DE102016103917A1

DE102016103917A1 - Elektrisches Energiequellenssytem

Info

Publication number: DE102016103917A1
Application number: DE102016103917.9A
Authority: DE
Inventors: Toshiyo Teramoto; Shigenori Saito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2016-03-04
Publication date: 2016-09-08
Also published as: US20160257270A1; US10059286B2; CN105936248B; JP2016164015A; JP6380171B2; CN105936248A

Abstract

Ein elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug umfasst eine Bleibatterie (11), die parallel mit einer Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, als eine erste Speicherbatterie, eine zweite Speicherbatterie (12), die parallel mit der Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, eine Schaltvorrichtung (15), die auf einem elektrischen Pfad, der die Bleibatterie (11) mit der zweiten Speicherbatterie (12) verbindet, zwischen der Bleibatterie (11) und der zweiten Speicherbatterie (12) angeordnet ist, zumindest eine elektrische Last (14a, 14b, 14c), die mit dem elektrischen Pfad elektrisch verbunden ist und näher an der Bleibatterie (11) angeordnet ist, und eine Schaltsteuereinheit (20) die die Schaltvorrichtung steuert, einen geschlossenen Zustand beizubehalten, außer in einer Motorstartdauer, während derer der Motor durch die Anlassvorrichtung (10) gestartet wird, nachdem eine Energieversorgung des Fahrzeugs eingeschaltet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug.
HINTERGRUND
Ein elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug umfasst mehrere Arten von Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien wie etwa Bleibatterien und Lithiumionenbatterien. Diese unterschiedlichen Arten von Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien liefern Energie auf geeignete Weise an unterschiedliche elektrische Lasten, mit denen das Fahrzeug ausgestattet ist.
Zum Beispiel, wie es in der JP 2012-130108 A offenbart ist, sind eine Bleibatterie und eine Lithiumionenbatterie über einen Schalter miteinander verbunden. Einige der elektrischen Lasten in dem Fahrzeug müssen mit stabilisierter elektrischer Energie versorgt werden. Hierin steht stabilisierte elektrische Energie für eine Energie bzw. Leistung, die eine konstante Spannung oder eine nur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwankende Spannung aufweist. Diese Arten von elektrischen Lasten sind mit der Lithiumionenbatterie verbunden. In dieser Konfiguration stellt die Lithiumionenbatterie eine Energieversorgung an die elektrischen Lasten bereit, die die stabilisierte Energieversorgung erfordern. Unter den elektrischen Lasten, mit Ausnahme der elektrischen Lasten, die die stabilisierte Energieversorgung erfordern, sind ein Anlassermotor und andere allgemeine elektrische Lasten, wie etwa Scheinwerfer, mit der Bleibatterie verbunden. In dieser Konfiguration stellt die Bleibatterie eine Energieversorgung an den Anlassermotor und andere allgemeine elektrische Lasten bereit.
In der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann, wenn die Bleibatterie eine Betriebsstörung aufweist, die Bleibatterie Energie nicht an die mit ihr verbundenen allgemeinen elektrischen Lasten liefern. Gleichermaßen kann, wenn die Lithiumionenbatterie eine Betriebsstörung aufweist, die Lithiumionenbatterie stabilisierte Energie nicht an die elektrischen Lasten liefern, die die stabilisierte Energieversorgung erfordern. Dementsprechend können Betriebsstörungen oder -anormalitäten an den elektrischen Lasten auftreten, die die stabilisierte Energieversorgung erfordern.
KURZFASSUNG
In Anbetracht der vorgenannten Schwierigkeiten besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein elektrisches Energiequellensystem bereitzustellen, das eine Energieversorgung an unterschiedliche Arten von elektrischen Lasten fortwährend und stabil bereitstellen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug eine Bleibatterie, eine zweite Speicherbatterie, eine Schaltvorrichtung, zumindest eine elektrische Last und eine Schaltsteuereinheit. Hierbei umfasst das Fahrzeug eine Anlassvorrichtung, die durch elektrische Energie angetrieben wird und einen Motor des Fahrzeugs startet. Die Anlassvorrichtung ist durch einen elektrischen Energiegenerator bereitgestellt. Die Bleibatterie ist als eine erste Speicherbatterie parallel mit der Anlassvorrichtung elektrisch verbunden. Die zweite Speicherbatterie ist parallel mit der Anlassvorrichtung elektrisch verbunden. Die Schaltvorrichtung ist auf einem elektrischen Pfad, der die Bleibatterie mit der zweiten Speicherbatterie elektrisch verbindet, zwischen der Bleibatterie und der zweiten Speicherbatterie angeordnet. Die zumindest eine elektrische Last ist mit dem elektrischen Pfad elektrisch verbunden und auf dem elektrischen Pfad im Vergleich zu der zweiten Speicherbatterie näher an der Bleibatterie angeordnet. Die Schaltsteuereinheit steuert, nachdem eine Energieversorgung des Fahrzeugs eingeschaltet ist, die Schaltvorrichtung zum Beibehalten eines geschlossenen Zustands, außer in einer Motorstartdauer, während derer der Motor durch die Anlassvorrichtung gestartet wird.
Mit dem vorgenannten elektrischen Energiequellensystem kann eine Energieversorgung an die elektrischen Lasten, mit denen das Fahrzeug ausgestattet ist, fortwährend und stabil bereitgestellt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorgenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird.
1 ist ein Schaltbild, das ein elektrisches Energiequellensystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2A ist ein Diagramm, das einen SOC-basierten Einsatzbereich einer Bleibatterie zeigt;
2B ist ein Diagramm, das einen SOC-basierten Einsatzbereich einer Lithiumionenbatterie zeigt;
3 ist eine Darstellung, die eine I-V-Kennlinie einer Bleibatterie und eine I-V-Kennlinie einer Lithiumionenbatterie zeigt;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Schaltsteuerungsprozess zeigt;
5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Energiebegrenzungsprozess zeigt;
6 ist ein Zeitdiagramm, das Signalveränderungen mit Bezug auf eine Energieversorgung während eines Fahrzeugfahrbetriebs über der Zeit zeigt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das Signalveränderungen mit Bezug auf eine Energieversorgung während eines Fahrzeugfahrbetriebs über der Zeit zeigt; und
8 ist ein Schaltbild, das ein elektrisches Energiequellensystem gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf begleitende Zeichnungen beschrieben. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen benutzt ein Fahrzeug, das mit einem elektrischen Energiequellensystem bzw. einem System einer elektrischen Energiequelle ausgestattet ist, einen Verbrennungsmotor bzw. eine Brennkraftmaschine als Antriebskraftquelle. Das Fahrzeug weist eine Leerlaufreduzierungsfunktion und eine Leerlauffahrfunktion auf.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das elektrische Energiequellensystem eine Dreheinrichtung bzw. einen Rotator oder auch Ankurbler 10, eine Bleibatterie oder auch Bleisäurebatterie (Pb-BATTERIE) 11, eine Lithiumionenbatterie (Li-BATTERIE) 12, einen Anlasser bzw. Starter (ST) 13, mehrere elektrische Lasten (LAST) 14a bis 14c, einen Metalloxidhalbleiter-(MOS-)Schalter 15 und einen Schaltgleichrichter-(SMR-)Schalter 16. Die Lithiumionenbatterie 12 und die Schalter 15, 16 sind in einem Gehäuse untergebracht, das nicht gezeigt ist, und miteinander integriert. Dieses integrierte Element wird als Batterieeinheit U bezeichnet. Die Batterieeinheit U umfasst ferner eine Steuereinheit 20 zur Steuerung der Lithiumionenbatterie 12. Die Schalter 15, 16 und die Steuereinheit 20 sind auf der gleichen Leiterplatte installiert, und die Leiterplatte ist in dem Gehäuse untergebracht.
Die Batterieeinheit U umfasst ferner eine erste Klemme T1 und eine zweite Klemme T2. Die Bleibatterie 11, der Anlasser 13 und die elektrischen Lasten 14a bis 14c sind mit der ersten Klemme T1 verbunden, und die Dreheinrichtung 10 ist mit der zweiten Klemme T2 verbunden. Jede der zwei Klemmen T1 und T2 unterstützt einen hohen Stromfluss, wie etwa einen Eingangsstrom oder einen Ausgangsstrom der Dreheinrichtung 10.
Eine Drehachse der Dreheinrichtung 10 ist unter Verwendung eines Riemens bzw. Gurts oder dergleichen mit einer Abtriebsachse eines Motors, der nicht gezeigt ist, betrieblich verbunden. Wenn sich die Abtriebsachse des Motors dreht, wird die Drehachse der Dreheinrichtung 10 angetrieben, sodass sie sich dreht. Wenn sich die Drehachse der Dreheinrichtung 10 dreht, wird die Abtriebsachse des Motors angetrieben, sodass sie sich dreht. Die Dreheinrichtung 10 kann elektrische Energie bzw. Leistung unter Verwendung einer Drehung der Abtriebsachse des Motors oder unter Verwendung einer Drehung einer Fahrzeugachse generieren oder regenerieren. Ferner liefert die Dreheinrichtung 10 eine Drehkraft an die Abtriebsachse des Motors, um den Motor anzutreiben. Somit kann die Dreheinrichtung 10 elektrische Energie erzeugen und auch den Motor antreiben, indem er die Antriebsenergie an den Motor abgibt. In der vorliegenden Offenbarung ist die Dreheinrichtung durch einen integrierten Startergenerator (ISG) bereitgestellt.
