DE102019115799B4

DE102019115799B4 - Steuerungsgerät

Info

Publication number: DE102019115799B4
Application number: DE102019115799.4A
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Takeuchi; Takunori Abukawa
Original assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Corp
Priority date: 2018-06-13
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2024-05-23
Anticipated expiration: 2039-06-12
Also published as: DE102019115799A1; JP2019216543A; JP7068936B2

Abstract

Steuerungsgerät (50) für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last (14) und die Batterie (11) parallel zu dem elektrischen Generator (20) verbunden sind, und einen Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie (11) und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators (20) angeordnet ist, mit:einer Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird;einer Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last (14) erforderlich ist; undeiner Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters (SW1, SW2) steuert, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, arbeitet, um selektiv eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator (20) zu der Batterie (11) durch den Schalter (SW1, SW2) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung zu etablieren oder zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (11) eine erste Batterie (11) und eine zweite Batterie (12) umfasst, die einen höheren internen Widerstand als die erste Batterie (11) aufweist, wobei der Schalter einen ersten Schalter (SW1) umfasst, der zwischen dem Knotenpunkt (N2) und der ersten Batterie (11) angeordnet ist, wobei der elektrische Generator (20) und die zweite Batterie (12) konstant miteinander in der elektrischen Schaltung verbunden sind, und wobei, wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) eine Betätigung des ersten Schalters (SW1) steuert, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu etablieren, und wobei, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, wenn der elektrische Generator (20) und die erste Batterie (11) elektrisch miteinander verbunden sind, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) die Betätigung des ersten Schalters (SW1) steuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu blockieren.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Diese Offenbarung betrifft im Allgemeinen ein Steuerungsgerät für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem, das mit einer Speicherbatterie bzw. einem Akkumulator ausgestattet ist, das in Fahrzeugen eingebaut ist.
2. Hintergrund der Erfindung
Die japanische Patentveröffentlichung Nr. JP 2017- 46 525 A offenbart ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug, in dem eine Verbrennungskraftmaschine eingebaut ist. Das elektrische Leistungssystem arbeitet, um einen Anteil eines Drehmoments, das durch die Verbrennungskraftmaschine ausgegeben wird, zu einem elektrischen Generator zu liefern, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, die wiederum einer elektrischen Last zugeführt wird, die in dem Fahrzeug eingebaut ist. Das elektrische Leistungssystem arbeitet ebenso, um eine Ausgabe des elektrischen Generators als eine Funktion eines elektrischen Stroms, der durch den elektrischen Generator erzeugt wird, einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine und eines Drehmoments, das durch die Verbrennungskraftmaschine ausgegeben wird, zu steuern, um einen Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine zu verbessern.
Üblicherweise umfassen elektrische Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug eingebaut sind, eine elektrische Last, die ein Anlegen einer vorgegebenen erforderlichen Spannung daran erfordert. Als einen derartigen Typ einer elektrischen Last gibt es einen Gebläsemotor, dessen Drehzahl von einem Pegel einer Spannung abhängt, die daran angelegt wird, und der eine Luftströmung erzeugt, deren Rate von einer Änderung in der Drehzahl abhängt. Wenn das Ausgabedrehmoment von der Verbrennungskraftmaschine verkleinert wird, um den Kraftstoffverbrauch in der Verbrennungskraftmaschine zu verbessern, führt dies zu einem Risiko, dass die Spannung, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, unter die erforderliche Spannung abfällt, wobei somit eine Instabilität in einem Betrieb des Gebläsemotors, d.h. ein unzureichendes Luftvolumen, das durch den Gebläsemotor erzeugt wird, die Folge ist. Die erzeugte Spannung kann unter Verwendung einer Hochsetzschaltung erhöht werden, wobei dies aber in einer Erhöhung von Herstellungskosten des Systems resultiert.
Die Druckschrift JP 2008- 189 114 A beschreibt eine elektrische Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einem Steuerungsgerät gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche 1, 2, 8 und 9. Die Einheit umfasst einen Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben von Hauptantriebsräder, einen Elektromotor zum Antreiben von Nebenantriebsräder, einen elektrischen Generator, der von der Kraftmaschine angetrieben wird und elektrische Energie zur Versorgung des Motors erzeugt, und eine Batterie zur Speicherung der Energie zur Versorgung des Motors. Wenn eine vom Generator ausgegebene Ausgangsspannung größer als eine definierte Referenzspannung ist, liefert die Einheit die vom Generator erzeugte Leistung an den Motor , und wenn die Ausgangsspannung vom Generator kleiner als die Referenzspannung ist, liefert die Einheit die Leistung von der Batterie an den Motor.
Die Druckschrift JP 2015- 13 493 A beschreibt eine Leistungserzeugungssteuerungsvorrichtung für ein elektrisches Fahrzeug. Hierbei wird aus einem Motordrehmoment-Sollwert, bei dem eine Soll-Erzeugungsleistung mit der besten Kraftstoffersparnis erzielt werden kann, und einem Generatordrehzahlsollwert die Soll-Erzeugungsleistung für die Motorsteuerung verwendet, während der Generatordrehzahlsollwert für die Steuerung des Stromerzeugungsmoments verwendet wird.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist folglich eine Aufgabe der Erfindung, ein Steuerungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, einen gewünschten Spannungspegel an eine elektrische Last anzulegen.
Diese Aufgabe wird durch ein Steuerungsgerät gemäß Patentanspruch 1, ein Steuerungsgerät gemäß Patentanspruch 2, ein Steuerungsgerät gemäß Patentanspruch 8, oder ein Steuerungsgerät gemäß Patentanspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Steuerungsgerät für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug bereitgestellt, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last und die Batterie parallel zu dem elektrischen Generator geschaltet sind, und einem Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators angeordnet ist. Das Steuerungsgerät umfasst: (a) eine Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird; (b) eine Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last erforderlich ist; und (c) eine Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters steuert. Wenn der elektrische Generator die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine erzeugt, arbeitet die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator zu der Batterie durch den Schalter auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung selektiv zu etablieren oder zu blockieren.
Wenn die elektrische Last und die Batterie mit einer elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator in der elektrischen Schaltung versorgt werden, in der die elektrische Last und die Batterie parallel zu dem elektrischen Generator geschaltet sind, ist der Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung üblicherweise unterschiedlich zu dem, wenn die Batterie von dem elektrischen Generator getrennt ist. Eine Änderung in einer Spannung, die durch den elektrischen Generator entwickelt wird, wird folglich durch ein Etablieren oder Blockieren der Zufuhr der elektrischen Leistung zu der Batterie erreicht, auch wenn ein elektrischer Strom, der durch den elektrischen Generator erzeugt wird, konstant gehalten wird. Spezifisch kann die Spannung, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, auf einen gewünschten Pegel reguliert werden, indem zwischen einer elektrischen Verbindung des elektrischen Generators mit der Batterie und einer elektrischen Trennung des elektrischen Generators von der Batterie nach Bedarf umgeschaltet wird. Dies ermöglicht es, dass die Spannung, die an die elektrische Last angelegt wird, in geeigneter Weise gesteuert wird, ohne einen Hochsetzsteller zu verwenden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der ausführlichen Beschreibung, die nachstehend angegeben ist, und aus der beigefügten Zeichnung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung ersichtlich, die jedoch nicht verwendet werden sollten, die Erfindung auf die spezifischen Ausführungsbeispiele zu begrenzen, sondern lediglich für den Zweck der Erklärung und des Verständnisses dienen.
Es zeigen:

1 ein Schaltungsdiagramm, das ein elektrisches Leistungssystem veranschaulicht;
2 eine Darstellung, die eine Leistungskurve einer Kraftmaschine darstellt;
3(a) und 3(b) Schaltungsdiagramme, die Verbindungen oder eine Trennung von Schaltern darstellen, die in einer elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems gemäß 1 angebracht sind;
4 ein Flussdiagramm eines Leistungszufuhrsteuerungsprogramms, das durch ein Steuerungsgerät ausgeführt wird, das in dem elektrischen Leistungssystem gemäß 1 eingebaut ist;
5 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung in einer Spannung darstellt, die durch einen elektrischen Generator erzeugt wird;
6 ein Zeitablaufdiagramm, das eine Änderung in einer Spannung darstellt, die durch einen elektrischen Generator erzeugt wird, der durch ein Steuerungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird;
7 ein Schaltungsdiagramm, das ein elektrisches Leistungssystem gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
8(a) und 8(b) Schaltungsdiagramme, die Verbindungen oder eine Trennung von Schaltern darstellen, die in einer elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems gemäß 7 angebracht sind;
9 ein Flussdiagramm eines Leistungszufuhrsteuerungsprogramms, das durch eine modifizierte Form eines Steuerungsgeräts ausgeführt wird;
10 ein Schaltungsdiagramm, das eine modifizierte Form eines elektrischen Leistungssystems veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Eine Steuerungsvorrichtung für das elektrische Leistungssystem 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Das elektrische Leistungssystem 100 arbeitet, um eine elektrische Leistung einer Vielzahl von Vorrichtungen zuzuführen, die in einem Fahrzeug, wie bspw. einem Kraftfahrzeug, eingebaut sind, das durch die Kraftmaschine 200, die durch eine Verbrennungskraftmaschine implementiert ist, mit Leistung versorgt oder angetrieben wird. Die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen, die innerhalb der Zeichnung verwendet werden, beziehen sich auf die gleichen oder ähnliche Teile.
ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Das elektrische Leistungssystem 100 ist, wie es in 1 veranschaulicht ist, als ein duales Leistungszufuhrsystem ausgelegt, das mit der Lithium-Ionen-Batterie 11 (auch als eine erste Batterie bezeichnet) und der Bleibatterie 12 (auch als eine zweite Batterie bezeichnet) ausgestattet ist und dazu dient, eine elektrische Leistung verschiedenen elektrischen Lasten zuzuführen.
Die Bleibatterie 12 ist aus einer bekannten Mehrzweck-Speicherbatterie bzw. einem bekannten Mehrzweck-Akkumulator hergestellt. Die Lithium-Ionen-Batterie 11 ist eine hochdichte Speicherbatterie, die einen niedrigeren Leistungsverlust und eine höhere Leistungsdichte und Energiedichte als die Bleibatterie 12 im Auflade- und Entladebetrieben aufweist. Die Lithium-Ionen-Batterie 11 ist vorzugsweise ausgelegt, einen höheren Energiewirkungsgrad als die Bleibatterie 12 in den Auflade- und Entladebetrieben aufzuweisen. Die Bleibatterie 12 weist eine höhere Speicherkapazität als die Lithium-Ionen-Batterie 11 auf. Die Lithium-Ionen-Batterie 11 weist einen niedrigeren internen Widerstand als die Bleibatterie 12 auf. Üblicherweise gilt, dass je höher der Energiewirkungsgrad ist, desto niedriger ist der interne Widerstand. Die Lithium-Ionen-Batterie 11 ist als eine zusammengesetzte Batterie konstruiert, die aus einer Vielzahl von Zellen hergestellt ist. Die Batterien 11 und 12 weisen die gleiche Nennspannung auf, bspw. 12V.
Obwohl es in Bezug auf die Zeichnung nicht ausführlich diskutiert ist, ist die Lithium-Ionen-Batterie 11 als eine Batterieeinheit U ausgelegt, die in einem Gehäuse zusammen mit einem Substrat angeordnet ist. 1 gibt die Batterieeinheit U als durch eine gestrichelte Linie umschlossen an. Die Batterieeinheit U ist mit den externen Anschlüssen P1 und P2 ausgestattet. Die Bleibatterie 12, der Anlasser bzw. die Starteinrichtung 13, der Gebläsemotor 14 und der Wechselstromgenerator 20 sind mit dem externen Anschluss P1 verbunden. Die elektrische Last 15 ist mit dem externen Anschluss P2 verbunden.
Die Starteinrichtung 13 wird verwendet, um die Kraftmaschine 200 zu starten. Die Starteinrichtung 13 ist bspw. ein Tandem-Typ, der ausgelegt ist, eine Drehung eines Ritzelzahnrades und einen Schub des Ritzelzahnrades unabhängig voneinander zu steuern, indem ein elektrischer Motor verwendet wird.
Die elektrische Last 15 umfasst eine Konstantspannungslast, die mit einer elektrischen Leistung versorgt werden muss, die bei einer konstanten Spannung gehalten wird oder die in einem vorgegebenen begrenzten Bereich variieren darf. Die Konstantspannungslast ist folglich eine geschützte Last. Beispielsweise umfasst die elektrische Last 15 eine eine Konstantspannung erfordernde elektrische Last, die eine Spannung erfordert, die ihr bei einem konstanten Pegel zugeführt wird, oder die es erlaubt, dass die zugeführte Spannung lediglich innerhalb eines vorgegebenen Bereichs variiert. Die elektrische Last 15 ist folglich eine elektrische Last, die elektrisch geschützt werden muss. Als ein Beispiel der eine Konstantspannung erfordernden elektrischen Last ist die elektrische Last 15 durch eine Navigationsvorrichtung, eine Audiovorrichtung, ein Anzeigeinstrument oder eine ECU implementiert, die eine Kraftmaschinen-ECU umfasst. Ein unerwünschtes Zurücksetzen einer derartigen elektrischen Last wird vermieden, indem eine Variation in einer Spannung einer Leistung, die einer derartigen elektrischen Last zugeführt wird, verringert wird, wodurch die Stabilität in einem Betrieb der elektrischen Last sichergestellt wird. Die elektrische Last 15 kann ebenso eine typische elektrische Last umfassen, wie bspw. eine Sitzheizung oder eine Heizung einer Enteisungsvorrichtung bei der Heckscheibe des Fahrzeugs. Die Spannung, die der elektrischen Last 15 zugeführt wird, ist kleiner oder gleich den Nennspannungen bei den Batterien 11 und 12.
Der Gebläsemotor 14 ist ein elektrischer Motor für eine Verwendung in einer Erzeugung eines Luftstromes. Der Gebläsemotor 14 ist mit einem Gebläseflügelrad verbunden, das nicht gezeigt ist, und wird durch eine elektrische Leistung betätigt, die von dem Wechselstromgenerator 20 oder der Batterie 11 oder 12 zugeführt wird. Die Drehzahl des Gebläsemotors 14 hängt von dem Pegel einer Spannung ab, die an den Gebläsemotor 14 angelegt wird, sodass sie als eine Funktion des Pegels einer derartigen Spannung variiert wird. Wenn die Drehzahl des Gebläsemotors 14 variiert wird, resultiert dies in einem verkleinerten Volumen der ausgeblasenen Luft. Der Gebläsemotor 14 ist folglich eine elektrische Last, an die ein vorgegebener erforderlicher Pegel einer Spannung angelegt werden muss. Die Spannung, die erforderlich ist, um den Gebläsemotor 14 richtig zu betätigen, hängt von einer Betriebsbedingung des Gebläsemotors 14 ab. Spezifisch hängt sie davon ab, ob der Gebläsemotor 14 in einem Ein-Zustand oder einem Aus-Zustand ist, oder von einem erforderlichen Volumen eines Luftstromes, der durch den Gebläsemotor 14 erzeugt wird. Ein maximaler Pegel einer Spannung, die erforderlich ist, um den Gebläsemotor 14 richtig zu betätigen, ist 14V, was höher als die Nennspannung (d.h. 12V) der Batterien 11 und 12 ist.
Der Wechselstromgenerator 20 dient als ein elektrischer Generator und ist mechanisch mit einer Ausgabewelle der Kraftmaschine 200 verbunden.
Der Wechselstromgenerator 20 ist konstruiert, in einer Elektrischer-Generator-Betriebsart (d.h. einer kraftstoffbetriebenen Elektrischer-Generator-Betriebsart) zu arbeiten, die durch eine Antriebsenergie, die durch die Ausgabewelle der Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, angetrieben wird. Der Wechselstromgenerator 20 kann ebenso konstruiert sein, in einer Regenerative-Leistungserzeugung-Betriebsart (bspw. einer regenerativen Bremsbetriebsart) zu arbeiten, in der eine Elektrizität durch eine Drehenergie (d.h. eine kinetische Energie) einer Achse des Fahrzeugs erzeugt wird. Der Wechselstromgenerator 20 kann mit einer rotierenden elektrischen Maschine, wie bspw. einem elektrischen Drei-Phasen-Motor oder einem Motorgenerator mit einem Wechselrichter, der als ein Leistungswandler arbeitet, ersetzt werden. Beispielsweise kann der Wechselstromgenerator 20 mit einem ISG (integrierter Startergenerator) ersetzt werden.
Die Batterieeinheit U wird nachstehend diskutiert. Die Batterieeinheit U weist in sich angeordnet den elektrischen Pfad L1, der eine Verbindung zwischen den externen Anschlüssen P1 und P2 bildet, und den elektrischen Pfad L2 auf, der den Knotenpunkt N1 auf dem elektrischen Pfad L1 und die Lithium-Ionen-Batterie 11 miteinander verbindet. Der elektrische Pfad L1 weist den Schalter SW2 (der auch als ein zweiter Schalter bezeichnet wird) bei sich angeordnet auf.
Der elektrische Pfad L2 weist den Schalter SW1 (der auch als ein erster Schalter bezeichnet wird) bei sich angeordnet auf.
Das elektrische Leistungssystem 100 ist, wie es in 1 gesehen werden kann, mit einer elektrischen Schaltung ausgestattet, die die Bleibatterie 12, den Gebläsemotor 14 und die Lithium-Ionen-Batterie 11 aufweist, die parallel zu dem Wechselstromgenerator 20 angeordnet sind. Der elektrische Pfad L3, der ein Abschnitt der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 ist und zu dem die Bleibatterie 12, der Gebläsemotor 14 und die Lithium-Ionen-Batterie 11 parallel geschaltet sind, weist in sich angeordnet die Schalter SW1 und SW2 auf, die näher an der Lithium-Ionen-Batterie 11 angeordnet sind, als es der Knotenpunkt N2 ist, an den der Wechselstromgenerator 20 angeschlossen ist. Anders ausgedrückt umfasst der elektrische Pfad L3 einen ersten elektrischen Pfad und einen zweiten elektrischen Pfad, der zu dem ersten elektrischen Pfad führt. Der erste elektrische Pfad erstreckt sich zwischen dem Knotenpunkt N2 und dem Wechselstromgenerator 20. Der zweite elektrische Pfad erstreckt sich zwischen dem Knotenpunkt N2 und der Lithium-Ionen-Batterie 11. Die Schalter SW1 und SW2 sind in dem zweiten elektrischen Pfad angeordnet. Der Wechselstromgenerator 20 ist in der Lage, eine elektrische Leistung zu der Bleibatterie 12 ohne eine elektrische Trennung des Wechselstromgenerators 20 und der Bleibatterie 12 konstant zuzuführen. Anders ausgedrückt ist kein Schalter zwischen dem Wechselstromgenerator 20 und der Bleibatterie 12 angeordnet. Auf ähnliche Weise ist der Wechselstromgenerator 20 in der Lage, eine elektrische Leistung dem Gebläsemotor 14 ohne eine elektrische Trennung des Wechselstromgenerators 20 und des Gebläsemotors 14 konstant zuzuführen. Die Bleibatterie 12 ist ebenso in der Lage, eine elektrische Leistung dem Gebläsemotor 14 ohne eine elektrische Trennung der Bleibatterie 12 und des Gebläsemotors 14 zuzuführen.
