HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leistungszufuhrsystem mit einer ersten und einer zweiten Batterie und einem Generator, welcher die erste und die zweite Batterie lädt.The present invention relates to a power supply system having a first and a second battery and a generator which charges the first and the second battery.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
Wie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer JP 2012-80706 A beschrieben, ist ein fahrzeugseitiges Leistungszufuhrsystem bekannt, das konfiguriert ist, einen Blei-Säure-Akkumulator bzw. eine Blei-Säure-Batterie und einen Lithium-Ionen-Akkumulator bzw. eine Lithium-Ionen-Batterie zum Zuführen elektrischer Leistung zu verschiedenen elektrischen Lasten, die am Fahrzeug montiert sind, geeignet zu verwenden. Bei diesem Leistungszufuhrsystem ist die Lithium-Ionen-Batterie mit der Blei-Säure-Batterie und einem Generator durch einen Halbleiterschalter als Verbindungsschalter elektrisch verbunden.For example, in Japanese Patent Application Publication No. JP 2012-80706 A is described, a vehicle-side power supply system is configured, which is a lead-acid battery or a lead-acid battery and a lithium-ion battery or a lithium-ion battery for supplying electric power to various electrical loads, which are mounted on the vehicle, suitable to use. In this power supply system, the lithium-ion battery is electrically connected to the lead-acid battery and a generator through a semiconductor switch as a connection switch.
Durch Einschalten des Verbindungsschalters, während der Generator regenerativ Leistung erzeugt, kann die Lithium-Ionen-Speicherbatterie geladen werden. Durch Ausschalten des Verbindungsschalters, während der Generator keine regenerative Leistungserzeugung durchführt, können hingegen elektrische Lasten auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie (elektrische Lasten, die direkt mit der Lithium-Ionen-Batterie, d. h., nicht durch den Verbindungsschalter, verbunden sind) von der Lithium-Ionen-Batterie mit elektrischer Leistung versorgt werden. Durch Steuern des Ein-/Ausschaltens des Verbindungsschalters kann regenerative Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, effizient verwendet werden.By turning on the connection switch while the generator regeneratively generates power, the lithium-ion storage battery can be charged. By turning off the connection switch while the generator is not performing regenerative power generation, on the other hand, electric loads on the side of the lithium-ion battery (electrical loads directly connected to the lithium-ion battery, ie, not through the connection switch) be powered by the lithium-ion battery with electrical power. By controlling the turning on / off of the connection switch, regenerative power generated by the generator can be efficiently used.
Falls hingegen eine elektrische Leistung, die durch elektrische Lasten auf der Seite der Blei-Säure-Batterie verbraucht wird (elektrische Lasten, die direkt mit der Blei-Säure-Batterie und nicht durch den Verbindungsschalter verbunden sind), beträchtlich ansteigt, während der Verbindungsschalter eingeschaltet ist, wird die elektrische Leistung zu diesen elektrischen Lasten auch von der Lithium-Ionen-Batterie zugeführt. In diesem Fall tritt das Problem auf, dass die Ausgangsspannung der Lithium-Ionen-Batterie stark abfällt, wodurch die Betriebszustände der elektrischen Lasten auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie instabil werden.On the other hand, if electric power consumed by lead-acid battery side electrical loads (electrical loads directly connected to the lead-acid battery and not through the connection switch) considerably increases while the connection switch is turned on is, the electrical power to these electrical loads is also supplied by the lithium-ion battery. In this case, the problem arises that the output voltage of the lithium-ion battery drops sharply, whereby the operating conditions of the electrical loads on the side of the lithium-ion battery become unstable.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Eine beispielhafte Ausführungsform sieht ein Leistungszufuhrsystem vor, mit einem Generator (10); einer ersten und einer zweiten Batterie (20, 30), die zu dem Generator durch eine Verbindungsleitung (15) parallel geschaltet sind; einem Verbindungsschalter (50), der in der Verbindungsleitung vorgesehen ist, um ein Herstellen und ein Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen der zweiten Batterie und der Parallelschaltung des Generators und der ersten Batterie zu ermöglichen; einem Steuermittel (80), das konfiguriert ist, den Generator zu steuern, um eine elektrische Leistungserzeugung zu starten, um die erste Batterie zu laden, bis erfasst wird, dass eine Ausgangsspannung der ersten Batterie unter eine Laden-Starten-Spannung fällt; und einem Spannungseinstellungsmittel (80), das konfiguriert ist, die Laden-Starten-Spannung, wenn der Verbindungsschalter in den Ein-Zustand eingestellt ist, höher einzustellen, als wenn der Verbindungsschalter in den Aus-Zustand eingestellt ist.An exemplary embodiment provides a power supply system with a generator ( 10 ); a first and a second battery ( 20 . 30 ) connected to the generator by a connecting line ( 15 ) are connected in parallel; a connection switch ( 50 ) provided in the connection line to enable establishing and interrupting an electrical connection between the second battery and the parallel connection of the generator and the first battery; a control means ( 80 ) configured to control the generator to start electric power generation to charge the first battery until it is detected that an output voltage of the first battery falls below a charge start voltage; and a tension adjustment means ( 80 ) configured to set the charge-starting voltage when the connection switch is in the on-state higher than when the connection switch is set in the off-state.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform ist ein Leistungszufuhrsystem mit einem Generator vorgesehen, der zu zwei Batterien parallel geschaltet ist, welche elektrische Leistung stabil und zuverlässig zu elektrischen Lasten, einschließlich einer leistungsangetriebenen Last, zuführen.According to the exemplary embodiment, a power supply system is provided with a generator connected in parallel with two batteries which supply electric power stably and reliably to electrical loads including a power driven load.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und der Ansprüche deutlicher ersichtlich.Further advantages and features of the invention will become more apparent from the following description including the drawings and the claims.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:In the accompanying drawings show:
1 ein Diagramm, das einen Aufbau eines Leistungszuführsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt; 1 Fig. 10 is a diagram illustrating a construction of a power supply system according to an embodiment of the invention;
2 ein Flussdiagramm, das Schritte eines Innenwiderstand-Berechnungsprozesses darstellt, der im Leistungszufuhrsystem durchgeführt wird; 2 FIG. 3 is a flowchart illustrating steps of an internal resistance calculation process performed in the power supply system; FIG.
3 ein Flussdiagramm, das Schritte eines Einstellungsprozesses einer Laden-Starten-Spannung darstellt, der im Leistungszufuhrsystem durchgeführt wird; 3 FIG. 10 is a flowchart illustrating steps of a charging-starting voltage setting process performed in the power supply system; FIG.
4 ein Flussdiagramm, das Schritte eines Berechnungsprozesses eines SOC-Aufrechterhaltungswerts darstellt, der im Leistungszufuhrsystem durchgeführt wird; 4 FIG. 5 is a flowchart illustrating steps of a calculation process of an SOC maintenance value performed in the power supply system; FIG.
5 ein Beispiel eines Zeitdiagramms einer Lade-/Entladesteuerung, die im Leistungszufuhrsystem durchgeführt wird; und 5 an example of a time chart of a charge / discharge control, which is performed in the power supply system; and
6 ein Flussdiagramm, das Schritte einer Modifikation des Einstellungsprozesses der Laden-Starten-Spannung darstellt, der im Leistungszufuhrsystem durchgeführt wird. 6 5 is a flowchart illustrating steps of a modification of the charging-starting voltage setting process performed in the power supply system.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNGPREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION
1 zeigt ein Diagramm, das einen Aufbau eines Leistungszufuhrsystems gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellt. Das Leistungszufuhrsystem ist in einem Fahrzeug mit einer Verbrennungsmaschine als Fahrzeugantriebsmaschine montiert. Um die Verbrennungsmaschine zu starten, wird die Maschine mittels einer Initialumdrehung durch einen Startermotor angetrieben. 1 FIG. 12 is a diagram illustrating a structure of a power supply system according to an embodiment of the invention. FIG. The power supply system is mounted in a vehicle having an internal combustion engine as a vehicle drive machine. To start the engine, the engine is driven by an initial rotation by a starter motor.
Wie in 1 dargestellt, enthält das Leistungszufuhrsystem einen Generator (Lichtmaschine) 10, einen Blei-Säure-Akkumulator bzw. eine Blei-Säure-Batterie 20 als eine erste Batterie, einen Lithium-Ionen-Akkumulator bzw. eine Lithium-Ionen-Batterie 30 als eine zweite Batterie, verschiedene elektrische Lasten 41, 42 und 43, einen Verbindungsschalter 50 (z. B. einen MOS-Schalter) und einen Batterieschalter 60 (z. B. einen MOS-Schalter). Die Blei-Säure-Batterie 20, die Lithium-Ionen-Batterie 30 und die elektrischen Lasten 41 bis 43 sind zu dem Generator 10 durch eine Leistungszufuhrleitung 15 als Verbindungsleitung parallel geschaltet.As in 1 shown, the power supply system includes a generator (alternator) 10 , a lead-acid battery or a lead-acid battery 20 as a first battery, a lithium-ion battery or a lithium-ion battery 30 as a second battery, various electrical loads 41 . 42 and 43 , a connection switch 50 (eg a MOS switch) and a battery switch 60 (eg a MOS switch). The lead-acid battery 20 , the lithium-ion battery 30 and the electrical loads 41 to 43 are to the generator 10 through a power supply line 15 connected in parallel as connecting line.
