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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-104502 , eingereicht am 25. Mai 2016, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
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HINTERGRUND
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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstromquelle, die an einem Fahrzeug angebracht ist.
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Als Beispiel einer an einem Fahrzeug angebrachten Stromquelle ist ein Vorschlag für eine solche Fahrzeugstromquelle gemacht worden, die bei Verzögerung des Fahrzeugs eine regenerative Stromerzeugung eines Motorgenerators wie etwa eines integrierten Startergenerators (ISG) bewirkt. Als Beispiel wird auf die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Nr.
JP 2014-36557 A verwiesen. Die in der
JP 2014-36557 A beschriebene Stromquelle enthält, als Stromspeicher, eine Bleibatterie und eine Lithium-Ionen-Batterie, die parallel miteinander verbunden sind. Dies erlaubt, dass nicht nur die Bleibatterie sondern auch die Lithium-Ionen-Batterie mit dem regenerativen Strom geladen werden. Somit wird es möglich, die regenerative Leistung zu erhöhen, was zu einer höheren Energieeffizienz des Fahrzeugs führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Allgemein ist es in einer Stromquelle erwünscht, die Stromquellenspannung zu stabilisieren. Die Stabilisierung der Stromquellenspannung soll auch in der Fahrzeugstromquelle erreicht werden.
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Es ist wünschenswert, eine Fahrzeugstromquelle anzugeben, die es möglich macht, eine Stromversorgungsspannung zu stabilisieren.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugstromquelle angegeben, die einen Motorgenerator, einen ersten Stromspeicher (Energiespeicher), einen zweiten Stromspeicher (Energiespeicher), einen Leitungsschalter und eine Schaltersteuereinrichtung enthält. Der Motorgenerator ist zur Verbindung mit einem Verbrennungsmotor konfiguriert. Der erste Stromspeicher ist mit dem Motorgenerator verbunden. Der zweite Stromspeicher ist zur Verbindung mit dem Motorgenerator parallel zum ersten Stromspeicher konfiguriert. Der Leitungsschalter schaltet die Verbindung des Motorgenerators mit dem zweiten Stromspeicher von einem leitenden Zustand zu einem Ausschaltzustand, und umgekehrt. Der leitende Zustand beinhaltet ein Verbinden des Motorgenerators mit dem zweiten Stromspeicher, und der Ausschaltzustand beinhaltet das Trennen des Motorgenerators von dem zweiten Stromspeicher. Die Schaltersteuereinrichtung ist konfiguriert, um den Leitungsschalter vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand unter einer Bedingung umzuschalten, dass der Motorgenerator im mit Strom versorgten Zustand ist. Die Schaltersteuereinrichtung ist ist konfiguriert, um den Leitungsschalter vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand unter einer Bedingung umzuschalten, dass, mit dem zum Ausschaltzustand geschalteten Leitungsschalter, der zweite Stromspeicher über einen Schwellenwert hinaus entlädt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugs, das eine Fahrzeugstromquelle nach einer Ausführung der Erfindung enthält.
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2 ist ein Schaltplan eines Beispiels eines Stromkreises.
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3 ist ein Diagramm eines Stromversorgungszustands in einem Fall, in dem ein Startergenerator zum Stromerzeugungszustand gesteuert ist.
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4 ist ein Diagramm des Stromversorgungszustands in einem Fall, in dem der Startergenerator zu einem Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert ist.
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5 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Ausführungsprozesses einer Schalteröffnung- und -schließsteuerung.
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6A ist ein Diagramm des Stromversorgungszustands in dem Ausführungsprozess der Schalteröffnung- und -schließsteuerung.
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6B ist ein Diagramm des Stromversorgungszustands in dem Ausführungsprozess der Schalteröffnung- und -schließsteuerung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden einige Ausführungen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugs 11, das eine Fahrzeugstromquelle 10 nach einer Ausführung der Erfindung enthält. Bezugnehmend auf 1 kann das Fahrzeug 11 eine Antriebseinheit 13 enthalten. Die Antriebseinheit kann einen Verbrennungsmotor 12 enthalten, der als Antriebsquelle dient. Der Verbrennungsmotor 12 kann eine Kurbelwelle 14 enthalten, mit der ein Startergenerator 16 durch einen Riemenmechanismus 15 mechanisch verbunden sein kann. Auch kann ein Getriebemechanismus 18 mit dem Verbrennungsmotor 12 durch einen Drehmomentwandler 17 verbunden sein. Ein oder mehrere Räder 20 können mit dem Getriebemechanismus 18 durch zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf, einen Differentialmechanismus 19 verbunden sein.
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In einer Ausführung der Erfindung kann der Startergenerator 16 als „Generatormotor” dienen.