Das elektrische Leistungssystem 100 ist mit der ECU 50 ausgestattet, die als ein Steuerungsgerät arbeitet. Die ECU 50 ist durch eine elektronische Steuerungseinheit implementiert, die mit einem bekannten Mikrocomputer ausgestattet ist, der eine CPU, ein ROM, ein RAM und einen Flash-Speicher umfasst. Die ECU 50 erhält verschiedene Typen von Informationen. Die ECU 50 beschafft Informationen über Betätigungen bzw. Bedienungen des Fahrers, bspw. eine Ausgabe von einem Beschleunigungseinrichtungspositionssensor, der eine Position einer Beschleunigungseinrichtung angibt, und eine Ausgabe von einem Bremspositionssensor, der eine Position eines Bremspedals angibt. Die ECU 50 beschafft ebenso Informationen über den Zustand des Fahrzeugs, bspw. die Geschwindigkeit des Fahrzeugs von einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor. Die ECU 50 beschafft ebenso die Informationen über den Ladungszustand (SOC) der Batterien 11 und 12.
Die ECU 50 erhält eine erzeugte Spannung, die die Spannung einer Elektrizität ist, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird und durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird. Die Spannungsmessschaltung 21a ist bei einem zugehörigen Ende mit einem Punkt zwischen der Bleibatterie 12 und dem Wechselstromgenerator 20 und bei dem anderen Ende mit Masse bzw. einer Erdung verbunden. Anders ausgedrückt misst die Spannungsmessschaltung 21a die Spannung bei dem elektrischen Pfad L3, wobei sie ebenso die Anschlussspannung bei der Bleibatterie 12 misst. Die Spannungsmessschaltung 21a kann alternativ hierzu irgendwo in der Schaltung angeschlossen sein, solange sie in der Lage ist, die Spannung zu messen, die bei dem Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Beispielsweise kann die Spannungsmessschaltung 21a irgendwo bei dem elektrischen Pfad L3 angeschlossen sein.
Die ECU 50 erhält einen erzeugten Strom, der ein elektrischer Strom ist, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird und durch die Strommessschaltung 21b gemessen wird. Die Strommessschaltung 21b ist mit der ECU 50 parallel zu dem Schalter SW2 verbunden und arbeitet, um den Strom zu messen, der durch den Schalter SW2 hindurchgeht, d.h. der in dem elektrischen Pfad L1 fließt. Die Strommessschaltung 21b kann irgendwo in der Schaltung angeschlossen sein, solange sie in der Lage ist, den Strom zu messen, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Beispielsweise kann die Strommessschaltung 21b parallel zu dem Schalter SW2 angeschlossen sein, solange es lediglich erforderlich ist, dass die Strommessschaltung 21b den erzeugten Strom mißt, wenn der Schalter SW2 in dem Ein-Zustand ist.
Die ECU 50 analysiert die verschiedenen Typen von Informationen, die vorstehend diskutiert sind, um einige Steuerungsaufgaben auszuführen. Beispielsweise steuert die ECU 50 den Ein- oder Aus-Zustand der Schalter SW1 und SW2 als eine Funktion des SOC jeder der Batterien 11 und 12. Zusätzlich steuert die ECU 50 ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20 unter Verwendung der erzeugten Spannung und des erzeugten Stroms. Die ECU 50 steuert ebenso den Betrieb der Kraftmaschine 200 unter Verwendung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und der Informationen über die Betätigungen des Fahrers.
Die ECU 50 ist ausgelegt, einen Betriebspunkt der Kraftmaschine 200 in Anbetracht des Wirkungsgrades der Kraftmaschine 200 zu regulieren, wenn es erforderlich ist, den Betrieb der Kraftmaschine 200 zu steuern. Spezifisch vergrößert oder verkleinert die ECU 50 ein Drehmoment, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, auf der Grundlage davon, wo der Betriebspunkt der Kraftmaschine 200 in einem vorgegebenen Bereich mit hohem Wirkungsgrad, der einen maximalen Wirkungsgradpunkt in der Kraftmaschinenwirkungsgradkennlinie der Kraftmaschine 200 umfasst, liegt.
2 veranschaulicht eine Abbildung, die die Kraftmaschinenwirkungsgradkennlinie darstellt. Die Abbildung spezifiziert eine Leistungskurve (d.h. eine Drehmomentkurve) der Kraftmaschine 200, die durch Parameter, d.h. eine Kraftmaschinendrehzahl (Upm) und ein Ausgabedrehmoment (Nm) der Kraftmaschine 200 definiert wird. Die Abbildung weist eine Vielzahl von Regionen auf, die durch Konturlinien umschlossen sind, von denen jede einen vorgegebenen konstanten Kraftmaschinenwirkungsgrad zeigt. Anders ausgedrückt ist die Kraftmaschinenwirkungsgradkennlinie eine Kennlinie, die Kurven darstellt, von denen jede den gleichen Kraftstoffverbrauch beschreibt. Die Region F0 ist eine Region mit hohem Wirkungsgrad, die einen maximalen Wirkungsgradpunkt umfasst. Der Kraftmaschinenwirkungsgrad wird mit einem Abstand von der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 verkleinert.
Beispielsweise kann, wenn der Betriebspunkt der Kraftmaschine 200 bei dem Punkt A liegt, der bezüglich einer Drehzahl niedriger als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0 ist, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 vergrößert werden, um den Kraftmaschinenbetriebspunkt zu der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 zu bringen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Kraftmaschine 200 innerhalb der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 arbeitet. Wenn das Ausgabedrehmoment vergrößert worden ist, wird ein zugehöriger Überschuss (der nicht verwendet wird, um das Fahrzeug zu bewegen) durch den Wechselstromgenerator 20 eingesetzt, um eine Elektrizität zu erzeugen. Die ECU 50 steuert den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um eine Last auf den Wechselstromgenerator 20 für eine Vergrößerung des erzeugten Stroms zu vergrößern.
Die elektrische Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wird verwendet, um die Batterien 11 und 12 aufzuladen, oder zu der elektrischen Last 15 geliefert, wodurch der Überschuss des Ausgabedrehmoments von der Kraftmaschine 200 wirtschaftlich verbraucht wird. Folglich arbeitet, wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt bei dem Punkt A liegt, der bezüglich einer Kraftmaschinendrehzahl niedriger ist als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0, die ECU 50, um das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu vergrößern, um die Kraftmaschine 200 bei einem hohen Wirkungsgrad (d.h. einem niedrigen Kraftstoffverbrauch) zu betreiben. In der nachstehenden Diskussion wird ein Anteil eines Drehmoments, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, der durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, um eine Elektrizität zu erzeugen, nachstehend ebenso als ein Elektrizitätserzeugungsdrehmoment bezeichnet, während der Rest des Drehmoments ebenso nachstehend als ein Antriebsdrehmoment für ein Antreiben des Fahrzeugs bezeichnet wird.
Alternativ hierzu verringert, wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt bei dem Punkt B liegt, der bezüglich einer Kraftmaschinendrehzahl höher ist als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0, die ECU 50 das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200, um den Kraftmaschinenbetriebspunkt auf die Region mit hohem Wirkungsgrad F0 zu bringen, wodurch es ermöglicht wird, dass die Kraftmaschine 200 in der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 arbeitet. Wenn es erforderlich ist, das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 zu verringern, muss das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment verkleinert werden, da das Antriebsdrehmoment nicht verkleinert werden sollte. Spezifisch steuert die ECU 50 den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um die Last auf den Wechselstromgenerator 20 zu verkleinern, um den Strom, der hierdurch erzeugt wird, zu verkleinern.
Folglich ist es, wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt bei dem Punkt B liegt, der bezüglich einer Kraftmaschinendrehzahl höher als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0 ist, hinsichtlich des Kraftmaschinenwirkungsgrads zu bevorzugen, dass die ECU 50 das Drehmoment, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, verkleinert, bis das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment null erreicht, um den Kraftmaschinenbetriebspunkt zu der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 zu verschieben. Wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment null erreicht hat, stoppt die ECU 50 eine Verkleinerung des Ausgabedrehmoments von der Kraftmaschine 200, um einen Grad des Antriebsdrehmoments, das erforderlich ist, um das Fahrzeug zu bewegen, sicherzustellen.
