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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromerzeugungssteuereinheit für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
JP 2004- 169 644 A offenbart eine Stromerzeugungssteuereinheit für ein Fahrzeug, die in einem Hybridfahrzeug montiert ist, das einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator als Leistungsquellen umfasst, wobei die Stromerzeugungssteuereinheit dazu ausgebildet ist, eine Batterie angemessen aufzuladen und gleichzeitig die zum Antrieb des Fahrzeugs notwendige Antriebskraft an den Verbrennungsmotor und den Motorgenerator zu verteilen.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit der
JP 2004- 169 644 A verteilt die Antriebskraft in angemessener Weise an den Verbrennungsmotor und den Motorgenerator in Übereinstimmung mit einem ersten Kraftstoffverbrauchverbesserungs-Beitragsgrad, der einem Verhältnis zwischen einer Kraftstoffeinsparmenge und einer zur Erzielung der Zielantriebskraft erforderlichen Kraftstoffverbrauchmenge des Motorgenerators entspricht und einem zweiten Kraftstoffverbrauchverbesserungs-Beitragsgrad, der einem Verhältnis zwischen einer erhöhten Kraftstoffverbrauchmenge und einer Lademenge an in die Batterie geladene Elektrizität entspricht.
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Die
JP 2002- 135 909 A offenbart eine Stromerzeugungssteuereinheit, die eine Stromerzeugung durch einen Motorgenerator erlaubt, wenn ein Stromerzeugungsaufwand, der einem Kraftstoffverbrauch pro erzeugter Leistungseinheit entspricht, unter einem vorbestimmten Schwellwert liegt.
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[Stand der Technik]
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Wenn bei der Stromerzeugungssteuereinheit der
JP 2004- 169 644 A die elektrische Belastung des Fahrzeugs ansteigt, wird die Menge an in die Batterie geladene Elektrizität um eine Menge reduziert, die dem Stromverbrauch entspricht. Infolgedessen reduzieren sich der zweite Kraftstoffverbrauchverbesserungs-Beitragsgrad und die Frequenz der mit einem guten Wirkungsgrad durchgeführten Stromerzeugung.
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Ferner führt eine Erhöhung der elektrischen Belastung des Fahrzeugs tendenziell zu einer Entladung der Batterie und ein Ladezustand (SOC) kann bis zu einem minimalen Bezugswert abnehmen. Um den Ladezustand auf dem minimalen Bezugswert oder höher zu halten, erhöht die Stromerzeugungssteuereinheit der
JP 2004- 169 644 A zwingend die Frequenz der durchgeführten Stromerzeugung, selbst wenn der Wirkungsgrad der Stromerzeugung niedrig ist, was zu einem schlechten Kraftstoffverbrauch führen kann.
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In der
JP 2002- 135 909 A wird das Problem einer aus einer Erhöhung oder Reduzierung der elektrischen Belastung des Fahrzeugs abgeleiteten Stromerzeugungssteuerung nicht erwähnt. Es kann jedoch davon ausgegangen werden, dass auch die Stromerzeugungssteuereinheit der
JP 2002- 135 909 A die Frequenz der zwingend durchgeführten Stromerzeugung erhöhen kann, selbst wenn der Wirkungsgrad der Stromerzeugung niedrig ist, um den Ladezustand auf einem minimalen Bezugswert zu halten, was dementsprechend zu einem schlechten Kraftstoffverbrauch führen kann.
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Die
DE 10 2011 084 687 A1 offenbart eine Energieerzeugungs-Steuervorrichtung, die eine Menge einer Energieerzeugung durch einen Energieerzeuger, der in einem Fahrzeug aufgenommen ist, steuert. Die Energieerzeugungs-Steuervorrichtung enthält einen Batterie-Ladezustand-Berechnungsabschnitt, der eine Speichermenge der Batterie durch Integrieren eines Wertes des durch einen Batteriestromsensor gemessenen Batterie-Lade-und-Entladestroms berechnet, einen Ziel-Ladezustand-Berechnungsabschnitt, der den Ziel-Ladezustand setzt, und einen Erzeugungskosten-Berechnungsabschnitt. Dabei wird der durch den Ziel-Ladezustand-Berechnungsabschnitt gesetzte Ziel-Ladezustand gemäß der durch den Erzeugungskosten-Berechnungsabschnitt berechneten verbrauchten Kraftstoffmenge pro Einheit Erzeugungsleistung geändert.
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Die
DE 601 11 142 T2 offenbart eine Steuer- und Regelvorrichtung für ein Hybridfahrzeug, welches einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor, welcher als ein Generator verwendet wird, umfasst. Die Steuer- und Regelvorrichtung weist einen Mikroprozessor auf, der programmiert ist, um einen Verschlechterungsgrad einer Hochspannungsbatterie des Hybridfahrzeugs auf der Grundlage des Zustandes der Hochspannungsbatterie zu berechnen, und um den Schwellenwert bei einer Erhöhung des Verschlechterungsgrades der Hochspannungsbatterie zu erhöhen.
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Die
DE 11 2010 005 527 T5 offenbart eine Steuervorrichtung für eine elektrische Energiespeichervorrichtung zur Steuerung eines Ladens/Entladens einer elektrischen Energiespeichervorrichtung zum Liefern von elektrischer Energie an eine Lastvorrichtung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde mit dem Ziel gemacht, die herkömmlichen Probleme zu bewältigen und eine Stromerzeugungssteuereinheit für ein Fahrzeug bereitzustellen, das in der Lage ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, indem Elektrizität mit einem bevorzugten Wirkungsgrad erzeugt wird.
