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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung basiert auf der
japanischen
Patentanmeldung Nr. 2006-333916 , die am 12. Dezember 2006
eingereicht wurde, und nimmt dieselbe hierin durch Bezugnahme auf.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ANMELDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem eines
Fahrzeugs, das eine Motordrehzahl und eine Elektrogeneratorausgangsspannung
während eines Motorleerlaufs steuert. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf ein solches System, in das eine Stromerfassungsvorrichtung
eingebaut ist, die ein Niveau eines Stromflusses einer Batterie,
die durch eine Ausgangsleistung des Elektrogenerators des Fahrzeugs
geladen wird, erfasst.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Ein
Steuerungssystem eines Kraftfahrzeugs umfasst typischerweise eine
Motorsteuerungsvorrichtung, d. h., eine Motor-ECU (elektronische
Steuerungsfunktion), wobei eine der Funktionen derselben darin besteht,
die Motordrehzahl während eines Motorleerlaufs auf einen
spezifischen Wert einzustellen. Solch ein System umfasst ferner
eine Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung, die die Ausgangsspannung
des Motorantriebselektrogenerators (d. h., einer Kombination eines
AC-Generators und eines Gleich richters, auf die manchmal als der
Wechselstromgenerator Bezug genommen wird), der die Fahrzeugbatterie
lädt und verschiedene elektrische Lasten versorgt, steuert.
Die Ausgangsspannung wird durch Variieren des Niveaus eines Feldstroms (Erregerstroms)
des Elektrogenerators gesteuert, und durch Variieren der relativen
Einschaltdauer von Feldstrompulsen, wobei auf diese relative Einschaltdauer
im Folgenden als den Erzeugungsfaktor Bezug genommen wird. Bei jeder
spezifischen Drehgeschwindigkeit des Elektrogenerators werden sowohl das
Niveau der Ausgangsleistung des Generators als auch das Lastdrehmoment,
das durch den Generator an den Motor angelegt wird, durch den Erzeugungsfaktor
bestimmt. Daher werden, während eines Motorleerlaufs, Informationen,
die den Erzeugungsfaktor ausdrücken, zu der Motor-ECU übertragen,
d. h., als Lastdrehmomentinformationen.
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Wenn
eine plötzliche Erhöhung der gesamten elektrischen
Last während eines Motorleerlaufs auftritt, fließt
ein hohes Niveau eines Entladestroms aus der Batterie, was einen
Abfall in der Batteriespannung verursacht. Wenn die Generatorsteuerungsvorrichtung
unverzüglich durch ein Erhöhen des Erzeugungsfaktors
antwortet, dann kann die resultierende Erhöhung des Lastdrehmoments
eine Instabilität der Motordrehzahl verursachen, und der Motor
kann stocken.
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Wie
zum Beispiel in der
japanischen
Patenterstveröffentlichung Nr. 5-272379 (Seiten
2–5,
1–
6)
beschrieben ist, auf die im Folgenden als Bezugsdokument 1 Bezug
genommen wird, ist ein Typ einer Vorrichtung bekannt, die den Erzeugungsfaktor
des Elektrogenerators eines Fahrzeugs erfasst und die Rate eines
Einlassluftflusses zu dem Motor während eines Motorleerlaufs
basierend auf dem erfassten Wert des Erzeugungsfaktors, d. h., dem
Arbeitsverhältnis des Elektrogenerators, steuert.
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Ferner
ist, wie zum Beispiel in der
japanischen
Patenterstveröffentlichung Nr. 2005-192308 (Seiten
6–9,
1–
7),
auf die im Folgenden als Bezugsdokument 2 Bezug genommen wird, beschrieben
ist, ein Typ einer Vorrichtung bekannt, durch die, wenn eine Erhöhung
des Niveaus des Lastdrehmoments, das durch den Elektrogenerator eines
Fahrzeugs an den Motor angelegt wird, auftritt (aufgrund einer Erhöhung
der elektrischen Last), während die Motorausgangsleistung
dementsprechend erhöht wird, der Er zeugungsfaktor des Elektrogenerators
gesteuert wird, um Fluktuationen der Batteriespannung zu verhindern.
Nachdem das erforderliche Niveau des Drehmoments erreicht ist, wird die
Motordrehzahl mit einem vorbestimmten Wert verglichen, und wenn
sie unterhalb dieses Werts liegt, wird der Erzeugungsfaktor des
Elektrogenerators reduziert und danach schrittweise erhöht,
bis die erforderliche Motordrehzahl erreicht ist, wodurch übermäßige
Variationen und ein Überschwingen der Motordrehzahl verhindert
werden.
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Ferner
ist, wie zum Beispiel in der
japanischen
Patenterstveröffentlichung Nr. 9-107640 (Seiten
3–6,
1–
11),
auf die im Folgenden als Bezugsdokument 3 Bezug genommen wird, beschrieben
ist, ein Typ einer Vorrichtung bekannt, durch die, wenn eine Erhöhung
der elektrischen Last eines Fahrzeugelektrogenerators auftritt,
der Erzeugungsfaktor gesteuert wird, um sich auf eine spezifische
Art und Weise zu erhöhen, durch die jedoch, falls die Batteriespannung
unter einen vorbestimmten Schwellenwert fallen sollte, die Erzeugungsfaktorsteuerung
angehalten wird, d. h., der Erzeugungsfaktor wird auf 100% eingestellt
(durch den Elektrogenerator wird eine maximale Ausgangsleistung
erzeugt).
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Im
Falle der Vorrichtung des Bezugsdokuments 1 kann jedoch, wenn eine
Erzeugungsfaktorsteuerung angewandt wird, falsch beurteilt werden, dass
ein ausreichendes Niveau einer elektrischen Leistung durch den Elektrogenerator
erzeugt wird, und dies kann in einer Verzögerung beim Erhöhen der
Motordrehzahl, wie es bei einer Erhöhung der elektrischen
Last an dem Generator erforderlich ist, resultieren. Ferner können
mit solch einer Vorrichtung Fluktuationen der Motordrehzahl, die
durch Erhöhungen der elektrischen Last verursacht werden, reduziert
werden, jedoch wird ein Unterdrücken von Fluktuationen
der Batteriespannungen nicht berücksichtigt.
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Im
Falle der Vorrichtung des Bezugsdokuments 2 ist es notwendig, eine
Verarbeitung zum kontinuierlichen Überwachen des Motorzustands,
des Batteriezustands, des Zustands der elektrischen Last und des
Elektrogeneratorzustands durchzuführen. Daher wird die
Datenverarbeitungslast, die der Motorsteuerungsvorrichtung (Motor-ECU)
auferlegt wird, übermäßig hoch. Zusätzlich
können, da es notwendig ist, einen Batterie stromsensor über
einen langen Verdrahtungsbaum, der sich innerhalb der Motorzelle
erstreckt, mit der Motorsteuerungsvorrichtung zu verbinden, hohe
Niveaus eines elektrischen Rauschens bei dem Verdrahtungsbaum induziert werden,
was in Fehlern bei einem Betrieb resultiert.
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In
dem Fall der Vorrichtung des Bezugsdokuments 3 werden sich, da das
Niveau der angelegten elektrischen Last basierend auf der Spannung
der Batterie erfasst wird, die Steuerungsbedingungen aufgrund einer Änderung
des inneren Widerstands der Batterie über einen langen
Zeitraum ändern. Daher ist es schwierig, eine langfristige
Stabilität der Steuerung sicherzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme, die im
Vorhergehenden beschrieben worden sind, zu überwinden.
Insbesondere ist es eine Aufgabe, eine Batteriestromerfassungsvorrichtung
für einen Einbau in ein Fahrzeug zu schaffen, durch die,
wenn eine Erhöhung der elektrischen Last während
eines Motorleerlaufbetriebs auftritt, die Motordrehzahl schneller
erhöht werden kann als mit einer Vorrichtung, die dem Stand
der Technik entspricht, während sichergestellt wird, dass Änderungen
der Motordrehzahl auf eine stabile Art und Weise auftreten, während
der AC-Generator gesteuert wird, um auf die Erhöhung der
Last zu antworten.
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Um
die vorhergehenden Aufgaben zu erfüllen, schafft die Erfindung
eine Batteriestromerfassungsvorrichtung, die in ein Steuerungssystem
eines Fahrzeugs eingebaut ist, wobei das Steuerungssystem eine Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung,
die mit der Batteriestromerfassungsvorrichtung für eine Kommunikation
verbunden ist und die die Ausgangsleistung des (durch den Motor
angetriebenen) Elektrogenerators des Fahrzeugs steuert, umfasst.