Die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 sind mit Bezug auf die Dreheinrichtung 10 parallel geschaltet. Wenn die Dreheinrichtung 10 elektrische Energie erzeugt, können die Batterien 11 und 12 durch die erzeugte elektrische Energie aufgeladen werden. Die Dreheinrichtung 10 wird durch die elektrische Energie angetrieben, die von jeder der Batterien 11 und 12 geliefert wird.
Die Bleibatterie 11 ist eine wohlbekannte Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie. Im Vergleich zu der Bleibatterie 11 weist die Lithiumionenbatterie 12 einen niedrigeren Energieverlust in Auflade- und Entladevorgängen auf, und Ausgangsleistungsdichte und Energiedichte der Lithiumionenbatterie 12 sind höher als diejenigen der Bleibatterie 11. Somit ist die Lithiumionenbatterie 12 eine Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie hoher Dichte. In der vorliegenden Offenbarung ist die Lithiumionenbatterie 12 als ein Beispiel einer zweiten Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie beschrieben, und ist die Bleibatterie 11 als ein Beispiel einer ersten Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie beschrieben. In der vorliegenden Offenbarung weist die zweite Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie eine höhere Ausgangsleistungsdichte und eine höhere Energiedichte als die erste Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie auf.
In der Bleibatterie 11 ist aktives Material der positiven Elektrode durch Bleidioxid (PbO₂) bereitgestellt, ist aktives Material der negativen Elektrode durch Blei (Pb) bereitgestellt, und ist Elektrolyt durch Schwefelsäure (H₂SO₄) bereitgestellt. Die Bleibatterie 11 umfasst mehrere Batteriezellen mit dem vorstehend beschriebenen Elektrodenmaterial, und die mehreren Batteriezellen sind in Reihe geschaltet. Diese mehreren Batteriezellen konfigurieren eine Batteriezellengruppe 11a. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass eine elektrische Speicherkapazität der Bleibatterie 11 größer ist als eine elektrische Speicherkapazität der Lithiumionenbatterie 12.
In der Lithiumionenbatterie 12 ist aktives Material der positiven Elektrode durch ein Oxid, das Lithium umfasst, wie etwa Lithiumverbundmetalloxid bereitgestellt. Zum Beispiel kann das Lithiumverbundmetalloxid LiCoO₂, LiMn₂O₄, LiNiO₂, LiFePO₄ oder dergleichen umfassen. In der Lithiumionenbatterie 12 ist aktives Material der negativen Elektrode durch eine Legierung bereitgestellt, die Kohlenstoff (C), Graphit, Lithiumtitanat (zum Beispiel Li_xTiO₂), Si, Su oder dergleichen umfasst. In der Lithiumionenbatterie 12 ist Elektrolyt durch organisches Elektrolyt bereitgestellt. Die Lithiumionenbatterie 12 umfasst mehrere Batteriezellen mit dem vorstehend beschriebenen Elektrodenmaterial, und die mehreren Batteriezellen sind in Reihe geschaltet. Diese mehreren Batteriezellen konfigurieren eine Batteriezellengruppe 12a.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst die Bleibatterie 11 die Batteriezellengruppe 11a und einen Innenwiderstand 11b. Gleichermaßen umfasst die Lithiumionenbatterie 12 die Batteriezellengruppe 12a und einen Innenwiderstand 12b. In der folgenden Beschreibung wird eine Spannung, die durch die Batteriezellengruppe 11a, 12a in einem offenen Zustand erzeugt wird, als Leerlauf-/Ruhespannung (oder auch offene Klemmen-/Spannung) V0 dargestellt, wird ein Strom, der durch die Batterie 11, 12 in einem Entladezustand fließt, als Entladestrom Id dargestellt, und wird ein Strom, der durch die Batterie 11, 12 in einem Ladezustand fließt, als Ladestrom Ic dargestellt. Der Innenwiderstand 11b und 12b weist einen Widerstandswert R auf. In diesem Fall sind die Klemmenspannung Vd in einem Entladezustand und die Klemmenspannung Vc in einem Ladezustand durch die folgenden Ausdrücke 1 und 2 definiert. Vd = V0 – Id × R (Ausdruck 1) Vc = V0 + Ic × R (Ausdruck 2)
Wie es durch die Ausdrücke 1 und 2 gezeigt ist, nimmt die Klemmenspannung Vd in dem Entladezustand mit einer Zunahme des Innenwiderstands R ab, und nimmt die Klemmenspannung Vc in dem Ladezustand mit einer Zunahme des Innenwiderstands R zu.
Unter den elektrischen Lasten 14a bis 14c müssen die elektrischen Lasten 14a und 14b geschützt werden, indem die Betriebsspannung, unter der die elektrischen Lasten 14a und 14b normal arbeiten können, beständig und stabil geliefert werden. Das heißt, dass die elektrischen Lasten 14a und 14b mit stabilisierter elektrischer Energie versorgt werden müssen. Hierin steht die stabilisierte elektrische Energie für eine Energie, die eine konstante Spannung oder eine nur innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwankende Spannung aufweist. Somit werden die elektrischen Lasten 14a und 14b innerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereichs betrieben, und beenden sie den Betrieb, wenn die Versorgungsspannung aus dem vorbestimmten Spannungsbereich herausfällt. Das heißt, wenn die Versorgungsspannung aus dem vorbestimmten Spannungsbereich herausfällt, werden die elektrischen Lasten 14a und 14b zurückgesetzt.
Die elektrische Last 14a, die die stabilisierte Energieversorgung erfordert, ist eine elektrische Last mit Bezug auf einen Fahrbetrieb des Fahrzeugs. Zum Beispiel kann die elektrische Last 14a eine Bremsvorrichtung, eine in einem Automatikgetriebe umfasste Ölpumpe, eine Kraftstoffpumpe, eine Servolenkvorrichtung oder dergleichen sein. Die elektrische Last 14a ist eine fahrbetriebsbezogene elektrische Last zur Steuerung eines Fahrverhaltens des Fahrzeugs.
Die elektrische Last 14b, die ebenfalls die stabilisierte Energieversorgung erfordert, ist eine andere elektrische Last als die fahrbetriebsbezogene elektrische Last. Zum Beispiel kann die elektrische Last 14b eine Navigationsvorrichtung, eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen verschiedener Instrumente, eine Audiovorrichtung oder dergleichen sein. Die elektrischen Lasten 14a und 14b können in einer stabilen Art und Weise arbeiten, indem eine Spannungsschwankung der Versorgungsenergie an die elektrischen Lasten 14a und 14b unterbunden bzw. niedergehalten wird.
Die elektrische Last 14c ist eine allgemeine elektrische Last abgesehen von dem Anlasser 13 und den elektrischen Lasten 14a, 14b. Wie es vorstehend beschrieben ist, erfordern die elektrischen Lasten 14a, 14b eine stabilisierte Energieversorgung. Die elektrische Last 14c ist in der Lage, unter einem Spannungsbereich zu arbeiten, der einen größeren Umfang aufweist als der vorbestimmte Spannungsbereich, der von den elektrischen Lasten 14a, 14b benötigt wird. Zum Beispiel kann die allgemeine elektrische Last Scheinwerfer, Frontscheibenwischer, ein Lüftungsventilator einer Klimaanlagenvorrichtung, ein Enteisungsheizelement einer hinteren Scheibe oder dergleichen sein. Wenn die Spannung der Energieversorgung an die Scheinwerfer, die Wischer und den Lüftungsventilator schwankt, können ein Blinken der Scheinwerfer, eine Betriebsgeschwindigkeitsänderung der Wischer und eine Drehgeschwindigkeitsänderung des Lüftungsventilators auftreten. Die Drehgeschwindigkeitsänderung des Lüftungsventilators kann eine Änderung eines Luftblasegeräuschs verursachen. Daher muss die Spannung der Energieversorgung an diese Vorrichtungen konstant sein.
Die Batterieeinheit U hat einen ersten Verbindungspfad 21 und einen zweiten Verbindungspfad 22, die innerhalb der Batterieeinheit U angeordnet sind. Der erste und der zweite Verbindungspfad 21, 22 verbinden die Klemmen T1, T2 mit der Lithiumionenbatterie 12. Im Speziellen verbindet der erste Verbindungspfad 21 die erste Klemme T1 mit der zweiten Klemme T2, und umfasst er den MOS-Schalter 15 als eine Schaltvorrichtung. Ferner verbindet der zweite Verbindungspfad 22 einen Punkt N1 des ersten Verbindungspfads 21 mit der Lithiumionenbatterie 12. Hierin ist der Punkt N1 des ersten Verbindungspfads 21 zwischen der ersten Klemme T1 und der zweiten Klemme T2 angeordnet, und wird er als Batterieverbindungspunkt bezeichnet. Ferner umfasst der zweite Verbindungspfad 22 den SMR-Schalter 16. Jeder des MOS-Schalters 15 und des SMR-Schalters 16 umfasst mehrere MOS-Feldeffekttransistoren (FETs), und die Anzahl der MOS-FETs beträgt 2 × n. Hierin bezeichnet n eine Ganzzahl. Im Speziellen konfigurieren jeweils zwei MOSFETs einen MOSFET-Satz und sind die MOSFETs in Reihe geschaltet, sodass eine parasitäre Diode von jedem MOSFET-Satz in entgegengesetzter Richtung zu einer parasitären Diode eines benachbarten MOSFET-Satzes festgelegt ist. Mit dieser Konfiguration kann, wenn die Schalter 15, 16 in AUS-Zuständen sind, ein Strom, der durch den Pfad fließt, auf dem jeder Schalter 15, 16 angeordnet ist, durch die parasitäre Diode des entsprechenden Schalters vollständig unterbrochen werden.