Spezifisch ist die ECU 50 in diesem Ausführungsbeispiel mit der Verbrennungskraftmaschinensteuerungseinrichtung 54 ausgestattet, die arbeitet, um das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchswirkungsgrades (d.h. eines Kraftstoffwirtschaftlichkeitswirkungsgrades, d.h. eines Kraftmaschinenwirkungsgrades) zu steuern, der durch ein Drehmoment, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, und die Drehzahl der Kraftmaschine 200 spezifiziert wird. Die ECU 50 ist ebenso mit einer Generatorsteuerungseinrichtung ausgestattet, die das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Kraftmaschine 200 ist und durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, auf der Grundlage des Kraftstoffverbrauchswirkungsgrades zu steuern, der durch das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 und die Drehzahl der Kraftmaschine 200 spezifiziert wird. Spezifisch steuert die Generatorsteuerungseinrichtung den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, in Übereinstimmung mit einem Sollwert zu bringen.
Die Batterien 11 und 12 dienen dazu, eine elektrische Leistung zu der elektrischen Last 15 zu liefern, auch wenn die Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, verkleinert wird oder der Wechselstromgenerator 20 eine Erzeugung der Leistung stoppt. Es ist folglich möglich, die elektrische Last 15 oder die Starteinrichtung 13 richtig zu betreiben, solange die elektrische Last 15 oder die Starteinrichtung 13 keine Spannung benötigen, die kleiner oder gleich einer Spannung ist, die von den Batterien 11 und 12 entladen wird (d.h. die Nennspannung der Batterien 11 und 12).
Wenn es jedoch eine elektrische Last gibt, die eine Spannung erfordert, die höher als die ist, die die Batterien 11 und 12 entladen können, und die betrieben wird, wird dies Probleme verursachen. Beispielsweise kann, wenn der Gebläsemotor 14 läuft, eine Spannung, die erforderlich ist, um den Gebläsemotor 14 richtig in Betrieb zu halten, höher sein als die Spannung, die durch die Batterien 11 und 12 entladen wird, abhängig von einer Betriebsbedingung des Gebläsemotors 14. In einem derartigen Fall kann dies, wenn das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 verkleinert wird, um den Kraftmaschinenwirkungsgrad sicherzustellen, ohne Berücksichtigung einer Spannung, die für den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, zu einem Risiko führen, dass die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, niedriger als die Spannung ist, die durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, wobei dies somit in einer Instabilität eines Betriebs des Gebläsemotors 14 resultiert, was verursachen kann, dass der Fahrer des Fahrzeugs ein Unbehagen empfindet.
Genauer gesagt resultiert eine Verkleinerung in dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, die aus einer Verkleinerung in einem Drehmoment entsteht, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, in einer Verkleinerung eines Stroms, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, während ein Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 oder eine Spannung, die durch die Batterien 11 und 12 entladen wird, üblicherweise nicht innerhalb einer kurzen Zeitdauer unabhängig von einer Verkleinerung in einem Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, geändert wird, solange keine Verbindungen in der elektrischen Schaltung geändert werden. Dies verursacht, dass die Spannung, die an den Gebläsemotor 14 angelegt wird, d.h. eine Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, mit einer Verkleinerung in einem Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, verringert wird. Der Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 wird durch interne Widerstände der Batterien 11 und 12 und einer elektrischen Last, wie bspw. des Gebläsemotors 14, bestimmt. Wenn die Spannung, die an den Gebläsemotor 14 angelegt wird (d.h. die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird), unter eine Spannung fällt, die durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, kann dies in einer Instabilität eines Betriebs des Gebläsemotors 14 resultieren, bspw. in einer verkleinerten Rate eines Luftstroms, der durch den Gebläsemotor 14 erzeugt wird, was verursacht, dass der Fahrer ein Unbehagen empfindet.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme abzumildern, ist die ECU 50 ausgelegt, die nachstehend genannten Merkmale für eine Sicherstellung einer Spannung, die der Wechselstromgenerator 20 ausgeben muss, und für eine Verbesserung des Kraftmaschinenwirkungsgrades aufzuweisen. Spezifisch ist die ECU 50, wie es in 1 veranschaulicht ist, mit der Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51, der Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 und der Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 ausgestattet, die durch ein Ausführen von Programmen verwirklicht werden, die in Speichern gespeichert sind, wobei eine CPU, die in der ECU 50 eingebaut ist, verwendet wird. Die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51, die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 und die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 können durch eine Hardware implementiert werden, wie bspw. eine elektronische Schaltung, oder können alternativ hierzu teilweise durch eine Software implementiert werden, wie bspw. Logikaufgaben, die durch einen Computer ausgeführt werden. Diese Merkmale werden nachstehend ausführlich beschrieben.
Die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51 berechnet eine Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Spezifisch bestimmt die ECU 50 (d.h. die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51) ein Sollausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 auf der Grundlage des Kraftmaschinenwirkungsgrads, wobei sie ebenso einen Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments (das auch als ein Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment bezeichnet wird) für eine Verwendung in dem Wechselstromgenerator 20 bestimmt, wobei sie dann, bevor ein Drehmoment, das durch die Kraftmaschine 200 tatsächlich erzeugt wird, auf das Sollausgabedrehmoment verändert wird, anders ausgedrückt bevor das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, auf das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert wird, eine Spannung berechnet, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 entwickelt wird (was nachstehend auch als eine erwartete erzeugte Spannung bezeichnet wird), wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, auf das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert wird.
Nachstehend wird beschrieben, wie die erwartete erzeugte Spannung zu berechnen ist. Die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51 berechnet die erwartete erzeugte Spannung unter Verwendung einer Abbildung, die eine Beziehung zwischen Parametern auflistet: eine Spannung, die derzeit durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird (d.h. vor Änderungen in dem Ausgabe Drehmoment von der Kraftmaschine 200) und das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Kraftmaschine 200 ist. Die Änderung in dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment wird hergeleitet, indem das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment von dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, subtrahiert wird, oder es kann alternativ hierzu hergeleitet werden, indem ein Sollausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200, wie es in Hinblick auf den Kraftmaschinenwirkungsgrad bestimmt wird, von einem Ausgabedrehmoment, das derzeit durch die Kraftmaschine 200 erzeugt wird, subtrahiert wird und es dann korrigiert wird. Die erwartete erzeugte Spannung kann unter Verwendung einer Historie von zuvor erzeugten Spannungen oder auf einem anderen bekannten Weg hergeleitet werden. Beispielsweise kann die erwartete erzeugte Spannung unter Verwendung eines zusätzlichen unterschiedlichen Parameters berechnet werden. Spezifisch kann die erwartete erzeugte Spannung unter Verwendung eines erzeugten Stroms, der durch die Strommessschaltung 21b gemessen wird, der SOCs der Batterien 11 und 12, der Betriebsbedingungen des Gebläsemotors 14 und/oder der elektrischen Last 15 und der Ein-Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 geschätzt werden. Die erwartete erzeugte Spannung kann alternativ hierzu unter Verwendung des Gesamtwiderstands der elektrischen Schaltung bestimmt werden, der unter Verwendung der vorstehend genannten Parameter hergeleitet wird.
Die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 erhält Informationen über den Betriebszustand des Gebläsemotors 14 von dem Gebläsemotor 14. Der Betriebszustand des Gebläsemotors 14 umfasst bspw. den Ein- oder Aus-Zustand des Gebläsemotors 14 und eine eingestellte Sollrate eines Luftstromes, der durch den Gebläsemotor 14 erzeugt wird. Die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 berechnet oder bestimmt eine Spannung, die für den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, unter Verwendung des Betriebszustands des Gebläsemotors 14, wobei eine Abbildung verwendet wird. Die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 kann alternativ hierzu ausgelegt sein, die erforderliche Spannung direkt von dem Gebläsemotor 14 zu beschaffen.
Die erforderliche Spannung, wie sie hier bezeichnet wird, kann eine Spannung sein, die erforderlich ist, um den Gebläsemotor 14 richtig zu betreiben, oder die Summe einer derartigen Spannung und einer vorgegebenen Spanne sein.
Die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 vergleicht die erwartete erzeugte Spannung, wie sie durch die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51 berechnet wird, mit der erforderlichen Spannung, wie sie durch die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 berechnet wird, wenn der Wechselstromgenerator 20 eine Elektrizität erzeugt. Die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 analysiert dann ein Ergebnis eines derartigen Vergleichs, um den Betrieb des Schalters SW1 für ein Umschalten zwischen einer Verbindung und einer Trennung des Wechselstromgenerators 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu steuern. Spezifisch schaltet, wenn der Wechselstromgenerator 20 zuerst beginnt, Elektrizität zu erzeugen, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53, wie es in 3(a) veranschaulicht ist, die Schalter SW1 und SW2 ein, um eine Verbindung zwischen dem Wechselstromgenerator 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu etablieren.
Wenn der Wechselstromgenerator 20 eine Elektrizität erzeugt, anders ausgedrückt, wenn der Wechselstromgenerator 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 11 elektrisch miteinander verbunden sind und die erwartete erzeugte Spannung höher als die erforderliche Spannung ist, hält die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53, wie es in 3(b) veranschaulicht ist, den Schalter SW2 eingeschaltet und schaltet den Schalter SW1 aus, um den Wechselstromgenerator 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu trennen. Obwohl es nicht veranschaulicht ist, kann die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 alternativ hierzu den Schalter SW2 ausschalten und den Schalter SW1 in dem Aus-Zustand halten.
