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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieversorgung für ein Fahrzeug. Die veröffentlichte
japanische Patentanmeldung JPH 10-184506 A offenbart eine Energieversorgung für ein Fahrzeug, das zwei Akkumulatorbatterien hat, darunter eine Bleibatterie und eine zusätzliche Akkumulatorbatterie.
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Bei einer derartigen Energieversorgung mit zwei Akkumulatorbatterien besteht jedoch ein Problem darin, dass die Energieversorgung entsprechend der Eigenschaften der jeweiligen Energiespeicher schwer zu handhaben ist.
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Eine Energieversorgung, beispielsweise für ein Fahrzeug, wird benötigt, um derartige Funktionen durchzuführen wie Energieversorgung für ein Hilfsgerät, Energieversorgung für einen Anlasser, antreibender Betrieb für einen Motorgenerator, regenerativer Betrieb, wenn eine Spannung einer Bleibatterie höher als ihre obere Grenzspannung (zum Beispiel 14,4 V) ist. Die Steuerung derartiger Betriebszustände hängt von einer Last (Belastung) und den Eigenschaften der jeweiligen Energiespeicher ab. Insbesondere betrifft die Last (Belastung) eines Fahrzeugs ein Hilfsgerät, einen Anlasser und eine Lichtmaschine und die Energieaufnahme- und Energieabgabeanforderungen werden mit den jeweiligen Lasten, die entsprechend den Fahrzeuganforderungen betrieben werden, variiert. Außerdem sind die Bereiche der Aufnahme- und Abgabeanforderungen entsprechend den Eigenschaften der jeweiligen Akkumulatorbatterien verschieden und daher ist es für die Energieversorgung schwierig, einen optimalen Betrieb unter verschiedenen Bedingungen eines Fahrzeugs bereitzustellen.
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Zum Beispiel hat eine Bleibatterie, die verwendet wird, um elektrische Energie einem Anlasser bereitzustellen, Probleme bezüglich der Beständigkeit und des Ausfalls einer Energieversorgung an ein Hilfsgerät.
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Obwohl eine einzelne Batterie, die verschiedene Lasten handhaben kann, verfügbar ist, wie etwa eine Bleibatterie für ein Start-Stopp-System, ist eine derartige Batterie jedoch teuer.
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Die vorliegende Erfindung, die angesichts der obigen Probleme gemacht worden ist, richtet sich darauf, eine Energieversorgung für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, das eine Vielzahl von Energiespeicher hat, darunter eine Bleibatterie, die gemäß den Eigenschaften der jeweiligen Energiespeicher in geeigneter Weise betrieben wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Energieversorgung für ein Fahrzeug bereitgestellt, mit einem Generator, einer Bleibatterie, einem elektrischen Energiespeicher, der parallel zu der Bleibatterie und zu dem Generator geschaltet ist, einem Anlasserstromkreis, der einen Kondensator und einen Anlasser hat und parallel zu der Bleibatterie und zu dem Generator geschaltet ist, und zumindest zwei Schalter aus einem ersten Schalter, der in Reihe mit der Bleibatterie geschaltet ist, einem zweiten Schalter, der in Reihe mit dem Energiespeicher geschaltet ist und einem dritten Schalter, der in Reihe mit dem Anlasserstromkreis geschaltet ist.
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Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, deutlich, die beispielhalber die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung zusammen mit Gegenständen und Vorteilen derselben kann am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsformen, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, verstanden werden, wobei:
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1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Energieversorgung für ein Fahrzeug nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Tabelle ist, die den Betrieb der Energieversorgung von 1 zeigt, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen;
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3 ein schematisches Diagramm ist, das eine Energieversorgung für ein Fahrzeug nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 eine Tabelle ist, die den Betrieb der Energieversorgung von 3 zeigt, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen;
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5 ein schematisches Diagramm ist, das eine Energieversorgung für ein Fahrzeug nach einem anderen Beispiel der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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6 eine Tabelle ist, die den Betrieb der Energieversorgung von 5 zeigt, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen;
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7 ein schematisches Diagramm ist, das eine Energieversorgung für ein Fahrzeug nach einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 eine Tabelle ist, die den Betrieb der Energieversorgung von 7 zeigt, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Erste Ausführungsform
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Bezugnehmend auf 1, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, versorgt die Energieversorgung, die mit Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, verschiedene Einheiten, die an das Fahrzeug angebracht sind, mit elektrischer Energie.
