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Die
Erfindung betrifft ein Steuergerät für einen Stromgenerator
für ein Fahrzeug und insbesondere ein Steuergerät
eines Generators für ein Fahrzeug, bei dem ein Lade- und
Entladestrom einer Batterie, die durch den Generator geladen wird,
zweckmäßig verwaltet wird und der Kraftstoffverbrauch
des Fahrzeugs, dessen Motor den Generator antreibt, gesenkt wird.
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STAND DER TECHNIK
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Es
gibt Fahrzeuge, die ein Steuergerät für einen
Generator des Fahrzeugs haben, das Folgendes aufweist: den Generator
(Alternator), der durch den Motor angetrieben wird; eine Batterie,
die durch den Generator geladen wird; und ein Stromdetektionsmittel
zum Detektieren eines Lade- und Entladestroms der Batterie, wobei
eine Erzeugungsspannung des Generators anhand eines Wertes des detektierten Lade-
und Entladestroms gesteuert wird. In dem Steuergerät für
den Generator eines Fahrzeugs wird die Erzeugungsspannung des Generators
durch einen Regler für den Generator auf eine Justierspannung
gesteuert, und elektrischer Strom wird planmäßig
an verschiedene elektrische Verbraucher geliefert, wodurch die Batterie
ordnungsgemäß geladen wird.
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JP-A-2006-94662 offenbart
ein Steuergerät zum Steuern des Generators, wobei ein Alternator verwendet
wird, der mit einem Regler ausgestattet ist, der die Justierspannung
verändern kann. Entsprechend der Steuerung durch das Steuergerät
wird ein Betriebsmodus des Fahrzeugs unterschieden, und die Justierspannung
des Reglers wird entsprechend dem Betriebsmodus eingestellt. Der
Betriebsmodus in dem Steuergerät bezeichnet einen Zustand bei
Leerlauf und einen Zustand bei normalem Fahrbetrieb, der kein Leerlauf
ist. Als besondere Prozesse für eine Beziehung zwischen
Betriebsmodus und Justierspannung werden Bedingungen wie zum Beispiel
Stromerzeugungsverhältnis, Motordrehzahl und dergleichen
bereitgestellt. In Verbindung mit dieser Art von Steuergerät
ist auch ein Steuergerät vorgeschlagen worden, das eine
erzwungene Stromerzeugung beim Verlangsamen – eine sogenannte
mehrfach-regenerative Stromerzeugung – ausführt.
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Japanisches Patent Nr. 3250261 offenbart ein
Steuergerät, bei dem eine Stromsteuerung nur im Leerlauf
erfolgt und eine Spannungssteuerung nur während des Fahrbetriebes
erfolgt, wodurch ein Überladen der Batterie verhindert
wird.
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JP-A-2007-074815 offenbart
ein Steuergerät, bei dem eine Justierspannung anhand einer
Batterietemperatur – vom Standpunkt des Batterieschutzes
aus – justiert wird.
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In
den oben genannten drei Dokumenten und in
JP-A-2002-354704 hat
die Steuerung vor allem den Zweck, ein Überladen der Batterie
zu verhindern. Als ein Beispiel dieser Art von Steuergerät
für den Generator eines Fahrzeugs ist auch ein Steuergerät
vorgeschlagen worden, bei dem die Verwaltung des Ladens und Entladens
ausgeführt wird, um einen Kraftstoffspareffekt zum Zweck
des Verhinderns des Überladens zu erreichen.
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Des
Weiteren gibt es als Steuergerät für den Generator
eines Fahrzeugs im Stand der Technik ein Steuergerät, bei
dem eine Justierspannung eines Reglers auf einen von zwei Pegeln – einen
Hoch- oder einen Niedrigpegel – geschaltet wird und eine Steuerspannung
auf die beiden Pegel gesteuert wird (siehe 17).
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Bei
dem Steuergerät für den Generator eines Fahrzeugs,
das in
JP-A-2004-274842 und
in
JP-A-2005-348526 offenbart
ist, gibt es das Problem, dass, wenn die Justierspannung des Reglers
auf die Niederspannungsseite geschaltet wird, Ladungen, die dem
Betrag eines elektrischen Verbrauchers entsprechen, der in dem Fahrzeug
verwendet wird, unverändert entladen werden, so dass das
Risiko einer Lasterhöhung für die Batterie besteht,
und eine geeignete Gegenmaßnahme zum Beenden der Steuerung
in Abhängigkeit vom Betrag der elektrischen Last erforderlich.
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Andererseits
ist eine ähnliche Steuerung auch mittels eines Verfahrens
möglich, bei dem die Justierspannung des Reglers kontinuierlich
verändert wird, wie bei dem Steuergerät für
den Generator eines Fahrzeugs, das in jedem der Patentschriften
JP-A-2006-94662 ,
JP 3250261 ,
JP-A-2007-074815 und
JP-A-2002-354704 offenbart
ist. Jedoch ist auch dann, wenn die Justierspannung lediglich angewiesen
wird, unklar, ob die Batterie nun geladen oder entladen wird. Selbst
wenn eine Korrektur um die Temperatur oder dergleichen vorgenommen
wird, besteht immer noch das Problem, dass man nicht genau weiß,
wie die Batterie arbeitet.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Steuerung
eines Generators, die weder durch einen elektrischen Lastbetrag
noch durch einen Ladezustand einer Batterie beeinflusst wird.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist die Senkung des Kraftstoffverbrauchs,
ohne die Batterie in einen Überladezustand zu versetzen.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung ein Steuergerät eines
Generators für ein Fahrzeug bereit, das Folgendes umfasst:
den Generator; eine Batterie, die durch den Generator geladen wird;
und ein Stromdetektionsmittel zum Detektieren eines Lade- und Entladestroms
der Batterie, wobei das Steuergerät des Weiteren ein Spannungssteuerungsmittel
zum Einstellen eines anderen Ziel-Lade- und Entladestromwertes für
jeden Fahrzustand des Fahrzeugs, Einstellen eines Rückkopplungskorrekturwertes
entsprechend einer Differenz zwischen einem Wert des Ziel-Lade-
und Entladestroms und einem durch das Stromdetektionsmittel detektierten Wert
des Lade- und Entladestroms, und Steuern einer Erzeugungsspannung
des Generators entsprechend dem Rückkopplungskorrekturwert.
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Weil
bei dem Steuergerät für den Generator eines Fahrzeugs
der Erfindung der Ziel-Lade- und Entladestromwert entsprechend jedem
Fahrzustand eingestellt wird und die Erzeugungsspannung des Generators
so gesteuert wird, dass der Ziel-Lade- und Entladestromwert erhalten
wird, kann eine Steuerung des Generators realisiert werden, die
nicht durch den elektrischen Lastbetrag oder den Ladezustand der
Batterie beeinflusst wird.
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Somit
kann durch das erfindungsgemäße Steuergerät
für den Generator eines Fahrzeugs eine den Stromerzeugungsbetrag
unterdrückende Steuerung zum Senken des Kraftstoffverbrauchs
ohne Einstellen der Batterie in einen Überladezustand realisiert
werden.
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Die
Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnungen einiger Ausführungsformen
besser verstanden. Es ist jedoch anzumerken, dass die angehängten
Zeichnungen lediglich typische Ausführungsformen dieser
Erfindung veranschaulichen und daher nicht in einem den Geltungsbereich
der Erfindung einschränkenden Sinne verstanden werden dürfen,
da die Erfindung auch für andere, gleichermaßen
effektive Ausführungsformen in Frage kommen kann.
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1 ist
ein Systemschaubild eines Steuergerätes eines Stromgenerators
(im Weiteren einfach als der ”Generator” bezeichnet)
für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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2 ist
eine Tabelle, welche die Priorität und die Zielwerte von
Steuerungsmodi zeigt.
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3 ist
ein Schaubild, das einen Übergangszustand des Steuerungsmodus'
zeigt.
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4 ist
ein Zeitdiagramm für die Entladungsbetragsverwaltung.
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5 ist
ein Flussdiagramm für die Steuerung eines Stromerzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb, eines Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf
und eines Ladeunterdrückungsmodus' im Fahrbetrieb.
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6 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Einstellens eines Rückkopplungskorrekturabweichungskoeffizienten
zeigt.
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7 ist
ein Schaubild, das eine Rückkopplungskorrekturabweichungskoeffizienten-Kennlinie
zeigt.
