DE102018202860A1

DE102018202860A1 - Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018202860A1
Application number: DE102018202860.5A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kinoshita
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2018-10-04
Also published as: JP6467451B2; CN108656968A; CN108656968B; US20180281615A1; JP2018166380A; US10399454B2

Abstract

Durch die vorliegende Erfindung wird eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung bereitgestellt, mit: einem Motorgenerator, einer ersten Stromspeichereinrichtung, einer zweiten Stromspeichereinrichtung, einem Schalter, einer Schaltersteuereinheit und einer Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung. Die Schaltersteuereinheit ist dafür konfiguriert, zu veranlassen, dass der erste Unterbrechungszustand des Schalters, der schaltbar ist zwischen einem ersten elektrisch leitenden Zustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung miteinander zu verbinden, und einem ersten Unterbrechungszustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung voneinander zu isolieren, in einer Situation aufrechtzuerhalten wird, in der die erste Stromspeichereinrichtung über einen Schwellenwert hinausgehend entladen wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators in einen Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und bestimmt wird, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich in einem abnormalen Zustand befindet.

Description

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 28. März 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-063514 , deren gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine an einem Fahrzeug montierbare Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung.
Es wurden verschiedene Vorschläge für eine an einem Fahrzeug montierbare Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung gemacht. Beispielsweise schlägt die JP 2014 - 36557 A eine Stromversorgungsvorrichtung vor, die Strom mittels einer durch einen Motorgenerator, z.B. einen integrierten Startergenerator (ISG), ausgeführten Regeneration erzeugt. Die in der JP 2014-36557 A dargestellte Stromversorgungsvorrichtung weist Stromspeichereinrichtungen auf, wie beispielsweise Batterien, d.h. eine Bleibatterie und eine Lithiumionenbatterie, die parallel geschaltet sind. Diese Konfiguration ermöglicht das Laden nicht nur der Bleibatterie, sondern auch der Lithiumionenbatterie mittels elektrischer Energie, die durch Regeneration gewonnen wird, wodurch es möglich ist, die regenerative elektrische Energie zu erhöhen und dementsprechend die Energieeffizienz des Fahrzeugs zu verbessern.
Elektrische Lasten, wie beispielsweise Aktuatoren, sind mit den jeweiligen Stromspeichereinrichtungen verbunden, die in einer Stromversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden. Mit einem Trend hin zu einer Zunahme des Energieverbrauchs der elektrischen Lasten Jahr für Jahr tritt eine Situation auf, bei der in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der mit den jeweiligen Stromspeichereinrichtungen verbundenen elektrischen Lasten eine bestimmte Stromspeichereinrichtung darunter möglicherweise übermäßig entladen wird. In einer solchen Situation, bei der eine übermäßige Entladung der Stromspeichereinrichtung auftritt, kann eine mögliche Maßnahme zum Vermeiden der übermäßigen Entladung darin bestehen, einen in einer Stromversorgungsschaltung vorgesehenen Schalter zu steuern, um die mehreren Stromspeichereinrichtungen miteinander zu verbinden.
Unter Umständen, bei denen die elektrischen Lasten mit den jeweiligen Stromspeichereinrichtungen verbunden sind, ist das Verbinden anderer Stromspeichereinrichtungen zum Schützen der bestimmten Stromspeichereinrichtung jedoch gleichbedeutend mit dem Verbinden neuer elektrischer Lasten mit der zu schützenden Stromspeichereinrichtung. Dies kann in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der neuen elektrischen Lasten, die mit der zu schützenden Stromspeichereinrichtung verbunden werden sollen, möglicherweise zu einer weiteren Entladung der zu schützenden Stromspeichereinrichtung führen. Daher ist es erwünscht, einen geeigneten Schutz der Stromspeichereinrichtung zu erzielen.
Es ist wünschenswert, eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, eine Stromspeichervorrichtung zu schützen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die an einem Fahrzeug montierbar ist, das einen Motor aufweist. Die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung weist auf: einen mit dem Motor verbundenen Motorgenerator, eine erste Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem Motorgenerator verbunden zu werden, eine zweite Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, parallel zur ersten Stromspeichereinrichtung mit dem Motorgenerator verbunden zu werden, einen Schalter, der umschaltbar ist zwischen einem ersten elektrisch leitenden Zustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung miteinander zu verbinden, und einem ersten Unterbrechungszustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung voneinander zu isolieren, eine Schaltersteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, zu veranlassen, dass der Schalter von dem ersten elektrisch leitenden Zustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet wird, wenn der Motorgenerator in einen Antriebszustand gesteuert wird, und eine Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob sich die zweite Stromspeichereinrichtung in einem normalen Zustand befindet, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung normal entladen werden kann, oder in einem abnormalen Zustand, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung nicht normal entladen werden kann. Die Schaltersteuereinheit veranlasst, dass der Schalter in einer Situation, in der die erste Stromspeichereinrichtung über einen Schwellenwert hinaus entladen wird, vom ersten Unterbrechungszustand auf den ersten elektrisch leitenden Zustand geschaltet wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators in den Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt hat, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich in einem normalen Zustand befindet, und die Schaltersteuereinheit veranlasst, dass der erste Unterbrechungszustand des Schalters in der Situation beibehalten wird, in der die erste Stromspeichereinrichtung über den Schwellenwert hinaus entladen wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators in den Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt hat, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung bereitgestellt, die an einem Fahrzeug montierbar ist, das einen Motor aufweist. Die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung weist auf: einen mit dem Motor verbundenen Motorgenerator, eine erste Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem Motorgenerator verbunden zu werden, eine zweite Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, parallel zur ersten Stromspeichereinrichtung mit dem Motorgenerator verbunden zu werden, einen Schalter, der umschaltbar ist zwischen einem ersten elektrisch leitenden Zustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung miteinander zu verbinden, und einem ersten Unterbrechungszustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung voneinander zu isolieren, und eine Schaltung, die dafür konfiguriert ist, zu veranlassen, dass der Schalter vom ersten elektrisch leitenden Zustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet wird, wenn der Motorgenerator in einen Antriebszustand gesteuert wird, zu bestimmen, ob sich die zweite Stromspeichereinrichtung in einem normalen Zustand befindet, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung normal entladen werden kann, oder in einem abnormalen Zustand, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung nicht normal entladen werden kann, zu veranlassen, dass der Schalter in einer Situation, in der die erste Stromspeichereinrichtung über einen Schwellenwert hinaus entladen wird, vom Unterbrechungszustand auf den ersten elektrisch leitenden Zustand geschaltet wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators auf den Antriebszustand in den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und bestimmt wird, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im normalen Zustand befindet, und zu veranlassen, dass der erste Unterbrechungszustand des Schalters in der Situation aufrechterhalten wird, in der die erste Stromspeichereinrichtung über den Schwellenwert hinaus entladen wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators auf den Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und bestimmt wird, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet.