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Der mit dem Verbrennungsmotor 12 verbundene Startergenerator 16 kann ein sogenannter integrierter Startergenerator (ISG) sein, der sowohl als Generator als auch als Elektromotor dient. Der Startergenerator 16 kann nicht nur als der von der Kurbelwelle 14 angetriebene Generator dienen, sondern der Startergenerator 16 kann auch als Elektromotor dienen, der eine Anlassdrehung der Kurbelwelle 14 bei der sogenannten Leerlaufstoppsteuerung bewirkt. Der Startergenerator 16 kann einen Stator 21 und einen Rotor 22 enthalten. Der Stator 21 kann eine Statorwicklung enthalten. Der Rotor 22 kann eine Feldwicklung enthalten. Der Startergenerator 16 kann ferner eine ISG-Steuereinrichtung 23 enthalten, um die Anregungszustände der Statorwicklung und der Feldwicklung zu steuern. Die ISG-Steuereinrichtung 23 kann einen Inverter, einen Regler, einen Computer und andere Teile enthalten. Indem man erlaubt, dass die ISG-Steuereinrichtung 23 die Anregungszustände der Feldwicklung und der Statorwicklung steuert, wird es möglich gemacht, zum Beispiel, aber nicht beschränkt auf, das Stromerzeugungsdrehmoment und das Antriebsdrehmoment des Startergenerators 16 zu steuern.
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[Stromkreis]
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Die Fahrzeugstromquelle 10 kann einen Stromkreis 30 enthalten, der nachfolgend beschrieben wird. 2 ist ein Schaltplan eines Beispiels des Stromkreises 30. Bezugnehmend auf 2 kann der Stromkreis 30 eine Lithium-Ionen-Batterie 31 und eine Bleibatterie 32 enthalten. Die Lithium-Ionen-Batterie 31 kann mit dem Startergenerator 16 elektrisch verbunden sein. Die Bleibatterie 32 kann parallel zur Lithium-Ionen-Batterie 31 mit dem Startergenerator 16 elektrisch verbunden sein. Es ist anzumerken, dass eine Anschlussspannung der Lithium-Ionen-Batterie 31 höher liegen kann als eine Anschlussspannung der Bleibatterie 32, um ein Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu erlauben. Darüber hinaus kann der Innenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie 31 niedriger sein als der Innenwiderstand der Bleibatterie 32, um das Laden und das Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu erlauben.
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In einer Ausführung der Erfindung kann die Lithium-Ionen-Batterie 31 als „erster Stromspeicher” dienen. In einer Ausführung der Erfindung kann die Bleibatterie 32 als „zweiter Stromspeicher” dienen.
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Eine positive Elektrodenleitung 33 kann mit einem positiven Elektrodenanschluss 31a der Lithium-Ionen-Batterie 31 verbunden sein. Eine positive Elektrodenleitung 34 kann mit einem positiven Elektrodenanschluss 32a der Bleibatterie 32 verbunden sein. Eine positive Elektrodenleitung 35 kann mit einem positiven Elektrodenanschluss 16a des Startergenerators 16 verbunden sein. Die positiven Elektrodenleitungen 33 bis 35 können durch einen Verbindungspunkt 36 miteinander verbunden sein. Darüber hinaus kann eine negative Elektrodenleitung 37 mit einem negativen Elektrodenanschluss 31b der Lithium-Ionen-Batterie 31 verbunden sein. Eine negative Elektrodenleitung 38 kann mit einem negativen Elektrodenanschluss 32b der Bleibatterie 32 verbunden sein. Eine negative Elektrodenleitung 39 kann mit einem negativen Elektrodenanschluss 16b des Startergenerators 16 verbunden sein. Die negativen Elektrodenleitungen 37 bis 39 können mit einem Referenzpotentialpunkt 40 verbunden sein.
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Ein Schalter SW1 kann an der negativen Elektrodenleitung 37 der Lithium-Ionen-Batterie 31 vorgesehen sein. Der Schalter SW1 kann zwischen einem leitenden Zustand und einem Ausschaltzustand umgeschaltet werden. Das Ansteuern des Schalters SW1 zum leitenden Zustand erlaubt es, den Startergenerator 16 mit der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu verbinden. Das Ansteuern des Schalters SW1 zum Ausschaltzustand erlaubt es, den Startergenerator 16 von der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu trennen. Darüber hinaus kann ein Schalter SW2 an der positiven Elektrodenleitung 34 der Bleibatterie 32 vorgesehen sein. Der Schalter SW2 kann zwischen dem leitenden Zustand und dem Ausschaltzustand umgeschaltet werden. Das Ansteuern des Schalters SW2 zum leitenden Zustand erlaubt es, den Startergenerator 16 mit der Bleibatterie 32 zu verbinden. Das Ansteuern des Schalters SW2 zum Ausschaltzustand erlaubt eine Trennung des Startergenerators 16 von der Bleibatterie 32. Die Schalter SW1 und SW2 können jeweils ein Schalter sein, der aus einem Halbleiterelement wie etwa einem Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET) aufgebaut ist, oder alternativ können die Schalter SW1 und SW2 jeweils ein Schalter sein, der bewirkt, dass ein Kontakt mechanisch geöffnet oder geschlossen wird, zum Beispiel mittels elektromagnetischer Kraft, ist aber darauf nicht beschränkt. Es ist anzumerken, dass die Schalter SW1 und SW2 auch als Relais oder Schaltschütz bezeichnet werden können.
