DE102007037123A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Lade-/Entlade-Stromes einer Fahrzeugbatterie zum Steuern eines Fahrzeuggenerators unter Berücksichtigung des Offsets des Lade-/Entlade-Stromes - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Steuern des Lade-/Entlade-Stromes einer Fahrzeugbatterie zum Steuern eines Fahrzeuggenerators unter Berücksichtigung des Offsets des Lade-/Entlade-Stromes Download PDF

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Tadatoshi Kariya Asada
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field
    • H02J7/163Regulation of the charging current or voltage by variation of field with special means for initiating or limiting the excitation current

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Abstract

Es ist eine Vorrichtung realisiert, um einen Lade-/Entlade-Strom einer Fahrzeugbatterie (5) zu managen. Die Vorrichtung (6) umfasst eine Detektoreinheit (18), welche einen aktuellen Betrag des Lade-/Entlade-Stromes detektiert, und eine Empfangseinheit (24), welche Informationen empfängt, die den Generierungsbetrieb eines Fahrzeuggenerators (3) betreffen. Die Vorrichtung (6) umfasst auch eine Steuereinheit (4), welche die Generierungsbetriebe des Generators (3) so steuert, dass der Lade-/Entlade-Strom einen spezifizierten gegebenen Wert einhält, und zwar auf der Grundlage des detektierten aktuellen Lade-/Entlade-Stromes und auf der Grundlage der empfangenen Informationen. Die Vorrichtung (6) umfasst auch eine Bestimmungs- und Einstelleinheit (64). Die Bestimmungseinheit (64) bestimmt, ob eine Spannung der Batterie (5) eine gegebene Bedingung für die Spannung befriedigt, indem diese die Spannung in einem Zustand überwacht, in welchem der Generierungsbetrieb des Generators (3) gesteuert wird. Die Einstelleinheit stellt als Offset-Betrag des Lade-/Entlade-Stromes einen Lade-/Entlade-Strom ein, der detektiert wird, wenn bestimmt wurd, dass die Spannung der Batterie (5) die gegebene Bedingung befriedigt.

Description

  • Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Vorteile aus der Priorität der füheren japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-218121 , die am 10. August 2006 angemeldet wurde, deren Beschreibung hier durch Bezugnahme miteinbezogen wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • [Technisches Gebiet der Erfindung]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zum Steuern eines Lade/Entlade-Stromes einer Batterie, die beispielsweise in einem Passagierfahrzeug und einem Lastwagen eingebaut ist, und betrifft spezieller eine Steuer-Vorrichtung, um einen Fahrzeuggenerator unter Berücksichtigung eines Offsets des Lade-/Entlade-Stromes zu steuern.
  • [Stand der Technik]
  • Das Messen des Lade-/Entlade-Stromes einer Batterie, die in einem Fahrzeug eingebaut ist (im Folgenden einfach als "Batterie" bezeichnet) ermöglicht die Steuerung von elektrischen Energieerzeugungsbedingungen oder -zuständen eines Generators, der in dem Fahrzeug eingebaut ist (im Folgenden einfach als "Generator" bezeichnet), um dadurch keine Überentladung oder Überladung der Batterie zu verursachen. Ein Mess in dem Fahrzeug eingebaut ist (im Folgenden einfach als "Generator" bezeichnet), um dadurch keine Überentladung oder Überladung der Batterie zu verursachen. Ein Messwert, der von einem Stromsensor abgeleitet wird und zwar nach der Messung eines Lade-/Entlade-Stromes einer Batterie enthält allgemein einen Fehler aufgrund des Offsets des Stromes (das heißt einen Offset-Fehler).
  • Um solch einen Offset-Fehler zu beseitigen ist beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-100682 ein Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Messgerät offenbart, welches dafür ausgelegt ist, den Offset-Fehler zu ermitteln. Dieses Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Messgerät steuert den Betrag einer Energieerzeugung des Generators, sodass ein Messwert, der von den Stromsensor abgeleitet wird, nahezu zu Null wird. Es wird dann die Spannungsschwankung der Batterie nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode T gemessen. Wenn der Betrag der Schwankung der Batteriespannung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, wird der Messwert, der von dem Stromsensor nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode T abgeleitet wird, als ein Offset-Fehler D bestimmt (das heißt als Betrag des Offset-Wertes des Lade-/Entlade-Stromes).
  • Jedoch ist die in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-100682 offenbarte Technik mit den folgenden Nachteilen behaftet und zwar hinsichtlich der Beobachtung eines Nullpegels des Stromes, der durch den Stromsensor gemessen wird:
    • (1) Bei der Bestimmung eines Nullpegels durch eine Steuereinheit, die als ein Teil des Stromsensors vorgesehen ist, wird ein Ausgangssignal des Stromssensors durch ein Zünd-Störsignal überlagert, da nämlich die Batterie im Allgemeinen in dem Motorraum gelegen ist, sodass eine stabile Messung des Stromes nicht möglich ist.
    • (2) Die von dem Generator erzeugte Spannung wird gesteuert oder geregelt, um eine Bestimmung eine Offset-Fehlers basierend auf dem Nullpegel der Batteriespannungsschwankung durchzuführen. Dort jedoch, wo der Ausgangsstrom variiert und zwar aufgrund der Schwankungen in der Zahl der Umdrehungen und des Erregerstromes des Generators, kann die Schwankung in dem Ausgangsstrom in fehlerhafter Weise bestimmt werden und zwar als Fehler des Stromsensors.
    • (3) Eine blinde Bestimmung des Offset-Fehlers unter den unstabilen Messbedingungen kann dazu führen, dass der Offset-Fehler undefiniert wird, was wiederum zu einer Störung der Kapazitätssteuerung basierend auf einer Stromintegration führen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben aufgeführten Nachteile entwickelt und es ist Aufgabe der Erfindung eine Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung zu schaffen, die eine stabile Messung durch eine Reduzierung des Einflusses der Störsignale ermöglicht und somit eine stabile und exakte Kapazitätssteuerung basierend auf einer Stromintegration möglich macht.