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Ein nicht zur Erfindung gehöriger Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht eine Stromerzeugungssteuereinheit für ein Fahrzeug vor, das einen Verbrennungsmotor, einen Stromgenerator zur Durchführung einer Stromerzeugung anhand der vom Verbrennungsmotor erhaltenen Leistung, eine Sekundärbatterie zur Speicherung von durch den Stromgenerator erzeugter Elektrizität und zur Zufuhr der Elektrizität an eine elektrische Last, und eine Steuereinheit zur Steuerung des Stromgenerators umfasst, um die Stromerzeugung mit einem bestimmten Stromgeneratordrehmoment durchzuführen, wobei die Stromerzeugungssteuereinheit Folgendes umfasst: einen Rechner, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen von einer Entladungstiefe und einem Ladezustand der Sekundärbatterie zu berechnen; einen Geschwindigkeitssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; und einen Stromsensor, der dazu ausgebildet ist, einen durch die elektrische Last fließenden Strom zu erfassen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, einen Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage des mindestens einen von der Entladungstiefe und dem Ladezustand, die durch den Rechner berechnet werden, der durch den Geschwindigkeitssensor erfassten Geschwindigkeit und des durch den Stromsensor erfassten Stroms zu bestimmen; und den Stromgenerator dahingehend zu steuern, dass dieser die Stromerzeugung unter der Bedingung durchführt, dass ein auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors und der durch den Stromgenerator erzeugten Elektrizität ausgerechneter Stromerzeugungsaufwand niedriger als der Ziel-Stromerzeugungsaufwand ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine Stromerzeugungssteuereinheit für ein Fahrzeug vor, das einen Verbrennungsmotor, einen Stromgenerator zur Durchführung einer Stromerzeugung anhand der vom Verbrennungsmotor erhaltenen Leistung, eine erste und eine zweite Sekundärbatterie zur Speicherung von durch den Stromgenerator erzeugter Elektrizität und zur Zufuhr der Elektrizität an eine elektrische Last, und eine Steuereinheit zur Steuerung des Stromgenerators umfasst, um die Stromerzeugung mit einem bestimmten Stromgeneratordrehmoment durchzuführen, wobei die Stromerzeugungssteuereinheit Folgendes umfasst: einen ersten Rechner, der dazu ausgebildet ist, eine Entladungstiefe oder einen Ladezustand der ersten Sekundärbatterie zu berechnen; einen zweiten Rechner, der dazu ausgebildet ist, eine Entladungstiefe oder einen Ladezustand der zweiten Sekundärbatterie zu berechnen; einen Geschwindigkeitssensor, der dazu ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen; und einen Stromsensor, der dazu ausgebildet ist, einen durch die elektrische Last fließenden Strom zu erfassen, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist: auf der Grundlage der Entladungstiefe oder des Ladezustands, die durch den ersten Rechner berechnet werden, der Entladungstiefe oder des Ladezustands, die durch den zweiten Rechner berechnet werden, der durch den Geschwindigkeitssensor erfassten Geschwindigkeit und des durch den Stromsensor erfassten Stroms einen Ziel-Stromerzeugungsaufwand zu bestimmen; und den Stromgenerator dahingehend zu steuern, dass die Stromerzeugung unter der Bedingung durchgeführt wird, dass ein auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors und der durch den Stromgenerator erzeugten Elektrizität berechneter Stromerzeugungsaufwand unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt. Die Stromerzeugungseinheit umfasst weiterhin: einen Energieverbrauchsrechner, der dazu ausgebildet ist, einen Energieverbrauch der elektrischen Last zu berechnen; einen Mindestdrehmomentrechner, der dazu ausgebildet ist, ein Mindestdrehmoment als Stromgeneratordrehmoment zu berechnen, mit dem eine Elektrizität, die dem durch den Energieverbrauchsrechner berechneten Energieverbrauch entspricht, erzeugt werden kann; und einen Stromerzeugungsaufwand-Rechner, der dazu ausgebildet ist, die Stromerzeugungsaufwände zu berechnen, wenn der Stromgenerator die Stromerzeugung bei jedem Stromgeneratordrehmoment vornimmt, welche unter der Annahme bestimmt werden, dass das Stromerzeugungsdrehmoment vom Mindestdrehmoment schrittweise erhöht wird, wobei die Steuereinheit den Stromgenerator dahingehend steuert, dass dieser die Stromerzeugung mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, das einem niedrigsten Stromerzeugungsaufwand unter den durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner berechneten Stromerzeugungsaufwänden entspricht, wobei der erste Rechner dazu ausgebildet ist, die Entladungstiefe der ersten Sekundärbatterie zu berechnen. Die erfindungsgemäße Stromerzeugungssteuereinheit weist ferner eine Aufladungserlaubniseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, eine Aufladung mindestens einer von der ersten und der zweiten Sekundärbatterie unter der Bedingung zu erlauben, dass die durch den ersten Rechner berechnete Entladungstiefe grösser als ein vorbestimmter Wert ist, der auf der Grundlage des durch den Energieverbrauchsrechner berechneten Energieverbrauch und der durch den Geschwindigkeitsrechner berechneten Geschwindigkeit bestimmt wird, wobei die Steuereinheit den Stromgenerator dahingehend steuert, dass dieser die Stromerzeugung unter der Bedingung durchführt, dass die Aufladungserlaubniseinheit die Aufladung mindestens einer von der ersten oder der zweiten Sekundärbatterie erlaubt. Die erfindungsgemäße Stromerzeugungssteuereinheit umfasst weiterhin einen Leistungsverschlechterungsrechner, der dazu ausgebildet ist, einen Leistungsverschlechterungsgrad der zweiten Sekundärbatterie zu berechnen, wobei der zweite Rechner dazu ausgebildet ist, den Ladezustand der zweiten Sekundärbatterie zu berechnen, und die Aufladungserlaubniseinheit dazu ausgebildet ist, eine Aufladung mindestens einer von der ersten und der zweiten Sekundärbatterie unter einer Bedingung zu erlauben, dass der durch den zweiten Rechner berechnete Ladezustand grösser als ein vorbestimmter Wert ist, der auf der Grundlage der durch den ersten Rechner berechneten Entladungstiefe, des durch den Energieverbrauchsrechner berechneten Energieverbrauchs, der durch den Geschwindigkeitsrechner berechneten Geschwindigkeit und des durch den Leistungsverschlechterungsrechner berechneten Leistungsverschlechterungsgrads bestimmt wird.
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VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Gemäß den Aspekten der Erfindung, kann eine Stromerzeugungssteuereinheit bereitgestellt werden, das in der Lage ist, den Kraftstoffverbrauch zu verbessern, indem Elektrizität mit einem bevorzugten Wirkungsgrad erzeugt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Systembild eines Fahrzeugs, das mit einer Stromerzeugungssteuereinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
- 2 ist ein Kennfeld zur Berechnung des niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform bezieht.
- 3 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines korrigierten Mindestdrehmomentwerts, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform bezieht.
- 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Kraftstoffverbrauchs-Kennfelds darstellt.
- 5 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines DODth, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform bezieht.
- 6 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Ziel-Stromerzeugungsaufwands, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform bezieht.
- 7 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines korrigierten Werts eines Ziel-Stromerzeugungsaufwands, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform bezieht.
- 8 ist eine schematische Darstellung einer Berechnung eines niedrigsten Stromerzeugungsaufwands in der ersten Ausführungsform.
- 9 ist ein Flussdiagramm, das den durch die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführten Stromerzeugungssteuerungsvorgang darstellt.
- 10 ist ein Systembild eines Fahrzeugs, das mit einer Stromerzeugungssteuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist.
- 11 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 12 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines korrigierten Mindestdrehmomentwerts, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 13 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines SOCth bei niedriger Geschwindigkeit, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 14 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines SOCth bei hoher Geschwindigkeit, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 15 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines Ziel-Stromerzeugungsaufwands, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 16 ist ein Kennfeld zur Berechnung eines korrigierten Werts eines Ziel-Stromerzeugungsaufwands, auf das sich die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform bezieht.
- 17 ist ein Flussdiagramm, das den durch die Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführten Stromerzeugungssteuerungsvorgang darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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In der Folge werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie in 1 gezeigt, umfasst ein Fahrzeug 1, das mit einer Stromerzeugungssteuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, einen Motor 2 als Verbrennungsmotor, ein Getriebe 3, Antriebsräder 4, einen Motorgenerator (MG) 5 als Stromgenerator, eine Batterie 6 als Sekundärbatterie, ein Motorsteuergerät 7 und eine Stromerzeugungssteuereinheit 10.
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Das Fahrzeug 1 ist ein Hybridfahrzeug, das den Motor 2 und den MG 5 als Antriebsleistungsquellen umfasst. Und zwar wird die durch mindestens einen von dem Motor 2 und dem MG 5 erzeugte Leistung über das Getriebe 3 an die Antriebsräder 4 übertragen, um das Fahrzeug 1 anzutreiben.