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8 ist
ein Schaubild, das einen Ziel-Lade- und Entladestromwert in jedem
Fahrbetriebsmodus und die Rückkopplungskorrekturabweichungskoeffizienten-Kennlinie
zeigt.
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9 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel konkreter Zahlenwerte in einem Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb zeigt.
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10 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel konkreter Zahlenwerte in einem Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf zeigt.
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11 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel konkreter Zahlenwerte in einem Regenerierungsmodus zeigt.
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12 ist
eine Tabelle, die ein Beispiel des Einstellens des Rückkopplungskorrekturabweichungskoeffizienten
im Regenerierungsmodus zeigt.
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13 ist
ein Schaubild, das die Rückkopplungskorrekturabweichungskoeffizienten-Kennlinie
im Regenerierungsmodus zeigt.
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14 ist
ein Zeitdiagramm, das eine Steuerspannung in jedem Fahrbetriebsmodus
zeigt.
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15 ist
ein Zeitdiagramm der Steuerspannung, wenn der Fahrbetriebsmodus
vom Regenerierungsmodus in den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf verschoben wird.
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16 ist
eine Tabelle, die eine Priorität und einen Zielwert eines
Steuerungsmodus' mit einer Modifizierung zeigt.
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17 ist
ein Zeitdiagramm einer Steuerspannung, das den Stand der Technik
zeigt.
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In 1 weist
das Steuergerät 1 eines Generators für
ein Fahrzeug Folgendes auf: einen Alternator 2 als einen
Generator, der durch einen Motor des Fahrzeugs angetrieben wird
und einen elektrischen Strom erzeugt; eine Batterie 3 als
eine Speicherbatterie, die durch den Alternator 2 geladen wird;
und ein Spannungssteuerungsmittel 4. In dem Steuergerät 1 ist
ein Ausgangsanschluss des Alternators 2 über ein
erstes Stromkabel 5 mit einem Plus (+)-Pol 6 der
Batterie 3 verbunden. Ein zweites Stromkabel 7,
das von einem Mittelpunkt des ersten Stromkabels 5 abzweigt,
ist mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 verbunden. Ein
Minus (–)-Pol 8 der Batterie 3 ist über
ein drittes Stromkabel 9 mit Masse verbunden.
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Eine
erste Sicherung 10, ein Zündschalter 11 und
eine zweite Sicherung 12 sind der Reihe nach an dem zweiten
Stromkabel 7 angeordnet, das von dem ersten Stromkabel 5 von
der Seite der Batterie 3 kommend in Richtung der Seite
des Spannungssteuerungsmittels 4 abzweigt. Ein elektrischer
Verbraucher 14 ist mit dem zweiten Stromkabel 7 zwischen der
ersten Sicherung 10 und dem Zündschalter 11 über
ein viertes Stromkabel 13 verbunden. Ein Anlasser 16 ist
mit dem zweiten Stromkabel 7 zwischen der zweiten Sicherung 12 und
dem Spannungssteuerungsmittel 4 über ein fünftes
Stromkabel 15 verbunden.
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Der
Alternator 2 hat: einen Regler 17, der eine Justierspannung ändern
kann; einen C-Anschluss 18, in den ein Anweisungssignal
der Justierspannung eingespeist wird; und einen FR-Anschluss 19,
von dem ein Signal, das ein Verhältnis des momentanen Stromerzeugungsbetrages
zum maximalen Stromerzeugungsbetrag des Alternators 2 angibt,
ausgegeben wird. Der C-Anschluss 18 ist mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über
ein erstes Signalkabel 20 verbunden. Der FR-Anschluss 19 ist
mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über ein zweites
Signalkabel 21 verbunden.
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Die
Batterie 3 ist versehen mit: einem Batterietemperatursensor 22 zum
Detektieren einer Temperatur der Batterie 3; und einem
Stromsensor 23 als Stromdetektionsmittel zum Detektieren
des Lade- und Entladestroms der Batterie 3. Der Batterietemperatursensor 22 ist
mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über ein drittes
Signalkabel 24 verbunden. Der Batterietemperatursensor 22 dient
der Überwachung der Batterietemperatur, so dass der Entladevorgang der
Batterie 3 nicht in einer Temperaturumgebung ausgeführt
wird, in der sich die Stromaufnahmeleistung verschlechtert. Der
Stromsensor 23 ist mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über
ein viertes Signalkabel 25 verbunden. Der Stromsensor 23 ist
für das dritte Stromkabel 9 vorgesehen, das mit
dem Minus (–)-Pol 8 der Batterie 3 verbunden
ist, um das Laden und Entladen der Batterie 3 zu verwalten.
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Verschiedene
Arten von Sensoren 26 zum Steuern des Motors sind mit dem
Spannungssteuerungsmittel 4 über ein fünftes
Signalkabel 27 verbunden. Verschiedene Arten von Schaltern 28 zum
Steuern des Motors sind mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über
ein sechstes Signalkabel 29 verbunden. Eine weitere Signaleinheit 30 zum
Steuern des Motors ist mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 über ein
siebentes Signalkabel 31 verbunden.
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Bei
den verschiedenen Sensoren 26 handelt es sich zum Beispiel
um einen Wassertemperatursensor des Motors, einen Ansauglufttemperatursensor
und einen Ansaugdrucksensor, und aus diesen Sensoren werden Motordaten
in das Spannungssteuerungsmittel 4 eingespeist. Die verschiedenen Schalter 28 sind
elektrische Lastschalter (ELS). Bei den elektrischen Lastschaltern
handelt es sich zum Beispiel um einen Lichtschalter, einen Gebläseschalter,
einen Heckscheibenheizungsschalter, einen Sitzheizungsschalter,
einen Fensterheberschalter und dergleichen. Von diesen Schaltern
werden Information der elektrischen Verbraucher eingespeist, die durch
den Nutzer betätigt werden können.
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Als
eine weitere Signaleinheit 30 kommen ein Gaspedalbetätigungswegsensor
und ein Drosselklappenöffnungsgradsensor in Frage. Wenn
ein Leerlaufschalter mit Hilfe von Software anhand von Daten gebildet
wird, die durch den Gaspedalbetätigungswegsensor und den
Drosselklappenöffnungsgradsensor eingespeist werden, so
werden Detektionssignale von diesen Sensoren verwendet. Wenn ein
echtes Eingangssignal von einem Leerlaufschalter vorhanden ist,
so wird dessen Eingangssignal verwendet.
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Ein
Kurbelwinkelsensor und ein Nockenwinkelsensor sind ebenfalls in
der weiteren Signaleinheit 30 enthalten, weil das Spannungssteuerungsmittel 4 Motordrehzahldaten
verwendet.
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Da
das Spannungssteuerungsmittel 4 Daten über die
Fahrzeuggeschwindigkeit, eine Gangwahlstufe und einen Bremsschalter
verwendet, sind gleichermaßen auch diesbezügliche
Bauelemente (Fahrzeuggeschwindigkeitssensor und dergleichen) in
der weiteren Signaleinheit 30 enthalten. Die Informationen
von dem Bremsschalter werden als Ausdruck des Wunsches verwendet,
langsamer zu werden (wird das Bremspedal niedergetreten = Geschwindigkeit
beibehalten: die Fahrt soll nicht verlangsamt werden; wird das Bremspedal
niedergetreten = Verlangsamung: das Fahrzeug soll angehalten werden).
Wenn die oben angesprochenen Informationen aus einer externen Steuereinheit
gewonnen werden, so ist ihre Übermittlung (CAN, LIN, verschiedene
Arten von serieller Übermittlung und dergleichen) ebenfalls
als ein Ziel in die weitere Signaleinheit 30 eingebunden.
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Als
Spannungsinformationen, die durch das Spannungssteuerungsmittel 4 verwendet
werden, wird eine Polspannung der Batterie 3, eine Eingangsspannung
des Spannungssteuerungsmittels 4 oder eine Ausgangsanschlussspannung
des Alternators 2 ausgewählt. Wenn die Polspannung
der Batterie 3 als Spannungsinformation ausgewählt
wird, so wird ein Schutzrelais, das in einer gleichzeitig verriegelnden
Weise mit dem Hauptrelais (Zündschalter 11) aktiviert
wird, hinzugefügt, da ein Stromkabel (ein zweites Stromkabel 7)
direkt mit dem Spannungssteuerungsmittel 4 verbunden ist.
Die Spannungsinformationen können unverändert
verwendet werden.