Genauer gesagt bestimmt die Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung
einen Wert eines Erzeugungsfaktors (d. h., ein Arbeitsverhältnis
des Generators, das durch ein Niveau eines Feldstroms, der wie im
Vorhergehenden beschrieben durch eine relative Einschaltdauer von
Erregerstrompulsen gesteuert wird, bestimmt ist) und steuert den
Elektrogenerator, um bei diesem Erzeugungsfaktor in Betrieb zu sein.
Das Steue rungssystem umfasst ferner eine elektronische Steuerungsvorrichtung,
die mit der Batteriestromerfassungsvorrichtung für eine
Kommunikation verbunden ist, und die die Leerlaufdrehzahl des Fahrzeugmotors
gemäß einem spezifizierten Erzeugungsfaktorwert,
der von der Batteriestromerfassungsvorrichtung übertragen
wird, steuert.
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Die
Batteriestromerfassungsvorrichtung umfasst eine Stromfühlervorrichtung,
die das Niveau eines Ladestroms oder eines Entladestroms der Batterie
erfasst, und eine Erzeugungsfaktorermittlungsschaltungsanordnung,
die den Wert des Erzeugungsfaktors, der aktuell durch die Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung
bestimmt ist, ermittelt. Zusätzlich umfasst die Batteriestromerfassungsvorrichtung eine
Erzeugungsfaktormodifikationsschaltungsanordnung zum Beurteilen,
wann der erfasste Wert eines Stroms ein Entladestrom ist, dessen
Niveau einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
Es ist ein charakterisierendes Merkmal der Erfindung, dass:
- (a) solange das Batterieentladestromniveau
nicht den Schwellenwert überschreitet, die Batteriestromerfassungsvorrichtung
den ermittelten Wert des Erzeugungsfaktors (d. h., den zuletzt ermittelten Wert)
als den spezifizierten Erzeugungsfaktor zu der elektronischen Steuerungsvorrichtung überträgt,
wohingegen
- (b) wenn der Schwellenwert überschritten wird, ein
modifizierter Wert des Erzeugungsfaktors als der spezifizierte Erzeugungsfaktor
zu der elektronischen Steuerungsvorrichtung übertragen
wird.
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Typischerweise
entspricht der modifizierte Erzeugungsfaktorwert einer maximalen
Ausgangsleistung, die durch den Elektrogenerator erzeugt wird. Das
heißt, wenn ein übermäßig hohes
Niveau eines Entladestroms aus der Batterie fließt, wird
der elektronischen Steuerungsvorrichtung des Motors mitgeteilt (unabhängig
von dem tatsächlichen Erzeugungsfaktor, bei dem der Elektrogenerator
in Betrieb ist), dass der Elektrogenerator in einem Zustand in Betrieb
ist, durch den dem Motor ein hohes Niveau eines Lastdrehmoments
auferlegt wird. Die elektronische Steuerungsvorrichtung antwortet
durch ein unverzügliches Erhöhen der Motorausgangsleistung
(d. h., unter der falschen Annahme einer großen Erhöhung
des Lastdrehmoments) und erhöht dadurch schnell die Drehgeschwindigkeit
des Elektrogenerators. Daher beginnt ein erhöhtes Niveau
eines Stroms der Last von dem elektrischen Generator zugeführt
zu werden, und ersetzt dadurch den Entladestrom aus der Batterie.
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Auf
diese Weise kann, wenn eine plötzliche Erhöhung
der elektrischen Last während eines Motorleerlaufs mit
einem demzufolge hohen Niveau eines Entladestroms aus der Batterie
auftritt, die Ausgangsleistung, die durch den Elektrogenerator erzeugt
wird, schnell erhöht werden, da eine Erhöhung der
Motorleistung nicht bis zu einem Abschluss einer schrittweisen Erhöhung
des Erzeugungsfaktors verzögert wird. Dies ermöglicht
ein Verkürzen eines Intervalls, in dem die Batteriespannung
aufgrund einer plötzlichen Erhöhung der elektrischen
Last und einem demzufolge hohen Niveau eines Entladestroms aus der
Batterie übermäßig niedrig geworden ist.
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Die
Erfindung hat den signifikanten Vorteil, dass die elektronische
Steuerungsvorrichtung (ECU), die den Motor steuert, auf dieselbe
Art und Weise, wie dem Stand der Technik entsprechend, konfiguriert
sein kann und in Betrieb sein kann, d. h., existierende Komponenten
und Schaltungsanordnungen können ohne Abänderung
verwendet werden. Dies liegt daran, dass, bei der vorliegenden Erfindung,
wenn ein übermäßiger Fluss eines Batterieentladestroms
auftritt, Informationen zu der elektronischen Steuerungsvorrichtung übertragen
werden, die anzeigen, dass ein höheres Niveau eines Lastdrehmoments
an den Motor angelegt ist, als tatsächlich der Fall ist.
Daher steuert die elektronische Steuerungsvorrichtung den Motor,
um ein Niveau einer Ausgangsleistung zu erzeugen, dass die Motorleerlaufdrehzahl
konstant halten würde, wenn die übertragenen Informationen
korrekt wären. Die Wirkung ist eine schnelle Erhöhung
der Motordrehzahl.
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Solch
eine Batteriestromerfassungsvorrichtung umfasst ferner bevorzugt
eine Steuerungszeitbestimmungsschaltungsanordnung zum Bestimmen eines
Befehlswerts einer Lastantwortsteuerungszeit, wobei der bestimmte
Wert zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung übertragen
wird. Die Lastantwortsteuerungszeit ist eine Dauer, für
die sich der Erzeugungsfaktor, der durch die Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung
bestimmt wird, schrittweise auf einen vorbestimmten Wert erhöhen
muss.
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Die
Dauer der Lastantwortsteuerungszeit wird bevorzugt eingestellt,
um sich gemäß der Erhöhung des Niveaus
des Batterieentladestroms zu erhöhen. Alternativ kann sie
eingestellt werden, um sich gemäß einem Sinken
der Generatordrehgeschwindigkeit oder gemäß einem
Sinken der Änderungsrate (Erhöhungsrate) der Generatordrehgeschwindigkeit
zu erhöhen. Als eine weitere Alternative kann die Lastantwortsteuerungszeit
Tc eingestellt werden, um sich gemäß einem Sinken
der Temperatur der Batterie zu erhöhen. Es ist ebenfalls
möglich, den Lastantwortsteuerungszeitwert gemäß einer Kombination
des Batterieentladestromwerts und eines Werts eines weiteren Parameters
(d. h., der Generatordrehgeschwindigkeit, oder der Änderungsrate der
Generatordrehgeschwindigkeit, oder der Batterietemperatur) einzustellen,
wie im Folgenden unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben
ist.