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In einer Ausführung der Erfindung kann der Schalter SW2 als „Leitungsschalter” dienen.
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Der Stromkreis 30 kann ein Batteriemodul 41 enthalten. Nicht nur die Lithium-Ionen-Batterie 31, sondern auch die Schalter SW1 und SW2 können in das Batteriemodul 41 eingebaut sein. Das Batteriemodul 41 kann ferner eine Batteriesteuereinrichtung 42 enthalten. Die Batteriesteuereinrichtung 42 kann zum Beispiel einen Computer enthalten, ist aber darauf nicht beschränkt. Die Batteriesteuereinrichtung 42 kann eine Funktion haben, um zum Beispiel, aber darauf nicht beschränkt, einen Ladezustand (SOC), Lade- und Entladeströme, eine Anschlussspannung und einen Zellentemperatur der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu überwachen. Die Batteriesteuereinrichtung 32 kann auch eine Funktion haben, die Schalter SW1 und SW2 anzusteuern.
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Eine Gruppe von elektrischen Lasten 50 kann mit der positiven Elektrodenleitung 34 der Bleibatterie 32 verbunden sein. Die Gruppe der elektrischen Lasten 50 kann eine Mehrzahl von elektrischen Lasten enthalten. Nicht einschränkende Beispiele der elektrischen Lasten, die die Gruppe von elektrischen Lasten 50 darstellen, können eine Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51, eine elektrische Servolenkvorrichtung 52, Scheinwerfer 53 und ein Instrumentenbrett 54 enthalten. Die Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51 kann eine Fahrlage des Fahrzeugs stabilisieren. Die elektrische Servolenkvorrichtung 52 kann einen Fahrer bei der Lenkbedienung unterstützen. Die Scheinwerfer 53 können Licht vor das Fahrzeug strahlen. Das Instrumentenbrett 54 kann einem Insassen verschiedene Informationen anzeigen. Unter den elektrischen Lasten, wie oben exemplifiziert, können die Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51, die elektrische Servolenkvorrichtung 52 und die Scheinwerfer 53 jeweils eine leistungsstarke Vorrichtung sein, deren Stromverbrauch höher als ein vorbestimmter elektrischer Stromschwellenwert ist. Es ist anzumerken, dass die leistungsstarke Vorrichtung mit hohem Stromverbrauch nicht auf die Vorrichtungen beschränkt ist, wie sie oben exemplifiziert sind. Zum Beispiel können auch andere Vorrichtungen wie etwa ein Heizgebläse, ein Heizer mit positivem Temperaturkoeffizient (PTC) und ein elektrischer Heizer die leistungsstarke Vorrichtung exemplifizieren.
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In einer Ausführung der Erfindung kann die leistungsstarke Vorrichtung als „leistungsstarke Last” dienen.
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Darüber hinaus können, obwohl nicht dargestellt, verschiedene Steuereinrichtung wie etwa die ISG-Steuereinrichtung 23, die Batteriesteuereinrichtung 42 und eine später beschrieben Hauptsteuereinrichtung 60, als die elektrischen Lasten, mit der positiven Elektrodenleitung 34 der Bleibatterie 32 verbunden sein. In anderen Worten, die Steuereinrichtungen 32, 42 und 60 können jeweils als eine der elektrischen Lasten dienen, welche die Gruppe von elektrischen Lasten 50 darstellen. Darüber hinaus kann ein Batteriesensor 55 an der negativen Elektrodenleitung 38 der Bleibatterie 32 vorgesehen sein. Der Batteriesensor 55 kann eine Funktion haben, einen Ladestrom, einen Entladestrom, die Anschlussspannung und den Ladezustand SOC der Bleibatterie 32 zu detektieren. Es ist anzumerken, dass auch eine Sicherung 56 an der positiven Elektrodenleitung 34 vorgesehen sein kann. Die Sicherung 56 kann zum Beispiel die Gruppe von elektrischen Lasten 50 schützen, ist aber darauf nicht beschränkt.
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[Batterielade- und -entladesteuerung]
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Nun wird eine Lade- und -entladesteuerung der Lithium-Ionen-Batterie 31 beschrieben. Die Fahrzeugstromquelle 10 kann die Hauptsteuereinrichtung 60 enthalten, um das Laden und das Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu steuern. Die Hauptsteuereinrichtung 60 kann zum Beispiel einen Computer enthalten, ist aber darauf nicht beschränkt. Die Hauptsteuereinrichtung 60 und die Steuereinrichtungen 23 und 42, wie oben erwähnt, können zur Kommunikation durch ein fahrzeugeigenes Netzwerk 61 miteinander verbunden sein, wie etwa ein Controller Area Network (CAN) und ein Local Interconnect Network (LIN). Die Hauptsteuereinrichtung 60 kann, auf der Basis des Ladezustands SOC der Lithium-Ionen-Batterie 31, den Startergenerator 16 zu einem Stromerzeugungszustand oder einem Stromerzeugungs-Aussetzzustand steuern, und hierdurch das Laden und das Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 31 steuern. Es ist anzumerken, dass sich der Ladezustand SOC auf ein Verhältnis einer geladenen Strommenge zu einer Nennkapazität einer Batterie bezieht. Der Ladezustand SOC kann von der Batteriesteuereinrichtung 42 zu der Hauptsteuereinrichtung 60 gesendet werden.