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Wenn
die in das Spannungssteuerungsmittel 4 eingespeiste Eingangsspannung
als Spannungsinformation verwendet wird, gibt es – da das
Spannungssteuerungsmittel 4 auf der stromabwärtigen Seite
eines Abzweigpunktes von der Batterie 3 mit den verschiedenen
elektrischen Verbrauchern 14 verbunden ist – einen
Fall, wo die Eingangsspannung nicht die tatsächlichen Batteriespannungsinformationen
angibt. Falls die Eingangsspannung als Spannungsinformation verwendet
wird, muss die Möglichkeit eines Spannungsabfalls infolge
von Änderungen in der Verkabelung in Abhängigkeit
von der Größenordnung des durch die Kabel fließenden
Stroms eingerechnet werden, auch wenn das Gerät rationell konstruiert
ist, weil es keine überschüssigen Teile und Kabel
gibt.
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Es
gibt zwar das Problem einer zunehmenden Abweichung zwischen Batteriespannung
und Steuerspannung, wenn eine große elektrische Last anliegt
und der Spannungsabfall zunimmt, doch eine Korrektur für
eine solche Abweichung wird weiter unten beschrieben.
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Falls
die Spannung des Alternators 2 verwendet wird, so ist es
zweckmäßig, dass der Alternator 2 selbst über
eine solche Funktion verfügt, und wenn eine Datenübertragung
stattfinden kann, dass es seine Informationen sind, die verwendet
werden. Obgleich auch eine eigene Spannungsverkabelung verlegt werden
kann, ist in einem solchen Fall eine Bauweise bevorzugt, bei der
das Schutzrelais in einer ähnlichen Weise angeordnet ist
wie im Fall der Verwendung der Polspannung der Batterie 3.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 empfängt die Daten
von dem Batterietemperatursensor 22, dem Stromsensor 23,
verschiedenen Sensoren 26, verschiedenen Schaltern 28 und
einer weiteren Signaleinheit 30 und gibt ein Belastungssignal
an den C-Anschluss 18 (der Anschluss zum Anweisen der Justierspannung)
des Alternators 2 aus. Der Alternator 2, der das
Belastungssignal empfing, gibt die Justierspannung, die in einem
Schaltkreis des Reglers 17 voreingestellt wurde, entsprechend
einer Belastung aus. Der Regler 17 steuert die Erzeugungsspannung
des Alternators 2 auf die Justierspannung.
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Das
Steuergerät 1 für den Generator eines Fahrzeugs
hat: den Alternator 2, der durch den Motor angetrieben
wird; die Batterie 3, die durch den Alternator 2 geladen
wird; und den Stromsensor 23, der den Lade- und Entladestrom
der Batterie 3 detektiert. Durch das Spannungssteuerungsmittel 4 wird
der andere Ziel-Lade- und Entladestromwert für jeden Fahrzustand
(Fahrbetriebsmodus) des Fahrzeugs eingestellt, der Rückkopplungskorrekturwert
wird entsprechend einer Differenz zwischen dem Ziel-Lade- und Entladestromwert
und einem durch das Stromdetektionsmittel detektierten Wert des
Lade- und Entladestroms eingestellt, und die Erzeugungsspannung
des Alternators 2 wird entsprechend dem Rückkopplungskorrekturwert
auf die Justierspannung gesteuert, so dass der durch den Stromsensor 23 detektierte
Wert des Lade- und Entladestroms gleich dem Ziel-Lade- und Entladestromwert
ist.
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Wenn
der Fahrbetriebsmodus der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
ist, so setzt das Spannungssteuerungsmittel 4 den Ziel-Lade- und
Entladestromwert auf einen solchen Wert, dass der Lade- und Entladezustand
der Batterie 3 in der Entladerichtung im Vergleich zu der
Richtung im normalen Steuerungsmodus gesteuert wird.
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Bei
Ausführung eines Stromerzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb
hält das Spannungssteuerungsmittel 4 die Ausführung
an, wenn ein Akkumulationsentladungsbetrag einen Sollwert übersteigt.
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Wenn
des Weiteren der Fahrbetriebsmodus ein Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf und ein Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb
ist, so setzt das Spannungssteuerungsmittel 4 den Ziel-Lade-
und Entladestromwert auf einen solchen Wert, dass ein Lade- und
Entladezustand der Batterie in einer Entladerichtung im Vergleich
zu der Richtung in einem normalen Modus gesteuert wird und dass
der Lade- und Entladezustand der Batterie in einer Laderichtung
im Vergleich zu der Richtung im Stromerzeugungs-Abschaltmodus im
Fahrbetrieb gesteuert wird.
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Darüber
hinaus wird das Spannungssteuerungsmittel 4 so eingestellt,
dass es vorzugsweise den Modus in der Reihenfolge des Stromerzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb, des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf,
des Ladeunterdrückungsmodus' im Fahrbetrieb, des Regenerierungsmodus'
und des normalen Modus' ausführen kann.
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Im
Folgenden wird die Funktionsweise der Ausführungsform beschrieben.
Bei dem Steuergerät 1 für den Generator
eines Fahrzeugs wird der Lade- und Entladestrom der Batterie 3 durch
den Stromsensor 23 detektiert (überwacht), und
die Justierspannung des Reglers 17 für den Alternator 2 wird
für den Ziel-Lade- und Entladestromwert geregelt, der jedem spezifizierten
Fahrzustand (Fahrbetriebsmodus) zugeordnet ist.
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Als
Erstes gibt das Steuergerät 1 den Ziel-Lade- und
Entladestromwert ein und justiert die Justierspannung des Reglers 17,
während es den durch den Stromsensor 23 detektierten
Lade- und Entladestromwert so überwacht, dass er auf den
Zielwert konvergiert wird. Somit kann das Steuergerät 1 beim
Entladen (Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb) einen zuvor
festgelegten Entladungsbetrag gewährleisten, ohne durch
den elektrischen Verbraucher 14 beeinflusst zu werden.
In dem Fall, wo der Nutzer das Laden unterdrücken will,
wie im Leerlauf (Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf),
kann das Steuergerät 1 die Spannung mit Sicherheit
auf eine Stromerzeugungsspannung regeln, bei der praktisch kein
Lade- und Entladestrom existiert.
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Folglich
kann das Steuergerät 1 einen zuvor festgelegten
Kraftstoffeinspareffekt erreichen, ohne durch den Zustand des elektrischen
Verbrauchers 14 oder der Batterie 3 beeinflusst
zu werden, und kann ein Überentladen der Batterie 3 verhindern.
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Das
Steuergerät 1 für den Generator eines Fahrzeugs
klassifiziert den Fahrbetriebsmodus als einen Fahrzustand des Fahrzeugs
in fünf Modi und stellt sie wie in 2 gezeigt
ein.
- (1) Ein Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb, bei dem eine große Zielentladung in einem
Modus eingestellt wird, bei dem die Zeit begrenzt ist, wie ein Zustand
einer beginnenden Beschleunigung oder ein Zustand während
des Beschleunigens.
- (2) Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf, bei dem es
schwierig ist, eine Endzeit vorherzusagen, wie ein Zustand des Leerlaufbetriebes
oder dergleichen (verglichen mit dem Fall einer beginnenden Beschleunigung
oder dem Fall während des Beschleunigens).
- (3) Regenerierungsmodus, bei dem eine Zwangsladung ausgeführt
wird, um den Kraftstoffverbrauch während der Verlangsamung
abzuschalten.
- (4) Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb, bei dem
das Laden der Batterie 3 auch in einem Zustand unterdrückt
wird, wo ein Nicht-Leerlaufzustand auch dann aufrecht gehalten wird,
nachdem der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb um eine
zuvor festgelegte Zeit fortgesetzt wurde.
- (5) Ein sonstiger normaler (Nichtsteuerungs-)Modus
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In
den oben beschriebenen fünf Fahrbetriebsmodi, wie in 2 gezeigt,
werden ein Ziel-Lade- und Entladestrom, eine Ziel-Lade- und Entladespannung
und eine Priorität in jedem Modus eingestellt. Die Priorität
besagt, dass der Modus mit der höchsten Priorität
vorzugsweise aktiviert wird. Wenn zum Beispiel in 2 die
Steuerung des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf mit
der Priorität 2 ausgeführt wird, so wird, wenn
die Steuerung des Stromerzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb
mit der Priorität 1 aktiviert wird, die Steuerung des Ladeunterdrückungsmodus'
im Leerlauf beendet, um vorzugsweise die Steuerung des Stromerzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb auszuführen. Die Stromerzeugungseffizienz
im Fahrbetriebsmodus des Stromerzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb,
des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf und des Regenerierungsmodus'
ist geringer als die im normalen Modus.