Die Blei-Säure-Batterie 20 ist eine gewöhnliche Speicherbatterie. Die Lithium-Ionen-Batterie 30 ist hingegen eine Batterie mit einer hohen Dichte und einer höheren Energieeffizienz, Ausgangsdichte und Energiedichte als die Blei-Säure-Batterie 20. Die Lithium-Ionen-Batterie 30 ist eine zusammengebaute Speicherbatterie einschließlich einer Mehrzahl von Einheitszellen bzw. Zelleneinheiten, die in Reihe geschaltet sind. Die Speicherkapazität der Blei-Säure-Batterie 20 ist größer als die der Lithium-Ionen-Batterie 30.The lead-acid battery 20 is an ordinary storage battery. The lithium-ion battery 30 however, is a battery with a high density and higher energy efficiency, output density and energy density than the lead-acid battery 20 , The lithium-ion battery 30 is an assembled storage battery including a plurality of unit cells, which are connected in series. The storage capacity of the lead-acid battery 20 is larger than that of the lithium-ion battery 30 ,
Der Verbindungsschalter 50, welcher ein Halbleiterschalter, wie beispielsweise ein MOSFET, ist, ist derart angeordnet, dass er zwischen der Parallelschaltung des Generators 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 30 liegt. Der Verbindungsschalter 50 dient als Schalter zum Herstellen und Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen der Lithium-Ionen-Batterie 30 und der Parallelschaltung des Generators 10 und der Blei-Säure-Batterie 20.The connection switch 50 , which is a semiconductor switch, such as a MOSFET, is arranged to be connected between the parallel circuit of the generator 10 and the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 lies. The connection switch 50 serves as a switch for making and breaking an electrical connection between the lithium-ion battery 30 and the parallel connection of the generator 10 and the lead-acid battery 20 ,
Der Verbindungsschalter 50 wird durch eine ECU (elektronische Steuereinheit) 70 Ein-/Ausgesteuert. D. h., der Verbindungsschalter 50 wird durch die ECU zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand geschaltet.The connection switch 50 is controlled by an ECU (electronic control unit) 70 On / off controlled. That is, the connection switch 50 is switched by the ECU between the on-state and the off-state.
Der Batterieschalter 60, welcher ein Halbleiterschalter, wie beispielsweise ein MOSFET ist, ist derart angeordnet, dass er zwischen der Lithium-Ionen-Batterie 30 und dem Knoten X zwischen dem Verbindungsschalter 50 und der elektrischen Last 43 liegt. Der Batterieschalter 60 dient als Schalter zum Herstellen oder Unterbrechen einer elektrischen Verbindung zwischen der Lithium-Ionen-Batterie 30 und dem Knoten X zwischen der elektrischen Last 43 und dem Verbindungsschalter 50.The battery switch 60 which is a semiconductor switch such as a MOSFET is disposed so as to be between the lithium-ion battery 30 and the node X between the connection switch 50 and the electrical load 43 lies. The battery switch 60 serves as a switch for making or breaking an electrical connection between the lithium-ion battery 30 and node X between the electrical load 43 and the connection switch 50 ,
Die ECU 70 steuert den Batterieschalter 60 ein bzw. aus. D. h., der Batterieschalter 60 wird durch die ECU 70 zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand geschaltet. Der Batterieschalter 60 dient ferner als Schaltmittel in Notfällen. Bei einem Normalzustand gibt die ECU 70 kontinuierlich ein EIN-Signal an den Batterieschalter 60 aus, um den Batterieschalter 60 im Ein-Zustand zu halten (geschlossener Zustand). Bei jedem der Notfälle bzw. Not-Zustände, die nachfolgend beispielhaft dargestellt sind, stoppt die ECU 70 das Ausgeben des EIN-Signals, um den Batterieschalter 60 zu öffnen (auszuschalten), um zu verhindern, dass die Lithium-Ionen-Batterie 30 zu tief entladen wird.The ECU 70 controls the battery switch 60 on or off. That is, the battery switch 60 is through the ECU 70 switched between the on state and the off state. The battery switch 60 also serves as a switching device in emergencies. In a normal state, the ECU gives 70 continuously an ON signal to the battery switch 60 off to the battery switch 60 to keep in on state (closed state). For each of the emergencies, which are exemplified below, the ECU stops 70 outputting the ON signal to the battery switch 60 to open (turn off) to prevent the lithium-ion battery 30 is discharged too deeply.
Falls beispielsweise ein Regler im Generator 10 eine Fehlfunktion hat und dadurch eine Regelspannung Vreg zu hoch wird, kann die Lithium-Ionen-Batterie 30 überladen werden. In diesem Fall wird der Batterieschalter 60 ausgeschaltet. Ferner, falls der Generator 10 oder der Verbindungsschalter 50 beispielsweise eine Fehlfunktion aufweist und die Lithium-Ionen-Batterie 30 dadurch nicht geladen werden kann, könnte die Lithium-Ionen-Batterie zu tief entladen werden. Auch in diesem Fall wird der Batterieschalter 60 ausgeschaltet.For example, if a controller in the generator 10 has a malfunction and thus a control voltage Vreg is too high, the lithium-ion battery 30 be overcharged. In this case, the battery switch 60 switched off. Further, if the generator 10 or the connection switch 50 for example, has a malfunction and the lithium-ion battery 30 This can not be charged, the lithium-ion battery could be discharged too deep. Also in this case, the battery switch 60 switched off.
Ferner kann der Batterieschalter 60 aus einem normalerweise geöffneten elektromagnetischen Relais ausgestaltet sein, so dass, falls die ECU 70 eine Fehlfunktion aufweist und den Batterieschalter 60 nicht steuern kann, der Batterieschalter 60 sich automatisch öffnet (ausschaltet).Furthermore, the battery switch 60 be configured from a normally open electromagnetic relay, so that, if the ECU 70 has a malfunction and the battery switch 60 can not control the battery switch 60 automatically opens (turns off).
Die Lithium-Ionen-Batterie 30, die Schalter 50 und 60 und die ECU 70 sind in einem Gehäuse einer Batterieeinheit U aufgenommen. Die ECU 70 der Batterieeinheit U erfasst den Ausgangsstrom, die Ausgangsspannung und die Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 30. Die ECU 70 ist mit einer ECU 80 verbunden, die außerhalb der Batterieeinheit U durch ein fahrzeugseitiges Kommunikationsnetzwerk, wie beispielsweise den CAN, derart verbunden ist, dass diese ECUs 70 und 80 miteinander kommunizieren und verschiedene Daten austauschen können.The lithium-ion battery 30 , the switches 50 and 60 and the ECU 70 are accommodated in a housing of a battery unit U. The ECU 70 The battery unit U detects the output current, the output voltage and the temperature of the lithium-ion battery 30 , The ECU 70 is with an ECU 80 connected outside the battery unit U by a vehicle-side communication network, such as the CAN, such that these ECUs 70 and 80 communicate with each other and exchange different data.
Die elektrische Last 43 ist eine konstante spannungsfordernde Last, welche eine stabile Betriebsspannung benötigt, deren Fluktuation sich auf einen vorbestimmten kleinen Bereich beschränkt. Die elektrische Last 43 ist über den Knoten X und die Masse auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 30 verbunden. Daher wird davon ausgegangen, dass das Zuführen elektrischer Leistung zur elektrischen Last 43 hauptsächlich durch die Lithium-Ionen-Batterie 30 stattfindet. The electrical load 43 is a constant voltage-demanding load which requires a stable operating voltage whose fluctuation is limited to a predetermined small range. The electrical load 43 is above the node X and the mass on the side of the lithium-ion battery 30 connected. Therefore, it is assumed that supplying electrical power to the electrical load 43 mainly through the lithium-ion battery 30 takes place.
Die elektrische Last 43 enthält Lasten, wie beispielsweise eine Navigationsvorrichtung und eine Audiovorrichtung, welche eine Gleichspannung benötigen. Falls z. B. die Betriebsspannung, die zur Navigationsvorrichtung zugeführt bzw. an dieser angelegt wird, stark schwankt und die Betriebsspannung vorübergehend unter einen zulässigen Minimalwert abfällt, muss die Navigationsvorrichtung möglicherweise neu gestartet bzw. resettet werden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass die Betriebsspannung, die an der elektrischen Last 43 angelegt wird, stabil ist und nicht von einem vorbestimmten Bereich abweicht.The electrical load 43 contains loads, such as a navigation device and an audio device, which require a DC voltage. If z. For example, if the operating voltage supplied to the navigation apparatus fluctuates greatly and the operating voltage temporarily falls below an allowable minimum value, the navigation apparatus may need to be restarted. For this reason it is necessary that the operating voltage connected to the electrical load 43 is applied, is stable and does not deviate from a predetermined range.
Die elektrische Last 41 ist ein Startermotor, der einen großen Betrag elektrischer Energie zum Starten der Maschine benötigt. Die elektrische Last 42 enthält gewöhnliche Lasten, die keine Gleichspannung benötigen. Beispiele der elektrischen Last 42 sind die Scheinwerfer, Scheibenwischer einer Windschutzscheibe, eine Lüftungsanlage, eine Klimaanlage und eine Enteisungsheizung einer Heckscheibe. Die elektrische Last 42 enthält ferner Lasten, welche angetrieben werden, wenn ein vorbestimmter Antriebszustand erfüllt ist, wie beispielsweise eine Servolenkungsvorrichtung oder eine elektrische Fensterhebevorrichtung. Die elektrische Last (Starter) 41 und die elektrische Last 42 sind auf der Seite der Blei-Säure-Batterie angeordnet, d. h., direkt mit der Blei-Säure-Batterie 20 und nicht über den Verbindungsschalter 50 verbunden. Daher hat die Zufuhr elektrischer Leistung zu den elektrischen Lasten 41 und 42 hauptsächlich durch die Blei-Säure-Batterie 20 zu erfolgen.The electrical load 41 is a starter motor that requires a large amount of electrical power to start the machine. The electrical load 42 contains ordinary loads that do not require DC voltage. Examples of the electrical load 42 are the headlights, windshield wipers of a windshield, a ventilation system, air conditioning and defrosting a rear window. The electrical load 42 Also includes loads that are driven when a predetermined drive state is satisfied, such as a power steering device or an electric window lift device. The electric load (starter) 41 and the electrical load 42 are located on the side of the lead-acid battery, ie, directly with the lead-acid battery 20 and not over the connection switch 50 connected. Therefore, the supply of electric power to the electrical loads 41 and 42 mainly through the lead-acid battery 20 to be done.
