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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese
Anmeldung bezieht sich auf die am 9. März 2007 eingereichte
japanische Patentanmeldung Nr.
2007-60808 ,
deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung
bzw. Leistungsversorgungsvorrichtung für eine Verwendung
in einem Fahrzeug, die einen Wechselstromgenerator (Generator) und
eine Batterie aufweist.
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2. Beschreibung der verwandten
Technik
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Ein
Wechselstromgenerator ist allgemein für den Zweck eines
Zuführens eines elektrischen Stroms bzw. einer elektrischen
Leistung zu verschiedenen elektrischen Lasten, die in dem Fahrzeug
vorgesehen sind, und eines Ladens einer Fahrzeugbatterie an einem
Fahrzeug angebracht. Der Wechselstromgenerator wird durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben,
um eine elektrische Leistung zu erzeugen. Es ist wünschenswert,
dass die Erhöhung eines Kraftstoffverbrauchs der Maschine
aufgrund eines Antreibens des Wechselstromgenerators so klein wie möglich
ist.
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Zu
diesem Zweck wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Kraftstoffverbrauch
pro Einheit einer erzeugten Leistung unter Berücksichtigung der
Effizienz einer Fahrzeugmaschine und eines Wechselstromgenerators
berechnet wird und eine Erzeugungsleistung des Wechselstromgenerators und
eine Entladung der Batterie unter Verwendung des berechneten Kraftstoffverbrauchs
als ein Kriterium einer Beurteilung gesteuert werden. Es ist beispielsweise
auf die offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr.
2004-260908 und Nr.
2005-12971 . Bezug genommen.
Diese Patentdokumente offenbaren, dass eine Leistungserzeugungsmenge
auf der Basis eines Kraftstoffverbrauchs pro Einheit einer erzeugten
Leistung bestimmt wird und eine Leistungsverwaltung durch eine Verwendung
eines Werts einer elektrischen Leistung oder eines Leistungserzeugungsdrehmoments
als ein Befehlswert durchgeführt wird.
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Es
ist ein Fahrzeug bekannt, das mit einer regenerativen Bremsvorrichtung,
die eine Bremsenergie des Fahrzeugs regeneriert, um einen Wechselstromgenerator
anzutreiben, versehen ist. Die erforderliche elektrische Leistung
des Fahrzeugs kann jedoch nicht lediglich durch die regenerierte
Energie abgedeckt werden. Auch bei einem solchen Fahrzeug, das mit
der regenerativen Bremsvorrichtung versehen ist, ist demgemäß gewünscht,
die Erhöhung eines Kraftstoffverbrauchs der Maschine aufgrund
eines Antreibens des Wechselstromgenerators zu unterdrücken.
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Es
ist nebenbei bemerkt notwendig, eine Spannung, die elektrischen
Lasten, die in einem Fahrzeug vorgesehen sind, zugeführt
wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs abhängig von
Charakteristika der elektrischen Lasten zu steuern und ferner eine
Spannung einer Fahrzeugbatterie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
zu steuern. Um einen Wert einer elektrischen Leistung oder eines
Leistungserzeugungsdrehmoments als ein Befehlswert zu verwenden,
um die Leistungsverwaltung wie in den vorhergehenden Patentdokumenten
offenbart durchzuführen, muss demgemäß eine
Beziehung zwischen einer erzeugten elektrischen Leistung und einer
Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators im Voraus genau bekannt
sein. Dies erfordert eine Vorbereitung eines Hochgenauigkeitsbatteriemodels
oder dass eine genaue Eingangs-Ausgangs-Charakteristik der Batterie
erhalten wird.
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Tatsächlich
ist jedoch keines von diesen leicht. Bei dem Fall einer weit verbreiteten
Blei-Säure-Batterie werden diese insbesondere schwieriger, da
die Blei-Säure-Batte rie Probleme einer Polarisation und
einer Elektrodenverschlechterung hat. Obwohl ein Verwenden eines
Werts einer elektrischen Leistung oder eines Leistungserzeugungsdrehmoments
als ein Befehlswert, wie in den vorhergehenden Patentdokumenten
offenbart, es möglich macht, einen Kraftstoffverbrauch
zu verbessern, kann dieses daher eine nicht gewünschte
plötzliche Änderung der Spannung, die elektrischen
Lasten zugeführt wird, verursachen, da die Spannung nicht
genau verwaltet werden kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Stromversorgungsvorrichtung für
eine Verwendung in einem Fahrzeug, mit
einem Wechselstromgenerator,
der durch eine Maschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, angetrieben
wird, um eine elektrische Leistung gemäß einem
Befehlswert zu erzeugen;
einer Batterie, die mit dem Wechselstromgenerator elektrisch
verbunden ist, um durch den Wechselstromgenerator geladen zu werden,
und mit elektrischen Lasten, die an dem Fahrzeug angebracht sind, verbunden
ist, um eine Stromversorgungsspannung an die elektrischen Lasten
anzulegen;
einer ersten Funktion zum Bestimmen einer Erhöhungsmenge
eines Kraftstoffs, den die Maschine für den Wechselstromgenerator
verbraucht, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, als einen
Leistungserzeugungsaufwand; und
einer zweiten Funktion zum Übertragen
des Befehlswerts zu dem Wechselstromgenerator, wobei die zweite
Funktion konfiguriert ist, um den Befehlswert auf der Basis des
Leistungserzeugungsaufwands, der durch die erste Funktion bestimmt
wird, zu bestimmen, derart, dass eine Änderungsrate der
Stromversorgungsspannung einen vorbestimmten Grenzwert nicht überschreitet.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung kann eine Stromversorgungsvorrichtung für
eine Verwendung in einem Fahrzeug, die fähig ist, einen
Kraftstoffverbrauch zu verbessern und die Batteriespannung genau
zu verwalten, geschaffen werden.