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3 zeigt einen Stromversorgungszustand in einem Fall, in dem der Startergenerator 16 zum Stromerzeugungszustand gesteuert wird. 4 zeigt den Stromversorgungszustand in einem Fall, in dem der Startergenerator 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert wird. Es ist anzumerken, dass der Stromerzeugungszustand des Startergenerators 16 einen Verbrennungs-Stromerzeugungszustand und einen regenerativen Stromerzeugungszustand enthalten kann. Der Verbrennungs-Stromerzeugungszustand kann den drehenden Antrieb des Startergenerators 16 mit der Kraft des Verbrennungsmotors beinhalten. Der regenerative Stromerzeugungszustand kann den drehenden Antrieb des Startergenerators 16 mit der kinetischen Energie bei der Verzögerung des Fahrzeugs beinhalten.
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Wie in 3 dargestellt, kann zum Beispiel in einem Fall, in dem die geladene Energiemenge der Lithium-Ionen-Batterie 31 erschöpft ist, der Startergenerator 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand gesteuert werden. In anderen Worten, falls der Ladezustand SOC der Lithium-Ionen-Batterie 31 niedriger als vorbestimmter unterer Grenzwert ist, kann der Startergenerator 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand gesteuert werden, um die Lithium-Ionen-Batterie 31 zu laden und den Ladezustand SOC zu erhöhen. Beim Steuern des Startergenerators 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand kann eine Stromerzeugungsspannung des Startergenerators 16 auf einen Wert angehoben werden, der höher ist als die Anschlussspannung der Lithium-Ionen-Batterie 31. Dies bewirkt eine Stromversorgung vom Startergenerator 16 zum Beispiel zu, aber nicht darauf beschränkt, der Lithium-Ionen-Batterie 31, der Gruppe von elektrischen Lasten 50 und der Bleibatterie 32, wie in 3 mit dem schwarzen Pfeil angegeben. Somit kann die Lithium-Ionen-Batterie 31 durch den Startergenerator 16 geladen werden.
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Wie in 4 dargestellt, kann zum Beispiel in einem Fall, in dem die geladene Energiemenge der Lithium-Ionen-Batterie 31 ausreicht, der Startergenerator 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden. In anderen Worten, falls der Ladezustand SOC der Lithium-Ionen-Batterie 31 höher als ein vorbestimmter oberer Grenzwert ist, kann der Startergenerator 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden, um das Entladen der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu begünstigen, um eine Belastung des Verbrennungsmotors 12 zu reduzieren. Beim Steuern des Startergenerators 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand kann die Stromerzeugungsspannung des Startergenerators 16 auf einen Wert gesenkt werden, der niedriger ist als die Anschlussspannung der Lithium-Ionen-Batterie 31. Dies bewirkt die Stromversorgung von der Lithium-Ionen-Batterie 31 zu der Gruppe von elektrischen Lasten 50, wie in 4 mit dem schwarzen Pfeil angegeben. Hierdurch wird es möglich, die Stromerzeugung des Startergenerators 16 zu begrenzen und die Belastung des Verbrennungsmotors 12 zu reduzieren.
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Wie beschrieben, kann der Startergenerator 16 auf der Basis des Ladezustands SOC zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand oder zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden. Unterdessen kann, bei Verzögerung des Fahrzeugs, der Startergenerator 16 auch zum regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden, im Hinblick darauf, den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 11 zu verbessern. Dies macht es möglich, die kinetische Energie des Fahrzeugs 11 in elektrische Energie umzuwandeln und die elektrische Energie wiederzugewinnen, was zur Verbesserung der energetischen Effizienz des Fahrzeugs führt. Die Bestimmung, ob die regenerative Stromerzeugung des Startergenerators 16 ausgeführt werden soll oder nicht, kann zum Beispiel, aber nicht darauf beschränkt, auf einem Betätigungszustand eines Gaspedals oder eines Bremspedals oder beider erfolgen. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem der Tritt auf das Gaspedal gelöst wird, oder in einem Fall, in dem das Bremspedal getreten wird, die Stromerzeugungsspannung des Startergenerators 16 auf einen Wert angehoben werden, der höher als die Anschlussspannung der Lithium-Ionen-Batterie 31. Somit kann, wie in 3 dargestellt, der Startergenerator 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden. Es ist anzumerken, dass, wie in den 3 und 4 dargestellt, die Schalter SW1 und SW2 im leitenden Zustand bleiben können, während der Startergenerator 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand, zum regenerativen Stromerzeugungszustand und zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert wird.