Das elektrische Energiequellensystem umfasst ferner einen Überbrückungs- bzw. Nebenschlusspfad 23, der den MOSFET-Schalter 15 überbrückt. Durch den Überbrückungspfad 23 kann die Bleibatterie 11 direkt mit der Dreheinrichtung 10 verbunden werden, ohne den MOS-Schalter 15 dazwischen. Im Speziellen verbindet der Überbrückungspfad 23 direkt und elektrisch einen elektrischen Pfad, der mit der ersten Klemme T1 verbunden ist, mit einem elektrischen Pfad, der mit der zweiten Klemme T2 verbunden ist, ohne durch die Batterieeinheit U zu verlaufen. Hierin ist der elektrische Pfad, der mit der ersten Klemme T1 verbunden ist, ein elektrischer Pfad, der mit der Bleibatterie 11 verbunden ist, und ist der elektrische Pfad, der mit der zweiten Klemme T2 verbunden ist, ein elektrischer Pfad, der mit der Dreheinrichtung 10 verbunden ist. Der Überbrückungspfad 23 umfasst einen Überbrückungs- bzw. Nebenschlussschalter 24 als eine Energieversorgungssteuervorrichtung, die eine Verbindung zwischen einem Schaltungsteil, das auf der Seite der Bleibatterie 11 angeordnet ist, und einem Schaltungsteil, der auf der Seite der Dreheinrichtung angeordnet ist, aktiviert oder deaktiviert. Der Überbrückungsschalter 24 ist ein Relaisschalter in Ruhekontaktbauart. Der Überbrückungspfad 23 und der Überbrückungsschalter 24 können auch in der Batterieeinheit U umfasst sein. In diesem Fall sind der Überbrückungspfad 23 und der Überbrückungsschalter 24 konfiguriert, um den MOS-Schalter 15 in der Batterieeinheit U zu überbrücken.
Die Steuereinheit 20 ist mit einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 30 verbunden, die außerhalb der Batterieeinheit U angeordnet ist. Die Steuereinheit 20 ist über ein Kommunikationsnetzwerk wie etwa Controller Area Network (CAN) kommunikationsfähig mit der ECU 30 verbunden. Die Steuereinheit 20 ist mit der ECU 30 bidirektional kommunikationsfähig. Ferner können in der Steuereinheit 20 und der ECU 30 gespeicherte Daten sowohl durch die Steuereinheit 20 als auch die ECU 30 geteilt bzw. gemeinsam benutzt werden. Die ECU 30 führt eine Leerlaufreduzierungssteuerung und eine Leerlauffahrsteuerung durch. In der Leerlaufreduzierungssteuerung wird der Motorbetrieb automatisch abgeschaltet, wenn eine vorbestimmte Bedingung für eine automatische Abschaltung erfüllt ist, und wird der Motor in Erwiderung auf eine Erfüllung einer vorbestimmten Neustartbedingung aus dem abgeschalteten Zustand heraus neugestartet. In der Leerlauffahrsteuerung wird das Fahrzeug gesteuert, um einen trägen bzw. untätigen Fahrbetrieb unter einem Zustand durchzuführen, in dem eine Kraftstoffversorgung an den Motor deaktiviert ist. Das träge bzw. untätige Fahren zielt darauf ab, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. Während eines Fahrbetriebs eines Fahrzeugs trennt eine Kupplung, die zwischen dem Motor und dem Getriebe angeordnet ist, den Motor von dem Getriebe, um das Fahren des Fahrzeugs unter Verwendung der Trägheit desselben zu steuern, wenn der Beschleuniger ausgeschaltet bzw. abgestellt ist.
In jeder der Leerlaufreduzierungssteuerung und der Leerlauffahrsteuerung wird der Motor in Erwiderung auf eine Erfüllung einer vorbestimmten Bedingung für eine automatische Motorabschaltung, wie etwa einen AUS-Zustand des Beschleunigers, automatisch ausgeschaltet. Nachdem der Motor ausgeschaltet ist, wird der Motor durch die Dreheinrichtung 10 neugestartet, wenn eine Neustartbedingung erfüllt ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, erzeugt die Dreheinrichtung 10 auch elektrische Energie bzw. Leistung durch die von der Abtriebsachse des Motors abgegebene Rotationsenergie. Im Speziellen, wenn ein in der Dreheinrichtung 10 umfasster Rotor eine Drehung startet, die durch die Abtriebsachse des Motors angetrieben wird, wird ein Erregungsstrom in einer Rotorspule erzeugt, und wird ein Wechselstrom in einem Stator induziert, der dem in der Rotorspule erzeugten Erregungsstrom entspricht. Dann wird der erzeugte Wechselstrom durch einen Gleichrichter, der nicht gezeigt ist, in einen Gleichstrom gewandelt. Der in der Rotorspule erzeugte Erregungsstrom wird durch einen Regler geregelt, um zu steuern, dass der durch die Dreheinrichtung 10 erzeugte Gleichstrom eine vorbestimmte Regelspannung Vreg aufweist.
Die in der Dreheinrichtung 10 erzeugte elektrische Energie wird an die elektrischen Lasten 14a bis 14c geliefert und auch in der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12 gespeichert. Wenn der Motor den Betrieb beendet und die Dreheinrichtung 10 dementsprechend die elektrische Energieerzeugung beendet, liefern die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 elektrische Energie an die elektrischen Lasten 14a bis 14c. Der Entladebetrag von der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c wird innerhalb eines SOC-basierten Einsatzbereichs auf geeignete Weise gesteuert, um eine übermäßige Entladung zu vermeiden. Gleichermaßen wird der Ladebetrag an die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 durch die Dreheinrichtung 10 innerhalb des SOC-basierten Einsatzbereichs auf geeignete Weise gesteuert, um eine übermäßige Aufladung zu vermeiden. Hierin steht SOC für "State of Charge" bzw. Ladezustand, und bezeichnet SOC einen verfügbaren Batteriepegel. SOC bezeichnet auch ein Verhältnis eines tatsächlich geladenen Batteriepegels mit Bezug auf einen vollgeladenen Batteriepegel.
Die Steuereinheit 20 führt eine Schutzsteuerung durch, um die Batterie 12 vor der übermäßigen Aufladung und der übermäßigen Entladung zu schützen. Im Speziellen begrenzt die Steuereinheit 20 einen Ladebetrag an die Lithiumionenbatterie 12 oder einen Entladebetrag von der Lithiumionenbatterie 12, um zu steuern, dass der SOC der Lithiumionenbatterie 12 auf geeignete Weise innerhalb eines vorbestimmten Einsatzbereichs liegt. Der vorbestimmte Einsatzbereich W2, der in 2B angegeben ist, wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Um die Schutzsteuerung durchzuführen, erfasst die Steuereinheit 20 fortwährend die detektierten Klemmenspannungen Vc(Li) und Vd(Li) der Lithiumionenbatterie 12 oder die detektierte Leerlauf-/Ruhespannung V0(Li) der Lithiumionenbatterie 12. Die Steuereinheit 20 erfasst auch fortwährend einen durch die Lithiumionenbatterie 12 fließenden Strom, der durch einen Stromdetektor detektiert wird, der nicht gezeigt ist. Zum Beispiel, wenn die Klemmenspannung Vd der Lithiumionenbatterie 12 in dem Entladezustand abnimmt, sodass sie niedriger ist als eine untere Grenzspannung, wird die Dreheinrichtung 10 aktiviert, um Ladeenergie an die Lithiumionenbatterie 12 zu liefern, um die Lithiumionenbatterie 12 vor der übermäßigen Entladung zu schützen. Hierin ist die untere Grenzspannung entsprechend einer unteren Grenze des SOC-Einsatzbereichs vorab eingestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die untere Grenze des SOC-Einsatzbereichs als 10% definiert. Zu der gleichen Zeit steuert die Steuereinheit 20 die Klemmenspannung Vc der Lithiumionenbatterie 12 während des Ladezustands, sodass sie gleich oder niedriger einer oberen Grenzspannung ist, um die Lithiumionenbatterie 12 vor der übermäßigen Aufladung zu schützen, indem sie eine Änderung der Regelspannung Vreg anweist. Hierin ist die obere Grenzspannung entsprechend einer oberen Grenze des SOC-Einsatzbereichs vorab eingestellt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die obere Grenze des SOC-Einsatzbereichs als 90% definiert.
Für die Bleibatterie 11 führt eine Batteriesteuereinheit, die ähnlich zu der vorstehend beschriebenen Steuereinheit 20 ist, aber nicht gezeigt ist, eine ähnliche Schutzsteuerung für die Bleibatterie 11 durch.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet die Dreheinrichtung 10 eine Regenerationsenergie des Fahrzeugs, die während einer Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs erzeugt wird, um die elektrische Energie zu erzeugen und die zwei Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 mit der erzeugten elektrischen Energie aufzuladen. Bei der Aufladung wird die Lithiumionenbatterie 12 hauptsächlich durch die erzeugte elektrische Energie aufgeladen. Diese Art von Regeneration durch die Verwendung der Fahrzeuggeschwindigkeitsreduzierung wird in Erwiderung auf eine Geschwindigkeitsreduzierung des Fahrzeugs oder eine Deaktivierung einer Kraftstoffeinspritzung an den Motor durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird zwischen den zwei Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11 und 12 das Aufladen und Entladen der Lithiumionen-Batterie 12 mit einer höheren Priorität durchgeführt. Im Folgenden wird eine Charakteristik von jeder Batterie 11, 12 mit Bezug auf 2A bis 3 beschrieben.
