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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ladevorrichtung, welche unter Verwendung eines elektrischen Generators geladen wird, der durch eine Brennkraftmaschine bzw. interne Verbrennungsmaschine angetrieben wird und speziell, eine Fahrzeugladevorrichtung, die sich für ein hybrides Automobil eignet.
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2. BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
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In einem Automobil in der verwandten Technik, welches die Brennkraftmaschine als die Leistungsquelle alleine verwendet, ist ein elektrischer Generator angebracht, um eine Batterie zu laden, und die Batterie durch Umwandeln eines Teils eines Drehmoments wird geladen, das durch die Maschine erzeugt wird, in elektrische Energie. Der elektrische Generator gibt normalerweise einen AC (Wechselstrom) aus, welcher in einen DC (Gleichstrom) unter Verwendung eines Gleichrichters umgewandelt wird und der DC wird an die Batterie geführt. Während es Fälle gibt, in denen eine Ladespannung der Batterie, d. h. eine DC-Spannung, welche von dem Gleichrichter ausgegeben wird, automatisch auf eine konstante vorbestimmte Spannung durch eine Schaltung in dem elektrischen Generator oder dem Gleichrichter angepasst wird, wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der ein Ausgangsstrom des Gleichrichters oder eine Ausgangsspannung des elektrischen Generators durch eine Steuereinrichtung variabel gemacht wird.
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Als eine Technik, bei der ein Ausgabestrom eines Gleichrichters durch eine Steuereinrichtung variabel gemacht wird, ist eine Leistungserzeugungseinheit offenbart (z. B. siehe
japanische veröffentlichten Patentanmeldung Nr. H11-46456 (Patentdokument 1)). Entsprechend der darin offenbarten Technik, ist die Steuereinrichtung konfiguriert, um eine Zuführung einer elektrischen Leistung von einer Batterie an eine Spule in einem elektrischen Generator zu ermöglichen durch Schalten eines Ausgabestroms eines Gleichrichters, so dass ein Ausgabestrom des Gleichrichters variabel gemacht wird, in dem ein magnetischer Fluss, der mit der Spule gekoppelt ist durch Steuern des Schalt-Timings des Gleichrichters gesteuert wird
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Außerdem ist, als eine Technik zum Variabelmachen einer Ausgangsspannung eines elektrischen Generators, eine Ausgangssteuereinrichtung für einen AC elektrischen Generator offenbart (z. B. siehe
japanische veröffentlichte Patentanmeldung Nr. H06-197470 (Patentdokument 2)). Entsprechend der hierin offenbarten Technik ist die Steuereinrichtung konfiguriert, zum Steuern eines Feldstroms eines elektrischen Generators geeignet zu sein, so dass eine Ausgabespannung eines Gleichrichters durch Steuern des Feldstroms variabel gemacht wird. In diesem Fall misst die Steuereinrichtung eine aktuelle bzw. momentane Ausgabespannung des Gleichrichters und führt eine Rückkopplungsregelung für den Feldstrom durch, um mit einer gegebenen Zielausgabespannung bzw. Sollausgabespannung übereinzustimmen.
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Beide Techniken machen eine Ausgabespannung des Gleichrichters variabel mit dem Ziel, ein Drehmoment, das der elektrische Generator von der Maschine erhält, variabel zu machen, um eine bessere Beschleunigungs-Performance zu erlangen und Rotationsfluktuation bzw. Drehfluktuation der Maschine zu verhindern.
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Indes generiert ein hybrides Automobil elektrische Leistung aus kinetischer Energie der Maschine des Fahrzeugs und führt eine Regeneration durch, um elektrische Leistung und Leistungslauf zu akkumulieren, um einen Drehmoment zu der Antriebswelle durch Treiben des Motors unter Verwendung der akkumulierten elektrischen Leistung zuzuführen. Kurz gesagt, in dem hybriden Automobil ist eine elektrische Speichereinrichtung angebracht, um den Motor anzutreiben. Als elektrische Speichereinrichtung werden hauptsächlich eine Sekundärbatterie, wie z. B. Nickelhydrid und Lithium-Ion-Batterien, und ein Kondensator verwendet. Der Kondensator hat einen geringeren Innenwiderstand als die Sekundärbatterie und hat folglich einen Vorteil, dass eine größere elektrische Leistung dem Motor in einer kurzen Zeit zugeführt werden kann. Allerdings fällt eine Spannung des Kondensators ab, wenn sich ein Ladungswert des Kondensators verringert. Außerdem fließt, in einem Fall, in dem eine elektrische Ausgangs-Leistung des elektrischen Generators groß ist und der Kondensator mit der elektrischen Leistung geladen wird, die direkt von dem Gleichrichter ausgegeben wird, ein großer Strom in den Kondensator hinein. Dies kann möglicherweise eine Beschädigung oder einen Zerstörung des Kondensators hervorrufen.
