DE102013014151A1

DE102013014151A1 - Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug, Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren dafür und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102013014151A1
Application number: DE102013014151.6A
Authority: DE
Inventors: Masamitsu Yuhara; Katsumasa Yoshida; Kazuya Kotani
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2014-05-08
Anticipated expiration: 2033-08-24
Also published as: CN103660961B; JP5998755B2; US20140062414A1; JP2014046737A; US9434262B2; CN103660961A; DE102013014151B4

Abstract

Eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug umfasst einen Generator, der von einem Motor angetrieben wird und Leistung erzeugt, eine Leistungsspeichereinrichtung, welche die von dem Generator erzeugte Leistung daran speichert und die daran gespeicherte Leistung einem elektrischen Verbraucher zuführt, und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die konfiguriert ist, einen Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu detektieren und eine Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während einer Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu ändern. Dadurch kann die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden und zudem die erforderliche Langlebigkeit der Leistungsspeichereinrichtung sichergestellt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug, die mit einem Generator ausgestattet ist, und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben, und insbesondere eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben, die eine Fahrzeugfahrt mit geringem Kraftstoffverbrauch in einem anfänglichen Gebrauchsstadium einer Leistungsquelle bereitstellen können und zudem einen geeigneten Fahrzeugfahrtzustand für eine lange Gebrauchsdauer des Fahrzeugs beibehalten können. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt.
In den letzten Jahren wurde ein Fahrzeug, wie ein Kraftfahrzeug, praktisch genutzt, das eine Funktion des Rückgewinnens bzw. Wiederherstellens von Verlangsamungs- bzw. Verzögerungsenergie an einer Leistungsspeichereinrichtung, z. B. einem Kondensator, zum Zeitpunkt des Verlangsamens des Fahrzeugs und des Verwendens der rückgewonnenen bzw. wiederhergestellten Energie als eine Leistungsversorgung der elektrischen Einrichtungen aufweist, und zwar zusätzlich zu einem Verbessern der Verbrennung des Motors, des Verringerns von Fahrzeuggewicht, und so weiter, um den Kraftstoffverbrauch (Kraftstoffeffizienz) zu verbessern.
Der oben beschriebene Kondensator weist jedoch im Allgemeinen das Problem auf, dass, wenn die Spannung des Kondensators zu dem Zeitpunkt des Speicherns der Leistung hoch ist, sich der Kondensator umgehend verschlechtert, so dass die Kapazität (d. h. die elektrostatische Kapazität) des Kondensators schnell abnimmt.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-268122 zeigt beispielsweise eine Technologie auf, dass, wenn ein elektrisches System gestoppt wird, die für einen Start des elektrischen Systems erforderliche Leistung auf eine niedrige Spannung gemäß einem Verschlechterungsgrad des Kondensators festgelegt wird und diese Leistung für den Start an dem Kondensator gespeichert wird, um ein Fortschreiten der Verschlechterung des Kondensators zu verhindern bzw. einzuschränken.
Mittlerweile wird ein Fahrzeug in der Praxis verwendet, das eine Leerlaufstopp- bzw. -anschlagsfunktion aufweist, die in der Lage ist, einen Motor unter einer spezifizierten Bedingung während eines temporären Stopps an einem Verkehrssignal oder dergleichen automatisch zu stoppen, um den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Gemäß dem Fahrzeug, das die Leerlaufstoppfunktion aufweist, gilt in dem Fall des Verwendens des Kondensators als eine Leistungsspeichereinrichtung dass, je mehr Leistung an dem Kondensator gespeichert ist, desto länger dauert der Leerlaufstopp, so dass sich der Kraftstoffverbrauch ordnungsgemäß verbessern kann.
Um jedoch den Langzeitleerlaufstoppbetrieb zu erzielen, kann es erforderlich sein, die Spannung des Kondensators auf eine höhere Spannung festzulegen und diese Spannung beispielsweise vorher während einer Halte- bzw. Stillstandszeit zu speichern, wo das Fahrzeug nicht verwendet wird. Daher kann sich der Kondensator umgehend verschlechtern, so dass die Kapazität des Kondensators schnell abnehmen kann. Folglich kann die notwendige Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit als die Leistungsspeichereinrichtung des Fahrzeugs nicht sichergestellt werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben bereitzustellen, die den Kraftstoffverbrauch beispielsweise mittels des Leerlaufstopps ordnungsgemäß verbessern können und zudem die erforderliche Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit der Leistungsspeichereinrichtung (Kondensator) sicherstellen.
Diese Aufgabe wird durch die Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben gemäß der vorliegenden Erfindung der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der anderen abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, umfassend einen Generator, der von einem Motor bzw. einer Kraftmaschine des Fahrzeugs angetrieben wird und Leistung erzeugt, eine Leistungsspeichereinrichtung, welche die von dem Generator erzeugte Leistung daran speichert und die daran gespeicherte Leistung einem elektrischen Verbraucher zuführt, und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung, die konfiguriert ist, einen Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu detektieren und eine Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während einer Halte- bzw. Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu ändern.
Dabei beinhaltet das oben beschriebene Ändern der Spannung der Leistungsspeichereinrichtung nicht nur das Ändern von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung, sondern auch das Ändern von einer niedrigen Spannung auf eine hohe Spannung. Ferner kann die oben beschriebene Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung basierend auf einem aktuellen Verschlechterungszustand oder einem zukünftigen Verschlechterungszustand, der aus einem Verlauf des Verschlechterungszustands bisher geschätzt wird, ändern. Ferner bedeutet die oben beschriebene Halte- bzw. Stillstandszeit ein Zustand, wo ein Fahrzeug gestoppt ist und sein Motor gestoppt ist, wobei eine Zündung ausgeschaltet ist, so dass im Wesentlichen kein Aufladen/Entladen der Leistungsspeichereinrichtung des Fahrzeugs auftritt (jedoch kann eine geringe Menge an Elektrizität, wie ein Dunkelstrom (Leerlauf- bzw. Stillstandsstrom) fließen). (Beispielsweise ist die Stillstandszeit ein Zustand, wo das Fahrzeug bei Nacht in einer Garage geparkt ist und bis zum nächsten Morgen nicht verwendet wird.)