  • Um Maßnahmen gegen die oben erläuterten Nachteile zu ergreifen, schafft die vorliegende Erfindung eine Basiskonstruktion in Form einer Vorrichtung zum Steuern eines Lade-/Entlade-Stromes einer Batterie, die in einem Fahrzeug montiert ist, die folgendes aufweist: eine Detektoreinheit, die einen aktuellen Betrag des Lade-/Entlade-Stromes detektiert; eine Empfangseinheit, welche Informationen detektiert, die einen Generierungsbetrieb eines Generators angeben, der in dem Fahrzeug montiert ist; eine Steuereinheit, welche den Generierungsbetrieb des Generators so steuert, dass der Lade-/Entlade-Strom der Batterie einen gegebenen Wert einhält, der für den Lade-/Entlade-Strom spezifiziert ist, und zwar auf der Grundlage eines detektierten aktuellen Betrages des Lade-/Entlade-Stromes und auf der Grundlage der empfangenen Informationen, die den Generierungsbetrieb des Generators angeben; eine Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine Spannung der Batterie eine gegebene Bedingung für die Spannung befriedigt oder nicht, indem die Spannung in einem Zustand überwacht wird, in welchem der Generierungsbetrieb des Generators durch die Steuereinheit gesteuert wird; und eine Einstelleinheit, die als Betrag der Offset-Größe (das heißt eines Offset-Fehlers) des Lade-/Entlade-Stromes einen Lade-/Entlade-Strom, der durch die Detektoreinheit de tektiert wird, einstellt, wenn durch die Bestimmungseinheit bestimmt wurde, dass die Spannung der Batterie die gegebene Bedingung befriedigt.
  • Wenn die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung mit der Steuereinheit ausgerüstet ist, können die Einflüsse der Störsignale in drastischer Weise reduziert werden, welche Störsignale in herkömmlicher Weise die Kommunikation beeinflusst haben, die dem Lade-/Entlade-Strom der Batterie zugeordnet ist und mit der Steuereinheit erfolgt, die einen Teil der Vorrichtung darstellt. Insbesondere kann das Vorhandensein solcher Störsignale die Verwendung eines Filters zum Beseitigen von hochfrequenten Komponenten erforderlich machen. Die Verwendung des Filters kann jedoch die Ursache des Auftretens eines Offset-Fehlers darstellen. Daher kann die bemerkenswerte Reduzierung der Störsignale oder Rauschsignale, wie oben dargelegt ist, die Verwendung des Filters beseitigen oder kann die Verwendung eines Filters mit einfacher Struktur erlauben, was zu einer Reduzierung des Offset-Fehlers per se führt. Auf diese Weise kann die Reduzierung der Einflüsse der Störsignale eine stabile Messung des Offset-Fehlers ermöglichen. Zur gleichen Zeit kann unter Berücksichtigung des Offset-Fehlers eine hochpräzise Messung für den Batterie-Lade-/Entlade-Strom ermöglicht werden.
  • Es ist zu bevorzugen, dass die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators angeben, die Zahl der Umdrehungen des Generators betreffen und dass ferner die Bestimmungseinheit so konfiguriert ist, um als einen gegebenen Zustand für die Spannung, zu ermitteln, ob die Zahl der Umdrehungen innerhalb eines gegebenen Bereiches von Umdrehungen liegt oder nicht.
  • Die Bestimmung des Offset-Fehlers kann, während die Zahl der Umdrehungen des Generators stabilisiert wird, die Einflüsse verhindern, die durch die Schwankung in dem Generierungsbetrag hervorgerufen werden, welche Schwankung mit der Schwankung der Zahl der Umdrehungen des Generators auftritt. Das kann zum Bestimmen des Offset-Fehlers mit hoher Präzision führen.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators angeben, aus einem Erregerstrom bestehen, der dem Generator zugeführt wird, und dass die Bestimmungseinheit so konfiguriert ist, um als gegebenen Zustand für die Spannung zu bestimmen, ob der Erregerstrom innerhalb eines gegebenen Bereiches des Erregerstromes liegt oder nicht.
  • Die Messung des Offset-Fehlers, während der Erregerstrom des Generators stabilisiert ist, kann einen nachteiligen Effekt der Schwankung des Generierungsbetrages verhindern, welche Schwankung bei einer Schwankung des Erregerstromes des Generators auftritt. Dies kann zu einer Bestimmung des Offset-Fehlers mit hoher Präzision führen.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Steuereinheit so konfiguriert ist, um für den Generierungsbetrieb des Generators einen Erregerstrom zu dem Generator zu steuern oder zu regeln, sodass ein Ausgangsstrom aus dem Generator in variabler Weise gesteuert oder geregelt wird.
  • Die Steuerung oder Regelung des Erregerstromes zu den Zweck den Ausgangsstrom des Generators variabel zu gestalten, kann ferner die Steuerung zum Erreichen des vorbestimmten Bezugswertes stabilisieren und zwar im Gegensatz zur herkömmlichen Technik der Steuerung der generierten Spannung, um den gleichen Zweck zu erzielen. Speziell liegt die Eingangsimpedanz der Batterie auf einem sehr kleinen Wert wie beispielsweise mehreren Milliohm, welche bei einer kleinen Änderung der Spannung variiert. Jedoch kann das Zulassen der Variabilität des Ausgangsstromes des Generators durch Steuern des Erregerstromes desselben eine Steuerung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie in einer stabileren Weise ermöglichen.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Detektoreinheit einen Widerstand enthält, der in Reihe zu einem Pfad liegt, durch welchen der Lade-/Entlade-Strom der Batterie zugeführt wird und so konfiguriert ist, um den Betrag des Lade-/Entlade-Stromes basierend auf einer Spannung über dem Widerstand zu detektieren.
  • Es existieren auch andere Verfahren zum Messen des Stromes, inklusive ein Verfahren zum Messen des Stromes basierend auf der Schwankung eines Magnetfeldes. Verglichen mit diesem Verfahren kann das Verfahren, welches den Strom-Messwiderstand verwendet, nicht durch Erd-Magnetismus beeinflusst werden. Daher kann der nachteilige Einfluss einer Störung beseitigt werden, um die Bestimmung eines Offset-Fehlers mit hoher Präzision zu ermöglichen.
  • Es ist ferner zu bevorzugen, dass der Widerstand elektrisch mit einer negativen Klemme der Batterie verbunden ist und elektrisch mit Erde oder Masse verbunden ist.
  • Dies kann eine Messung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie mit Massepotenzial oder Erdpotenzial als Bezugsgröße ermöglichen. Demzufolge kann die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung als Ganzes mit Massepotenzial oder Erdpotenzial als Bezugsgröße arbeiten, wodurch der Betrieb im Vergleich zu einem Fall mit schwimmenden Massepotenzial stabilisiert werden kann.
  • Es ist ferner zu bevorzugen, dass die Empfangseinheit so konfiguriert ist, um die Informationen zu empfangen, die den Generierungsbetrieb des Generators angeben, und zwar von einer externen Vorrichtung bei einer digitalen Kommunikation.
  • Dies kann die Einflüsse der Zünd-Störsignale eliminieren, um hier ein Beispiel zu nennen, so dass stabile Bedingungen für die Generierung des Generators in zuverlässiger Weise geschaffen werden können.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Empfangseinheit so konfiguriert ist, um Informationen in Intervallen zu empfangen, die gleich sind mit oder kleiner sind als angenähert 1/10 einer Zeitkonstanten eines Rotors des Generators.