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Die Energieversorgung 1 enthält einen Motorgenerator 2, der einen Wechselrichter hat. Gemäß den Steuerungsanforderungen des Fahrzeugs versorgt der Motorgenerator als Generator die Einheiten durch den Wechselrichter mit elektrischer Energie und verbraucht als Last elektrische Energie über den Wechselrichter.
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Die Energieversorgung 1 enthält ferner einen ersten Schalter 3 und einen ersten Stromkreis 10, die in Reihe und parallel zu dem Motorgenerator 2 geschaltet sind. Der erste Stromkreis 10 hat eine Bleibatterie 11 und ein Hilfsgerät 12, die parallel zueinander und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet sind. Das Hilfsgerät 12 ist ein Beispiel einer Last. Der erste Stromkreis 10 kann eine andere Last als das Hilfsgerät 12 haben. Die Bleibatterie 11 der vorliegenden Ausführungsform ist keine Bleibatterie für ein Start-Stopp-System, sondern eine gewöhnliche Batterie. Es wird angemerkt, dass dies nicht notwendigerweise bedeutet, dass die Bleibatterie ausschließlich keine Bleibatterie für ein Start-Stopp-System ist.
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Die Energieversorgung 1 enthält ferner einen zweiten Schalter 4 und einen zweiten Stromkreis 20, die parallel zu dem Motorgenerator 2 geschaltet sind und auch mit dem ersten Schalter 3 und dem ersten Stromkreis 10 verbunden sind. Der zweite Schalter 4 und der zweite Stromkreis 20 sind in Reihe geschaltet. Der zweite Stromkreis 20 hat eine Nickelhydridbatterie 21, die parallel zur Bleibatterie 11 und zum Motorgenerator 2 geschaltet ist. Der zweite Stromkreis 20 kann eine Last haben, die mit der Nickelhydridbatterie 21 verbunden ist.
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Die Energieversorgung enthält ferner einen dritten Schalter 5 und einen dritten Stromkreis 30 (oder Anlasserstromkreis), die parallel zu dem ersten Schalter 3 und zu dem ersten Stromkreis 10 geschaltet sind. Das heißt, der dritte Stromkreis 30 ist parallel zur Bleibatterie 11 und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Der erste Schalter 3 und die zweiten Schalter 4, 5 sind parallel zueinander und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Der dritte Schalter 5 und der dritte Stromkreis 30 sind in Reihe geschaltet. Der dritte Stromkreis 30 hat einen Kondensator 31 und einen Anlasser 32, die parallel zueinander und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet sind.
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Die Energieversorgung 1 hat zumindest den Motorgenerator 2, den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4, den dritten Schalter 5, die Bleibatterie 11, die Nickelhydridbatterie 21 und den Kondensator 31 und versorgt Lasten, wie etwa das Hilfsgerät und den Anlasser 32, mit elektrischem Strom. Das heißt, die Energieversorgung 1 hat drei Energiespeicher, darunter die Bleibatterie 11, die Nickelhydridbatterie 21 und den Kondensator 31, die parallel zueinander geschaltet sind.
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Obwohl es in der Zeichnung nicht gezeigt ist, hat die Energieversorgung 1 ein Steuergerät zum Steuern des Betriebs der Energieversorgung 1. Das Steuergerät enthält einen Computer oder einen Mikroprozessor mit einem Berechnungsmittel und einem Speichermittel. Die Steuerung von Geräten oder Teilen, die in 1 gezeigt sind, wird mittels des Steuergeräts durchgeführt, die detaillierte Beschreibung einer solchen Steuerung wird jedoch weggelassen.
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Der erste Schalter 3 kann ein- und ausgeschaltet werden. Wenn der erste Schalter 3 EIN ist, wird der erste Stromkreis 10 mit der Bleibatterie 11 parallel zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Wenn der erste Schalter 3 AUS ist, wird der erste Stromkreis 10 mit der Bleibatterie 11 von dem Motorgenerator 2 getrennt. Es wird angemerkt, dass in der Beschreibung der Ausführungsformen die Vorstellung, nach der ein Stromkreiselement von einem anderen Stromkreiselement getrennt wird, bedeutet, dass kein Stromkreis gebildet wird, der einen Stromfluss zwischen den Stromkreiselementen erlaubt, und nicht notwendigerweise bedeutet, dass die Stromkreiselemente voneinander getrennt sind.