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Als eine Gegenmaßnahme für diese Unannehmlichkeit offenbart die
japanische offen gelegte Patentanmeldung No. 2000-278807 (Patentdokument 3) ein Leistungsbereitstellungssystem bzw. Stromversorgungssystem eines hybriden elektrischen Automobils. Entsprechend einer darin offenbarten Technik wird ein Ladestrom zu einem Kondensator durch Zwischenschalten eines Widerstands zwischen einen Wechselrichter, als ein Gleichrichter, (nachstehend einfach als der Wechselrichter bezeichnet) und den Kondensator in Serie oder durch Zwischenschalten eines Widerstands oder einer Induktivität zwischen einem elektrischen Generator und dem Wechselrichter begrenzt.
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Außerdem offenbart die
japanische offen gelegte Patentanmeldung Nr. 2005-269825 (Patentdokument 4) ein hybrides System. Entsprechend einer darin offenbarten Technik wird der Fluss eines großen Stroms zu einem Kondensator durch verwenden eines Aufwärts- und Abwärts-Zerhackers in Serie zwischen einem Wechselrichter und dem Kondensator oder durch paralleles Verbinden eines Konstantstromkreises verhindert. Der Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker ist eine Einrichtung, die einen Befehlswert eines Ladestroms für eine Spannung des Kondensators erzeugt, wenn der Kondensator geladen wird und eine Ladespannung in Antwort auf den erzeugten Befehlswert des Ladestroms herunterstuft. Die Konstantstromschaltung ist eine Schaltung, welche einen Ladestrom auf den Kondensator auf einen konstanten Wert anpasst.
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Wenn jedoch die auf die Batterie anzuwendenden Techniken, die in Patentdokument 1 und Patentdokument 2 enthalten sind, auf ein hybrides Automobil angewendet werden, welches den Kondensator als die elektrische Speichereinrichtung verwendet, besteht eine Möglichkeit der Beschädigung und Zerstörung des Kondensators. Da das hybride Automobil konfiguriert ist, um den Motor unter Verwendung elektrischer Leistung anzutreiben, die in dem Kondensator akkumuliert ist, während des Leistungslaufs, kann die Spannung des Kondensators möglicherweise in die Nähe von 0 V fallen. Folglich wird, wenn das hybride Automobil später von dem Leistungslauf auf die Regeneration umschaltet, das Laden gestartet während die Spannung des Kondensators in die Nähe von 0 V gefallen ist.
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Gemäß der Leistungserzeugungseinheit, die in Patentdokument 1 offenbart ist, kann jedoch, wenn die Spannung des Kondensators in die Nähe von 0 V gefallen ist, eine elektrische Leistung, die verwendet wird, um den magnetischen Fluss anzupassen, der mit der Spule in dem elektrischen Generator koppelt, nicht von dem Kondensator an den elektrischen Generator zugeführt werden. Folglich wird, weil der Ladestrom nicht verringert werden kann, der Kondensator mit der maximalen Ausgabespannung des elektrischen Generators geladen, die durch die Rotationszahl bzw. Drehzahl des elektrischen Generators bestimmt ist. Demzufolge besteht ein Problem, in einem Fall in dem ein Laden gestartet wird bei einer spezifischen Rotationszahl bzw. Drehzahl oder höher, dass ein großer Strom in den Kondensator fließt und möglicherweise den Kondensator beschädigt oder zerstört.
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Außerdem wird, in der Ausgabesteuereinrichtung des elektrischen AC-Generators, der in Patentdokument 2 offen gelegt ist, die Sollladespannung mit dem Ziel des Verhinderns einer Rotationsfluktuation eingestellt, die durch eine abrupte Änderung in einem Lastdrehmoment der Maschine während der elektrischen Leistungserzeugung verursacht wird. Jedoch wird keine obere Grenze auf eine Spannungsdifferenz zwischen der Sollladespannung und der momentanen Spannung des Kondensators gesetzt. Folglich besteht die Möglichkeit, dass die Spannungsdifferenz so ist, dass ein Strom erzeugt wird, welcher den Kondensator beschädigt oder zerstört. Insbesondere wird, wenn die Maschine bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit bzw. Drehgeschwindigkeit und geringer Last läuft, ein Ausgangsdrehmoment der Maschine genügend groß im Vergleich zu einem durch den elektrischen Generator verbrauchten Drehmoment, was ein Problem hervorruft, dass eine Möglichkeit, das eine Spannungsdifferenz erhöht wird.
