehalten wird.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem Werte, die den zweiten Bereich definieren, basierend auf einer Kombination eines Werts eines inneren Widerstands (r) der Batterie (108), eines erfassten Werts der Leistungsversorgungsspannung (V) und einer erfassten Größe (I) und Richtung eines Stromflusses der Batterie (108) berechnet werden.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem der elektrische Generator (102) durch eine Verbrennungsmaschine (101) angetrieben wird und das System eine Maschinensteuervorrichtung (103) zum Steuern der Maschine (101) aufweist und bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um basierend auf Faktoren, die einen Status der elektrischen Last (107a, b) und einen Ladezustand der Batterie (108) aufweisen, einen Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) als einen Pegel einer Leistung, die gegenwärtig durch den elektrischen Generator (102) zu erzeugen ist, abzuleiten (S101), auf den Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) eine Anpassung an zuwenden, um einen angepassten Wert einer verteilten Leistung zu erhalten, um die Rate einer Variation der Lade-/Entladeleistung der Batterie (108) innerhalb des zulässigen Bereichs von Variationsraten der Lade-/Entladeleistung zu halten und den angepassten Wert einer verteilten Leistung als einen Bedarfswert für eine erzeugte Leistung einzustellen, und Daten zu der Maschinensteuervorrichtung (103) zu senden (S201), die einen Bedarfswert eines Drehmoments ausdrücken, das durch die Maschine (101) zum Antreiben des elektrischen Generators (102) zu erzeugen ist, um den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erzeugen; wobei die Maschinensteuervorrichtung (103) eine Schaltungsanordnung aufweist, die angepasst ist, um die Maschine (101) zu steuern, um einen Maschinenbetriebszustand einzuleiten, wodurch der Bedarfswert eines Drehmoments erzeugt wird (S200), einen verfügbaren Wert eines Drehmoments zu berechnen (S203), das gegenwärtig durch die Maschine (101) zum Anreiben des elektrischen Generators (102) geliefert werden kann, wobei die Berechnung auf Faktoren, die eine Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine (101) umfassen, basiert, und Daten, die den verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) zu senden; und bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um einen Befehlswert einer erzeugten Leistung einzustellen (S106), wodurch eine Menge eines Drehmoments, das durch den elektrischen Generator (102) absorbiert wird, dem verfügbaren Wert eines Drehmoments entspricht, und um den elektrischen Generator (102) zu steuern, um den Befehlswert einer erzeugten Leistung zu erzeugen.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Schaltungsanordnung des Leistungsversorgungssystems angepasst ist, um den verfügbaren Wert eines Drehmoments als einen verfügbaren Wert einer erzeugten Leistung auszudrücken (S204), eine Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erfassen, und den Befehlswert einer erzeugten Leistung anzupassen, um die Differenz zu reduzieren.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Schaltungsanordnung des Leistungsversorgungssystems angepasst ist, um einen oberen Grenzwert einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung zu berechnen (S105), der eine Menge einer Erhöhung der Lade-/Entladeleistung ausdrückt, die in einem vorbestimmten Grenzwert einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung resultiert, und einen unteren Grenzwert einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung zu berechnen (S105), der eine Menge einer Verringerung der Lade-/Entladeleistung ausdrückt, die in einem vorbestimmten Grenzwert einer Verringerung der Leistungsversorgungsspannung resultiert, wenn die Differenz ein Nicht-Ausreichen einer erzeugten Leistung darstellt, den Befehlswert einer erzeugten Leistung so einzustellen, dass sich derselbe von dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung um eine Menge, die nicht größer als der untere Grenzwert einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung ist, unterscheidet, und wenn die Differenz einen Überschuss einer erzeugten Leistung darstellt, den Befehlswert einer erzeugten Leistung so einzustellen, dass sich derselbe von dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung um eine Menge, die nicht größer als der obere Grenzwert einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung ist, unterscheidet.