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[Schalter-Öffnungs- und -Schließsteuerung]
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Die Hauptsteuereinrichtung 60 kann eine Öffnungs- und -Schließsteuerung des Schalters SW2 ausführen, wie nachfolgend beschrieben wird. 5 ist ein Flussdiagramm von einem Beispiel eines Ausführungsprozesses der Schalter-Öffnungs- und -Schließsteuerung. Die 6A und 6B zeigen jeweils den Stromversorgungszustand in einem Ausführungsprozess der Schalter-Öffnungs- und -Schließsteuerung. In den 5, 6A und 6B ist der leitende Zustand des Schalters SW2 mit „EIN” bezeichnet, und ist der Ausschaltzustand des Schalters SW2 mit „AUS” bezeichnet. In den 5, 6A und 6B ist der Startergenerator 16 mit „ISG” bezeichnet. Es ist anzumerken, dass, wie in 1 dargestellt, die Batteriesteuereinrichtung 42, der Batteriesensor 45, die Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51, die elektrische Servolenkvorrichtung 52 und die Scheinwerfer 53 durch das fahrzeugeigene Netzwerk 61 zur Kommunikation mit der Hauptsteuereinrichtung 60 verbunden sein können.
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In einer Ausführung der Erfindung kann die Hauptsteuereinrichtung 60 als „Schaltersteuereinrichtung” dienen.
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Wie in 5 dargestellt, kann in Schritt S10 bestimmt werden, ob die Situation jene ist oder nicht, dass der Startergenerator 16 zu einem mit Strom versorgten Zustand gesteuert wird. Die Situation, in der der Startergenerator 16 zum mit Strom versorgten Zustand gesteuert wird, kann eine Situation sein, die beinhaltet, dem Startergenerator 16 zu erlauben, beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors eine Startdrehung des Verbrennungsmotors 12 durchzuführen, oder eine Situation, die beinhaltet, dem Startergenerator 16 zu erlauben, beim Start des Fahrzeugs einen Hilfsantrieb des Verbrennungsmotors 12 zu liefern.
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Wenn in Schritt S10 bestimmt wird, dass die Situation jene ist, in der der Startergenerator 16 zum mit Strom versorgten Zustand gesteuert werden soll (JA in Schritt S10), kann der Fluss zu Schritt S11 weitergehen. In Schritt S11 kann der Schalter SW2 vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand umgeschaltet werden. Im anschließenden Schritt S12 kann der Startergenerator 16 zum mit Strom versorgten Zustand gesteuert werden.
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Wie beschrieben, kann beim Steuern des Startergenerators 16 zum mit Strom versorgten Zustand der Schalter SW2 vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand umgeschaltet werden. Wie in 6A dargestellt, bewirkt das Umschalten des Schalters SW2 zum Ausschaltzustand eine Trennung eines Stromkreises 62 von einem Stromkreis 63. Der Stromkreis 62 kann die Lithium-Ionen-Batterie 31 und den Startergenerator 16 enthalten. Der Stromkreis 63 kann die Bleibatterie 32 und die Gruppe von elektrischen Lasten 50 enthalten. Dementsprechend kann, wie in 6A mit einem schwarzen Pfeil angegeben, die Gruppe von elektrischen Lasten 50 mit Strom von der Bleibatterie 32 auch in einem Fall versorgt werden, in dem der Stromverbrauch des Startergenerators 16 erhöht ist. Dies erlaubt es, einen plötzlichen Spannungsabfall im Bezug auf die Gruppe von elektrischen Lasten 50 zu verhindern. Es wird daher möglich, das Fahrzeug 11 zu steuern, ohne dem Insassen ein unangenehmes Gefühl zu vermitteln.
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Wie in 5 dargestellt, kann in Schritt S12 der Startergenerator 16 zum mit Strom versorgten Zustand gesteuert werden. Danach kann der Fluss zu Schritt S13 weitergehen. In Schritt S13 kann bestimmt werden, ob die Anschlussspannung V_Pb der Bleibatterie 32 niedriger als ein vorbestimmter Spannungsschwellenwert V1 ist oder nicht. Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass die Anschlussspannung V_Pb niedriger ist als der Spannungsschwellenwert V1 ist (JA in Schritt S13), kann der Fluss zu Schritt S14 weitergehen. In Schritt S14 kann der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden. Hier kann die Situation, in der die Anschlussspannung V_Pb niedriger als der Spannungsschwellenwert V1 ist, eine Situation sein, in der der Strom, der von der Bleibatterie 32 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zugeführt wird, ansteigt, d. h. eine Situation, in der die Bleibatterie 32 über einen vorbestimmten Schwellenwert hinaus entladen wird. Dementsprechend kann, wie in 6B dargestellt, der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden, was erlaubt, dass die Lithium-Ionen-Batterie 31 mit der Gruppe von elektrischen Lasten 50 verbunden wird. In anderen Worten, wie in 6B mit einem schwarzen Pfeil angegeben, ist es möglich, Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 31 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zuzuführen und ein übermäßiges Entladen der Bleibatterie 32 zu begrenzen. Dies macht es möglich, die Stromversorgungsspannung der Fahrzeugstromquelle 10 zu stabilisieren, um eine normale Funktion der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zu erlauben.