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Ferner weisen Patentdokument 3 und Patentdokument 4 ein Problem auf, dass die Effizienz durch einen Verlust verringert wird, der an dem Widerstand, der Induktivität, dem Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker, oder dem Konstantstromkreis, die zwischengeschaltet sind, um einen in den Kondensator fließenden großen Strom zu verhindern, erzeugt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung wurde durchgeführt, um die oben diskutierten Probleme zu lösen und besitzt die Aufgabe, eine Fahrzeugladevorrichtung bereitzustellen, die geeignet ist zum Laden einer elektrischen Speichereinrichtung ohne Beschädigung oder Zerstörung und zum Erlangen einer höheren Effizienz durch Reduzierung eines Verlusts.
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Eine Fahrzeugladevorrichtung nach einem Aspekt der Erfindung beinhaltet einen elektrischen Generator, welcher durch eine Brennkraftmaschine getrieben ist und eine anpassbare Wechselspannung ausgibt; einen Gleichrichter, welcher die ausgegebene Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandelt; eine elektrische Speichereinrichtung, welche mit der umgewandelten Gleichspannung geladen wird; und einen Spannungssensor, welcher eine Ausgangsspannung des Gleichrichters misst. Die Fahrzeugladevorrichtung ist versehen mit einer Steuereinrichtung, welche den elektrischen Generator steuert, damit eine Ladespannung eine Sollladespannung ist, die aus der Ausgabespannung berechnet wird, um einen Ladestrom zu unterdrücken, um geringer zu sein als ein oberer Grenzwert eines Ladestroms, wenn die elektrische Speichereinrichtung geladen wird.
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Entsprechend der Fahrzeugladevorrichtung der Erfindung wird es, wenn die elektrische Speichereinrichtung geladen wird, durch Setzen der Sollladespannung, um eine Zielspannung bzw. Sollspannung zu sein, die geringer ist als der obere Grenzwert einer Ladespannung und durch Steuern des Feldstroms des elektrischen Generators, damit die Ladespannung mit der Sollladespannung übereinstimmt, möglich eine Effizienz zu erlangen, die höher ist, als die einer Ladevorrichtung in der verwandten Technik, während der Verhinderung der Beschädigung oder Zerstörung der elektrischen Speichereinrichtung.
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Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen genommen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die die Gesamtkonfiguration der Fahrzeugladevorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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2 ist ein Blockdiagramm, welches die Verarbeitung durch eine Systemsteuereinrichtung und eine MG-Steuereinrichtung in der Fahrzeugladevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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3 ist ein Blockdiagramm eines Feld-Arbeitsverhältnis-Berechnungsabschnitts in der Fahrzeugladevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung;
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4 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung darstellt, die durch die Systemsteuereinrichtung in der Fahrzeugladevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung durchgeführt wird;
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5 ist eine Ansicht, welche die Änderungen mit der Zeit in einer Systemspannung, einer Sollladespannung, und eines Ladestroms der Fahrzeugladevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt; und
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6 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung darstellt, um eine Rückkopplungsberechnung eines Feld-Arbeitsverhältnisses durchzuführen und, um den Feldstrom durch die MG-Steuereinrichtung auszugeben, in der Fahrzeugladevorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Ansicht, welche die Gesamtkonfiguration einer Fahrzeugladevorrichtung einer ersten Ausführungsform zeigt. 2 ist ein Blockdiagramm, welches die Verarbeitung durch eine Systemsteuereinrichtung und eine MG-Steuereinrichtung zeigt. 3 ist ein Blockdiagramm eines Feld-Arbeitsverhältnis-Berechnungsabschnitts.