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Wenn
die Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung einen derartigen Befehlswert
der Lastantwortsteuerungszeit empfängt, erhöht
sie aufeinanderfolgend den Erzeugungsfaktor, bei dem der Elektrogenerator
in Betrieb ist, mit einer Erhöhungsrate, die auf dem empfangenen
Wert der Lastantwortsteuerungszeit basiert. Auf diese Weise kann
die Rate, mit der sich das Lastdrehmoment an dem Motor erhöht,
nach einer Erhöhung der elektrischen Last während
eines Motorleerlaufs gesteuert werden, um sicherzustellen, dass
die Motordrehzahl auf eine stabile Art und Weise variieren wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
die allgemeine Konfiguration eines Systems, das in ein Fahrzeug
eingebaut ist, in das eine Batteriestromerfassungsvorrichtung eingebaut
ist, gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
Details des Systems von 1;
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3 ist
ein Flussdiagramm einer Betriebsabfolge, die zum Übertragen
eines spezifizierten Erzeugungsfaktorwerts ausgeführt wird;
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4 ist
ein Zeitgabediagramm zum Beschreiben des Betriebs des Systems von 1;
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Betriebsabfolge, die zum
Ableiten und Übermitteln von Befehlswerten einer Lastantwortsteuerungszeit
ausgeführt wird, die bei einem ersten Ausführungsbeispiel
benutzt wird;
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6 ist
eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen einer Lastantwortsteuerungszeit,
einer Elektrogeneratordrehgeschwindigkeit und einem Batterieentladestrom
bei dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
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7 ist
ein Flussdiagramm eines zweiten Beispiels einer Betriebsabfolge,
die zum Ableiten und Übermitteln von Befehlswerten einer
Lastantwortsteuerungszeit ausgeführt wird, bei einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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8 ist
eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen einer Lastantwortsteuerungszeit,
einer Änderungsrate einer Elektrogeneratordrehgeschwindigkeit
und einem Batterieentladestrom, die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
benutzt werden, darstellt;
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9 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels einer Betriebsabfolge, die zum
Ableiten und Übermitteln von Befehlswerten einer Lastantwortsteuerungszeit
ausgeführt wird, bei einem dritten Ausführungsbeispiel;
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10 ist
eine grafische Darstellung, die Beziehungen zwischen einer Lastantwortsteuerungszeit,
erfassten Werten einer Batterietemperatur und einem Batterieentladestrom
bei dem dritten Ausführungsbeispiel darstellt;
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11 stellt
ein Rahmenformat dar, in dem bei dem System von 1 Daten
von einer Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung zu einer Batteriestromerfassungsvorrichtung übermittelt
werden; und
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12 stellt
ein Rahmenformat dar, in dem Daten von der Batteriestromerfassungsvorrichtung zu
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung übertragen werden.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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1 zeigt
die gesamte Konfiguration eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs,
das einen Elektrogenerator zum Erzeugen einer elektrischen Leistung,
um eine Batterie 5 zu laden und mehrere elektrische Lasten
(in den Zeichnungen nicht gezeigt) zu versorgen, umfasst, wobei
in das System ein Ausführungsbeispiel einer Batteriestromerfassungsvorrichtung,
das durch die Bezugsziffer 6 bezeichnet wird, eingebaut
ist. Das System von 1 umfasst den Fahrzeugmotor 2,
der über einen Treibriemen 7 mit dem Elektrogenerator 3 gekoppelt
ist, zum Treiben des Elektrogenerators 3, um Leistung zu
erzeugen. Da sich die Erfindung auf einen Betrieb während
eines Motorleerlaufs bezieht, werden im Folgenden lediglich Variationen
des Drehmoments, das durch den Motor 2 angelegt wird, um
den Elektrogenerator 3 zu treiben, betrachtet. Das System umfasst
ferner eine ECU 1, die die Ausgangsleistung des Motors 2 steuert,
insbesondere um die Motordrehzahl während eines Leerlaufs
zu steuern.
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Der
Elektrogenerator 3 hat eine integrierte Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 zum
Steuern der Ausgangsspannung des Elektrogenerators 3 durch
ein Anpassen eines mittleren Niveaus eines Erregerstroms, mit dem
eine Feldwicklung des Elektrogenerators 3 versorgt wird,
eingebaut. Wie wohl bekannt ist, wird dies durch ein Anpassen der
relativen Einschaltdauer eines AN/AUS-Schaltens des Feldstroms durchgeführt,
um den Erzeugungsfaktor, bei dem der Elektrogenerator 3 in
Betrieb ist, anzupassen.
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Die
Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 ist nahe benachbart
zu der Batterie 5 angeordnet, und führt Operationen
durch, die ein Messen des Niveaus eines Ladestroms oder eines Entladestroms
der Batterie 5 umfassen, wie im Folgenden detailliert be schrieben
ist. Die Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 kann an dem
negativen Anschluss der Batterie 5 oder an einem Gehäuse
der Batterie 5 fest befestigt sein.
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2 zeigt
Details der inneren Schaltungskonfigurationen der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 und
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 und stellt
die Verbindung der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 mit
der ECU 1 dar. Wie gezeigt ist, umfasst die Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 einen
Leistungstransistor 10, eine Rückstromdiode 12,
einen Generatordrehgeschwindigkeitserfassungsabschnitt 14,
einen Generatorspannungserfassungsabschnitt 16, einen Erzeugungsfaktorsteuerungsabschnitt 18,
einen Speicherabschnitt 20 für Generatorstatusübertragungsdaten,
eine Kommunikationssteuerung 22, eine Treibschaltung 24,
einen Speicherabschnitt 26 für empfangene Generatorsteuerungsdaten,
einen Spannungssteuerungsabschnitt 28, einen Lastantwortsteuerungsabschnitt 30, ein
UND-Gatter 32 und eine Treibschaltung 34.
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Der
Leistungstransistor 10 ist mit der Feldwicklung 3 A des
Elektrogenerators 3 in Reihe verbunden und wird gesteuert,
um während jedem von aufeinanderfolgenden Intervallen,
in denen er durch ein Steuerungssignal, das von der Treibschaltung 34 an
einen Steuerungsanschluss des Leistungstransistors 10 angelegt
wird, auf einen AN-Zustand (d. h. leitenden Zustand) eingestellt
wird, die Feldwicklung 3 A mit einem Erregerstrom zu versorgen.
Eine Rückstromdiode 12 ist zwischen der Systemmasse
und dem Verbindungspunkt des Leistungstransistors 10 und
der Feldwicklung 3 A zum Weitergeben eines Rückstroms durch
die Feldwicklung 3 A, jedes Mal, wenn der Leistungstransistor 10 zu
dem nicht leitenden Zustand geschaltet wird, verbunden.
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Der
Generatordrehgeschwindigkeitserfassungsabschnitt 14 empfängt
eine Wechselspannung, die durch eine Phasenwicklung, die Teil einer
Statorwicklung des Elektrogenerators 3 ist, erzeugt wird, und
misst die Drehgeschwindigkeit des Elektrogenerators 3 basierend
auf der Frequenz der Wechselspannung. Der Generatorspannungserfassungsabschnitt 16 erfasst
das Niveau der Ausgangsspannung, die von dem Ausgangsanschluss des
Elektrogenerators 3 erzeugt wird. Der Erzeugungsfaktorsteuerungsabschnitt 18 erfasst
den Erzeugungsfaktor, bei dem der Elektrogenerator 3 in
Betrieb ist (d. h., gemessen als die relative Einschaltdauer des AN/AUS-Schaltens
des Stroms zu der Feldwicklung 3 A). Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird dies durch ein Erfassen der Spannung, die bei dem Verbindungspunkt
zwischen dem Leistungstransistor 10 und der Feldwicklung
3 A, wie gezeigt, erscheint, durchgeführt.
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Der
Speicherabschnitt für Generatorstatusübertragungsdaten
speichert Generatorzustandsübertragungsdaten, die durch
erfasste Werte des Erzeugungsfaktors (als t1 bezeichnet), der Generatorausgangsspannung
(t2) und der Generatordrehgeschwindigkeit (t3) gebildet werden,
die jeweils durch den Erzeugungsfaktorsteuerungsabschnitt 18,
den Generatorspannungserfassungsabschnitt 16 und den Generatordrehgeschwindigkeitserfassungsabschnitt 14 erfasst
werden. Ein Modulatorabschnitt der Kommunikationssteuerung 22 führt
eine Modulationsverarbeitung zum Umwandeln der Datenwerte, die in
dem Speicherabschnitt 20 für Generatorstatusübertragungsdaten
gehalten sind, in ein geeignetes digitales Datenkommunikationsformat
durch, wobei die resultierenden umgewandelten Daten durch die Treibschaltung 24 (als
ein digitales Signal) über eine Kommunikationsleitung 8 zu
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen
werden.
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Zusätzlich
umfasst die Treibschaltung 24 einen Empfängerabschnitt
zum Empfangen digitaler Daten, die modulierte empfangene Generatorsteuerungsdaten
bilden (die zu dem Datenkommunikationsformat, das im Vorhergehenden
beschrieben worden ist, umgewandelt worden sind), die von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen
werden. Die Kommunikationssteuerung 22 umfasst ferner einen
Demodulatorabschnitt, der eine Demodulationsverarbeitung solcher
empfangener digitaler Daten durchführt, wobei die resultierenden
empfangenen Generatorsteuerungsdaten in dem Speicherabschnitt 26 für
empfangene Generatorsteuerungsdaten gespeichert werden. Wie gezeigt,
umfassen die empfangenen Generatorsteuerungsdaten einen Befehlswert
einer Generatorausgangsspannung (r1) und einen Befehlswert einer
Lastantwortsteuerungszeit (r2).
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Der
Befehlswert der Generatorausgangsspannung und der erfasste Wert
der Generatorausgangsspannung, der durch den Generatorspannungserfassungsabschnitt 16 abgeleitet
wird, werden jeweils in den Spannungssteuerungsabschnitt 28 eingegeben.