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Wenn in Schritt S13 bestimmt wird, dass die Anschlussspannung V_Pb der Bleibatterie 32 gleich oder höher als der Spannungsschwellenwert V1 ist (NEIN in Schritt S13), kann der Fluss zu Schritt S15 weitergehen. In Schritt S15 kann bestimmt werden, ob der Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 32 höher als der vorbestimmte Stromschwellenwert I1 ist oder nicht. Wenn in Schritt S15 bestimmt wird, dass der Entladestrom I_Pb höher als der Stromschwellenwert I1 ist (JA in Schritt S15), kann der Fluss zu Schritt S14 weitergehen. In Schritt S14 kann der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden. Hier kann die Situation, in der der Entladestrom I_Pb höher als der Stromschwellenwert I1 ist, vorliegen, dass der Strom, der von der Bleibatterie 32 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zugeführt wird, ansteigt, d. h. die Situation, dass die Bleibatterie 32 über den vorbestimmten Schwellenwert hinaus entladen wird. Dementsprechend kann, wie in 6B dargestellt, der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden, wodurch die Lithium-Ionen-Batterie 31 mit der Gruppe von elektrischen Lasten 50 verbunden wird. In anderen Worten, wie in 6B mit dem schwarzen Pfeil angegeben, ist es möglich, Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 31 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zuzuführen und ein übermäßiges Entladen der Bleibatterie 32 zu begrenzen. Daher ist es möglich, die Stromversorgungsspannung der Fahrzeugstromquelle 10 zu stabilisieren, um eine normale Funktion der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zu erlauben.
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Wenn in Schritt S15 bestimmt wird, dass der Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 32 gleich oder niedriger als der Stromschwellenwert I1 ist (NEIN in Schritt S15), kann der Fluss zu Schritt S16 weitergehen. In Schritt S16 kann bestimmt werden, ob die leistungsstarke Vorrichtung 51, 52 oder 53, oder irgendeine Kombination davon, in Betrieb ist oder nicht. Die leistungsstarken Vorrichtungen 51 bis 53 können einen hohen Stromverbrauch haben. Wenn in Schritt S16 die Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51, die elektrische Servolenkvorrichtung 52 oder die Scheinwerfer 53, oder irgendeine Kombination davon, in Betrieb ist, unter den elektrischen Lasten, die die Gruppe von elektrischen Lasten 50 darstellen (JA in Schritt S16), kann der Fluss zu Schritt S14 weitergehen. In Schritt S14 kann der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden. Hier kann die Situation, in der die leistungsstarke Vorrichtung wie etwa die Seitenschlupfverhinderungsvorrichtung 51 in Betrieb ist, eine Situation sein, in der ein Anstieg des Stromverbrauchs der Gruppe von elektrischen Lasten 50 vorhersehbar ist, d. h. ein Situation, in der das Entladen der Bleibatterie 32 über den vorbestimmten Schwellenwert hinaus vorhersehbar ist. Dementsprechend kann, wie in 6B dargestellt, bevor eine signifikante Änderung in der Anschlussspannung V_Pb oder des Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 32 vorliegt, der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden, wodurch die Lithium-Ionen-Batterie 31 mit der Gruppe von elektrischen Lasten 50 verbunden wird. Hierdurch wird es möglich, den Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 31 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zuzuführen, wie in 6B mit dem schwarzen Pfeil angegeben. Somit wird es möglich, die Stromversorgungsspannung der Fahrzeugstromquelle 10 zu stabilisieren.
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Wenn in Schritt S16 bestimmt wird, dass die leistungsstarken Vorrichtungen 51 bis 53 gestoppt sind (NEIN in Schritt S16), kann die Routine beendet werden, ohne den Schalter SW2 zum leitenden Zustand umzuschalten. In anderen Worten, wenn in Schritt S13 die Anschlussspannung V_Pb als hoch bestimmt wird (NEIN in Schritt S13), in Schritt S15 der Entladestrom I_Pb als niedrig bestimmt wird (NEIN in Schritt S15), und in Schritt S16 alle leistungsstarken Vorrichtungen 51 bis 53 als gestoppt bestimmt werden (NEIN in Schritt S16), ist die Situation jene, dass es unwahrscheinlich ist, dass die Bleibatterie 32 mit einem starken Strom entladen wird. Dementsprechend kann der Schalter SW2 im Ausschaltzustand bleiben.