  • Daher können die Generierungsbedingungen des Generators mit einer Geschwindigkeit detektiert werden, die ausreichend höher liegt als die Änderung der Generie rungszustände oder Generierungsbedingungen, was zu einer zuverlässigeren Bestimmung hinsichtlich der stabilen Zustände oder Bedingungen der Generierung des Generators führt.
  • Es ist auch zu bevorzugen, dass die Vorrichtung ferner eine Schätzeinheit enthält, welche eine Kapazität der Batterie basierend auf dem aktuellen Betrag des Lade-/Entlade-Stromes einschätzt, der durch die Detektoreinheit detektiert wird und anhand des Offset-Wertes des Lade-/Entlade-Stromes, der durch die Einstelleinheit eingestellt wurde; und eine Sendeeinheit, welche Informationen zu einer externen Vorrichtung sendet, die die geschätzte Kapazität der Batterie angeben.
  • Somit kann die Beseitigung der Störsignaleinflüsse bei der Bestimmung eines Offset-Fehlers eine stabile und hochpräzise Kapazitätssteuerung basierend auf der Stromintegration ermöglichen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 ein Blockschaltbild, welches eine allgemeine Konfiguration eines Ladesystems veranschaulicht, welches eine Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
  • 2 ein Blockschaltbild, welches eine detaillierte Konfiguration der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung und einer Fahrzeug-Generator-Steuereinheit veranschaulicht;
  • 3 ein Flussdiagramm, welches eine Operationsprozedur der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung veranschaulicht;
  • 4 ein Flussdiagramm, welches in Einzelheiten die Inhalte der Bezugswertsteuerung darstellt;
  • 5 eine erläuternde Ansicht eines Begrenzungs-Erregerstromes; und
  • 6 ein Blockschaltbild, welches eine modifizierte Ausführungsform der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild, welches eine allgemeine Konfiguration eines Ladesystems wiedergibt, welches eine Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung enthält und zwar gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Ladesystem, welches in 1 gezeigt ist, enthält eine ECU (elektronische Steuereinheit) 1 für eine Maschine 2, einen Generator (ALT) 3, eine Batterie (BATT) 5, eine Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung (S) 6 und einen Schlüsselschalter 7.
  • Die ECU 1 ist eine externe Steuereinheit zur Durchführung einer Umdrehungssteuerung der Maschine 2, während welcher Zeit der Umdrehungszustand der Maschine 2 überwacht wird. Der Generator 3 erzeugt elektrische Energie, indem er in Drehung versetzt wird und er wird durch die Maschine 2 über einen Riemen angetrieben, um elektrische Energie zum Laden der Batterie 5 zuzuführen, oder um elektrische Betriebsenergie für vielfältige elektrische Lasten (nicht gezeigt) zur Verfügung zu stellen. Der Generator 3 ist mit einer Generierungs-Steuereinheit 4 kombiniert, um die Ausgangsspannung zu steuern und zwar mit der Einstellung des Erregerstromes. Die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 ist in der Nähe der Batterie 5 gelegen (an ei fern Teil eines Gehäuses der Batterie 5 befestigt, um hier ein Beispiel zu nennen), um beispielsweise eine Messung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 vorzunehmen, ferner eine Messung eines Offset-Fehlers (das heißt eines Betrages der Offset-Größe des Lade-/Entlade-Stromes) und um eine Generierungssteuerung für den Generator 3 vorzusehen.
  • 2 zeigt ein Blockschaltbild, welches eine detaillierte Konfiguration der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 und die Generierungs-Steuereinheit 4 veranschaulicht. Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Generierungs-Steuereinheit 4 einen Leistungstransistor 10, eine Rezirkulierungsdiode 12, einen Umdrehungsdetektor 14, einen Detektor 16 für die erzeugte Spannung, einen Erregerstrom-Detektor 18, eine Speichervorrichtung 20 für ein Generierungszustand-Sendesignal, einen Kommunikations-Controller 22, eine Treiberstufe 24, eine Speichervorrichtung 26 für ein Generierungssteuer-Empfangssignal, einen Erregerstrom-Controller 28 und eine Treiberstufe 30.
  • Der Leistungstransistor 10 ist in Reihe mit einer Erregerwicklung 3A in dem Generator 3 verbunden, der dann, wenn er eingeschaltet wird, einen Erregerstrom der Erregerwicklung 3A zuführt. Die Rezirkulierungsdiode 12 ist parallel zu der Erregerwicklung 3A geschaltet, um den Erregerstrom zurückzuleiten, der durch die Erregerwicklung 3A fließt, wenn der Leistungstransistor 10 ausgeschaltet wird.
  • Der Umdrehungsdetektor 14 detektiert die Zahl der Umdrehungen des Generators 3. Die Zahl der Umdrehungen des Generators 3 wird beispielsweise dadurch detektiert, indem die Frequenz der Phasenspannung überwacht wird, die an einer Phasenwicklung erscheint, die eine Statorwicklung des Generators 3 mit bildet. Der Erzeugungsspannungs-Detektor 16 detektiert die Ausgangsklemmenspannung des Generators 3 als die generierte Spannung. Der Erregerstrom-Detektor 18 detektiert den Erregerstrom, der durch die Erregerwicklung 3A hindurchfließt. Beispielsweise wird ein Ein/Aus-Zustand des Leistungstransistors 10 überwacht und es wird basierend auf diesem Ein/Aus-Zustand und der generierten Spannung der Erregerstrom berechnet.
  • Die Speichervorrichtung 20 für das Generierungszustand-Sendesignal speichert die Generierungszustand-Sendesignale, die in den Detektionswerten der Anzahl der Umdrehungen enthalten sind, ferner der generierten Spannung und des Erregerstromes, der durch den Umdrehungsdetektor 14 detektiert wird, ferner von dem Erzeugungsspannungs-Detektor 16 und dem Erregerstrom-Detektor 18 und zwar die jeweiligen Signale derselben. Der Kommunikationscontroller 22 führt eine Modulationsverarbeitung durch, indem er die Generierungszustand-Sendesignale in ein vorbestimmtes Digital-Kommunikationsformat umsetzt. Die modulierten Signale (digital modulierten Signale) werden zu der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 von der Treiberstufe 24 über eine Kommunikationsleitung übertragen.
  • Die oben erwähnte Treiberstufe 24 besitzt auch eine Funktion, gemäß welcher sie als ein Empfänger dient, um die digital modulierten Signale zu empfangen, die von der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Managementvorichtung 6 über die Kommunikationsleitung gesendet werden. Auch hat der oben erwähnte Kommunikationscontroller 22 eine Funktion eine Demodulationsverarbeitung für die digital modulierten Signale durchzuführen, die von der Treiberstufe 24 empfangen werden. Die Generierungssteuerungs-Sendesignale, die durch die Demodulationsverarbeitung erhalten werden, werden in der Speichervorrichtung 26 für das Generierungssteuerungs-Empfangssignal gespeichert. Der Erregerstrom-Controller 28 führt eine Operation durch, um eine Steuerung zu bewirken, durch die die generierte Spannung in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Einstellspannung gebracht wird oder so, dass der Erregerstrom mit einem vorbestimmten Einstellstrom in Übereinstimmung gebracht wird. Der Erregerstrom-Controller 28 sendet ein Treibersignal, welches für diese Steuerung benötigt wird, zu der Treiberstufe 30. Die Treiberstufe 30 treibt dann den Leistungstransistor 10 im Ansprechen auf das Treibersignal an, welches von dem Controller 28 gesendet wird.