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Wie in 1 zu sehen, beinhaltet eine Fahrzeugladevorrichtung eine Maschine 1, welche eine Brennkraftmaschine ist, welche einen Kohlenwasserstoffkraftstoff, wie z. B. Benzin oder leichtes Gasöl als eine Leistungsquelle verwendet, eine Maschinensteuereinrichtung 2, die eine Steuerung durchführt, wie z. B. eine Kraftstoffeinspritzsteuerung, eine Zündtimingsteuerung, und eine Ansaugluftmengen-Regulationssteuerung, gemäß Signalen, welche darin von einer Vielzahl von Sensoren, welche einen Laufzustand der Maschine 1 erfassen, eingegeben werden, einen Motorgenerator (nachstehend mit MG abgekürzt) 3, welcher mit der Ausgabewelle der Maschine 1 verbunden ist und als elektrischer Generator getrieben werden kann und auch als elektrischer Motor getrieben werden kann, einen Wechselrichter 4, welcher mit dem MG 3 verbunden ist und elektrische Leistung in einen DC oder einen AC umwandelt, einen Kondensator 5 (z. B. einen elektrischer Doppelschicht-Kondensator), welcher eine elektrische Speichereinrichtung ist, welche elektrische Leistung akkumuliert, die durch den MG 3 erzeugt wird und zu einem DC in dem Wechselrichter 4 umgewandelt wird, oder die akkumulierte elektrische Leistung an den MG 3 zuführt, nachdem diese in einen AC in dem Wechselrichter 4 umgewandelt ist, einen Spannungssensor 6, welcher an einem Ausgangsterminal des Wechselrichters 4 bereitgestellt ist und eine Systemspannung misst, eine MG-Steuereinrichtung 7, die mit dem Spannungssensor 6 verbunden ist und den MG 3 und den Wechselrichter 4 steuert, und eine Systemsteuereinrichtung 8, die mit dem Spannungssensor 6 und der MG-Steuereinrichtung 7 verbunden ist und beide steuert.
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Ein Betrieb der Fahrzeugladevorrichtung wird nun mit Bezug auf das Blockdiagramm von 2 beschrieben, welches die Verarbeitung durch die Systemsteuereinrichtung und die MG-Steuereinrichtung zeigt. Die MG-Steuereinrichtung 7 empfängt eine Sollladespannung Vtgt, welche von einem Vtgt-Übertragungsabschnitt 12 in der Systemsteuereinrichtung 8 übertragen wird und liest eine Systemspannung Vsys von dem Spannungssensor 6, die an dem Ausgabeterminal des Wechselrichters 4 bereitgestellt ist. Außerdem wird ein Feld-Arbeitsverhältnis einem Rückkopplungsberechnungsprozess in einem Feld-Arbeitsverhältnis-Berechnungsabschnitt 21 unterzogen, damit die Sollladespannung Vtgt und die Systemspannung Vsys miteinander übereinstimmen. Eine Feldstromausgabeschaltung 22 ist durch das berechnete Feld-Arbeitsverhältnis PWM-getrieben. Folglich wird ein Feldstrom, entsprechend dem berechneten Feld-Arbeitsverhältnis, an eine Feldspule 31 in dem MG 3 ausgegeben und dadurch wird ein Ausgabestrom des MG 3 gesteuert. Außerdem wird in der MG-Steuereinrichtung 7 die Rotationszahl bzw. Drehzahl des MG 3, Nmg, einer Berechnungsverarbeitung in einem MG-Rotationszahl-Nmg-Berechnungsabschnitt bzw. MG-Drehzahl-Nmg-Berechnungsabschnitt 23 in Übereinstimmung mit einem Signal von einem Rotationpositionserfassungssensor bzw. Drehpositionserfassungssensor (nicht gezeigt), welcher die Rotationsposition bzw. Drehposition des Rotors des MG 3 erfasst, unterzogen und die berechnete Rotationszahl Nmg wird an die Systemsteuereinrichtung 8 von einem Nmg-Übertragungsabschnitt 24 übertragen. Ferner wird, in der Systemsteuereinrichtung 8, die Sollladespannung Vtgt Berechnungsverarbeitung in einem Sollladespannung-Vtgt-Berechnungsabschnitt 11 in Übereinstimmung mit der Systemspannung Vsys, die von dem Spannungssensor 6 gelesen wird, und der Rotationszahl bzw. Drehzahl des MG 3, Nmg, die von der MG-Steuereinrichtung 7 empfangen wird unterzogen. Die berechnete Vtgt wird von dem Vtgt-Übertragungsabschnitt 12 zu der MG-Steuereinrichtung 7 übertragen. Durch eine Reihe dieser Operationen wird eine durch den MG 3 erzeugte elektronische Leistung in dem Wechselrichter 4 zu einem DC umgewandelt, um den Kondensator 5 zu laden.