Der Generator 10 erzeugt elektrische Leistung durch Rotationsenergie der Kurbelwelle (Ausgangswelle) der Maschine. Wenn sich der Rotor des Generators 10 zusammen mit der Kurbelwelle dreht, wird AC-Strom in der Statorspule des Generators 10 gemäß dem Erregerstrom, der zur Rotorspule des Generators 10 geleitet wird, induziert, und durch einen Gleichrichter in DC-Strom gewandelt. Der Regler regelt den Erregerstrom, der zur Rotorspule geleitet wird, so dass die Ausgangs-DC-Spannung des Gleichrichters bei einer eingestellten Spannung Vreg bleibt. Die ECU 8 steuert den Betrieb des Reglers des Generators 10.The generator 10 generates electrical power by rotational energy of the crankshaft (output shaft) of the engine. When the rotor of the generator 10 Rotates together with the crankshaft, AC current is in the stator coil of the generator 10 according to the exciting current, to the rotor coil of the generator 10 is conducted, induced, and converted by a rectifier into DC current. The regulator regulates the excitation current which is conducted to the rotor coil so that the output DC voltage of the rectifier remains at a set voltage Vreg. The ECU 8th controls the operation of the regulator of the generator 10 ,
Elektrische Leistung, die durch den Generator 10 erzeugt wird, wird zu den elektrischen Lasten 41 bis 43, der Blei-Säure-Batterie 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 30 zugeführt. Während die Maschine gestoppt wird und der Generator 10 keine elektrische Leistung erzeugt, führen die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 30 elektrische Leistung zu den elektrischen Lasten 41 bis 43 zu. Der Entladebetrag der Blei-Säure-Batterie 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 30 zu den elektrischen Lasten 41 bis 43 und die Ladebeträge vom Generator 10 zu der Blei-Säure-Batterie 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 30 werden derart gesteuert, dass sich der SOC (Ladezustand) der Blei-Säure-Batterie 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 30 in deren Normalbereich befindet. Das heißt, die ECU 80 regelt die eingestellte Spannung Vreg und die ECU 70 steuert den Verbindungsschalter 50 derart ein/aus, dass die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 30 davor geschützt werden können, dass sie überladen oder zu tief entladen werden.Electric power coming through the generator 10 is generated, becomes the electrical loads 41 to 43 , the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 fed. While the machine is stopped and the generator 10 No electrical power generated, lead the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 electrical power to the electrical loads 41 to 43 to. The discharge amount of the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 to the electrical loads 41 to 43 and the loading amounts from the generator 10 to the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 are controlled so that the SOC (state of charge) of the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 in their normal range. That is, the ECU 80 regulates the set voltage Vreg and the ECU 70 controls the connection switch 50 such on / off, that the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 can be protected from being overloaded or over-discharged.
Die ECU 80 steuert den Generator 10, um elektrische Leistung zu erzeugen, falls die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 niedriger als eine vorbestimmte Laden-Starten-Spannung ist, unabhängig davon, ob sich das Fahrzeug in einem Regenerationszustand befindet oder nicht. Die Laden-Starten-Spannung wird derart eingestellt, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 höher als eine zulässige minimale Betriebsspannung gehalten wird, über welcher die elektrische Last 42 garantiert normal funktioniert. Daher kann verhindert werden, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 unter die Laden-Starten-Spannung fällt, und es kann verhindert werden, dass der Betrieb der elektrischen Last 42 instabil wird.The ECU 80 controls the generator 10 to generate electric power if the output voltage of the lead-acid battery 20 is lower than a predetermined charge-start voltage, regardless of whether the vehicle is in a regeneration state or not. The charge-start voltage is set such that the output voltage of the lead-acid battery 20 is kept higher than a permissible minimum operating voltage, above which the electrical load 42 guaranteed to work normally. Therefore, it can prevent the output voltage of the lead-acid battery 20 below the charge-starting voltage drops, and it can be prevented that the operation of the electric load 42 becomes unstable.
Diese Ausführungsform ist konfiguriert, um eine Bremsenergierückgewinnung durchzuführen, bei welcher der Generator 10 elektrische Leistung durch die Bremsenergie des Fahrzeugs rückgewinnt, und um die Batterien 20 und 30 (hauptsächlich die Lithium-Ionen-Batterie 30) zu laden. Diese Bremsenergierückgewinnung wird durchgeführt, wenn bestimmte Voraussetzungen, einschließlich der, dass sich das Fahrzeug in einem Verzögerungszustand bzw. Abbremsungszustand befindet und dass eine Kraftstoffzufuhr zur Maschine unterbrochen wird, erfüllt sind.This embodiment is configured to perform a brake energy recovery in which the generator 10 recovers electrical power through the braking energy of the vehicle, and around the batteries 20 and 30 (mainly the lithium-ion battery 30 ) to load. This brake energy recovery is performed when certain conditions, including that the vehicle is in a deceleration state and that fuel supply to the engine is interrupted, are met.
Die Batterien 20 und 30 sind zueinander parallel geschaltet. Demnach fließt, während der Generator 10 elektrische Leistung erzeugt, der Strom, der vom Generator 10 ausgegeben wird, in diejenige der Batterien 20 und 30, welche eine niedrigere Anschlussspannung als die andere hat, falls der Verbindungsschalter 50 eingeschaltet ist. Andererseits, während der Generator 10 keine elektrische Leistung erzeugt und falls der Verbindungsschalter 50 eingeschaltet ist, entlädt eine der Batterien 20 und 30, welche eine höhere Anschlussspannung als die andere hat, Strom an die elektrischen Lasten.The batteries 20 and 30 are connected in parallel. Accordingly, flows while the generator 10 electrical power generated, the electricity coming from the generator 10 is spent in the one of the batteries 20 and 30 which has a lower terminal voltage than the other, if the connection switch 50 is turned on. On the other hand, while the generator 10 no electrical power is generated and if the connection switch 50 is turned on, one of the batteries discharges 20 and 30 , which has a higher terminal voltage than the other, power to the electrical loads.
Bei dieser Ausführungsform wird eine Einstellung derart vorgenommen, dass die Anschlussspannung der Lithium-Ionen-Batterie 30 während des regenerativen Ladens bzw. rückgewinnenden Ladens wahrscheinlich niedriger als die der Blei-Säure-Batterie 20 ist, weshalb die Lithium-Ionen-Batterie 30 während des regenerativen Ladens bezüglich der Blei-Säure-Batterie 20 bevorzugt geladen wird. Diese Einstellung ist durch ein geeignetes Einstellen der Leerlaufspannungen und der Innenwiderstände dieser Batterien 20 und 30 möglich. Die Leerlaufspannung der Lithium-Ionen-Batterie 30 kann durch Auswählen des aktiven Materials der positiven Elektrode, des aktiven Materials der negativen Elektrode und des Elektrolyts eingestellt werden.In this embodiment, adjustment is made such that the terminal voltage of the lithium-ion battery 30 during regenerative charging, probably lower than that of the lead-acid battery 20 is why the lithium-ion battery 30 during regenerative charging with respect to the lead-acid battery 20 is preferably loaded. This setting is made by properly adjusting the no-load voltages and internal resistance of these batteries 20 and 30 possible. The open circuit voltage of the lithium-ion battery 30 can be adjusted by selecting the positive electrode active material, the negative electrode active material, and the electrolyte.
Bei dieser Ausführungsform weist das Fahrzeug eine Leerlauf-Stopp-Funktion zum automatischen Stoppen der Maschine auf, wenn eine vorbestimmte Bedingung zum automatischen Stoppen erfüllt ist, und zum automatischen Neustart der Maschine, die automatisch gestoppt wurde, wenn eine vorbestimmte Neustartbedingung erfüllt ist. Diese Leerlauf-Stopp-Funktion wird durch die ECU 80 durchgerührt. Zum Zeitpunkt des automatischen Stoppens der Maschine wird der Schalter des MOS 50 durch die ECU 70 in den Aus-Zustand (offener Zustand) eingestellt. Zum Zeitpunkt des automatischen Neustarts der Maschine stellt die ECU 70 den Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand derart ein, dass der Starter (elektrische Last 41) durch die Blei-Säure-Batterie 20 in einem Zustand, in welchem die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 30 voneinander elektrisch getrennt sind, angetrieben wird.In this embodiment, the vehicle has an idle-stop function for automatically stopping the engine when a predetermined automatic-stop condition is satisfied, and automatically restarting the engine that has been automatically stopped when a predetermined restart condition is satisfied. This idle-stop function is performed by the ECU 80 stirred. At the time of automatic machine stop, the switch of the MOS 50 through the ECU 70 set to the off state (open state). At the time of automatic restart of the machine, the ECU stops 70 the connection switch 50 in the off state such that the starter (electric load 41 ) through the lead-acid battery 20 in a state in which the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 are electrically isolated from each other, is driven.
Um ein regeneratives Aufladen durchzuführen, während die Drehzahl der Maschine abfällt, stellt die ECU 70 sowohl den Verbindungsschalter 50 als auch den Batterieschalter 60 in den Ein-Zustand. Während das Fahrzeug läuft, ohne dass ein regeneratives Laden durchgeführt wird, stellt die ECU 70 den Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand und den Batterieschalter 60 in den Ein-Zustand. Als Ergebnis wird, da eine elektrische Last 43 von sowohl dem Generator 10 als auch der Blei-Säure-Batterie 20 getrennt wird und mit der Lithium-Ionen-Batterie 30 verbunden wird, Leistung zur elektrischen Last 43 nur durch die Lithium-Ionen-Batterie 43 zugeführt. Daher kann während des regenerativen Ladens eine rückgewonnene Leistung in der Lithium-Ionen-Batterie 30 gespeichert werden. Die Energieeffizienz während des Ladens oder des Entladens der Lithium-Ionen-Batterie 30 ist höher als die der Blei-Säure-Batterie 20. Deshalb weist das Leistungszufuhrsystem dieser Ausführungsform eine hohe Gesamt-Lade/Entladeeffizienz auf.To perform regenerative charging while the engine speed is decreasing, the ECU will stop 70 both the connection switch 50 as well as the battery switch 60 in the on-state. While the vehicle is running without regenerative charging being performed, the ECU will stop 70 the connection switch 50 in the off state and the battery switch 60 in the on-state. As a result, as an electric load 43 from both the generator 10 as well as the lead-acid battery 20 is disconnected and with the lithium-ion battery 30 Connected, power to the electrical load 43 only through the lithium-ion battery 43 fed. Therefore, during the regenerative charging, a recovered power in the lithium-ion battery 30 get saved. Energy efficiency during charging or discharging of the lithium-ion battery 30 is higher than that of the lead-acid battery 20 , Therefore, the power supply system of this embodiment has a high overall charge / discharge efficiency.