  • Wie in 2 gezeigt ist, enthält die Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 einen Shunt-Widerstand 50, Verstärker 52, 60, Analog/Digital-Umsetzer (A/D) 54, 62, Widerstände 56, 58, einen Mikrocomputer 64, eine Treiberstufe 70, einem Kommuni kationscontroller 72, eine Speichervorrichtung 74 für ein Generierungszustand-Empfangssignal, eine Speicherstufe 76 für ein Generierungszustand-Sendesignal, und eine Energiequelle-Schaltung 77. Die Energiequelle-Schaltung 77 startet den Betrieb, wenn der Schlüsselschalter 7 eingeschaltet wird und sie schickt elektrische Energie zu den jeweiligen Schaltkreisen, die für den Betrieb derselben erforderlich ist.
  • Der Shunt-Widerstand 50 dient als Widerstand zum Messen des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5, bei dem ein Ende mit einer negativen Klemme der Batterie 5 verbunden ist und von dem das andere Ende geerdet oder mit Masse verbunden ist. Der Verstärker 52 besteht aus einem Differenzverstärker, um hier ein Beispiel anzuführen, um die Spannung über den Enden des Shunt-Widerstandes 50 zu verstärken. Die verstärkte Spannung wird durch den A/D-Umsetzer 54 digital umgesetzt und wird dem Mikrocomputer 64 eingespeist.
  • Die Widerstände 56, 58 bilden eine Teil-Druck-Schaltung, um die Klemmenspannung (Batteriespannung) der Batterie 5 zu detektieren. Ein Ende der Teil-Druck-Schaltung ist mit einer positiven Klemme der Batterie 5 verbunden und das andere Ende derselben ist geerdet. Der Verstärker 60 besteht aus einem Operationsverstärker, um hier ein Beispiel zu nennen, der als eine Pufferstufe wirkt, die mit der Ausgangsseite der Teil-Druck-Schaltung verbunden ist, die aus Widerständen 56, 58 besteht. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 60 (welche Spannung gleich ist der Teil-Druck-Spannung, die an den Verbindungsstellen der Widerstände 56, 58 in der in 2 gezeigten Konfiguration erscheint) wird digital durch den A/D-Umsetzer 62 umgewandelt, und dem Mikrocomputer 64 eingespeist.
  • Die Treiberstufe 70 und der Kommunikationscontroller 72 sind dafür vorgesehen, um Sende-/Empfangs-Signale zwischen sich selbst und der Generierungs-Steuereinheit 4 über die Kommunikationsleitung zu übertragen. Die Treiberstufe 70 und der Kommunikationscontroller 72 arbeiten grundsätzlich in der gleichen Weise wie die Treiberstufe 24 und der Kommunikationscontroller 22, die innerhalb der Generierungs-Steuereinheit 4 vorgesehen sind. Das heißt die Treiberstufe 70 empfängt die digital modulierten Sig nale (Generierungszustand-Sendesignale), die von der Generierungs-Steuereinheit 4 über die Kommunikationsleitung gesendet werden. Der Kommunikationscontroller 72 führt dann eine Demodulationsverarbeitung für die empfangenen Signale durch, wodurch die resultierenden Generierungszustand-Empfangssignale dann in der Generierungszustand-Empfänger-Speichervorrichtung 74 gespeichert werden. Auch nach der Speicherung der Generierungszustand-Sendesignale, die von dem Mikrocomputer 64 in die Speichervorrichtung 76 für das Generierungssteuerungs-Sendesignal ausgegeben werden, wandelt der Kommunikationscontroller 72 die Generierungssteuerungs-Sendesignale in ein vorbestimmtes digitales Kommunikationsformat um, um dadurch eine Modulationsverarbeitung zu realisieren. Die modulierten Signale (digital modulierten Signale) werden dann zu der Generierungs-Steuereinheit 4 von der Treiberstufe 70 über die Kommunikationsleitung gesendet.
  • Der Shunt-Widerstand 50, der Verstärker 52 und der A/D-Umsetzer 54 entsprechen der Lade-/Entlade-Strom-Messeinheit. Die Treiberstufe, der Kommunikationscontroller 72 und die Speichervorrichtung 74 für das Generierungszustand-Empfangssignal entsprechen der Empfangseinheit. Der Mikrocomputer 64 entspricht sowohl der Generierungs-Steuereinheit als auch der Offset-Fehler-Bestimmungseinheit.
  • Die Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 und die Generierungs-Steuereinheit 4 der vorliegenden Ausführungsform besitzen die oben erläuterte Konfiguration. Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf den Betrieb dieser Komponenten. 3 zeigt ein Flussdiagramm, welches eine Operationsprozedur der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 veranschaulicht. Die Operationsprozedur wird in einem Intervall wiederholt, der im Wesentlichen einem Zehntel der Zeitkonstanten des Rotors des Generators 3 entspricht.
  • Die Treiberstufe 70 empfängt die Generierungszustand-Sendesignale, die von der Generierungs-Steuereinheit 4 gesendet werden. Die Signale werden der vorbestimmten Demodulationsverarbeitung unterzogen, die von dem Kommunikationscontroller 72 ausgeführt wird, sodass Daten, die den Generierungszustand des Generators 3 angeben, in der Speichervorrichtung 74 für das Generierungszustand-Empfangssignal gespeichert werden (Schritt 100). Die Generierungszustände oder -bedingungen umfassen beispielsweise die Zahl der Umdrehungen Np, den Erregerstrom If und die erzeugte Spannung Vb.
  • Nachfolgend berechnet der Mikrocomputer 64 eine Drehzahlabweichung (ΔNp) und eine Erregerstromabweichung (ΔIf) basierend auf den empfangenen Daten, welche die Generierungszustände anzeigen, und zwar durch Verwendung der folgenden Formel (Schritt 101): ΔNp = Np(n) – Np(n – 1) ΔIf = If(n) – If(n – 1)worin Np(n) und If(n) die Zahl der Umdrehungen bzw. den Erregerstrom angeben, welche Größen in den laufend empfangenen Daten enthalten sind, und worin Np(n – 1) und If(n – 1) die Zahl der Umdrehungen bzw. den Erregerstrom angeben, die in den früher empfangenen Daten enthalten waren.