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann die Fahrzeugfahrt mit dem geringen Kraftstoffverbrauch ordnungsgemäß mittels des Leerlaufstopps beispielsweise in dem anfänglichen Gebrauchsstadium der Leistungsquelle und auch nachdem die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung auf eine niedrigere Leistung beispielsweise gemäß dem Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung geändert ist bereitgestellt werden, wobei die erforderliche Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit der Leistungsspeichereinrichtung ordnungsgemäß sichergestellt werden kann, so dass der geeignete Fahrzeugfahrtzustand für eine lange Gebrauchsdauer des Fahrzeugs beibehalten werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ändert die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung dahingehend bestimmt wird, dass sich die Leistungsspeichereinrichtung verschlechtert. Dadurch kann ein unsachgemäßes Voranschreiten der Verschlechterung der Leistungsspeichereinrichtung ordnungsgemäß auf einfache Weise durch Ändern der Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von der hohen Spannung auf die niedrige Spannung eingeschränkt bzw. verhindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug ferner einen DC/DC-Wandler, der zwischen der Leistungsspeichereinrichtung und den elektrischen Verbraucher gekoppelt ist, wobei der DC/DC-Wandler konfiguriert ist, in der Lage zu sein, einen Teil der an der Leistungsspeichereinrichtung gespeicherten Leistung an den elektrischen Verbraucher über den DC/DC-Wandler zuzuführen und die Menge der dem elektrischen Verbraucher zugeführten Leistung einzustellen bzw. anzupassen, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung eine Steuerungs- bzw. Regelungseinheit umfasst, die an den DC/DC-Wandler ein Steuerungs- bzw. Regelungssignal zum Einstellen bzw. Anpassen der Menge an Leistung ausgibt, die dem elektrischen Verbraucher über den DC/DC-Wandler zugeführt wird. Dadurch kann die oben beschriebene Spannungsänderung der Leistungsspeichereinrichtung gemäß dem Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch ordnungsgemäßes Steuern bzw. Regeln des DC/DC-Wandlers erzielt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Leistungsspeichereinrichtung ein Kondensator und die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung wird basierend auf der Kapazität des Kondensators durchgeführt, die zu einem jeden spezifizierten Zeitraum während der Stillstandszeit gemessen wird. Da die Verschlechterungszustandsdetektion des Kondensators durch Nutzen der Kapazität des Kondensators erzielt wird, kann dadurch die Detektion leichter sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators zu dem Zeitpunkt, wenn eine nächste Messung der Kapazität des Kondensators durchgeführt wird, oder zu dem Zeitpunkt erreicht, wo eine Dauer der Betriebsgarantie des Kondensators abläuft. Da die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung durch die Schätzung des Verschlechterungszustands des Kondensators zu dem nächsten Messzeitpunkt oder zu dem Zeitpunkt, wo die Dauer der Betriebsgarantie des Kondensators abläuft, erzielt wird, kann dadurch der Verschlechterungszustand des Kondensators ordnungsgemäß akkurat detektiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug ferner eine Batterie, wobei die Leistungsspeichereinrichtung mit einem ersten Schaltungsabschnitt gekoppelt ist, der den Generator und den DC/DC-Wandler verbindet, die Batterie mit einem zweiten Schaltungsabschnitt gekoppelt ist, der den DC/DC-Wandler und den elektrischen Verbraucher verbindet, ein Bypass-Schaltungsabschnitt bereitgestellt ist, der den ersten Schaltungsabschnitt und den zweiten Schaltungsabschnitt verbindet und den DC/DC-Wandler umgeht, ein Schalter bereitgestellt ist, der betriebsfähig ist, zum Kurzschließen des Bypass-Schaltungsabschnitts zu schließen, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Schaltungsabschnitt und dem zweiten Schaltungsabschnitt ein spezifizierter Wert oder kleiner ist, und zu öffnen, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als der spezifizierte Wert, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung ferner konfiguriert ist, einen Verschlechterungszustand der Batterie zu detektieren und die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Batterie zu ändern. Da die Spannung des Kondensators während der Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Batterie geändert wird, beispielsweise von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung geändert wird, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Batterie dahingehend bestimmt wird, dass sich die Batterie verschlechtert, kann ordnungsgemäß vermieden werden, dass eine Versorgungsspannung zu dem elektrischen Verbraucher unter eine Betriebsgarantiespannung in einem Fall abfällt, in dem die dem elektrischen Verbraucher zuzuführende Leistung nur aus der Batterie bereitgestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren für eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die einen Generator, der von einem Motor bzw. einer Kraftmaschine des Fahrzeugs angetrieben wird und Leistung erzeugt, und eine Leistungsspeichereinrichtung umfasst, welche die von dem Generator erzeugte Leistung daran speichert und die daran gespeicherte Leistung einem elektrischen Verbraucher zuführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Detektieren eines Verschlechterungszustands der Leistungsspeichereinrichtung und Ändern einer Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während einer Halte- bzw. Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung, so dass die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung geändert wird, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung dahingehend bestimmt wird, dass sich die Leistungsspeichereinrichtung verschlechtert. Dieses Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren einer Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug kann im Wesentlichen die gleichen Effekte wie diejenigen der oben beschriebenen Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen.
Vorzugsweise ist die Leistungsspeichereinrichtung ein Kondensator, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner die Schritte umfasst:
Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators basierend auf der Kapazität des Kondensators und/oder Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators zu dem Zeitpunkt, wenn eine nächste Messung der Kapazität des Kondensators durchgeführt wird, und/oder Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators zu dem Zeitpunkt, wenn eine Dauer einer Betriebsgarantie des Kondensators abläuft.
Es ist ferner bevorzugt, dass die Leistungsquellenvorrichtung ferner eine Batterie (20) umfasst, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner den Schritt umfasst:
Ändern der Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Batterie dahingehend bestimmt wird, dass sich die Batterie verschlechtert.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, das computerimplementierte Instruktionen umfasst, die, wenn auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte des oben genannten Verfahrens ausführen können.
Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung deutlich, die auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt.
1 ist ein Blockdiagramm eines Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-Systems, auf das eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt sind.