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um einen Zustand, bei dem sich der Pegel der Lade-/Entladeleistung ändert, zu erfassen (S300) und, wenn der Zustand erfasst wird, auf den Befehlswert für eine erzeugte Leistung durch eine Rückkopplungssteuerung einen Ausgleich anzuwenden, um die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb des zulässigen Bereichs einer Spannungsvariationsrate zu halten.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um den Ausgleich durch Durchführen einer Rückkopplungssteuerung der Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung anzuwenden, indem wiederholt eine Folge von Operationen ausgeführt wird, um jeweilige Werte der erzeugten Leistung und der Leistungsversorgungsspannung zu erfassen, eine Leistungsdifferenz zwischen dem Befehlswert einer erzeugten Leistung und dem erfassten Wert einer erzeugten Leistung zu berechnen, basierend auf der Leistungsdifferenz einen Befehlswert der Leistungsversorgungsspannung zu berechnen, während eine Rate einer Änderung von aufeinanderfolgend berechneten der Befehlswerte einer Leistungsversorgungsspannung begrenzt wird, um innerhalb des zulässigen Bereichs einer Spannungsvariationsrate zu liegen, eine Spannungsdifferenz zwischen dem Befehlswert einer Leistungsversorgungsspannung und dem erfassten Wert einer Leistungsversorgungsspannung zu erhalten, basierend auf der Spannungsdifferenz einen ausgeglichenen Befehlswert einer erzeugten Leistung zu berechnen, und den elektrischen Generator (102) zu steuern, um den ausgeglichenen Befehlswert einer erzeugten Leistung zu erzeugen.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um den Ausgleich des Befehlswerts für eine erzeugte Leistung durch wiederholtes Ausführen einer Folge von Operationen anzuwenden, um die Rate einer Variation der Leistungsversorgungsspannung und die Richtung der Variation zu erfassen, wenn erfasst wird, dass sich die Leistungsversorgungsspannung mit einer höheren Rate als ein vorbestimmter erster Schwellenwert erhöht, eine Differenz zwischen der Rate einer Erhöhung und einer vorbestimmten zulässigen Rate einer Erhöhung der Leistungsversorgungsspannung zu erhalten und basierend auf der Differenz den Ausgleich auf den Befehlswert für eine erzeugte Leistung anzuwenden; und wenn erfasst wird, dass sich die Leistungsversorgungsspannung mit einer höheren Rate als ein vorbestimmter zweiter Schwellenwert verringert, eine Differenz zwischen der Rate einer Verringerung und einer vorbestimmten zulässigen Rate einer Verringerung der Leistungsversorgungsspannung zu erhalten und basierend auf der Differenz den Ausgleich auf den Befehlswert für eine erzeugte Leistung anzuwenden.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem mit: einer Batterie (108) zum Zuführen einer elektrischen Leistung zu einer Last (107a, b) über einen Leistungsversorgungsbus (115), einem elektrischen Generator (102) zum Zuführen einer elektrischen Leistung über den Bus (115) zu der Batterie (108) und der Last (107a, b) und einer Elektroleistungssteuervorrichtung zum Steuern eines Werts einer elektrischen Leistung, die durch den elektrischen Generator (102) erzeugt wird; wobei die Elektroleistungssteuervorrichtung eine Schaltungsanordnung aufweist, die angepasst ist, um basierend auf einem ersten Bereich von Werten und einem zweiten Bereich von Werten mindestens entweder den Wert einer erzeugten elektrischen Leistung oder einen Pegel einer Lastleistung, die durch die elektrische Last (107a, b) verbraucht wird, einzustellen, wobei der erste Bereich ein Bereich von Werten einer Lade-/Entladeleistung der Batterie (108) ist, wodurch eine Leistungsversorgungsspannung, die in dem Bus (115) erscheint, innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Spannungen gehalten wird, und der zweite Bereich ein Bereich einer Variation der Lade-/Entladeleistung ist, wodurch eine Menge einer momentanen Variation der Leistungsversorgungsspannung innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs von Spannungen gehalten wird, wenn die momentane Variation aufgrund einer Verzögerung beim Anpassen des Werts der elektrischen Leistung auftritt.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Verzögerung aus einer Verzögerung beim Ändern eines Antriebsdrehmoments des elektrischen Generators (102) ansprechend auf eine Erfordernis nach einer Änderung einer Menge der elektrischen Leistung, die der Last (107a, b) zugeführt wird, resultiert.