  • Der Mikrocomputer 64 bestimmt dann, ob ein Absolutwert |ΔNp| der Umdrehungsabweichung und ein Absolutwert |ΔIf| der Erregerstromabweichung kleiner sind als vorbestimmte Werte (vorbestimmte Werte für ΔNp und ΔIf werden getrennt eingestellt) (Schritt 102). Wenn wenigstens einer der Werte gemäß den absoluten Werten der Abweichungen gleich ist mit oder größer ist als der vorbestimmte Wert, erfolgt eine negative Bestimmung und der Mikrocomputer 64 führt dann Berechnungen für normale Generierungs-Steuerbedingungen durch (Schritt 105). Die normalen Generierungs-Steuerbedingungen beziehen sich auf solche vielfältigen Einstellbedingungen, um vielfältige Generierungssteuerungen auszuführen, die in herkömmlicher Weise durchgeführt wurden. Beispielsweise kann der Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5, der mit Hilfe des Shunt-Widerstands 50 gemessen wird, als eine Grundlage zum Spezifizieren eines Einstell-Spannungswertes zur Steuerung der generierten Spannung oder als Einstellstromwert zur Steuerung des Erregerstromes verwendet werden. Auch kann zur Unterdrückung einer drastischen Zunahme des Erzeugungsdrehmoments während des Leerlaufes der Maschine 2 eine lastabhängige Steuerung (graduelle Erregungssteuerung) durchgeführt werden, durch die der Einstell-Stromwert zum Steuern des Erregerstromes mit dem Verstreichen der Zeit erhöht wird, um allmählich oder schrittweise den Treiberstrom zu erhöhen. Nach der Berechnung der normalen Spannungs-Steuerbedingungen, erzeugt der Mikrocomputer 64 die Generierungssteuerungs-Sendesignale, die für die Generierungssteuerung erforderlich sind und zwar entsprechend den Bedingungen, und er sendet dann die Signale zu der Generierungs-Steuereinheit 4 (Schritt 106).
  • Wenn beide Abweichungen, die bei dem Schritt 101 berechnet wurden, kleiner sind als vorbestimmte Werte, wird eine bestätigende Bestimmung bei dem Schritt 102 durchgeführt. In diesem Fall bestimmt der Mikrocomputer 64 ob eine Bezugswertsteuerung des Ladestromes erforderlich ist oder nicht (Schritt 103). Die Bezugswertsteuerung bezieht sich auf die Zuweisung einer Variabilität des Generierungsausmaßes oder Generierungsbetrages des Generators 3 und auf die Steuerung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5, der zu dieser Zeitlage gemessen wird, sodass dieser bei einem vorbestimmten Bezugswert, welcher null Ampere (0 Ampere) angenähert ist, festgelegt wird, wodurch der Offset-Fehler, der in dem Lade-/Entlade-Strom enthalten ist, mit Hilfe des Shunt-Widerstandes 50 gemessen wird und bestimmt werden kann. Auf diese Weise wird ein Bezugswert, der von einer Stabilzustand-Batteriespannung erhalten wird, als ein Offset-Fehler bestimmt, was noch später beschrieben werden soll. Jedoch ist das Prinzip der Messung des Offset-Fehlers an sich bekannt.
  • Bei dem Schritt S103 wird bestimmt, ob der Zeitpunkt gekommen ist, um die Bezugswertsteuerung durchzuführen oder noch nicht. Beispielsweise kann die Bezugswertsteuerung einmal ausgeführt werden, wenn bei dem Schritt 102 eine bestätigende Bestimmung durchgeführt wird und zwar nach der Einschaltung des Schlüsselschalters 7, um den Betrieb der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 zu ermöglichen. Alternativ kann die Bezugswertsteuerung auch bei einem vorbestimmten Intervall ausgeführt werden. Auch kann die Bezugswertsteuerung ausgeführt werden, wenn irgendeine Änderung in den überwachten verschiedenen Bedingungen wie beispielsweise der Temperatur stattgefunden hat, die eine Schwankung oder Änderung in dem Offset-Fehler verursacht haben kann. In einem Fall, bei dem kein Zeitpunkt zur Durchführung der Bezugswertsteuerung kommt, wird bei dem Schritt 103 eine negative Bestimmung durchgeführt. Dann verläuft die Steuerung weiter zu dem Schritt 105, um den Prozess der Berechnung der normalen Generierungs-Steuerbedingungen als auch die nachfolgenden Prozesse durchzuführen. Wenn der Zeitpunkt für die Ausführung der Bezugswertsteuerung gekommen ist, wird bei dem Schritt 103 eine bestätigende Bestimmung durchgeführt. Der Mikrocomputer 64 berechnet dann die Generierungs-Steuerbedingungen, die dafür erforderlich sind, um die Bezugswertsteuerung durchzuführen (Schritt 104).
  • 4 zeig ein Flussdiagramm, welches in Einzelheiten die Bezugswertsteuerung veranschaulicht. Der Mikrocomputer 64 misst zuerst den Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 (Schritt 104A). Die Messung wird mit Hilfe des Shunt-Widerstandes 50 durchgeführt und der gemessene Lade-/Entlade-Strom enthält einen Offset-Fehler. Der Mikrocomputer 64 berechnet dann einen Ausgangsstrom des Generators 3 basierend auf der Zahl der Umdrehungen und dem Erregerstrom (Schritt 104B) und berechnet auch die Lade-/Entlade-Strom-Abweichung zwischen dem Lade-/Entlade-Strom, der bei dem Schritt 104A gemessen wurde, und dem Bezugswert (Schritt 104C). Dort, wo beispielsweise der Lade-/Entlade-Strom, der bei dem Schritt 104A gemessen wird, gleich ist +10 Ampere (Ladestrom) liegt die Lade-/Entlade-Strom-Abweichung desselben von dem Bezugswert (angenähert null Ampere) bei +10 Ampere. Nachfolgend berechnet der Mikrocomputer 64 einen Erregerstrom, der für die Einstellung des Ausgangsstromes des Generators 3 gefordert wird (dieser Erregerstrom wird im Folgenden auch als ein "begrenzender Erregerstrom" bezeichnet), sodass die Lade-/Entlade-Strom-Abweichung auf Null geführt werden kann (Schritt 104D). Dort, wo beispielsweise die Lade-/Entlade-Strom-Abweichung +10 Ampere beträgt und der Ausgangsstrom des Generators 3 zu dieser Zeitlage bei 90 Ampere liegt, kann ein Reduzieren des Ausgangsstromes auf 10 Ampere die Möglichkeit liefern, dass die Lade-/Entlade-Strom-Abweichung auf Null geführt wird, um den Bezugswert zu erreichen oder an diesen angepasst zu sein. Bei dem Schritt 104D wird der begrenzende Erregerstrom berechnet, der zum Reduzieren des Ausgangsstromes des Generators 3 auf die 80 Ampere erforderlich ist.