2 ist ein Flussdiagramm, das schematisch einen Betrieb der Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und das Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine Flussdiagramm, das schematisch einen Betrieb der Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und das Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wenn einem Minimumspannung einer Batterie von 2 geschätzt wird.
4 sind Laufzeitdiagramme, die eine Änderung einer Ziel- bzw. Sollspannung eines Kondensators während einer Halte- bzw. Stillstandszeit gemäß einem Verschlechterungszustand des Kondensators zeigen.
5 sind Laufzeitdiagramme, die eine Änderung der Sollspannung des Kondensators während der Stillstandszeit gemäß einem Verschlechterungszustand einer Batterie zeigen.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 zeigt ein Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-System 1, auf das eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren derselben gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewandt sind. Das Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-System 1 umfasst einen Regenerativalternator bzw. -wechselstromgenerator 10, der zu einer Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-Leistungserzeugung, die zu dem Zeitpunkt einer Verlangsamung bzw. Verzögerung des Fahrzeugs durchgeführt wird, und einer normalen Leistungserzeugung in der Lage ist, die durch einen Antrieb eines Motors bzw. einer Kraftmaschine (nicht dargestellt) durchgeführt wird, eine Batterie 20, einen Kondensator 30, der in der Lage ist, die von dem Regenerativwechselstromgenerator 10 erzeuge Leistung zu speichern, einen DC/DC-Wandler 40, der eine Leistungsversorgung einer elektrischen Einrichtung 60 steuert bzw. regelt, die verschiedenen Arten von Einrichtung des Fahrzeugs umfasst, eine Steuerungs- bzw. Regelungseinheit oder Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung 50 (im Folgenden als „ECU 50” bezeichnet), die Steuerungs- bzw. Regelungssignale zum Steuern bzw. Regeln des Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-Systems 1 ausgibt, und ein Bypass-Relais 70, das an einem Bypass-Schaltungsabschnitt 75 bereitgestellt ist, der den DC/DC-Wandler 40 umgeht.
Der Regenerativwechselstromgenerator 10 und der DC/DC-Wandler 40 sind über einen ersten Schaltungsabschnitt 15 verbunden und der Kondensator 30 ist mit diesem ersten Schaltungsabschnitt 15 verbunden. Ferner sind der DC/DC-Wandler 40 und die elektrische Einrichtung 60 über einen zweiten Schaltungsabschnitt 65 verbunden und die Batterie 20 ist mit diesem zweiten Schaltungsabschnitt 65 verbunden.
Zudem ist das Bypass-Relais 70 unter Umgehung des DC/DC-Wandlers 40 bereitgestellt, um zum Trennen des ersten Schaltungsabschnitts 15 und des zweiten Schaltungsabschnitts 65 zu öffnen oder zum Verbinden, d. h. Kurzschließen des ersten Schaltungsabschnitts 15 und des zweiten Schaltungsabschnitts 65 zu schließen.
Der Regenerativwechselstromgenerator 10, der von dem Motor mit einem Riemen angetrieben wird, ist ein Wechselstromgenerator vom Typ variabler Spannung, der die kinetische Energie zum Zeitpunkt des Verlangsamens des Fahrzeugs und dergleichen zur Leistungsrückgewinnung effektiv regeneriert bzw. wiederherstellt. Die Spannung des Regenerativwechselstromgenerators 10 kann für eine effiziente Leistungsversorgung und -speicherung bis zu einem Maximum von näherungsweise 25 V erhöht werden.
Die Batterie 20 ist eine gewöhnliche Pb-(Blei-)Batterie.
Der Kondensator 30 ist ein niederohmiger elektrischer Doppelschichtkondensator (EDLC) mit hoher Kapazität, der in der Lage ist, wiederhergestellte bzw. rückgewonnene elektrische Energie hoher Kapazität schnell zu speichern und die gespeicherte elektrische Energie effizient zum Gebrauch zu entnehmen. Verglichen mit einer Li-(Lithium-)lonenbatterie, die für elektrische Kraftfahrzeuge verwendet wird, oder der gewöhnlichen Pb-Batterie ist der Kondensator 30 vorteilhafter für die schnelle Leistungsspeicherung (für mehrere Sekunden während einer Fahrzeugfahrt bei einer Geschwindigkeit von 50–60 km/h), die unbegrenzte Tiefe der Entladung, der semipermanenten Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit, und dergleichen.
Der DC/DC-Wandler 40 gibt seine Spannung mit Verringern des maximalen DC bzw. Gleichstroms von näherungsweise 25 V auf einen DC von näherungsweise 14 V aus, und ist in der Lage, bis zu einem spezifizierten Ausgabe- bzw. Ausgangsstrom zu strömen (bis zu einem zulässigen Ausgabe- bzw. Ausgangsstromwert (zulässiger Grenzwert) von näherungsweise 50 A). Im Allgemeinen kann der DC/DC-Wandler 40, der eine größere Kapazität aufweist, größer und teurer sein.
Ferner ist der DC/DC-Wandler 40 konfiguriert, in der Lage zu sein, einen Teil der an dem Kondensator 30 gespeicherten Leistung der elektrischen Einrichtung 60 mittels des DC/DC-Wandlers 40 zuzuführen und die Menge der oben beschriebenen Leistung einzustellen bzw. anzupassen, die der elektrischen Einrichtung 60 zugeführt wird. Genauer gesagt wird die Spannung des Kondensators 30 im Allgemeinen so gesteuert bzw. geregelt, dass sie durch eine Rückkopplungsregelung auf eine spezifizierte geeignete Spannung (Ziel- bzw. Sollspannung) einstellbar bzw. anpassbar ist. Das heißt die abgegebene Leistung von dem Kondensator 30 an die elektrische Einrichtung 60 und der Batterie 20 mittels des DC/DC-Wandlers 40 wird durch ein Steuerungs- bzw. Regelungssignal eingestellt bzw. angepasst, das von der oben beschriebenen ECU 50 ausgegeben wird, so dass die Spannung des Kondensators 30 die oben beschriebene spezifizierte, geeignete Spannung, d. h. die Sollspannung werden kann.
Die ECU 50 managt und steuert bzw. regelt einen Betrieb des Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-Systems 1 insgesamt.