Falls der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 unter einen SOC-Aufrechterhaltungswert (einen zulässigen minimalen SOC-Wert der Lithium-Ionen-Batterie 30, der zum Verhindern einer Tiefenentladung der Lithium-Ionen-Batterie 30 aufrecht zu erhalten ist) fällt, stellt die ECU 70 sowohl den Verbindungsschalter 50 als auch den Batterieschalter 60 in den Ein-Zustand. Dadurch wird, da die Lithium-Ionen-Batterie 30 mit dem Generator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verbunden ist, die Lithium-Ionen-Batterie 30 durch den Generator 10 oder die Blei-Säure-Batterie 20 geladen.If the SOC of the lithium-ion battery 30 below a SOC maintenance value (a minimum allowable SOC value of the lithium-ion battery 30 which prevents a deep discharge of the lithium-ion battery 30 is maintained), the ECU introduces 70 both the connection switch 50 as well as the battery switch 60 in the on-state. This will, as the lithium-ion battery 30 with the generator 10 and the lead-acid battery 20 connected to the lithium-ion battery 30 through the generator 10 or the lead-acid battery 20 loaded.
Der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 wird durch die ECU 70 basierend auf der Ausgangsspannung oder dem Ausgangsstrom der Lithium-Ionen-Batterie 30 berechnet. Der SOC-Aufrechterhaltungswert wird derart eingestellt, dass die Lithium-Ionen-Batterie 30 alleine elektrische Leistung zur elektrischen Last 43 in einem Zustand, in welchem die Blei-Säure-Batterie 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 30 elektrisch getrennt ist, während einer angenommenen längsten Maschinenneustartdauer zuführen kann. Deshalb ist es möglich, zumindest die elektrische Leistung, die zum Neustart der Maschine erforderlich ist, in der Lithium-Ionen-Batterie 30 zu speichern. Der SOC-Aufrechterhaltungswert wird derart eingestellt, dass die Lithium-Ionen-Batterie 30 eine freie Kapazität zum Speichern elektrischer Leistung aufweist, die durch den Generator 10 rückgewonnen wird. Das heißt, bei dieser Ausführungsform wird vermieden, dass die Lithium-Ionen-Batterie 30 geladen wird, während das Fahrzeug im Normalzustand läuft (ohne Rückgewinnung elektrischer Leistung), so dass die freie Kapazität zum Speichern der rückgewonnenen elektrischen Leistung in der Lithium-Ionen-Batterie 30 aufgenommen werden kann. Dadurch ist der Aufbau gemäß dieser Ausführungsform bezüglich der vollständigen Verwendung der hohen Lade/Entladeeffizienz der Lithium-Ionen-Batterie 30 vorteilhaft.The SOC of the lithium-ion battery 30 is through the ECU 70 based on the output voltage or the output current of the lithium-ion battery 30 calculated. The SOC maintenance value is set such that the lithium-ion battery 30 alone electrical power to the electrical load 43 in a state in which the lead-acid battery 20 from the lithium-ion battery 30 electrically disconnected during an assumed longest engine restart period. Therefore, it is possible to have at least the electric power required to restart the engine in the lithium-ion battery 30 save. The SOC maintenance value is set such that the lithium-ion battery 30 having a free capacity for storing electrical power generated by the generator 10 is recovered. That is, in this embodiment, it is avoided that the lithium-ion battery 30 is charged while the vehicle is running in the normal state (without recovery of electric power), so that the free capacity for storing the recovered electric power in the lithium-ion battery 30 can be included. Thus, the structure according to this embodiment is the complete use of the high charging / discharging efficiency of the lithium ion battery 30 advantageous.
Die maximal mögliche elektrische Leistung (siehe hiernach „entladbare Leistung Waus”), welche die Lithium-Ionen-Batterie 30 zu elektrischen Lasten zuführen kann, fällt mit dem Abfall der Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 30 ab. Demnach kann es passieren, dass die entladbare Leistung Waus der Lithium-Ionen-Batterie 30 zum Zuführen der elektrischen Leistung, die durch die elektrische Last 43 verbraucht wird, nicht ausreichend ist, selbst wenn die verbleibende Kapazität der Lithium-Ionen-Batterie 30 durch Aufrechterhalten des SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 über den SOC-Aufrechterhaltungswert ausreichend ist. Falls die entladbare Leistung Waus der Lithium-Ionen-Batterie 30 kleiner als die elektrische Leistung ist, die durch die elektrische Last 43 verbraucht wird, kann es passieren, dass die elektrische Last 43 aufgrund einer zu geringen Zufuhr elektrischer Leistung nicht normal betrieben werden kann, falls der Verbindungsschalter 50 ausgeschaltet ist, selbst wenn der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 höher als der SOC-Aufrechterhaltungswert gehalten wird.The maximum possible electrical power (see below "dischargeable power Waus"), which is the lithium-ion battery 30 to carry electrical loads, coincides with the drop in the temperature of the lithium-ion battery 30 from. Accordingly, it may happen that the dischargeable power Waus the lithium-ion battery 30 for supplying the electrical power generated by the electrical load 43 consumed is insufficient, even if the remaining capacity of the lithium-ion battery 30 by maintaining the SOC of the lithium-ion battery 30 is sufficient over the SOC maintenance value. If the dischargeable power Waus the lithium-ion battery 30 less than the electrical power that is due to the electrical load 43 is consumed, it can happen that the electrical load 43 can not be operated normally due to too low a supply of electric power, if the connection switch 50 is off, even if the SOC of the lithium-ion battery 30 is kept higher than the SOC maintenance value.
Daher wird bei dieser Ausführungsform die entladbare Leistung Waus anhand des SOC und der Temperatur der Lithium-Ionen-Batterie 30 berechnet, und außerdem wird ein Alleinige-Entladung-Vermeidungswert als Indikator zum Vermeiden einer alleinigen Entladung von der Lithium-Ionen-Batterie 30 zur elektrischen Last 43 für die berechnete entladbare Leistung Waus abhängig vom Leistungsverbrauch der elektrischen Last 43 bestimmt. Falls die entladbare Leistung Waus kleiner als der Alleinige-Entladung-Vermeidungswert wird, wird der Verbindungsschalter 50 eingeschaltet, um zu erlauben, dass die Blei-Säure-Batterie 20 elektrische Leistung zur elektrischen Last 43 zuführt, um dadurch eine Fehlfunktion der elektrischen Last 43 zu verhindern. Falls die entladbare Leistung Waus kleiner als der Alleinige-Entladung-Vermeidungswert wird, während die Leistungsrückgewinnung nicht durchgeführt wird, wird der Verbindungsschalter 50 eingeschaltet und der Batterieschalter 60 ausgeschaltet, um eine Entladung von der Lithium-Ionen-Batterie 30 zu verhindern.Therefore, in this embodiment, the dischargeable power Wout becomes from the SOC and the temperature of the lithium-ion battery 30 and, moreover, a single-discharge avoidance value becomes an indicator for avoiding sole discharge from the lithium-ion battery 30 to the electrical load 43 for the calculated dischargeable power Waus depending on the power consumption of the electrical load 43 certainly. If the dischargeable power Wout becomes smaller than the sole discharge avoidance value, the connection switch becomes 50 switched on to allow the lead-acid battery 20 electrical power to the electrical load 43 supplies, thereby causing a malfunction of the electric load 43 to prevent. If the dischargeable power Wout becomes smaller than the sole discharge avoidance value while the power regeneration is not performed, the connection switch becomes 50 switched on and the battery switch 60 switched off to a discharge from the lithium-ion battery 30 to prevent.
Wie vorstehend beschrieben, ist die elektrische Last 42 die Servolenkungsvorrichtung und die elektrische Fensterhebevorrichtung, welche beginnen, angetrieben zu werden, wenn ein vorbestimmter Antriebszustand bzw. eine Ansteuerbedingung erfüllt ist. Wenn jede dieser Vorrichtungen beginnt, angesteuert zu werden, fließt ein Eingangsstrom an die elektrische Last 42 von der Blei-Säure-Batterie 20. Als Ergebnis fällt die Anschlussspannung der Blei-Säure-Batterie 20 vorübergehend ab. Zu diesem Moment fällt, falls der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist, da die Blei-Säure-Batterie 20 und die elektrische Last 43 miteinander verbunden sind, auch die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 vorübergehend ab. Demnach kann in diesem Fall die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 unter ihre zulässige minimale Betriebsspannung abfallen, was verursacht, dass sich die elektrische Last 43 resettet.As described above, the electric load is 42 the power steering apparatus and the power window apparatus which start to be driven when a predetermined drive condition is met. When each of these devices starts to be driven, an input current flows to the electrical load 42 from the lead-acid battery 20 , As a result, the terminal voltage of the lead-acid battery drops 20 temporarily off. At that moment falls, if the connection switch 50 in the ON state is because the lead acid battery 20 and the electrical load 43 connected to each other, including the input voltage of the electrical load 43 temporarily off. Thus, in this case, the input voltage of the electric load 43 fall below their allowable minimum operating voltage, which causes the electrical load 43 reset.
Die Servolenkungsvorrichtung ist eine Last, die gemäß einer Lenkbetätigung des Fahrers angetrieben bzw. angesteuert wird, und die elektrische Fensterhebevorrichtung ist eine Last, die gemäß einer Schaltbetätigung des Fahrers angesteuert wird. Das heißt, es ist nicht möglich, vorherzusagen, wann die Ansteuerbedingung der elektrischen Last 42 erfüllt ist. Daher ist es schwierig, den Verbindungsschalter 50 auszuschalten oder die Leistungserzeugungsausgabe des Generators 10 zu erhöhen, kurz bevor oder nachdem der Eingangsstrom beginnt, zur elektrischen Last 42 zu fließen.The power steering apparatus is a load that is driven according to a steering operation of the driver, and the power window apparatus is a load that is driven according to a driver's shift operation. That is, it is not possible to predict when the driving condition of the electric load 42 is satisfied. Therefore, it is difficult to use the connection switch 50 turn off or the power generation output of the generator 10 increase, just before or after the input current starts, to the electrical load 42 to flow.
Daher ist die ECU 80 in der vorliegenden Ausführungsform konfiguriert, die Laden-Starten-Spannung des Generators 10 unter der Bedingung, dass der Verbindungsschalter 50 in den Ein-Zustand eingestellt ist, zu erhöhen. Das heißt, ein unterer Grenzwert der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 wird erhöht, wenn der Verbindungsschalter 50 in den Ein-Zustand eingestellt wird. Dies ermöglicht es, dass verhindert wird, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 unter die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 43 fällt, selbst wenn die elektrische Last 42 beginnt, angesteuert zu werden, was verursacht, dass ein Eingangsstrom zur elektrischen Last 42 fließt.Therefore, the ECU 80 configured in the present embodiment, the charge-starting voltage of the generator 10 on the condition that the connection switch 50 in the on state is set to increase. That is, a lower limit of the output voltage of the lead-acid battery 20 is increased when the connection switch 50 is set in the on state. This allows it to prevent the output voltage of the lead-acid battery 20 below the permissible minimum operating voltage of the electrical load 43 falls, even if the electrical load 42 starts to be driven, which causes an input current to the electrical load 42 flows.