Nachstehend werden einige Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass die folgende Beschreibung sich auf erläuternde Beispiele der Erfindung bezieht und nicht als die Erfindung einschränkend betrachtet werden soll. Faktoren, die, ohne darauf beschränkt zu sein, numerische Werte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten und wie die Komponenten miteinander verbunden sind, beinhalten, dienen lediglich zur Veranschaulichung und sollen nicht als die Erfindung einschränkend betrachtet werden. Ferner sind Elemente in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen, die in einem allgemeinsten unabhängigen Anspruch der Erfindung nicht aufgeführt sind, optional und können bei Bedarf bereitgestellt werden. Die Zeichnungen sind schematisch und sollen nicht als maßstabsgetreu betrachtet werden. In der vorliegenden Beschreibung und in den Zeichnungen sind Elemente, die im Wesentlichen die gleiche Funktion und Konfiguration haben, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht wiederholt beschrieben.

1 zeigt schematisch ein Beispiel einer Konfiguration eines Fahrzeugs, das eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist;
2 zeigt ein Schaltungsdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Stromversorgungsschaltung;
3 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation, bei der ein Startergenerator in einen Stromerzeugungszustand gesteuert wird;
4 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation, bei der der Startergenerator in einen Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert wird;
5 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Prozedur zum Ausführen einer Batterieschutzsteuerung;
6 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer detaillierten Prozedur zum Ausführung von Schritt S13 von 5;
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer detaillierten Prozedur zum Ausführen von Schritt S14 von 5;
8 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung;
9 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung;
10 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung;
11 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung;
12 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung; und
13 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation im Verlauf der Batterieschutzsteuerung.

1 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Konfiguration eines Fahrzeugs 11, das eine Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 10 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung aufweist. Gemäß 1 kann das Fahrzeug 11 mit einer Antriebseinheit 13 versehen sein. Die Antriebseinheit 13 kann einen als eine Antriebsquelle dienenden Verbrennungsmotor 12 aufweisen. Der Verbrennungsmotor 12 kann eine Kurbelwelle 14 aufweisen, die über einen Riemenmechanismus 15 mechanisch mit einem Startergenerator 16 verbunden ist. In einer Ausführungsform kann der Startergenerator 16 als ein „Motorgenerator“ dienen. Der Verbrennungsmotor 12 kann auch über einen Drehmomentwandler 17 mit einem Getriebemechanismus 18 verbunden sein. Der Getriebemechanismus 18 kann über ein Element, wie beispielsweise einen Differentialmechanismus 19 mit Rädern 20 verbunden sein.
Der mit dem Verbrennungsmotor 12 verbundene Startergenerator 16 kann ein sogenannter integrierter Startergenerator (ISG) sein, der sowohl als Stromgenerator als auch als Elektromotor dient. Der Startergenerator 16 kann nicht nur als über die Kurbelwelle 14 angetriebener Stromgenerator dienen, sondern kann auch als ein Elektromotor dienen, der die Kurbelwelle 14 in Drehbewegung versetzt. Beispielsweise kann der Startergenerator 16 in einen Antriebszustand als Elektromotor gesteuert werden, wenn der Verbrennungsmotor 12 nach einer Leerlaufstoppsteuerung neu gestartet wird, oder wenn er den Verbrennungsmotor 12 beim Anfahren und Beschleunigen unterstützt. Der Startergenerator 16 kann einen Stator 21 mit einer Statorspule und einen Rotor 22 mit einer Feldspule aufweisen. Der Startergenerator 16 kann ferner eine ISG-Steuereinheit 23 aufweisen, um einen elektrisch leitenden Zustand jeweils der Statorspule und der Feldspule zu steuern. Die ISG-Steuereinheit 23 kann Komponenten aufweisen, wie beispielsweise einen Wechselrichter, einen Regler und einen Mikrocomputer. Die ISG-Steuereinheit 23 kann den elektrisch leitenden Zustand jeweils der Feldspule und der Statorspule steuern, wodurch das Drehmoment bei der Erzeugung von elektrischem Strom, das Drehmoment im Antriebszustand oder irgendein anderer Faktor des Startergenerators 16 gesteuert wird.
Stromversorgungsschaltung
Es folgt eine Beschreibung einer in der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 10 vorgesehenen Stromversorgungsschaltung 30. 2 zeigt ein Schaltbild zum Darstellen eines Beispiels der Stromversorgungsschaltung 30. Gemäß 2 kann die Stromversorgungsschaltung 30 eine Bleibatterie 31 und eine Lithiumionenbatterie 32 aufweisen. In einer Ausführungsform kann die Bleibatterie 31 als eine „erste Stromspeichereinrichtung“ dienen. In einer Ausführungsform kann die Lithiumionenbatterie 32 als eine „zweite Stromspeichereinrichtung“ dienen. Die Bleibatterie 31 kann dafür konfiguriert sein, elektrisch mit dem Startergenerator 16 verbunden zu werden. Die Lithiumionenbatterie 32 kann dafür konfiguriert sein, parallel zur Bleibatterie 31 elektrisch mit dem Startergenerator 16 verbunden zu werden. Die Lithiumionenbatterie 32 kann eine Klemmenspannung aufweisen, die höher ausgelegt ist als eine Klemmenspannung der Bleibatterie 31, um die Lithiumionenbatterie 32 aktiv zu entladen. Ferner kann die Lithiumionenbatterie 32 einen Innenwiderstand aufweisen, der niedriger ausgelegt ist als der Innenwiderstand der Bleibatterie 31, um die Lithiumionenbatterie 32 aktiv zu laden und zu entladen.
Die Bleibatterie 31 kann einen positiven Elektrodenanschluss 31a aufweisen, der mit einer positiven Elektrodenleitung 33 verbunden ist. Die Lithiumionenbatterie 32 kann einen positiven Elektrodenanschluss 32a aufweisen, der mit einer positiven Elektrodenleitung 34 verbunden ist. Der Startergenerator 16 kann einen positiven Elektrodenanschluss 16a aufweisen, der mit einer positiven Elektrodenleitung 35 verbunden ist. Diese positiven Elektrodenleitungen 33 bis 35 können über einen Knoten 36 miteinander verbunden sein. Die Bleibatterie 31 kann einen negativen Elektrodenanschluss 31b aufweisen, der mit einer negativen Elektrodenleitung 37 verbunden ist. Die Lithiumionenbatterie 32 kann einen negativen Elektrodenanschluss 32b aufweisen, der mit einer negativen Elektrodenleitung 38 verbunden ist. Der Startergenerator 16 kann einen negativen Elektrodenanschluss 16b aufweisen, der mit einer negativen Elektrodenleitung 39 verbunden ist. Diese negativen Elektrodenleitungen 37 bis 39 können jeweils mit einem Referenzpotentialpunkt 40 verbunden sein.