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Der MG 5 ist beispielsweise über eine Mehrzahl von Zahnrädern, Riemen oder Ketten, mit einer (in der Zeichnung nicht gezeigten) Kurbelwelle des Motors 2 mechanisch verbunden. Zum Beispiel kann der MG 5 ein integrierter Starter-Generator (ISG) sein, der einen Wechselstromgenerator umfasst, der die Funktion eines Anlassers erfüllt.
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Der MG 5 ist dazu ausgebildet, anhand der vom Motor 2 erhaltenen Leistung Elektrizität zu erzeugen. Der MG 5 ist auch dazu ausgebildet, nach Bedarf ein Hilfsdrehmoment zu erzeugen, um den Antrieb des Fahrzeugs 1 durch Ergänzung der Leistung des Motors 2 zu unterstützen.
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Die Batterie 6 ist eine Bleibatterie zum Speichern der vom MG 5 erzeugten Elektrizität. Die Batterie 6 ist mit elektrischen Lasten 41, wie z.B. verschiedenartigen im Fahrzeug 1 installierten elektrischen Ausrüstungen verbunden. Die Batterie 6 ist dazu ausgebildet, die gespeicherte Elektrizität den elektrischen Lasten 41 zuzuführen.
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Das Motorsteuergerät 7 ist eine Rechnereinheit, die eine Zentraleinheit (Central Processing Unit, CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flashspeicher, einen Eingangsport und einen Ausgangsport umfasst.
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Das Motorsteuergerät 7 ist zum Datenaustausch mit der Stromerzeugungssteuereinheit 10 verbunden.
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Das Motorsteuergerät 7 ist mit einem Motordrehzahlsensor 71 und einem Drosselklappenstellungssensor 72 verbunden. Der Motordrehzahlsensor 71 erfasst eine Motordrehzahl, die der Anzahl von Umdrehungen pro Minute [U/min] des Motors 2 entspricht. Der Drosselklappenstellungssensor 72 erfasst eine Stellung eines (in der Zeichnung nicht gezeigten) Gaspedals, und zwar eine Drosselklappenstellung (Winkel).
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Das Motorsteuergerät 7 berechnet die für das Fahrzeug 1 benötigte Antriebsleistung zum Beispiel auf der Grundlage einer durch einen in der Folge beschriebenen Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit und der durch den Drosselklappenstellungssensor 72 erfassten Drosselklappenstellung. Das Motorsteuergerät 7 berechnet die vom Motor verlangte Leistung auf der Grundlage der für das Fahrzeug 1 benötigten Antriebsleistung und der für den MG 5 benötigten Erzeugungsleistung. Das Motorsteuergerät 7 berechnet ein Zielmotordrehmoment und eine Zielmotordrehzahl auf der Grundlage der vom Motor verlangten Leistung und eines Kennfelds, dem Motorbetriebspunkte zugeordnet sind, um den Betrieb des Motors 2 in Übereinstimmung mit dem erhaltenen Zielmotordrehmoment und der erhaltenen Zielmotordrehzahl zu steuern.
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Das Motorsteuergerät 7 schätzt ein aktuelles Motordrehmoment auf der Grundlage der Motordrehzahl und der Ansaugluftmenge des Motors 2 oder der Drosselklappenstellung. Das Motorsteuergerät 7 ist dazu ausgebildet, der Stromerzeugungssteuereinheit 10 Informationen über die vom Motordrehzahlsensor 71 eingegebene Motordrehzahl und das geschätzte Motordrehmoment auszugeben.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 ist eine Rechnereinheit, die eine CPU, einen RAM, einen ROM, einen Flash-Speicher, einen Eingangsport und einen Ausgangsport umfasst.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 ist zum Datenaustausch mit dem Motorsteuergerät 7 verbunden.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 umfasst einen Entladungstiefe-Rechner 11, einen Ladezustandsrechner 12, einen Energieverbrauchsrechner 13, einen Mindestdrehmomentrechner 14, einen Erzeugungselektrizitätsrechner 15, eine Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 16, eine Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 17, einen Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18, eine Aufladungserlaubniseinheit 19 und eine Steuereinheit 20.
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Der Geschwindigkeitssensor 21, ein Stromsensor 22 und ein MG-Drehzahlsensor 23 sind mit der Stromerzeugungssteuereinheit 10 verbunden. Der Geschwindigkeitssensor 21 erfasst die Geschwindigkeit [km/h] des Fahrzeugs 1. Der Stromsensor 22 erfasst einen durch die elektrischen Lasten 41 fließenden Strom, und zwar einen elektrischen Laststrom [A]. Der MG-Drehzahlsensor 23 erfasst die MG-Drehzahl, die der Anzahl von Umdrehungen pro Minute [U/min] des MG 5 entspricht.
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Der Entladungstiefe-Rechner 11 berechnet eine Entladungstiefe (DOD) [%], die einem Verhältnis zwischen einem Entladungsbetrag und einer Batteriekapazität entspricht. Insbesondere berechnet der Entladungstiefe-Rechner 11 die Entladungstiefe auf der Grundlage eines kumulierten Werts des Entladestroms der entladenen Batterie 6 und der Kapazität der Batterie 6.
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Der Ladezustandsrechner 12 berechnet einen Ladezustand [%] der Batterie 6. Der Ladezustandsrechner 12 kann den Ladezustand zum Beispiel durch Addieren des Lade/Entladestroms der Batterie 6 berechnen. Der Entladungstiefe-Rechner 11 und der Ladezustandsrechner 12 bilden einen Rechner.
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Der Energieverbrauchsrechner 13 berechnet den Energieverbrauch [W] durch die elektrischen Lasten 41. Der Energieverbrauchsrechner 13 kann den Energieverbrauch zum Beispiel auf der Grundlage des durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms berechnen.
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Der Mindestdrehmomentrechner 14 berechnet ein Mindestdrehmoment [Nm] als ein Stromgeneratordrehmoment, bei dem die Elektrizität, die dem durch den Energieverbrauchsrechner 13 berechneten Energieverbrauch entspricht, erzeugt werden kann. Insbesondere berechnet der Mindestdrehmomentrechner 14 als Mindestdrehmoment eine Summe eines niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments [Nm] und eines korrigierten Werts [Nm], der angesichts eines Verlusts zum Beispiel einer Nutzung korrigiert wird.
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Der Mindestdrehmomentrechner 14 berechnet das niedrigste Stromerzeugungsdrehmoment, unter Bezugnahme auf ein in 2 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage des durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms und der durch den MG-Drehzahlsensor 23 erfassten Drehzahl. Das Kennfeld der 2 zeigt ein im Voraus durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen dem niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoment und den Parametern elektrischer Laststrom und MG-Drehzahl, und ist im Voraus im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert.
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Der Mindestdrehmomentrechner 14 berechnet den korrigierten Wert angesichts eines Verlusts einer Nutzung, unter Bezugnahme auf ein in 3 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage eines elektrischen Belastungsbetrags [W] der Batterie 6. Der elektrische Belastungsbetrag der Batterie 6 entspricht der aus der Batterie 6 entladenen Elektrizität, um die in den elektrischen Lasten 41 verbrauchte Elektrizität zu decken, d.h. dem durch den Energieverbrauchsrechner 13 berechneten Energieverbrauch. Das Kennfeld der 3 zeigt ein im Voraus durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen dem elektrischen Belastungsbetrag der Batterie 6 und dem angesichts eines Verlusts einer Nutzung korrigierten Werts, und ist im Voraus im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert.