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Wenn der erste Schalter 3 AUS ist, versorgt nur die Bleibatterie 11 das Hilfsgerät 12 mit elektrischer Energie. Wenn der erste Schalter 3 EIN ist und der Motorgenerator 2 in regenerativem Betrieb ist, versorgt der Motorgenerator 2 das Hilfsgerät 12 stattdessen oder zusammen mit der Bleibatterie 11 mit elektrischer Energie. Außerdem versorgt, wenn der erste Schalter 3 EIN ist und der zweite Schalter 3 oder der dritte Schalter 5 dann EIN ist, die Nickelhydridbatterie 21 oder der Kondensator 31 das Hilfsgerät 12 stattdessen oder zusammen mit der Bleibatterie 11 mit elektrischem Strom.
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In ähnlicher Weise kann der zweite Schalter 4 ein- und ausgeschaltet werden. Wenn der zweite Schalter 4 EIN ist, ist der zweite Stromkreis 20, einschließlich der Nickelhydridbatterie 21, parallel zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Wenn der zweite Schalter 4 AUS ist, wird der zweite Stromkreis 20, einschließlich der Nickelhydridbatterie 21, von dem Motorgenerator 2 getrennt.
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In ähnlicher Weise kann der dritte Schalter 5 ein- und ausgeschaltet werden. Wenn der dritte Schalter 5 EIN ist, wird der dritte Stromkreis 30, einschließlich dem Kondensator 31, parallel zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Wenn der dritte Schalter 5 AUS ist, wird der dritte Stromkreis 30, einschließlich dem Kondensator 31, von dem Motorgenerator 2 getrennt.
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Wenn der dritte Schalter 5 AUS ist, versorgt nur der Kondensator 31 den Anlasser 32 mit elektrischer Energie. Wenn der dritte Schalter 5 EIN ist und der Motorgenerator 2 in regenerativem Betrieb ist, versorgt der Motorgenerator 2 den Anlasser 32 stattdessen oder zusammen mit dem Kondensator 31 mit elektrischer Energie. Außerdem versorgt, wenn der dritte Schalter 5 EIN und der erste Schalter 3 oder der zweite Schalter 4 EIN ist, die Bleibatterie 11 oder die Nickelhydridbatterie 21 den Anlasser 32 stattdessen oder zusammen mit dem Kondensator 31 mit elektrischer Energie.
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Das Steuergerät der Energieversorgung 1 speichert im Voraus Daten von oberen Grenzspannungen der Bleibatterie 11, der Nickelhydridbatterie 21 und des Kondensators 31. Diese oberen Grenzspannungen stellen zum Beispiel vorbestimmte Grenzwerte als Referenzdaten der Steuerung dar. Die obere Grenzspannung der Bleibatterie 11 kann die Spannung sein, bei der eine Gaserzeugung anfängt und ist zum Beispiel 14,4 V. Die obere Grenzspannung der Nickelhydridbatterie 21 ist zum Beispiel 16 V. Die obere Grenzspannung des Kondensators 31 ist zum Beispiel 18 V. Das Steuergerät der Energieversorgung 1 kann die Stromkreise derart steuern, dass die Spannungen der Bleibatterie 11, der Nickelhydridbatterie 21 und des Kondensators 31 die jeweiligen oberen Grenzspannungen nicht überschreiten. Die Steuerung kann entsprechend von einem Fachmann konzipiert werden.
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Die Nickelhydridbatterie 21 ist ein Beispiel von elektrischen Energiespeichern, die bei einer Spannung geladen werden können, die höher als die obere Grenzspannung der Bleibatterie 11 ist. Die elektrischen Energiespeicher, die bei einer Spannung geladen werden können, die höher als die obere Grenzspannung der Bleibatterie 11 ist, können eine Sekundär-Batterie, die eine andere als die Nickelhydridbatterie 21 ist, oder einen Kondensator 31 verwenden. Zum Beispiel kann eine Lithiumionenbatterie verwendet werden. Der Kondensator 31 ist ein Beispiel eines elektrischen Energiespeichers, der bei einer Spannung geladen werden kann, die höher als die oberen Grenzspannungen der Bleibatterie 11 und der Nickelhydridbatterie 21 ist.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Energieversorgung 1 entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 2 ist eine Tabelle, die den Betrieb der Energieversorgung 1 zeigt, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Die Anforderung eines Fahrzeugs meint einen Betrieb der Energieversorgung 1, der von dem Fahrzeug erfordert wird. Die Energieversorgung 1 steuert den Schaltbetrieb der jeweiligen Schalter 3, 4, 5 in verschiedenen EIN-AUS Mustern, wenn ein Motor (oder ein Verbrennungsmotor) nach einem automatischen Stopp neu gestartet wird, wenn der Motorgenerator 2 einen antreibenden Betrieb ausführt, und wenn der Motorgenerator 2 einen regenerativen Betrieb ausführt.