In der positiven Elektrodenleitung 33 der Bleibatterie 31 kann ein Schalter SW1 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform kann der Schalter SW1 als ein „Schalter“ oder ein „erster Schalter“ dienen. Der Schalter SW1 kann zwischen einem elektrisch leitenden Zustand und einem Unterbrechungszustand umgeschaltet werden. Durch Schalten des Schalters SW1 auf den elektrisch leitenden Zustand kann ermöglicht werden, dass der Startergenerator 16 und die Bleibatterie 31 miteinander verbunden werden, während durch Schalten des Schalters SW1 auf den Unterbrechungszustand ermöglicht werden kann, dass der Startergenerator 16 und die Bleibatterie 31 voneinander isoliert sind. Ferner kann in der positiven Elektrodenleitung 34 der Lithiumionenbatterie 32 ein Schalter SW2 vorgesehen sein. In einer Ausführungsform kann der Schalter SW2 als ein „zweiter Schalter“ dienen. Der Schalter SW2 kann zwischen einem elektrisch leitenden Zustand und einem Unterbrechungszustand umgeschaltet werden. Durch Schalten des Schalters SW2 auf den elektrisch leitenden Zustand kann ermöglicht werden, dass der Startergenerator 16 und die Lithiumionenbatterie 32 miteinander verbunden werden, während durch Schalten des Schalters SW2 auf den Unterbrechungszustand ermöglicht werden kann, dass der Startergenerator 16 und die Lithiumionenbatterie 32 voneinander isoliert sind. Der Schalter SW1 und der Schalter SW2 können jeweils durch ein Halbleiterelement konfiguriert sein, wie z.B. einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ohne darauf beschränkt zu sein. In einer alternativen Ausführungsform können der Schalter SW1 und der Schalter SW2 jeweils ein mechanischer Schalter sein, der einen Kontakt beispielsweise mittels einer elektromagnetischen Kraft öffnet und schließt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Schalter SW1 und der Schalter SW2 jeweils beispielsweise auch als ein Relais oder ein Kontakt bezeichnet werden.
Gemäß 1 kann die Stromversorgungsschaltung 30 ein Batteriemodul 41 aufweisen. Die Lithiumionenbatterie 32 und die Schalter SW1 und SW2 können im Batteriemodul 41 enthalten sein. Das Batteriemodul 41 kann ferner die Batteriesteuereinheit 42 aufweisen. Die Batteriesteuereinheit 42 kann beispielsweise einen Mikrocomputer aufweisen. Die Batteriesteuereinheit 42 kann eine Überwachungsfunktion und eine Steuerfunktion haben. Nicht einschränkende Beispiele der Überwachungsfunktion sind das Überwachen eines Ladezustands SOC, von Lade- und Entladeströmen, einer Klemmenspannung und einer Zellentemperatur der Lithiumionenbatterie 32. Nicht einschränkende Beispiele der Steuerfunktion sind das Steuern des Schaltvorgangs jedes der Schalter SW1 und SW2.
Die positive Elektrodenleitung 33 der Bleibatterie 31 kann mit einer elektrischen Lastgruppe 50 verbunden sein, die mehrere elektrische Lasten enthält. Nicht einschränkende Beispiele elektrischer Lasten, die die elektrische Lastgruppe 50 konfigurieren, sind ein Antiblockiersystem 51, das die Fahrlage des Fahrzeugs 11 stabilisiert, eine elektrische Servolenkeinrichtung 52, die einen durch einen Fahrer ausgeführten Lenkvorgang unterstützt, Scheinwerfer 53, die Licht in die Vorausrichtung des Fahrzeugs 11 projizieren, und ein Armaturenbrett 54, das einem Insassen verschiedene Informationselemente anzeigt. Unter den vorstehend beispielhaft dargestellten elektrischen Lasten können das Antiblockiersystem 51, die elektrische Servolenkeinrichtung 52 und die Scheinwerfer 53 jeweils eine Einrichtung mit hoher Leistungsaufnahme sein, deren Energieverbrauch einen vorgegebenen elektrischen Energieschwellenwert überschreitet. In einer Ausführungsform kann die Einrichtung mit hoher Leistungsaufnahme eine „Last mit hoher Leistungsaufnahme“ sein. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einrichtung mit hoher Leistungsaufnahme, die den hohen Energieverbrauch hat, nicht auf die vorstehend beschriebenen Einrichtungen beschränkt ist. Nicht einschränkende Beispiele einer Einrichtung, die der Einrichtung mit hoher Leistungsaufnahme entspricht, sind ein Heizgebläse, eine Heizeinrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) und eine elektrische Heizeinrichtung.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann die positive Elektrodenleitung 33 der Bleibatterie 31 auch mit verschiedenen Steuereinheiten als die elektrischen Lasten verbunden sein, z.B. mit einer ISG-Steuereinheit 23, einer Batteriesteuereinheit 42 und einer später beschriebenen Hauptsteuereinheit 60. Mit anderen Worten, in einer beispielhaften Ausführungsform können die verschiedenen Steuereinheiten, wie beispielsweise die ISG-Steuereinheit 23, die Batteriesteuereinheit 42 und die Hauptsteuereinheit 60, jeweils als eine der elektrischen Lasten bereitgestellt werden, die die elektrische Lastgruppe 50 konfigurieren. Ferner kann die negative Elektrodenleitung 37 der Bleibatterie 31 einen Batteriesensor 55 aufweisen. Der Batteriesensor 55 kann eine Erfassungsfunktion haben. Nicht einschränkende Beispiele der Erfassungsfunktion sind eine Erfassung eines Ladezustands SOC, eines Lade- und Entladestroms und einer Klemmenspannung der Bleibatterie 31. Die positive Elektrodenleitung 33 kann auch mit einer Sicherung 56 versehen sein, die die elektrische Lastgruppe 50 und andere Einrichtungen schützt.
Lade-/Entladesteuerung der Batterie
Nachstehend wird eine Lade-/Entladesteuerung der Lithiumionenbatterie 32 beschrieben. Um den Lade- und den Entladevorgang der Lithiumionenbatterie 32 zu steuern, kann die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 10 die Hauptsteuereinheit 60 aufweisen. Die Hauptsteuereinheit 60 kann beispielsweise einen Mikrocomputer aufweisen. Die Hauptsteuereinheit 60 und andere Steuereinheiten, wie beispielsweise die ISG-Steuereinheit 23 und die Batteriesteuereinheit 42, können derart miteinander verbunden sein, dass sie in der Lage sind, über ein fahrzeugeigenes Netzwerk 61 wechselseitig und frei zu kommunizieren. Nicht einschränkende Beispiele des fahrzeugeigenen Netzwerks 61 sind ein Controller Area Network (CAN) und ein Local Interconnect Network (LIN). Die Hauptsteuereinheit 60 kann den Ladevorgang und den Entladevorgang der Lithiumionenbatterie 32 durch Steuern des Startergenerators 16 auf der Basis des Ladezustands SOC der Lithiumionenbatterie 32 in einen Stromerzeugungszustand oder einen Stromerzeugungsunterbrechungszustand steuern. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ladezustand SOC ein Verhältnis zwischen einer in der Batterie gespeicherten Strommenge und einer konzipierten Kapazität der Batterie bezeichnet. Der Ladezustand SOC kann von der Batteriesteuereinheit 42 zur Hauptsteuereinheit 60 übertragen werden.