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Der Erzeugungselektrizitätsrechner 15 berechnet die Menge an Elektrizität, die durch den MG 5 erzeugt wird, wenn der MG5 bei jedem Stromgeneratordrehmoment unter der Annahme betrieben wird, dass das Stromgeneratordrehmoment des MG5 schrittweise von dem Mindestdrehmoment erhöht wird. Die durch den Erzeugungselektrizitätsrechner 15 berechnete Erzeugungselektrizität ist also eine virtuell bestimmte Erzeugungselektrizität.
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Insbesondere erhöht der Erzeugungselektrizitätsrechner 15 das Stromgeneratordrehmoment des MG 5 vom Mindestdrehmoment um einen vorbestimmten Erhöhungsbetrag und wiederholt die Erhöhung zu einer vorbestimmten Anzahl von Zeitpunkten. Anschließend berechnet der Erzeugungselektrizitätsrechner 15 die Erzeugungselektrizität für jedes abgetastetes Stromgeneratordrehmoment durch Bezugnahme auf ein Kennfeld, das ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen den Stromgeneratordrehmomenten und der erzeugten Elektrizität zeigt. Die berechnete erzeugte Elektrizität umfasst die bei einem Mindestdrehmoment erzeugte Elektrizität.
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Die Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 16 berechnet einen aktuellen Kraftstoffverbrauch [g/h] des Motors 2. Insbesondere berechnet die Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 16 einen Kraftstoffverbrauch vor der Erzeugung von Elektrizität durch den MG 5, nämlich wenn keine Leistung erzeugt wird und eine Aufladung der Batterie 6 nicht erlaubt ist, durch Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des durch das Motorsteuergerät 7 geschätzten Motordrehmoments und der durch den Motordrehzahlsensor 71 geschätzten Drehzahl.
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Das Kraftstoffverbrauch-Kennfeld der 4 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen dem Kraftstoffverbrauch und jedem Parameter des Motordrehmoments und der Motordrehzahl und ist im Voraus im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert. Das Kraftstoffverbrauch-Kennfeld ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffverbrauch mit zunehmendem Motordrehmoment und zunehmender Motordrehzahl zunimmt. Die fette durchgehende Linie im Kraftstoffverbrauch-Kennfeld stellt einen optimalen Kraftstoffverbrauch dar.
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Die vorliegende Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Stromerzeugungssteuereinheit 10 den aktuellen Kraftstoffverbrauch berechnet, ist aber nicht darauf eingeschränkt. Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 kann auch den aktuellen Kraftstoffverbrauch berechnen. In diesem Fall ist das Kraftstoffverbrauch-Kennfeld im ROM des Motorsteuergeräts 7 gespeichert und das Motorsteuergerät 7 überträgt eine Information über den aktuellen Kraftstoffverbrauch an die Stromerzeugungssteuereinheit 10
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Die Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 17 schätzt den Kraftstoffverbrauch bei jedem Stromgeneratordrehmoment zum Zeitpunkt einer Elektrizitätserzeugung, wobei davon ausgegangen wird, dass das Stromgeneratordrehmoment des MG 5 vom Mindestdrehmoment schrittweise erhöht wird.
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Und zwar schätzt die Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 17 während der Stromerzeugung den Kraftstoffverbrauch pro Motorbelastung, der bei jedem Stromgeneratordrehmoment zur Erzeugung der durch den Erzeugungselektrizitätsrechner 15 berechneten Elektrizität benötigt wird.
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Insbesondere berechnet die Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 17 zu einem Zeitpunkt der Elektrizitätserzeugung den Kraftstoffverbrauch bei jedem Stromgeneratordrehmoment, durch Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl, die in Antwort auf jede Motorbelastung notwendig sind, um bei jedem oben beschriebenen Stromgeneratordrehmoment die Elektrizität zu erzeugen. In diesem Fall kann das Motordrehmoment und die Motordrehzahl bestimmt werden, indem sich das Motorsteuergerät 7 beispielsweise auf ein Kennfeld bezieht, das ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen den Stromerzeugungsdrehmomenten des MG 5 einerseits und dem Motordrehmoment und der Motordrehzahl andererseits zeigt.
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Der Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechnet einen Stromerzeugungsaufwand [g/kWh] auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchs bei Nicht-Erzeugung einer Leistung, und des Kraftstoffverbrauchs zum Zeitpunkt der Erzeugung der Elektrizität, und der durch den MG 5 erzeugten Elektrizität. Insbesondere berechnet der Stromerzeugungsaufwand-Rechner die Stromerzeugungsaufwände, die während der Stromerzeugung durch den MG 5 bei jedem Stromgeneratordrehmoment auftreten, und zwar berechnet er den Stromerzeugungsaufwand bei jedem Stromgeneratordrehmoment, unter der Annahme, dass das Stromerzeugungsdrehmoment des MG 5 vom Mindestdrehmoment schrittweise erhöht wird. Somit wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Stromerzeugungsaufwand wie oben beschrieben zu vorbestimmten Zeitpunkten berechnet.
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Der Stromerzeugungsaufwand ist ein Kraftstoffverbrauch pro Stromerzeugungseinheit (g/h/kW = g/kWh). Insbesondere wird der Stromerzeugungsaufwand durch Teilung eines Werts, der durch die Subtraktion des Kraftstoffverbrauchs bei Nicht-Erzeugung einer Leistung vom Kraftstoffverbrauch zum Zeitpunkt der Erzeugung der Elektrizität bestimmt wird, d.h. des Erhöhungsbetrags des Kraftstoffverbrauchs zwischen dem Zeitpunkt der Nicht-Erzeugung einer Leistung und dem Zeitpunkt der Erzeugung der Leistung, durch die vom MG 5 erzeugte Elektrizität [kW] berechnet. In diesem Fall schließt die erzeugte Elektrizität die in die Batterie 6 geladene Elektrizität und den Energieverbrauch der elektrischen Lasten 41 ein.
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Die Aufladungserlaubniseinheit 19 erlaubt die Aufladung der Batterie 6 unter der Bedingung, dass die durch den Entladungstiefe-Rechner 11 berechnete Entladungstiefe (DOD) grösser als der vorbestimmte Wert DODth ist. Der DODth ist ein Schwellwert zur Bestimmung, ob die Aufladung der Batterie 6 erlaubt werden soll und wird auf der Grundlage des elektrischen Belastungsbetrags [W], welcher dem durch den Energieverbrauchsrechner 13 berechneten Energieverbrauch entspricht, und der durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit [km/h] bestimmt.
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Insbesondere wird der DODth auf der Grundlage eines in 5 gezeigten Kennfelds zur Berechnung des DODth bestimmt und wird in Abhängigkeit der Höhe des elektrischen Belastungsbetrags und der Geschwindigkeit auf einen bestimmten Wert festgelegt. Das Kennfeld der 5 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen dem elektrischen Belastungsbetrag und der Geschwindigkeit und dem DODth und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert.
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Somit bestimmt die Aufladungserlaubniseinheit 19 den DODth durch Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Kennfeld zur Berechnung des DODth, auf der Grundlage der Höhe des elektrischen Belastungsbetrags und der Geschwindigkeit. Die Aufladungserlaubniseinheit 19 kann bestimmen, ob das Fahrzeug 1 mit einer hohen oder einer niedrigen Geschwindigkeit fährt, indem sie beispielsweise bestimmt, ob die Geschwindigkeit gleich oder höher als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist.