  • Bei der oben gegebenen Beschreibung (bei dem Schritt 104B) wird der Ausgangsstrom basierend auf der Zahl der Umdrehungen und basierend auf dem Erregerstrom berechnet. Jedoch können zum Zwecke der Anhebung der Präzision der Berechnung auch andere Elemente (zum Beispiel die erzeugte Spannung) hinzugefügt werden.
  • 5 ist eine erläuternde Ansicht des begrenzenden Erregerstromes (begrenzender If). In 5 zeigt die ausgezogene Linie den Ausgangsstrom in dem existierenden Erregerstrom If an. Um diesen Ausgangsstrom zu reduzieren (oder zu vergrößern) und zwar um den Betrag, welcher der Lade-/Entlade-Strom-Abweichung entspricht, wird der Erregerstrom bis dorthin auf den begrenzenden Erregerstrom geändert.
  • Der Mikrocomputer 64 erzeugt nach der Berechnung der Generierungs-Steuerungsbedingungen, die für die Ausführungen der Bezugswertsteuerung erforderlich sind, die Generierungssteuerungs-Sendesignale, die für die Generierungssteuerung erforderlich sind und zwar entsprechend den Bedingungen oder Zuständen und sendet die Signale zu der Generierungs-Steuereinheit 4 (Schritt 106). Der Lade-/Entlade-Strom wird auf diese Weise so gesteuert, dass er als Bezugswert festgelegt wird.
  • Bei den Operationsprozeduren, die in den 3 und 4 gezeigt sind, konzentrierte sich die Beschreibung als Vorbedingung für die Messung des Offset-Fehlers auf die Steuerung des Lade-/Entlade-Stromes, sodass dieser als Bezugswert (angenähert null Ampere) festgelegt wird. Jedoch wird in der Praxis nachfolgend dieser Steuerung der Ausgangsstrom des Generators feineingestellt, während die Batteriespannung überwacht wird und es wird der Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5, der mit Hilfe einer bekannten Technik zu diesen Zeitlagen gemessen wird, wenn die Batteriespannung feinstabilisiert ist, als ein Offset-Fehler bei dem Schritt 104E in 4 bestimmt. Um hier ein Beispiel anzuführen, so liegt der Offset-Fehler in einem Bereich von 1–2 Ampere.
  • Spezifischer ausgedrückt kann die Steuerung des Generators 3, um dadurch den begrenzenden Erregerstrom zu erhalten, der bei dem Schritt 104D von 4 berechnet wird, die Möglichkeit eröffnen, dass der Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 zu dieser Zeitlage gemessen wird und auf Null geführt wird. Da jedoch der Messwert den Offset-Wert enthält (der Wert ist zu dieser Zeitlage undefiniert), fließt tatsächlich ein Lade-/Entlade-Strom durch die Batterie 5, der äquivalent dem Offset-Fehler ist. Daher variiert die Batteriespannung mit der Lade-/Entlade-Strom. Der Mikrocomputer 64 überwacht die Batteriespannung, um die Schwankung derselben festzustellen. Dort, wo eine Schwankung in der Batteriespannung auftritt, werden die Generierungsbedingungen oder Zustände des Generators 3 abhängig von der Zunahme oder Abnahme der Schwankung gesteuert oder geregelt, sodass der Ausgangsstrom weiter erhöht oder abgesenkt werden kann. Wenn endgültig keine Schwankung in der Batteriespannung mehr auftritt, sollte der wahre Wert des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 im Wesentlichen Null betragen (null Ampere) und zwar zu dieser Zeitlage und der aktuell gemessene Lade-/Entlade-Strom sollte dem Offset-Fehler entsprechen. Dies ist der Weg, gemäß welchem die Messung des Offset-Fehlers ausgeführt wird.
  • Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Mikrocomputer 64 zum Steuern des Generators, der in der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 vorgesehen ist, dazu beitragen, um in bemerkenswerter Weise den Einfluss zu reduzieren wie beispielsweise die Einflüsse der Zünd-Störsignale, die bei der Kommunikation entstehen und zwar dem Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 zugeordnet, was mit Hilfe des Mikrocomputers 64 erreicht werden kann. Speziell kann das Vorhandensein solcher verschiedener Störsignale die Verwendung eines Filters zum Beseitigen von hochfrequenten Komponenten erforderlich machen. Die Verwendung des Filters kann jedoch die Ursache des Auftretens des Offset-Fehlers darstellen. Somit kann die ausgeprägte Reduzierung der Störsignale, wie oben beschrieben wurde, die Verwendung des Filters eliminieren oder kann die Verwendung eines Filters mit einer vereinfachten Struktur ermöglichen, was zu einer Reduzierung des Offset-Fehlers an sich führt. Auf diese Weise kann die Reduzierung der Einflüsse der Störsignale oder Rauschsignale eine stabile Messung des Offset-Fehlers ermöglichen. Gleichzeitig kann unter Berücksichtigung des Offset-Fehlers eine hochpräzise Messung für den Batterie-Lade-/Entlade-Strom ermöglicht werden.
  • Ferner wird bei der Steuerung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 durch den Mikrocomputer 64, um den vorbestimmten Bezugswert festzulegen, die Offset-Fehlermessung durchgeführt, während die Zahl der Umdrehungen des Generators 3 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches stabilisiert ist. Die Bestimmung des Offset-Fehlers während die Zahl der Umdrehungen des Generators 3 stabilisiert ist, kann Einflüsse verhindern, die durch die Schwankung in dem Generierungsbetrag hervorgerufen werden, welche Schwankung mit der Schwankung in der Zahl der Umdrehungen des Generators 3 auftritt. Dies kann zu einer Bestimmung des Offset-Fehlers mit hoher Präzision führen.
  • Ferner wird bei der Steuerung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 mit Hilfe des Mikrocomputers 64, um dadurch den vorbestimmten Bezugswert festzulegen, die Offset-Fehlermessung durchgeführt, während der Erregerstrom des Generators 3 innerhalb eines vorbestimmten Bereiches stabilisiert ist. Die Messung des Offset-Fehlers während der Erregerstrom des Generators 3 stabilisiert ist, kann einen nachteiligen Effekt der Schwankung in dem Betrag der Generierung verhindern, welche Schwankung mit der Schwankung in dem Erregerstrom des Generators 3 auftritt. Dies kann zu einer Bestimmung des Offset-Fehlers mit hoher Präzision führen.