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Während
eines stationären Betriebs (d. h. während eines
Motorleerlaufs, ohne eine plötzliche große Änderung
der elektrischen Last des Elektrogenerators 3) wird ein
Ausgangssignal von dem Spannungssteuerungsabschnitt 28 (d.
h., Pulsketten mit einer spezifizierten relativen Einschaltdauer)
angelegt, um die Treibschaltung 34 über das UND-Gatter 32 durch
ein Steuern des Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 zu
steuern, um die Ausgangsspannung des Elektrogenerators 3 bei
dem Befehlswert der Generatorausgangsspannung (r1) aufrecht zu erhalten.
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Wenn
eine Erhöhung des Niveaus der elektrischen Last, die durch
den Elektrogenerator 3 getrieben wird, auftritt, und dadurch
eine Erhöhung des Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 notwendig
wird, wird ein Befehlswert einer Lastantwortsteuerungszeit (r2)
von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 als
eine geeignete Dauer eines Intervalls, in dem sich der Erzeugungsfaktor
schrittweise erhöhen soll, um eine plötzliche
Erhöhung des Lastdrehmoments an dem Motor 2 zu
verhindern, übertragen. Der Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 verwendet diesen
Wert der Lastantwortsteuerungszeit und den erfassten Erzeugungsfaktor,
um ein Steuerungssignal zu erzeugen (d. h., Pulsketten mit einer
sich schrittweise erhöhenden relativen Einschaltdauer), das
an das UND-Gatter 32 zum Steuern des Erzeugungsfaktors,
um sich mit einer geeigneten Rate zu erhöhen, angelegt
wird. Auf den Betrieb des Systems, während der Erzeugungsfaktor
in solch einem Zustand schrittweise erhöht wird, wird als
einen Lastantwortsteuerungsbetrieb Bezug genommen. Die Ableitung
des Befehlswerts der Lastantwortsteuerungszeit ist im Folgenden
beschrieben.
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Das
UND-Gatter 32 erhält das logische Produkt der
jeweiligen Steuerungssignale von dem Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 und
dem Spannungssteuerungsabschnitt 28 und legt gemäß dem logischen
Produkt ein Steuerungssignal an die Treibschaltung 34 an,
und die Treibschaltung 34 treibt dementsprechend den Leistungstransistor 10.
Die relative Einschaltdauer von Strompulsen, mit denen die Feldwicklung 3A des
Elektrogenerators 3 über den Leistungstransistor 10 versorgt
wird, und daher der Erzeugungsfaktor, wird dadurch während
eines Lastantwortsteuerungsbetriebs gemäß den
Steue rungssignalen von dem Spannungssteuerungsabschnitt 28 und
dem Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 gesteuert.
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Außerhalb
des Lastantwortsteuerungsbetriebs wird die Ausgabe des Lastantwortsteuerungsabschnitts 30 bei
dem Niveau der logischen „1" des UND-Gatters 32 gehalten,
so dass das Ausgangssignal des Spannungssteuerungsabschnitts 28 unverändert
an die Treibschaltung 34 angelegt wird.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst die Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 einen
Nebenschlusswiderstand 50, Verstärker 52 und 60,
A/D-(Analog-zu-Digital)-Wandler 54, 62 und 82,
einen Temperaturfühlerabschnitt 80, Widerstände 56, 68,
einen Mikrocomputer 64, eine Treibschaltung 70,
eine Kommunikationssteuerung 72, einen Speicherabschnitt 76 für
Generatorsteuerungsübertragungsdaten und einen Übertragungsabschnitt 84 für
einen spezifizierten Erzeugungsfaktor. Das Niveau eines Ladestroms
oder eines Entladestroms der Batterie 5 wird als eine Spannung,
die über dem Nebenschlusswiderstand 50 ausgebildet
ist, der zwischen dem negativen Anschluss der Batterie 5 und
der Systemmasse verbunden ist, erfasst. Diese Spannung wird durch
den Verstärker 52 verstärkt, der ein
Differenzverstärker ist, und der resultierende erfasste
Wert wird durch den A/D-Wandler 54 in digitale Daten umgewandelt
und in den Mikrocomputer 64 eingegeben.
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Die
Widerstände 56, 58 bilden einen resistiven
Spannungsteiler, der zwischen dem positiven Anschluss der Batterie 5 und
der Systemmasse verbunden ist. Die Batterie-(Anschluss)-Spannung
wird dadurch spannungsgeteilt, und die resultierende erfasste Batteriespannung
wird durch den Verstärker 60 (der als eine Pufferverstärkerschaltung
mit Verstärkungsfaktor 1 verbunden ist) übermittelt
und durch den A/D-Wandler 62 in digitale Daten umgewandelt,
um in den Mikrocomputer 64 eingegeben zu werden.
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Der
Temperaturfühlerabschnitt 80 erfasst die Temperatur
der Batterie 5 und erzeugt eine Ausgangsspannung gemäß der
erfassten Temperatur, wobei der Wert dieser Spannung durch den A/D-Wandler 82 in
digitale Daten umgewandelt wird und in den Mikrocomputer 64 eingegeben
wird.
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Die
Treibschaltung 70 und die Kommunikationssteuerung 72 in
Kombination dienen dazu, um digitale Signale, die Daten überbringen,
die zwischen der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 und
der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 über
die Kommunikationsleitung 8 übertragen werden,
zu übertragen und zu empfangen, d. h., die gleichen Funktionen
durchzuführen wie die Kommunikationssteuerung 22 und
die Treibschaltung 24 der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4.
Wenn ein digitales Kommunikationssignal, das die modulierten Generatorzustandsübertragungsdaten,
die im Vorhergehenden beschrieben worden sind, überbringt,
von der Treibschaltung 70 empfangen wird, werden die Signale
zu der Kommunikationssteuerung 72 übermittelt,
um demoduliert zu werden. Die resultierenden empfangenen Generatorstatusdaten
werden dann in dem Speicherabschnitt 74 für empfangene
Generatorstatusdaten gehalten, um für den Mikrocomputer 64 verfügbar zu
sein. Wenn Generatorzustandsübertragungsdaten von dem Mikrocomputer 64 ausgegeben
werden und in den Speicherabschnitt 76 für Generatorsteuerungsübertragungsdaten
eingestellt werden, werden die Daten dann einer Modulationsverarbeitung
durch die Kommunikationssteuerung 72 unterzogen, um in das
im Vorhergehenden erwähnte digitale Datenkommunikationsformat
umgewandelt zu werden, wobei die resultierenden umgewandelten digitalen
Daten durch die Treibschaltung 70 über die Kommunikationsleitung 8 zu
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen
werden.
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Der
Mikrocomputer 64 extrahiert den Erzeugungsfaktorwert aus
den empfangenen Generatorstatusdaten, die aktuell in dem Speicherabschnitt 74 für
empfangene Generatorstatusdaten gehalten sind, und (wie im Folgenden
beschrieben ist) versorgt entweder den spezifizierten Erzeugungsfaktorübertragungsbereich 84 direkt
mit diesem Erzeugungsfaktorwert, um über die Kommunikationsleitung
zu der ECU 1 übertragen zu werden, oder versorgt
den Übertragungsabschnitt 84 für einen
spezifizierten Erzeugungsfaktor mit einem vorbestimmten großen Wert
eines Erzeugungsfaktors (bei diesem Ausführungsbeispiel
100%), um zu der ECU 1 übertragen zu werden. In
beiden Fällen wird auf den übertragenen Wert im
Folgenden als den „spezifizierten Erzeugungsfaktor" Bezug
genommen.
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Wie
in 2 gezeigt, umfasst die ECU 1 einen Empfangsabschnitt
für einen spezifizierten Erzeugungsfaktor und einen Leerlaufdrehzahlregulierungsabschnitt 92.
Der Empfangsabschnitt 90 für einen spezifizierten
Erzeugungsfaktor empfängt den spezifizierten Erzeugungsfaktorwert
von dem Übertragungsabschnitt 84 für
einen spezifizierten Erzeugungsfaktor der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 und
versorgt den Leerlaufdrehzahlregulierungsabschnitt 92 mit
demselben. Der Leerlaufdrehzahlregulierungsabschnitt 92 wendet
diesen Wert des Erzeugungsfaktors beim Steuern der Ausgangsleistung des
Motors an, um die Leerlaufdrehzahl bei einem konstanten Niveau aufrecht
zu erhalten, d. h., die Motorleistung gemäß einer
beliebigen Erhöhung des spezifizierten Erzeugungsfaktors
zu erhöhen.