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Ein spezielles Berechnungsverfahren des Feld-Arbeitsverhältnisses wird nun mit Bezug auf 3 beschrieben, welches das Blockdiagramm des Feld-Arbeitsverhältnis-Berechnungsabschnitts 21 zeigt. Eine Abweichung E wird durch eine Berechnungsverarbeitung der Sollladespannung Vtgt und der Systemspannung Vsys gesetzt. Nachfolgend wird eine PI-Steuerberechnung unter Verwendung der Abweichung E durchgeführt. Eine Berechnungsgleichung der PI-Steuerung wird durch: Kp × E + Ki × fEdt beschrieben, wobei Kp eine proportionale Verstärkung ist und Ki eine integrale Verstärkung ist. Diese Verstärkungen werden in der MG-Steuereinrichtung 7 als Konstanten gespeichert. Ein Wert, der durch Abschneiden des Berechnungsergebnisses der PI-Steuerberechnung an den unteren und oberen Grenzen gefunden wird, um einen Bereich von 0% bis 100% abzudecken, ist das Feld-Arbeitsverhältnis. Da die Feldstromausgabeschaltung 22 durch das Feld-Arbeitsverhältnis, das in dieser Weise berechnet wird, PWM-getrieben ist wird ein Feldstrom entsprechend des Feld-Arbeitsverhältnis an die Feldspule 31 in dem MG 3 ausgegeben und elektrische Leistung entsprechend dem Feldstrom wird von dem MG 3 ausgegeben. Eine DC-Ausgabespannung nachdem eine elektrischer Leistung, die durch den MG 3 erzeugt wird in dem Wechselrichter 4 gleichgerichtet ist, d. h. die Systemspannung Vsys, wird durch den Spannungssensor 6 gemessen. Wenn Vsys wieder in den Feld-Arbeitsverhältnis-Berechnungsabschnitt 21 eingegeben wird, wird die Rückkopplungsberechnung des Feld-Arbeitsverhältnisses wiederholt.
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Zur selben Zeit wird, in der MG-Steuereinrichtung 7, die Rotationsposition bzw. Drehposition des MG 3 mit einem Signal von dem Rotationspositionserfassungssensor bzw. Drehpositionserfassungssensor (nicht gezeigt) durch den MG-Rotationszahl-Nmb-Berechnungsabschnitt 23 erfasst. Die Rotationszahl des MG 3, Nmg, wird einer Berechnungsverarbeitung auf der Basis eines Werts der Änderung in der Rotationsposition für eine Periode T2 (zum Beispiel 1.25 ms) von Verarbeitungszyklen unterzogen. Die berechnete Nmg wird an die Systemsteuereinrichtung 8 von dem Nmg-Übertragungsabschnit t24 übertragen.
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Eine Verarbeitung, die durch die Systemsteuereinrichtung 8 durchgeführt wird, wird nun mit Bezug auf das Flussdiagramm von 4 beschrieben. Die Verarbeitung, die in 4 dargestellt ist, wird wiederholt in einem vorbestimmten Verarbeitungszykus T1 (zum Beispiel 10 ms) durchgeführt. In Schritt S101, wird die Rotationszahl des MG 3, Nmg, von der MG-Steuereinrichtung 7 empfangen. In Schritt S102, wird Vsys gemessen. In Schritt S103 wird Vtgt zu Vtgt + α aktualisiert. Hierbei wird worher ein Wert auf α gesetzt und α wird in der Systemsteuereinrichtung 8 als eine Konstante gespeichert. Ein Beispiel eines Setzverfahrens von α wird nun beschrieben.
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Anfangs wird ein Nennstrom Imax (zum Beispiel 50 A) und ein Innenwiderstandswert Rc (zum Beispiel 1 mΩ) des Kondensators 5 von dem charakteristischen Wert des Kondensators 5 erlangt. Ein Widerstand R0 (z. B. 29 mΩ) des Drahts von dem Ausgabeende des Wechselrichters 4 zu dem Kondensator 5 wird aus der Länge und der Dicke des Drahts berechnet. In anderen Worten, ein Gesamt-Widerstandswert R der Ladeschaltung des Kondensators 5 findet sich zu R0 + Rc. Im Übrigen, im Fall des Ladens mit der Ladespannung Vsys + V0 für das aktuelle Vsys, wird der Ladestrom I(t) ausgedrückt durch: I(t) = (V0/R) × exp(–t/R/C) (1).
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Der Maximalstrom I0 wird ausgedrückt durch: I0 = V0/R (2).