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall veranschaulicht, in dem die Aufladungserlaubniseinheit 19 auf der Grundlage der Entladungstiefe bestimmt, ob die Aufladung der Batterie 6 erlaubt werden soll. Die Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Aufladungserlaubniseinheit 19 kann auch auf der Grundlage des durch den Ladezustandsrechner 12 berechneten Ladezustands bestimmen, ob die Aufladung der Batterie 6 erlaubt werden soll.
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Die Steuereinheit 20 steuert den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung, unter der Bedingung, dass die Aufladungserlaubniseinheit 19 die Aufladung der Batterie 6 erlaubt, mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, das auf der Grundlage jedes durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechneten Stromerzeugungsaufwands bestimmt wird. Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit 20 den MG 5 dahingehend, dass dieser, wenn die Aufladung erlaubt ist, die Stromerzeugung unter der Bedingung durchführt, dass jeder durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechnete Stromerzeugungsaufwand unter einem in der Folge beschriebenen Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt.
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Die Steuereinheit 20 bestimmt den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage der durch den Entladungstiefe-Rechner 11 berechneten Entladungstiefe, des durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms und der durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit.
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Insbesondere bestimmt die Steuereinheit 20 den Ziel-Stromerzeugungsaufwand durch Bezugnahme auf ein in 6 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage der durch den Entladungstiefe-Rechner 11 berechneten Entladungstiefe und des durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms.
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Die Steuereinheit 20 berechnet dann einen korrigierten Wert des Ziel-Stromerzeugungsaufwands [g/kWh] durch Bezugnahme auf ein in 7 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage der durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit. Die Steuereinheit 20 bestimmt einen endgültigen Ziel-Stromerzeugungsaufwand, indem eine Korrektur durch Addieren des korrigierten Werts des Ziel-Stromerzeugungsaufwands und des auf der Grundlage des in 6 gezeigten Kennfelds bestimmten Ziel-Stromerzeugungsaufwands durchgeführt wird.
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Mit steigender Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 nimmt der Stromerzeugungsaufwand zu, weil der Motor 2 einen wirksamen Betriebspunkt erreicht und die Stromerzeugung kann in Anbetracht des Stromerzeugungsaufwands tendenziell verhindert werden. Um dieses Problem zu bewältigen, korrigiert die Stromerzeugungssteuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage der erfassten Geschwindigkeit, um die Stromerzeugung selbst in einem Hochgeschwindigkeitsbereich durchzuführen. Dementsprechend kann die Stromerzeugungssteuereinheit 10 die Stromerzeugung sowohl in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich als auch in einem Hochgeschwindigkeitsbereich durchführen.
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Das Kennfeld der 6 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen der Entladungstiefe, dem elektrischen Laststrom und dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert. Das Kennfeld der 7 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und dem korrigierten Wert des Ziel-Stromerzeugungsaufwands und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 10 gespeichert.
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In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall veranschaulicht, in dem die Steuereinheit 20 den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage der Entladungstiefe und anderer Parameter bestimmt. Die Ausführungsform ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die Steuereinheit 20 kann den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auch auf der Grundlage des durch den Ladezustandsrechner 12 berechneten Ladezustand, des elektrischen Laststroms und der Geschwindigkeit bestimmen.
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Die Steuereinheit 20 steuert den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, dass einem niedrigsten Stromerzeugungsaufwand unter den durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechneten Stromerzeugungsaufwänden entspricht, d.h. unter der Mehrzahl von Stromerzeugungsaufwänden, die zu den vorbestimmten Zeitpunkten berechnet wurden.
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Die 8 ist ein Beispiel, das die durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner berechneten Stromerzeugungsaufwände für jedes der Leistungsdrehmomente zeigt, wobei das durch den Mindestdrehmomentrechner 14 berechnete Mindestdrehmoment als Drehmoment T1 definiert wird und der Erzeugungselektrizitätsrechner 15 das Stromgeneratordrehmoment vom Mindestdrehmoment T1 erhöht, um die Drehmomente T2, T3, T4 und T5 sequentiell zu erreichen.
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Im in 8 gezeigten Beispiel tritt der niedrigste Stromerzeugungsaufwand beim Stromgeneratordrehmoment T2 auf. Aus diesem Grund steuert die Steuereinheit 20 den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit dem Stromgeneratordrehmoment T2 durchführt, das unter den Stromgeneratordrehmomenten T1, T2, T3, T4 und T5 im Beispiel der 8, dem niedrigsten Stromerzeugungsaufwand entspricht.
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Wenn der Ziel-Stromerzeugungsaufwand hoch festgelegt ist, weil sich das Fahrzeug 1 in einem Hochgeschwindigkeitsbereich befindet, steuert die Steuereinheit 20, wie im Beispiel der 8 gezeigt, den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit dem Stromgeneratordrehmoment T2 durchführt, weil der niedrigste Stromerzeugungsaufwand unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt. Wenn der Ziel-Stromerzeugungsaufwand niedrig festgelegt ist, weil sich das Fahrzeug in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich befindet, führt der MG 5 keine Stromerzeugung durch, weil der niedrigste Stromerzeugungsaufwand über dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt.
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In der Folge wird der Ablauf der durch die Stromerzeugungssteuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten Stromerzeugungssteuerung unter Bezugnahme auf die 9 beschrieben. Die in 9 gezeigte Stromerzeugungssteuerung wird durch die Stromerzeugungssteuereinheit 10 in bestimmten Zeitabständen wiederholt durchgeführt.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 berechnet eine Entladungstiefe auf der Grundlage eines kumulierten Werts des Entladestroms der entladenen Batterie 6 und einer Kapazität der Batterie 6 (Schritt S1). Anschließend berechnet die Stromerzeugungssteuereinheit 10 einen Ladezustand, zum Beispiel durch Addieren eines Lade/Entladestroms der Batterie 6 (Schritt S2).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 erfasst eine Geschwindigkeit über den Geschwindigkeitssensor 21 (Schritt S3). Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 berechnet dann den Energieverbrauch der elektrischen Lasten 41, beispielsweise auf der Grundlage eines durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms (Schritt S4).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 schätzt den Kraftstoffverbrauch bei Nicht-Erzeugung von Elektrizität durch den MG 5, durch Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl (Schritt S5).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 bestimmt anschließend, ob eine Aufladung der Batterie 6 erlaubt werden soll, auf der Grundlage der Entscheidung, ob die Entladungstiefe (DOD) grösser als der DODth ist (Schritt S6). Wenn die Stromerzeugungssteuereinheit 10 keine Aufladung der Batterie 6 erlaubt, beendet die Stromerzeugungssteuereinheit 10 die Stromerzeugungssteuerung.
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Wenn die Stromerzeugungssteuereinheit 10 die Aufladung der Batterie 6 erlaubt, berechnet die Stromerzeugungssteuereinheit 10 als Mindestdrehmoment eine Summe eines niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments und eines in Anbetracht eines Verlustes, zum Beispiel einer Nutzung, korrigierten Werts (Schritt S7).