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Der
Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird im Folgenden beschrieben. 3 ist
ein Flussdiagramm einer Betriebsabfolge, die sich auf den Erzeugungsfaktor
bezieht, die durch den Mikrocomputer 64 der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 mit periodischen
Intervallen (z. B. einer Periode, die ein Zehntel der Zeitkonstanten
des Rotors des Elektrogenerators 3 ist) aufeinanderfolgend
durchgeführt wird.
-
Wenn
ein Satz von Generatorstatusdaten von der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 durch
die Treibschaltung 70 empfangen wird (überbracht
als Teil eines Kommunikationsdatenrahmens, dessen Format im Folgenden
beschrieben ist) und durch die Kommunikationssteuerung 72 demoduliert wird,
und vorübergehend in dem Speicherabschnitt 74 für
empfangene Generatorstatusdaten gespeichert wird, umfassen die demodulierten
Daten den erfassten Wert des Erzeugungsfaktors, der als FDUTY bezeichnet
wird, den erfassten Wert der Drehgeschwindigkeit des Elektrogenerators,
der als N_ALT bezeichnet wird, und den erfassten Wert der Generatorausgangsspannung,
die als Vb bezeichnet wird. Bei der Betriebsabfolge, die in 3 gezeigt
ist, ermittelt der Mikrocomputer 64 zuerst den Erzeugungsfaktor
FDUTY von dem Speicherabschnitt 74 für empfangene
Generatorstatusdaten aus den (zuletzt gespeicherten) demodulierten
Generatorstatusdaten, die in dem Speicherabschnitt 74 für
empfangene Generatorstatusdaten gespeichert sind (Schritt S100).
Der Mikrocomputer 64 ermittelt dann den aktuell erfassten
Wert des Batteriestroms IBATT, der über den A/D-Wandler 54 erhalten
wird (Schritt S101).
-
Der
Mikrocomputer 64 beurteilt dann (bei Schritt S102), ob
der Wert IBATT einen Entladestrom, der aus der Batterie fließt,
darstellt (d. h., beurteilt, ob IBATT ein negativer Wert ist). Falls
IBATT ein Entladestrom ist, beurteilt der Mikrocomputer 64 dann,
ob der (absolute) Wert von IBATT größer als 10 A
ist. Falls ja, wird eine JA-Entscheidung getroffen, und Schritt
S103 wird dann ausgeführt, wohingegen falls nicht, dann
Schritt S105 ausgeführt wird.
-
Der
Schwellenwert des Stroms, der bei der Beurteilung von Schritt S102
verwendet wird, wird bevorzugt kleiner als das Niveau des Betriebsstroms der
Klimaanlagenvorrichtung des Fahrzeugs eingestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
wird angenommen, dass dieser Betriebsstrom 15 A ist, so dass der
Beurteilungsschwellenwert auf 10 A eingestellt wird.
-
Bei
Schritt S103 wird der spezifizierte Erzeugungsfaktorwert, der zu
der ECU 1 übertragen werden soll, auf 100% eingestellt
(d. h., er stellt ein maximales Niveau einer Leistung, die durch
den Elektrogenerator 3 erzeugt wird, dar), und bei der
nachfolgenden Ausführung von Schritt S104 wird dieser spezifizierte
Erzeugungsfaktorwert zu der ECU 1 übertragen.
-
Wenn
jedoch bei Schritt S102 eine NEIN-Entscheidung vorliegt, dann wird
Schritt S105 ausgeführt, so dass der zuletzt aktualisierte
tatsächliche Wert (FDUTY) des Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 (der
von der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 wie im
Vorhergehenden beschrieben erhalten worden ist und aus dem Speicherabschnitt 74 für
empfangene Generatorstatusdaten ausgelesen worden ist) bei Schritt
S104 als der spezifizierte Erzeugungsfaktorwert zu der ECU 1 übertragen
wird.
-
Es
sei bemerkt, dass es nicht wesentlich ist, dass der Erzeugungsfaktorwert
FDUTY bei Schritt S103 so hoch wie auf 100% eingestellt wird.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird, wie bei dem Stand der
Technik, wenn eine plötzliche Erhöhung des Niveaus
der elektrischen Last, die durch den Elektrogenerator getrieben
wird, vorliegt, und dadurch ein hoher Entladestromfluss aus der
Batterie 5 und ein entsprechender Abfall der Batteriespannung verursacht
wird, der Erzeugungsfaktor dann lediglich schrittweise erhöht.
Wenn eine solche Erhöhung der elektrischen Last auftritt,
dann ermittelt die ECU 1 zunächst die sich aufeinanderfolgend
erhöhenden (tatsächlichen) Werte des Erzeugungsfaktors
als aufeinanderfolgend übertragene spezifizierte Erzeugungsfaktorwerte
(d. h., jeder resultiert aus einer Ausführung der Schritte
S105, S104 von 3) und erhöht entsprechend
die Motorausgangsleistung schrittweise, um das sich schrittweise
erhöhende Generatordrehmoment auszugleichen. Daher erhöht
sich die Motordrehzahl lediglich schrittweise. Nach dem Stand der
Technik wird dieser Zustand der schrittweisen Erhöhung
fortgesetzt, bis die Generatorausgangsspannung ein ausreichend hohes
Niveau erreicht. Daher tritt eine signifikante Verzögerung
auf, bevor die Batteriespannung ihren vorhergehenden Wert wiedergewinnt.
-
Bei
der vorliegenden Erfindung spezifizieren jedoch dann, wenn eine
solche plötzliche Erhöhung der elektrischen Last
auftritt, was verursacht, dass der Batterieentladestrom den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet
(bei diesem Ausführungsbeispiel 10 A), anstatt der ECU 1 die
tatsächlichen (sich schrittweise erhöhenden) Werte
des Erzeugungsfaktors, die durch den Elektrogenerator angelegt werden,
mitzuteilen, die Informationen, die durch die Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu dem
Leerlaufdrehmomentregulierungsabschnitt 92 der ECU 1 übertragen
werden, einen vorbestimmten großen Wert des Erzeugungsfaktors
(bei diesem Ausführungsbeispiel 100%). Als Antwort darauf
erhöht die ECU 1 schnell das Niveau der Motorausgangsleistung.
Da jedoch der tatsächliche Erzeugungsfaktor zu dieser Zeit
kleiner als der Wert ist, der der ECU 1 mitgeteilt wird
(so dass zu dieser Zeit lediglich ein relativ niedriges Lastdrehmoment
durch den Elektrogenerator 3 angelegt wird), wird die Motordrehzahl
wesentlich erhöht.
-
Dadurch
erhöht sich die Generatorausgangsleistung schnell, so dass
ein Ladestrom in die Batterie fließt und die Batteriespannung
schnell auf ihrem vorherigen Niveau wiederhergestellt wird, mit einem
Minimum an Verzögerung.
-
Zusätzlich
zu einem Bestimmen eines geeigneten Werts der Ausgangsspannung des
Elektrogenerators 3, um als der im Vorhergehenden erwähnte Befehlswert
einer Generatorspannung (r1) zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen zu
werden, leitet der Mikrocomputer 64 periodisch den im Vorhergehenden
erwähnten Befehlswert der Lastantwortsteuerungszeit (r2)
ab und überträgt denselben zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst angenommen,
dass die Lastantwortsteuerungszeit basierend auf dem Niveau eines
Ladestroms oder eines Entladestroms der Batterie und der Motordrehzahl
in Kombination berechnet wird. In diesem Fall wird bei jeder der
periodischen Ausführungen der Betriebsabfolge, die in 5 gezeigt
ist, ein Lastantwortsteuerungszeitwert Tc abgeleitet. Diese Abfolge
kann parallel zu der der Betriebsabfolge von 3 im Vorhergehenden
ausgeführt werden, oder sie kann in jedem Intervall zwischen
aufeinanderfolgenden Ausführungen der Betriebsabfolge von 3 ausgeführt
werden.
-
In 5 ermittelt
der Mikrocomputer 64 zunächst bei Schritt S110
(aus den Generatorstatusdaten, die aktuell in dem Speicherabschnitt 74 für
empfangene Generatorstatusdaten gehalten sind) die Drehgeschwindigkeit
N_ALT des Elektrogenerators 3, und dann ermittelt er auf ähnliche
Weise das Niveau eines Ladestroms oder eines Entladestroms IBATT
der Batterie 5 (Schritt S111). Der Befehlswert einer Lastantwortsteuerungszeit
Tc wird dann als eine Funktion von N_ALT und IBATT abgeleitet (Schritt
S112). Der Befehlswert Tc wird dann als Teil der Generatorsteuerungsübertragungsdaten,
die im Vorhergehenden beschrieben worden sind, zu der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen (Schritt
S113).