Während der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand, werden die elektrischen Lasten 41 bis 43 ausschließlich von der Blei-Säure-Batterie 20 mit elektrischer Leistung versorgt. In diesem Fall ist der Betrag des Stroms, der von der Blei-Säure-Batterie 20 heraus fließt, groß, im Vergleich zu dem Fall, in welchem die elektrischen Lasten 41 bis 43 mit elektrischer Leistung von sowohl der Blei-Säure-Batterie 20 als auch der Lithium-Ionen-Batterie 30 versorgt werden. Demnach ist der Betrag des Abfalls der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 in diesem Fall groß. Daher wird in dieser Ausführungsform die Laden-Starten-Spannung des Generators 10 erhöht, um auch den unteren Grenzwert der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 zu erhöhen, wenn der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand.While the connection switch 50 is in the on state and the battery switch 60 in off-state, the electrical loads become 41 to 43 exclusively from the lead-acid battery 20 supplied with electrical power. In this case, the amount of electricity that comes from the lead-acid battery 20 flows out, big, compared to the case where the electrical loads 41 to 43 with electrical power from both the lead-acid battery 20 as well as the lithium-ion battery 30 be supplied. Thus, the amount of fall in the output voltage of the lead-acid battery 20 big in this case. Therefore, in this embodiment, the charge-starting voltage of the generator 10 also increases the lower limit of the output voltage of the lead-acid battery 20 increase when the connection switch 50 is in the on state and the battery switch 60 in the off state.
Der Betrag des Abfalls der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund der Zufuhr der elektrischen Leistung zu den elektrischen Lasten 41 bis 43 kann als ein Produkt des Stroms, der von der Blei-Säure-Batterie 20 heraus fließt, und des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 berechnet werden. Demnach fallt die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 stärker ab, als der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 ansteigt. Der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 erhöht sich mit dem Voranschreiten der Alterung derselben und mit dem Abfall der Temperatur derselben. Demnach wird in dieser Ausführungsform ein ermittelter Betrag eines Abfalls der Ausgangsspannung aufgrund des Eingangsstroms zum Zeitpunkt des Ansteuerns der elektrischen Last 42 basiert auf dem Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20, der im Voraus berechnet wird, berechnet. Die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 43 plus der berechnete ermittelte Abfall der Ausgangsspannung werden als die Laden-Starten-Spannung für den Fall, in welchem der Verbindungsschalter 50 in dem Ein-Zustand eingestellt wird, eingestellt. Dadurch kann verhindert werden, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 unter die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 43 abfällt.The amount of drop in the output voltage of the lead-acid battery 20 due to the supply of electrical power to the electrical loads 41 to 43 Can be considered as a product of the current produced by the lead-acid battery 20 flows out, and the internal resistance of the lead-acid battery 20 be calculated. Accordingly, the output voltage of the lead-acid battery drops 20 stronger than the internal resistance of the lead-acid battery 20 increases. The internal resistance of the lead-acid battery 20 increases with the progress of aging thereof and with the drop in the temperature thereof. Thus, in this embodiment, a detected amount of drop of the output voltage due to the input current at the time of driving the electric load 42 based on the internal resistance of the lead-acid battery 20 , which is calculated in advance, calculated. The permissible minimum operating voltage of the electrical load 43 plus the calculated detected drop in output voltage is referred to as the charge-start voltage for the case in which the connection switch 50 is set in the on state. This can prevents the output voltage of the lead-acid battery 20 below the permissible minimum operating voltage of the electrical load 43 drops.
Ferner wird ein Abfall der Ausgangsspannung einer Blei-Säure-Batterie durch eine Verringerung der elektromotorischen Kraft derselben aufgrund eines Polarisationsphänomens verursacht, und durch einen Strom, der über den Innenwiderstand derselben fließt. Der Abfall der elektromotorischen Kraft aufgrund des Polarisationsphänomens hängt von der Größe und Richtung des Stroms ab, der durch die Blei-Säure-Batterie fließt. Es ist jedoch nicht erforderlich, den Effekt des Polarisationsphänomens zu berücksichtigen, falls der Strom, der durch die Blei-Säure-Batterie fließt, groß genug ist. Demnach kann der Effekt des Polarisationsphänomens in der Blei-Säure-Batterie 20 beim Zuführen der elektrischen Leistung zum Starter 41 vernachlässigt werden. Daher wird bei dieser Ausführungsform, wenn erwartet wird, dass ein Eingangsstrom von der Blei-Säure-Batterie 20 zum Starter 41 zum Zeitpunkt des Neustarts der Maschine, die durch die Leerlauf-Stopp-Funktion gestoppt wurde, fließt, ein ermittelter Betrag eines sofortigen Abfalls der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund des Eingangsstroms aufgenommen. Der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 kann unter Verwendung des ermittelten Betrags des sofortigen Abfalls der Ausgangsspannung genauer berechnet werden.Further, a decrease in the output voltage of a lead-acid battery is caused by a decrease in the electromotive force thereof due to a phenomenon of polarization, and by a current flowing over the internal resistance thereof. The drop in electromotive force due to the polarization phenomenon depends on the magnitude and direction of the current flowing through the lead-acid battery. However, it is not necessary to consider the effect of the polarization phenomenon if the current flowing through the lead-acid battery is large enough. Thus, the effect of the polarization phenomenon in the lead-acid battery can be 20 while supplying the electric power to the starter 41 be ignored. Therefore, in this embodiment, when it is expected that an input current from the lead-acid battery 20 to the starter 41 At the time of restarting the engine stopped by the idle-stop function, a detected amount of an instantaneous drop in the output voltage of the lead-acid battery is flowing 20 recorded due to the input current. The internal resistance of the lead-acid battery 20 can be calculated more accurately using the determined amount of the instantaneous drop of the output voltage.
Diese Ausführungsform kann derart modifiziert werden, dass zusätzlich zum ermittelten Betrag eines sofortigen Abfalls der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 zum Zeitpunkt des Zuführens der elektrischen Leistung von der Blei-Säure-Batterie 20 zum Starter 41 ein ermittelter bzw. angenommener Ausgangsstrom der Blei-Säure-Batterie 20, der in diesem Moment fließt, aufgenommen bzw. erhalten werden kann. In diesem Fall kann der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 durch Dividieren des ermittelten Betrags eines sofortigen Abfalls der Ausgangsspannung durch den ermittelten Ausgangsstrom berechnet werden. Ferner kann der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 durch Aufnehmen eines angenommenen Betrags eines sofortigen Abfalls der Ausgangsspannung in einem Zustand, in welchem der Effekt des Polarisationsphänomens auf die Ausgangsspannung erfüllt ist, berechnet werden, und ein gleichmäßiger Strom fließt von der Blei-Säure-Batterie 20 zum Starter 41.This embodiment may be modified such that in addition to the determined amount of an instantaneous drop in the output voltage of the lead-acid battery 20 at the time of supplying the electric power from the lead-acid battery 20 to the starter 41 a determined or assumed output current of the lead-acid battery 20 that flows, can be received or received at that moment. In this case, the internal resistance of the lead-acid battery 20 by dividing the determined amount of an instantaneous drop in the output voltage by the determined output current. Furthermore, the internal resistance of the lead-acid battery 20 by calculating an assumed amount of instantaneous drop in output voltage in a state in which the effect of the polarization phenomenon on the output voltage is satisfied, and a steady current flows from the lead-acid battery 20 to the starter 41 ,
2 zeigt ein Flussdiagramm, das Schritte eines Prozesses zum Berechnen des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 darstellt. Dieser Prozess wird in regelmäßigen Zeitintervallen durch die ECU 80 durchgeführt. 2 FIG. 12 is a flowchart showing steps of a process of calculating the internal resistance of the lead-acid battery. FIG 20 represents. This process is performed at regular time intervals by the ECU 80 carried out.
Dieser Prozess beginnt bei Schritt S11, bei welchem bestimmt wird, ob ein Maschinenneustart nach einem Leerlaufstopp der Maschine (wird hiernach als „Leerlauf-Stopp-Neustart” bezeichnet) während einer Dauer zwischen der Zeit, wenn der Innenwiderstand zum letzten Mal berechnet wurde, und der gegenwärtigen Zeit durchgeführt wurde oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S11 negativ ist, wird der Prozess beendet. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S11 positiv ist, schreitet der Prozess zu Schritt S12 voran, bei welchem der ermittelte Abfallbetrag der Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 zum Zeitpunkt des Ansteuerns des Starters 41 zum Neustart der Maschine aufgenommen wird. Im anschließenden Schritt S13 wird der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 basierend auf dem ermittelten Abfallbetrag der Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 berechnet, und anschließend wird der Prozess beendet.This process starts at step S11, at which it is determined whether an engine restart after idle stop of the engine (hereinafter referred to as "idle stop restart") during a period between the time when the internal resistance was calculated last time, and the current time or not. If the determination result in step S11 is negative, the process is ended. If the determination result in step S11 is affirmative, the process proceeds to step S12, in which the detected amount of waste of the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery 20 at the time of driving the starter 41 to restart the machine. In the subsequent step S13, the internal resistance of the lead-acid battery 20 based on the determined amount of waste of the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery 20 calculated and then the process is terminated.
3 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen von Schritten eines Prozesses zum Einstellen der Laden-Starten-Spannung. Dieser Prozess wird in regelmäßigen Zeitintervallen durch die ECU 80 durchgeführt. 3 FIG. 12 is a flowchart showing steps of a process for setting the charge-starting voltage. FIG. This process is performed at regular time intervals by the ECU 80 carried out.
Dieser Prozess beginnt bei Schritt S21, bei welchem bestimmt wird, ob der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand sind oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S21 negativ ist, d. h., falls der Verbindungsschalter 50 im Aus-Zustand oder der Batterieschalter 60 im Ein-Zustand ist, schreitet der Prozess zu Schritt S22 voran, bei welchem die Laden-Starten-Spannung unter Berücksichtigung der Alterung der Blei-Säure-Batterie 20 auf ihren normalen Wert eingestellt wird.This process starts at step S21, at which it is determined whether the connection switch 50 in the on state and the battery switch 60 in the off state or not. If the determination result in step S21 is negative, that is, if the connection switch 50 in off mode or the battery switch 60 is in the on state, the process proceeds to step S22, at which the charge-starting voltage is calculated in consideration of the aging of the lead-acid battery 20 is set to its normal value.
Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S21 positiv ist, d. h., falls der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand sind, schreitet der Prozess zu Schritt S23 voran, um den Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20, der in Schritt S12 des in 2 dargestellten Prozesses berechnet wird, zu erfassen bzw. aufzunehmen. Im anschließenden Schritt S24 wird ein Maximalwert des angenommenen Spannungsabfallbetrags der Blei-Säure-Batterie 20 als ein Produkt des aufgenommenen Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 und eines Maximalwerts eines ermittelten bzw. angenommenen Eingangsstroms der elektrischen Last 42, bei welchem angenommen wird, dass er fließt, wenn die elektrische Last 42 beginnt, angesteuert zu werden, berechnet. Im anschließenden Schritt S25 wird die Laden-Starten-Spannung der Blei-Säure-Batterie 20 als eine Summe der zulässigen minimalen Betriebsspannung der elektrischen Last 43 und des Maximalwerts des ermittelten Spannungsabfalls der Blei-Säure-Batterie 20, welcher in Schritt S23 berechnet wird, berechnet. Der Wert der somit berechneten Laden-Starten-Spannung, welcher höher als der Normalwert ist, wird als ein neuer Wert der Laden-Starten-Spannung eingestellt.If the determination result in step S21 is affirmative, that is, if the connection switch 50 in the on state and the battery switch 60 are in the off state, the process proceeds to step S23 to the internal resistance of the lead-acid battery 20 , which in step S12 of the in 2 calculated process to capture or record. In the subsequent step S24, a maximum value of the assumed voltage drop amount of the lead-acid battery 20 as a product of the absorbed internal resistance of the lead-acid battery 20 and a maximum value of a detected input current of the electric load 42 , which is believed to flow when the electrical load 42 starts to be driven, calculated. In the subsequent step S25, the charge-starting voltage of the lead-acid battery 20 as a sum of the allowable minimum operating voltage of the electrical load 43 and the maximum value of the determined voltage drop of the lead-acid battery 20 , which is calculated in step S23, is calculated. The value of the charge-start voltage thus calculated, which is higher than the normal value is set as a new value of the charge-starting voltage.
4 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen von Schritten eines Prozesses zum Berechnen des SOC-Aufrechterhaltungswerts der Lithium-Ionen-Batterie 30. Dieser Prozess wird in regelmäßigen Zeitintervallen durch die ECU 70 durchgeführt. Dieser Prozess beginnt bei Schritt S31, um den Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20, der in Schritt S12 des in 2 dargestellten Prozesses berechnet wird, aufgenommen. Im anschließenden Schritt S32 wird der SOC-Aufrechterhaltungswert der Lithium-Ionen-Batterie 30 derart berechnet, dass er mit dem Anstieg des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 ansteigt, und der Prozess wird anschließend beendet. 4 FIG. 12 is a flowchart showing steps of a process of calculating the SOC maintenance value of the lithium ion battery. FIG 30 , This process is performed at regular time intervals by the ECU 70 carried out. This process starts at step S31 to the internal resistance of the lead-acid battery 20 , which in step S12 of the in 2 calculated process is recorded. In the subsequent step S32, the SOC maintenance value of the lithium ion battery becomes 30 calculated so that it coincides with the increase in the internal resistance of the lead-acid battery 20 increases, and the process is subsequently terminated.
5 zeigt ein Beispiel eines Zeitdiagramms einer Lade-/Entladesteuerung, die in dieser Ausführungsform durchgeführt wird. 5 FIG. 14 shows an example of a time chart of a charge / discharge control performed in this embodiment. FIG.
Bei diesem Beispiel wird die Lade-/Entladesteuerung für die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 30 zum Zeitpunkt T0 gestartet. Zum Zeitpunkt T0 ist die Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund der Verringerung des SOC der Blei-Säure-Batterie 20 wegen der Selbstentladung niedriger als die Laden-Starten-Spannung. Demnach erzeugt der Generator 10 elektrische Leistung, um die Blei-Säure-Batterie 20 zu laden. Andererseits, da der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 höher als der SOC-Aufrechterhaltungswert ist und die entladbare Leistung Waus (nicht dargestellt) höher als ein bestimmter Wert ist, stellt die ECU 70 einen Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand und stellt den Batterieschalter 60 in den Ein-Zustand. Zum Zeitpunkt T1, da die Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 die Laden-Starten-Spannung erreicht, stoppt der Generator 10 die Leistungserzeugung.In this example, the charge / discharge control for the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 started at the time T0. At time T0, the output voltage is V (Pb) of the lead-acid battery 20 due to the reduction of the SOC of the lead-acid battery 20 because of the self-discharge lower than the charge-starting voltage. Accordingly, the generator generates 10 electrical power to the lead-acid battery 20 to load. On the other hand, because of the SOC of the lithium-ion battery 30 is higher than the SOC maintenance value and the dischargeable power Waus (not shown) is higher than a certain value, the ECU sets 70 a connection switch 50 in the off state and sets the battery switch 60 in the on-state. At time T1, since the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery 20 When the charging start voltage is reached, the generator stops 10 the power generation.
Zum Zeitpunkt T2 beginnt der Generator 10 mit der Erzeugung regenerativer Leistung. Demnach stellt die ECU 70 den Verbindungsschalter 50 in den Ein-Zustand. Als Ergebnis der rückgewinnenden Leistungserzeugung werden die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 30 geladen und die Ausgangsspannung V(Pb) der Bleibsäurebatterie 20 und der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 aus (Li-SOC) steigt an. Zwischen dem Zeitpunkt T2 und dem Zeitpunkt T3 wird die Kraftstoffzufuhr zur Maschine unterbrochen und die ECU 80 führt eine automatische Stopp-Steuerung eines Leerlaufstopps durch. Zum Zeitpunkt T3 wird die regenerative Leistungserzeugung beendet und die ECU 70 stellt den Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand ein.At time T2, the generator starts 10 with the generation of regenerative power. Accordingly, the ECU 70 the connection switch 50 in the on-state. As a result of recovering power generation become the lead-acid battery 20 and the lithium-ion battery 30 charged and the output voltage V (Pb) of the lead acid battery 20 and the SOC of the lithium-ion battery 30 out (Li-SOC) increases. Between the time T2 and the time T3, the fuel supply to the engine is interrupted and the ECU 80 performs an automatic stop control of an idling stop. At time T3, the regenerative power generation is ended and the ECU 70 sets the connection switch 50 in the off state.
Zum Zeitpunkt T4 wird die Leerlaufstopp-Neustart-Steuerung durchgeführt und der Starter 41 wird entsprechend mit der elektrischen Leistung von der Blei-Säure-Batterie 20 versorgt. Da der Starter 41 im Vergleich zu den anderen elektrischen Lasten 42 und 43 einen großen Betrag elektrischer Leistung verbraucht, fällt die Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 in diesem Moment stark ab. Zum Zeitpunk T5 berechnet die ECU 80 den Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 basierend auf dem Betrag des Spannungsabfalls der Ausgangsspannung V(Pb) aufgrund einer Ansteuerung des Starters 41 zum Zeitpunkt T4. Die ECU 70 berechnet den SOC-Aufrechterhaltungswert basierend auf dem berechneten Innenwiderstand.At time T4, the idling stop restart control is performed and the starter 41 will match the electrical performance of the lead-acid battery 20 provided. Because the starter 41 compared to the other electrical loads 42 and 43 consumes a large amount of electric power, the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery drops 20 strong at this moment. At time T5, the ECU calculates 80 the internal resistance of the lead-acid battery 20 based on the amount of voltage drop of the output voltage V (Pb) due to triggering of the starter 41 at time T4. The ECU 70 calculates the SOC maintenance value based on the calculated internal resistance.
Zum Zeitpunkt T6 wird die entladbare Leistung Waus durch die Verringerung des SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 geringer als der Alleinige-Entladung-Vermeidungswert, und die alleinige Entladung von der Lithium-Ionen-Batterie 30 wird entsprechend verhindert. Zu diesem Zeitpunkt stellt, da die regenerative Leistungserzeugung nicht in Betrieb ist, die ECU 70 den Verbindungsschalter 50 in den Ein-Zustand und stellt den Batterieschalter 60 in den Aus-Zustand. Anschließend berechnet die ECU 80 die Laden-Starten-Spannung basierend auf dem Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20. Da dieser berechnete Wert der Laden-Starten-Spannung höher als der Normalwert ist (der Wert der Laden-Starten-Spannung im Normalzustand), wird der Generator 10 gesteuert, um elektrische Leistung zu erzeugen, bis die Ausgangsspannung V(Pb) diesen berechneten Wert erreicht.At time T6, the dischargeable power becomes Wout by reducing the SOC of the lithium ion battery 30 less than the single-discharge avoidance value, and the sole discharge from the lithium-ion battery 30 is prevented accordingly. At this time, since the regenerative power generation is not in operation, the ECU 70 the connection switch 50 in the on state and sets the battery switch 60 in the off state. Subsequently, the ECU calculates 80 the charge-starting voltage based on the internal resistance of the lead-acid battery 20 , Since this calculated value of the charge-start voltage is higher than the normal value (the value of the charge-start voltage in the normal state), the generator becomes 10 controlled to generate electric power until the output voltage V (Pb) reaches this calculated value.
Zum Zeitpunkt T7 wird eine große leistungsangesteuerte Last der elektrischen Last 42, wie beispielsweise die Servolenkungsvorrichtung, angesteuert, und als Ergebnis fließt ein Eingangsstrom zu dieser leistungsangetriebenen Last. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 ab. Da die Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 jedoch über der Laden-Starten-Spannung gehalten wird, die basierend auf dem Innenwiderstand bestimmt wird, fällt sie nicht unterhalb der erforderlichen Betriebsspannung der elektrischen Last 42 ab. Danach steuert die ECU 80 den Generator 10, um die Blei-Säure-Batterie 20 derart zu Laden, dass ihre Ausgangsspannung V(Pb) die Laden-Starten-Spannung überschreitet.At the time T7 becomes a large power-driven load of the electric load 42 , such as the power steering apparatus, is driven, and as a result, an input current flows to this power driven load. At this time, the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery drops 20 from. As the output voltage V (Pb) of the lead-acid battery 20 however, kept above the charge-starting voltage determined based on the internal resistance, it does not fall below the required operating voltage of the electric load 42 from. Then the ECU controls 80 the generator 10 to the lead-acid battery 20 so that its output voltage V (Pb) exceeds the charge start voltage.