Die elektrische Einrichtung 60 umfasst beispielsweise eine Lampe, einen Defroster, ein Gebläse, eine Sitzheizung, einen Lüfter, eine Zündung, eine Motorsteuer- bzw. -regeleinheit, eine DSC (dynamische Stabilitätskontrolle), eine EPA (elektromotorische Servolenkung), ein Leistungsfenser, und so weiter.
Gemäß dem Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-System 1 wird die Leistungserzeugung durch den Regenerativwechselstromgenerator 10 nicht durchgeführt, so lange ausreichend Leistung an der Batterie 20 oder dem Kondensator 30 verbleibt, und zwar selbst zu dem Zeitpunkt des Leerlaufstopps oder des Gaspedals EIN. Dadurch wird diese verbleibende Leistung ordnungsgemäß verwendet, so dass die Leistungserzeugung durch den Motor, der den Kraftstoff verbraucht, ordnungsgemäß eingeschränkt bzw. verhindert werden kann, wodurch der Kraftstoffverbrauch verbessert wird.
Wenn das Fahrzeug in einem städtischen Bereich (Stadt) fährt, finden eine Beschleunigung und Verlangsamung des Fahrzeugs häufig statt, so dass die Leistung an dem Kondensator 30 die gesamte Zeit über ohne Knappheit gespeichert und beibehalten werden kann. Dadurch kann die erforderliche Leistung für die Fahrzeugfahrt größtenteils aus der regenerativen Verlangsamungs- bzw. Verzögerungsenergie erhalten werden.
Als nächstes folgt eine Beschreibung eines spezifischen Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren der Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug zum Ändern der Spannung (im Folgenden als „Sollspannung” bezeichnet) des Kondensator 30, wenn der Zündschalter durch die ECU 50 ausgeschaltet wird (im Folgenden als „IG-AUS” bezeichnet; IG = ignition) und dadurch der Motor gestoppt wird (im Folgenden als „während der Stillstandszeit” bezeichnet), mit Bezug auf 2 und 3.
Zunächst wird die Änderung der Sollspannung des Kondensators 30 während der Stillstandszeit mit Bezug auf das Flussdiagramm von 2 beschrieben.
Eine aktuelle Kapazität C des Kondensators 30 wird in Schritt S1 gemessen. In dem nächsten Schritt S2 wird eine Kapazität C_NEXT des Kondensators 30 zu dem Zeitpunkt, wo eine nächste Messung der Kapazität des Kondensators 30 durchgeführt wird, basierend auf der aktuellen Kapazität C geschätzt, die bisher gemessen wurde, und es wird bestimmt, ob die geschätzte Kapazität C_NEXT eine spezifizierte Kapazität ist oder nicht, die bereitgestellt wird, um eine Betriebsgarantiekapazität C_{MIN_10} zu dem Zeitpunkt, wo eine Dauer einer Betriebsgarantie (beispielsweise 10 Jahre) des Kondensators 30 abläuft (im Folgenden als „Bereitstellungswert C_MIN” bezeichnet), oder größer sicherzustellen. Dieser Bereitstellungswert C_MIN wurde vorher gemäß einer Verwendungsdauer der Leistungsquelle gespeichert. Wenn nicht bestimmt wird, dass die geschätzte Kapazität C_NEXT der Bereitstellungswert C_MIN oder größer ist, das heißt – es wird bestimmt, dass sich der Kondensator 30 so verschlechtert, dass die aktuelle Sollspannung des Kondensators 30 unzureichend oder niedriger ist als die Betriebsgarantiekapazität C_{MIN_10}, – dann wird die Sollspannung V_{CAP_SOAK} des Kondensators 30 während der Stillstandszeit auf eine spezifizierte niedrige Spannung V_{CAP_SOAK_LOW}, z. B. 15 V, in dem nächsten Schritt S6 festgelegt. Die oben beschriebene Schätzung der Kapazität wird nachstehend genauer beschrieben.
Wenn in Schritt S2 bestimmt wird, dass die Kapazität C_NEXT der Bereitstellungswert C_MIN oder größer ist, wird eine Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 in Schritt 3 geschätzt. Die Art und Weise der Schätzung dieser Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 wird nachstehend genauer beschrieben.
Als nächstes wird in Schritt S4 bestimmt, ob die geschätzte Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 eine vorher bereitgestellte Minimumspannung (im Folgenden als „Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN}” bezeichnet), z. B. 11,5 V, oder größer ist. Wenn nicht bestimmt wird, dass die Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} die Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} oder größer ist, das heißt – es wird bestimmt, dass sich die Batterie 20 so verschlechtert, dass keine ausreichende Leistung zu der Zeit von IG-EIN sichergestellt werden kann – dann wird die Sollspannung V_{CAP_SOAK} des Kondensators 30 während der Stillstandszeit in dem Schritt S6 auf die niedrige Spannung V_{CAP_SOAK_LOW} (z. B. 15 V) festgelegt.
Dabei wird die oben beschriebene Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} vorher auf einen spezifizierten Wert festgelegt, so dass, wenn die Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 niedriger ist als diese Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN}, keinerlei ausreichende Leistung der elektrischen Einrichtung 60 zugeführt werden kann.
Wenn in Schritt S4 bestimmt wird, dass die Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 die Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} oder größer ist, wird die Sollspannung V_{CAP_SOAK} des Kondensators 30 während der Stillstandszeit in dem nächsten Schritt S5 auf eine spezifizierte hohe Spannung V_{CAP_SOAK_HIGH}, z. B. 20 V, festgelegt.
Das heißt, bis sich der Kondensator 30 oder die Batterie 20 verschlechtern, wird die Sollspannung V_{CAP_SOAK} des Kondensators 30 während der Stillstandszeit auf die hohe Spannung V_{CAP_SOAK_HIGH} (z. B. 20 V) festgelegt, wohingegen nachdem sich der Kondensator 30 oder die Batterie 20 verschlechtert haben, die Sollspannung V_{CAP_SOAK} des Kondensators 30 während der Stillstandszeit auf die niedrige Spannung V_{CAP_SOAK_LOW} (z. B. 15 V) geändert wird.