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Anschließend erhöht die Stromerzeugungssteuereinheit 10 schrittweise ein Stromgeneratordrehmoment des MG 5 um einen vorbestimmten Erhöhungsbetrag vom Mindestdrehmoment, und wiederholt die Erhöhung zu vorbestimmten Zeitpunkten (Schritt S8). Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 berechnet die Menge an Elektrizität, die bei jedem abgetasteten Stromgeneratordrehmoment erzeugt wird, durch Bezugnahme auf ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen den Stromgeneratordrehmomenten und der erzeugten Elektrizität (Schritt S9).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 berechnet anschließend den Kraftstoffverbrauch bei Erzeugung der Elektrizität für jedes Stromgeneratordrehmoment, durch Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl, die jeder Motorbelastung entsprechen, die bei jedem im Schritt S9 berechneten Stromgeneratordrehmoment zur Gewinnung der erzeugten Elektrizität erforderlich sind (Schritt S 10).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 berechnet dann die Stromerzeugungsaufwände für die jeweiligen Stromgeneratordrehmomente des MG 5, die unter der Annahme bestimmt werden, dass das Stromgeneratordrehmoment vom Mindestdrehmoment schrittweise erhöht wird (Schritt S 11). Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 bestimmt einen Ziel-Stromerzeugungsaufwand durch Bezugnahme auf die in den 6 und 7 gezeigten Kennfelder, auf der Grundlage der Entladungstiefe, des elektrischen Laststroms und der Geschwindigkeit (Schritt S12).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 10 bestimmt anschließend, ob ein niedrigster Stromerzeugungsaufwand (in der Folge als „niedrigster Stromerzeugungsaufwandwert“ bezeichnet) der im Schritt S11 berechneten Stromerzeugungsaufwände unter dem im Schritt S12 berechneten Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt (Schritt S13).
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Wenn der niedrigste Stromerzeugungsaufwandwert nicht unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt, beendet die Stromerzeugungssteuereinheit 10 die Stromerzeugungssteuerung. Wenn der niedrigste Stromerzeugungsaufwandwert unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt, steuert die Stromerzeugungssteuereinheit 10 den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, das dem niedrigsten Stromerzeugungsaufwandwert entspricht (Schritt S14) und beendet die Stromerzeugungssteuerung.
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Wie oben beschrieben steuert die Stromerzeugungssteuereinheit 10 den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung unter der Bedingung durchführt, das der niedrigste Stromerzeugungsaufwandwert unter dem auf der Grundlage der Entladungstiefe, des elektrischen Laststroms und der Geschwindigkeit bestimmten Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt. Somit kann die Stromerzeugungssteuereinheit 10 den Kraftstoffverbrauch verbessern, indem die Elektrizität mit einem bevorzugten Wirkungsgrad erzeugt wird, wobei eine Stromerzeugung unter ineffizienten Bedingungen, in denen ein Stromerzeugungsaufwand hoch ist, verhindert wird.
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Ferner steuert die Stromerzeugungssteuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den MG5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit dem niedrigsten Stromerzeugungsaufwandwert unter den Stromerzeugungsaufwänden der jeweiligen Stromgeneratordrehmomenten durchführt, die unter der Annahme berechnet werden, dass das Stromgeneratordrehmoment schrittweise vom Mindestdrehmoment erhöht wird. Somit kann die Stromerzeugungssteuereinheit 10 dem MG 5 erlauben, die Stromerzeugung mit dem Stromgeneratordrehmoment durchzuführen, bei dem der Kraftstoffverbrauch minimiert ist. Dementsprechend kann die Stromerzeugung mit einem bevorzugten Wirkungsgrad durchgeführt werden.
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Ferner erlaubt die Stromerzeugungssteuereinheit 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Aufladung der Batterie 6 unter der Bedingung, dass die Entladungstiefe grösser als der DODth ist und steuert den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung durchführt, wenn die Aufladung der Batterie 6 erlaubt ist. Dementsprechend kann die Stromerzeugungssteuereinheit 10 die Stromerzeugung durchführen, wenn sich die Batterie 6 in einem bevorzugten Zustand befindet.
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(Zweite Ausführungsform)
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In der Folge wird eine zweite Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 10 bis 17 beschrieben.
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Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass sie zwei Batterien umfasst, wobei die anderen Elemente der vorliegenden Ausführungsform dieselben wie die der ersten Ausführungsform sind. In der Folge werden die zur ersten Ausführungsform unterschiedlichen Elemente beschrieben, wobei die zur ersten Ausführungsform identischen Elemente in der Folge weggelassen werden.
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Ein Fahrzeug 100, das mit einer Stromerzeugungssteuereinheit 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgestattet ist, ist ein Hybridfahrzeug umfassend eine erste Batterie 106 und eine zweite Batterie 107 als Sekundärbatterien. Die erste Batterie 106 ist eine erste Sekundärbatterie und die zweite Batterie 107 ist eine zweite Sekundärbatterie.
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Die erste Batterie 106 ist eine Bleibatterie zur Speicherung der durch den MG 5 erzeugten Elektrizität. Die zweite Batterie 107 ist ein Lithium-Ionen-Akku zur Speicherung der durch den MG 5 erzeugten Elektrizität.
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Die erste Batterie 106 und die zweite Batterie 107 sind mit den elektrischen Lasten 41, wie z.B. verschiedenartigen im Fahrzeug 100 installierten elektrischen Ausrüstungen, verbunden. Die Batterie 106 und die zweite Batterie 107 sind dazu ausgebildet, die gespeicherte Elektrizität den elektrischen Lasten 41 zuzuführen.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 ist eine Rechnereinheit, die eine CPU, einen RAM, einen ROM, einen Flash-Speicher, einen Eingangsport und einen Ausgangsport umfasst.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 ist zum Datenaustausch mit dem Motorsteuergerät 7 verbunden.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Entladungstiefe-Rechner 11, den Ladezustandsrechner 12, den Energieverbrauchsrechner 13, den Mindestdrehmomentrechner 14, den Erzeugungselektrizitätsrechner 15, die Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 16, die Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 17, den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18, die Aufladungserlaubniseinheit 19, die Steuereinheit 20 und einen Leistungsverschlechterungsrechner 24.
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Der Entladungstiefe-Rechner 11 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ersten Entladungstiefe-Rechner 111 und einen zweiten Entladungstiefe-Rechner 112. Der erste Entladungstiefe-Rechner 111 berechnet eine Entladungstiefe der ersten Batterie 106. Der zweite Entladungstiefe-Rechner 112 berechnet eine Entladungstiefe der zweiten Batterie 107.
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Der Ladezustandsrechner 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen ersten Ladezustandsrechner 121 und einen zweiten Ladezustandsrechner 122. Der erste Ladezustandsrechner 121 berechnet einen Ladezustand der ersten Batterie 106. Der zweite Ladezustandsrechner 122 berechnet einen Ladezustand der zweiten Batterie 107.
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Der erste Entladungstiefe-Rechner 111 und der erste Ladezustandsrechner 121 bilden einen ersten Rechner. Der zweite Entladungstiefe-Rechner 112 und der zweite Ladezustandsrechner 122 bilden einen zweiten Rechner.
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Der Mindestdrehmomentrechner 14 berechnet ein niedrigstes Stromgeneratordrehmoment, durch Bezugnahme auf ein in 11 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage eines durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms und einer durch den MG-Drehzahlsensor 23 erfassten MG-Drehzahl. Das Kennfeld der 11 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen dem niedrigsten Stromgeneratordrehmoment und den Parametern elektrischer Laststrom und MG-Drehzahl und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 100 gespeichert.
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In der vorliegenden Ausführungsform kann der elektrische Laststrom durch Addieren der in der Folge beschriebenen elektrischen Belastungsbeträge [W] der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 berechnet werden.