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Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
einschließlich der Zeichnungen und der Ansprüche
offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm, das ein elektrisches System eines Fahrzeugs, das
mit einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Verwendung
in einem Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung versehen ist, zeigt;
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2 ein
Blockdiagramm, das eine Steuerung zeigt, die eine Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung,
die die Stromversorgungsvorrichtung für eine Verwendung
in einem Fahrzeug in sich aufweist, durchführt, um einen
Wechselstromgenerator zu steuern;
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3 ein
Diagramm, das ein einfaches Batteriemodell zeigt, das durch eine
Bingangs-/Ausgangsleistungs-Schätzfunktion, die die in 2 gezeigte
Steuerung in sich aufweist, verwendet wird;
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4 ein
Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer elektrischen
Erzeugungsleistung und einem Leistungserzeugungsaufwand zeigt;
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5 ein
Blockdiagramm, das eine Steuerung zeigt, die eine Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung,
die eine Stromversorgungsvorrichtung für eine Verwendung
in einem Fahrzeug gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung in sich aufweist, durchführt, um einen Wechselstromgenerator
zu steuern;
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6 ein
Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer Maschinengeschwindigkeit
und einer maximal erzeugbaren Leistung eines Wechselstromgenerators
zeigt;
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7 ein
Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Leistungserzeugungsaufwand
und einem entsprechenden Leistungskandidaten grafisch zeigt;
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8 ein
Diagramm, das ein Beispiel einer voreingestellten Beziehung zwischen
einem SOC einer Batterie und einem Zielaufwand zeigt;
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9 ein
Diagramm, das den Grafen von 7 mit einer
hinzugefügten Linie, die den Zielaufwand darstellt, zeigt;
und
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10 ein
Flussdiagramm, das Details eines Verfahrens zeigt, das durch eine
Befehlsspannungs-Berechnungsfunktion, die die in 5 gezeigte
Steuerung in sich aufweist, durchgeführt wird.
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BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
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1 ist
ein Blockdiagramm, das ein elektrisches System eines Fahrzeugs,
das mit einer Stromversorgungsvorrichtung für eine Verwendung
in einem Fahrzeug gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung versehen ist, zeigt.
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Wie
in dieser Figur gezeigt ist, ist eine Maschine 1 durch
einen Riemen 7 mit einem Wechselstromgenerator 2 mit
einem IC-Regler gekoppelt. Der IC-Regler ist in Betrieb, um einen
Erregungsstrom, der einer Rotorspule zugeführt wird, die
um einen Rotor des Wechselstromgenerators 2 gewickelt ist,
zu erhöhen oder zu reduzieren, damit eine Spannung einer
Batterie 3 bei einem geeigneten Wert gehalten wird.
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Der
Rotor des Wechselstromgenerators 2 wird durch die Drehung
einer Kurbelwelle der Maschine 1, die durch den Riemen 7 übertragen
wird, angetrieben, um sich zu drehen. Die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2 wird
durch den Erregungsstrom, der durch die Rotorspule fließt,
gesteuert. Der Wechselstromgenerator 2 ist durch eine Stromversorgungsleitung 8 mit
der Batterie 3 und Laststeuerungsvorrichtungen 10a–10e verbunden. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist die Batterie 3 eine
Blei-Säure-Batterie.
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Wie
in 1 gezeigt ist, ist zwischen dem Wechselstromgenerator 2 und
elektrischen Lasten 11a1–11a3, 11b1–11b3,..., 11e1–11e3 (auf
die im Folgenden gemeinsam als elektrische Lasten 11 Bezug
genommen wird) und zwischen der Batterie 3 und den elektrischen
Lasten 11 keine Vorrichtung zum Konstant-Halten einer Ausgangsspannung
derselben ungeachtet einer Eingangsspannung derselben (beispielsweise
DC/DC-Wandler) vorgesehen. Die Spannung, die den elektrischen Lasten 11 zugeführt
wird, variiert demgemäß abhängig von
der Variation der Spannung der Batterie 3 und der Variation der
Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 2.
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Die
Laststeuerungsvorrichtung 10a führt eine Stromversorgungssteuerung
für die elektrischen Lasten 11a1–11a3 durch,
die Laststeuerungsvorrichtung 10b führt eine Stromversorgungssteuerung
für die elektrischen Lasten 11a1–11a3 durch
und die Laststeuerungsvorrichtung 10e führt eine
Stromversorgungssteuerung für die elektrischen Lasten 11a1–11a3 durch.