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Da V0, welches V0/R = Imax genügt, eine Potentialdifferenz (hier 1.5 V) ist, welches den Nennstrom Imax erzeugt, wird der Spannungswert α auf einen Wert (z. B. 1 V) kleiner als V0 gesetzt und in der Systemsteuereinrichtung 8 als eine Konstante gespeichert. Durch Verwendung des gespeicherten α, wird Vtgt auf Vsys + α gesetzt. Die Beziehung der Systemspannung und des Ladestroms, wenn Vtgt in dieser Weise gesetzt ist, wird in 5 dargelegt. Da Vtgt zu Vsys + α unter Verwendung des gemessenen Werts von Vsys in jedem Verarbeitungszyklus T1 aktualisiert wird, wird die Potentialdifferenz zwischen Vtgt und Vsys, wenn Vtgt aktualisiert wird, gefunden α zu sein. Folglich fließt der Maximalstrom α/R (hier 33 A) als ein Ladestrom und der Ladestrom ist geringer als Imax.
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Ein Spannungswert Vc, welcher durch Subtrahieren einer Spanne (zum Beispiel 5 V) von der Spannungsfestigkeit des Kondensators 5 gefunden wird, welche von dem charakteristischen Wert des Kondensators 5 erlangt wird, wird vorher berechnet und in der Systemsteuereinrichtung 8 als eine Konstante gespeichert. In Schritt S104 wird die obere Grenze von Vtgt bei Vc abgeschnitten. Ferner wird, in Schritt S105, die obere Grenze an oder unter der Maximalladespannung Vmg abgeschnitten, die durch Nmg bestimmt wird. Der Wert von Vmg für Nmg wird durch tatsächliches Messen der Maximalladespannung für Nmg gefunden, wenn elektrische Leistung, zum Beispiel durch das Feld-Arbeitsverhältnis von 90%, erzeugt wird und dieser Wert wird in der Systemsteuereinrichtung 8 als ein Kartenwert bzw. Abbildwert gespeichert. In Schritt S106 wird Vtgt zu der MG-Steuereinrichtung 7 übertragen.
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Eine Verarbeitung, um das Feld-Arbeitsverhältnis einer Rückkopplungsberechnungsverarbeitung zu unterziehen, und, um den Feldstrom in der MG-Steuereinrichtung 7 zu berechnen, wird unter Verwendung des Flussdiagramms von 6 beschrieben. Die Verarbeitung, um den in 6 gezeigten Feldstrom des MG 3, zu steuern, wird wiederholt in einem vorbestimmten Verarbeitungszyklus T2 (zum Beispiel 1.25 ms) durchgeführt. In Schritt S201 wird Vtgt von der Systemsteuereinrichtung 8 empfangen. In Schritt S202 wird Vsys von dem Spannungssensor 6 gelesen. In Schritt S203 wird das Feld-Arbeitsverhältnis einer Rückkopplungsberechnungsverarbeitung unterzogen in Übereinstimmung mit dem Blockdiagramm von 3, damit Vtgt und Vsys miteinander übereinstimmen. In Schritt S204 ist die Feldstromausgabeschaltung 22 durch das Feld-Arbeitsverhältnis, das in Schritt S203 berechnet wird, PWM-getrieben und der Feldstrom, der das Feld-Arbeitsverhältnis entspricht, wird an die Feldspule 31 in dem MG 3 ausgegeben.
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Wie beschrieben wird, entsprechend der ersten Ausführungsform, die Sollladespannung Vtgt gesetzt, so dass ein Ladestrom an oder über der oberen Grenze eines Ladestroms zu keiner Zeit generiert wird. Folglich besteht, im Vergleich zu Fällen, in denen Techniken von Patentdokument 1 und Patentdokument 2 direkt angewendet werden, um den Kondensator in einem hybriden Automobil zu laden, ein Vorteil des Verhinderns eines großen Stroms, welcher den Kondensator beschädigt oder zerstört durch Fließen darin zu jeder Zeit. Außerdem kann, durch Durchführen der Rückkopplungsregelung auf dem Feldstrom des elektrischen Generators, elektrische Leistung, die durch den Feldstrom verbraucht wird, geringer sein als die elektrische Leistung, die durch den Widerstand, die Induktivität, den Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker, oder die Konstantstromschaltung in Patentdokument 3 und Patentdokument 4 verbraucht wird. Folglich erlangt die Ausführungsform 1 eine höhere Effizienz als die in Patentdokument 3 und Patentdokument 4. Mit Blick auf das Vorhergehende kann die Erfindung ferner eine höhere Effizienz mit einer Ladevorrichtung geeignet zum Verhindern von Beschädigung oder Zerstörung des Kondensators erlangen.