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Beim Neustarten des Motors nach einem automatischen Stopp schaltet die Energieversorgung 1 den dritten Schalter 5 AUS und betätigt den Anlasser 32. Der dritte Schalter 5 wird auf AUS gehalten, zumindest bis der Betrieb des Anlassers 32 abgeschlossen ist. Das heißt, während der Anlasser 32 in Betrieb ist, wird der Anlasser 32 von der Bleibatterie 11 und der Nickelhydridbatterie 21 getrennt, indem der dritte Schalter 5 in AUS-Position gehalten wird. Als ein Ergebnis versorgt nur der Kondensator 31 den Anlasser 32 mit elektrischer Energie. Da die Bleibatterie 11 und die Nickelhydridbatterie 21 unabhängig von dem Anlasser 32 betrieben werden, kann das Hilfsgerät 12 mit einem ausreichenden Betrag an elektrischer Energie versorgt werden.
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Wie in der Tabelle von 2 angedeutet, können der erste Schalter 3 und der zweite Schalter 4 in einer der EIN- und AUS-Positionen sein und somit kann die Steuerung nach Bedarf konzipiert werden.
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Während der Motorgenerator 2 einen antreibenden Betrieb ausführt, hält die Energieversorgung 1 den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4 und den dritten Schalter 5 jeweils in den Positionen AUS, EIN und AUS. Das heißt, nur die Nickelhydridbatterie 21 der drei elektrischen Energiespeicher ist mit dem Motorgenerator 2 verbunden. Als ein Ergebnis wird die elektrische Energie an den Motorgenerator 2 nur von der Nickelhydridbatterie 21 bereitgestellt. Da die Bleibatterie 11 und der Kondensator 31 unabhängig von dem Motorgenerator 2 betrieben werden, kann die Bleibatterie 11 einen ausreichenden Betrag an elektrischer Energie an das Hilfsgerät 12 bereitstellen und der Kondensator 31 kann einen ausreichenden Betrag an elektrischer Energie für den Betrieb des Anlassers 32 speichern.
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In dem regenerativen Betrieb des Motorgenerators 2 führt die Energieversorgung 1 verschiedene Steuerungen entsprechend der Spannung des elektrischen Energiespeichers wie etwa des Kondensators 31 aus. Falls die Spannung 14,4 V oder geringer in dem regenerativen Betrieb des Motorgenerators 2 ist, hält die Energieversorgung 1 den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4 und den dritten Schalter 5 jeweils in ihren EIN-Positionen. Das heißt, die drei elektrischen Energiespeicher 11, 21, 31 sind alle mit dem Motorgenerator 2 verbunden. Es wird angemerkt, dass 14,4 V die geringste Spannung der oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher 11, 21, 31 ist.
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Falls der Motorgenerator 2 einen regenerativen Betrieb ausführt und die Spannung mehr als 14,4 V und bis zu 16 V in dem regenerativen Betrieb des Motorgenerators 2 ist, hält die Energieversorgung 1 den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4 und den dritten Schalter 5 jeweils auf AUS, EIN und EIN. Das heißt, die Bleibatterie 11 wird von dem Motorgenerator 2 getrennt, während die Nickelhydridbatterie 21 und der Kondensator 31 mit dem Motorgenerator 2 verbunden sind. Es wird angemerkt, dass 16 V eine Spannung auf mittlerem Niveau oder die zweitgeringste Spannung der oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher ist.
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In diesem Fall wird verhindert, dass der elektrische Energiespeicher, in dem seine Spannung seine obere Grenzspannung überschritten hat (oder die Bleibatterie 11), geladen wird. Die elektrischen Energiespeicher, in denen ihre Spannungen unter ihren oberen Grenzspannungen sind (oder die Nickelhydridbatterie 21 und der Kondensator 31), werden geladen.