In einem in 2A gezeigten Graphen bezeichnet eine horizontale Achse einen SOC der Bleibatterie 11, und stellt eine durchgezogene Linie A1 eine Spannungskennlinie dar, die eine Beziehung zwischen der Leerlauf-/Ruhespannung V0(Pb) der Bleibatterie 11 und dem SOC der Bleibatterie 11 bezeichnet. Die Leerlauf-/Ruhespannung V0(Pb) nimmt proportional mit einer Zunahme von dem SOC zu. Hierin bezeichnet die Zunahme von dem SOC eine Zunahme der Lademenge an die Bleibatterie 11. In einem in 2B gezeigten Graphen bezeichnet eine horizontale Achse einen SOC der Lithiumionenbatterie 12, und stellt eine durchgezogene Linie A2 eine Spannungskennlinie dar, die eine Beziehung zwischen der Leerlauf-/Ruhespannung V0(Li) der Lithiumionenbatterie 12 und dem SOC der Lithiumionenbatterie 12 bezeichnet. Die Leerlauf-/Ruhespannung V0(Li) nimmt mit einer Zunahme von dem SOC zu. Hierin bezeichnet die Zunahme von dem SOC eine Zunahme der Lademenge an der Lithiumionenbatterie 12. Die Spannungskennlinie A2 umfasst zwei Knickpunkte P1 und P2. An jedem Knickpunkt P1, P2 erfolgt eine scharfe Änderung einer Steigung der Spannungskennlinie A2. Ein Segment zwischen den zwei Knickpunkten P1 und P2 weist eine relativ geringe Steigungsänderung auf.
Wenn die Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 eine übermäßige Entladung oder eine übermäßige Aufladung durchführen, kann eine frühe bzw. vorzeitige Verschlechterung an den Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 auftreten. Daher müssen die Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 so gesteuert werden, dass sie in einem anderen Bereich als einem Bereich einer übermäßigen Aufladung oder einem Bereich einer übermäßigen Entladung arbeiten. Das heißt, dass die Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 so gesteuert werden müssen, dass sie in einem geeigneten Einsatzbereich arbeiten, der basierend auf dem SOC definiert ist. Hierin nachstehend wird der geeignete Einsatzbereich, der basierend auf dem SOC definiert ist, auch als SOC-basierter Einsatzbereich bezeichnet. Der SOC-basierte Einsatzbereich W1(Pb) der Bleibatterie 11 kann in einem Bereich von 88% bis 100% definiert sein, und der SOC-basierte Einsatzbereich W2(Li) der Lithiumionenbatterie 12 kann in einem Bereich von 10 % bis 90% definiert sein. Der SOC-basierte Einsatzbereich W2(Li) der Lithiumionenbatterie 12 kann auch so definiert sein, dass er größer als 0% und kleiner als 100% ist.
In der Bleibatterie 11 kann die frühe bzw. vorzeitige Verschlechterung innerhalb des SOC-Bereichs 0% bis 88% auftreten. Ferner stellt 2B eine vergrößerte Ansicht von einem Teil dar, der in 2A durch eine Strichpunktlinie gezeigt ist. Der Teil, der durch die Strichpunktlinie gezeigt ist, entspricht dem SOC-basierten Einsatzbereich W1(Pb) der Bleibatterie 11. Wie es in 2A und 2B gezeigt ist, entspricht ein Punkt, der dem SOC-Wert 0% mit Bezug auf die Bleibatterie 11 entspricht, der in 2B gezeigt ist, dem SOC-Wert 88% mit Bezug auf die Lithiumionenbatterie 12. Hierin stellt der SOC-Wert 88% der Lithiumionenbatterie 12 einen Startpunkt des SOC-basierten Einsatzbereichs W1(Pb) der Bleibatterie 11 dar.
Die Batteriecharakteristik der Lithiumionenbatterie 12 ist vorab so eingestellt, dass die Spannungskennlinie der Lithiumionenbatterie 12 die folgenden fünf Bedingungen erfüllt, die die erste Bedingung bis fünfte Bedingung umfassen. Die Einstellung der Batteriecharakteristik von jeder Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie 11, 12 kann erreicht werden, indem die Leerlauf-/Ruhespannung V0 und der Innenwiderstandswert R auf geeignete Weise eingestellt werden. In der Lithiumionenbatterie 12 kann die Einstellung der Leerlauf-/Ruhespannung V0 erreicht werden, indem das aktive Material der positiven Elektrode, das aktive Material der negativen Elektrode und das Elektrolyt auf geeignete Weise gewählt werden.
1. Erste Bedingung
Wie es in 2B gezeigt ist, existiert in einem gesamten SOC-Bereich (0% bis 100%) der Lithiumionenbatterie 12 ein spezieller Punkt Vds in einem vorbestimmten Gebiet auf einer Seite von niedrigerem SOC von dem SOC-basierten Einsatzbereich W2(Li). An dem speziellen Punkt Vds ist die Leerlauf-/Ruhespannung V0(Li) der Lithiumionenbatterie 12 gleich der Leerlauf-/Ruhespannung V0(Pb) der Bleibatterie 11. Ferner ist in dem gesamten Bereich des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) die Leerlauf-/Ruhespannung V0(Li) der Lithiumionenbatterie 12 stets höher als die Leerlauf-/Ruhespannung V0(Pb) der Bleibatterie 11. In der in 2B gezeigten Batteriecharakteristik ist ein Knickpunkt P1 entsprechend einem SOC definiert, der niedriger ist als eine untere Grenze des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li), und ist der andere Knickpunkt P2 entsprechend einem SOC definiert, der höher ist als eine obere Grenze des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li). Ferner ist auf der Spannungskennlinie A2 der spezielle Punkt Vds im Vergleich zum dem Knickpunkt P1 entsprechend einer Seite von höherem SOC angeordnet. Als weiteres Beispiel kann der spezielle Punkt Vds im Vergleich zu dem Knickpunkt P1 entsprechend einer Seite von niedrigerem SOC angeordnet sein.
2. Zweite Bedingung
Während des Ladezustands sind der Innenwiderstandswert R(Li) der Lithiumionenbatterie 12 und der Innenwiderstandswert R(Pb) der Bleibatterie 11 so eingestellt, dass Sie eine Beziehung R(Li) < R(Pb) erfüllen. Während des Entladezustands sind der Innenwiderstandswert R(Li) der Lithiumionenbatterie 12 und der Innenwiderstandswert R(Pb) der Bleibatterie 11 so eingestellt, dass sie eine Beziehung R(Li) ≤ R(Pb) erfüllen. Ein Unterschied zwischen den Strom-Spannung-(I-V-)Kennlinien der zwei Batterien 11 und 12 ist in 3 gezeigt. In 3 bezeichnet eine durchgezogene Linie B1(Pb) die I-V-Kennlinie der Bleibatterie 11, bezeichnet eine durchgezogene Linie B2(Li) die I-V-Kennlinie der Lithiumionenbatterie 12, und bezeichnet eine durchgezogene Linie B3 eine Regelspannung Vreg. In dem in 3 gezeigten Graphen bezeichnet die horizontale Achse den Strom Ic, Id, und bezeichnet die vertikale Achse die Klemmenspannung Vc, Vd. Ferner wird der Strom Ic während des Ladezustands durch eine positive Größe bezeichnet, und wird der Strom Id während des Entladezustands durch eine negative Größe bezeichnet.
In jeder der I-V-Kennlinien B1 und B2 nimmt die Klemmenspannung Vc während des Ladezustands proportional mit einer Zunahme des Ladestroms Ic zu, und nimmt die Klemmenspannung Vd während des Entladezustands proportional mit einer Abnahme des Entladestroms Id ab. Hierin bezeichnet die Zunahme der Klemmenspannung Vc den Ladezustand und bezeichnet die Abnahme der Klemmenspannung Vd den Entladezustand. Eine Steigung von jeder der I-V-Kennlinien B1 und B2 bezeichnet den Innenwiderstandswert R. In der Lithiumionenbatterie 12 ist der Innenwiderstandswert R(Li) während des Ladezustands und des Entladezustands gleich. In der Bleibatterie 11 ist der Innenwiderstandswert R(Pb) während des Ladezustands größer als der Innenwiderstandswert R(Pb) während des Entladezustands. Somit erfüllen die Innenwiderstandswerte R der zwei Batterien während des Ladezustands die Beziehung R(Li) < R(Pb). Ferner erfüllen die Innenwiderstandswerte der zwei Batterien während des Entladezustands die Beziehung R(Li) ≤ R(Pb).