3 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation, wenn der Startergenerator 16 in den Stromerzeugungszustand gesteuert wird. 4 zeigt ein Beispiel einer Stromversorgungssituation, wenn der Startergenerator 16 in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert wird. Der Stromerzeugungszustand des Startergenerators 16 kann einen auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand aufweisen, in dem der Startergenerator 16 mittels vom Verbrennungsmotor 12 herrührender Leistung angetrieben und in Drehbewegung versetzt wird, und einen regenerativen Stromerzeugungszustand, in dem der Startergenerator 16 durch kinetische Energie angetrieben und in Drehbewegung versetzt wird, die beim Abbremsen des Fahrzeugs 11 erzeugt wird.
Gemäß 3 kann der Startergenerator 16 in den auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand gesteuert werden, wenn beispielsweise eine Lademenge der Lithiumionenbatterie 32 niedrig ist. Mit anderen Worten, in einem beispielhaften Fall, in dem der Ladezustand SOC der Lithiumionenbatterie 32 unter einen vorgegebenen unteren Grenzwert abfällt, kann der Startergenerator 16 in den auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand gesteuert werden, um die Lithiumionenbatterie aufzuladen und den Ladezustand SOC der Ionenbatterie 32 zu verbessern. Wenn der Startergenerator 16 in den auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand gesteuert wird, kann eine elektrische Stromerzeugungsspannung des Startergenerators 16 über die Klemmenspannung der Lithiumionenbatterie 32 hinaus ansteigen. Dies bewirkt, dass der Startergenerator 16 Komponenten, wie beispielsweise der Lithiumionenbatterie 32, der elektrischen Lastgruppe 50 und der Bleibatterie 31, erzeugten elektrischen Strom zuführt, wie durch die schwarzen Pfeile in 3 dargestellt ist. Daher wird die Lithiumionenbatterie 32 durch den Startergenerator 16 aufgeladen.
Gemäß 4 kann der Startergenerator 16 in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert werden, wenn beispielsweise eine ausreichende Lademenge der Lithiumionenbatterie 32 gewährleistet ist. Mit anderen Worten, in einem beispielhaften Fall, in dem der Ladezustand SOC der Lithiumionenbatterie 32 einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet, kann der Startergenerator 16 in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert werden, um das Entladen der Lithiumionenbatterie 32 zum Vermindern einer Verbrennungsmotorlast zu erleichtern. Wenn der Startergenerator 16 in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert wird, kann die elektrische Spannung des Startergenerators 16 unter die Klemmenspannung der Lithiumionenbatterie 32 abfallen. Dies bewirkt, dass der elektrischen Lastgruppe 50 von der Lithiumionenbatterie 32 Strom zugeführt wird, wie durch einen schwarzen Pfeil in 4 dargestellt ist. Daher wird es möglich, die elektrische Stromerzeugung des Startergenerators 16 zu unterdrücken, wodurch eine Verminderung der Verbrennungsmotorlast ermöglicht wird.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann der Startergenerator 16 auf der Basis des Ladezustands SOC in den Zustand, wie beispielsweise den auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand und den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert werden. Um den Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 11 zu verbessern, kann der Startergenerator 16 bei Verzögerung des Fahrzeugs 11 in den regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden. Dies ermöglicht es, die kinetische Energie des Fahrzeugs 11 in elektrische Energie umzuwandeln und die umgewandelte elektrische Energie zu sammeln, wodurch es möglich wird, die Energieeffizienz des Fahrzeugs 11 zu verbessern. Ob die Stromerzeugung mittels der durch den Startergenerator 16 ausgeführten Regeneration ausgeführt wird, kann auf der Basis eines Faktors, wie beispielsweise des Betriebszustands eines Beschleunigungspedals und des Betriebszustands eines Bremspedals, bestimmt werden. Wenn beispielsweise das Beschleunigungspedal, das betätigt worden ist, während der Fahrt des Fahrzeugs 11 freigegeben wird, oder wenn das Bremspedal während der Fahrt des Fahrzeugs 11 betätigt wird, kann die elektrische Stromerzeugungsspannung des Startergenerators 16 über die Klemmenspannung der Lithiumionenbatterie 32 ansteigen, und der Startergenerator 16 kann in den regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden, wie in 3 dargestellt ist. Es wird daraufhingewiesen, dass, wenn der Startergenerator 16 in den auf Verbrennung basierenden Stromerzeugungszustand, in den regenerativen Stromerzeugungszustand oder in den Stromerzeugungsunterbrechungszustand gesteuert wird, der Schalter SW1 und der Schalter SW 2 im elektrisch leitenden Zustand gehalten werden können, wie in den 3 und 4 dargestellt ist.
Batterieschutzsteuerung
Als nächstes wird eine Batterieschutzsteuerung beschrieben, die die Bleibatterie 31 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform schützt. Die Batterieschutzsteuerung kann durch die Hauptsteuereinheit 60 in jedem vorgegebenen Zyklus ausgeführt werden. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer Prozedur zum Ausführen der Batterieschutzsteuerung. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer ausführlichen Prozedur zum Ausführen von Schritt S13 in 5. 7 zeigt ein Ablaufdiagramm zum Darstellen eines Beispiels einer ausführlichen Prozedur zum Ausführen von Schritt S14 von 5. Die 8 bis 13 zeigen jeweils ein Beispiel einer Stromversorgungssituation in einem entsprechenden Verlauf der Batterieschutzsteuerung. Es wird daraufhingewiesen, dass die Zustände EIN und AUS in den 5 bis 13 den elektrisch leitenden Zustand bzw. den Unterbrechungszustand des entsprechenden Schalters SW1 oder SW2 bezeichnen. In den 5 bis 7 bezeichnen ferner „ISG“, „PbB“ und „LIB“ den Startergenerator 16, die Bleibatterie 31 bzw. die Lithiumionenbatterie 32.
Gemäß 1 kann die Hauptsteuereinheit 60, die die ISG-Steuereinheit 23 und die Batteriesteuereinheit 42 insgesamt steuert, Einheiten wie beispielsweise eine Schaltersteuereinheit 70, eine Batteriebestimmungseinrichtung 71 und eine Motorsteuereinheit 72 aufweisen. Die Schaltersteuereinheit 70 der Hauptsteuereinheit 60 kann einen Betriebs-Sollwert jedes der Schalter SW1 und SW2 auf der Basis eines Betriebszustands jeder Komponente unter dem Startergenerator 16, der Bleibatterie 31 und der Lithiumionenbatterie 32 einstellen, und kann ein dem derart eingestellten Betriebs-Sollwert entsprechendes Steuersignal an die Batteriesteuereinheit 42 ausgeben. Die Batteriebestimmungseinrichtung 71 der Hauptsteuereinheit 60 kann auf der Basis des Betriebszustands des Startergenerators 16 und/oder der Lithiumionenbatterie 32 bestimmen, ob die Lithiumionenbatterie 32 sich in einem normalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 normal entladen werden kann. In einer Ausführungsform kann die Batteriebestimmungseinrichtung 71 als eine „Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung“ dienen. Die Motorsteuereinheit 72 der Hauptsteuereinheit 60 kann einen Betriebs-Sollwert des Startergenerators 16 auf der Basis des Betriebszustands einer oder mehrerer Komponenten unter dem Schalter SW1, dem Schalter SW2 und dem Startergenerator 16 einstellen und kann ein dem derart eingestellten Betriebs-Sollwert entsprechendes Steuersignal an die ISG-Steuereinheit 23 ausgeben.