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 10, bei dem der zweite Bereich definiert ist durch: einen unteren Grenzwert einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung, der eine maximale zulässige Menge einer Differenz zwischen einem Bedarfswert einer Leistung, deren Erzeugung durch den elektrischen Generator (102) gegenwärtig erforderlich ist, und einem Befehlswert einer Leistung, die gegenwärtig bestimmt ist, um durch den elektrischen Generator (102) erzeugt zu werden, darstellt, wenn die Verzögerung eine Verzögerung beim Erhöhen des Antriebsdrehmoments ist; und einen oberen Grenzwert einer Abweichung einer Lade-/Entladeleistung, der eine maximal zulässige Menge der Differenz darstellt, wenn die Verzögerung eine Verzögerung beim Verringern des Antriebsdrehmoments ist.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 12, bei dem der elektrische Generator (102) durch eine Verbrennungsmaschine (1) angetrieben wird und das System eine Maschinensteuervorrichtung (103) zum Steuern der Maschine aufweist und bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um basierend auf Faktoren, die einen Zustand der Batterie (108) und einen Lastleistungsbedarfswert, der die Menge einer elektrischen Leistung, die der elektrischen Last (107a, b) zuzuführen ist, ausdrückt, aufweisen, einen Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) als eine Menge einer Leistung, die gegenwärtig durch den elektrischen Generator (102) zu erzeugen ist, abzuleiten, ein Auftreten einer Änderung des Lastleistungsbedarfs zu erfassen, den Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) als einen Bedarfswert für eine erzeugte Leistung einzustellen und Daten, die einen Bedarfswert eines Drehmoments, das durch die Maschine (101) zum Antreiben des elektrischen Generators (102) zu erzeugen ist, ausdrücken, zu der Maschinensteuervorrichtung (103) zu senden, um den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erzeugen; wobei die Maschinensteuervorrichtung (103) angepasst ist, um die Maschine (101) zu steuern, um einen Maschinenbetriebszustand einzuleiten, wodurch der Bedarfswert eines Drehmoments erzeugt wird, einen verfügbaren Wert eines Drehmoments, das gegenwärtig durch die Maschine (101) geliefert werden kann, um den elektrischen Generator (102) anzutreiben, zu berechnen, wobei die Berechnung auf Faktoren, die eine Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine (101) aufweisen, basiert, und Daten, die den verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) zu senden; und bei dem, wenn die Änderung des Lastleistungsbedarfs erfasst wird, die Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um basierend auf dem verfügbaren Wert eines Drehmoments einen verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung zu berechnen, eine Menge einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung als eine Leistungsdifferenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu berechnen, und sowohl einen Befehlswert der erzeugten Leistung als auch einen Befehlswert einer Lastleistung der elektrischen Last (107a, b) anzupassen, um die Menge einer Abweichung innerhalb des zweiten Bereichs zu bringen.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 13, bei dem die Anpassung des Befehlswerts einer erzeugten Leistung ein Erfordernis zum Reduzieren einer Menge der momentanen Variation der Leistungsversorgungsspannung und ein Erfordernis zum Reduzieren einer momentanen Variation einer Drehzahl der Maschine (101) annähert, wenn die momentanen Variationen als ein Resultat der Änderung eines Lastleistungsbedarfs auftreten.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 14, bei dem, wenn die Leistungsdifferenz ein Nicht-Ausreichen einer erzeugten Leistung darstellt, der Befehlswert einer erzeugten Leistung angepasst wird, um die Summe des verfügbaren Werts einer erzeugten Leistung und des kleineren eines ersten Werts und eines zweiten Werts zu werden, wobei der erste Wert die Leistungsdifferenz und der zweite Wert die Summe des gegenwärtig verfügbaren Werts einer erzeugten Leistung und eines Resultats, das durch Subtrahieren des unteren Grenzwerts einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung von der Differenz erhalten wird, ist, und wenn die Leistungsdifferenz einen Überschuss einer erzeugten Leistung darstellt, der Befehlswert einer erzeugten Leistung angepasst wird, um die Summe des verfügbaren Werts einer erzeugten Leistung und des kleineren eines dritten Werts und eines vierten Werts zu werden, wobei der dritte Wert die Leistungsdifferenz ist und der vierte Wert die Summe des gegenwärtig verfügbaren Werts einer erzeugten Leistung und eines Resultats, das durch Addieren der Leistungsdifferenz zu dem oberen Grenzwert einer Abweichung der Lade-/Entladeleistung erhalten wird, ist.