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Falls der Motorgenerator 2 einen regenerativen Betrieb ausführt und die Spannung mehr als 16 V und bis zu 18 V in dem regenerativen Betrieb des Motorgenerators 2 ist, hält die Energieversorgung 1 den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4 und den dritten Schalter 5 jeweils auf AUS, AUS und EIN. Das heißt, die Bleibatterie 11 und die Nickelhydridbatterie 21 werden von dem Motorgenerator 2 getrennt und nur der Kondensator 31 ist mit dem Motorgenerator 2 verbunden. Es wird angemerkt, dass 18 V die höchste Spannung der oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher ist.
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In diesem Fall wird verhindert, dass die elektrischen Energiespeicher, in denen ihre Spannungen ihre obere Grenzspannung überschritten haben (oder die Bleibatterie 11 und die Nickelhydridbatterie 21), geladen werden. Der elektrische Energiespeicher, in dem seine Spannung unter seiner oberen Grenzspannung ist (oder der Kondensator 31), wird geladen.
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Somit wird eine Feinsteuerung in dem regenerativen Betrieb des Motorgenerators 2 entsprechend der oberen Grenzspannungen der elektrischen Energiespeicher ausgeführt. Als ein Ergebnis können die elektrischen Energiespeicher entsprechend auf ihre oberen Grenzspannungen geladen werden, ohne durch den elektrischen Energiespeicher (oder die Bleibatterie 11) eingeschränkt zu werden, der eine geringere Spannung als obere Grenzspannung hat und somit kann die regenerative elektrische Energie effizient genutzt werden.
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Wie aus der obigen Beschreibung erkennbar ist, führt die Energieversorgung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschiedene Betriebe entsprechend nach Eigenschaften der jeweiligen elektrischen Energiespeicher aus, so dass die elektrischen Energiespeicher maximal betrieben werden. Zum Beispiel wird jeder elektrische Energiespeicher gemäß seiner aufladbaren Spannung gesteuert, so dass die elektrischen Energiespeicher den regenerativen Betrieb in einem breiteren Spannungsbereich ausführen können und Kraftstoffeffizienz verbessert wird, indem die regenerative elektrische Energie effizient genutzt wird. Außerdem kann eine gewöhnliche Bleibatterie anstatt einer teuren Bleibatterie für ein Start-Stopp-System verwendet werden. Somit können die Herstellungskosten der Energieversorgung 1 niedrig gehalten werden.
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Obwohl die Energieversorgung 1 nach der ersten Ausführungsform drei Schalter hat, kann die Energieversorgung 1 auf einen dieser Schalter als eine Variation der ersten Ausführungsform verzichten. Das heißt, die Energieversorgung 1 kann zumindest zwei Schalter aus dem ersten Schalter 3, dem zweiten Schalter 4 und dem dritten Schalter 5 haben.
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In dem Fall, in dem der erste Schalter 3 von der Energieversorgung 1 entfernt wird, entlädt sich zum Beispiel die Bleibatterie 11 während eines Neustarts des Motors und des antreibenden Betriebs des Motorgenerators 2. Die regenerative elektrische Energie, die gemäß den oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher gesteuert wird, kann jedoch effizient wie in der ersten Ausführungsform von 1 genutzt werden.
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In dem Fall, in dem der zweite Schalter 4 von der Energieversorgung 1 entfernt wird, kann die Konfiguration derart sein, dass kein regenerativer Betrieb ausgeführt wird, wenn die Spannung 16 V überschreitet. In diesem Fall kann derselbe regenerative elektrische Energieeffekt durch den Motorgenerator 2 wie in der ersten Ausführungsform von 1 erreicht werden. Außerdem kann die regenerative elektrische Energie in einem Teilbereich der Spannung ausgeführt werden, in dem die Spannung des Motorgenerators 2 die obere Grenzspannung der Bleibatterie 11 überschreitet. Daher kann die regenerative elektrische Energie nach den oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher zumindest teilweise ausgeführt werden.
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Außerdem entlädt sich der Kondensator 31, wenn der dritte Schalter 5 von der Energieversorgung 1 entfernt wird, während des antreibenden Betriebs des Motorgenerators 2; die regenerative elektrische Energie nach den oberen Grenzspannungen der drei elektrischen Energiespeicher kann jedoch wie in der ersten Ausführungsform von 1 ausgeführt werden. Beim Neustart eines Motors kann der regenerative Betrieb effizient wie in der ersten Ausführungsform gemäß 1 ausgeführt werden, indem der erste Schalter 3 und der zweite Schalter 4 jeweils in ihren AUS-Positionen gehalten werden.