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Ein Unterschied von Vorteilen zwischen der Fahrzeugladevorrichtung der ersten Ausführungsform und den Ladevorrichtungen von Patentdokument 1 bis 4 in der verwandten Technik wird unter Verwendung spezieller Beispiele beschrieben.
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In Patentdokument 1 wird zum Beispiel ein Kondensator mit einem Nennstrom von 50 A, dessen obere Grenzspannung, verfügbar innerhalb der Spannungsfestigkeit des Kondensators, beschränkt ist auf 30 V verwendet. Gesetzt, dass eine Ausgabe des elektrischen Generators 5 kW ist, ist ein Gesamt-Widerstandswert der Kondensatorladeschaltung, die den Innenwiederstand des Kondensators beinhaltet, 30 mΩ, und die aktuelle Spannung des Kondensators ist 0 V. Dann kann, in dem Fall in dem ein Laden gestartet wird, wenn die Ausgabespannung des Gleichrichters 30 V ist, der Ausgabestrom nicht angepasst werden. Folglich besteht die Möglichkeit, dass ein Strom von 167 A, welches der Maximal-Ausgabestrom des elektrischen Generators ist, in den Kondensator fließen.
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In Patentdokument 2 wird, da keine obere Grenze zu einer Spannungsdifferenz zwischen der Sollladespannung und der aktuellen Spannung des Kondensators gesetzt wird, zum Beispiel, in einem Fall, in dem ein Kondensator, der einen Nennstrom von 50 A aufweist und dessen obere Grenzspannung, verfügbar gut innerhalb der Spannungsfestigkeit des Kondensators, auf 30 V begrenzt ist, verwendet wird, die Sollladespannung auf 30 V gesetzt sogar, wenn die aktuelle Spannung des Kondensators 0 V ist. Folglich besteht die Möglichkeit, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der Sollladespannung und der aktuellen Spannung des Kondensators 30 V wird. In diesem Fall, gegeben, dass eine Ausgabe des elektrischen Generators 5 kW ist, der Gesamtwiderstandswert der Kondensatorladeschaltung 30 mΩ ist, und die aktuelle Spannung des Kondensators 0 V ist, ist es dann eine Möglichkeit, dass ein Strom von 167 A, welches der Maximalausgabestrom des elektrischen Generators ist, in den Kondensator fließt.
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Im Gegensatz dazu kann, in der ersten Ausführungsform, da die Sollladespannung gesetzt werden kann, so dass ein Ladestrom an oder über den oberen Grenzwert eines Ladestroms nicht erzeugt wird, zum Beispiel sogar wenn die Spannung des Kondensators 0 V ist, die Sollladespannung auf 1 V gesetzt werden. Daher wird, gegeben, dass ein Gesamt-Widerstandswert der Kondensatorladeschaltung 30 mΩ ist, dann der Ladestrom auf maximal 33 A unterdrückt, welches geringer ist als der Nennstrom des Kondensators, 50 A. Folglich kann ein Vorteil erlangt werden, dass ein großer Strom, der Beschädigung oder Zerstörung des Kondensators verursachen kann, verhindert werden kann, in den Kondensator zu fließen zu jeder Zeit.
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In Patentdokument 3, zum Beispiel, in einem Fall, in dem ein Nennstrom des Kondensators 50 A ist und eine Spannung, die von dem Wechselrichter ausgegeben wird, maximal 50 V ist, der Widerstand, der zwischen dem Wechselrichter und dem Kondensator zwischengelegen ist, einen Widerstand von 1 Ω. In diesem Fall, ist die elektrische Leistung, die durch den Widerstand verbraucht wird, 2.5 kW. Gleichermaßen, in einem Fall in dem der Widerstand oder die Induktivität zwischen den elektrischen Generator und den Wechselrichter zwischengeschaltet ist, wird elektrische Leistung von etwa 2.5 kW durch den Widerstand oder die Induktivität verbraucht.
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In Patentdokument 4 wird zum Beispiel in einem Fall in dem ein Nennstrom des Kondensators 50 A ist, ein von dem Wechselrichter ausgegebener Strom maximal 50 V ist, und eine Ausgabe des elektrischen Generators 5 kW ist, gefunden, dass der Ausgabestrom 100 A ist. Jedoch wird, da der Ladestrom zu dem Kondensator auf 50 A durch den Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker oder die Konstantstromschaltung beschränkt ist, bis zu 50 A durch den Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker oder die Konstantstromschaltung verbraucht, das heißt ein Strom äquivalent zu 2.5 kW elektrischer Leistung wird verbraucht.