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Es sollte angemerkt werden, dass ein Fall vorliegen könnte, in dem in Schritt S14 der Schalter SW2 zum leitenden Zustand umgeschaltet werden könnte, und danach die übermäßige Entladung der Bleibatterie 32 beseitigt werden könnte, und die Stromversorgung der Startergenerators 16 fortgesetzt werden könnte. In diesem Fall kann, wie in 6A dargestellt, der Schalter SW2 wieder vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand umgeschaltet werden. In diesem Fall kann in einem bevorzugten, aber nicht einschränkenden Beispiel eine Bestimmung zu einem Entladezustand der Bleibatterie 32 unter Verwendung eines Schwellenwerts erfolgen, der sich von den oben erwähnten Schwellenwerten V1 und I1 unterscheidet, um ein Pendeln des Schalters SW2 zu vermeiden.
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Wenn in der vorstehenden Beschreibung die Bleibatterie 32 über den vorbestimmten Schwellenwert hinaus entladen wird, kann der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden, um die Stabilisierung der Stromversorgungsspannung zur Gruppe von elektrischen Lasten 50 zu erlauben. Jedoch schränkt dies nicht ein. In einem bestimmten, aber nicht einschränkenden Beispiel, wie in 5 in Schritt S20 mit den unterbrochenen Linien angegeben, kann, während der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden kann, der mit Strom versorgte Zustand des Startergenerators 16 gestoppt werden. In einem bestimmten, aber nicht einschränkenden Beispiel kann in einem Fall, in dem der Startergenerator 16 den Verbrennungsmotor 12 beim Anfahren des Fahrzeugs unterstützt, der Unterstützungsantrieb durch den Startergenerator 16 gestoppt werden. Dies macht es möglich, den Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 31 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zuzuführen. Es ist daher möglich, die Stromversorgungsspannung der Fahrzeugstromquelle 10 auch in dem Fall zu stabilisieren, in dem der Anstieg des Stromverbrauchs der Gruppe von elektrischen Lasten 50 signifikant ist. Es sollte sich verstehen, dass mehr Strom von der Lithium-Ionen-Batterie 31 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zugeführt werden kann, indem das Drehmoment des mit Strom versorgten Startergenerators 16 gesenkt wird und hierdurch der Stromverbrauch verringert wird.
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Wie oben beschrieben, kann in der Fahrzeugstromquelle 10 der Schalter SW2 vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand umgeschaltet werden, falls die von der Bleibatterie 32 der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zugeführte Energie ansteigt, oder falls der Anstieg im Stromverbrauch durch die Gruppe von elektrischen Lasten 50 vorhersehbar ist. Daher ist es in der Fahrzeugstromquelle 10 möglich, die Stromversorgungsspannung zu stabilisieren, was die normale Funktion der Gruppe von elektrischen Lasten 50 erlaubt.
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Insbesondere sind mit der Fahrzeugstromquelle 10 elektrische Lasten verbunden, wie etwa verschiedene Aktuatoren und Steuereinrichtungen. Der Stromverbrauch der elektrischen Lasten hat in den letzten Jahren tendenziell zugenommen. Dementsprechend kann, in Abhängigkeit von Betriebszuständen der elektrischen Lasten, die Stromversorgungsspannung der Fahrzeugstromquelle 10 einem plötzlichen und signifikanten Abfall unterliegen. Ein solcher signifikanter Abfall der Stromversorgungsspannung kann zu einer Instabilität des Betriebs von zum Beispiel den Steuereinrichtungen und Anzeigen führen, und ein übermäßiges Entladen von zum Beispiel der Bleibatterie verursachen.
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In der Fahrzeugstromquelle 10 ist es möglich, die Stromversorgungsspannung, wie oben beschrieben, zu stabilisieren, was die normale Funktion der Gruppe von elektrischen Lasten 50 erlaubt. Insbesondere kann in der Fahrzeugstromquelle 10, wie oben beschrieben, der Schalter SW2 ferner vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand geschaltet werden, falls, beim Steuern des Startergenerators 16 zum mit Strom versorgten Zustand, der Schalter SW2 vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand umgeschaltet wird. Somit ist es in der Fahrzeugstromquelle 10 auch möglich, die Stromversorgungsspannung in einem Fall zu stabilisieren, in dem der Startergenerator 16 zum mit Strom versorgten Zustand gesteuert wird. Im Ergebnis wird es möglich, eine normale Funktion der Gruppe von elektrischen Lasten 50 zu erlauben.
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Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt. Es sollte sich verstehen, dass Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen. In der vorstehenden Beschreibung kann die Lithium-Ionen-Batterie 31 als der „erste Stromspeicher” verwendet werden und kann die Bleibatterie 32 als der „zweite Stromspeicher” verwendet werden. Jedoch schränkt dies nicht ein. Es können auch andere Arten von Batterien oder Kondensatoren verwendet werden. Darüber hinaus sollte sich verstehen, dass der „erste Stromspeicher” und der „zweite Stromspeicher” nicht auf Stromspeicher unterschiedlicher Arten beschränkt sind, sondern auch Stromspeicher der gleichen Art sein können. Ferner kann in der vorstehenden Beschreibung der Startergenerator 16, d. h. der ISG, als der „Generatormotor” verwendet werden. Jedoch schränkt dies nicht ein. Als der „Generatormotor” kann auch ein Motorgenerator verwendet werden, der als Antriebsquelle eines Hybridfahrzeugs dient.