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Der Mindestdrehmomentrechner 14 berechnet einen angesichts eines Verlusts, z.B. einer Nutzung, korrigierten Wert, durch Bezugnahme auf ein in 12 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage der Summe der elektrischen Belastungsbeträge [W] der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107.
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Die Summe der elektrischen Belastungsbeträge der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 entspricht der aus mindestens einer von der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 zur Deckung der in den elektrischen Lasten 41 verbrauchten Elektrizität entladenen Elektrizität, d.h. sie entspricht dem durch den Energieverbrauchsrechner 13 berechneten Energieverbrauch.
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Das Kennfeld der 12 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen der Summe der elektrischen Belastungsbeträge der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 und des angesichts eines Verlusts einer Nutzung korrigierten Werts und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 110 gespeichert.
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Die Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung 16 berechnet einen Kraftstoffverbrauch vor der Erzeugung der Elektrizität durch den MG 5, d.h. wenn keine Leistung erzeugt wird und eine Aufladung weder der ersten Batterie 106 noch der zweiten Batterie 107 erlaubt ist, durch Bezugnahme auf ein in 4 gezeigtes Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl.
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Die Aufladungserlaubniseinheit 19 erlaubt die Aufladung der ersten Batterie 106 unter der Bedingung, dass die durch den ersten Entladungstiefe-Rechner 111 berechnete Entladungstiefe (DOD) höher als der vorbestimmte Wert DODth ist. Der DODth wird, wie in der ersten Ausführungsform, auf der Grundlage des in 5 gezeigten Kennfelds zur Berechnung des DODth bestimmt.
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Die Aufladungserlaubniseinheit 19 erlaubt auch die Aufladung der zweiten Batterie 107 unter der Bedingung, dass der durch den zweiten Ladezustandsrechner 122 berechnete Ladezustand grösser als der vorbestimmte Wert SOCth ist.
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Der SOCth ist ein Schwellwert zur Bestimmung, ob die Aufladung der zweiten Batterie 107 erlaubt werden soll und wird auf der Grundlage der durch den ersten Entladungstiefe-Rechner 111 berechneten Entladungstiefe, dem elektrischen Belastungsbetrag [W], welcher dem durch den Energieverbrauchsrechner 13 berechneten Energieverbrauch entspricht, einer durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit [km/h] und eines durch den Leistungsverschlechterungsrechner 24 berechneten Leistungsverschlechterungsgrads (in der Folge als „Li Verschlechterungsgrad“ bezeichnet) der zweiten Batterie 107 bestimmt.
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Insbesondere wird der SOCth auf der Grundlage der in den 13 und 14 gezeigten Kennfelder zur Berechnung des SOCth bestimmt, zwischen denen in Abhängigkeit der Geschwindigkeitsstufe gewechselt wird.
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Der SOCth jedes Kennfelds wird in Abhängigkeit der Parameter umfassend die durch den ersten Entladungstiefen 111 berechnete Entladungstiefe, den elektrischen Belastungsbetrag, die Geschwindigkeit und den Li Verschlechterungsgrad auf einen vorbestimmten Wert festgelegt. Die Kennfelder der 13 und 14 zeigen jeweils ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen jedem der oben beschriebenen Parameter und dem SOCth und sind vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 110 gespeichert.
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Der Leistungsverschlechterungsrechner 24 berechnet den Li-Verschlechterungsgrad der zweiten Batterie 107 beispielsweise auf der Grundlage der Spannung und des Stroms der zweiten Batterie 107. Der Li-Verschlechterungsgrad ist ein Gesundheitszustand (SOH) [%] der zweiten Batterie 107, der durch „derzeitig verfügbare Ausgangs-(Eingangs-) Energie / anfänglich verfügbare Ausgangs- (Eingangs-) Energie x 100“ ausgedrückt wird.
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Die Steuereinheit 20 steuert den MG 5 dahingehend, dass dieser unter der Bedingung, dass die Aufladungserlaubniseinheit 19 die Aufladung mindestens einer von der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 erlaubt, die Stromerzeugung mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, das auf der Grundlage jedes durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechneten Stromerzeugungsaufwands bestimmt wird. Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit 20 den MG 5 dahingehend, dass dieser, wenn die Aufladung erlaubt ist, die Stromerzeugung unter der Bedingung durchführt, dass jeder durch den Stromerzeugungsaufwand-Rechner 18 berechnete Stromerzeugungsaufwand unter einem in der Folge beschriebenen Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt.
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Die Steuereinheit 20 bestimmt den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage der durch den ersten Entladungstiefe-Rechner 111 berechneten Entladungstiefe der ersten Batterie 106, des durch den zweiten Ladezustandsrechner 122 berechneten Ladezustands der zweiten Batterie 107, der durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit und des durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms. Der elektrische Laststrom kann aus der Summe der elektrischen Lastströme der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 ermittelt werden.
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Insbesondere bestimmt die Steuereinheit 20 den Ziel-Stromerzeugungsaufwand durch Bezugnahme auf ein in 15 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage der Entladungstiefe der ersten Batterie 106, des Ladezustands der zweiten Batterie 107, der Geschwindigkeit und des elektrischen Laststroms.
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Die Steuereinheit 20 berechnet dann einen korrigierten Wert des Ziel-Stromerzeugungsaufwands durch Bezugnahme auf ein in 16 gezeigtes Kennfeld, auf der Grundlage der durch den Geschwindigkeitssensor 21 erfassten Geschwindigkeit. Die Steuereinheit 20 bestimmt einen endgültigen Ziel-Stromerzeugungsaufwand, indem eine Korrektur zum Beispiel durch Addieren des korrigierten Werts des Ziel-Stromerzeugungsaufwands und des auf der Grundlage des in 15 gezeigten Kennfelds bestimmten Ziel-Stromerzeugungsaufwands durchgeführt wird. Dementsprechend kann die Stromerzeugung, wie in der ersten Ausführungsform sowohl in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich als auch in einem Hochgeschwindigkeitsbereich durchgeführt werden.
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Das Kennfeld der 15 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen der Entladungstiefe der ersten Batterie 106, dem Ladezustand der zweiten Batterie 107, der Geschwindigkeit, des elektrischen Laststroms und dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 110 gespeichert. Das Kennfeld der 16 zeigt ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit und dem korrigierten Wert des Ziel-Stromerzeugungsaufwands und ist vorab im ROM der Stromerzeugungssteuereinheit 110 gespeichert.
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Die Steuereinheit 20 kann den Ziel-Stromerzeugungsaufwand auf der Grundlage des Ladezustands der ersten Batterie 106 anstatt der Entladungstiefe der ersten Batterie 106 und auf der Grundlage der Entladungstiefe der zweiten Batterie 107 anstatt des Ladezustands der zweiten Batterie 107 bestimmen.