Zur Erfüllung der vorstehend beschriebenen Bedingung können während des Betriebszustands der elektrischen Lasten 14a bis 14c, das heißt während des Entladezustands der Batterien 11, 12, die Klemmenspannungen Vd so eingestellt werden, dass sie eine Beziehung Vd(Li) > Vd(Pb) erfüllen. Ferner können während der Aufladung der Batterien 11, 12 durch die Dreheinrichtung 10 die Klemmenspannungen so eingestellt werden, dass sie eine Beziehung Vc(Li) > Vc(Pb) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Nähe eines Nullpunkts des Stroms Ic erfüllen, und die Klemmenspannungen so eingestellt werden, dass sie eine Beziehung Vc(Li) < Vc(Pb) in einem übrigen Bereich mit Ausnahme des vorbestimmten Bereichs in der Nähe des Nullpunkts des Stroms Ic erfüllen. Unter dieser Einstellungsbedingung kann der Innenwiderstandswert R(Li) der Lithiumionenbatterie 12 so gesteuert werden, dass er während des Ladezustands der Batterien 11, 12 kleiner ist als der Innenwiderstandswert R(Pb) der Bleibatterie 11.
3. Dritte Bedingung
Während des Ladezustands ist die Klemmenspannung Vc(Li) der Lithiumionenbatterie 12 während eines Flusses eines maximalen Ladestroms (Imax) durch die Lithiumionenbatterie 12 so eingestellt, dass sie geringer ist als die durch die Dreheinrichtung 10 erzeugte Regelspannung Vreg. Das heißt, dass während des Ladezustands die Lithiumionenbatterie 12 die Klemmenspannung Vc(Li) aufweist und ein Wert der Klemmenspannung Vc(Li), der der oberen Grenze (90%) des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) entspricht, so eingestellt ist, dass sie niedriger ist als die Regelspannung Vreg.
4. Vierte Bedingung
Der SOC-basierte Einsatzbereich W2(Li) der Lithiumionenbatterie 12 umfasst einen Mittelpunkt P3 an einer Mittenposition des SOC-basierten Eintrittsbereichs W2(Li). Eine Steigung der Spannungskennlinie A2, die einer Seite von niedrigerem SOC von dem Mittelpunkt P3 entspricht, ist so eingestellt, dass sie verschieden ist von einer Steigung der Spannungskennlinie A2, die einer Seite von höherem SOC von dem Mittelpunkt P3 entspricht. Hierin bezeichnet die Steigung der Spannungskennlinie A2 eine Änderungsrate der Leerlauf-/Ruhespannung mit Bezug auf den SOC. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, weist die Spannungskennlinie A2 eine Wellen- bzw. Kurvenform auf, die nach oben ragt. In diesem Fall ist mit Bezug auf den Mittelpunkt P3 die Steigung (Durchschnittssteigung) der Spannungskennlinie A2 auf der Seite von niedrigerem SOC größer als die Steigung der Spannungskennlinie A2 auf der Seite von höherem SOC. Ferner kann anstelle der Definition des Mittelpunkts P3 an der Mittenposition des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) ein Punkt als ein Referenzpunkt definiert werden, der nahe der oberen Grenze des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) oder nahe der unteren Grenze des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) liegt. In diesem Fall kann die Steigung der Spannungskennlinie A2 basierend auf dem Referenzpunkt eingestellt werden, der nahe der oberen Grenze oder der unteren Grenze des SOC-basierten Einsatzbereichs W2(Li) liegt.
5. Fünfte Bedingung
In der Spannungskennlinie A2 der Lithiumionenbatterie 12 hat ein Segment zwischen den Knickpunkten P1 und P2 eine relativ kleine Steigung und haben ein Segment, das der Seite von niedrigerem SOC von dem Knickpunkt P1 entspricht, und ein Segment, das der Seite von höherem SOC von dem Knickpunkt P2 entspricht, jeweils Steigungen, die größer sind als die Steigung des Segments zwischen den Knickpunkten P1 und P2.
Die Steuereinheit 20 steuert ein Einschalten und ein Ausschalten von jedem Schalter 15, 16. Daher wird die Steuereinheit 20 auch als Schaltsteuereinheit bezeichnet. Wenn der Zündschalter des Fahrzeugs in einem AUS-Zustand ist, hält die Steuereinheit 20 die Schalter 15, 16 in AUS-Zuständen. Wenn der Zündschalter eingeschaltet ist, hält die Steuereinheit 20 den MOS-Schalter 15 und den SMR-Schalter 16 in EIN-Zuständen, und dann, wenn der Motorstart durch die Dreheinrichtung 10 aktiviert wird, schaltet die Steuereinheit 20 den MOS-Schalter 15 aus. Die Steuereinheit 20 schaltet den MOS-Schalter 15 auch aus, wenn der Motor aus dem AUS-Zustand neugestartet wird, nachdem der Zündschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist. In diesem Fall kann nach dem Einschalten des Zündschalters die Abschaltung des Motors durch die Leerlaufreduzierungssteuerung oder die Leerlauffahrsteuerung veranlasst werden, und dann wird der Motor in Erwiderung auf eine Erfüllung der Motorneustartbedingung aus dem AUS-Zustand heraus neugestartet.
Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration sind die elektrischen Lasten 14a bis 14c nach dem Einschalten der Fahrzeugenergie- bzw. Fahrzeugnetzversorgung (des Zündschalters) und vor dem Neustart des Motors aus dem AUS-Zustand heraus stets mit den zwei Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 verbunden. Während der Motorneustartdauer wird der MOS-Schalter 15 in dem AUS-Zustand gehalten. Somit wird unterbunden, dass die durch den Antriebsbetrieb der Dreheinrichtung 10 verursachte Spannungsschwankung an die Bleibatterie 11 und jede der elektrischen Lasten 14a bis 14c übertragen wird.
Wenn die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, wie etwa eine Trennung der Klemme von dem Verbindungsobjekt, durch Ausschalten des MOS-Schalters 15, kann die Energieversorgung an die elektrischen Lasten 14a bis 14c unterbrochen werden.
In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Falls bestimmt die Steuereinheit 20, ob an der Bleibatterie 11 eine Störung auftritt. Wenn bestimmt wird, dass die Bleibatterie 11 normal ist, das heißt, dass keine Störung detektiert wird, wird der MOS-Schalter 15 in Erwiderung auf einen Neustart des Motors ausgeschaltet. Wenn bestimmt wird, dass die Bleibatterie 11 anormal ist, das heißt, dass irgendeine Störung detektiert wird, wird der MOS-Schalter 15 in dem EIN-Zustand gehalten und werden die elektrischen Lasten 14a bis 14c fortwährend mit Energie von der Lithiumionenbatterie 12 versorgt.
Wenn der Motor den Betrieb automatisch beendet und die Bleibatterie 11 eine gewisse Störung aufweist, muss der Energieverbrauch der Lithiumionenbatterie 12 vorteilhafterweise reduziert werden, um eine ausreichende elektrische Energie zur Gewährleistung der Fahrzeugfahrbetriebssicherheit sicherzustellen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn der Motor automatisch abschaltet und die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, die Energieversorgung bzw. -zufuhr von der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c begrenzt.
Wenn der Motor aufgrund der Leerlauffahrsteuerung automatisch abschaltet, wird der Energieverbrauch der Lithiumionenbatterie 12 in Anbetracht der Fahrbetriebssicherheit des Fahrzeugs begrenzt, da sich das Fahrzeug noch in dem Fahrzustand befindet. In dem Zustand einer automatischen Abschaltung des Motors wird bestimmt, dass die automatische Motorabschaltung durch die Leerlauffahrsteuerung veranlasst ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher ist als ein vorbestimmter Schwellenwert Th. In diesem Fall wird eine Energieversorgung bzw. -zufuhr an die fahrbetriebsbezogene elektrische Last 14a beibehalten, und wird die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14b und 14c, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen, begrenzt. Das heißt, dass die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14b und 14c abgeschaltet wird. Nachstehend wird hierin jede der elektrischen Lasten 14b und 14c, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung steht, auch als fahrbetriebsunbezogene elektrische Last bezeichnet. Da die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die fahrbetriebsbezogene elektrische Last beibehalten wird, kann zu Sicherheitszwecken ein Evakuierungs- bzw. Räumungsfahrbetrieb durch den Fahrer des Fahrzeugs zuverlässig durchgeführt werden.
In dem Zustand einer automatischen Abschaltung des Motors wird bestimmt, dass die automatische Motorabschaltung durch die Leerlaufreduzierungssteuerung veranlasst ist, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder kleiner dem vorbestimmten Schwellenwert Th ist. In diesem Fall wird die Energieversorgung bzw. -zufuhr an alle der elektrischen Lasten 14a bis 14c begrenzt, ungeachtet dessen, ob die elektrischen Lasten 14a bis 14c mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen oder nicht. Mit dieser Konfiguration kann der Energieverbrauch der Lithiumionenbatterie 12 so stark wie möglich reduziert werden.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf 4 und 5 Prozesse beschrieben, die durch die Steuereinheit 20 ausgeführt werden. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen durch die Steuereinheit 20 ausgeführten Prozess zur Steuerung eines Einschaltens und eines Ausschaltens des MOS-Schalters 15 zeigt. 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen durch die Steuereinheit 20 ausgeführten Prozess zur Begrenzung der Energieversorgung zeigt. Die in 4 und 5 gezeigten Prozesse werden in vorbestimmten Intervallen wiederholt ausgeführt, nachdem die Fahrzeugenergie- bzw. Fahrzeugnetzversorgung eingeschaltet ist. In der folgenden Beschreibung ist der SMR-Schalter 16 stets in einem EIN-Zustand.