Gemäß 5 kann in Schritt S10 bestimmt werden, ob eine Antriebsbedingung des Startergenerators erfüllt ist. Eine Situation, in der die Antriebsbedingung des Startergenerators 16 erfüllt ist, kann beispielsweise ein Fall sein, in dem der Verbrennungsmotor 12 beim Starten des Verbrennungsmotors 12 durch den Startergenerator 16 gestartet und gedreht werden soll, oder in dem der Verbrennungsmotor 12 beim Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs 11 durch den Startergenerator 16 angetrieben und unterstützt werden soll. Wenn in Schritt S10 festgestellt wird, dass die Antriebsbedingung des Startergenerators 16 erfüllt ist (S10: J), kann der Ablauf zu Schritt S11 fortschreiten, in dem der Schalter SW1 vom elektrisch leitenden Zustand auf den Unterbrechungszustand geschaltet wird. Danach kann in Schritt S12 ein Antriebsbefehl an die ISG-Steuereinheit 23 ausgegeben werden, und der Startergenerator 16 kann dementsprechend in den Antriebszustand gesteuert werden.
Auf diese Weise kann der Schalter SW1 vom elektrisch leitenden Zustand auf den Unterbrechungszustand umgeschaltet werden, wenn der Startergenerator 16 in den Antriebszustand gesteuert wird. Gemäß 8 wird durch Schalten des Schalters SW1 auf den Unterbrechungszustand veranlasst, dass eine Stromversorgungsschaltung 62, die die Lithiumionenbatterie 32 und den Startergenerator 16 aufweist, und eine Stromversorgungsschaltung 63, die die Bleibatterie 31 und die elektrische Lastgruppe 50 aufweist, voneinander isoliert werden. Daher ist es, wie durch die schwarzen Pfeile in 8 dargestellt ist, möglich, die elektrische Energie der elektrischen Lastgruppe 50 von der Bleibatterie 31 zuzuführen, während die Energiezufuhr von der Bleibatterie 31 zum Startergenerator 16 verhindert wird, auch in einer Situation, in der der Stromverbrauch des Startergenerators 16 zunimmt. Dies ermöglicht es, einen plötzlichen Spannungsabfall für die elektrische Lastgruppe 50 zu verhindern und dadurch das Fahrzeug 11 zu steuern, ohne dass der Insasse ein unangenehmes Gefühl empfindet.
Gemäß 5 kann der Ablauf zu Schritt S13 fortschreiten, nachdem in Schritt S12 der Antriebsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben wurde. In Schritt S13 kann bestimmt werden, ob die Entladesituation der Bleibatterie 31 eine Hochlast-Entladesituation ist. Nachstehend wird gemäß dem in 6 dargestellten beispielhaften Ablaufdiagramm eine Prozedur beschrieben, in der bestimmt wird, ob die Entladesituation der Bleibatterie 31 eine Hochlast-Entladesituation ist.
Gemäß 6 kann bei der Bestimmung, ob die Entladesituation der Bleibatterie 31 eine Hochlast-Entladesituation ist, in Schritt S20 bestimmt werden, ob eine Klemmenspannung V_Pb der Bleibatterie 31 kleiner ist als ein vorgegebener Spannungsschwellenwert v1. Der Ablauf kann zu Schritt S21 fortschreiten, wenn in Schritt S20 festgestellt wird, dass die Klemmenspannung V_Pb kleiner ist als der Spannungsschwellwert v1 (Schritt S20: J). In Schritt S21 kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als die Hochlast-Entladesituation bestimmt werden. Mit anderen Worten, in Schritt S21 kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als eine Situation bestimmt werden, in der die Bleibatterie 31 über einen vorgegebenen Schwellenwert hinausgehend entladen wird.
Wenn in Schritt S20 festgestellt wird, dass die Klemmenspannung V_Pb der Bleibatterie 31 größer oder gleich dem Spannungsschwellwert v1 ist (Schritt S20: N), kann der Ablauf zu Schritt S22 fortschreiten. In Schritt S22 kann bestimmt werden, ob ein Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 31 größer ist als ein vorgegebener Stromschwellenwert i1. Der Ablauf kann zu Schritt S21 fortschreiten, wenn in Schritt S22 festgestellt wird, dass der Entladestrom I_Pb größer ist als der Stromschwellenwert i1 (Schritt S22: J). In Schritt S21 kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als die Hochlast-Entladesituation bestimmt werden, d.h., sie kann als eine Situation bestimmt werden, in der die Bleibatterie 31 über den vorgegebenen Schwellenwert hinausgehend entladen wird.
Wenn in Schritt S22 festgestellt wird, dass der Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 31 kleiner oder gleich dem Stromschwellenwert i1 ist (Schritt S22: N), kann der Ablauf zu Schritt S23 fortschreiten. In Schritt S23 kann bestimmt werden, ob eine oder mehrere der Einrichtungen mit hoher Leistungsaufnahme, die jeweils einen hohen Energieverbrauch haben, wie beispielsweise das Antiblockiersystem 51, die elektrische Servolenkeinrichtung 52 und die Scheinwerfer 53, in Betrieb sind. Der Ablauf kann zu Schritt S21 fortschreiten, wenn in Schritt S23 festgestellt wird, dass mindestens eine der Einrichtungen 51 bis 53 mit hoher Leistungsaufnahme in Betrieb ist (Schritt S23: J). In Schritt S21 kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als die Hochlast-Entladesituation bestimmt werden, d.h., sie kann als eine Situation bestimmt werden, in der die Bleibatterie 31 über den vorgegebenen Schwellenwert hinausgehend entladen wird.
Wenn in Schritt S23 festgestellt wird, dass keine der Einrichtungen 51 bis 53 mit hoher Leistungsaufnahme in Betrieb ist (Schritt S23: N), kann der Ablauf zu Schritt S24 fortschreiten. In Schritt S24 kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als eine Niedriglast-Entladesituation bestimmt werden, d.h., sie kann als eine Situation bestimmt werden, in der die Bleibatterie 31 unter dem vorgegebenen Schwellenwert entladen wird. Mit anderen Worten, in einer beispielhaften Ausführungsform kann die Entladesituation der Bleibatterie 31 als eine Niedriglast-Entladesituation unter der Bedingung bestimmt werden, dass bestimmt wird, dass die Klemmenspannung V_Pb der Bleibatterie 31 größer oder gleich dem Spannungsschwellwert v1 ist, der Entladestrom I_Pb der Bleibatterie 31 kleiner oder gleich dem Stromschwellwert i1 ist, und keine der Einrichtungen 51 bis 53 mit hoher Leistungsaufnahme in Betrieb ist.