Jede der Laststeuerungsvorrichtungen 10a–10e,
die verschiedene (nicht gezeigte) Schalter und Sensoren, die für
die Stromversorgungssteuerung notwendig sind, aufweisen, führt eine
Ausgangssteuerung der elektrischen Lasten, die zu derselben gehören,
gemäß äußeren Signalen und Ausgangssignalen
dieser Sensoren durch.
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Eine
Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 überwacht
die Zustände des Wechselstromgenerators 2, der
Batterie 3 und der Stromversorgungsleitung 8,
um den Wechselstromgenerator 2 durch eine Wechselstromgenerator-Steuerungsvorrichtung 12 zu
steuern.
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Die
Wechselstromgenerator-Steuerungsvorrichtung 12 überträgt
Wechselstromgeneratorinformationen, die eine aktuelle Erzeugungsleistung
und eine aktuelle Drehgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators 2 umfassen,
zu der Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5. Die Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 ist
mit einem Batteriestromsensor 14, einem Laststromsensor 9 und
einem Batterietemperatursensor 13 verbunden, um einen Eingangs-/Ausgangsstrom
der Batterie 3, einen Laststrom und eine Temperatur der
Batterie 3 zu erhalten. Die Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 empfängt
ferner eine Batteriespannung (die Ausgangsspannung der Batterie 3)
und eine Busspannung (die Spannung der Stromversorgungsleitung 8 als
eine Stromversorgungsspannung).
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Die
Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 ist durch eine
Mehrfachsignalübertragungsleitung 6 mit den Laststeuerungsvorrichtungen 10a–10e verbunden,
um mit den Laststeuerungsvorrichtungen 10a–10e durch
eine Multiplexkommunikation Informationen auszutauschen. Die Wechselstromgenerator-Steuerungsvorrichtung 12 empfängt Fahrzeugbremsinformationen
von einer nicht gezeigten Fahrzeugsteuerung und führt ein
regeneratives Bremsen durch Erhöhen des Erregungsstroms
des Wechselstromgenerators 2 durch, um eine notwendige
Fahrzeugbremsmenge (regenerative Bremsmenge), die durch die empfangenen
Fahrzeugbremsinformationen angezeigt wird, zu erzeugen.
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Die
Fahrzeugsteuerung berechnet die Fahrzeugbremsmenge auf der Basis
einer Betätigungsmenge einer Bremsbetätigungseinrichtung,
beispielsweise eines Ausgangssignals eines Bremspedal-Drückmengensensors,
und befiehlt einer Steuerung einer nicht gezeigten hydraulischen
Bremsvorrichtung, eine Bremsmenge, die der berechneten Bremsmenge
minus der vorhergehenden regenerativen Bremsmenge gleicht, zu erzeugen.
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Eine
Steuerung des Wechselstromgenerators 2 durch die Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 wird
als Nächstes erklärt. Die Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 ist
ein Computer, der in demselben eine CPU, einen ROM und einen RAM aufweist.
Die CPU führt Programme, die in dem ROM gespeichert sind,
unter Benutzung des RAM als einen primären Speicher aus,
um die verschiedenen in 2 gezeigten Funktionen zu implementieren.
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Eine
Eingangs-/Ausgangsleistungs-Schätzfunktion 51 gibt
eine Mehrzahl vorbestimmter (im Folgenden zu erklärender)
Zielspannungskandidaten und die aktuelle Spannung der Batterie 3 (Batteriespannung)
in ein voreingestelltes einfaches Batteriemodell ein, um eine Leistung,
die in die Batterie 3 einzugeben ist oder aus dieser auszugeben
ist, als eine geschätzte Eingangs-/Ausgangsleistung für
jeden der Zielspannungskandidaten zu bestimmen.
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Der
obere und der untere der Zielspannungskandidaten sind vorbestimmt,
derart, dass die Batteriespannung innerhalb eines normalen Spannungsbereichs
ist, innerhalb dessen die elektrischen Lasten 11 normal
in Betrieb sein können. Die anderen Zielspannungskandidaten
werden durch Teilen des Differenzwerts zwischen dem oberen Zielspannungskandidaten
und dem unteren Zielspannungskandidaten durch einen vorbestimmten
Faktor oder in gleiche Intervalle bestimmt.
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3 ist
ein Diagramm, das das im Vorhergehenden erwähnte einfache
Batteriemodell zeigt. Wie in 3 gezeigt
ist, ist das einfache Batteriemodell durch eine Komponente einer
elektromotorischen Kraft E und eine Innenwiderstandskomponente r
gebildet. Angenommen, dass der Zielspannungskandidat 14 V ist, die
elektromotorische Kraft 12 V ist und der Innenwiderstand 1 Ω ist,
wird hier die Batteriespannung 14 V, wenn ein Strom, der durch die
Innenwiderstandskomponente fließt, 2 A ist. Bei dieser Annahme
ist demgemäß notwendig, dass die Batterie 3 mit
einer elektrischen Leistung von 2 A × 14 V = 28 W versorgt
wird.