Im Folgenden wird der in 4 gezeigte Prozess beschrieben. In S10 bestimmt die Steuereinheit 20, ob der Motor durch die Dreheinrichtung 10 gestartet wird. Wenn die Steuereinheit 20 in S10 den Motorstart bestimmt, bestimmt die Steuereinheit 20 in S11, ob die Bleibatterie 11 in einem normalen Zustand ist. Das heißt, dass die Steuereinheit 20 bestimmt, ob eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt. Diese Bestimmung wird basierend auf der detektierten Klemmenspannung oder dem detektierten Strom, der durch die Bleibatterie 11 fließt, durchgeführt. Wenn die Steuereinheit 20 in S11 bestimmt, dass die Bleibatterie 11 in dem normalen Zustand ist, schaltet die Steuereinheit 20 den MOS-Schalter 15 in S12 aus. Wenn die Steuereinheit 20 in S11 bestimmt, dass eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt, hält die Steuereinheit 20 den MOS-Schalter 15 in S13 in einem EIN-Zustand. Wenn eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt, wird der Motor unter einem Zustand gestartet, in dem die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14a bis 14c durch die Lithiumionenbatterie 12 fortgesetzt wird.
Wenn die Steuereinheit 20 in S10 keinen Motorstart bestimmt, das heißt zu einer anderen Zeit als der Motorstartdauer, schreitet die Steuereinheit 20 zu S13 voran und schaltet sie den MOS-Schalter 15 ein. Mit dieser Konfiguration werden zu einer anderen Zeit als der Motorstartdauer sowohl die Bleibatterie 11 als auch die Lithiumionenbatterie 12 mit den elektrischen Lasten 14a bis 14c verbunden.
Im Folgenden wird der in 5 gezeigte Prozess beschrieben. In S20 bestimmt die Steuereinheit 20, ob der Motor in einem Zustand einer automatischen Abschaltung ist. Wenn der Motor aufgrund der Leerlaufreduzierungssteuerung oder der Leerlauffahrsteuerung in den Zustand einer automatischen Abschaltung eintritt, bestimmt die Steuereinheit 20 in S20, dass der Motor in dem Zustand einer automatischen Abschaltung ist, und schreitet sie zu S21 voran. In S21 bestimmt die Steuereinheit 20, ob eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt. Somit fungiert die Steuereinheit 20 als ein Beispiel einer Störungsbestimmungseinheit. Zum Beispiel kann sich die Störung an der Batterie auf einen Zustand beziehen, in dem eine Klemme aufgrund einer Vibration oder einer Beschleunigung G, die während des Fahrens des Fahrzeugs erzeugt wird, getrennt ist. Wenn die Steuereinheit 20 in S21 bestimmt, dass die Bleibatterie 11 in dem normalen Zustand ist, wird der Prozess beendet. Wenn die Steuereinheit 20 in S21 bestimmt, dass eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt, schreitet die Steuereinheit 20 zu S22 voran.
In S22 bestimmt die Steuereinheit 20, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher dem vorbestimmten Schwellenwert Th ist. Der Schwellenwert Th ist vorab eingestellt, um zu bestimmen, ob die automatische Motorabschaltung durch die Leerlaufreduzierungssteuerung oder die Leerlauffahrsteuerung veranlasst ist. Zum Beispiel kann der Schwellenwert Th auf 20 Kilometer pro Stunde eingestellt sein.
Wenn die Steuereinheit 20 in S22 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher dem Schwellenwert Th ist, bestimmt die Steuereinheit 20, dass die automatische Motorabschaltung durch die Leerlauffahrsteuerung veranlasst ist, und führt sie eine erste Energieversorgungsbegrenzung durch. In der ersten Energieversorgungsbegrenzung wird eine Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14b und 14c unterbrochen, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen. Wenn die Steuereinheit 20 in S22 bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger dem Schwellenwert Th ist, bestimmt die Steuereinheit 20, dass die automatische Motorabschaltung durch die Leerlaufreduzierungssteuerung veranlasst ist, und führt sie eine zweite Energieversorgungsbegrenzung durch. In der zweiten Energieversorgungsbegrenzung wird eine Energieversorgung bzw. -zufuhr an alle der elektrischen Lasten 14a bis 14c unterbrochen.
Wenn die Steuereinheit 20 in S20 bestimmt, dass der Motor nicht im Zustand einer automatischen Abschaltung ist, schreitet die Steuereinheit 20 zu S25 voran. In S25 bestimmt die Steuereinheit 20, ob der Motor unmittelbar neugestartet wurde und eine der ersten Energieversorgungsbegrenzung und der zweiten Energieversorgungsbegrenzung gerade durchgeführt wird. Wenn die Steuereinheit 20 bestimmt, dass der Motor unmittelbar zuvor neugestartet wurde und eine der ersten Energieversorgungsbegrenzung und der zweiten Energieversorgungsbegrenzung gerade durchgeführt wird, schreitet die Steuereinheit 20 zu S26 voran, und deaktiviert sie die Energieversorgungsbegrenzung, die gerade durchgeführt wird.
Im Folgenden wird ein spezielles Beispiel zur Verdeutlichung der vorstehend beschriebenen Prozesse mit Bezug auf die in 6 und 7 gezeigten Zeitdiagramme beschrieben. 6 ist ein Ausführungsbeispiel, wenn die Bleibatterie 11 in einem normalen Zustand arbeitet. 7 ist ein Ausführungsbeispiel, wenn eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt.
Wie es in 6 gezeigt ist, sei während des Fahrzustands des Fahrzeugs angenommen, dass die Bedingung einer automatischen Motorabschaltung durch die Leerlaufreduzierungssteuerung erfüllt wird, die zu einem Zeitpunkt t1 aktiviert wird. In Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlaufreduzierungssteuerung beendet der Motor automatisch den Betrieb. Die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Aktivierung der Bedingung einer automatischen Motorabschaltung kann zum Beispiel auf 10 Kilometer pro Stunde eingestellt sein, und es sei angenommen, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit nach einer Sekunde auf Null abnimmt. Zu dieser Zeit wird die Energieversorgungsbegrenzung durch die Steuereinheit 20 nicht durchgeführt, da die Bleibatterie 11 in dem normalen Betriebszustand ist.
Zu einem Zeitpunkt t2, wenn die Motorneustartbedingung zum Beispiel durch ein Einschalten bzw. Betätigen des Beschleunigers erfüllt wird, treibt die Dreheinrichtung 10 den Motor zum Betrieb an und wird der Motor neugestartet. Zu diesem Zeitpunkt t2 wird der MOS-Schalter 15 ausgeschaltet, sodass eine durch den Neustart des Motors durch die Dreheinrichtung 10 verursachte Energie- bzw. Leistungsschwankung nicht an die Bleibatterie 11 übertragen wird.
Nach einer vorbestimmten Dauer seit dem Zeitpunkt t2 wird der MOS-Schalter 15 erneut eingeschaltet, und beginnt das Fahrzeug zu der gleichen Zeit zu fahren. Während des Fahrzustands des Fahrzeugs sei angenommen, dass eine Bedingung einer automatischen Motorabschaltung durch die Leerlauffahrsteuerung erfüllt wird, die zu einem Zeitpunkt t3 aktiviert wird. In Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlauffahrsteuerung beendet der Motor automatisch den Betrieb unter einem Zustand, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher dem Schwellenwert Th ist. Auch in diesem Fall wird die Energieversorgungsbegrenzung durch die Steuereinheit 20 nicht durchgeführt, da die Bleibatterie 11 in dem normalen Betriebszustand ist. Zu einem Zeitpunkt t4, wenn die Motorneustartbedingung erfüllt wird, treibt die Dreheinrichtung 10 den Motor zum Betrieb an und wird der Motor unter dem AUS-Zustand des MOS-Schalters 15 neugestartet. Somit wird die durch den Neustart des Motors durch die Dreheinrichtung 10 verursachte Energie- bzw. Leistungsschwankung unterbunden bzw. niedergehalten.
Wie es in 7 gezeigt ist, sei während des Fahrzustands des Fahrzeugs angenommen, dass die Bedingung einer automatischen Motorabschaltung durch die Leerlaufreduzierungssteuerung erfüllt wird, die zu einem Zeitpunkt t11 aktiviert wird. In Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlaufreduzierungssteuerung beendet der Motor automatisch den Betrieb. Zu dieser Zeit ist die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger dem Schwellenwert Th. In dem in 7 gezeigten Fall wird die Energieversorgung bzw. -zufuhr von der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c begrenzt, da die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist. Das heißt, dass die zweite Energieversorgungsbegrenzung, die der Leerlaufreduzierungssteuerung entspricht, durchgeführt wird.
Zu einem Zeitpunkt t12 sei angenommen, dass die Motorneustartbedingung erfüllt wird. Daher startet der Motor, angetrieben durch die Dreheinrichtung 10, erneut den Betrieb. Zu dieser Zeit wird der MOS-Schalter 15 in dem EIN-Zustand gehalten, um den verbundenen Zustand der Lithiumionenbatterie 12 für die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14a bis 14c beizubehalten, da die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist. Wenn der Motorneustart abgeschlossen ist, wird die zweite Energieversorgungsbegrenzung deaktiviert.