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 10, bei dem der elektrische Generator (102) durch eine Verbrennungsmaschine (101) angetrieben ist und das System eine Maschinensteuervorrichtung (103) zum Steuern der Maschine (101) aufweist und bei dem die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um basierend auf Faktoren, die einen Status der elektrischen Last (107a, b) und einen Pegel einer Ladung der Batterie (108) umfassen, einen Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) als einen geeigneten Pegel einer Leistung, die gegenwärtig durch den elektrischen Generator (102) zu erzeugen ist, abzuleiten, eine Änderung des Lastleistungsbedarfs zu erfassen, den Wert einer verteilten Leistung des Generators (102) als einen Bedarfswert für eine erzeugte Leistung einzustellen und Daten, die einen Bedarfswert eines Drehmoments, das durch die Maschine (101) zum Antreiben des elektrischen Generators (102) zu erzeugen ist, ausdrücken, zu der Maschinensteuervorrichtung zu senden, um den Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu erzeugen; wobei die Maschinensteuervorrichtung (103) eine Schaltungsanordnung aufweist, die angepasst ist, um die Maschine (101) zu steuern, um einen Maschinenbetriebszustand einzuleiten, wodurch der Bedarfswert eines Drehmoments erzeugt wird, einen verfügbaren Wert eines Drehmoments zu berechnen, das gegenwärtig durch die Maschine (101) erzeugt werden kann, wobei die Berechnung auf Faktoren, die eine Ansprechverzögerung der Steuerung der Maschine (101) umfassen, basiert, und Daten, die den verfügbaren Wert eines Drehmoments ausdrücken, zu der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) zu senden; und bei dem, wenn die Änderung des Lastleistungsbedarfs erfasst wird, die Schaltungsanordnung der Leistungsversorgungssteuervorrichtung (105) angepasst ist, um einen verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung, der dem verfügbaren Wert eines Drehmoments entspricht, zu berechnen, eine Menge einer momentanen Abweichung der Lade-/Entladeleistung als eine Differenz zwischen dem verfügbaren Wert einer erzeugten elektrischen Leistung und dem Bedarfswert für eine erzeugte Leistung zu berechnen, und sowohl einen Befehlswert einer geschalteten erzeugten Leistung als auch einen Befehlswert einer Lastleistung der elektrischen Last (107a, b) anzupassen, um die Menge einer Abweichung innerhalb des zweiten Bereichs zu bringen.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 16, bei dem die Anpassung des Befehlswerts einer Lastleistung auf einen Bereich zwischen einer vorbestimmten maximal zulässigen Menge einer vorübergehenden Reduzierung der Lastleistung und einer vorbestimmten maximal zulässigen Menge einer vorübergehenden Erhöhung der Lastleistung begrenzt ist.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 17, bei dem, wenn beurteilt wird, dass die Änderung des Lastleistungsbedarfs eine Erhöhung ist, die Anpassung des Befehlswerts einer Lastleistung durchgeführt wird, indem von dem Bedarfswert einer Lastleistung die kleinere Größe der maximal zulässigen Menge einer Reduzierung der Lastleistung und eines Werts, der die Differenz zwischen einer Defizitmenge einer erzeugten Leistung und der maximal zulässigen Menge einer Verringerung der Lade-/Entladeleistung ist, subtrahiert wird, und wenn beurteilt wird, dass die Änderung des Lastleistungsbedarfs eine Verringerung ist, das Einstellen des Befehlswerts einer Lastleistung durchgeführt wird, indem zu dem Bedarfswert einer Lastleistung die kleinere Größe der maximal zulässigen Menge einer Erhöhung einer Lastleistung und eines Werts, der die Differenz zwischen einer Überschussmenge einer erzeugten Leistung und der maximal zulässigen Menge einer Erhöhung der Lade-/Entladeleistung ist, addiert wird.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 10, bei dem Werte, die den zweiten Bereich definieren, basierend auf einem Wert eines inneren Widerstands (r) der Batterie (108) und auf einem gegenwärtig erfassten Wert der Leistungsversorgungsspannung (V) und einer gegenwärtig erfassten Größe (I) und Richtung eines Stromflusses der Batterie (108) berechnet werden.
Fahrzeugleistungsversorgungssystem nach Anspruch 4, bei dem die Maschinensteuervorrichtung und die Leistungswandlervorrichtung in einer einzigen Vorrichtungseinheit (103A) aufgenommen sind.