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In 2 besagt
der Ziel-Lade- und Entladestrom (0 + α) im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf, dass 0 Ampere als ein Basiswert im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf eingestellt wird und in der Entladerichtung ein geringfügiger
Strombetrag gestattet wird. Der Ziel-Lade- und Entladestrom (0 – β)
im Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb besagt, dass
0 Ampere als ein Basiswert im Ladeunterdrückungsmodus im
Fahrbetrieb eingestellt wird und in der Laderichtung ein geringfügiger
Strombetrag gestattet wird.
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Wie
in 3 gezeigt, verschiebt das Spannungssteuerungsmittel 4 den
Fahrbetriebsmodus auf der Grundlage der FR-Informationen, des Batteriestromes,
der Motordaten einschließlich der Fahrzeuggeschwindigkeit,
der Motordrehzahl, der Wassertemperatur, der Ansauglufttemperatur,
der Ein/Aus-Zustände der elektrischen Lastschalter und dergleichen,
der Batterietemperatur und der Batteriespannung. In 3 sind
die geschriebenen Werte der Spannung und des Stroms Referenzwerte,
und ein α-Wert und ein β-Wert sind beliebig gewählte Konstanten.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 steuert die Verschiebung des
Fahrbetriebsmodus' folgendermaßen: Im Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb wird, wenn im Ein-Zustand des Beschleunigens ein
Timeout eintritt (eine Steuerzeit eine Sollzeit überschreitet),
der Fahrbetriebsmodus in den Ladeunterdrückungsmodus im
Fahrbetrieb verschoben. Wenn der Timeout eintritt (die Steuerzeit die
Sollzeit überschreitet) oder die Beschleunigung Aus ist,
so wird der Modus in den normalen Modus verschoben. Wenn die Drosselklappe
geschlossen ist und die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beim Verlangsamen
eintritt, so wird der Modus in den Regenerierungsmodus verschoben.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 steuert die Verschiebung des
Fahrbetriebsmodus' folgendermaßen: Im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf wird, wenn die Drosselklappe geöffnet wird
und ein Zeitnehmer sich in einem gültigen Zustand befindet (die
Steuerzeit innerhalb Sollzeit liegt), der Fahrbetriebsmodus in den
Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb verschoben. Wenn eine
Gangwahlstufe von D zu N (D → N) geändert wird
und die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt, so wird der Modus in den
normalen Modus verschoben.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 steuert die Verschiebung des
Fahrbetriebsmodus' folgendermaßen: Im Regenerierungsmodus
wird, wenn die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beendet ist, der Fahrbetriebsmodus
in den normalen Modus verschoben. Wenn der Betrieb in den Leerlaufzustand
verschoben wird, so wird der Modus in den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf verschoben. Wenn die Drosselklappe geöffnet
wird und der Zeitnehmer sich in einem gültigen Zustand
befindet (die Steuerzeit innerhalb Sollzeit liegt), so wird der
Modus in den Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb verschoben
und wird in den Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb
verschoben.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 steuert die Verschiebung des
Fahrbetriebsmodus' folgendermaßen: Im Ladeunterdrückungsmodus
im Fahrbetrieb wird, wenn der Timeout eintritt (die Steuerzeit die
Sollzeit überschreitet) oder wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
abnimmt auf den Sollwert oder ihn unterschreitet, so wird der Fahrbetriebsmodus
in den normalen Modus verschoben und wird in den Regenerierungsmodus
verschoben.
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Das
Spannungssteuerungsmittel 4 steuert die Verschiebung des
Fahrbetriebsmodus' folgendermaßen: Im normalen Modus wird,
wenn die Drosselklappe geöffnet wird und der Zeitnehmer
sich in einem gültigen Zustand befindet (die Steuerzeit
innerhalb Sollzeit liegt), der Fahrbetriebsmodus in den Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb verschoben. Wenn der Betrieb in den Leerlaufzustand
verschoben wird, so wird der Modus in den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf verschoben.
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Unter
den oben beschriebenen fünf Fahrbetriebsmodi werden der Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb, der Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf
und der Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb verwendet,
indem mindestens eine der folgenden Vorbedingungen (1) bis (9) ausgewählt wird.
- (1) Die bei der Steuerung verwendeten Eingangs- und
Ausgangssignale (einschließlich der Übermittlung)
sind normal.
- (2) Ein Zeitraum, der für das Sammeln eines Anlassstromes
erforderlich ist, ist bereits verstrichen.
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Eine
Aufgabe dieser Bedingung besteht darin, die mit der Entladung einhergehenden
Vorgänge jeweils unabhängig zu machen. Somit kann
der Einfluss durch die Entladung beim Anlassen auf das Steuergerät 1 verringert
werden (jedoch wird die Steuerung ermöglicht, sobald die
Zeit verstrichen ist, selbst wenn der entladene Strom noch nicht
vollständig gesammelt wurde).
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Der
Anlassstrom ist sehr groß, und wenn beabsichtigt ist, den
Anlassstrom mittels des gewöhnlichen Stromsensors zu messen,
so muss der Bereich auf den normalen Bereich geschaltet werden.
Im Fall des schaltbaren Stromsensors kann, nachdem das Sammeln bestätigt
wurde, diese Bedingung übersprungen werden.
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Im
Fall eines Verfahrens, bei dem der Anlassstrom auf der Grundlage
experimentell ermittelter Werte erhalten wird (der Anlassstrom bei
jeder Wassertemperatur des Motors wird vorübergehend bestimmt),
kann die oben beschriebene Bedingung übersprungen werden,
selbst wenn der entladene Strom durch den Ladestrom des Stromssensors 23 gesammelt
wurde.
- (3) Eine erzwungene Ladezeit nach dem
Anlassen ist bereits verstrichen. Indem der Nutzer angewiesen wird,
nach dem Anlassen eine zuvor festgelegte Zeitlang zu laden, bevor
das Entladen begonnen wird, kann das Risiko einer Entladung verringert
werden.
- (4) Die Wassertemperatur des Motors liegt innerhalb eines vorgeschriebenen
Bereichs.
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Als
indirekte Information kann die Wassertemperaturinformation in der
Steuerung anstelle der Batterietemperatur verwendet werden. Selbst
wenn die Wassertemperatur innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs
liegt, liegt die Batterietemperatur nicht immer innerhalb eines
vorgeschriebenen Bereichs. Darum kann, indem sie zum Beispiel mit
der Ansauglufttemperatur kombiniert wird, eine Außenlufttemperatur-Annahmelogik
(in diesem Fall eine Batterietemperatur-Annahmelogik) entwickelt
werden, wie in der Schrift
JP-A-2005-016466 offenbart, die durch denselben
Anmelder wie die vorliegende Erfindung eingereicht wurde.
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Unter
schädlichen Bedingungen von hoher Last und Hitze kann eine
Beschränkung hinzugefügt werden, damit eine Spannungsschwankung
keinen Einfluss auf ein anderes System ausübt.
- (5) Die Ansauglufttemperatur des Motors liegt innerhalb eines
vorgeschriebenen Bereichs.
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Da
es sich bei der Ansauglufttemperatur um eine ähnliche Umgebungsinformation
handelt wie in dem Fall, wo die Wassertemperatur die Motorinformation
bildet, ist die Ansauglufttemperatur eine Information, auf die eine
rasche Gegenmaßnahme erfolgen kann, verglichen mit einem
Faktor wie zum Beispiel der Temperatur der Batterie (Batterieflüssigkeit) oder
der (Motor-)Wassertemperatur, wo auch eine spezifische Wärme
hoch und eine Reaktionsgeschwindigkeit gering ist.
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Das
Risiko der Beschädigung der Batterie 3 durch einen
Temperaturwechsel infolge eines plötzlichen Absinkens der
Außentemperatur (Wetterveränderung, Veränderung
der Höhe über dem Meeresspiegel durch eine Fahrt
in die Berge) kann vermindert werden.
- (6) Der
Zustand der elektrischen Lastschalter (ELS) ist Aus.