Erneut auf 5 bezugnehmend kann der Ablauf zu Schritt S14 fortschreiten, wenn gemäß der vorstehend beschriebenen beispielhaften Prozedur bestimmt wird, dass die Entladesituation der Bleibatterie 31 die Hochlast-Entladesituation ist. In Schritt S14 kann bestimmt werden, ob sich die Lithiumionenbatterie 32 in einem abnormalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 nicht in der Lage ist, normal entladen zu werden. Nachstehend wird gemäß dem in 7 dargestellten beispielhaften Ablaufdiagramm eine Prozedur beschrieben, durch die bestimmt wird, ob sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet.
Gemäß 7 wird bei der Bestimmung, ob die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet, in Schritt S30 bestimmt, ob die Hauptsteuereinheit 60 ein Abnormalitätssignal empfangen hat, das anzeigt, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet. Die Batteriesteuereinheit 42 kann bestimmen, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 in einem normalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 normal entladen werden kann, wenn der Innenwiderstand der Lithiumionenbatterie 32 einen vorgegebenen Widerstandsschwellenwert unterschreitet, und kann bestimmen, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich in einem abnormalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 nicht normal entladen werden kann, wenn der Innenwiderstand der Lithiumionenbatterie 32 den vorgegebenen Widerstandsschwellenwert überschreitet. Die Batteriesteuereinheit 42 kann auch bestimmen, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im normalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 normal entladen werden kann, wenn der Ladezustand SOC der Lithiumionenbatterie 32 einen vorgegebenen Stromspeicherschwellenwert überschreitet, und kann auch bestimmen, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 nicht normal entladen werden kann, wenn der Ladezustand SOC der Lithiumionenbatterie 32 den vorgegebenen Stromspeicherschwellenwert unterschreitet. D.h., in einer beispielhaften Ausführungsform kann durch die Batteriesteuereinheit 42 bestimmt werden, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich in dem abnormalen Zustand befindet, wenn der Innenwiderstand der Lithiumionenbatterie 32 den vorgegebenen Widerstandsschwellenwert überschreitet, oder wenn der Ladezustand SOC der Lithiumionenbatterie 32 den vorgegebenen Stromspeicherschwellenwert unterschreitet. Danach kann die Batteriesteuereinheit 42 das Abnormalitätssignal, das anzeigt, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet, an die Hauptsteuereinheit 60 übertragen. In einer Ausführungsform kann der Batteriesteuereinheit 42 als die „Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung“ dienen.
Wenn in Schritt S30 festgestellt wird, dass die Hauptsteuereinheit 60 das Abnormalitätssignal nicht empfangen hat (Schritt S30: N), kann der Ablauf zu Schritt S31 fortschreiten. In Schritt S31 kann bestimmt werden, ob der Antriebsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben worden ist. Der Ablauf kann zu Schritt S32 fortschreiten, wenn in Schritt S31 festgestellt wird, dass der Antriebsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben worden ist (Schritt S31: J). In Schritt S32 kann bestimmt werden, ob ein Entladestrom I_LIB der Lithiumionenbatterie 32 kleiner ist als ein vorgegebener Stromschwellwert i2. Eine Situation, in der bestimmt wird, dass der Entladestrom I_LIB der Lithiumionenbatterie 32 größer oder gleich dem Stromschwellwert i2 ist, ist, wenn ein ausreichender Strom von der Lithiumionenbatterie 32 zugeführt wird, während eine Antriebssteuerung des Startergenerators 16 ausgeführt wird. Wenn daher in Schritt S32 festgestellt wird, dass der Entladestrom I_LIB der Lithiumionenbatterie 32 größer oder gleich dem Stromschwellwert i2 ist (Schritt S32: N), kann der Ablauf zu Schritt S33 fortschreiten, in dem bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im normalen Zustand befindet.
Eine Situation, in der in Schritt S32 bestimmt wird, dass der Entladestrom I_LIB der Lithiumionenbatterie 32 kleiner ist als der Stromschwellwert i2, liegt vor, wenn von der Lithiumionenbatterie 32 kein ausreichender Strom zugeführt wird, während die Antriebssteuerung des Startergenerators 16 ausgeführt wird. Wenn daher in Schritt S32 festgestellt wird, dass der Entladestrom I_LIB der Lithiumionenbatterie 32 kleiner ist als der Stromschwellwert i2 (Schritt S32: J), kann der Ablauf zu Schritt S34 fortschreiten, in dem bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet. Es wird darauf hingewiesen, dass der Ablauf auch zu Schritt S34 fortschreiten kann, in dem bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet, wenn in Schritt S30 festgestellt wird, dass die Hauptsteuereinheit 60 das Abnormalitätssignal empfangen hat (Schritt S30: J).
Gemäß 5 kann der Ablauf zu Schritt S15 fortschreiten, wenn gemäß der vorstehend beschriebenen beispielhaften Prozedur bestimmt wird, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im normalen Zustand befindet (Schritt S14: N). In Schritt S15 kann der Schalter SW1 vom Unterbrechungszustand auf den elektrisch leitenden Zustand geschaltet werden. Auf diese Weise kann in einer beispielhaften Ausführungsform der Schalter SW1 vom Unterbrechungszustand unter der Bedingung auf den elektrisch leitenden Zustand geschaltet werden, dass die Entladesituation der Bleibatterie 31 als die Hochlast-Entladesituation bestimmt wird und bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im normalen Zustand befindet.
Es wird daraufhingewiesen, dass eine Situation, in der sich die Bleibatterie 31 in der Hochlast-Entladesituation befindet, in der der Schalter SW1 ausgeschaltet ist, eine Situation ist, in der die elektrische Energie, die der Lastgruppe 50 von der Bleibatterie 31 zugeführt wird, zunimmt. Daher kann der Schalter SW1 vom Unterbrechungszustand auf den elektrisch leitenden Zustand geschaltet werden, um die Lithiumionenbatterie 32 mit der elektrischen Lastgruppe 50 zu verbinden, wie in 9 dargestellt ist. Daher ist es möglich, der elektrischen Lastgruppe 50 die elektrische Energie von der Lithiumionenbatterie 32 zuzuführen, wie durch schwarze Pfeile in 9 dargestellt ist, wodurch ermöglicht wird, eine übermäßige Entladung der Bleibatterie 31 zu verhindern und dadurch die Bleibatterie 31 zu schützen. Dies ermöglicht es auch, eine Spannung der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 10 zu stabilisieren und dadurch zu ermöglichen, dass die elektrische Lastgruppe 50 normal arbeitet.