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In der Folge wird der Ablauf der durch die Stromerzeugungssteuereinheit 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführten Stromerzeugungssteuerung unter Bezugnahme auf die 17 beschrieben. Die in 17 gezeigte Stromerzeugungssteuerung wird durch die Stromerzeugungssteuereinheit 110 in bestimmten Zeitabständen wiederholt durchgeführt.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet eine Entladungstiefe mindestens einer von der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 auf der Grundlage eines kumulierten Werts des Entladestroms und einer Kapazität entweder der ersten oder der zweiten entladenen Batterie (106, 107) (Schritt S21). Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 kann nur die im weiteren Verlauf verwendete Entladungstiefe der ersten Batterie 106 berechnen.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet anschließend die Ladezustände der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107, zum Beispiel durch Addieren des Lade/Entladestroms der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 (Schritt S22). Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 kann nur den im weiteren Verlauf verwendeten Ladezustand der zweiten Batterie 107 berechnen.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 erfasst eine Geschwindigkeit über den Geschwindigkeitssensor 21 (Schritt S23). Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet dann den durch die elektrischen Lasten 41 verbrauchten Energieverbrauch, zum Beispiel auf der Grundlage eines durch den Stromsensor 22 erfassten elektrischen Laststroms (Schritt S24).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 schätzt den Kraftstoffverbrauch bei Nicht-Erzeugung von Elektrizität durch den MG 5, durch Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl (Schritt S25).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 bestimmt anschließend, ob eine Aufladung einer oder beider der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 erlaubt werden soll, auf der Grundlage der Entscheidung, ob die Entladungstiefe (DOD) der ersten Batterie 106 grösser als der DODth ist (Schritt S26). Wenn die Stromerzeugungssteuereinheit 110 eine Aufladung entweder der ersten Batterie 106 oder der zweiten Batterie 107 nicht erlaubt, beendet die Stromerzeugungssteuereinheit 110 die Stromerzeugungssteuerung.
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Wenn die Stromerzeugungssteuereinheit 110 die Aufladung mindestens einer von der ersten Batterie 106 und der zweiten Batterie 107 erlaubt, berechnet die Stromerzeugungssteuereinheit 110 als Mindestdrehmoment eine Summe eines niedrigsten Stromerzeugungsdrehmoments und eines korrigierten Werts, der in Anbetracht eines Verlustes, zum Beispiel einer Nutzung, korrigiert wird (Schritt S27).
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Anschließend erhöht die Stromerzeugungssteuereinheit 110 schrittweise ein Stromgeneratordrehmoment des MG 5 vom Mindestdrehmoment um einen vorbestimmten Erhöhungsbetrag, und wiederholt die Erhöhung zu vorbestimmten Zeitpunkten (Schritt S28). Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet die Menge an Elektrizität, die bei jedem abgetasteten Stromgeneratordrehmoment erzeugt wird, durch Bezugnahme auf ein Kennfeld, das ein zuvor durch Versuche bestimmtes Verhältnis zwischen den Stromgeneratordrehmomenten und der erzeugten Elektrizität zeigt (Schritt S29).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet anschließend den Kraftstoffverbrauch bei Erzeugung der Elektrizität für jedes Stromgeneratordrehmoment durch Bezugnahme auf das in 4 gezeigte Kraftstoffverbrauch-Kennfeld, auf der Grundlage des Motordrehmoments und der Motordrehzahl, die in Antwort auf jede zur Gewinnung der erzeugten Elektrizität erforderliche Motorlast bei jedem im Schritt S29 berechneten Stromgeneratordrehmoment (Schritt S30) erforderlich sind.
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 berechnet dann die Stromerzeugungsaufwände für die jeweiligen Stromgeneratordrehmomente des MG 5, die unter der Annahme bestimmt werden, dass das Stromgeneratordrehmoment vom Mindestdrehmoment schrittweise erhöht wird (Schritt S31). Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 bestimmt einen Ziel-Stromerzeugungsaufwand durch Bezugnahme auf die in den 15 und 16 gezeigten Kennfelder, auf der Grundlage der Entladungstiefe der ersten Batterie 106, des Ladezustands der zweiten Batterie 107, der Geschwindigkeit und des elektrischen Laststroms (Schritt S32).
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Die Stromerzeugungssteuereinheit 110 bestimmt anschließend, ob ein niedrigster Stromerzeugungsaufwandwert unter den im Schritt S31 berechneten Stromerzeugungsaufwänden unter dem im Schritt S32 berechneten Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt (Schritt S33).
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Wenn der niedrigste Stromerzeugungsaufwandwert nicht unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt, beendet die Stromerzeugungssteuereinheit 110 die Stromerzeugungssteuerung. Wenn der niedrigste Stromerzeugungsaufwandwert unter dem Ziel-Stromerzeugungsaufwand liegt, steuert die Stromerzeugungssteuereinheit 110 den MG 5 dahingehend, dass dieser die Stromerzeugung mit einem Stromgeneratordrehmoment durchführt, das dem niedrigsten Stromerzeugungsaufwandwert entspricht (Schritt S34) und beendet die Stromerzeugungssteuerung.
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Wie oben beschrieben kann die Stromerzeugungssteuereinheit 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie im Falle der ersten Ausführungsform, den Kraftstoffverbrauch verbessern, indem die Elektrizität mit einem bevorzugten Wirkungsgrad erzeugt wird, und gleichzeitig eine Stromerzeugung unter unwirksamen Bedingungen, in denen ein Stromerzeugungsaufwand hoch ist, verhindern, selbst wenn das Fahrzeug 100 mit zwei oder mehr Batterien ausgestattet ist.
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Ferner kann die Stromerzeugungssteuereinheit 110 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie im Falle der ersten Ausführungsform, dem MG 5 erlauben, die Stromerzeugung mit dem Stromgeneratordrehmoment durchzuführen, bei dem der Kraftstoffverbrauch minimiert ist, selbst wenn das Fahrzeug 100 mit zwei oder mehr Batterien ausgestattet ist. Dementsprechend kann die Stromerzeugung mit einem bevorzugten Wirkungsgrad durchgeführt werden.
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Ferner kann die Stromerzeugungssteuereinheit 110 der vorliegenden Ausführungsform, wie im Falle der ersten Ausführungsform, die Stromerzeugung in einem bevorzugten Zustand der Batterien durchführen, selbst wenn das Fahrzeug 100 mit zwei oder mehr Batterien ausgestattet ist.
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Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann verständlich, dass Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Sämtliche solche Modifikationen und Äquivalente sind als von den folgenden Ansprüchen bedeckt zu betrachten.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 100
- Fahrzeug
- 2
- Motor (Verbrennungsmotor)
- 5
- MG (Stromgenerator)
- 6
- Batterie (Sekundärbatterie)
- 7
- Motorsteuergerät
- 10, 110
- Stromerzeugungssteuereinheit
- 11
- Entladungstiefe-Rechner (Rechner)
- 12
- Ladezustandsrechner (Rechner)
- 13
- Energieverbrauchsrechner
- 14
- Mindestdrehmomentrechner
- 15
- Erzeugungselektrizitätsrechner
- 16
- Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung
- 17
- Stromerzeugungspunkt-Kraftstoffverbrauch-Schätzeinrichtung
- 18
- Stromerzeugungsaufwand-Rechner
- 19
- Aufladungserlaubniseinheit
- 20
- Steuereinheit
- 21
- Geschwindigkeitssensor
- 22
- Stromsensor
- 23
- MG-Drehzahlsensor
- 24
- Leistungsverschlechterungsrechner
- 41
- elektrische Last
- 71
- Motordrehzahlsensor
- 72
- Drosselklappenstellungssensor
- 106
- Erste Batterie (erste Sekundärbatterie)
- 107
- Zweite Batterie (zweite Sekundärbatterie)
- 111
- erster Entladungstiefe-Rechner (erster Rechner)
- 112
- zweiter Entladungstiefe-Rechner (zweiter Rechner)
- 121
- erster Ladezustandsrechner (erster Rechner)
- 122
- zweiter Ladezustandsrechner (zweiter Rechner)