  • Der Mikrocomputer steuert den Erregerstrom des Generators 3, um den Ausgangsstrom des Generators 3 eine Variabilität zu geben, sodass der Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 gesteuert werden kann und an dem vorbestimmten Bezugswert festgelegt werden kann. Die Steuerung des Erregerstromes für den Zweck, um den Ausgangsstrom des Generators 3 variabel zu gestalten, kann die Steuerung zum Erreichen des vorbestimmten Bezugswertes ausgeprägter stabilisieren als mit Hilfe der herkömmlichen Technik der Steuerung der generierten Spannung, um den gleichen Zweck zu erreichen. Speziell liegt die Eingangsimpedanz der Batterie 5 auf lediglich ein paar Milliohm, was in unvermeidbarer Weise bewirkt, dass der Lade-/Entlade-Strom mit einer kleinen Änderung der Spannung variiert. Jedoch kann die Erteilung der Variabilität in Bezug auf den Ausgangsstrom des Generators 3 durch die Steuerung des Erregerstromes die Möglichkeit schaffen, dass die Steuerung oder Regelung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 in einer stabileren Weise durchgerührt wird.
  • Ferner wird der Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 basierend auf der Spannung über den Enden des Strommesswiderstandes (Shunt-Widerstandes 50) gemessen, der in Reihe in einen Pfad eingefügt ist, um den Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 zuzuführen. Es gibt auch andere Verfahren den Strom zu messen, inklusive einem Verfahren zum Messen des Stromes basierend auf der Schwankung in einem Magnetfeld. Im Vergleich mit diesem Verfahren kann das Verfahren, welches den Shunt-Widerstand 50 verwendet nicht durch den Erdmagnetismus beeinflusst werden. Es kann somit die nachteilige Wirkung einer Störung beseitigt werden, um die Bestimmung eines Offset-Fehlers mit hoher Präzision zu ermöglichen.
  • Der Shunt-Widerstand 50 ist an eine negative Klemme der Batterie 5 angeschaltet. Dies kann eine Messung des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 ermöglichen, wobei das Massepotenzial oder Erdpotenzial eine Bezugsgröße bildet. Jedoch kann die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 als Ganzes mit dem Erdpotenzial als Bezugsgröße betrieben werden, wobei der Betrieb stabilisiert werden kann und zwar verglichen mit einem Fall mit schwimmendem Erdpotenzial oder Bezugspotenzial.
  • Die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 empfängt die Generierungs-Bedingungsdaten des Generators 3 über eine digitale Kommunikation. Dies kann die Einflüsse der Zünd-Störsignale beseitigen, um hier ein Beispiel zu nennen, sodass stabile Bedingungen für die Generierung des Generators 3 in zuverlässiger Weise festgelegt werden können. Speziell der Zeitintervall zum Empfangen der Generierungs-Bedingungsdaten ist auf im Wesentlichen ein Zehntel der Zeitkonstante des Rotors des Generators 3 eingestellt. Es können daher die Generierungsbedingungen oder Generierungszustände des Generators 3 mit einer Geschwindigkeit detektiert werden, die ausreichend höher liegt als die Änderung der Generierungsbedingungen, was zu einer zuverlässigeren Bestimmung hinsichtlich der stabilen Bedingungen für die Generierung durch den Generator 3 führt. Zusätzlich ist die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6 mit einer Energiequelle-Schaltung 77 ausgerüstet, um elektrische Energie den internen Schaltkreisen von der Batterie 5 her zuzuführen. Somit kann ein stabiler Be trieb sichergestellt werden und zwar ungeachtet von Störsignalen, die von der Stromversorgungsleitung her eindringen und auch ungeachtet einer Spannungsschwankung der Batterie 5.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann in vielfältiger Weise modifiziert werden, wobei diese Modifizierungen in den Rahmen der Erfindung fallen. Die vorangegangene Beschreibung hat sich hauptsächlich auf die Bezugswertsteuerung konzentriert, um eine Vorbedingung für die Messung eines Offset-Fehlers zu schaffen und es wurde nicht speziell ein Betrieb der Steuerung unter Verwendung des gemessenen Offset-Fehlers beschrieben, wobei aber eine hochpräzise Messung des Offset-Fehlers zu einer korrekten Einschätzung der Batteriekapazität führen kann. Dies ist deshalb der Fall, da die Batteriekapazität dadurch erhalten wird, indem man den Messwert des Lade-/Entlade-Stromes der Batterie 5 unter Verwendung des hochpräzisen Offset-Fehlers korrigiert und indem man eine Zeitintegration unter Verwendung dieses korrigierten Lade-/Entlade-Stromes durchführt.
  • 6 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine modifizierte Ausführungsform der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung zeigt. Die Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6A, die in 6 gezeigt ist, unterscheidet sich von der Batterie-Lade-/Entlade-Strom-Steuervorrichtung 6, die in 2 gezeigt ist, dadurch, dass erstere zusätzlich mit einer Ladekapazität-Speichereinrichtung 78 ausgestattet ist und andere Abschnitte der Konfiguration von ersterer im Wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen bei der letzteren. Nach der Messung des Offset-Fehlers führt der Mikrocomputer 64 eine Zeitintegration durch und zwar unter Verwendung eines Wertes, der durch Subtrahieren des Offset-Fehlers von dem gemessenen Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 erhalten wird, sodass die Batteriekapazität eingeschätzt werden kann. Die eingeschätzte Batteriekapazität wird in der Ladekapazität-Speichervorrichtung 78 gespeichert. Der Kommunikationscontroller 72 liest dann die Batteriespeicherkapazität, die in der Ladekapazität-Speichervorrichtung 78 gespeichert ist, aus, um einen Modulationsprozess durchzuführen, indem die ausgelesenen Daten in ein vorbestimmtes Format zum Zwecke der digitalen Kommunikation umgesetzt werden. Ein moduliertes Signal (digi tal moduliertes Signal) wird von der Treiberstufe 70 zu der Generierungs-Steuereinheit 4 und der ECU 1 über die Kommunikationsleitung übertragen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Mikrocomputer 64 der Kapazität-Schätzeinheit entspricht. Die Ladekapazität-Speichervorrichtung 78, der Kommunikationscontroller 72 und die Treiberstufe 70 entsprechen der Sendeeinheit.
  • Wie oben beschrieben wurde kann die Batteriekapazität eingeschätzt werden und zwar durch Ausführen der Zeitintegration unter Verwendung des Wertes, der durch Subtrahieren des Offset-Fehlers von dem gemessenen Lade-/Entlade-Strom der Batterie 5 erhalten wird, gefolgt von der Übertragung der geschätzten Batteriekapazität zu der ECU 1. Somit ermöglicht die Beseitigung der Störsignaleinflüsse für die Bestimmung eines Offset-Fehler eines stabile und hochpräzise Kapazitätssteuerung basierend auf der Stromintegration.
  • Bei der oben beschriebenen Ausführungsform richtete sich die Beschreibung auf ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Batteriekapazität über eine digitale Kommunikation übertragen wird. Es sind jedoch vielfältige abgewandelte Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann die Batteriekapazität auch in Form einer analogen Größe oder in Form eines Ausmaßes eines Tastverhältnisses für die PWM-Kommunikation übertragen werden.