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Da
sich die elektromotorische Kraft und der Innenwiderstand der Batterie 3 mit
der Zeit oder abhängig von Verwendungsbedingungen (Lade-/Entladehäufigkeit) ändern,
werden die Werte der elektromotorischen Kraft und des Innenwiderstands
periodisch aktualisiert. Um diese Aktualisierung durchzuführen,
werden die Batteriespannung und der Batteriestrom überwacht,
und eine Beziehung zwischen der Batteriespannung und dem Batteriestrom
ist durch eine gerade Linie angenähert. Der Abschnitt der
linearen Kurve wird als die elektromotorische Kraft bestimmt, und
die Steigung der linearen Kurve wird als der Innenwiderstand bestimmt.
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Eine
Bestimmungsfunktion 52 für eine maximal erzeugbare
Leistung erhält eine tatsächliche Drehungsgeschwindigkeit
der Maschine (auf die im Folgenden als tatsächliche Maschinengeschwindigkeit
Bezug genommen wird) Ne, berechnet ein Maschinendrehmoment aus dieser
tatsächlichen Maschinengeschwindigkeit Ne und berechnet
ein aktuelles Antriebsdrehmoment T des Fahrzeugs auf der Basis eines
Beschleunigeröffnungsgrads bzw. Gaspedalöffnungsgrads
und einer Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung einer vorbestimmten
Antriebsdrehmoment-Berechnungsgleichung. Die Bestimmungsfunktion 52 für
eine maximal erzeugbare Leistung berechnet einen Wert des Maschinendrehmoments
minus dem Antriebsdrehmoment T als einen Wert eines Drehmoments,
das die Maschine 1 dem Wechselstromgenerator 2 zuführen
kann (auf dieses Drehmoment wird im Folgenden als „zuführbares
Drehmoment" Bezug genommen). Die Bestimmungsfunktion 52 für
eine maximal erzeugbare Leistung berechnet ferner eine elektrische
Leistung, die der Wechselstromgenerator 2 bei einem Fall,
bei dem das berechnete zuführbare Drehmoment dem Wechselstromgenerator 2 zugeführt
wird, erzeugt, und die berechnete elektrische Leistung wird als
eine maximal erzeugbare Leistung des Wechselstromgenerators 2 bestimmt.
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Eine
Laststeuerungsfunktion 53, die ferner als eine Leistungsverbrauch-Berechnungsfunktion dient,
erhält Betriebszustandsinformationen, die Informationen
eines geschalteten Zustands der elektrischen Lasten 11 umfassen,
und berechnet einen aktuellen Gesamtleistungsverbrauch der elektrischen Lasten 11 auf
der Basis der Betriebszustandsinformationen. Die Laststeuerungsfunktion 53 berechnet ferner
eine elektrische Leistung, die die Batterie 3 den elektrischen
Lasten 11 zuführen kann, auf der Basis der aktuellen
Batteriespannung (auf diese berechnete elektrische Leistung wird
im Folgenden als „maximal zuführbare Leistung"
Bezug genommen) und berechnet eine Summe dieser maximal zuführbaren
Leistung und der maximal erzeugbaren Leistung, die durch die Bestimmungsfunktion 52 für
eine maximal erzeugbare Leistung berechnet wird, als eine maximale
Leistung, die den elektrischen Lasten 11 zuführbar
ist. Und die Laststeuerungsfunktion 53 steuert mindestens
entweder die Erzeugungsleistung oder den Gesamtleistungsverbrauch,
derart, dass der Gesamtleistungsverbrauch unter der berechneten
maximalen Leistung ist, die den elektrischen Lasten 11 zuführbar
ist.
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Eine
Erzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 54 bestimmt eine
Erzeugungsleistung, die der Wechselstromgenerator 2 für
jeden der Zielspannungskandidaten erzeugen muss, gemäß der
geschätzten Eingangs-/Ausgangsleistung der Batterie 3,
die durch die Eingangs-/Ausgangsleistungs-Schätzfunktion 51 für
jeden der Zielspannungskandidaten bestimmt wird, und dem Gesamtleistungsverbrauch,
der durch die Laststeuerungsfunktion 53 berechnet wird.
Wenn definiert ist, dass die geschätzte Eingangs-/Ausgangsleistung
ein positives Vorzeichen hat, wenn die Batterie 3 geladen wird
(mit einer Leistung versorgt wird), und ein negatives Vorzeichen
hat, wenn die Batterie 3 entladen wird (eine Leistung zuführt),
gleicht die Erzeugungsleistung der Summe der geschätzten
Eingangs-/Ausgangsleistung und des Gesamtleistungsverbrauchs.
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Eine
Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 55 bestimmt
einen Leistungserzeugungsaufwand für die Erzeugungsleistung,
die durch die Erzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 54 für jeden
der Zielspannungskandidaten bestimmt wird. Der Leistungserzeugungsaufwand
ist ein Verhältnis einer Erhöhungsmenge eines
Kraftstoffs, der notwendig ist, um eine Leistung zu erzeugen, zu
dieser Leistung. Wenn der Leistungserzeugungsaufwand niedrig ist,
bedeutet dies demgemäß, dass die gleiche Menge
an Leistung durch eine kleine Erhöhungsmenge eines Kraftstoffs
erzeugt werden kann.