-
6 stellt
die Beziehung zwischen Werten der Lastantwortsteuerungszeit Tc,
des Batterieentladestroms und der Generatordrehgeschwindigkeit dar.
Wie gezeigt, erhöht sich Tc gemäß einer
Erhöhung des Niveaus des Entladestroms und einer Verringerung
der Generatordrehgeschwindigkeit.
-
Der
Lastantwortsteuerungszeitwert kann bei Schritt S112 durch eine Berechnung
unter Verwendung einer Gleichung abgeleitet werden, oder er könnte
durch ein Auslesen aus einer gespeicherten Tabelle, die verschiedene
Kombinationen von Werten von N_ALT und IBATT mit entsprechenden
Lastantwortsteuerungsbefehlswerten in Beziehung setzt, wobei die
Parameterbeziehungen wie in 6 gezeigt
sind, abgeleitet werden.
-
Der
Betrieb dieses Ausführungsbeispiels wird unter Bezugnahme
auf die Zeitgabediagramme von 4A bis 4E weiter beschrieben, bei denen 4A ein Beispiel einer idealen Variation
einer Motordrehzahl zeigt (d. h., wie sie auftreten würde,
wenn keine Verzögerung der Motorantwort bezüglich
einer Steuerung, die durch die ECU 1 bewirkt wird, vorläge), 4B die Variation der elektrischen Last
zeigt, für den Fall einer plötzlichen großen
Erhöhung der elektrischen Last, 4C die
Variationen des Generatorausgangsstroms zeigt, 4D die
tatsächlichen Variationen der Motordrehzahl zeigt und 4E die Variationen der Batterieanschlussspannung
zeigt. Die Abschnitte mit durchgezogenen Linien in 4A bis 4E gelten für die vorliegende
Erfindung, während die Abschnitte mit gestrichelten Linien
die Art und Weise der Variation gemäß dem Stand
der Technik darstellen, d. h., was der Fall wäre, wenn
der ECU 1 lediglich die tatsächlichen (wahren)
Werte des Erzeugungsfaktors nach einer plötzlichen großen
Erhöhung der elektrischen Last mitgeteilt würden.
-
4 zeigt:
- (1) Vor dem Zeitpunkt T1 wird bei jeder Ausführung
der Betriebsabfolge von 3 beurteilt, dass die Batterie 5 keinen
Entladestrom, der den Schwellenwert (10A) überschreitet,
zuführt, und so wird der tatsächliche Wert des
Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu
der ECU 1 übertragen. Daher steuert der Leerlaufdrehzahlregulierungsabschnitt 92 die
Motorleistung beim Steuern des Motors auf eine spezifische Leerlaufdrehzahl basierend
auf dem tatsächlichen Wert des Erzeugungsfaktors. Ferner
wird zu dieser Zeit, bei jeder Ausführung der Betriebsabfolge
von 5, beurteilt, dass die Kombination von Werten
von N_ALT und IBATT einem Lastantwortsteuerungszeitwert Tc von null
entspricht, und dieser Wert wird zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen.
Daher erzeugt der Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 kein
Steuerungssignal zum Modifizieren des Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 (genauer
gesagt erzeugt er eine Ausgabe, die fest bei dem Niveau der logischen „1"
des UND-Gatters 32 ist), so dass der Erzeugungsfaktor lediglich
durch das Steuerungssignal von dem Spannungssteuerungsabschnitt 28 bestimmt
ist. Daher wird die Generatorausgangsspannung auf den Befehlswert
der Spannung (r1) eingestellt, mit dem der Spannungssteuerungsabschnitt 28 versorgt
wird (der von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen
wird).
- (2) Bei einer Ausführung der Betriebsabfolge von 5 nach
der Lasterhöhung bei dem Zeitpunkt T1 wird beurteilt, dass
die Kombination von Werten von N_ALT und IBATT einem spezifischen Wert
einer Lastantwortsteuerungszeit Tc ungleich null entspricht, und
dieser Wert von Tc wird zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen
und in den Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 eingegeben.
Basierend auf Tc und dem tatsächlichen Erzeugungsfaktor
zu dieser Zeit berechnet der Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 einen
Wert einer Erhöhungsrate des Erzeugungsfaktors und steuert
den Erzeugungsfaktor, um sich dementsprechend zu erhöhen.
- (3) Anschließend wird, bei einem Zeitpunkt T2, bei einer
Ausführung der Betriebsabfolge von 3, beurteilt,
dass der Batteriestrom IBATT ein Entladestrom ist und dass er den
Schwellenwert (10A) überschreitet. Daher überträgt
der Mikrocomputer 64, anstatt den tatsächlichen
Erzeugungsfaktor zu übertragen, Informationen zu der ECU 1,
die spezifizieren, dass der Elektrogenerator 3 bei einem Erzeugungsfaktor
von 100% in Betrieb ist. Als ein Resultat wendet die ECU 1 eine
Motorsteuerung im Wesentlichen zum Erhöhen der Motorausgangsleistung
an.
- (4) Daher wird, bei einem Zeitpunkt T3, die Motorleistung auf
einen Wert erhöht, der höher ist, als der, der
erforderlich ist, um den Motor bei der eingestellten Leerlaufdrehzahl
zu halten, und daher beginnt die Motordrehzahl (und die Generatordrehgeschwindigkeit),
sich schnell zu erhöhen.
- (5) Anschließend wird, bei einem Zeitpunkt T4, bei einer
Ausführung der Betriebsabfolge von 5, beurteilt,
dass die Motordrehzahl ein spezifisches Niveau S1 erreicht hat,
das (in Kombination mit dem erlangten Niveau des Batteriestroms)
einer Lastantwortsteuerungszeit Tc gleich null entspricht, und dieser
Befehlswert der Last antwortsteuerungszeit wird zu dem Lastantwortsteuerungsbereich 30 übertragen.
Daher hört der Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 auf,
den Erzeugungsfaktor zu steuern, der nun lediglich durch den Spannungssteuerungsabschnitt 28 gesteuert
wird. Daher (da die Elektrogeneratorausgangsspannung zu dieser Zeit
niedriger als der Befehlswert ist) wird der Erzeugungsfaktor gemäß dem
Steuerungssignal von dem Spannungssteuerungsabschnitt 28 schnell
erhöht. Dadurch beginnt der Generatorausgangsstrom nach
dem Zeitpunkt T4, sich schnell zu erhöhen, und so beginnt
ein Ladestrom zu der Batterie 5 zu fließen. Die
Generatorausgangsspannung wird dadurch schnell zu dem Befehlswert
wiederhergestellt, und die Batteriespannung wird dementsprechend wiederhergestellt.
-
Es
ist daher offensichtlich, dass, bei diesem Ausführungsbeispiel,
wenn eine plötzliche Erhöhung der elektrischen
Last während eines Motorleerlaufs auftritt, die in einem
hohen Niveau eines Entladestroms aus der Batterie 5 resultiert,
während der Erzeugungsfaktor des Elektrogenerators 3 beginnt,
gesteuert zu werden, um sich lediglich schrittweise zu erhöhen,
um ein plötzliches Anlegen eines hohen Lastdrehmoments
an den Motor 2 zu verhindern, die Erfindung ermöglicht,
dass die Motordrehzahl schnell erhöht werden kann, ohne
ein Verzögern bis der Erzeugungsfaktor bei dem Ende eines
Intervalls einer schrittweisen Erhöhung einen hohen Wert
erreicht. Daher ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung
der Dauer eines Intervalls, in dem Strom aus der Fahrzeugbatterie
entladen wird, um die erhöhte elektrische Last zu versorgen,
und so ein Verkürzen des Intervalls, in dem die Batteriespannung übermäßig niedrig
ist.
-
Ferner
ist offensichtlich, dass es, bei der vorliegenden Erfindung, nicht
notwendig ist, den Betriebsmodus der ECU 1 von einem Betriebsmodus, der
dem Stand der Technik entspricht, abzuändern, da keine Änderung
der Weise vorliegt, auf die die ECU 1 die Motorleerlaufdrehzahl
steuert, d. h., basierend auf Informationen, die die ECU 1 empfängt
(beabsichtigt), um die Rate zu spezifizieren, mit der der Elektrogenerator
arbeitet, und daher (beabsichtigt), um das Lastdrehmoment anzuzeigen,
das an den Motor angelegt werden muss, um den Elektrogenerator bei
einer eingestellten Leerlaufdrehzahl zu treiben.