Das Messen der Kapazität C des Kondensators 30 in dem Schritt S1 kann vorzugsweise periodisch, z. B. jeden Monat durchgeführt werden. Eine spezifische Art und Weise dieses Messens ist, dass die an dem Kondensator 30 gespeicherte Leistung an einen Widerstand abgegeben wird, der einen vorbestimmten Widerstandswert aufweist, und dann gemessen wird, wie stark die Spannung des Kondensators 30 über einen spezifizierten Zeitraum abfällt. Die Kapazität C des Kondensators 30 kann basierend auf dem Betrag des Abfallens der Kondensatorspannung gemessen werden. Die Kapazität C des Kondensators 30 kann jedoch anstelle der oben beschriebenen direkten Messung indirekt auf eine bekannte Weise geschätzt werden.
Ferner kann anstelle der oben beschriebenen Art und Weise, in der die Kondensatorsollspannung gemäß dem Vergleichsergebnis der geschätzten Kapazität C_NEXT mit dem Bereitstellungswert C_MIN geändert wird, eine alternative Art und Weise angewandt werden. Das heißt die Änderungsrate der Kapazität berechnet sich aus der aktuellen Kapazität C und der vorher gemessenen Kapazität, und die Kapazität zu dem Zeitpunkt, wo die Betriebsgarantiedauer abläuft, wird basierend auf der berechneten Änderungsrate der Kapazität geschätzt, so dass die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} auf die spezifizierte niedrige Spannung V_{CAP_SOAK_LOW}, z. B. 15 V, geändert werden kann, wenn bestimmt wird, dass die geschätzte Kapazität niedriger ist als die Sollkapazität C_{MIN_10} zu dem Zeitpunkt, wo die Betriebsgarantiedauer abläuft.
Als nächstes wird die Art und Weise des Schätzens der Minimumspannung der Batterie 20 mit besonderem Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das schematisch die Schätzung der Minimumspannung der Batterie zeigt, was bzw. die eine Subroutine der Hauptroutine von 2 ist.
Zunächst wird in Schritt S11 ein SOC (Ladezustand; SOC = state of charge), der einen aktuellen Ladezustand der Batterie 20 während der Fahrzeugfahrt zeigt, kontinuierlich gemessen, und wenn das Fahrzeug gestoppt ist und dann der IG-Schalter bzw. Zündschalter ausgeschaltet ist (im Folgenden als „IG-AUS” bezeichnet), dann wird ein Wert (%) des SOC, der zuletzt während der Fahrzeugfahrt gemessen wird (im Folgenden als „SOC_OFF” bezeichnet), an der ECU 50 gespeichert.
In dem nächsten Schritt S12 wird ein Wert des SOC der Batterie 20 zu dem Zeitpunkt, wo die bzw. der nächste IG eingeschaltet wird (im Folgenden als „IG-EIN” bezeichnet; IG = ignition) (im Folgenden als „SOC_ON” bezeichnet), durch Subtrahieren eines SOC_SOAK, der vorher für jedes Fahrzeug bereitgestellt wurde und einem Stoppwert des SOC auf Grund des Dunkelstroms (Stillstandsstroms) (d. h. der während der Stillstandszeit verbrauchten Elektrizität) entspricht, von dem oben beschriebenen gespeicherten SOC_OFF geschätzt.
Nachfolgend wird in Schritt S13 der geschätzte SOC_ON beispielsweise mit einer voreingestellten Umwandlungskarte bzw. -kennfeld oder dergleichen in eine elektromotorische Kraft E_{BAT_ON} der Batterie 20 umgewandelt.
In dem nächsten Schritt S14 wird ein Innenwiderstand R_BAT der Batterie 20 geschätzt. Dann wird in dem nächsten Schritt S15 ein Spannungsabfall V_{BAT_DROP} der Batterie 20 aus der Multiplikation des geschätzten R_BAT und einem voreingestellten Maximumwert I_{ON_MAX} der erforderlichen Elektrizität geschätzt, die augenblicklich zu der Zeit von IG-EIN (d. h. R_BAT × I_{ON_MAX)} fließt.
Zuletzt wird in Schritt S16 eine Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie 20 durch Subtrahieren des Spannungsabfalls V_{BAT_DROP} von der elektromotorischen Kraft E_{BAT_ON} (d. h. E_{BAT_ON} – V_{BAT_DROP}) berechnet und dann wird die Steuerung bzw. Regelung auf die Hauptroutine von 2 zurückgestellt.
Der Betrieb der ECU 50, die das Verzögerungs-Energie-Rückgewinnungs-System 1 basierend auf den oben beschriebenen Flussdiagrammen gemäß der vorliegenden Ausführungsform steuert bzw. regelt, wird mit Bezug auf 4 und 5 beschrieben.
4 sind Laufzeitdiagramme, die eine Änderung der Sollspannung des Kondensators während der Stillstandszeit gemäß der Kapazität des Kondensators 30 beschreiben. Die Abszisse der Laufzeitdiagramme bedeutet die Gebrauchsdauer (Jahr) des Kondensators 30 ab Gebrauchsbeginn, und die Ordinate bedeutet die Kapazität C (F) des Kondensators 30 bzw. die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} (V).
Genauer gesagt zeigt die Abszisse der Laufzeitdiagramme eine Quadratwurzel der Gebrauchsdauer. Das liegt daran, dass die Quadratwurzel der Gebrauchsdauer und die Kapazität des Kondensators im Allgemeinen eine lineare korrelative Beziehung haben, so dass es leichter zu beschreiben sein kann.
Ein Graph mit zwei geraden Linien aus einer Messlinie und einer Bereitstellungslinie, die sich jeweils nach unten rechts abschrägen, ist in einem oberen Laufzeitdiagramm eingezeichnet.
Diese Messlinie ist so gebildet (gemacht), dass die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} auf näherungsweise 20 V festgelegt ist, die Kapazität C wird periodisch für einen Zeitraum von 0 Jahren bis T Jahren der Gebrauchsdauer gemessen, beispielsweise jeden Monat, dann ist eine gerade Linie, die sich mehreren Punkten dieser gemessenen Werte nähert, eingezeichnet, und diese gerade Linie ist auf bzw. bis zu 10 Jahren der Gebrauchsdauer erstreckt, zum Beispiel.
Dementsprechend bedeutet der Gradient der Messlinie eine Geschwindigkeit der Kapazität des Kondensators 30, die mit verstreichender Zeit abnimmt, das heißt eine Fortschrittsgeschwindigkeit der Verschlechterung des Kondensators 30.