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Somit kann ein Entfernen von irgendeinem der drei Schalter die Herstellungskosten der Energieversorgung 1 verringern.
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Zweite Ausführungsform
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In der ersten Ausführungsform wird jeder der Schalter ein- und ausgeschaltet, um seinen zugeordneten elektrischen Energiespeicher mit und von dem Motorgenerator 2 zu verbinden oder zu trennen. In der zweiten Ausführungsform wird der dritte Schalter 5 in der ersten Ausführungsform entfernt und ein Schalter steuert die Verbindung und Trennung der zwei elektrischen Energiespeicher, darunter den Kondensator, mit und von dem Motorgenerator 2. Nachfolgend wird der Unterschied zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform beschrieben.
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3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Energieversorgung 1A nach der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 3 gezeigt, wird der dritte Schalter 5 der ersten Ausführungsform entfernt und ein dritter Stromkreis 30A (oder der Anlasserstromkreis), darunter der dritte Stromkreis 30 und der erste Stromkreis 10 der ersten Ausführungsform, wird mit dem ersten Schalter 3A verbunden. Das heißt, die Bleibatterie 11, das Hilfsgerät 12, der Kondensator 31 und der Anlasser 32 werden jeweils in Reihe mit dem ersten Schalter 3A geschaltet und der erste Schalter 3A steuert die Umschaltung des Kondensators 31. 4 ist eine Tabelle, die den Betrieb der Energieversorgung 1A veranschaulicht, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Steuerelemente, die in 4 gezeigt werden, können nach Bedarf geändert werden.
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In der zweiten Ausführungsform kann die Konfiguration derart sein, dass der zweite Schalter 4 die Verbindung des Kondensators 31 mit dem Motorgenerator 2 steuert. 5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Energieversorgung 1B nach einem anderen Beispiel der zweiten Ausführungsform zeigt. Wie in 5 gezeigt, verzichtet die Energieversorgung 1B auf den dritten Schalter 5 der ersten Ausführungsform (1) und der dritte Stromkreis 30B (oder der Anlasserstromkreis), darunter der zweite Stromkreis 20 und der dritte Stromkreis 30 der ersten Ausführungsform, wird mit dem zweiten Schalter 4B verbunden. Das heißt, die Nickelhydridbatterie 21, der Kondensator 31 und der Anlasser 32 sind jeweils in Reihe zu dem zweiten Schalter 4B geschaltet. Der zweite Schalter 4B steuert die Verbindung des Kondensators 31 zu dem Motorgenerator 2. 6 ist eine Tabelle, die den Betrieb der Energieversorgung 1B veranschaulicht, um verschiedene Anforderungen des Fahrzeugs zu erfüllen. Die Steuerelemente, die in 6 gezeigt sind, können nach Bedarf geändert werden.
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Die Energieversorgungen 1A und 1B nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führen entsprechende Umschaltoperationen entsprechend den Eigenschaften der jeweiligen elektrischen Energiespeicher aus, so dass die elektrischen Energiespeicher ihre Funktionen maximal ausführen. Zum Beispiel wird die Kraftstoffeffizienz verbessert, indem die regenerative elektrische Energie effizient genutzt wird und die gewöhnliche Bleibatterie 11 anstatt einer teuren Bleibatterie für ein Start-Stopp-System verwendet werden kann. In dem letzteren Fall können die Kosten der Energieversorgungen 1A und 1B niedrig gehalten werden.
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Dritte Ausführungsform
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In der dritten Ausführungsform, anders als in der ersten Ausführungsform, werden der erste Schalter 3 und der dritte Schalter 5 in Reihe geschaltet. Im Folgenden wird die dritte Ausführungsform beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform darin, dass der erste Schalter 3 und der dritte Schalter 5 der ersten Ausführungsform in Reihe geschaltet sind. Bezugnehmend auf 7 werden der erste Schalter 3C und der dritte Schalter 5C parallel zu dem zweiten Schalter 4 und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet. Der dritte Schalter 5C und der dritte Stromkreis 30C (oder der Anlasserstromkreis) sind in Reihe mit dem ersten Schalter 3C geschaltet. Außerdem werden der dritte Schalter 5C und der dritte Stromkreis 30C parallel zu dem ersten Stromkreis 10C (hauptsächlich zu der Bleibatterie 11) und zu dem Motorgenerator 2 geschaltet.