-
Außerdem
wird eine Erfassung einer plötzlichen Erhöhung
der elektrischen Last basierend auf einem Erfassen des Niveaus und
der Richtung eines Stromflusses der Batterie 5 durchgeführt.
Daher werden langfristige Variationen des inneren Widerstands der
Batterie 5 keine nachteilige Wirkung auf den Betrieb haben.
Daher ist die Erfindung im Vergleich zu Verfahren nach dem Stand
der Technik, die auf einem Überwachen der Anschlussspannung
der Batterie zum Erfassen eines Zustands eines hohen Entladestroms
aufgrund einer Erhöhung der elektrischen Last basieren,
vorteilhaft.
-
Bei
dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird der Schwellenwert
des Entladestroms der Batterie 5 niedriger als der Betriebsstrom
der Klimaanlagenvorrichtung des Fahrzeugs eingestellt. Dies stellt
sicher, dass die ECU 1 schnell auf Änderungen der
Drehmomentlast an dem Motor 2 aufgrund von Variationen
der Betriebszustände der Klimaanlagenvorrichtung antworten
kann, so dass die Motorleerlaufdrehzahl stabil gehalten werden kann.
-
Das
vorhergehende Ausführungsbeispiel ist unter der Annahme
beschrieben worden, dass nach einer plötzlichen Erhöhung
der elektrischen Last die Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 aufeinanderfolgende
Werte der Lastantwortsteuerungszeit Tc ableitet (d. h., bei aufeinanderfolgenden
Ausführungen der Betriebsabfolge von 5),
die jeweils durch den Lastantwortsteuerungsabschnitt 30 beim
Bestimmen der Erhöhungsrate des Erzeugungsfaktors des Elektrogenerators 3 angewandt
werden, wobei diese Rate aufeinanderfolgend aktualisiert wird, bis
die empfangenen Werte von Tc null werden. Es wäre jedoch
ebenfalls möglich, das Ausführungsbeispiel derart
zu konfigurieren, dass, nachdem eine plötzliche Erhöhung
der elektrischen Last auftritt, und danach ein erster Wert von Tc
zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen
wird, die Erhöhungsrate des Erzeugungsfaktors danach lediglich auf
diesem Anfangswert von Tc basiert, so dass die Erhöhungsrate
fest gehalten wird. Die Erhöhung würde fortgesetzt,
bis bei einer Ausführung der Betriebsabfolge von 5 wie
im Vorhergehenden beschrieben ein Wert für Tc gleich null
erhalten wird, wobei dieser Wert dann zum Beenden des Lastantwortsteuerungsintervalls
zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 übertragen
wird.
-
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
-
Im
Folgenden wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben.
Dieses unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
lediglich hinsichtlich der Art und Weise, auf die der Mikrocomputer 64 der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 jeden
Wert der Lastantwortsteuerungszeit Tc ableitet, so dass lediglich
die Punkte, die sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
unterscheiden, beschrieben werden. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ersetzt die periodisch ausgeführte Betriebsabfolge von 7 die Betriebsabfolge
von 5, die im Vorhergehenden für das erste
Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist. Lediglich die
Merkmale eines Unterschieds zu dem ersten Ausführungsbeispiel
werden beschrieben. In 7 entsprechen Schritte S120,
S122, S123, S124 jeweils den Schritten S110, S111, S112, S113 von 5.
Wie in 7 gezeigt ist, wird, bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,
nach einem Ermitteln der Elektrogeneratordrehgeschwindigkeit N_ALT bei
Schritt S120, bei Schritt S121 die Änderungsrate ΔN_ALT
dieser Drehgeschwindigkeit berechnet. Genauer gesagt wird jeder
neu ermittelte (aktualisierte) Wert von N_ALT, der bei einer Ausführung
der Betriebsabfolge von 7 erhalten wird, vorübergehend
gespeichert. Bei dem Ausführen von Schritt S120 wird der
zuletzt gespeicherte Wert von N_ALT von dem aktuell ermittelten
Wert N_ALT subtrahiert. Falls das Vorzeichen der Differenz negativ
ist, zeigt dies an, dass das Resultat der Subtraktion ΔN_ALT eine
Verringerungsrate der Geschwindigkeit darstellt, während
ein positives Vorzeichen eine Erhöhungsrate der Geschwindigkeit
darstellt.
-
Bei
Schritt S123 wird der Befehlswert der Lastantwortsteuerungszeit
Tc berechnet, basierend auf einer Kombination der Änderungsrate
der Generatordrehgeschwindigkeit ΔN_ALT und dem Wert des Batterieladestroms
oder Entladestroms IBATT, der bei Schritt S122 ermittelt wird. Als
Nächstes wird, bei Schritt S124, der abgeleitete Wert der
Lastantwortsteuerungszeit Tc als ein Teil der Generatorsteuerungsübertragungsdaten
zu der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen.
-
8 stellt
die Beziehung zwischen Werten der Lastantwortsteuerungszeit Tc,
dem Batterieentladestrom IBATT und der Änderungsrate der
Generatordrehgeschwin digkeit ΔN_ALT dar. Wie gezeigt, erhöht
sich die Lastantwortsteuerungszeit Tc gemäß einer
Erhöhung des Niveaus des Batterieentladestroms und einer
Verringerung der Erhöhungsrate der Generatordrehgeschwindigkeit.
-
Der
Lastantwortsteuerungsbefehlswert kann bei Schritt S123 durch eine
Berechnung unter Verwendung einer Gleichung abgeleitet werden, oder durch
ein Auslesen aus einer gespeicherten Tabelle, die verschiedene Kombinationen
von Werten von ΔN_ALT und IBATT mit entsprechenden Werten
der Lastantwortsteuerungszeit Tc in Beziehung setzt, wobei die Parameterbeziehungen
wie in 6 gezeigt sind.
-
Wenn
eine Erhöhung der (gesamten) elektrischen Last, die durch
den Elektrogenerator 3 getrieben wird, auftritt, und sich
dementsprechend die Menge des Lastdrehmoments des Elektrogenerators 3 erhöht,
kann sich die Drehzahl des Motors 2 lediglich schrittweise ändern
(genauer gesagt kann sich die Motordrehzahl lediglich schrittweise
erhöhen). Bei diesem Ausführungsbeispiel wird,
wenn ein Entladestrom aus der Batterie 5 gezogen wird und
die Erhöhungsrate der Drehzahl des Motors 2 niedrig wird,
die Dauer der Lastantwortsteuerungszeit Tc lang eingestellt, so
dass sich die Drehmomentlast, die dem Motor 2 durch größere
Niveaus der elektrischen Ausgangsleistung von dem Elektrogenerator 3 auferlegt
wird, lediglich schrittweise erhöht. Daher kann bei diesem
Ausführungsbeispiel die Motordrehzahl gesteuert werden,
um auf eine stabile Art und Weise zu variieren, bei einer reduzierten
Möglichkeit, dass der Motor 2 als ein Resultat
einer plötzlichen Erhöhung der elektrischen Last
ins Stocken gerät. Zusätzlich kann, wie für
das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, während
der Erzeugungsfaktor des Elektrogenerators 3 gesteuert
wird, um sich lediglich schrittweise zu erhöhen, die Motordrehzahl
schnell erhöht werden (wenn erfasst wird, dass der Batterieentladestrom
unterhalb des im Vorhergehenden beschriebenen Schwellenwerts liegt),
um dadurch den Ausgangsstrom von dem Elektrogenerator 3 schnell zu
erhöhen, ohne ein Verzögern bis der Erzeugungsfaktor
bei dem Ende eines Intervalls einer schrittweisen Erhöhung
einen hohen Wert erreicht.
-
DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
-
Im
Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben.
Dies unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel
lediglich hinsichtlich der Art und Weise, auf die der Mikrocomputer 64 der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 jeden
Wert der Lastantwortsteuerungszeit Tc ableitet, so dass lediglich
die Punkte des Unterschieds zu dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben werden. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
ersetzt die periodisch ausgeführte Betriebsabfolge von 9 die
Betriebsabfolge von 6 des ersten Ausführungsbeispiels. Lediglich
die Merkmale des Unterschieds zu dem ersten Ausführungsbeispiel
werden beschrieben. In 9 entsprechen Schritte S131
und S133 jeweils Schritten S111 und S113 von 5. Wie in 9 gezeigt
ist, wird zunächst bei Schritt S130 der Batterietemperaturwert
TEMP, der durch den Temperaturfühlerabschnitt 80 erfasst
wird, als digitale Daten von dem A/D-Wandler 82 erhalten.