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4 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zwischen der elektrischen
Erzeugungsleistung (kW) und dem Leistungserzeugungsaufwand zeigt.
Wie in 4 gezeigt ist, variiert der Leistungserzeugungsaufwand
abhängig von der Erzeugungsleistung. Dies ist darauf zurückzuführen,
dass ein Betriebspunkt der Maschine und die Effizienz des Wechselstromgenerators
abhängig von der Erzeugungsleistung variieren. Der Leistungserzeugungsaufwand
variiert ferner abhängig von der Maschinengeschwindigkeit
und dem Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs. Die vorhergehende Beziehung
ist demgemäß für jeden von einer Mehrzahl
unterschiedlicher Maschinengeschwindigkeits/Anriebsdrehmomentbereiche
voreingestellt, und eine von einer Mehrzahl der unterschiedlichen
Beziehungen wird gemäß der aktuellen tatsächlichen
Maschinengeschwindigkeit Ne und dem aktuellen tatsächlichen Antriebsdrehmoment
T ausgewählt.
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Eine
Busspannungs-Auswahlfunktion 56, die ferner als eine Zielwert-Einstellfunktion
dient, wählt einen optimalen der Zielspannungskandidaten
auf der Basis vorbestimmter Auswahlbedingungen eines optimalen Kandidaten
aus. Die Auswahlbedingungen eines optimalen Kandidaten umfassen
eine Bedingung des Leistungserzeugungsaufwands. Die Busspannungs-Auswahlfunktion 56 wählt
beispielsweise als einen Spannungsbefehlswert einen der Zielspannungskandidaten
aus, der einem minimalen der Leistungserzeugungsaufwände,
die die Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 55 für
jeden der Zielspannungskandidaten bestimmt hat, entspricht. Bei
einem Fall, bei dem die verbleibende Kapazität der Batterie 3 unter
einen vorbestimmten Wert fällt, kann jedoch, um eine niedrigste
zulässige verbleibende Leistung der Batterie 3 zu
gewährleisten, eine andere Bedingung, um eine Leistung,
die in die Batterie 3 eingegeben wird, zu erhöhen,
zusätzlich zu der Bedingung des Leistungserzeugungsaufwands hinzugefügt
sein.
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Eine
Korrekturfunktion 57 erhält folgend die aktuelle
Busspannung, berechnet eine Differenz hinsichtlich des Absolutwerts
zwischen der erhaltenen Busspannung und dem Spannungsbefehlswert,
der durch die Busspannungs-Auswahlfunktion 56 ausgewählt
wird, und bestimmt, ob diese Differenz gleich oder kleiner als eine
vorbestimmte erlaubte Spannungsvariation ist oder nicht. Wenn die
berechnete Differenz gleich oder kleiner als die vorbestimmte erlaubte
Spannungsvariation ist, gibt die Korrekturfunktion 57 den
Spannungsbefehlswert, der durch die Busspannungs-Auswahlfunktion 56 ausgewählt
wird, wie er ist, zu dem Wechselstromgenerator 2 aus. Wenn
die berechnete Differenz andererseits größer als
die vorbestimmte erlaubte Spannungsvariation ist, gibt die Korrekturfunktion 57 einen
Wert der Busspannung aus, der nahe zu der Seite des Spannungsbefehlswerts
um einen Wert, der die Differenz nicht größer
als die vorbestimmte erlaubte Spannungsvariation macht, gebracht
wurde.
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Der
Wechselstromgenerator 2 steuert die Erzeugungsleistung
durch eine Verwendung des IC-Reglers, damit die Busspannung so bald
wie möglich dem Spannungsbefehlswert gleich wird. Sowie sich
die Differenz zwischen der tatsächlichen Busspannung und
dem Spannungsbefehlswert erhöht, wird demgemäß eine Änderungsrate
der Busspannung schnell. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch die Differenz zwischen dem Spannungsbefehlswert und der
aktuellen Busspannung, wie im Vorhergehenden erklärt, unter
den Spannungsbefehlswert begrenzt. Die Änderungsrate der
Busspannung ist demgemäß beschränkt.
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Ein
maximaler Wert der Änderungsrate der Busspannung kann daher
durch den Wert der erlaubten Spannungsvariation gesteuert werden.
Durch Einstellen der erlaubten Spannungsvariation auf einen kleinen
Wert kann beispielsweise die Änderungsrate der Busspannung
langsam gemacht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die erlaubte Spannungsvariation bestimmt, derart, dass die maximale Änderungsrate
einen Wert, der für die elektrischen Lasten 11 erlaubt
ist, nicht überschreitet. Dies macht es möglich,
zu verhindern, dass sich die Helligkeit einer Lampe als eine der
elektrischen Lasten plötzlich ändert, was Unruhe
bei dem Fahrer oder den Insassen des Fahrzeugs verursacht.