Gemäß 5 kann der Ablauf zu Schritt S16 fortschreiten, wenn in Schritt S14 festgestellt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet, in dem die Lithiumionenbatterie 32 nicht normal entladen werden kann (Schritt S14: J). In Schritt S16 kann der Unterbrechungszustand des Schalters SW1 aufrechterhalten werden. Eine Situation, in der festgestellt wird, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet, ist, wenn dem Startergenerator 16 von der Lithiumionenbatterie 32 nicht ausreichend Strom zugeführt wird, obwohl der Antriebsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben wurde, wie in 10 dargestellt ist. Mit anderen Worten wird, wie durch einen Pfeil α dargestellt ist, Schalten des Schalters SW1 auf den elektrisch leitenden Zustand in der in 10 dargestellten Situation veranlasst, dass die elektrische Energie von der Bleibatterie 31 dem Startergenerator 16 zugeführt wird, an den der Antriebsbefehl ausgegeben wird, was möglicherweise zu einer übermäßigen Entladung der Bleibatterie 31 führt. Daher kann gemäß 5 der Ablauf zu Schritt S16 fortschreiten, um den Unterbrechungszustand des Schalters SW1 aufrechtzuerhalten, wenn in Schritt S14 bestimmt wird, dass sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet (Schritt S14: J). Daher ist es möglich, die Verbindung der Bleibatterie 31 mit dem Startergenerator 16, dem der Antriebsbefehl zugeführt worden ist, zu verhindern, wie in 10 dargestellt ist, wodurch es möglich ist, eine übermäßige Entladung der Bleibatterie 31 zu verhindern und die Bleibatterie 31 zu schützen.
Gemäß 5 kann der Ablauf zu Schritt S17 fortschreiten, wenn der Unterbrechungszustand des Schalters SW1 in Schritt S16 fortgesetzt wird. In Schritt S17 kann ein Stromerzeugungsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben werden, um den Startergenerator 16 in den Stromerzeugungszustand zu steuern. Anschließend kann der Ablauf zu Schritt S18 fortschreiten, in dem der Schalter SW1 vom Unterbrechungszustand auf den elektrisch leitenden Zustand geschaltet wird, woraufhin der Ablauf zu Schritt S19 fortschreiten kann, in dem der Schalter SW2 vom elektrisch leitenden Zustand auf den Unterbrechungszustand geschaltet werden kann.
Mit anderen Worten, gemäß 11 kann der Stromerzeugungsbefehl an den Startergenerator 16 ausgegeben werden, während der Unterbrechungszustand des Schalters SW1 aufrechterhalten wird, woraufhin gemäß 12 der Schalter SW1 vom Unterbrechungszustand auf den elektrisch leitenden Zustand geschaltet werden kann. Dadurch ist es möglich, der elektrischen Lastgruppe 50 die elektrische Energie vom Startergenerator 16 zuzuführen, wie in 12 durch schwarze Pfeile dargestellt ist, wodurch eine übermäßige Entladung der Bleibatterie 31 verhindert und die Bleibatterie 31 geschützt werden kann. In 13 kann der Schalter SW2 vom elektrisch leitenden Zustand auf den Unterbrechungszustand geschaltet werden. Dadurch ist es möglich, die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand von der Stromversorgungsschaltung 30 zu isolieren, wodurch die Zuverlässigkeit der Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung 10 erhöht wird.
In der vorstehenden beispielhaften Ausführungsform wird der Schalter SW1 in einer Situation, in der die Bleibatterie 31 über den Schwellenwert hinausgehend entladen wird, vom Unterbrechungszustand auf den leitenden Zustand geschaltet unter der Bedingung, dass der Schalter SW1 gemäß der Antriebssteuerung des Startergenerators 16 auf den Unterbrechungszustand geschaltet ist, und wenn bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im normalen Zustand befindet. Daher ist es möglich, die elektrische Energie von der Lithiumionenbatterie 32 zuzuführen, die sich im normalen Zustand befindet, und ein übermäßiges Entladen der Bleibatterie 31 zu verhindern.
In der vorstehenden Ausführungsform wird der Unterbrechungszustand des Schalters SW1 in einer Situation aufrechterhalten, in der die Bleibatterie 31 über den Schwellenwert hinausgehend entladen wird, unter der Bedingung, dass der Schalter SW1 gemäß der Antriebssteuerung des Startergenerators 16 auf den Unterbrechungszustand geschaltet ist, und wenn bestimmt wird, dass die Lithiumionenbatterie 32 sich im abnormalen Zustand befindet. Daher ist es möglich, eine Entladung von der Bleibatterie 31 zum Startergenerator 16 zu verhindern und ein übermäßiges Entladen der Bleibatterie 31 zu verhindern.
Obgleich vorstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen einige Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist die Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich. Beispielsweise werden in einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die Bleibatterie 31 als die erste Stromspeichereinrichtung 32 und die Lithiumionenbatterie 32 als die zweite Stromspeichereinrichtung verwendet, dies ist jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann ein beliebiger anderer Batterie- oder Kondensatortyp verwendet werden. Ferner sind in einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform die erste Stromspeichereinrichtung und die zweite Stromspeichereinrichtung im Typ voneinander verschieden, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform können die erste Stromspeichereinrichtung und die zweite Stromspeichereinrichtung vom gleichen Typ sein. In einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird der Startergenerator 16 als der integrierte Startergenerator (ISG) als ein nicht einschränkendes Beispiel eines „Motorgenerators“ beschrieben, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Motorgenerator als eine Antriebsquelle eines Hybridfahrzeugs verwendet werden.
In einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform dient die Hauptsteuereinheit 60 als die Schaltersteuereinheit, die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung und die Motorsteuereinheit, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann eine beliebige andere Steuereinheit als die Schaltersteuereinheit, die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung und die Motorsteuereinheit dienen. In einer noch anderen Ausführungsform können die Schaltersteuereinheit, die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung und die Motorsteuereinheit durch mehrere Steuereinheiten konfiguriert sein. Ferner sind in einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform der Schalter SW1 und der Schalter SW2 im Batteriemodul 41 vorgesehen, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform können der Schalter SW1 und der Schalter SW2 außerhalb des Batteriemoduls 41 angeordnet sein. In einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform ist der Schalter SW2 auf der positiven Elektrodenleitung 34 der Lithiumionenbatterie 32 angeordnet, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann, wie durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie in 2 dargestellt ist, der Schalter SW2 auf der negativen Elektrodenleitung 38 der Lithiumionenbatterie 32 angeordnet sein.
In einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform wird durch die Schritte S20, S22 und S23 des in 6 dargestellten Ablaufdiagramms bestimmt, ob sich die Bleibatterie 31 in der Hochlast-Entladesituation befindet, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Bestimmung, ob sich die Bleibatterie 31 in der Hochlast-Entladesituation befindet, gemäß einem beliebigen anderen Verfahren erfolgen. Ferner wird in einer vorstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsform durch die Schritte S30, S31 und S32 des in 7 dargestellten Ablaufdiagramms bestimmt, ob sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet, dies ist aber nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Bestimmung, ob sich die Lithiumionenbatterie 32 im abnormalen Zustand befindet, gemäß einem beliebigen anderen Verfahren erfolgen.