Die oben beschriebene Bereitstellungslinie ist so gebildet (gemacht), dass die Kondensatorkapazität C_{MIN_10}, die in der Lage ist, eine effektive Fahrzeugfahrt mit einem erforderlichen bzw. gewünschten Kraftstoffverbrauch auch zu dem Zeitpunkt nach Ablauf der 10jährigen Gebrauchsdauer bereitzustellen, als die Sollkapazität an dem 10-Jahre-Zeitpunkt voreingestellt ist und dann die Linie direkt bzw. gerade zurück zu dem Gebrauchsbeginn von dem 10-Jahre-Zeitpunkt mit einem spezifizierten Gradienten gezeichnet ist, der vorher aus Experimenten oder dergleichen erhalten werden kann, und zwar entsprechend einer Abfallrate der Kapazität in dem Fall einer kontinuierlichen Verwendung mit der Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} von 15 V. Das heißt der Bereitstellungswert C_MIN der Kapazität in dem Fall, in dem die Kondensatorsollspannung V_{CAP_SOAK} auf die niedrige Spannung (15 V) festgelegt ist, ist durchgängig an einem Graphen gezeichnet (eingezeichnet), so dass die Kondensatorsollkapazität C_{MIN_10} zu dem Zeitpunkt des Ablaufs der Betriebsgarantiedauer (10 Jahre) erzielt (bereitgestellt) werden kann.
Die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} wird auf näherungsweise 20 V festgelegt und dann wird der Gebrauch des Fahrzeugs begonnen. Die Kapazität C des Kondensators 30 wird jeden Monat ab dem Gebrauchsbeginn gemessen (S1) und die tatsächlich gemessenen Werte werden in der ECU 50 gespeichert. Die Kapazität C_NEXT nach einem Monat wird basierend auf den Daten der Kapazität C geschätzt, die bisher gemessen und gespeichert wurden.
Dabei ist die oben beschriebene Schätzung die gleiche wie dass die oben beschriebene Messlinie gebildet (gemacht) wird basierend auf den tatsächlich gemessenen Werten an dem Graphen und dann die Kapazität nach einem Monat basierend auf dieser Messlinie erhalten wird.
Die geschätzte Kapazität C_NEXT nach einem Monat und der Bereitstellungswert C_MIN nach diesem Zeitpunkt werden miteinander verglichen (S2), und wenn nicht bestimmt wird, dass die Kapazität C_NEXT der Bereitstellungswert C_MIN oder größer ist (d. h. C_NEXT < C_MIN), wird die Gebrauchsdauer T berechnet, wenn bzw. wann die Kapazität gleich dem Bereitstellungswert C_MIN wird.
Dabei ist diese Berechnung die gleiche wie dass ein Schnittpunkt (T, C₁), wo die Messlinie und die Bereitstellungslinie einander kreuzen, an dem Graphen erhalten wird (siehe „Änderungspunkt der Kodensatorsollspannung während der Stillstandszeit” an dem Graphen), wobei C₁ die Kapazität zu dem Zeitpunkt der Gebrauchsdauer T bedeutet.
Wenn die Zeit diese berechnete Gebrauchsdauer T erreicht, wird die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} von näherungsweise 20 V auf näherungsweise 15 V geändert (S6).
Das Messen der Kondensatorkapazität C dauert nach dem Ändern der Kondensatorsollspannung _{CAP_SOAK} fort. Während keine Darstellung bereitgestellt ist, sind die tatsächlich gemessenen Werte der Kapazität C nach dem Ändern im Wesentlichen auf der Bereitstellungslinie eingezeichnet, so dass die Sollkapazität C_MIN-10 erhalten wird, wenn die 10-Jahre-Gebrauchsdauer abläuft.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs mittels des Leerlaufstopps beispielsweise durch Einstellen der Sollspannung in dem anfänglichen Gebrauchsstadium auf eine hohe Spannung erzielt werden, und die erforderliche Haltbarkeit bzw. Langlebigkeit des Kondensators 30 kann für einen langen Zeitraum durch Ändern der Sollspannung von der hohen Spannung auf die niedrige Spannung sichergestellt werden, wenn die Verschlechterung des Kondensators 30 bis zu einem gewissen Grad fortschreitet.
Als nächstes wird der Betrieb bzw. Vorgang des Änderns der Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} gemäß dem Verschlechterungszustand der Batterie 20 und dergleichen spezifisch mit Bezug auf 5 beschrieben.
5 sind Laufzeitdiagramme, welche die Änderung der Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} gemäß dem Verschlechterungszustand der Batterie 20 und dergleichen beschreiben, die jeweils Änderungen des IG-Schalters, der Fahrzeuggeschwindigkeit, der Batteriespannung und der Kondensatorspannung relativ zu der Zeit zeigen.
Zunächst wird der aktuelle SOC der Batterie 20 kontinuierlich während der Fahrzeugfahrt gemessen (S11). Wenn sich das Fahrzeug zu verlangsamen beginnt, wird die Verlangsamungsenergierückgewinnung durch den Regenerativwechselstromgenerator 10 durchgeführt, so dass die Leistung an der Batterie 20 und dem Kondensator 30 gespeichert wird.
Dann stoppt das Fahrzeug und der Motor wird mit dem IG-AUS gestoppt, wodurch der Stillstandszustand eintritt. Die Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie wird zu der Zeit von IG-AUS basierend auf dem SOC_OFF geschätzt, was der Wert des SOC ist, der zuletzt während der Fahrzeugfahrt gemessen wird bzw. wurde (S3). Es wird bestimmt, ob die Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK} der Batterie die Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} oder größer ist oder nicht (S4). Die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} wird auf die ordnungsgemäßen bzw. geeigneten Spannung festgelegt, um die ausreichende Leistung durch die Batterie 20 zu der nächsten Zeit von IG-EIN sicherzustellen (S5, S6). Bis die Spannung bis zu dieser Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} abfällt, wird die an dem Kondensator 30 gespeicherte Leistung an die elektrische Einrichtung 60 und die Batterie 20 mittels des DC/DC-Wandlers 40 abgegeben.