Es sei angenommen, dass das Fahrzeug erneut ein Fahren beginnt und die Bedingung einer automatischen Motorabschaltung durch die Leerlauffahrsteuerung zu einem Zeitpunkt t13 erfüllt wird. Daher beendet der Motor in Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlauffahrsteuerung automatisch den Betrieb. Zu dieser Zeit ist die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher dem Schwellenwert Th. In dem in 7 gezeigten Fall wird, da die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, die Energieversorgung bzw. -zufuhr von der Lithiumionenbatterie 12 an die fahrbetriebsbezogene elektrische Last 14a beibehalten und wird die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die fahrbetriebsunbezogenen elektrischen Lasten 14b und 14c begrenzt. Das heißt, dass die erste Energieversorgungsbegrenzung durchgeführt wird. Zu einem Zeitpunkt t14, wenn die Motorneustartbedingung erfüllt wird, startet der Motor den Betrieb unter einem Zustand neu, in dem der EIN-Zustand des MOS-Schalters 15 beibehalten wird, und wird die erste Energieversorgungsbegrenzung deaktiviert.
Die vorstehend beschriebene Konfiguration stellt die folgenden Vorteile bereit.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird das elektrische Energiequellensystem auf ein Fahrzeug angewandt, das mit zwei Arten von Batterien, einschließlich der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12, ausgestattet ist. Das elektrische Energiequellensystem umfasst den MOS-Schalter 15, der zwischen den zwei Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien 11, 12 angeordnet ist, als eine Schaltvorrichtung. Ferner umfasst das elektrische Energiequellensystem elektrische Lasten 14a bis 14c, die im Vergleich zu dem MOS-Schalter 15 und der Lithiumionenbatterie 12 näher an der Bleibatterie 11 angeordnet sind. Im Vergleich zu einem beispielhaften elektrischen Energiequellensystem, das nur eine Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie aufweist, wie etwa die Bleibatterie 11, weist das elektrische Energiequellensystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine ähnliche Verbindungskonfiguration der elektrischen Lasten auf wie das beispielhafte elektrische Energiequellensystem. Daher kann das elektrische Energiequellensystem mit zwei Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterien gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel basierend auf dem beispielhaften elektrischen Energiequellensystem, das nur eine Speicher- bzw. Akkumulatorenbatterie aufweist, auf einfache Weise konfiguriert werden, und kann eine Veränderung der elektrischen Verdrahtung wesentlich reduziert werden. Das heißt, dass die vorteilhafte Konfiguration realisiert werden kann, indem das Zweibatteriensystem konfiguriert wird.
Nachdem der Energie- bzw. Netzversorgungsschalter des Fahrzeugs eingeschaltet ist, wird der MOS-Schalter 15 während des Motorstarts in dem (offenen) AUS-Zustand gehalten. Dabei bezieht sich das Einschalten des Energie- bzw. Netzversorgungsschalters auf einen Zustand, in dem eine elektrische Leistung den elektrischen Lasten des Fahrzeugs zugeführt wird, aber der Motor in einem deaktivierten Zustand ist. Zum Beispiel kann den elektrischen Lasten des Fahrzeugs die elektrische Leistung durch Betätigen eines Zündschalters oder eines Startknopfs zugeführt werden. In anderen Zuständen mit Ausnahme des Motorstartzustands wird der MOS-Schalter 15 in dem (geschlossenen) EIN-Zustand gehalten. Mit dieser Konfiguration wird vermieden, dass die Spannungsschwankung, die durch den durch die Dreheinrichtung 10 angetriebenen Motorstart verursacht wird, an die Bleibatterie 11 übertragen wird. Zu der gleichen Zeit kann die Energie sowohl von der Bleibatterie 11 als auch der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c zugeführt werden. Mit dieser Konfiguration können, wenn eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt, die elektrischen Lasten 14a bis 14c mit Energie von der Lithiumionenbatterie 12 fortwährend versorgt werden. Mit dieser Konfiguration kann die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14a bis 14c durch das elektrische Energiequellensystem auf geeignete Weise und fortwährend durchgeführt werden.
Während des Motorstarts kann, wenn eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt und der MOS-Schalter 15 in dem AUS-Zustand ist, elektrische Energie nicht auf geeignete Weise durch die Bleibatterie 11 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c zugeführt werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der MOS-Schalter 15 während des Motorstarts in den EIN-Zustand geschaltet, wenn die Bleibatterie 11 als anormal bestimmt wird, das heißt, dass irgendeine Störung erfasst wird. Selbst wenn die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, können die elektrischen Lasten 14a bis 14c durch eine andere Batterie 12 fortwährend und stabil mit Energie versorgt werden.
Es wird der Fall betrachtet, dass ein Neustart des Motors durch die Dreheinrichtung 10 durchgeführt wird, wenn der Motor in Erwiderung auf die Leerlaufreduzierungssteuerung oder die Leerlauffahrsteuerung automatisch den Betrieb beendet. Im Folgenden wird der Motorneustart in der Leerlaufreduzierungssteuerung und der Leerlauffahrsteuerung verglichen. Wenn der Motorneustart nach einer automatischen Motorabschaltung durchgeführt wird, die durch die Leerlaufreduzierungssteuerung verursacht ist, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen niedrig oder nahe Null. Im Gegensatz dazu, wenn der Motorneustart nach der automatischen Motorabschaltung durchgeführt wird, die durch die Leerlauffahrsteuerung verursacht ist, ist die Fahrzeuggeschwindigkeit im Verhältnis höher als die Fahrzeuggeschwindigkeit, die der Leerlaufreduzierungssteuerung entspricht. Daher wird erwogen, dass die Spannungsschwankung der Energiequelle den Fahrzeugfahrbetrieb während der Leerlauffahrsteuerung im Vergleich zu der Leerlaufreduzierungssteuerung nachteiliger beeinträchtigen kann. Unter dieser Erwägung wird in einem Fall, in dem die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, wenn der Motor in einem Neustartzustand ist und die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher einer vorbestimmten Geschwindigkeit ist, nur die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten begrenzt, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen. Somit kann die Energieversorgungsbegrenzung unter Berücksichtigung des tatsächlichen Fahrzeugfahrzustands und der Fahrsicherheit auf geeignete Weise durchgeführt werden.
In einem System, das den ISG als die Dreheinrichtung 10 verwendet, wird die Dreheinrichtung 10 zwischen einem Zustand elektrischer Energieerzeugung und einem Motorstartzustand (Motorantriebszustand) umgeschaltet. Somit kann die Dreheinrichtung 10 die elektrische Energie nicht erzeugen, wenn der Motor in dem Neustartzustand ist, der durch die Dreheinrichtung 10 unterstützt wird. Daher wird die Energieversorgungsbegrenzung während des Motorneustartzustands als notwendig und wirkungsvoll betrachtet. Im Speziellen ist die Energieversorgungsbegrenzung noch wirkungsvoller und effektiver, wenn die Bleibatterie 11 während des Motorneustartzustands eine Störung aufweist.
Während die Offenbarung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsbeispiele von dieser beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Offenbarung nicht auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen beschränkt ist. Die Offenbarung ist dazu bestimmt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken. Einige Beispiele werden im Folgenden beschrieben. Während die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, beschrieben sind, liegen auch andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr Elemente, weniger Elemente oder nur ein einziges Element umfassen, ebenso innerhalb des Grundgedankens und des Umfangs der Offenbarung. In der folgenden Beschreibung werden die gleichen Bezugszahlen und -zeichen für die gleichen oder äquivalenten Teile verwendet.
In dem in 5 gezeigten Prozess, wenn die Steuereinheit 20 in S21 ein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie 11 bestimmt und bestimmt, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher dem Schwellenwert Th ist, wird die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14b, 14c begrenzt, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen. Bei Begrenzung der Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14b, 14c, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen, kann die folgende Konfiguration übernommen werden. In der Energieversorgungsbegrenzung können mehrere Stufen entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt sein, und die Energieversorgungsbegrenzungsstufe kann mit einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht werden, und die Energieversorgungsbegrenzungsstufe kann mit einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit gesenkt werden. Als Beispiel der mehreren Stufen kann die Anzahl der bestimmten elektrischen Lasten, an die die Energieversorgung begrenzt wird, gemäß der Fahrzeuggeschwindigkeit unterschiedlich eingestellt werden.
In dem in 5 gezeigten Prozess kann die Steuereinheit 20 die Störungsbestimmung mit Bezug auf die Bleibatterie 11 in S21 weglassen. Das heißt, wenn die Steuereinheit 20 in S20 bestimmt, dass der Motor den Betrieb automatisch beendet, kann die Steuereinheit 20 ungeachtet des Auftretens einer Störung an der Bleibatterie 11 konfiguriert sein, die Energieversorgungsbegrenzung an die elektrischen Lasten in S23 und S24 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit durchzuführen. Hierbei wird in S23 die erste Energieversorgungsbegrenzung entsprechend der Leerlauffahrsteuerung durchgeführt, und wird in S24 die zweite Energieversorgungsbegrenzung entsprechend der Leerlaufreduzierungssteuerung durchgeführt.