Wie es aus der vorstehend beschriebenen Diskussion ersichtlich ist, berechnet die ECU 50 die erwartete erzeugte Spannung als eine Funktion einer erwarteten Änderung in dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, wobei sie dann die erwartete erzeugte Spannung und die erforderliche Spannung für den Wechselstromgenerator 20 vergleicht. Dementsprechend steuert, wenn vorausgesagt wird, dass die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, niedriger als die erforderliche Spannung ist, die aus der erwarteten Änderung in dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment entsteht, die ECU 20 den Betrieb des SW1, um den Wechselstromgenerator 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu trennen.
Folglich wird die Leistungszufuhr von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11, die einen niedrigen internen Widerstand aufweist, gekappt, während der Wechselstromgenerator 20 und die Bleibatterie 12 verbunden bleiben, wodurch weiterhin die Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Bleibatterie 12, die einen hohen internen Widerstand aufweist, geliefert wird.
Die vorstehend beschriebenen Verbindungszustände des Wechselstromgenerators 20 mit den Batterien 11 und 12 resultieren in einer Vergrößerung in einem Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 im Vergleich dazu, wenn die Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu den Batterien 11 und 12 geliefert wird. Die Vergrößerung in dem Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung, wenn der Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, konstant gehalten wird, resultiert üblicherweise in einem Anstieg einer Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Ein unerwünschter Abfall der Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wird folglich vermieden, indem die Zustände der Schalter SW1 und SW2 geändert werden, um den Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung zu vergrößern, auch wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment verkleinert wird, um den Strom zu verringern, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Dies beseitigt ein Risiko, dass die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, niedriger als die Spannung wird, die bspw. durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, anders ausgedrückt als die Spannung, die der Wechselstromgenerator 20 ausgeben muss.
Grundsätzlich lädt, wenn die Erzeugung einer Leistung in dem Wechselstromgenerator 20 beginnt, die ECU 50 die Lithium-Ionen-Batterie 11 auf. Wenn es jedoch unpassend ist, die Lithium-Ionen-Batterie 11 aufzuladen, bspw. wenn der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 11 höher als ein vorgegebener Schwellenwert (bspw. 80%) ist, kann die ECU 50 die elektrische Leistung nicht zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 liefern, um ein Risiko einer Erzeugung von Wärme hiervon oder einer Verschlechterung hiervon abzumildern.
Die ECU 50 ist ausgelegt, den Wechselstromgenerator 20 in der kraftstoffbetriebenen Elektrischer-Generator-Betriebsart zu betätigen, um eine Elektrizität unter Verwendung eines Drehmoments zu erzeugen, das von der Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, wenn der Gebläsemotor 14 in dem Ein-Zustand ist. Während der Erzeugung von Leistung in dem Wechselstromgenerator 20 hält die ECU 50 das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment über einem vorgegebenen Wert. Der vorgegebene Wert ist vorzugsweise auf einen Grad eines Drehmoments eingestellt, der die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, höher oder gleich der erforderlichen Spannung hält, wenn die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 abgeschnitten ist.
Die Leistungszufuhrsteuerung, die durch die ECU 50 ausgeführt wird, wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, die ein Flussdiagramm eines Leistungszufuhrsteuerungsprogramms veranschaulicht. Das Leistungszufuhrsteuerungsprogramm wird zyklisch ausgeführt, wenn der Wechselstromgenerator 20 eine elektrische Leistung erzeugt.
Nach Eintritt in das Programm gemäß 4 schreitet die Routine zu Schritt S101 voran, in dem ein Sollwert des Ausgabedrehmoments der Kraftmaschine 200 in Anbetracht des Kraftmaschinenwirkungsgrades (d.h. des Kraftstoffverbrauchs) bestimmt wird, um den Kraftmaschinenbetriebspunkt in Richtung der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 zu bringen. Ein Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments wird, wie es vorstehend beschrieben ist, ebenso bestimmt. Spezifisch beschafft in Schritt S101 die ECU 50 die Drehzahl und ein Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 als Parameter, wobei sie den Kraftmaschinenbetriebspunkt unter Verwendung der Parameter bestimmt. Wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt, der bestimmt wird, bei dem Punkt A liegt, der bezüglich einer Kraftmaschinendrehzahl niedriger ist als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0, berechnet die ECU 50 das Sollausgabedrehmoment, das um einen vorgegebenen Wert höher als das derzeitige Ausgabedrehmoment ist, anders ausgedrückt, sie bestimmt, das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, durch einen vorgegebenen Wert zu vergrößern, um das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment zu erreichen.
Alternativ hierzu berechnet, wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt, der bestimmt wird, bei dem Punkt B liegt, der bezüglich einer Kraftmaschinendrehzahl höher als die Region mit hohem Wirkungsgrad F0 ist, die ECU 50 das Sollausgabedrehmoment, das um einen vorgegebenen Wert niedriger als das derzeitige Ausgabedrehmoment ist, wobei sie dann bestimmt, lediglich das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment um einen vorgegebenen Wert zu verkleinern, ohne das Antriebsdrehmoment zu ändern, das verwendet wird, um das Fahrzeug zu bewegen. Wenn es erforderlich ist, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu verkleinern, bestimmt die ECU 50 das Sollausgabedrehmoment, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment über einem vorgegebenen Drehmoment zu halten. Wenn es jedoch erforderlich ist, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu verkleinern, aber vorausgesagt wird, dass das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment niedriger als das vorgegebene Drehmoment ist, bestimmt die ECU 50, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu halten, wie es ist, anders ausgedrückt, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 nicht zu verkleinern. Wenn der Kraftmaschinenbetriebspunkt, der bestimmt wird, in der Region mit hohem Wirkungsgrad F0 liegt, bestimmt die ECU 50, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu halten, wie es ist.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S102 voran, in dem bestimmt wird, ob das Sollausgabedrehmoment, das in Schritt S101 bestimmt wird, höher als das ist, das einen Programmzyklus früher bestimmt worden ist, d.h. das Drehmoment, das derzeit durch die Kraftmaschine 200 erzeugt wird, anders ausgedrückt, es wird bestimmt, ob das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, zu vergrößern ist oder nicht.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S102 erhalten wird, schreitet die Routine zu Schritt S103 voran, in dem die ECU 30 den Betrieb der Kraftmaschine 200 steuert, um das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 in Übereinstimmung mit dem Sollausgabedrehmoment, das in Schritt S101 berechnet wird, zu bringen, anders ausgedrückt, sie vergrößert das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200. Die ECU 50 (d.h. die Generatorsteuerungseinrichtung) steuert ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment zu vergrößern, d.h. um die Last auf die Kraftmaschine 200 zu vergrößern. Dies verursacht, dass ein Drehmoment, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird und durch den Wechselstromgenerator 20 bei einer Erzeugung von Elektrizität verwendet wird, vergrößert wird, sodass der Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, vergrößert wird. Wenn der erzeugte Strom groß wird, wird er vollständig verwendet, um die Batterien 11 und 12 aufzuladen. Nach Schritt S103 endet die Routine. Die Vergrößerung eines Stroms, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, resultiert üblicherweise in einem Anstieg einer Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 entwickelt wird. Ein derartiger Spannungsanstieg kann verringert werden, indem der Betrag bzw. die Menge eines Stroms, der verwendet wird, um den Wechselstromgenerator 20 anzuregen, nach Erfordernis gesteuert wird.
Wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S102 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S104 voran, in dem bestimmt wird, ob das Sollausgabedrehmoment, das in Schritt S101 berechnet wird, niedriger als das ist, das einen Programmzyklus früher bestimmt worden ist, anders ausgedrückt, es wird bestimmt, ob bestimmt wird, dass das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment verkleinert wird oder nicht.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S104 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S105 voran, in dem bestimmt wird, ob eine Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, höher oder gleich einer Spannung ist, die der Wechselstromgenerator 20 ausgeben muss. Spezifisch bestimmt in Schritt S105 die ECU 50 die Spannung, die durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, unter Verwendung des zugehörigen Betriebszustands, wobei sie die erzeugte Spannung beschafft, wie sie durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird. Die ECU 50 analysiert, wie es bereits beschrieben ist, die erzeugte Spannung, die durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, und das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment für den Wechselstromgenerator 20 und schätzt die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wenn das derzeitige Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, anders ausgedrückt, wenn das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment tatsächlich erzeugt wird. Die ECU 50 bestimmt dann, ob die geschätzte Spannung höher oder gleich der erforderlichen Spannung ist. Anders ausgedrückt berechnet die ECU 50 die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 30 erzeugt wird, wenn das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment tatsächlich erzeugt wird, wobei sie dann bestimmt, ob die erwartete Spannung höher oder gleich der erforderlichen Spannung ist.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S105 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S106 voran, in dem die ECU 50 den Betrieb der Kraftmaschine 200 steuert, um das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 in Übereinstimmung mit dem Sollausgabedrehmoment zu bringen, das in Schritt S101 berechnet wird. Die ECU 50 steuert ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment zu verkleinern. Dies verursacht, dass der Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, verkleinert wird. In diesem Fall bestimmt die ECU 50, dass, auch wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment verkleinert wird, die erzeugte Spannung nicht unter die erforderliche Spannung abfällt, sodass die Stabilität in einem Betrieb des Gebläsemotors 14 sichergestellt ist. Die ECU 50 beendet dann das Leistungszufuhrsteuerungsprogramm.