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Obgleich
die Größenordnung der elektrischen Last keinen
Einfluss auf den Entladungsbetrag ausübt, besteht bei dieser
Steuerung im Fall von Licht, Gebläse und dergleichen die
Gefahr, dass eine Spannungsänderung sich für den
Nutzer durch ein unangenehmes Flackern oder eine Änderung
der Tonqualität bemerkbar macht. Darum erfolgt diese Steuerung
nicht in einem Zustand, wo das Licht oder das Gebläse Ein
ist (der Zustand der elektrischen Lastschalter Ein ist).
- (7) Der Entladungsbetrag liegt innerhalb eines vorgeschriebenen
Bereichs.
-
Diese
Bedingung dient dem Verhindern einer Überentladung, das
heißt dem Sicherstellen einer ausreichenden Anlassleistung.
Um ein Überentladen der Batterie 3 zu verhindern,
wird der Entladungsbetrag verwaltet und entschieden, ob sein Wert
vorgeschrieben ist oder nicht. (Entladungsbetragsverwaltung)
- (8) Die Fahrzeuggeschwindigkeit liegt innerhalb eines
vorgeschriebenen Bereichs.
-
Im
Fall eines Verfahrens, bei dem die Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet
wird, ist eine Region, aus der das Rasen mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit
sowie der Stillstand des Fahrzeugs ausklammert sind, die Zielregion.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit außerhalb des vorgeschriebenen
Bereichs liegt, so wird die Hochgeschwindigkeitsseite, das heißt
eine Situation, wo das Fahrzeug mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit fährt, eine Situation, wo das Fahrzeug
unter hoher Last läuft, oder dergleichen angenommen. In
einer solchen Situation ist die durchschnittliche Motordrehzahl
ebenfalls hoch, und sie eignet sich zum Sammeln; und eine Situation,
wo das Fahrzeug eine große Menge Kraftstoff bei hoher Last
verbraucht, wird ebenfalls angenommen. Eine Situation, wo das Fahrzeug
nicht in einem Kraftstoffsparmodus arbeiten kann, oder dergleichen
wird angenommen.
-
Darum
ist ein solcher Fall eine Ausnahme-Zielregion.
- (9)
Die Batterietemperatur liegt innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs.
-
Die
Batterietemperatur ist ein Parameter der Stromaufnahmeleistung der
Batterie 3. Wenn die Batterietemperatur außerhalb
dieses Bereichs liegt, so wird angenommen, dass es schwierig ist,
den entladenen Strom zu sammeln.
-
Die
Bedingung (7), als eine der oben beschriebenen Vorbedingungen, bei
der der Entladungsbetrag innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs
liegt (Entladungsbetragsverwaltung), wird so verwaltet, wie in 4 gezeigt.
Wenn der Entladungsbetrag als ZDCHG angenommen wird, so kann der
Entladungsbetrag durch die folgende Gleichung erhalten werden. ZDCHG = max (Untergrenzenwert, Anfangswert ZDCHG0
+
Akkumulationsstrombetrag ZDCHGCUL
+ Anlassentladestrom ZDCRK)
-
Der
Anfangswert ZDCHG0 wird folgendermaßen eingestellt.
- • Wenn die Batterie 3 angeschlossen
wird, so wird der Entladungsbetrag auf einen bestimmten festen Wert
initialisiert.
- • Wenn der Zündschalter 11 Ein ist,
so wird ZDCHG0 in anderen Fällen als dem Fall, wo bestimmte
Bedingungen erfüllt sind, auf 0 gesetzt (ZDCHG0 = 0).
-
Der
Akkumulationsstrombetrag ZDCHGCUL wird mittels des folgenden Berechnungsverfahrens berechnet. ZDCHG > Untergrenzenwert
XDCHGMIN (1)(zum
Beispiel: Untergrenzenwert = –1%)
-
Wenn
der Entladungsbetrag ZDCHG auf der Entladungsseite, also auf der
Seite des Untergrenzenwertes (1%), liegt, so wird der Akkumulationsstrombetrag
durch Akkumulieren des durch den Stromsensor 23 detektierten
Lade- und Entladestroms zu dem vorherigen Akkumulationswert berechnet.
-
(–1%)
besagt, dass der Strombetrag, der 1% einer Batteriekapazität
entspricht, zu dem Anfangswert auf der Ladeseite akkumuliert wurde.
Ein Minuszeichen bezeichnet die Laderichtung. ZDCHG ≤ Untergrenzenwert XDCHGMIN (2)
-
Der
Wert, der erhalten wird, wenn der Entladungsbetrag den Untergrenzenwert
erreicht hat, wird beibehalten. ZDCHG > Obergrenzenwert XDCHGMAX (3)(zum Beispiel:
Obergrenzenwert = +1%)
-
Wenn
der Entladungsbetrag den Obergrenzenwert überschreitet,
so wird der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb blockiert.
Jedoch wird die Akkumulation des Entladungsbetrags fortgesetzt.
-
Das
liegt daran, dass, weil der Zustand auf der Entladungsseite ein
Zustand von Zulässigkeits- oder Blockieranforderungen ist,
um zu unterscheiden, ob der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
ausgeführt wird oder nicht, der genaue Wert benötigt
wird.
-
(+1%)
besagt, dass der Strombetrag, der 1% der Batteriekapazität
entspricht, zu dem Anfangswert auf der Entladungsseite akkumuliert
wurde. Ein Pluszeichen bezeichnet die Entladerichtung.
-
Der
Anlassentladestrom ZDCRK wird folgendermaßen eingestellt.
- • Der Stromwert, der nach dem Ende
eines jeden Anlassens des Motors addiert wird.
- • Der Stromwert wird gemäß der Wassertemperatur
beim Anlassen korrigiert.
-
Im
Folgenden wird die Steuerung beschrieben.
-
Zuerst
werden die Steuerung des Stromserzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb,
der Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf und der Ladeunterdrückungsmodus
im Fahrbetrieb aus den oben beschriebenen fünf Fahrbetriebsmodi
beschrieben.
-
Die
Aktivierungs- und Beendigungsbedingungen des Stromserzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb werden folgendermaßen eingestellt.
-
• Aktivierungsbedingungen
-
- (1) Alle Punkte, die als Bedingungen unter
den oben genannten Vorbedingungen (1) bis (9) ausgewählt
wurden, sind erfüllt.
- (2) Als eine Auslösebedingung ändert sich
ein Betätigungsgrad eines Gaspedals von einem Zustand,
der weniger als ein zuvor festgelegter Betätigungsgrad
beträgt, zu dem zuvor festgelegten Betätigungsgrad
oder mehr. (Eine elektrische Drosselklappe oder dergleichen kann
als eine Drosselklappenbedingung verwendet werden. Wenn die Vorrichtung
mit einem elektrischen Drosselklappensystem ausgestattet ist, so
kann ein Signal auf der Drosselklappenseite verwendet werden.)
- (3) Es ist mindestens eine zuvor festgelegte Zeit ab dem Ende
der vorherigen Steuerung verstrichen. (Verhinderung eines kontinuierlichen
Einspeisens)
-
• Beendigungsbedingungen
-
- (1) Eine der Vorbedingungen ist erfüllt.
- (2) Die Steuerung wurde über eine zuvor festgelegte
Zeit fortgesetzt. (Timeout)
- (3) Es verstreicht nicht mindestens eine zuvor festgelegte Zeit
ab dem Ende der vorherigen Steuerung.
-
Die
Aktivierungs- und Beendigungsbedingungen des Ladeunterdrückungsmodus'
im Leerlauf werden folgendermaßen eingestellt.
-
• Aktivierungsbedingungen
-
- (1) Alle Punkte, die als Bedingungen unter
den oben genannten Vorbedingungen (1) bis (9) ausgewählt
wurden, sind erfüllt.
- (2) [Auswahlbedingungen] Dieser Modus wird unter der Leerlaufschalterbedingung
oder der Fahrzeuggeschwindigkeitsbedingung aktiviert (Fahrzeuggeschwindigkeit
= 0 ist mit Sicherheit enthalten, und eine Obergrenze wird eingestellt).
(Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsbedingung ausgewählt
wird, so ist die Leerlaufschalterbedingung überflüssig.)
-
• Beendigungsbedingungen
-
- (1) Die Aktivierungsbedingungen sind nicht
erfüllt.
- (2) Der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb ist aktiviert.
(Im Fall des Verwendens der Fahrzeuggeschwindigkeitsbedingung wird eine
Priorität zugewiesen, da sich die Geschwindigkeitsbedingung
mit der des Stromserzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb überlappt.)