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In der vorstehenden Beschreibung kann in den Schritten S13 und S15 die Bestimmung auf der Anschlussspannung V_Pb und dem Entladestrom I_Pb erfolgen, um die Situation zu bestimmen, dass die Bleibatterie 32 über den vorbestimmten Schwellenwert hinaus entladen wird. Jedoch schränkt dies nicht ein. In einem alternativen Beispiel kann die Bestimmung der Situation vom übermäßigen Entladen der Bleibatterie 32 allein auf der Basis der Anschlussspannung V_Pb erfolgen. In einer anderen Alternative kann die Bestimmung zur Situation vom übermäßigen Entladen der Bleibatterie 32 allein auf der Basis des Entladestrom I_Pb erfolgen.
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In der vorstehenden Beschreibung kann die Hauptsteuereinrichtung 60 als die „Schaltersteuereinrichtung” dienen. Jedoch schränkt dies nicht ein. Es kann auch eine andere Steuereinrichtung oder andere Steuereinrichtungen wie etwa die Batteriesteuereinrichtung 42 als die „Schaltersteuereinrichtung” dienen. Darüber hinaus kann in der vorstehenden Beschreibung der Schalter SW1 an der negativen Elektrodenleitung 37 der Lithium-Ionen-Batterie 31 vorgesehen sein. Jedoch schränkt dies nicht ein. In einem alternativen Beispiel kann der Schalter SW1 auch an der positiven Elektrodenleitung 33 der Lithium-Ionen-Batterie 31 vorgesehen sein, wie in 2 mit der strichpunktierten Linie angegeben.
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In einer oben beschriebenen Ausführung kann die in 1 dargestellte Hauptsteuereinrichtung 60 durch eine Schaltung implementiert werden, die zumindest eine integrierte Halbleiterschaltung enthält, wie etwa zumindest einen Prozessor (zum Beispiel eine zentrale Prozessoreinheit (CPU)), zumindest eine anwenderspezifische integrierte Schaltung (ASIC), und/oder zumindest ein feldprogrammierbares Gate Array (FPGA). Zumindest ein Prozessor kann durch Lesen von Anweisungen von zumindest einem maschinenlesbaren berührbaren Medium konfiguriert sein, um alle oder einen Teil der Funktionen der Hauptsteuereinrichtung 60 durchzuführen. Ein solches Medium kann viele Formen einnehmen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, einen beliebigen Typ von magnetischem Medium wie etwa einer Festplatte, einem beliebigen Typ eines optischen Mediums wie etwa einer Compact Disc (CD), und einer Digital Video Disc (DVD), einem beliebigen Typ von Halbleiterspeicher (z. B. einer Halbleiterschaltung) wie etwa einem flüchtigen Speicher und einem nicht-flüchtigen Speicher. Der flüchtige Speicher kann einen dynamischen Direktzugriffsspeicher (DRAM) und einen statischen Direktzugriffsspeicher (SRAM) enthalten, und der nicht-flüchtige Speicher kann ein ROM und ein nicht-flüchtiges RAM (NVRAM) enthalten. Die ASIC ist eine integrierte Schaltung (IC), die zur Durchführung kundenspezifiziert ist, und das FPGA ist eine integrierte Schaltung, die konstruiert ist, um nach der Herstellung konfiguriert zu werden, um alle oder einen Teil der Funktionen der in 1 dargestellten Einheiten durchzuführen.
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Obwohl im Vorstehenden als Beispiel unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen einige bevorzugte Ausführungen der Erfindung beschrieben worden sind, ist die Erfindung keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt. Es sollte sich verstehen, dass von Fachkundigen Modifikationen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang abzuweichen, der durch die beigefügten Ansprüche definiert ist. Die Erfindung soll solche Modifikationen und Veränderungen beinhalten, insofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
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Eine Fahrzeugstromquelle enthält einen mit einem Verbrennungsmotor verbundenen Motorgenerator, einen ersten Stromspeicher, einen zweiten Stromspeicher, einen Leitungsschalter und eine Schaltersteuereinrichtung. Die ersten und zweiten Stromspeicher sind parallel mit dem Motorgenerator verbunden. Der Leitungsschalter schaltet die Verbindung des Generatormotors mit dem zweiten Stromspeicher von einem leitenden Zustand zu einem Ausschaltzustand und umgekehrt. Die Schaltersteuereinrichtung schaltet den Leitungsschalter vom leitenden Zustand zum Ausschaltzustand unter einer Bedingung, dass der Motorgenerator im mit Strom versorgten Zustand angesteuert wird. Die Schaltersteuereinrichtung schaltet den Leitungsschalter vom Ausschaltzustand zum leitenden Zustand unter einer Bedingung, dass, mit dem zum Ausschaltzustand geschalteten Leitungsschalter, der zweite Stromspeicher über einen Schwellenwert hinaus entlädt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2016-104502 [0001]
- JP 2014-36557 A [0003, 0003]