Alternativ hierzu schreitet, wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S105 erhalten wird, die Routine daraufhin zu Schritt S107 voran, in dem die ECU 50 bestimmt, ob die Lithium-Ionen-Batterie 11 nunmehr aufgeladen wird. Spezifisch bestimmt die ECU 50, ob die Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zugeführt wird, unter Verwendung der Zustände der Schalter SW1 und SW2. Anders ausgedrückt bestimmt die ECU 50, ob sowohl der Schalter SW1 als auch der Schalter SW2 in dem Ein-Zustand sind oder nicht.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S107 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S108 voran, in dem die ECU 50 bestimmt, ob die Schalter SW1 und SW2 zwischen dem Ein-Zustand und dem Aus-Zustand umgeschaltet werden dürfen. Spezifisch verursacht, wenn die erzeugte Spannung höher als ein vorgegebener Pegel ist oder der erzeugte Strom größer als ein vorgegebener Pegel ist, die Trennung des Wechselstromgenerators 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 11, wie es in 5 dargestellt ist, dass eine Spannungsspitze (d.h. ein Spannungsstoß) in der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 erscheint, was in Fehlern in einem Betrieb von Schaltungselementen in der elektrischen Schaltung resultieren kann. Beispielsweise kann, wenn eine Spannungsspitze auftritt, die höher als die Stehspannung der Schalter SW1 und SW2 ist, dies zu einer Fehlfunktion der Schalter SW1 und SW2 führen.
Um das vorstehend beschriebene Problem zu vermeiden, bestimmt die ECU 50 in Schritt S108, ob die erzeugte Spannung, wie sie durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, kleiner oder gleich einem vorgegebenen Pegel ist und ob der erzeugte Strom, wie er durch die Strommessschaltung 21b gemessen wird, kleiner oder gleich einem vorgegebene Wert ist. Wenn derartige Bestimmungen beide positiv sind, gestattet die ECU 50, dass die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 unterbrochen wird, d.h. sie gestattet, dass der Schalter SW1 ausgeschaltet wird. Alternativ hierzu, wenn die Bestimmungen negativ sind, verhindert die ECU 50, dass die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 unterbrochen wird, anders ausgedrückt, sie verbietet, dass der Schalter SW1 auf den Aus-Zustand geschaltet wird. Dies verhindert ein Auftreten einer Spannungsspitze, die höher als die Stehspannungen der Schaltungselemente des elektrischen Leistungssystems 100 ist, wodurch die Stabilität eines Betriebs der Schaltungselemente oder von elektrischen Lasten (bspw. einer ECU, einer Audiovorrichtung und einer Navigationsvorrichtung) sichergestellt wird.
Wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S108 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S109 voran, in dem die ECU 50 das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 verkleinert, um zeitweilig das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment zu verkleinern. Die ECU 50 steuert ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment zu verkleinern. Die ECU 50 führt daraufhin den Betrieb in Schritt S108 nochmals aus. Anders ausgedrückt setzt die ECU 50 eine Verkleinerung des Ausgabedrehmoments der Kraftmaschine 200 und eine Verkleinerung des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments fort, bis die erzeugte Spannung unter den vorgegebenen Pegel abfällt und der erzeugte Strom unter den vorgegebenen Pegel abfällt.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S108 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt 110 voran, wobei die ECU 50 den Schalter SW1 ausschaltet, um den Wechselstromgenerator 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu trennen. Dies blockiert die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11, die einen niedrigen internen Widerstand aufweist. Die ECU 50 behält die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Bleibatterie 12, die einen hohen internen Widerstand aufweist, bei. Dies resultiert in einer Vergrößerung eines Gesamtwiderstands der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 im Vergleich dazu, wenn der Wechselstromgenerator 20 Leistung zu den Batterien 11 und 12 zuführt. Dies führt zu einem Anstieg in der Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S111 voran, in dem die ECU 50 bestimmt, ob die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wenn das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment, das in Schritt S101 bestimmt wird, tatsächlich erzeugt wird, während die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 unterbrochen wird, höher als die erforderliche Spannung ist oder nicht. Spezifisch analysiert die ECU 50 das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment, das in Schritt S101 bestimmt wird, und die erzeugte Spannung, die gemessen wird, nachdem der Schalter SW1 ausgeschaltet worden ist, in der gleichen Art und Weise, wie es vorstehend beschrieben ist, wobei sie die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, auf das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert wird, wenn die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 unterbrochen wird, berechnet. Die ECU 50 kann alternativ hierzu einen Anstieg in der erzeugten Spannung, der aus einem Ausschalten des Schalters SW1 entsteht, und einen Abfall in der erzeugten Spannung, der aus einer Verkleinerung eines Ausgabedrehmoments der Kraftmaschine 200 (d.h. einer Verkleinerung des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments) entsteht, berechnen und die Spannung, von der erwartet wird, dass sie erzeugt wird, nachdem das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 (d.h. das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment) auf das Sollausgabedrehmoment (d.h. das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment) geändert worden ist, unter Verwendung der erzeugten Spannung, die gemessen wird, bevor der Schalter SW1 ausgeschaltet wird, schätzen. Die ECU 50 bestimmt, ob eine derartige geschätzte Spannung größer oder gleich der erforderlichen Spannung ist.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S111 erhalten wird, schreitet die Routine daraufhin zu Schritt S106 voran, in dem die ECU 50 den Betrieb der Kraftmaschine 200 steuert, um das Sollausgabedrehmoment zu erzeugen.
Alternativ hierzu hält, wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S111 oder S107 erhalten wird, die ECU 50 das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200, wie es ist, wobei sie das Leistungszufuhrsteuerungsprogramm beendet, ohne das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu verkleinern. Wenn eine NEIN-Antwort in Schritt S104 erhalten wird, was bedeutet, dass es erforderlich ist, dass das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 nicht geändert wird, beendet die ECU 50 daraufhin das Leistungszufuhrsteuerungsprogramm.
Die vorteilhaften Wirkungen, die durch eine Ausführung des Leistungszufuhrsteuerungsprogramms geboten werden, werden unter Bezugnahme auf 6 diskutiert. Die nachfolgende Diskussion wird unter der Annahme gemacht, dass die Batterien 11 und 12 zu einer Zeit T0 aufgeladen werden und dass die Schalter SW1 und SW2, wie es in 3(a) veranschaulicht ist, in dem Ein-Zustand sind, um den Wechselstromgenerator 20 und die Batterien 11 und 12 miteinander zu der Zeit T0 elektrisch zu verbinden.
Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs (d.h. die Drehzahl der Kraftmaschine 200) wird von der Zeit T0 vergrößert. Wenn eine Zeit T1 erreicht wird, bestimmt die ECU 50, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 zu verkleinern und ebenso das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment zu verkleinern, wobei dies somit in einem Abfall einer Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, resultiert.
Zu der Zeit T1 wird der Schalter SW1, wie es in 3(b) veranschaulicht ist, ausgeschaltet, um die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren, die einen niedrigeren inneren Widerstand aufweist, wodurch ein Aufladen der Lithium-Ionen-Batterie 11 gestoppt wird. Die Zufuhr von Leistung zu der Bleibatterie 12, die einen höheren inneren Widerstand aufweist, wird fortgesetzt, wodurch ein Anstieg in einem Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 die Folge ist. Dies beseitigt ein Risiko, dass der Strom, der durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, mit einem Abfall des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments zu der Zeit T1 verkleinert wird, was in einem Abfall einer Spannung resultiert, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird. Dies verhindert, dass eine Spannung, die an den Gebläsemotor 14 angelegt wird, unter die erforderliche Spannung abfällt, wodurch eine erforderliche Rate eines Luftstromes, der durch den Gebläsemotor 14 erzeugt wird, aufrechterhalten wird.
Der vorstehend beschriebene Aufbau bietet ebenso die nachstehend genannten Vorteile.
In der elektrischen Schaltung, in der der Wechselstromgenerator 20 und der Gebläsemotor 14 elektrisch miteinander verbunden sind, etabliert oder blockiert die ECU 50 selektiv die Zufuhr von Leistung zu den Batterien 11 und 12, die interne Widerstände aufweisen, um den Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung zu ändern. Anders ausgedrückt ist die ECU 50 in der Lage, die erzeugte Spannung zu vergrößern, indem die Schalter SW1 und SW2 selektiv ein- oder ausgeschaltet werden, ohne eine Hochsetzschaltung zu verwenden. Wenn das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, um eine Elektrizität zu erzeugen, analysiert die ECU 50 einen Vergleich zwischen der erwarteten erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung, um den Ein- oder Aus-Zustand der Schalter SW1 und SW2 zu steuern, um die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu den Batterien 11 und 12 zu etablieren oder zu blockieren. Dies ermöglicht es, dass eine Spannung, die an elektrische Lasten angelegt wird, richtig gesteuert wird, ohne eine Hochsetzschaltung zu verwenden. Anders ausgedrückt wird, wenn das Ausgabedrehmoment verkleinert worden ist, um den Kraftmaschinenwirkungsgrad zu verbessern, ein unerwünschter Abfall in einer Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, vermieden, indem der Ein- oder Aus-Zustand der Schalter SW1 und SW2 gesteuert wird, wodurch eine Spannung, die an den Gebläsemotor 14 angelegt wird, auf einem erforderlichen Pegel gehalten wird, um die Stabilität in einem Betrieb des Gebläsemotors 14 sicherzustellen.