Da die Leistung der Batterie 20 von dem Dunkelstrom (Stillstandsstrom) während der Stillstandszeit verbraucht wird, fällt die Spannung der Batterie 20 graduell ab. Ferner behält der Kondensator 30 die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} bei, die auf die Zeit von IG-AUS während der Stillstandszeit festgelegt wurde.
Die Batterie 20 weist den Spannungsabfall V_{BAT_DROP} zu der Zeit von IG-EIN auf. Dies liegt daran, dass, da die an dem Kondensator 30 gespeicherte Leistung nicht durch den Bypass-Schaltungsabschnitt 75 fließt, bis die Spannung des Kondensators 30, die auf der Sollspannung V_{CAP_SOAK} von näherungsweise 15 V oder näherungsweise 20 V während der Stillstandszeit gehalten wurde, auf ungefähr die regulierte Spannung 12V der elektrischen Einrichtung 60 zu dem Zeit von IG-EIN abfällt, die Leistung für die elektrische Einrichtung 60 nur von der Batterie 20 zugeführt wird, so dass, wenn der elektrische Verbraucher groß ist, eine große Menge an Elektrizität I_{ON_MAX} von der Batterie 20 zu der elektrischen Einrichtung 60 zu der Zeit von IG-EIN fließt und die Spannung der Batterie 20 auf Grund des Innenwiderstands R_BAT der Batterie 20 abfällt.
Dabei ist die Minimumspannung der Batterie 20 zu der Zeit des Spannungsabfalls im Wesentlichen gleich der Minimumspannung V_{BAT_MIN_SOAK}, die zu der Zeit von IG-AUS geschätzt wird, und die Spannung des Kondensators 30 wird während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} auf der Kondensatorsollspannung gehalten, welche die ausreichende Leistung nur mittels der Batterie 20 zu der Zeit von IG-EIN sicherstellen kann. Daher fällt die Minimumspannung nicht unter die Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} (z. B. 11,5 V) der Batterie 20 ab, so dass die elektrische Einrichtung 60 normal arbeitet und das Fahrzeug kurz startet.
Wenn die Minimumspannung unter die Betriebsgarantiespannung V_{BAT_MIN_RUN} der Batterie 20 abfällt, kann keinerlei ausreichende Leistung der elektrischen Einrichtung 60 zugeführt werden, so dass abnormale Zustände eintreten können. Beispielsweise kann eine Servolenkung nicht normal arbeiten, was unsachgemäß eine schwere Handhabungsoperation bewirken kann, oder ein Scheinwerfer kann nicht ordnungsgemäß arbeiten.
Wenn die Differenz der Spannung des Kondensators 30 und der Spannung der Batterie 20 ein spezifizierter Wert oder kleiner wird, ist bzw. wird das Bypass-Relais 70 eingeschaltet und dadurch werden der erste Schaltungsabschnitt 15 und der zweite Schaltungsabschnitt 65 kurzgeschlossen. Der Regenerativwechselstromgenerator 10 führt die normale Leistungserzeugung bei der niedrigen Spannung (beispielsweise 14 V) durch und die Leistung wird der elektrischen Einrichtung 60 über den DC/DC-Wandler 40 zugeführt. Zudem wird die Batterie 20 mit der großen Elektrizität von dem Regenerativwechselstromgenerator 10 mittels des Bypass-Schaltungsabschnitts 75 geladen.
In einem Fall, in dem die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} auf näherungsweise 20 V festgelegt ist, muss die Leistungsversorgung nur von der Batterie 20 für einen Zeitraum T_ON–T₂ zugeführt werden. In einem Fall jedoch, in dem die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit V_{CAP_SOAK} auf näherungsweise 15 V festgelegt ist, muss die oben beschriebene Leistungsversorgung nur für den Zeitraum T_ON bis T₁ durchgeführt werden, so dass die Leistung von der Batterie 20, die während dieses Zeitraums zu verbrauchen ist, vorzugsweise geringer wird. Dabei bedeutet das oben beschriebene T_ON den Zeitpunkt, wo die Spannung der Batterie 20 auf Grund des IN-EIN abfällt, das oben beschriebene T₁ bedeutet den Zeitpunkt, wo die Spannung des Kondensators 30 von näherungsweise 15 V auf näherungsweise 12 V abfällt, und das oben beschriebene T2 bedeutet den Zeitpunkt, wo die Spannung des Kondensators 30 von näherungsweise 20 V auf näherungsweise 12 V abfällt.
Da wie oben beschrieben die Spannung des Kondensators 30 während der Stillstandszeit von der hohen Spannung auf die niedrige Spannung geändert wird, wenn sich die Batterie 20 verschlechtert und dadurch die an der Batterie 20 zu speichernde Leistung abnimmt, oder der elektrische Verbraucher zu der Zeit von IG-EIN groß ist, kann die Belastung der Batterie 20 zu der Zeit von IG-EIN verringert werden, so dass ordnungsgemäß vermieden werden kann, dass die Leistungsversorgung der elektrischen Einrichtung 60 unter die Betriebsgarantiespannung sinkt.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt sein und jegliche andere Modifikationen oder Verbesserungen können innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, wie er in den beiliegenden Ansprüchen definiert ist.
Während beispielsweise bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Messung des Kondensators 30 jeden Monat durchgeführt wird, kann die Messung auch jeden Tag durchgeführt werden und das Ändern der Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit kann zu dem Zeitpunkt durchgeführt werden, wo der aktuelle Verschlechterungszustand unter den Bereitstellungswert gefallen ist. Ferner soll das Durchführen der Messung des Kondensators 30 nicht auf die oben beschriebene Stillstandszeit beschränkt sein.
Während das Ändern der Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit von der hohen Spannung auf die niedrige Spannung durchgeführt wird, kann die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit von einer spezifizierten niedrigen Spannung auf eine spezifizierte hohe Spannung zur Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs geändert werden, wenn die Kapazität des Kondensators 30 oder der Batterie 20 ausreichend ist.
Während die Kondensatorsollspannung während der Stillstandszeit nur ein Mal von der hohen Spannung auf die niedrige Spannung geändert wird, kann sie beispielsweise mehrere Male von einer spezifizierten hohen Spannung auf eine spezifizierte niedrige Spannung mittels einer spezifizierten Mittelspannung geändert werden. Während die in Frage kommenden Spannungswerte (15 V und 20 V) der Zielspannung vorbestimmt sind bzw. werden, können diese aus ordnungsgemäßen bzw. geeigneten Berechnungen zur Zeit der Änderung erhalten werden.