Claims (14)

  1. Vorrichtung zum Steuern eines Lade-/Entlade-Stromes einer Batterie (5), die in einem Fahrzeug montiert ist, mit: einer Detektoreinheit (18), welche den aktuellen Betrag des Lade-/Entlade-Stromes detektiert; einer Empfangseinheit (24), welche Informationen empfängt, die einen Generierungsbetrieb eines Generators (3), der in dem Fahrzeug montiert ist, angeben; einer Steuereinheit (4), die den Generierungsbetrieb des Generators (3) so steuert, dass der Lade-/Entlade-Strom der Batterie (5) einen gegebenen Wert einhält, der für den Lade-/Entlade-Strom spezifiziert wurde, und zwar auf der Grundlage des detektierten aktuellen Betrages des Lade-/Entlade-Stromes und auf der Grundlage der empfangenen Informationen, die den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben; einer Bestimmungseinheit (64), die bestimmt, ob eine Spannung der Batterie (5) eine gegebene Bedingung für die Spannung befriedigt oder nicht, indem diese die Spannung in einem Zustand überwacht, in welchem der Generierungsbetrieb des Generators (3) durch die Steuereinheit (4) gesteuert wird; und einer Einstelleinheit, die einen Offset-Betrag des Lade-/Entlade-Stromes einen Lade-/Entlade-Strom einstellt, der durch die Detektoreinheit (18) detektiert wurde, wenn durch die Bestimmungseinheit (18) bestimmt worden ist, dass die Spannung der Batterie (5) die gegebene Bedingung befriedigt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, die Zahl der Umdrehungen des Generators (3) enthalten, und die Bestimmungseinheit (64) dafür konfiguriert ist, um als gegebene Bedingung für die Spannung zu bestimmen, ob die Zahl der Umdrehungen innerhalb eines gegebenen Bereiches von Umdrehungen liegt oder nicht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, einen Erregerstrom (If) enthalten, welcher dem Generator (3) zugeführt wird, und die Bestimmungseinheit (64) so konfiguriert ist, um als Bedingung für die Spannung zu bestimmen, ob der Erregerstrom innerhalb eines gegebenen Bereiches des Erregerstromes liegt oder nicht.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, die Zahl der Umdrehungen des Generators (3) enthalten und auch einen Erregerstrom enthalten, welcher dem Generator (3) zugeführt wird, und die Bestimmungseinheit (64) dafür konfiguriert ist, um als gegebene Bedingung für die Spannung zu bestimmen, ob die Zahl der Umdrehungen innerhalb eines gegebenen Bereiches von Umdrehungen liegt oder nicht und ob der Erregerstrom innerhalb eines gegebenen Bereiches des Erregerstromes liegt oder nicht.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinheit (4) dafür konfiguriert ist, um als Generierungsbetrieb des Generators (3) einen Erregerstrom zu dem Generator (3) so zu steuern, dass eine Ausgangsstrom des Generators (3) variabel steuerbar ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Detektoreinheit (50) einen Widerstand aufweist, der in Reihe in einen Pfad eingefügt ist, durch den der Lade-/Entlade-Strom der Batterie (5) fließt und zugeführt wird, und so konfiguriert ist, um den Betrag des Lade-/Entlade-Stromes basierend auf einer Spannung über dem Widerstand (50) zu detektieren.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Widerstand (50) elektrisch mit einer negativen Klemme der Batterie (5) verbunden ist und elektrisch mit Masse oder Erde verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Empfangseinheit (24) dafür konfiguriert ist, um die Informationen zu empfangen, welche den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, und zwar von einer externen Vorrichtung auf der Grundlage einer digitalen Kommunikation.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Empfangseinheit (24) dafür konfiguriert ist, um die Informationen in Intervallen zu empfangen, die gleich sind mit oder kleiner sind als angenähert 1/10 einer Zeitkonstanten eines Rotors des Generators (3).
  10. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit: einer Schätzeinheit (64), welche eine Kapazität der Batterie (5) basierend auf dem aktuellen Betrag des Lade-/Entlade-Stromes abschätzt, der durch die Detektoreinheit (18) detektiert wurde, und auf der Grundlage des Offset-Wertes des Lade-/Entlade-Stromes, der durch die Einstelleinheit eingestellt wurde; und einer Sendeeinheit (24), welche die Informationen zu einer externen Vorrichtung sendet, die die abgeschätzte Kapazität der Batterie (5) angeben.
  11. Verfahren zum Steuern eines Lade-/Entlade-Stromes einer Batterie (5), die in einem Fahrzeug montiert ist, mit den folgenden Schritten: Detektieren eines aktuellen Betrages des Lade-/Entlade-Stromes; Empfangen von Informationen, die einen Generierungsbetrieb eines Generators (3), der in dem Fahrzeug montiert ist, angeben; Steuern des Generierungsbetriebes des Generators (3), sodass der Lade-/Entlade-Strom der Batterie (5) einen gegebenen Wert einhält, der für den Lade-/Entlade-Strom spezifiziert wurde, auf der Grundlage des detektierten aktuellen Betrages des Lade-/Entlade-Stromes und auf der Grundlage der empfangenen Informationen, die den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben; Bestimmen, ob eine Spannung der Batterie (5) eine gegebene Bedingung für die Spannung befriedigt oder nicht, indem die Spannung in einem Zustand überwacht wird, in welchem der Generierungsbetrieb des Generators (3) gesteuert wird; und Einstellen eines Lade-/Entlade-Stromes als einen Offset-Betrag des Lade-/Entlade-Stromes, der detektiert wird, wenn bestimmt wurde, dass die Spannung der Batterie (5) die gegebene Bedingung befriedigt.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Informationen, welche den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, die Zahl der Umdrehungen des Generators (3) enthalten, und bei den Bestimmungsschritt bestimmt wird und zwar als gegebene Bedingung für die Spannung, ob die Zahl der Umdrehungen innerhalb eines gegebenen Bereiches von Umdrehungen liegt oder nicht.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Informationen, die den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, einen Erregerstrom angeben, welcher dem Generator (3) zugeführt wird, und bei dem Bestimmungsschritt bestimmt wird und zwar als gegebene Bedingung für die Spannung, ob der Erregerstrom innerhalb eines gegebenen Bereiches des Erregerstromes liegt oder nicht.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Informationen, die den Generierungsbetrieb des Generators (3) angeben, die Zahl der Umdrehungen des Generators (3) und einen Erregerstrom angeben, welcher dem Generator (3) zugeführt wird, und bei dem Bestimmungsschritt bestimmt wird und zwar als gegebene Bedingung für die Spannung, ob die Zahl der Umdrehungen innerhalb eines gegebenen Bereiches der Umdrehungen liegt oder nicht und ob der Erregerstrom innerhalb eines gegebenen Bereiches des Erregerstromes liegt oder nicht.
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