-
Die
Aktivierungs- und Beendigungsbedingungen des Ladeunterdrückungsmodus'
im Fahrbetrieb werden folgendermaßen eingestellt.
-
• Aktivierungsbedingungen
-
- (1) Der Fall, wo der Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb beendet ist, ohne in den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf oder den Regenerierungsmodus verschoben zu werden. (Ein
Zustand, wo der Timeout des Stromserzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb
im Ein-Zustand des Beschleunigens eingetreten ist.)
-
• Beendigungsbedingungen
-
- (1) Der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb,
der Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf und der Regenerierungsmodus
sind erfüllt.
- (2) Der Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb ist
seit einer zuvor festgelegten Zeit verstrichen. (Timeout)
- (3) Die Fahrzeuggeschwindigkeit nimmt ab. (In einer Situation,
wo die Beschleunigung Ein ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig
ist, wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit die ”Auswahlbedingung” in
den Aktivierungsbedingungen des Ladeunterdrückungsmodus'
im Leerlauf ist, der Modus in den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf in Verbindung mit der Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit
verschoben. Wenn der Leerlaufschalter als ”Auswahlbedingung” ausgewählt
ist, so wird der Modus in den normalen Modus verschoben.)
-
Die
Steuerungen des Stromserzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb,
des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf und des Ladeunterdrückungsmodus'
im Fahrbetrieb haben einen gemeinsamen Steuerungsfluss, wie in 5 gezeigt.
-
Wenn
in 5 die Steuerung im Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb, im Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf
oder im Ladeunterdruckungsmodus im Fahrbetrieb begonnen wird (Schritt 100),
so wird ein Belastungsausgangssignal CDUTY zum Anweisen der Justierspannung,
die in den C-Anschluss 18 des Alternators 2 eingespeist wird,
auf einen Anfangswert eingestellt (102). Es wird entschieden,
ob eine anfängliche Justierspannungshaltezeit verstrichen
ist oder nicht (104).
-
Wenn
die Entscheidung (104) mit NEIN ausfällt, so wird
das Zählen der anfänglichen Justierspannungshaltezeit
fortgesetzt. Wenn die Entscheidung (104) mit JA ausfällt,
so wird eine Regelung ausgeführt (106).
-
Bei
der Regelung (106) wird ein Belastungsausgangssignal CDUTY(n)
durch die folgenden Gleichungen erhalten. CDUTY(n)
= CLIP (Obergrenzenwert, CDUTY(n – 1) + Betrag der allmählichen
Erregung KCDUTY, Untergrenzenwert) KCDUTY
= proportionale Verstärkung GCDUTY·Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient T_GAIN_P
(Stromdifferenz ΔI) ΔI
= Lade- und Entladestrommesswert – Anweisungsmittelstrom
ICNTR (”+”-Seite bezeichnet die Entladung)
-
Das
erhaltene Belastungsausgangssignal CDUTY(n) wird in den C-Anschluss 18 des
Alternators 2 eingespeist. Die Justierspannung des Reglers 17 wird
auf den Anweisungsmittelstrom (Ziel-Lade- und Entladestromwert)
geregelt.
-
Es
wird entschieden (108), ob die Modusbedingungen während
des Regelns (106) aufrechterhalten werden oder nicht. Wenn
diese Entscheidung (108) mit JA ausfällt, so wird
die Regelung gemäß dem momentanen Steuerungsmodus
fortgesetzt. Wenn diese Entscheidung (108) mit NEIN ausfällt,
so wird der momentane Steuerungsmodus beendet (110). Nach
Vollendung des momentanen Steuerungsmodus' wird der Modus entsprechend
den Bedingungen zu einem anderen Steuerungsmodus verschoben.
-
In
dem Flussdiagramm von 5 besagt der Ausdruck ”CLIP
(Obergrenzenwert, CDUTY(n – 1) + Betrag der allmählichen
Erregung KCDUTY, Untergrenzenwert)”, dass die folgenden
Prozesse ausgeführt werden:
- (1) Wenn
CDUTY(n – 1) + Betrag der allmählichen Erregung
KCDUTY > Obergrenzenwert, → Obergrenzenwert
- (2) Wenn Untergrenzenwert ≤ CDUTY(n – 1) + Betrag
der allmählichen Erregung KCDUTY ≤ Obergrenzenwert – CDUTY(n – 1)
+ Betrag der allmählichen Erregung KCDUTY
- (3) Wenn CDUTY(n – 1) + Betrag der allmählichen Erregung
KCDUTY < Untergrenzenwert, → Untergrenzenwert
-
Der
Betrag der allmählichen Erregung ist eine Komponente, die
dafür geeignet ist, den Stromerzeugungsbetrag des Alternators 2 allmählich
zu erhöhen oder zu verringern.
-
Die
proportionale Verstärkung GCDUTY in der Gleichung in dem
Flussdiagramm von 5 wird zum Beispiel folgendermaßen
eingestellt.
-
Die
proportionale Verstärkung GCDUTY wird durch die folgende
Gleichung erhalten.
-
Der
Betrag der allmählichen Erregung KCDUTY = proportionale
Verstärkung GCDUTY·Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient T_GAIN_P
-
Obgleich
die proportionale Verstärkung GCDUTY eine Konstante ist,
wird der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient T_GAIN_P
als eine Tabelle mit einer Totzone ausgedrückt. Wie in
den 6 und 7 gezeigt, wird der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient
T_GAIN_P in einer solchen Weise eingestellt, dass zum Beispiel eine Differenz
(ΔI = ±2 A) zwischen dem tatsächlichen Strom
und dem Ziel-Lade- und Entladestrom auf die Totzone eingestellt
wird und ein Wert auf der Ladeseite und ein Wert auf der Entladungsseite
so erhalten werden, dass die Totzone zwischen ihnen liegt.
-
Das
Verfahren zum Einstellen des Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizienten ist
nicht auf das in 6 gezeigte Verfahren beschränkt,
sondern es wird zum Beispiel die Rückkopplung in eine aufsteigende
und eine absteigende Komponente getrennt, und es können
einzelne Tabellen, wie durch die folgenden Ausdrücke gezeigt, gebildet
werden. In diesem Fall wird jeder Abschnitt, welcher der Totzone
entspricht, auf einen Rückkopplungsendschwellenwert eingestellt.
- • Wenn ΔI > 2 A, KCDUTY(+) = Betrag
der allmählichen Erregung auf der aufsteigenden Seite,
KCDUTY(–) = 0
- • Wenn ΔI < –2
A, KCDUTY(–) = Betrag der allmählichen Erregung
auf der absteigenden Seite, KCDUTY(+) = 0
- • In anderen Fällen wird der momentane Wert
beibehalten.
-
Wie
im rechten Abschnitt in 8 gezeigt, wird der Ziel-Lade-
und Entladestrom im Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
auf eine Position (10 A) für den Zweck des Entladens eingestellt. Im
Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb wird die Justierspannung
des Reglers 17 so justiert, dass der Entladungsbetrag eines
zuvor festgelegten Wertes gewährleistet werden kann (ohne
durch den elektrischen Lastbetrag beeinflusst zu werden). Wenn der
Ziel-Lade- und Entladestrom auf etwa einen lastfreien Strom (zum
Beispiel 10 A) eingestellt wird, so sind der tatsächliche
Strom, ΔI (die Stromdifferenz), der Rückkopplungsabwei chungskorrekturkoeffizient
und eine Tendenz von CDUTY so, wie in 9 gezeigt.
-
Um
das Laden der Batterie 3 zu unterdrücken, wird
der Ziel-Lade- und Entladestrom im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf und im Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb
auf einen Zielstrom von etwa 0 A als eine Mitte eingestellt, wie
in einem mittleren Abschnitt in 8 gezeigt.
Im Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf und im Ladeunterdrückungsmodus
im Fahrbetrieb wird die Spannung auf die Justierspannung des Reglers 17 justiert, so
dass der Ziel-Lade- und Entladestrom = 0 A, um das Laden zu unterdrücken
(um Kraftstoff zu sparen). Wenn der Ziel-Lade- und Entladestrom
auf 0 A eingestellt wird, so sind der tatsächliche Strom, ΔI
(die Stromdifferenz), der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient
und die Tendenz von CDUTY so, wie in 10 gezeigt.
-
Im
Folgenden wird die Steuerung des Regenerierungsmodus unter den oben
beschriebenen fünf Fahrbetriebsmodi beschrieben.