Die Hauptsteuereinheit 60, die ISG-Steuereinheit 23 und die Batteriesteuereinheit 42, die in 1 dargestellt sind, sind jeweils durch eine Schaltung implementierbar, die mindestens eine integrierte Halbleiterschaltung aufweist, beispielsweise mindestens einen Prozessor (z.B. eine Zentraleinheit (CPU)), mindestens eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) und/oder mindestens ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA). Mindestens ein Prozessor ist durch Lesen von Anweisungen von mindestens einem maschinenlesbaren materiellen Medium konfigurierbar, um alle oder einen Teil der Funktionen der Hauptsteuereinheit 60, der ISG-Steuereinheit 23 und der Batteriesteuereinheit 42 auszuführen. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, und kann beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein beliebiger Typ eines magnetischen Mediums, wie beispielsweise eine Festplatte, ein beliebiger Typ eines optischen Mediums, wie beispielsweise eine CD und eine DVD, ein beliebiger Typ eines Halbleiterspeichers (d.h. einer Halbleiterschaltung), wie beispielsweise ein flüchtiger Speicher und ein nichtflüchtiger Speicher, sein. Der flüchtige Speicher kann einen DRAM- und einen SRAM-Speicher aufweisen, und der nichtflüchtige Speicher kann einen ROM- und einen NVRAM-Speicher aufweisen. Die ASIC ist eine integrierte Schaltung (IC), die spezifisch angepasst ist, um alle oder einen Teil der Funktionen der Hauptsteuereinheit 60, der ISG-Steuereinheit 23 und der Batteriesteuereinheit 42 auszuführen, die in 1 dargestellt sind, und das FPGA ist eine integrierte Schaltung, die dafür vorgesehen ist, nach der Herstellung konfiguriert zu werden, um alle oder einen Teil der Funktionen der Hauptsteuereinheit 60, der ISG-Steuereinheit 23 und der Batteriesteuereinheit 42 auszuführen.
Obwohl vorstehend einige Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Verwendung von Begriffen wie erstes, zweites usw. bezeichnet keine Reihenfolge oder Wichtigkeit, sondern vielmehr werden die Begriffe wie erstes, zweites usw. verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Es wird darauf hingewiesen, dass durch Fachleute innerhalb des durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzumfangs der Erfindung Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können. Die Erfindung soll derartige Modifikationen und Änderungen umfassen, soweit sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder ihrer Äquivalente fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017063514 [0001]
JP 2014 [0003]
JP 36557 A [0003]
JP 2014036557 A [0003]

Claims

Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung, die an einem Fahrzeug montierbar ist, das einen Motor aufweist, wobei die Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung aufweist: einen mit dem Motor verbundenen Motorgenerator; eine erste Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, mit dem Motorgenerator verbunden zu werden; eine zweite Stromspeichereinrichtung, die dazu geeignet ist, parallel zur ersten Stromspeichereinrichtung mit dem Motorgenerator verbunden zu werden; einen Schalter, der schaltbar ist zwischen einem ersten elektrisch leitenden Zustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung miteinander zu verbinden, und einem ersten Unterbrechungszustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die erste Stromspeichereinrichtung voneinander zu isolieren; eine Schaltersteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, zu veranlassen, dass der Schalter vom ersten elektrisch leitenden Zustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet wird, wenn der Motorgenerator in einen Antriebszustand gesteuert wird; und eine Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung, die dafür konfiguriert ist, zu bestimmen, ob sich die zweite Stromspeichereinrichtung in einem normalen Zustand befindet, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung normal entladen werden kann, oder in einem abnormalen Zustand, in dem die zweite Stromspeichereinrichtung nicht normal entladen werden kann; wobei die Schaltersteuereinheit veranlasst, dass der Schalter in einer Situation, in der die erste Stromspeichereinrichtung über einen Schwellenwert hinausgehend entladen wird, vom ersten Unterbrechungszustand auf den ersten elektrisch leitenden Zustand geschaltet wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators in den Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im normalen Zustand befindet, und die Schaltersteuereinheit veranlasst, dass der erste Unterbrechungszustand des Schalters in der Situation beibehalten wird, in der die erste Stromspeichereinrichtung über den Schwellenwert hinausgehend entladen wird, unter der Bedingung, dass der Schalter gemäß der Steuerung des Motorgenerators in den Antriebszustand auf den ersten Unterbrechungszustand geschaltet ist und die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Motorsteuereinheit, die dafür konfiguriert ist, den Motorgenerator zu steuern und den Motorgenerator vom Antriebszustand auf einen Stromerzeugungszustand unter der Bedingung umzuschalten, dass die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet und der erste Unterbrechungszustand des Schalters infolgedessen durch die Schaltersteuereinheit aufrechterhalten wird.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einem ersten Schalter als dem Schalter; und einem zweiten Schalter, der umschaltbar ist zwischen einem zweiten elektrisch leitenden Zustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die zweite Stromspeichereinrichtung miteinander zu verbinden, und einem zweiten Unterbrechungszustand, der es ermöglicht, den Motorgenerator und die zweite Stromspeichereinrichtung voneinander zu isolieren, wobei die Schaltersteuereinheit veranlasst, dass der zweite Schalter vom zweiten elektrisch leitenden Zustand auf den zweiten Unterbrechungszustand unter der Bedingung umgeschaltet wird, dass die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet, und der erste Unterbrechungszustand des ersten Schalters infolgedessen durch die Schaltersteuereinheit aufrechterhalten wird.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass sich die zweite Stromspeichereinrichtung im normalen Zustand befindet, wenn ein Entladestrom der zweiten Stromspeichereinrichtung in einer Situation, in der der Motorgenerator in den Antriebszustand gesteuert wird, größer oder gleich einem Stromschwellenwert ist; und bestimmt, dass die zweite Stromspeichereinrichtung sich im abnormalen Zustand befindet, wenn der Entladungsstrom der zweiten Stromspeichereinrichtung in einer Situation, in der der Motorgenerator in den Antriebszustand gesteuert wird, kleiner ist als der Stromschwellenwert.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung bestimmt, dass sich die zweite Stromspeichereinrichtung im Normalzustand befindet, wenn ein Ladezustand der zweiten Stromspeichereinrichtung einen Stromspeicherschwellenwert überschreitet; und bestimmt, dass sich die zweite Stromspeichereinrichtung im abnormalen Zustand befindet, wenn der Ladezustand der zweiten Stromspeichereinrichtung kleiner ist als der Stromspeicherschwellenwert.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Stromspeichereinrichtungsbestimmungseinrichtung: bestimmt, dass sich die zweite Stromspeichereinrichtung im Normalzustand befindet, wenn der Innenwiderstand der zweiten Stromspeichereinrichtung kleiner ist als ein Widerstandsschwellenwert; und bestimmt, dass sich die zweite Stromspeichereinrichtung im abnormalen Zustand befindet, wenn der Innenwiderstand der zweiten Stromspeichereinrichtung den Widerstandsschwellenwert überschreitet.
Fahrzeugstromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Situation, in der die erste Stromspeichereinrichtung über den Schwellenwert hinausgehend entladen wird, eine oder mehrere der folgenden Situationen aufweist: eine Situation, in der ein Entladungsstrom der ersten Stromspeichereinrichtung einen Stromschwellenwert überschreitet; eine Situation, in der eine Klemmenspannung der ersten Stromspeichereinrichtung kleiner ist als ein Spannungsschwellenwert; und eine Situation, in der eine mit der ersten Stromspeichereinrichtung verbundene Last mit großer Leistungsaufnahme in Betrieb ist.