Der Mikrocomputer 64 ermittelt dann das Niveau eines Ladestroms
oder eines Entladestroms IBATT der Batterie 5 (Schritt S131).
-
Bei
Schritt S132 wird der Befehlswert der Lastantwortsteuerungszeit
Tc basierend auf einer Kombination des Batterietemperaturwerts TEMP
und des Werts des Batterieladestroms oder -entladestroms IBATT abgeleitet.
Bei Schritt S133 wird der abgeleitete Wert der Lastantwortsteuerungszeit
Tc als Teil der Generatorsteuerungsübertragungsdaten zu
der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen.
-
10 stellt
die Beziehung zwischen Werten der Lastantwortsteuerungszeit Tc,
dem Batterieentladestrom IBATT und dem Batterietemperaturwert TEMP
dar. Wie gezeigt, wird bei jedem spezifischen Wert des Batterieentladestroms,
solange die Batterietemperatur niedriger als ein vorbestimmter Wert RT
ist, der Befehlswert der Lastantwortsteuerungszeit Tc gemäß einem
Erniedrigen der Batterietemperatur reduziert, während Tc
konstant gehalten wird, wenn die Batterietemperatur höher
als RT ist. Zusätzlich wird Tc gemäß einer
Erhöhung des Niveaus des Batterieentladestroms erhöht.
-
Die
Lastantwortsteuerungszeit kann bei Schritt S132 durch eine Berechnung
unter Verwendung einer Gleichung abgeleitet werden, oder durch ein
Auslesen aus einer gespeicherten Tabelle, die verschiedene Kombinationen
von Werten der Batterietempera tur und des Batteriestroms mit entsprechenden
Werten der Lastantwortsteuerungszeit Tc in Beziehung setzt, wobei
die Parameterbeziehungen wie in 10 gezeigt
sind.
-
Wenn
die Batterietemperatur eines Fahrzeugs niedrig ist, dann bedeutet
dies, dass die Temperatur des Elektrogenerators ebenfalls niedrig
ist. In diesem Zustand, wenn der Elektrogenerator ein hohes Niveau
der Ausgangsleistung aufgrund einer Erhöhung der elektrischen
Last erzeugen muss, wird die Menge eines Lastdrehmoments an dem
Motor hoch. Daher wird, bei diesem Ausführungsbeispiel,
in solch einem Zustand die Dauer der Lastantwortsteuerungszeit Tc
erhöht, so dass der Erzeugungsfaktor des Elektrogenerators 3 lediglich
schrittweise erhöht wird. Daher kann die Motordrehzahl
gesteuert werden, um auf eine stabile Art und Weise zu variieren, mit
einer reduzierten Möglichkeit eines Stockens, das durch
eine plötzliche Erhöhung der elektrischen Last während
eines Motorleerlaufs verursacht wird. Zusätzlich kann,
wie für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben,
während eines Intervalls, in dem der Erzeugungsfaktor des
Elektrogenerators 3 gesteuert wird, um sich lediglich schrittweise
zu erhöhen, die Motordrehzahl schnell erhöht werden,
um dadurch den Ausgangsstrom aus dem Elektrogenerator 3 schnell
zu erhöhen, ohne ein Verzögern bis der Erzeugungsfaktor
bei dem Ende des Intervalls der schrittweisen Erhöhung
einen hohen Wert erreicht.
-
11 stellt
ein Rahmenformat dar, in dem Sätze von Übertragungsdaten
(d. h., Datenrahmen) als ein digitales Signal von der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 zu
der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 übertragen
werden. Wie gezeigt, sind jeweilige Abschnitte eines Rahmens Daten,
die den Erzeugungsfaktor FDUTY ausdrücken, Daten, die die
Generatordrehgeschwindigkeit N_ALT ausdrücken, und Daten,
die die Generatorausgangsspannung Vb ausdrücken, zugewiesen.
-
Auf ähnliche
Weise stellt 12 ein Rahmenformat dar, in
dem Datenrahmen von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 und zu der
ECU 1 übertragen werden. Wie gezeigt sind jeweilige
Abschnitte eines Rahmens Daten, die den Befehlswert der Generatorausgangsspannung
ausdrücken, Daten, die die Lastantwortsteuerungszeit Tc
ausdrücken, Daten, die den Befehlswert der Generatorspannung
ausdrücken, und Daten, die den spezifizierten Wert des
Erzeugungs faktors ausdrücken (wobei Letzterer lediglich
von der ECU 1 empfangen wird), zugewiesen. Bei jedem der
vorhergehenden Ausführungsbeispiele wird das gleiche Rahmenformat
zum Übertragen von Daten von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu
der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 und ebenfalls
zu der ECU 1 verwendet, wobei lediglich die Daten, die
tatsächlich von der empfangenden Vorrichtung benötigt
werden, in den entsprechenden Abschnitt eines Rahmens eingestellt
werden. Daher enthält zum Beispiel ein Rahmen, der von
der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu der ECU 1 übertragen
wird, lediglich den spezifizierten Wert des Erzeugungsfaktors.
-
Es
wäre jedoch ebenso möglich, einen gemeinsamen
Datenrahmen, der die gleichen Sätze von Daten enthält,
von der Batteriestromerfassungsvorrichtung 6 zu der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 und
ebenfalls zu der ECU 1 zu übertragen. In diesem
Fall könnte der Speicherabschnitt 26 für empfangene
Generatorsteuerungsdaten der Elektrogeneratorsteuerungsvorrichtung 4 konfiguriert
sein, um lediglich den Generatorausgangsspannungsbefehlswert und
die Lastantwortsteuerungszeitdaten aus einem empfangenen Rahmen
zu extrahieren, während auf ähnliche Weise der
Empfangsabschnitt 90 für einen spezifizierten
Erzeugungsfaktor der ECU 1 konfiguriert sein könnte,
um lediglich die Daten, die den spezifizierten Wert des Erzeugungsfaktors
ausdrücken, aus einem empfangenen Rahmen zu extrahieren.
In diesem Fall könnte, wenn die Betriebsabfolgen von 3 und 5 aufeinanderfolgend durchgeführt
werden, ein spezifizierter Wert des Erzeugungsfaktors, der in solch
einem gemeinsamen Datenrahmen übertragen werden soll, vorläufig
in dem Speicherabschnitt 76 für Generatorsteuerungsübertragungsdaten
gehalten werden (nachdem er bei einer Ausführung der Betriebsabfolge
von 3 abgeleitet worden ist), um nach der nächsten
Ausführung der Betriebsabfolge von 5 in den
Datenrahmen eingefügt zu werden.
-
Hinsichtlich
der angehängten Ansprüche entsprechen die Treibschaltung 70,
die Kommunikationssteuerung 72 und der Speicherabschnitt 76 für Generatorsteuerungsübertragungsdaten
in Kombination der Erzeugungsfaktorermittlungsschaltungsanordnung
und der Drehgeschwindigkeitsermittlungsschaltungsanordnung, die
jeweils in den Ansprüchen zitiert sind, während
die Treibschaltung 70, die Kommunikationssteuerung 72 und
der Speicherabschnitt 74 für empfangene Generatorstatusdaten
in Kombination der Steuerungszeitübertragungseinrichtung, die
in den Ansprüchen zitiert ist, entsprechen. Die Kombination
des Widerstands 50, des Verstärkers 52 und
des A/D-Wandlers 54 entspricht der Stromfühlervorrichtung,
die in den Ansprüchen zitiert ist, der Übertragungsabschnitt 84 für
einen spezifizierten Erzeugungsfaktor entspricht der Übertragungsschaltungsanordnung
für einen spezifizierten Erzeugungsfaktor, die in den Ansprüchen
zitiert ist, der Mikrocomputer 64 entspricht der Erzeugungsfaktormodifikationsschaltungsanordnung,
der Steuerungszeitbestimmungsschaltungsanordnung und der Drehgeschwindigkeitsermittlungsschaltungsanordnung,
die jeweils in den Ansprüchen zitiert sind. Der Temperaturfühlerabschnitt 80 und
der A/D-Wandler 82 in Kombination entsprechen der Temperaturfühlervorrichtung,
die in den Ansprüchen zitiert ist.
-
Es
ist offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf die vorhergehenden
Ausführungsbeispiele begrenzt ist, und dass verschiedene
Modifikationen oder alternative Konfigurationen vorstellbar sind,
die in den Schutzbereich der angehängten Ansprüche fallen
würden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2006-333916 [0001]
- - JP 5-272379 [0005]
- - JP 2005-192308 [0006]
- - JP 9-107640 [0007]