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Bei
diesem Ausführungsbeispiel wird zusätzlich einer
von einer Mehrzahl der Zielspannungskandidaten angesichts des Leistungserzeugungsaufwands
als der Span nungsbefehlswert ausgewählt. Das heißt,
der Spannungsbefehlswert wird angesichts des Leistungserzeugungsaufwands
bestimmt. Dies macht es möglich, einen Kraftstoffverbrauch
zu verbessern.
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Das
Batteriemodell (3) der Batterie 3, das
verwendet wird, um die geschätzte Eingangs-/Ausgangsleistung
zu bestimmen, ist ferner kein genaues, sondern ein vereinfachtes.
Dies macht es möglich, die Berechnungslast zu reduzieren.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Nächstes
beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert,
dass die Stromversorgungs-Steuerungsvorrichtung 5 anstatt
der in 2 gezeigten Funktionen verschiedene in 5 gezeigte
Funktionen implementiert. Was den Rest anbelangt, ist das zweite
Ausführungsbeispiel das gleiche wie das erste Ausführungsbeispiel.
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Eine
in 5 gezeigte Bestimmungsfunktion 61 für
eine maximal erzeugbare Leistung bestimmt eine aktuelle maximal
erzeugbare Leistung des Wechselstromgenerators 2 auf eine ähnliche
Art und Weise wie die Bestimmungsfunktion 52 für
eine maximal erzeugbare Leistung bei dem ersten Ausführungsbeispiel. 6 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen der Maschinengeschwindigkeit
und der maximal erzeugbaren Leistung zeigt. Wie in dieser Figur
gezeigt ist, erhöht sich die maximal erzeugbare Leistung
mit der Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit.
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Eine
Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 62 stellt
eine Mehrzahl von Erzeugungsleistungskandidaten ein, derart, dass
die maximal erzeugbare Leistung, die durch die Bestimmungsfunktion 61 für
eine maximal erzeugbare Leistung bestimmt wird, der maximale dieser
Erzeugungsleistungskandidaten ist. Die Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 62 bestimmt ferner
einen Leistungserzeugungsaufwand für jeden der Erzeugungsleistungskandidaten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden diese Erzeugungsleistungskandidaten
bestimmt, derart, dass diese innerhalb eines vorbestimmten Bereichs
unter der maximal erzeugbaren Leistung abstandsgleich sind.
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Ein
Verfahren eines Bestimmens des Leistungserzeugungsaufwands für
jeden der Erzeugungsleistungskandidaten wird als Nächstes
erklärt. Die Maschinengeschwindigkeit Ne und das Antriebsdrehmoment
T des Fahrzeugs werden zuerst, wenn keine elektrische Leistung erzeugt
wird, erhalten oder berechnet. Eine Erhöhung des Maschinendrehmoments
und eine Erhöhung eines Kraftstoffverbrauchs, die notwendig
sind, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, werden folgend für
jeden der Erzeugungsleistungskandidaten unter der Prämisse des
Antriebsdrehmoments T berechnet. Der Leistungserzeugungsaufwand
jedes Erzeugungsleistungskandidaten wird durch Teilen der entsprechenden
berechneten Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs durch den
entsprechenden Erzeugungsleistungskandidaten berechnet. 7 ist
ein Diagramm, das den Leistungserzeugungsaufwand (schwarze Kreise
in 7), der für jeden Erzeugungsleistungskandidaten
berechnet wird, grafisch zeigt.
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Anstatt
der im Vorhergehenden beschriebenen Konfiguration, bei der der Leistungserzeugungsaufwand
für jeden der Erzeugungsleistungskandidaten bestimmt wird,
kann eine solche Konfiguration eingesetzt sein, bei der die Beziehung
zwischen dem Leistungserzeugungsaufwand und der Erzeugungsleistung
für jeden unterschiedlichen Maschinengeschwindigkeits-/Antriebsdrehmomentbereich
gespeichert ist und aus diesen unterschiedlichen Beziehungen eine
geeignete gemäß der aktuellen Maschinengeschwindigkeit
Ne und dem aktuellen tatsächlichen Antriebsdrehmoment T
auf eine ähnliche Art und Weise wie bei der Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 55 bei
dem ersten Ausführungsbeispiel ausgewählt wird.
Bei diesem Fall bestimmt die Bestimmungsfunktion 61 für
eine maximal erzeugbare Leistung einen maximalen Wert der Erzeugungsleistungsachse
bei der ausgewählten Beziehung als die maximal erzeugbare
Leistung.
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Eine
SOC-Berechnungsfunktion 63 integriert eine Ladungs-/Entladungsmenge
der Batterie 3 und berechnet folgend ein Ladungsverhältnis
der Batterie 3 (auf das im Folgenden als „SOC"
Bezug genommen wird) durch Teilen der Vollladungskapazität
der Batterie 3 minus der integrierten Ladungs-/Entladungsmenge
durch eine Vollladungska pazität der Batterie 3.
Die Vollladungskapazität kann eine Nennkapazität
der Batterie 3 sein.