Zudem kann die Batterie 20 aus jeglicher anderen wiederaufladbaren (sekundären) Batterie als der Pb-Batterie bestehen. Jegliche andere Leistungsspeichereinrichtung als der Kondensator 30 kann verwendet werden.
Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform der Regenerativwechselstromgenerator 10 als der Regenerativgenerator verwendet wird, kann ein Motorgenerator oder dergleichen an Stelle des Regenerativwechselstromgenerators 10 verwendet werden. Während das Bypass-Relais 70 als der Schalter verwendet wird, kann alternativ ein Halbleiterschalter verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-268122 [0004]

Claims

Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend: einen Generator, der von einem Motor angetrieben wird und Leistung erzeugt; eine Leistungsspeichereinrichtung, welche die von dem Generator erzeugte Leistung daran speichert und die daran gespeicherte Leistung einem elektrischen Verbraucher (60) zuführt; und eine Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50), die konfiguriert ist, einen Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu detektieren und eine Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während einer Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung zu ändern.
Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung ändert, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung dahingehend bestimmt wird, dass sich die Leistungsspeichereinrichtung verschlechtert.
Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen DC/DC-Wandler (40), der zwischen der Leistungsspeichereinrichtung und den elektrischen Verbraucher (60) gekoppelt ist, wobei der DC/DC-Wandler (40) konfiguriert ist, in der Lage zu sein, einen Teil der an der Leistungsspeichereinrichtung gespeicherten Leistung an den elektrischen Verbraucher (60) über den DC/DC-Wandler (40) zuzuführen und die Menge der dem elektrischen Verbraucher (60) zugeführten Leistung einzustellen, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) eine Steuerungs- bzw. Regelungseinheit umfasst, die an den DC/DC-Wandler (40) ein Steuerungs- bzw. Regelungssignal zum Einstellen der Menge an Leistung ausgibt, die dem elektrischen Verbraucher (60) über den DC/DC-Wandler (40) zugeführt wird.
Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leistungsspeichereinrichtung ein Kondensator (30) ist und die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) basierend auf der Kapazität des Kondensators (30) durchgeführt wird, die jeden spezifizierten Zeitraum während der Stillstandszeit gemessen wird. und/oder die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators (30) zu dem Zeitpunkt, wenn eine nächste Messung der Kapazität des Kondensators (30) durchgeführt wird, erreicht wird und/oder die Detektion des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) durch die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators (30) zu dem Zeitpunkt, wenn eine Dauer der Betriebsgarantie des Kondensators (30) abläuft, erreicht wird.
Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, ferner umfassend eine Batterie (20), wobei die Leistungsspeichereinrichtung mit einem ersten Schaltungsabschnitt (15) gekoppelt ist, der den Generator und den DC/DC-Wandler (40) verbindet, die Batterie (20) mit einem zweiten Schaltungsabschnitt (65) gekoppelt ist, der den DC/DC-Wandler (40) und den elektrischen Verbraucher (60) verbindet, ein Bypass-Schaltungsabschnitt (75) bereitgestellt ist, der den ersten Schaltungsabschnitt (15) und den zweiten Schaltungsabschnitt (65) verbindet, wobei er den DC/DC-Wandler (40) umgeht, ein Schalter (70) bereitgestellt ist, der betriebsfähig ist, zum Kurzschließen des Bypass-Schaltungsabschnitts (75) zu schließen, wenn eine Spannungsdifferenz zwischen dem ersten Schaltungsabschnitt (15) und dem zweiten Schaltungsabschnitt (65) ein spezifizierter Wert oder kleiner ist, und zu öffnen, wenn die Spannungsdifferenz größer ist als der spezifizierte Wert, und wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) ferner konfiguriert ist, einen Verschlechterungszustand der Batterie (20) zu detektieren und die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Batterie (20) zu ändern.
Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuerungs- bzw. Regelungseinrichtung (50) die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung ändert, wenn der Verschlechterungszustand der Batterie (20) dahingehend detektiert wird, dass sich die Batterie (20) verschlechtert.
Steuerungs- bzw. Regelungsverfahren für eine Leistungsquellenvorrichtung für ein Fahrzeug, die einen Generator, der von einem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird und Leistung erzeugt, und eine Leistungsspeichereinrichtung umfasst, welche die von dem Generator erzeugte Leistung daran speichert und die daran gespeicherte Leistung einem elektrischen Verbraucher (60) zuführt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Detektieren eines Verschlechterungszustands der Leistungsspeichereinrichtung; und Ändern einer Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während einer Stillstandszeit gemäß dem detektierten Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung, so dass die Spannung der Leistungsspeichereinrichtung von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung geändert wird, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Leistungsspeichereinrichtung dahingehend bestimmt wird, dass sich die Leistungsspeichereinrichtung verschlechtert.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Leistungsspeichereinrichtung ein Kondensator (20) ist, wobei das Verfahren ferner die Schritte umfasst: Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) basierend auf der Kapazität des Kondensators (30) und/oder Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators (30) zu dem Zeitpunkt, wenn eine nächste Messung der Kapazität des Kondensators (30) durchgeführt wird, und/oder Detektieren des Verschlechterungszustands des Kondensators (30) durch Schätzen eines Verschlechterungszustands des Kondensators (30) zu dem Zeitpunkt, wenn eine Dauer einer Betriebsgarantie des Kondensators abläuft.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Leistungsquellenvorrichtung ferner eine Batterie (20) umfasst, wobei das Verfahren vorzugsweise ferner den Schritt umfasst: Ändern der Spannung der Leistungsspeichereinrichtung während der Stillstandszeit von einer hohen Spannung auf eine niedrige Spannung, wenn der detektierte Verschlechterungszustand der Batterie (20) dahingehend bestimmt wird, dass sich die Batterie (20) verschlechtert.
Computerprogrammprodukt, das computerimplementierte Instruktionen umfasst, die, wenn auf einem geeigneten System geladen und ausgeführt, die Schritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 9 ausführen können.