-
Die
Aktivierungs- und Beendigungsbedingungen des Regenerierungsmodus'
werden folgendermaßen eingestellt.
-
• Aktivierungsbedingungen
-
- (1) Der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
und der Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf sind nicht
aktiviert. (Gemäß Spezifikation ist die Prioritätsbedingung
des Ladeunterdrückungsmodus' im Fahrbetrieb niedriger als
die des Regenerierungsmodus'.)
- (2) Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beim Verlangsamen. (Eine
Verzögerungszeit kann aufgenommen werden, nachdem der Modus
aus der Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr wiederhergestellt wurde.)
-
• Beendigungsbedingung
-
- (1) Die Aktivierungsbedingungen sind nicht
erfüllt. Bremsbedingungen werden hinzugefügt,
und der Regenerierungsmodus wird folgendermaßen in eine
freiwillige Regenerierung (starke Regenerierung) und eine unfreiwillige
Regenerierung (schwache Regenerierung) abgezweigt.
-
• Abzweigungsbedingungen der
schwachen Regenerierung
-
- (1) Nachdem die Regenerierungsaktivierungsbedingungen
erfüllt wurden, wird nie eine Bremse betätigt.
-
• Abzweigungsbedingungen der
starken Regenerierung
-
- (1) Andere als die Abzweigungsbedingungen der schwachen
Regenerierung, die oben erwähnt wurden.
-
Nachdem
der Regenerierungsmodus einmal in die starke Regenerierung versetzt
wurde, wird er nicht mehr in die schwache Regenerierung zurückversetzt.
Der Grund dafür ist, dass keine plötzliche Stromerzeugung
ausgeführt werden darf, so dass keine vom Nutzer nicht
beabsichtigte Verlangsamung eintritt, und weil gleichzeitig – wenn
es aufgrund einer Verkürzung der Reisezeit notwendig wird,
wieder zu beschleunigen – die Wahrscheinlichkeit besteht, dass
es im Hinblick auf den Kraftstoffeinspareffekt zu einem negativen
Faktor wird.
-
Im
Regenerierungsmodus wird das momentane Belastungsausgangssignal
anhand der proportionalen Verstärkung im Regenerierungsmodus,
des Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizienten und
eines voll geöffneten Belastungsausgangssignals erhalten.
Das erhaltene Belastungsausgangssignal wird in den C-Anschluss 18 des
Alternators 2 eingespeist, und die Justierspannung des
Reglers 17 wird für den Ziel-Lade- und Entladestromwert
geregelt.
-
Zur
Zeit der starken Regenerierung kann die Regelung auch dafür
verwendet werden, den Strom zu begrenzen. Um zum Beispiel den Ziel-Lade-
und Entladestrom als einen Begrenzungsstrom zu verwenden, wie in
einem linken Abschnitt in 8 gezeigt,
indem ein Ziel-Lade- und Entladestrom von beispielsweise –30
A (Minus bedeutet die Ladeseite) abgegeben wird, kann die Steuerung
des Regenerierungsmodus' in einer ähnlichen Weise gehandhabt werden
wie bei den vorherigen drei Arten der Steuerung (der Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb, der Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf und
der Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb). Wenn der Ziel-Lade-
und Entladestrom auf ungefähr den lastfreien Strom (zum
Beispiel –30 A) eingestellt wird, so sind der tatsächliche
Strom, ΔI (die Stromdifferenz), der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient
und die Tendenz von CDUTY so, wie in 11 gezeigt.
-
Jedoch
sind ein Anfangswert, eine Haltezeit des Anfangswertes und dergleichen überflüssig,
und eine Verstärkung, die dafür geeignet ist,
ein kurzzeitiges Sammeln zu ermöglichen, wird eingestellt,
wie in den 12 und 13 gezeigt.
Wie in den 12 und 13 gezeigt,
wird der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient T_GAIN_P
in einer solchen Weise eingestellt, dass, wenn zum Beispiel die Differenz
zwischen dem tatsächlichen Strom und dem Ziel-Lade- und
Entladestrom maximal –30 A (ΔI = maximal –30
A) beträgt, die Justierspannung begrenzt wird, und wenn
sie mindestens –20 A beträgt, so wird die Justierspannung
angehoben.
-
Es
wird nun die Steuerung des normalen Modus' unter den oben beschriebenen
fünf Fahrbetriebsmodi beschrieben.
-
Der
normale Modus zeigt die folgenden Zustände:
- (1) Ein Zustand mit hoher Drehzahl, wo die Stromerzeugungseffizienz
hoch ist, ein Zustand mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, bei dem
die Wahrscheinlichkeit, dass sich das Fahrzeug mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit bewegt, hoch ist, und ein Zustand, dessen Aufgabe
es ist, den Anlassstrom zu sammeln und die Motoranlassleistung aufrecht
zu erhalten, und dessen vorrangige Aufgabe es ist, die Batterie
aus der Sicht des Batterieschutzes zu laden.
- (2) Steuerungsfreier Zustand aufgrund verschiedener Arten von
abnormalen Zuständen.
-
Der
normale Modus bezeichnet andere Zustände als die vorherigen
vier Modi ab dem Moment, da der Zündschalter 11 eingeschaltet
wurde. Unter diesen Zuständen wird der normale Modus in
mehrere Zustände klassifiziert. Wenn der normale Modus als
ein Modus in einem Zustand angesehen wird, wo die Stromerzeugungssteuerung
außer Betrieb ist, so wird der normale Modus klassifiziert
in: einen Zustand, wo der Zündschalter 11 Ein
ist, einen Zustand, wo der Motor angelassen wird, und einen Zustand, wo
die Stromerzeugungssteuerung außer Betrieb ist (der Motor
läuft) und folgendermaßen gesteuert wird:
- (1) Der Zündschalter 11 wird
eingeschaltet. (Motor läuft nicht)
-
Der
Anfangswert von CDUTY wird ausgegeben, und die Funktion der allmählichen
Erregung wird nicht ausgeführt.
- (2)
Wenn der Motor angelassen wird.
-
Der
Anfangswert von CDUTY wird wieder gemäß der Wassertemperatur
beim Anlassen zugewiesen. Wenn der Wassertemperatursensor einen abnormalen
Zustand detektiert, so wird der Anfangswert verwendet, der beim
Einschalten des Zündschalters 11 ausgegeben wurde.
- (3) Wenn der Motor läuft. (Andere
Modi als die oben beschriebenen vier Modi)
-
Nur
bei der Steuerung des normalen Modus' wird die Funktion der allmählichen
Erregung auf die Zielspannung ausgeführt.
-
Wie
oben beschrieben, stellt das Steuergerät 1 für
den Generator eines Fahrzeugs den Ziel-Lade- und Entladestromwert
für jeden Fahrbetriebsmodus ein und steuert das Belastungsausgangssignal
CDUTY zu dem C-Anschluss 18 des Alternators 2 so, dass
der Ziel-Lade- und Entladestromwert erhalten wird, während
der durch den Stromsensor 23 detektierte Lade- und Entladestromwert überwacht
wird, wodurch die Einschaltdauer der Justierspannung des Reglers 17 gesteuert
wird. Der CDUTY-Wert wird erhalten, indem der Betrag der allmählichen
Erregung KCDUTY zu dem vorherigen CDUTY-Wert addiert wird. KCDUTY
wird erhalten, indem die proportionale Verstärkung GCDUTY
mit dem Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient T_GAIN_P,
der sich entsprechend dem Lade- und Entladestrom ändert, multipliziert
wird. Der Rückkopplungsabweichungskorrekturkoeffizient
wird für jeden Fahrbetriebsmodus eingestellt.
-
Somit
steuert, wie in 14 gezeigt, das Steuergerät 1 variabel
die Steuerspannung entsprechend dem normalen Modus, dem Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf, dem Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb, dem
Regenerierungsmodus und dem Ladeunterdrückungsmodus im
Fahrbetrieb. Bei der Steuerung wird die Steuerspannung so gesteuert,
dass sie 14,0 V im normalen Modus wird, 12,8 bis 13,2 V im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf wird, 12,0 bis 12,8 V im Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb wird, 14,0 bis 15,0 V im Regenerierungsmodus wird
und 12,6 bis 13,2 V im Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb
wird.
-
Es
wird nun der Übergang von dem Regenerierungsmodus zu dem
Ladeunterdrückungsmodus im Leerlauf durch das Steuergerät 1 beschrieben. Wenn,
wie in 15 gezeigt, das Fahrzeug, das
den Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb aktiviert, das
Verlangsamen am Zeitpunkt t1 beginnt, so beendet das Steuergerät 1 der
Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb und aktiviert den Regenerierungsmodus.