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Im Unterschied hierzu wird, in Ausführungsform 1, der Feldstrom von einer 14-V-Batterie für elektrische Komponenten bereitgestellt und ist etwa maximal 20 A. Folglich ist die elektrische Leistung, die durch die Feldleistung verbraucht wird, maximal 0.28 kW. Folglich ist die elektrische Leistung, die durch den Feldstrom in der Ladevorrichtung der Erfindung verbraucht wird, geringer als die elektrische Leistung, die durch den Widerstand, die Induktivität, den Aufwärts- und Abwärts-Zerhacker, oder die Konstantstromschaltung in der Ladevorrichtung in der verwandten Technik verbraucht wird. Demzufolge erlangt die Erfindung eine höhere Effizienz. Zusätzlich ist es nach der Erfindung, da die Sollladespannung so gesetzt werden kann, dass der Ladestrom des Kondensators geringer ist als der obere Grenzwert, möglich, einen großen Strom zu verhindern, der den Kondensator beschädigt oder zerstört durch Fließen in den Kondensator zu jeder Zeit.
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Wie beschrieben wird, in der Fahrzeugladevorrichtung der ersten Ausführungsform, die Sollladespannung gesetzt, um ein Ladestrom geringer als der obere Grenzwert des Ladestroms zu sein, welcher die obere Grenze des Ladestroms ist, der für jede elektrische Speichereinrichtung bestimmt wird, und der Feldstrom des elektrischen Generators wird gesteuert, damit die Ladespannung mit der Sollladespannung übereinstimmt. Folglich kann ein signifikanter Vorteil erlangt werden, dass die Effizienz im Vergleich mit der Ladervorrichtung in der verwandten Technik verbessert werden kann während der Verhinderung von Beschädigung oder Zerstörung der elektronischen Speichereinrichtung.
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Als andere Ausführungsformen ist es möglich, die Systemspannung Vsys, die in der Systemsteuereinrichtung 8 eingegeben wird, an die MG-Steuereinrichtung 7 anstelle des Eingebens der Systemspannung Vsys zu der MG-Steuereinrichtung 7 zu übertragen. In diesem Fall führt die MG-Steuereinrichtung 7 die Rückkopplungsberechnung des Feldstroms unter Verwendung von Vsys und der Sollladespannung Vtgt durch, die von der Systemsteuereinrichtung 8 übertragen wird. Umgekehrt ist es auch möglich, die Systemspannung Vsys, die in die MG-Steuereinrichtung 7 eingegeben wird, zu der Systemsteuereinrichtung 8 zu übertragen, so dass die Systemsteuereinrichtung 8 die Sollladespannung Vtgt unter Verwendung der empfangenen Vsys berechnet.
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Bezüglich der Konfiguration der Fahrzeugladevorrichtung der ersten Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, worin die Ladevorrichtung aus unabhängigen Einrichtungen gebildet wird. Es muss jedoch anerkannt werden, dass eine Vielzahl von Einrichtungen integriert sein können. Zum Beispiel ist es auch möglich, eine Steuereinrichtung, in welchem die MG-Steuereinrichtung 7 und die Systemsteuereinrichtung 8 integriert sind, eine Steuereinrichtung, in welchem die Maschinensteuereinrichtung 2 und die Systemsteuereinrichtung 8 integriert sind, und eine Einrichtung, in welchem der MG 3, der Wechselrichter 4, und die MG-Steuereinrichtung 7 integriert sind zu verwenden.
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Außerdem wird, bezüglich der Konfiguration der Fahrzeugladevorrichtung der ersten Ausführungsform, ein Fall beschrieben, in dem ein Kondensator als die elektrische Speichereinrichtung verwendet wurde. Es sollte jedoch anerkannt werden, dass dieselben Vorteile auch erwartet werden können, wenn andere wiederaufladbare sekundäre Batterien, wie eine Nickel-Hydrid-Batterie und eine Lithium-Ionen-Batterie, verwendet werden.
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Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche oder äquivalente Abschnitte in den jeweiligen Zeichnungen.
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Während die aktuell bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben wurden, sollte verstanden werden, dass diese Veröffentlichungen dem Zwecke der Darstellung dienen und, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung, wie dargelegt in den angehängten Ansprüchen, zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-46456 [0003]
- JP 06-197470 [0004]
- JP 2000-278807 [0007]
- JP 2005-269825 [0008]