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Eine
Zielaufwands-Einstellfunktion 64 bestimmt einen Zielaufwand,
der ein Zielwert des Leistungserzeugungsaufwands ist, auf der Basis
des SOC, der durch die SOC-Berechnungsfunktion 63 berechnet
wird, durch Verwenden einer voreingestellten Beziehung zwischen
dem SOC und dem Zielaufwand. 8 ist ein
Diagramm, das ein Beispiel der Beziehung zeigt. Wie aus 8 zu
sehen ist, nimmt der Zielaufwand mit der Erhöhung des SOC
ab. Das heißt, wenn der SOC niedrig ist, ist der Zielaufwand
hoch. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die
Notwendigkeit, die Batterie 3 zu laden, hoch wird, sowie
der SOC abnimmt.
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Die
Beziehung, die durch die Zielaufwands-Einstellfunktion 64 verwendet
wird, ist für den Zustand des Fahrzeugs bei diesem Ausführungsbeispiel
irrelevant. Diese kann jedoch abhängig von dem Zustand
des Fahrzeugs, wie dem Verbrauch elektrischer Leistung der elektrischen
Lasten 11, variiert werden. Für den gleichen SOC
kann beispielsweise der Zielaufwand höher eingestellt sein,
wenn der Verbrauch elektrischer Leistung der elektrischen Lasten 11 hoch
ist, als wenn dieser niedrig ist. Dies macht es möglich,
zu verhindern, dass der SOC übermäßig
abnimmt, wenn der Verbrauch elektrischer Leistung groß ist,
da eine Zielerzeugungsleistung Leistung_SV, die durch eine (im Folgenden
zu erklärende) Zielerzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 65 bestimmt
wird, größer wird. Obwohl die Beziehung zwischen
dem Zielaufwand und dem SOC durch eine monoton abnehmende Kurve,
wie in 8 gezeigt, dargestellt ist, kann diese durch eine gerade
Linie dargestellt sein.
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Die
Zielerzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 65 wählt
aus den Leistungserzeugungskandidaten, die durch die Leistungserzeugungsaufwand-Bestimmungsfunktion 62 eingestellt
werden, die aus, die niedriger als der Zielaufwand, der durch die
Zielaufwands-Einstellfunktion 64 bestimmt wird, sind. 9 zeigt
den Grafen von 7, dem eine Linie hinzugefügt
ist, die den Zielaufwand, der durch die in 8 gezeigte
Beziehung bestimmt ist, darstellt.
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Bei
dem Beispiel von 9 stellen die schwarzen Kreise
unter dieser Linie die Leistungserzeugungskandidaten, die durch
die Zielerzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 65 ausgewählt
werden, dar. Von diesen ausgewählten Leistungserzeugungskandidaten
wird der größte als die Zielerzeugungsleistung
Leistung_SV bestimmt. Bei dem Beispiel von 9 wird der
ganz rechte von den schwarzen Kreisen unter der Linie, die den Zielaufwand
darstellt, als die Zielerzeugungsleistung Leistung_SV darstellend
bestimmt.
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Eine
Befehlsspannungs-Berechnungsfunktion 66, die als eine Befehlswert-Einstellfunktion
dient, aktualisiert folgend den Spannungsbefehlswert, der zu dem
Wechselstromgenerator 2 übertragen wird, in vorbestimmten
Intervallen. Um den Spannungsbefehlswert zu aktualisieren, wird
ein Vergleich zwischen der Zielerzeugungsleistung Leistung SV, die durch
die Zielerzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 65 bestimmt
wird, und einer tatsächlichen Erzeugungsleistung des Wechselstromgenerators 2 (auf die
im Folgenden als „tatsächliche Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung
Leistung_Wsg" Bezug genommen wird) durchgeführt. Der Spannungsbefehlswert
wird danach um einen Wert, der einen vorbestimmten Befehlsspannungsänderungsraten-Grenzwert
Vss nicht überschreitet, in einer Richtung, dass sich die
tatsächliche Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung Leistung_Wsg
der Zielerzeugungsleistung Leistung_SV nähert, geändert.
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10 ist
ein Flussdiagramm, das Details dieses Verfahrens, das durch die
Befehlsspannungs-Berechnungsfunktion 66 durchgeführt
wird, zeigt. Dieses Verfahren beginnt mit einem Erfassen der tatsächlichen
Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung Leistung_Wsg bei einem
Schritt S1001. Die tatsächliche Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung
Leistung_Wsg kann durch Erhalten des Erregungsstroms und der Drehungsgeschwindigkeit
des Wechselstromgenerators 2 und durch Bezugnehmen auf
eine bekannte Beziehung zwischen der tatsächlichen Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung,
dem Erregungsstrom und der Drehungsgeschwindigkeit des Wechselstromgenerators 2 erfasst
werden. Die tatsächliche Wechselstromgenerator-Erzeu gungsleistung
Leistung_Wsg kann alternativ als ein Produkt der Spannung und des Stroms
der Stromversorgungsleitung 8 erhalten werden.