Nachdem die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr beim Verlangsamen
am Zeitpunkt t2 beendet wurde, beendet das Steuergerät 1,
wenn der Zeitpunkt t3 eintritt, an dem eine Verzögerungszeit
nach der Wiederherstellung verstrichen ist, den Regenerierungsmodus
und aktiviert den Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb.
-
Danach,
wenn die Vorrichtung am Zeitpunkt t4 in ein Rückkopplungsverhinderungsintervall
eintritt, beendet das Steuergerät 1 den Ladeunterdrückungsmodus
im Fahrbetrieb und aktiviert den Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf. Selbst wenn die Vorrichtung am Zeitpunkt t5 in ein
Stromrückkopplungsintervall eintritt, wird die Aktivierung
des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf beibehalten, da
es keine Veränderungen der Bedingungen gibt.
-
Die
Ziel-Lade- und Entladespannung und die Batteriespannung stimmen
bis zum Zeitpunkt t3 nach der Hälfte der Aktivierung des
Stromserzeugungs-Abschaltmodus' im Fahrbetrieb eine Zeitspanne lang überein
(zum Beispiel 14,5 V). Die Ziel-Lade- und Entladespannung fällt
am Zeitpunkt t3 um eine Stufe (13,2 V) und fällt am Zeitpunkt
t4 noch einmal (13,0 V), und dieser Wert wird beibehalten. Die Ziel-Lade-
und Entladespannung wird nach dem Zeitpunkt t5 auf eine bestimmte
Breite (Intervall von 12,8 V bis 13,2 V) geregelt.
-
Die
Batteriespannung fällt am Zeitpunkt t3 sanft (13,2 V oder
mehr), fällt am Zeitpunkt t4 noch einmal (13,0 V oder mehr),
und wird nach dem Zeitpunkt t5 auf eine bestimmte Breite (Intervall
von 12,8 V bis 13,2 V) konvergiert.
-
Wie
oben beschrieben, wird gemäß dem Steuergerät 1 für
den Generator eines Fahrzeugs der Ziel-Lade- und Entladestromwert
für jeden Fahrbetriebsmodus durch das Spannungssteuerungsmittel 4 eingestellt,
und die Erzeugungsspannung des Alternators 2 wird so gesteuert,
dass der Ziel-Lade- und Entladestromwert erhalten wird. Darum kann
eine Steuerung des Alternators 2 realisiert werden, die nicht
durch die elektrischen Lastbeträge oder den Ladezustand
der Batterie 3 beeinflusst wird. Somit kann das Steuergerät 1 für
den Generator eines Fahrzeugs eine Erzeugungsbetragunterdrückungssteuerung
zum Senken des Kraftstoffverbrauchs realisieren, ohne die Batterie 3 in
einen Überentladezustand zu versetzen.
-
Wenn
der Fahrbetriebsmodus der Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
ist, so kann das Spannungssteuerungsmittel 4 den Ziel-Lade- und
Entladestromwert auf einen solchen Wert setzen, dass der Lade- und
Entladezustand der Batterie 3 in der Entladerichtung im
Vergleich zu der Richtung im normalen Modus gesteuert wird. Somit
kann bei einem Fahrzustand die Belastung des Alternators 2 verringert
werden, und der Belastungsbetrag des Motor kann verringert werden,
da das Steuergerät 1 für den Generator
eines Fahrzeugs den Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
enthält, bei dem der Entladestromwert der Batterie 3 auf
einen Wert gesteuert wird, der geringfügig auf die Entladungsseite,
im Vergleich zu der Richtung im normalen Modus, eingestellt wird.
-
Wenn
der Akkumulationsentladungsbetrag bei Ausführung des Stromserzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb den Sollwert überschreitet, so hält
das Spannungssteuerungsmittel 4 die Ausführung
an. Da das Steuergerät 1 für den Generator
eines Fahrzeugs den Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
nicht in dem Zustand ausführt, wo ein Einfluss auf die
Lebensdauer der Batterie 3 ausgeübt wird, wird
somit die Zuverlässigkeit des Lade- und Entladesystems
nicht verschlechtert.
-
Wenn
des Weiteren der Fahrbetriebsmodus der Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf und der Ladeunterdrückungsmodus im Fahrbetrieb
ist, so setzt das Spannungssteuerungsmittel 4 den Ziel-Lade-
und Entladestromwert auf einen solchen Wert, dass der Lade- und
Entladezustand der Batterie 3 in der Entladerichtung im
Vergleich zu der Richtung im normalen Modus gesteuert wird und dass
der Lade- und Entladezustand der Batterie in der Laderichtung im
Vergleich zu der Richtung im Stromerzeugungs-Abschaltmodus im Fahrbetrieb
gesteuert wird. Somit führt das Steuergerät 1 für
den Generator eines Fahrzeugs unmittelbar, nachdem der Stromerzeugungs-Abschaltmodus
im Fahrbetrieb ausgeführt wurde, oder selbst im Ladeunterdrückungsmodus
im Leerlauf, eine solche Steuerung aus, dass die Batterie 3 nicht
aktiv in den Ladezustand versetzt wird. Darum kann eine auf den
Motor einwirkende Belastung verringert werden, und der Kraftstoffverbrauch
kann gesenkt werden.
-
Des
Weiteren ist das Spannungssteuerungsmittel 4 so eingestellt,
dass es vorzugsweise den Modus in der Reihenfolge des Stromserzeugungs-Abschaltmodus'
im Fahrbetrieb, des Ladeunterdrückungsmodus' im Leerlauf,
des Ladeunterdrückungsmodus' im Fahrbetrieb, des Regenerierungsmodus' und
des normalen Modus' ausführen kann. Weil also das Steuergerät 1 für
den Generator eines Fahrzeugs vorzugsweise eine solche Steuerung
ausführt, dass der Kraftstoffverbrauch stark gesenkt werden kann,
kann durch das Stromerzeugungssystem als Ganzes eine effektive Kraftstoffverbrauchssenkungsfunktion
realisiert werden.
-
Obgleich
in den oben beschriebenen Ausführungsformen die Steuerung
durch den Lade- und Entladestrom nicht im normalen Modus ausgeführt wird,
kann die Regelung durch den Stromwert auch unter Verwendung des
normalen Modus' als Teil der Steuerung ausgeführt werden.
Im Fall der Regelung durch den Stromwert unter Verwendung des normalen
Modus' als Teil der Steuerung wird der Ziel-Lade- und Entladestrom
eingestellt, wie in 16 gezeigt. In diesem Fall kann
eine solche Steuerung realisiert werden, indem die Ziel-Lade- und
Entladestromfunktion als eine Strombegrenzung in einer ähnlichen Weise
wie bei dem Beispiel der Stromssteuerung im Regenerierungsmodus
ausgeführt wird.
-
Der
normale Modus unterscheidet sich von dem Regenerierungsmodus mit
Bezug auf die folgenden Punkte: (1) die Geschwindigkeit einer allmählichen
Erregung wird auf eine geringfügig niedrige Geschwindigkeit
eingestellt; (2) die Zielspannung wird auf den gleichen Wert oder
auf eine geringfügig niedrige Spannung eingestellt, und
(3) der Begrenzungsstrom wird auf einen geringfügig kleinen
Wert eingestellt.
-
Somit
realisiert das Steuergerät 1 eine Steuerung des
Alternators 2, die nicht durch einen elektrischen Lastbetrag
oder den Ladezustand der Batterie 3 beeinflusst wird, während
der normale Modus enthalten ist, und kann eine Stromerzeugungsbetragunterdrückungssteuerung
zum Senken des Kraftstoffverbrauchs ohne Einstellen der Batterie 3 in
den Überentladezustand realisieren.
-
Obgleich
sich das oben Beschriebene auf Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung bezieht, können noch andere und weitere Ausführungsformen
der Erfindung ersonnen werden, ohne vom grundsätzlichen
Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, und ihr Geltungsbereich
wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2006-94662
A [0003, 0009]
- - JP 3250261 [0004, 0009]
- - JP 2007-074815 A [0005, 0009]
- - JP 2002-354704 A [0006, 0009]
- - JP 2004-274842 A [0008]
- - JP 2005-348526 A [0008]
- - JP 2005-016466 A [0068]