Wenn es erforderlich ist, das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 bei einer Erzeugung einer Elektrizität zu verwenden, steuert die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2, um den Wechselstromgenerator 20 und die Lithium-Ionen-Batterie 11 elektrisch miteinander zu verbinden. Wenn erwartet wird, dass die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, niedriger als die erforderliche Spannung wird, wenn der Wechselstromgenerator 20 elektrisch mit der Lithium-Ionen-Batterie 11 verbunden ist, steuert die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2, um die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren. Anders ausgedrückt hält die ECU 50 die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 aufrecht, solange bestimmt wird, dass die erwartete erzeugte Spannung höher als die erforderliche Spannung ist. Wenn die Batterien 11 und 12 beide mit dem Wechselstromgenerator 20 verbunden sind, wird eine größere Strommenge zu der Lithium-Ionen-Batterie 11, die einen niedrigeren internen Widerstand als die Bleibatterie 12 aufweist, geliefert, sodass der SOC der Lithium-Ionen-Batterie 11 vergrößert wird. Üblicherweise weist die Lithium-Ionen-Batterie 11, die einen niedrigeren internen Widerstand aufweist, einen höheren Energiewirkungsgrad als die Bleibatterie 12 auf. Die vorstehend beschriebene Steuerung verbessert somit den Wirkungsgrad bei einem Aufladen der Lithium-Ionen-Batterie 11, wenn die erzeugte Spannung höher als die erforderliche Spannung ist.
Wenn die erzeugte Spannung höher als ein vorgegebener Pegel ist oder der erzeugte Strom größer als ein vorgegebener Wert ist, verursacht die Trennung des Wechselstromgenerators 20 von der Lithium-Ionen-Batterie 11, wie es bereits beschrieben worden ist, dass eine Spannungsspitze (d.h. ein Spannungsstoß) in der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 11 auftritt, was in Fehlern bei einem Betrieb der Schalter SW1 und SW2 resultieren kann. Um ein derartiges Problem abzumildern, erlaubt, wenn in Schritt S108 bestimmt wird, dass die erzeugte Spannung niedriger als der vorgegebene Pegel ist und der erzeugte Strom kleiner als der vorgegebene Wert ist, die ECU 50, dass die Schalter SW1 und SW2 ein- oder ausgeschaltet werden, wodurch die Stabilität in einem Betrieb der Schalter SW1 und SW2 sichergestellt wird.
Wenn die erzeugte Spannung höher als der vorgegebene Pegel ist oder der erzeugte Strom größer als der vorgegebene Wert ist, gibt die ECU 50 ein Anweisungssignal aus, um ein Drehmoment zu verkleinern, das durch die Kraftmaschine 200 in Schritt S109 erzeugt wird, wodurch zeitweilig das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment verringert wird, um die erzeugte Spannung unter die erforderliche Spannung zu verkleinern oder den erzeugten Strom unter den vorgegebenen Wert zu verkleinern, und die Schalter SW1 und SW2 für ein nachfolgendes Vergrößern der erzeugten Spannung ein- oder ausgeschaltet werden.
Die ECU 50 arbeitet, um das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 zu steuern, um den Kraftmaschinenbetriebspunkt, wie er durch das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 und die Drehzahl der Kraftmaschine 200 spezifiziert wird, auf einen gewünschten Punkt zu regulieren, wodurch der Kraftstoffwirkungsgrad der Kraftmaschine 200 verbessert wird und die Spannung, die durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, sichergestellt wird.
Bevor sie die Kraftmaschine 200 anweist, das Sollausgabedrehmoment zu erzeugen, berechnet die ECU 50, wie es vorstehend beschrieben ist, eine Spannung, von der vorausgesagt oder erwartet wird, durch den Wechselstromgenerator erzeugt zu werden, wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, auf das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert wird, wobei sie dann die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 unter Verwendung eines Ergebnisses eines Vergleichs zwischen der berechneten Spannung und der erforderlichen Spannung steuert. Spezifisch steuert, wenn vorausgesagt wird, dass die berechnete Spannung niedriger als die erforderliche Spannung aufgrund einer Änderung in einem Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200 (d.h. aufgrund einer Änderung in dem Elektrizitätserzeugungsdrehmoment) wird, die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2, um die Verbindung zwischen dem Wechselstromgenerator 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren. Nachfolgend steuert die ECU 50 daraufhin den Betrieb der Kraftmaschine 200, um das Sollausgabedrehmoment zu erreichen. Anders ausgedrückt erhöht die ECU 50 die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, bevor das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 verkleinert wird, sodass die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung wird, wodurch verhindert wird, dass die erzeugte Spannung zeitweilig unter die erforderliche Spannung abfällt.
ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
Das Steuerungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die gleichen oder ähnliche Bezugszeichen, wie sie in dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt werden, beziehen sich auf die gleichen oder ähnlichen Teile, wobei eine zugehörige Beschreibung im Detail hier weggelassen wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Gebläsemotor 14 und der Wechselstromgenerator 20, wie es in 7 veranschaulicht ist, mit dem externen Anschluss P2 verbunden.
Die ECU 50 ist ausgelegt, Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 zu steuern, um die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu etablieren und die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Bleibatterie 12 zu blockieren, bevor der Wechselstromgenerator 20 eine Erzeugung von Elektrizität beginnt. Anders ausgedrückt schaltet die ECU 50, wie es in 8(a) veranschaulicht ist, den Schalter SW2 aus und schaltet den Schalter SW1 ein.
Die ECU 50 führt das Leistungszufuhrsteuerungsprogramm gemäß 2 aus, wobei sie aber, wie es in 8(b) veranschaulicht ist, in Schritt S110 den Schalter SW2 einschaltet und den Schalter SW1 ausschaltet, um die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Bleibatterie 12 zu erreichen und die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren.
Anders ausgedrückt wird die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11, die einen niedrigeren inneren Widerstand aufweist, blockiert, während die Zufuhr von Leistung zu der Bleibatterie 12, die einen höheren inneren Widerstand aufweist, erreicht wird. Dies verursacht, dass der Gesamtwiderstand der elektrischen Schaltung des elektrischen Leistungssystems 100 höher wird als wenn der Wechselstromgenerator 20 die elektrische Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 liefert, wodurch die Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, erhöht wird.
Das elektrische Leistungssystem 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bietet nachstehend diskutierte Vorteile.
Wenn eine Elektrizität unter Verwendung eines Drehmoments, das durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, erzeugt wird, steuert die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2, um die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu etablieren. Wenn die erwartete erzeugte Spannung höher als die erforderliche Spannung ist, arbeitet die ECU 50, um lediglich die Lithium-Ionen-Batterie 11 aufzuladen, die einen hohen Energiewirkungsgrad aufweist, was somit in einem verbesserten Wirkungsgrad bei einem Aufladebetrieb des Wechselstromgenerators 20 im Vergleich dazu resultiert, wenn der Wechselstromgenerator 20 beide Batterien 11 und 12 auflädt.
Alternativ hierzu steuert, wenn die erwartete erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2, um die elektrische Verbindung zwischen dem Wechselstromgenerator 20 und der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren und die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Bleibatterie 12 zu erreichen. Dies minimiert, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel, einen Abfall in einer Spannung, die durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, um die Spannung, die durch den Gebläsemotor 14 erforderlich ist, sicherzustellen, auch wenn das Sollausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 bezüglich des Kraftmaschinenwirkungsgrads bestimmt wird.
Wenn sie den Wechselstromgenerator 20 startet, um Elektrizität zu erzeugen, kann die ECU 50 beide Schalter SW1 und SW2 einschalten, um die Batterien 11 und 12 aufzuladen.
MODIFIKATIONEN
Das elektrische Leistungssystem 100 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann ausgelegt sein, wie es nachstehend diskutiert wird. Die gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen, wie sie in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen eingesetzt werden, beziehen sich auf die gleichen oder ähnlichen Teile, wobei eine zugehörige Erklärung im Detail hierbei weggelassen wird.
Die ECU 50 in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen berechnet, wie es vorstehend beschrieben ist, eine Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert wird, und vergleicht sie mit der erforderlichen Spannung, wobei sie jedoch ausgelegt sein kann, die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 zu steuern, um die erzeugte Spannung, die durch die Spannungsmessschaltung 21a tatsächlich gemessen wird, nachdem das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment tatsächlich geändert worden ist, zu beschaffen und sie mit der erforderlichen Spannung zu vergleichen.
Der vorstehend beschriebene Betrieb wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf 9 beschrieben, die ein Leistungszufuhrsteuerungsprogramm darstellt, das durch die ECU 50 ausgeführt wird.
Nach einem Einstieg in das Programm schreitet die Routine zu Schritt S201 voran, in dem die ECU 50 wie in Schritt S101 gemäß 4 das Sollausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 auf der Grundlage des Kraftmaschinenwirkungsgrads bestimmt. Die ECU 50 bestimmt ebenso, wie in Schritt S101, das Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment. Die Routine schreitet zu Schritt S202 voran, in dem die ECU 50 den Betrieb der Kraftmaschine 200 steuert, um das Sollausgabedrehmoment zu erzeugen, anders ausgedrückt, sie bringt das Drehmoment, das derzeit durch die Kraftmaschine 200 ausgegeben wird, in Übereinstimmung mit dem Sollwert und steuert ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das derzeit durch den Wechselstromgenerator 20 verwendet wird, in Übereinstimmung mit dem Sollelektrizitätserzeugungsdrehmoment zu bringen.