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Bei
einem Schritt S1002 wird die Zielerzeugungsleistung Leistung_SV,
die durch die Zielerzeugungsleistung-Bestimmungsfunktion 65 bestimmt wird,
erfasst. Bei einem Schritt S1003 wird ein vorheriger Spannungsbefehlswert
Spann_Vrh erfasst.
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Bei
einem Schritt S1004 wird bestimmt, ob die bei dem Schritt S1001
erfasste tatsächliche Wechselstromgenerator-Erzeugungsleistung Leistung_Wsg
kleiner als die bei dem Schritt S1002 erfasste Zielerzeugungsleistung
Leistung_SV ist oder nicht. Wenn dieses Bestimmungsresultat bejahend
ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt S1005 fort, bei dem
ein Wert des bei dem Schritt S1003 erfassten vorherigen Spannungsbefehlswerts Spann_Vrh,
zu dem der Befehlsspannungsänderungsraten-Grenzwert Vss
addiert wird, als der Spannungsbefehlswert eingestellt wird. Der
Befehlsspannungsänderungsraten-Grenzwert Vss, der der erlaubten
Spannungsvariation entspricht, ist ein konstanter Wert, der angesichts
einer erlaubten Spannungsänderungsrate, die einen normalen
Betrieb der elektrischen Lasten 11 gewährleistet,
vorbestimmt wird.
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Wenn
das Bestimmungsresultat bei dem Schritt S1004 negativ ist, schreitet
andererseits das Verfahren zu einem Schritt S1006 fort, bei dem
ein Wert des bei dem Schritt S1003 erfassten vorherigen Spannungsbefehlswerts
Spann_Vrh minus dem Befehlsspannungsänderungsraten-Grenzwert
Vss als der Spannungsbefehlswert eingestellt wird.
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Nach
einem Einstellen des Spannungsbefehlswerts bei dem Schritt S1005
oder dem Schritt S1006 schreitet das Verfahren zu einem Schritt S1007
fort, bei dem bestimmt wird, ob der Spannungsbefehlswert kleiner
als eine voreingestellte obere Grenzspannung ist oder nicht. Diese
obere Grenzspannung wird auf einen Wert eingestellt, um zu gewährleisten,
dass die elektrischen Lasten 11 normal in Betrieb sind.
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Wenn
das Bestimmungsresultat bei dem Schritt S1007 negativ ist, schreitet
das Verfahren zu einem Schritt S1008 fort, bei dem der Spannungsbefehlswert
als die obere Grenzspannung eingestellt wird, und schreitet dann
zu einem Schritt S1011 fort. Wenn das Bestimmungsresultat bei dem
Schritt S1007 bejahend ist, schreitet andererseits das Verfahren
zu einem Schritt S1009 fort, bei dem bestimmt wird, ob der Spannungsbefehlswert
größer als eine voreingestellte untere Grenzspannung
ist oder nicht. Diese untere Grenzspannung ist auf einen Wert eingestellt,
um zu gewährleisten, dass die elektrischen Lasten 11 normal
in Betrieb sind.
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Wenn
das Bestimmungsresultat bei dem Schritt S1009 bejahend ist, bedeutet
dies, dass der bei dem Schritt S1005 oder S1006 eingestellte Spannungsbefehlswert
innerhalb eines Bereichs zwischen der oberen Grenzspannung und der
unteren Grenzspannung ist. Bei diesem Fall schreitet das Verfahren direkt
zu dem Schritt S1011 fort. Wenn das Bestimmungsresultat bei dem
Schritt S1009 negativ ist, schreitet andererseits das Verfahren
zu einem Schritt S1010 fort, um den Spannungsbefehlswert als die untere
Grenzspannung einzustellen, und schreitet dann zu dem Schritt S1011
fort. Bei dem Schritt S1011 wird der eingestellte Spannungsbefehlswert zu
dem Wechselstromgenerator 2 ausgegeben.
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Bei
dem im Vorhergehenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel
werden eine Mehrzahl der Erzeugungsleistungskandidaten vorbereitet,
und die Zielerzeugungsleistung Leistung_SV wird auf der Basis des
Leistungserzeugungsaufwands, der für jeden der Erzeugungsleistungskandidaten
berechnet wird, bestimmt. Und da der Spannungsbefehlswert auf der
Basis der Zielerzeugungsleistung Leistung_SV eingestellt wird, kann
ein Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Da die Änderungsrate des
Spannungsbefehlswerts auf den Befehlsspannungsänderungsraten-Grenzwert
Vss eingestellt ist, der angesichts der Spannungsänderungsrate,
die erlaubt ist, um zu gewährleisten, dass die elektrischen Lasten 11 normal
in Betrieb sind, bestimmt wird, ist es ferner möglich,
zu verhindern, dass sich die Batteriespannung plötzlich ändert.
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Die
im Vorhergehenden erklärten bevorzugten Ausführungsbeispiele
sind exemplarisch für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung,
die allein durch die im Folgenden beigefügten Ansprüche
beschrieben ist. Es versteht sich von selbst, dass Modifikationen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele vorgenommen sein können,
wie sie einem Fachmann einfallen würden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-60808 [0001]
- - JP 2004-260908 [0004]
- - JP 2005-12971 [0004]