Zum Zeitpunkt T8 stellt die ECU 70, da die regenerative Leistungserzeugung durchgeführt wird, den Batterieschalter 60 in den Ein-Zustand. Als Ergebnis wird der Generator 10 mit der Lithium-Ionen-Batterie 30 verbunden und die Lithium-Ionen-Batterie 30 wird geladen. Zum Zeitpunkt T9 wird die regenerative Leistungserzeugung beendet. Zu diesem Zeitpunkt stellt die ECU 70, da die entladbare Leistung Waus der Lithium-Ionen-Batterie 30 über dem bestimmten Wert liegt, den Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand, um die Entladung nur von der Lithium-Ionen-Batterie 30 zu erlauben.At time T8, the ECU 70 since the regenerative power generation is performed, the battery switch 60 in the on-state. As a result, the generator 10 with the lithium-ion battery 30 connected and the lithium-ion battery 30 Loading. At time T9, the regenerative power generation is ended. At this point, the ECU 70 because the dischargeable power is Waus the lithium-ion battery 30 above the specified value, the connection switch 50 in the off-state to discharge only from the lithium-ion battery 30 to allow.
Die Ausführungsform der Erfindung, die vorstehend beschrieben wurde, sieht die folgenden Vorteile vor.
- (1) Die Laden-Starten-Spannung der Blei-Säure-Batterie 20 wird, wenn der Verbindungsschalter 50 in den Ein-Zustand geschaltet ist, höher eingestellt, als wenn der Verbindungsschalter 50 in den Aus-Zustand geschaltet ist. Bei dieser Einstellung erzeugt der Generator 10 elektrische Leistung, um die Blei-Säure-Batterie 20 derart zu Laden, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 die höhere Laden-Starten-Spannung überschreitet. Demnach wird die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 auf einem höheren Wert aufrecht erhalten. Daher kann, selbst wenn die elektrische Last 42 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 angesteuert wird und der Strom, der zur elektrischen Last 42 fließt, beträchtlich ansteigt, die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 davor geschützt werden, unter die minimale Betriebspannung der elektrischen Last 43 auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 30 abzufallen. Dadurch kann verhindert werden, dass der Betriebszustand der elektrischen Last 43 instabil wird.
The embodiment of the invention described above provides the following advantages. - (1) The charge-starting voltage of the lead-acid battery 20 is when the connection switch 50 is switched to the ON state, set higher than when the connection switch 50 is switched to the off state. At this setting, the generator generates 10 electrical power to the lead-acid battery 20 so to charge that the output voltage of the lead-acid battery 20 exceeds the higher charge-start voltage. Accordingly, the output voltage of the lead-acid battery 20 maintained at a higher value. Therefore, even if the electrical load 42 on the side of the lead-acid battery 20 is driven and the current to the electrical load 42 flows, considerably increases, the output voltage of the lead-acid battery 20 protected against the minimum operating voltage of the electrical load 43 on the side of the lithium-ion battery 30 drop. This can prevent the operating state of the electric load from being prevented 43 becomes unstable.
Wenn der Verbindungsschalter 50 im Aus-Zustand ist, wird davon ausgegangen, das ein Zuführen der elektrischen Leistung zu den elektrischen Lasten 41 und 42 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 nur durch die Blei-Säure-Batterie 20 durchgeführt wird, und es wird davon ausgegangen, dass ein Zuführen der elektrischen Leistung zur elektrischen Last auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 30 nur durch die Lithium-Ionen-Batterie 30 durchgeführt wird. Demnach gibt es keine Bedenken, dass die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 30 abhängig von den Betriebszuständen der elektrischen Lasten 41 und 42 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 übermäßig abfällt. Daher wird die Laden-Starten-Spannung der Blei-Säure-Batterie 20, wenn der Verbindungsschalter 50 im Aus-Zustand ist, niedriger eingestellt, als wenn der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist. Durch eine verringerte Leistungserzeugung kann somit Leistung bzw. Strom durch den Generator 10 gespart werden.
- (2) Der Batterieschalter 60 wird gesteuert, um derart ein- oder ausgeschaltet zu sein, dass verhindert werden kann, dass die Lithium-Ionen-Batterie 30 überladen oder zu tief entladen wird. Wenn der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand sind, wird sowohl bei der elektrischen Leistung der elektrischen Last 41 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 als auch bei der Zufuhr der elektrischen Leistung der elektrischen Last 43 auf der Seite der Lithium-Ionen-Batterie 30 davon ausgegangen, dass diese von der Blei-Säure-Batterie 20 versorgt werden. Daher ist der Spannungsabfall, der auftritt, wenn die elektrische Last 42 angesteuert wird, während der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand ist, größer, als wenn der Batterieschalter 60 im Ein-Zustand ist. Demnach wird die Laden-Starten-Spannung unter der Bedingung, dass der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand sind, höher eingestellt. Als Ergebnis wird die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 während einer geeigneten Zeitdauer erhöht. Dies ermöglicht es, dass ein Leistungsverbrauch durch Unterdrücken der Leistungserzeugung durch den Generator 10 gesenkt werden kann.
- (3) Der Spannungsabfall, der zum Zeitpunkt des Ansteuerns der elektrischen Last 42 aufgetreten ist, steigt mit dem Anstieg des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 an. In dieser Ausführungsform wird die Laden-Starten-Spannung abhängig von dem Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 unter Berücksichtigung dieses Faktors bestimmt. Daher ist es gemäß der vorstehenden Ausführungsform möglich, selbst wenn der Spannungsabfall der Blei-Säure-Batterie 20 zum Zeitpunkt des Ansteuerns der elektrischen Last 42 aufgrund des Anstiegs des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 beträchtlich groß ist, zu verhindern, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 unter die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 43 abfällt.
- (4) Die Ausgangsspannung der Lithium-Ionen-Batterie 30 wird durch Erhöhen des SOC-Aufrechterhaltungswerts der Lithium-Ionen-Batterie 30 gemäß dem Anstieg des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 erhöht. Dadurch kann verhindert werden, dass die Spannung, die an der elektrischen Last 43 anliegt, unter die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 34 abfällt, selbst wenn die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund des Anstiegs des Innenwiderstands der Blei-Säure-Batterie 20 beträchtlich abfällt. Ferner ermöglicht es die Aufrechterhaltung des SOC der Lithium-Ionen-Batterie 30 über dem SOC-Aufrechterhaltungswert, zu gewährleisten, dass eine freie Kapazität zum Speichern regenerativer Leistung vorhanden ist.
When the connection switch 50 is in the off state, it is considered that supplying the electric power to the electrical loads 41 and 42 on the side of the lead-acid battery 20 only through the lead-acid battery 20 is performed, and it is assumed that supplying the electric power to the electric load on the side of the lithium-ion battery 30 only through the lithium-ion battery 30 is carried out. Accordingly, there is no concern that the input voltage of the electrical load 43 on the side of the lithium-ion battery 30 depending on the operating conditions of the electrical loads 41 and 42 on the side of the lead-acid battery 20 overly low. Therefore, the charge-starting voltage of the lead-acid battery becomes 20 when the connection switch 50 in the off state is set lower than when the connection switch 50 is in the on state. By a reduced power generation can thus power or electricity through the generator 10 be saved. - (2) The battery switch 60 is controlled to be so on or off that can prevent the lithium-ion battery 30 overloaded or too deep discharged. When the connection switch 50 in the on state and the battery switch 60 are in the off state, both in the electric power of the electric load 41 on the side of the lead-acid battery 20 as well as in the supply of electrical power of the electrical load 43 on the side of the lithium-ion battery 30 assumed that this from the lead-acid battery 20 be supplied. Therefore, the voltage drop that occurs when the electrical load 42 is controlled while the battery switch 60 in the off state is larger than when the battery switch 60 is in the on state. Thus, the charge-starting voltage under the condition that the connection switch 50 in the on state and the battery switch 60 in the off state are set higher. As a result, the output voltage of the lead-acid battery 20 increased during a suitable period of time. This allows power consumption by suppressing power generation by the generator 10 can be lowered.
- (3) The voltage drop at the time of driving the electric load 42 occurred, increases with the increase of the internal resistance of the lead-acid battery 20 at. In this embodiment, the charge-start voltage becomes dependent on the internal resistance of the lead-acid battery 20 determined considering this factor. Therefore, according to the above embodiment, it is possible even if the voltage drop of the lead-acid battery 20 at the time of driving the electric load 42 due to the increase in the internal resistance of the lead-acid battery 20 is considerably large, to prevent the output voltage of the lead-acid battery 20 below the permissible minimum operating voltage of the electrical load 43 drops.
- (4) The output voltage of the lithium-ion battery 30 is achieved by increasing the SOC maintenance value of the lithium-ion battery 30 according to the increase in the internal resistance of the lead-acid battery 20 elevated. This can prevent the voltage connected to the electrical load 43 is below the permissible minimum operating voltage of the electrical load 34 drops even if the output voltage of the lead-acid battery 20 due to the increase in the internal resistance of the lead-acid battery 20 drops considerably. Furthermore, it allows the maintenance of the SOC of the lithium-ion battery 30 above the SOC maintenance value, to ensure that there is free capacity to store regenerative power.
Das Erhöhen des SOC-Aufrechterhaltungswerts der Lithiuimionenbatterie 30 verursacht, dass die entladbare Leistung Waus der Lithium-Ionen-Batterie 30 ansteigt. Als Ergebnis ist es möglich, da verhindert werden kann, dass die entladbare Leistung Waus der Lithium-Ionen-Batterie 30 unter den Alleinige-Entladung-Vermeidungswert abfällt, zu verhindern, dass eine Situation auftritt, bei welcher der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand, um dadurch zu verhindern, dass die Spannung, die zur elektrischen Last 43 zugeführt wird, zum Zeitpunk des Ansteuerns der elektrischen Last 42 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 übermäßig abfällt.