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Die Steuerelemente, die in 8 gezeigt sind, können nach Bedarf geändert werden.
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Beim Neustart des Motors nach einem automatischen Stopp schaltet die Energieversorgung 1C den dritten Schalter 5C aus, um den Anlasser 32 zu betätigen und hält den dritten Schalter 5C auf AUS, zumindest bis der Betrieb des Anlassers 32 abgeschlossen ist. Das heißt, wenn der dritte Schalter 5C auf AUS gehalten wird, während der Anlasser 32 betätigt wird, werden die Bleibatterie 11 und die Nickelhydridbatterie 21 von dem Anlasser 32 getrennt. Als ein Ergebnis versorgt nur der Kondensator 31 den Anlasser 32 mit elektrischer Energie und die Bleibatterie 11 und die Nickelhydridbatterie 21 werden unabhängig von dem Anlasser 32 betrieben. Somit kann ein ausreichender Betrag an elektrischer Energie dem Hilfsgerät 12 bereitgestellt werden.
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Es wird angemerkt, dass der erste Schalter 3C und der zweite Schalter 4 nach beliebigen Anforderungen gesteuert werden können und dass die Steuerung nach Bedarf geändert werden kann.
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Während des antreibenden Betriebs des Motorgenerators 2 schaltet die Energieversorgung 1C den zweiten Schalter 4 ein und schaltet den ersten Schalter 3C und den dritten Schalter 5C jeweils aus. Das heißt, nur die Nickelhydridbatterie 21 der drei elektrischen Energiespeicher ist mit dem Motorgenerator 2 verbunden und der Kondensator 31 wird von dem Hilfsgerät 12 getrennt. Als ein Ergebnis wird das Bereitstellen von elektrischer Energie an den Motorgenerator 2 nur von der Nickelhydridbatterie 21 vorgenommen und die Bleibatterie 11 und der Kondensator 31 werden unabhängig von dem Motorgenerator 2 betrieben. Somit stellt die Bleibatterie 11 einen ausreichenden Betrag an elektrischer Energie für das Hilfsgerät 12 bereit und der Kondensator 31 speichert eine ausreichende elektrische Energie für den Betrieb des Anlassers 32.
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Es wird angemerkt, dass, wenn das Entladen der Bleibatterie 11 für den antreibenden Betrieb erlaubt ist, der erste Schalter 3C derart gesteuert werden kann, dass er eingeschaltet wird.
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Während des regenerativen Betriebs des Motorgenerators 2 führt die Energieversorgung 1C verschiedene Steuerungen gemäß der Spannung des elektrischen Energiespeichers wie etwa des Kondensators 31 aus. Wenn die Spannung unter 14,4 V ist, schaltet die Energieversorgung 1C den ersten Schalter 3, den zweiten Schalter 4 und den dritten Schalter 5 ein. Das heißt, die drei elektrischen Energiespeicher sind alle mit dem Motorgenerator 2 verbunden.
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Wenn die Spannung größer als 14,4 V, aber nicht größer als 16 V ist, schaltet die Energieversorgung 1C den ersten Schalter 3C aus und schaltet den zweiten Schalter 4 ein. Der dritte Schalter 5C kann dann in einer der EIN- und AUS-Positionen sein und ein Fachmann kann die Steuerung entsprechend konzipieren. Das heißt, die Bleibatterie 11 und der Kondensator 31 werden von dem Motorgenerator 2 getrennt und die Nickelhydridbatterie 21 wird mit dem Motorgenerator 2 verbunden.
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Die Energieversorgung 1C nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung führt eine entsprechende Umschaltoperation nach den Eigenschaften der jeweiligen elektrischen Energiespeicher aus, so dass die elektrischen Energiespeicher ihre Funktionen maximal ausführen. Zum Beispiel wird die Kraftstoffeffizienz verbessert, indem die jeweilige regenerative elektrische Energie effizient genutzt wird und die gewöhnliche Bleibatterie 11 anstatt einer teuren Bleibatterie für ein Start-Stopp-System verwendet werden kann. In dem letzteren Fall können die Gesamtkosten der Energieversorgung 1C niedrig gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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