In dem in 5 gezeigten Prozess kann die Steuereinheit 20 den Fahrzeuggeschwindigkeitsvergleich mit dem Schwellenwert Th in S22 weglassen. Zum Beispiel, wenn die Steuereinheit 20 die automatische Motorabschaltung in S20 bestimmt und das Auftreten einer Störung an der Bleibatterie 11 in S21 bestimmt, kann die Steuereinheit 20 eine Energieversorgungsbegrenzung an die elektrischen Lasten (zum Beispiel nur die elektrischen Lasten, die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung stehen) durchführen. Wenn die Steuereinheit 20 die automatische Motorabschaltung in S20 bestimmt, aber in S21 kein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie 11 bestimmt, kann die Steuereinheit 20 keinerlei Energieversorgungsbegrenzung durchführen.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen beendet der Motor automatisch den Betrieb, wenn die Bedingung einer automatischen Motorabschaltung in Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlauffahrsteuerung erfüllt wird. Als weiteres Beispiel kann der Motor den Betrieb nicht automatisch beenden, selbst wenn die Bedingung einer automatischen Motorabschaltung in Erwiderung auf die Aktivierung der Leerlauffahrsteuerung erfüllt wird.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen ist der SMR-Schalter 16 auf dem zweiten Verbindungspfad 22 zwischen dem Verbindungspunkt N1 des ersten Verbindungspfads 21 und der Lithiumionenbatterie 12 angeordnet. Als weiteres Beispiel kann der SMR-Schalter 16 aus dem zweiten Verbindungspfad 22 entfernt sein.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen wird der MOS-Schalter 15 eingeschaltet, um einen Energieversorgungspfad zu den elektrischen Lasten 14a bis 14c in dem Zweibatteriensystem sicherzustellen, wenn eine Störung an der Bleibatterie 11 auftritt. Als weiteres Beispiel, das in 8 gezeigt ist, kann ein Überbrückungs- bzw. Nebenschlusspfad L eingerichtet sein, der den ersten Verbindungspfad 21 überbrückt, auf dem der MOS-Schalter 15 eingerichtet ist. Auf dem Überbrückungspfad L kann eine Diode 17 als die Energieversorgungssteuervorrichtung eingerichtet sein, sodass eine Anode der Diode 17 mit der Lithiumionenbatterie 12 verbunden ist und eine Kathode der Diode 17 mit den elektrischen Lasten 14a bis 14c verbunden ist. In dieser Konfiguration kann, wenn die Bleibatterie 11 während des offenen Zustands des MOS-Schalters 15 eine Störung aufweist, die Energieversorgung an die elektrischen Lasten 14a bis 14c durch die Lithiumionenbatterie 12 über den Überbrückungspfad L durchgeführt werden. In der in 8 gezeigten Konfiguration kann während des Motorneustartzustands nach der Leerlaufreduzierungssteuerung oder nach der Leerlauffahrsteuerung, selbst wenn die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, die Lithiumionenbatterie 12 über die auf dem Überbrückungspfad L eingerichtete Diode 17 Energie bzw. Leistung an die elektrischen Lasten 14a bis 14c zuführen.
Der in 4 gezeigte Prozess kann auch in der in 8 gezeigten Konfiguration ausgeführt werden. In diesem Fall kann, wenn die Bleibatterie 11 eine Störung aufweist, die Energieversorgung bzw. -zufuhr von der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 14a bis 14c durch zumindest einen von dem ersten Verbindungspfad 21, auf dem der MOS-Schalter 15 eingerichtet ist, und dem Überbrückungspfad L, auf dem die Diode 17 eingerichtet ist, fortwährend durchgeführt werden.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann der MOS-Schalter 15 während des Motorstartzustands, der durch den Anlasser bzw. Starter 13 angetrieben wird, in dem offenen Zustand gehalten werden.
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen bestimmt die Steuereinheit 20 die Fahrzeuggeschwindigkeit in S22, und begrenzt sie die Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14a bis 14c in S23 und S24. Als weiteres Beispiel kann die mit der Steuereinheit 20 verbundene ECU 30 die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit durchführen und die Begrenzung der elektrischen Energieversorgung bzw. -zufuhr an die elektrischen Lasten 14a bis 14c durchführen. Daher fungiert die Steuereinheit 20 oder die ECU 30 als ein Beispiel einer Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungseinheit und einer Energieversorgungsbegrenzungseinheit.
Ein elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug umfasst eine Bleibatterie (11), die parallel mit einer Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, als eine erste Speicherbatterie, eine zweite Speicherbatterie (12), die parallel mit der Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, eine Schaltvorrichtung (15), die auf einem elektrischen Pfad, der die Bleibatterie (11) mit der zweiten Speicherbatterie (12) verbindet, zwischen der Bleibatterie (11) und der zweiten Speicherbatterie (12) angeordnet ist, zumindest eine elektrische Last (14a, 14b, 14c), die mit dem elektrischen Pfad elektrisch verbunden ist und näher an der Bleibatterie (11) angeordnet ist, und eine Schaltsteuereinheit (20) die die Schaltvorrichtung steuert, einen geschlossenen Zustand beizubehalten, außer in einer Motorstartdauer, während derer der Motor durch die Anlassvorrichtung (10) gestartet wird, nachdem eine Energieversorgung des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-130108 A [0003]

Claims

Elektrisches Energiequellensystem für ein Fahrzeug, wobei das Fahrzeug eine Anlassvorrichtung (10) umfasst, die durch elektrische Energie angetrieben wird und einen Motor des Fahrzeugs startet, wobei die Anlassvorrichtung (10) durch einen elektrischen Energiegenerator bereitgestellt ist, wobei das elektrische Energiequellensystem aufweist: eine Bleibatterie (11), die parallel mit der Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, als eine erste Speicherbatterie; eine zweite Speicherbatterie (12), die parallel mit der Anlassvorrichtung (10) elektrisch verschaltet ist, wobei die Bleibatterie (11) und die zweite Speicherbatterie (12) parallel mit Bezug auf die Anlassvorrichtung (10) verbunden sind; eine Schaltvorrichtung (15), die auf einem elektrischen Pfad, der die Bleibatterie (11) mit der zweiten Speicherbatterie (12) elektrisch verbindet, zwischen der Bleibatterie (11) und der zweiten Speicherbatterie (12) angeordnet ist; zumindest eine elektrische Last (14a, 14b, 14c), die mit dem elektrischen Pfad verbunden ist und auf dem elektrischen Pfad im Vergleich zu der zweiten Speicherbatterie (12) näher an der Bleibatterie (11) angeordnet ist; und eine Schaltsteuereinheit (20), die die Schaltvorrichtung steuert, einen geschlossenen Zustand beizubehalten, außer in einer Motorstartdauer, während derer der Motor durch die Anlassvorrichtung (10) gestartet wird, nachdem eine Energieversorgung des Fahrzeugs eingeschaltet ist.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß Anspruch 1, zusätzlich mit: einer Störungsbestimmungseinheit (20), die bestimmt, ob eine Störung an der Bleibatterie (11) aufgetreten ist, wobei, wenn die Störungsbestimmungseinheit (20) ein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie (11) bestimmt, die Schaltsteuereinheit die Schaltvorrichtung während der Energiestartdauer in den geschlossenen Zustand versetzt.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß Anspruch 1 oder 2, zusätzlich mit: einer Energieversorgungssteuervorrichtung (17, 24), die auf einem Überbrückungspfad angeordnet ist, wobei der Überbrückungspfad die Schaltvorrichtung (15) überbrückt und mit dem elektrischen Pfad verbunden ist, der die Bleibatterie (11) mit der zweiten Speicherbatterie (12) verbindet, und wenn ein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie (11) bestimmt wird, die Energieversorgungssteuervorrichtung eine Energieversorgung von der zweiten Speicherbatterie an die zumindest eine elektrische Last (14a, 14b, 14c) aktiviert.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß Anspruch 3, wobei die Energieversorgungssteuervorrichtung (17) durch eine Diode bereitgestellt ist, die parallel mit der Schaltvorrichtung (15) verschaltet ist, mit einer Richtung von der zweiten Speicherbatterie (12) zu der zumindest einen elektrischen Last (14a, 14b, 14c) als Durchlassrichtung.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, zusätzlich mit: einer Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungseinheit (S22), die bestimmt, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder höher einem Schwellenwert ist; und einer Energieversorgungsbegrenzungseinheit (S23, S24), die eine Energieversorgung an die zumindest eine elektrische Last begrenzt, wobei die zumindest eine elektrische Last (14a, 14b, 14c) eine fahrbetriebsbezogene elektrische Last (14a), die mit einem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung steht, und eine fahrbetriebsunbezogene elektrische Last (14b, 14c), die nicht mit dem Fahrzeugfahrbetrieb in Beziehung steht, umfasst, und wenn ein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie (11) bestimmt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit als gleich oder höher dem Schwellenwert bestimmt wird, die Energieversorgungsbegrenzungseinheit (S23, S24) die Energieversorgung an die fahrbetriebsunbezogene elektrische Last (14b, 14c) begrenzt.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß Anspruch 5, wobei wenn ein Auftreten einer Störung an der Bleibatterie (11) bestimmt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit als niedriger dem Schwellenwert bestimmt wird, die Energieversorgungsbegrenzungseinheit (S23, S24) die Energieversorgung an zumindest eine von der fahrbetriebsbezogenen elektrischen Last (14a) und der fahrbetriebsunbezogenen elektrischen Last (14b, 14c) begrenzt.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die Energieversorgungsbegrenzungseinheit (S23, S24) eine Begrenzungsstufe der Energieversorgung an die fahrbetriebsbezogene elektrische Last (14a) oder die fahrbetriebsunbezogene elektrische Last (14b, 14c) entsprechend der durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungseinheit bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt.
Elektrisches Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der elektrische Energiegenerator, der als die Anlassvorrichtung (10) verwendet wird, ein Motorgenerator ist, der eine Anlassfunktion als die Anlassvorrichtung aufweist, und der Motorgenerator mit dem elektrischen Pfad elektrisch verbunden ist und auf dem elektrischen Pfad im Vergleich zu der Schaltvorrichtung (15) näher an der Bleibatterie (11) angeordnet ist.