- (5) Die Ausgangsspannung der Batterie fällt aufgrund des Abfalls der elektromotorischen Kraft, die durch das Polarisationsphänomen verursacht wird, zusätzlich zum Innenwiderstand der Batterie, ab. Falls der Betrag des Anstiegs des Stroms, der von der Batterie zur elektrischen Last, die angesteuert wird, fließt, ausreichend groß ist, kann der Effekt des Polarisationsphänomens auf die Ausgangsspannung der Batterie vernachlässigt werden. Deshalb kann der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 basierend auf der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 genau berechnet werden, wenn zum Zeitpunkt des Ansteuerns der leistungsangesteuerten bzw. leistungsangetriebenen Last ein großer Strom von der Blei-Säure-Batterie 20 fließt.
Increasing the SOC maintenance value of the lithium ion battery 30 causes the dischargeable power Waus the lithium-ion battery 30 increases. As a result, since it is possible to prevent the dischargeable power Waus from being prevented from the lithium-ion battery 30 falls below the SINGLE DISCHARGE avoidance value, to prevent a situation from occurring in which the connection switch 50 is in the on state and the battery switch 60 in the off-state, thereby preventing the voltage leading to the electrical load 43 is supplied at the time of driving the electric load 42 on the side of the lead-acid battery 20 overly low. - (5) The output voltage of the battery drops due to the drop of the electromotive force caused by the polarization phenomenon, in addition to the internal resistance of the battery. If the magnitude of the increase of the current flowing from the battery to the electric load being driven is sufficiently large, the effect of the polarization phenomenon on the output voltage of the battery can be neglected. Therefore, the internal resistance of the lead-acid battery 20 based on the output voltage of the lead-acid battery 20 can be accurately calculated when, at the time of driving the power-driven load, a large current from the lead-acid battery 20 flows.
Weitere AusführungsformenFurther embodiments
Es ist selbstverständlich, dass bezüglich der vorstehenden Ausführungsform verschiedene Modifikationen denkbar sind, welche nachfolgend beschrieben werden.It is understood that various modifications are conceivable with respect to the above embodiment, which will be described below.
Die ECU 80 kann konfiguriert sein, um einen Prozess zum Einstellen der Laden-Starten-Spannung, dargestellt in 6, durchzuführen, anstelle des Prozesses, der in 3 dargestellt ist. Dieser Prozess beginnt in Schritt S41, bei welchem bestimmt wird, ob der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S41 negativ ist, schreitet der Prozess zu Schritt S42 voran, bei welchem die Laden-Starten-Spannung auf ihren Normalwert V0 eingestellt wird, und anschließend wird der Prozess beendet. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S41 positiv ist, schreitet der Prozess zu Schritt S34 voran, bei welchem bestimmt wird, ob der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand ist oder nicht. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S41 negativ ist, schreitet der Prozessablauf zu Schritt S44 voran, bei welchem die Laden-Starten-Spannung auf einen ersten vorbestimmten Wert V1 eingestellt wird, der höher als der Normalwert V0 ist, und anschließend wird der Prozess beendet. Falls das Bestimmungsergebnis in Schritt S43 positiv ist, schreitet der Prozess zu Schritt S45 voran, bei welchem die Laden-Starten-Spannung auf einen zweiten vorbestimmten Wert V2 eingestellt wird, welcher höher als der erste vorbestimmte Wert V1 ist, und anschließend wird der Prozess beendet.The ECU 80 may be configured to include a process for setting the charge-starting voltage, shown in FIG 6 to perform, instead of the process, in 3 is shown. This process starts in step S41, at which it is determined whether the connection switch 50 in the on state or not. If the determination result in step S41 is negative, the process proceeds to step S42, at which the charging start voltage is set to its normal value V0, and then the process is ended. If the determination result in step S41 is affirmative, the process proceeds to step S34, at which it is determined whether the battery switch 60 is in the off state or not. If the determination result in step S41 is negative, the process flow proceeds to step S44, at which the charge start voltage is set to a first predetermined value V1 higher than the normal value V0, and then the process is terminated. If the determination result in step S43 is affirmative, the process proceeds to step S45, at which the charge-starting voltage is set to a second predetermined value V2 higher than the first predetermined value V1, and then the process is terminated ,
Während bzw. wenn der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist, fällt die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 ab, wenn die elektrische Last 42 auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 20 angesteuert wird. Demnach wird die Laden-Starten-Spannung vom Normalwert V0 erhöht, um zu verursachen, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 derart ansteigt, dass die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 davor geschützt werden kann, dass sie unter die minimale zulässige Betriebsspannung der elektrischen Last 43 abfällt. Während der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand, fließt der Eingangsstrom aufgrund der Ansteuerung der elektrischen Last 42 nur von der Blei-Säure-Batterie 20 aus. Daher ist der Wert des Spannungsabfalls, welcher auftritt, wenn der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand, größer als der, welcher auftritt, wenn sowohl der Verbindungsschalter 50 als auch der Batterieschalter 50 im Aus-Zustand sind. Deshalb ist die Laden-Starten-Spannung V2, die für den Fall eingestellt wird, in welchem der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand ist und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand, höher als die Laden-Starten-Spannung V1, die für den Fall eingestellt wird, in welchem sowohl der Verbindungsschalter 50 als auch der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand sind. Durch diese Einstellung kann unterdrückt werden, dass die Eingangsspannung der elektrischen Last 43 unter die zulässige minimale Betriebsspannung der elektrischen Last 43 fällt. Die Laden-Starten-Spannungen V1 und V2 können basierend auf dem Innenwiderstand berechnet werden.During or when the connection switch 50 is in the on state, the input voltage of the electrical load drops 43 off when the electrical load 42 on the side of the lead-acid battery 20 is controlled. Thus, the charge-start voltage is increased from the normal value V0 to cause the output voltage of the lead-acid battery to increase 20 increases so that the input voltage of the electrical load 43 it can be protected against the minimum permissible operating voltage of the electrical load 43 drops. While the connection switch 50 is in the on state and the battery switch 60 in the off state, the input current flows due to the driving of the electrical load 42 only from the lead-acid battery 20 out. Therefore, the value of the voltage drop that occurs when the connection switch is 50 is in the on state and the battery switch 60 in the off-state, greater than that which occurs when both the connection switch 50 as well as the battery switch 50 are in the off state. Therefore, the charge start voltage V2 is set in the case where the connection switch is 50 is in the on state and the battery switch 60 in the off state, higher than the charge start voltage V1, which is set in the case where both the connection switch 50 as well as the battery switch 60 are in the off state. This setting can be used to suppress the input voltage of the electrical load 43 below the permissible minimum operating voltage of the electrical load 43 falls. The charge-starting voltages V1 and V2 can be calculated based on the internal resistance.
In der vorstehenden Ausführungsform wird die Laden-Starten-Spannung für den Fall, in welchem der Verbindungsschalter 50 im Ein-Zustand und der Batterieschalter 60 im Aus-Zustand ist, gemäß dem Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 bestimmt. Dieser Innenwiderstand kann anhand der Leerlaufspannung bzw. Spannung des offenen Anschlusses, der Ausgangsspannung und des Ausgangsstroms der Blei-Säure-Batterie 20 berechnet werden.In the above embodiment, the charge-starting voltage for the case in which the connection switch 50 in the on state and the battery switch 60 in the off state, according to the internal resistance of the lead-acid battery 20 certainly. This internal resistance can be determined by the open circuit voltage or voltage of the open connection, the output voltage and the output current of the lead-acid battery 20 be calculated.
Die vorstehende Ausführungsform kann derart modifiziert werden, dass die ECU 80 einen Grad der Alterung der Blei-Säure-Batterie 20 basierend auf dem Betrag des Spannungsabfalls der Blei-Säure-Batterie 70 zum Zeitpunkt eines Zuführens elektrischer Leistung zum Starter 41 nach einem Leerlaufstopp erfasst, den Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 basierend auf dem erfassten Grad der Alterung berechnet, und die Laden-Starten-Spannung basierend auf diesem berechneten Innenwiderstand bestimmt. Der Grad der Alterung der Blei-Säure-Batterie 20 kann zum Beispiel basierend auf der Betriebszeit der Blei-Säure-Batterie 20 erfasst werden.The above embodiment may be modified such that the ECU 80 a degree of aging of the lead-acid battery 20 based on the amount of voltage drop of the lead-acid battery 70 at the time of supplying electric power to the starter 41 detected after an idle stop, the internal resistance of the lead-acid battery 20 calculated based on the detected degree of aging, and determines the charge-starting voltage based on this calculated internal resistance. The degree of aging of the lead-acid battery 20 For example, based on the operating time of the lead-acid battery 20 be recorded.
Die ECU 80 kann konfiguriert sein, um den Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 abhängig von der Differenz zwischen der Temperatur der Blei-Säure-Batterie 20 zu dem Zeitpunkt, wenn der Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 berechnet wird, und der Temperatur der Blei-Säure-Batterie zu dem Zeitpunkt, wenn der Verbindungsschalter 50 eingeschaltet und der Batterieschalter 60 ausgeschaltet wird, zu kompensieren.The ECU 80 Can be configured to change the internal resistance of the lead-acid battery 20 depending on the difference between the temperature of the lead-acid battery 20 at the time when the internal resistance of the lead-acid battery 20 calculated and the temperature of the lead-acid Battery at the time when the connection switch 50 switched on and the battery switch 60 is turned off, to compensate.
In den Schritten S23 bis S25 des Prozesses, der in 3 dargestellt ist, wird die Laden-Starten-Spannung basierend auf dem Innenwiderstand der Blei-Säure-Batterie 20 bestimmt. Dieser Prozess kann jedoch derart modifiziert werden, dass die Laden-Starten-Spannung um einen gewissen Spannungswert von ihrem Normalwert erhöht wird.In steps S23 to S25 of the process described in 3 is shown, the charge-starting voltage based on the internal resistance of the lead-acid battery 20 certainly. However, this process may be modified to increase the charge-start voltage by a certain voltage level from its normal value.
Die vorstehend erläuterten bevorzugten Ausführungsformen sind für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung, welche insbesondere durch die zugehörigen Ansprüche beschrieben wird, beispielhaft. Es sollte verstanden werden, dass im Lichte des Könnens eines Fachmanns weitere Modifikationen der bevorzugten Ausführungsformen gemacht werden können.The above-described preferred embodiments are exemplary of the invention of the present application, which is particularly described by the appended claims. It should be understood that further modifications of the preferred embodiments may be made in the light of the skill of one of ordinary skill in the art.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2012-80706 A [0002] JP 2012-80706 A [0002]