Nachfolgend schreitet die Routine zu Schritt S203 voran, in dem die ECU 50 (d.h. die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51) die erzeugte Spannung, die tatsächlich durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, beschafft, wobei sie dann bestimmt, ob sie größer oder gleich der erforderlichen Spannung ist. Die erforderliche Spannung wird in der gleichen Art und Weise wie vorstehend beschrieben hergeleitet.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S203 erhalten wird, wird daraufhin die Routine beendet. Alternativ hierzu schreitet, wenn eine NEIN-Antwort erhalten wird, daraufhin die Routine zu Schritt S204 voran. Die Betriebe in Schritten S204 bis S208 sind identisch mit denen in den Schritten S107 bis S111 in 4, wobei eine zugehörige Erklärung im Detail hier weggelassen wird.
Wenn eine JA-Antwort in Schritt S203 oder S208 erhalten wird, was bedeutet, dass die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, auch wenn die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 getrennt ist, schreitet daraufhin die Routine zu Schritt S209 voran, in dem die ECU 50 (d.h. die Generatorsteuerungseinrichtung) die Kraftmaschine 200 anweist, das Ausgabedrehmoment hiervon zu vergrößern, wobei sie ebenso den Betrieb des Wechselstromgenerators 20 steuert, um das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment um einen vorgegebenen Wert zu vergrößern. Anders ausgedrückt vergrößert, wenn das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 bezüglich des Kraftmaschinenwirkungsgrads verkleinert worden ist, sodass die erzeugte Spannung zeitweilig unter die erforderliche Spannung abgefallen ist, die ECU 50 das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, um die erzeugte Spannung rasch über die erforderliche Spannung hinaus zu erhöhen. Dies ermöglicht es, dass die Spannung richtig an den Gebläsemotor 14 angelegt wird.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen steuert, wenn sie das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 verkleinert, die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 auf der Grundlage eines Vergleichs der erwarteten erzeugten Spannung oder der erzeugten Spannung mit der erforderlichen Spannung, wobei jedoch die ECU 50 alternativ hierzu ausgelegt sein kann, die erzeugte Spannung, die tatsächlich durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, mit der erforderlichen Spannung unabhängig davon zu vergleichen, ob das Ausgabedrehmoment von der Kraftmaschine 200 geändert werden sollte, und, wenn bestimmt wird, dass die erzeugte Spannung unter die erforderliche Spannung abgefallen ist, die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 zu steuern, um die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 zu blockieren. Anders ausgedrückt kann, wenn die erforderliche Spannung mit einer Änderung in einem Betriebszustand des Gebläsemotors 14 geändert worden ist, sodass sie höher als die erzeugte Spannung geworden ist, die ECU 50 die Ein- oder Aus-Zustände der Schalter SW1 und SW2 steuern, um die erzeugte Spannung zu erhöhen, um die erforderliche Spannung richtig an den Gebläsemotor 14 anzulegen.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die ECU 50 ausgelegt sein, eine Generatorsteuerungseinrichtung aufzuweisen, die einen Anregungsstrom für den Wechselstromgenerator 20 steuert, um die erzeugte Spannung als eine Funktion der erforderlichen Spannung zu regulieren, wenn bestimmt wird, dass die erwartete Generatorspannung oder die erzeugte Spannung höher ist als die erforderliche Spannung, um ein konstantes Anlegen der erzeugten Spannung, die mit der erforderlichen Spannung übereinstimmt, an den Gebläsemotor 14 zu erreichen.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf den Gebläsemotor 14 als eine elektrische Last, an die die erforderliche Spannung angelegt werden muss, wobei jedoch anstelle des Gebläsemotors 14 eine Beleuchtungsvorrichtung, wie bspw. Scheinwerfer des Fahrzeugs, deren Helligkeit von einem Pegel einer Spannung abhängt, die daran angelegt wird, oder eine Klimaanlage verwendet werden kann.
Die ECU 50 kann aus einer Vielzahl von elektronischen Steuerungseinheiten hergestellt sein, von denen jede eines von einigen der vorstehend genannten Merkmale aufweist. Beispielsweise können/kann die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung 51, die Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung 52 und/oder die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung 53 durch eine separate ECU aufgebaut sein.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen betätigt die ECU 50 den Wechselstromgenerator 20 in der kraftstoffbetriebenen Elektrischer-Generator-Betriebsart, um eine Elektrizität zu erzeugen, wenn der Gebläsemotor 14 betrieben wird (d.h. in dem Ein-Zustand), wobei sie jedoch alternativ hierzu ausgelegt sein kann, den Wechselstromgenerator 20 anzuweisen, eine Elektrizität als eine Funktion der erforderlichen Spannung zu erzeugen.
Beispielsweise kann, wenn die erforderliche Spannung größer oder gleich der Spannung ist, die von den Batterien 11 und 12 entladen wird (oder der Nennspannungen der Batterien 11 und 12), die ECU 50 den Wechselstromgenerator 20 anweisen, eine Elektrizität zu erzeugen.
In einem Fall, in dem eine Untergrenze des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments ein Grad eines Drehmoments ist, das eine erzeugte Spannung entwickelt, die größer oder gleich der erforderlichen Spannung ist, wenn die Zufuhr von Leistung von dem Wechselstromgenerator 20 zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 getrennt ist, können die Schritte S111 und S208 weggelassen werden. Anders ausgedrückt muss in einem Fall, in dem das elektrische Leistungssystem 10 konstruiert ist, die erzeugte Spannung aufzuweisen, die größer oder gleich der erforderlichen Spannung sein wird, wenn die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 getrennt ist, die ECU 50 die erzeugte Spannung nicht mit der erforderlichen Spannung vergleichen, nachdem die Zufuhr von Leistung zu der Lithium-Ionen-Batterie 11 getrennt ist.
Der Aufbau der Batterieeinheit U kann modifiziert werden. Beispielsweise kann die Batterieeinheit U, wie es in 10 veranschaulicht ist, den elektrischen Pfad L4 aufweisen, der sich parallel zu den elektrischen Pfaden L1 und L2 erstreckt und in dem die Schalter SW3 und SW4 angebracht sind. Die elektrische Last 15 ist mit dem externen Anschluss P3 zwischen einem Schalter SW3 und dem Schalter SW4 verbunden. Die Starteinrichtung 13, die Bleibatterie 12 und der Gebläsemotor 14 sind mit dem externen Anschluss P1 verbunden. Der Wechselstromgenerator 20 ist mit dem externen Anschluss P2 verbunden. Dieser Aufbau ermöglicht es, dass die Batterien 11 und 12 selektiv aufgeladen oder entladen werden.
Die Schritte S105 und S111 sagen die Spannung, von der erwartet wird, dass sie durch den Wechselstromgenerator 20 erzeugt wird, nachdem das Ausgabedrehmoment der Kraftmaschine 200, d.h. das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment geändert worden ist, voraus und vergleichen sie mit der erforderlichen Spannung, wobei sie jedoch die erzeugte Spannung, wie sie direkt durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, mit der erforderlichen Spannung vergleichen können. In diesem Fall wird die erforderliche Spannung vorzugsweise ausgewählt, um höher als eine Spannung zu sein, die notwendig ist, um den Gebläsemotor 14 richtig zu betreiben. Dies minimiert ein Risiko, dass die erzeugte Spannung unter die notwendige Spannung abfällt, die niedriger als die erforderliche Spannung ist, was zu einer Instabilität in einem Betrieb des Gebläsemotors 14 führt.
Die ECU 50 kann alternativ hierzu ausgelegt sein, die erzeugte Spannung nicht vorauszusagen. In diesem Fall vergleicht die ECU 50 die erzeugte Spannung, die durch die Spannungsmessschaltung 21a gemessen wird, mit der erforderlichen Spannung in Schritt S105 und S111.
Die elektrische Last 15 ist, wie es in 1 veranschaulicht ist, mit dem externen Anschluss P2 verbunden, wobei sie alternativ hierzu mit dem externen Anschluss P1 verbunden sein kann.
Während die vorliegende Erfindung bezüglich des bevorzugten Ausführungsbeispiels offenbart worden ist, um ein besseres Verständnis hiervon zu erleichtern, ist es ersichtlich, dass die Erfindung in verschiedenerlei Weise verkörpert werden kann, ohne von dem Prinzip der Erfindung abzuweichen. Folglich sollte es ersichtlich sein, dass die Erfindung alle möglichen Ausführungsbeispiele und Modifikationen zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst, die ohne Abweichen von dem Prinzip der Erfindung, wie es in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist, verkörpert werden können.
Ein Steuerungsgerät wird für die Verwendung in einem fahrzeuginternen elektrischen Leistungssystem bereitgestellt. Das Steuerungsgerät umfasst eine Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung, die, wenn ein elektrischer Generator eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments einer Verbrennungskraftmaschine erzeugt, eine Spannung, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, und eine Spannung, die durch eine elektrische Last erforderlich ist, vergleicht und selektiv eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator und einer Batterie auf der Grundlage eines Ergebnisses des Vergleichs etabliert oder blockiert. Dies stellt eine stabile Spannung, die durch die elektrische Last erforderlich ist, sicher.

Claims

Steuerungsgerät (50) für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last (14) und die Batterie (11) parallel zu dem elektrischen Generator (20) verbunden sind, und einen Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie (11) und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators (20) angeordnet ist, mit: einer Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird; einer Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last (14) erforderlich ist; und einer Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters (SW1, SW2) steuert, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, arbeitet, um selektiv eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator (20) zu der Batterie (11) durch den Schalter (SW1, SW2) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung zu etablieren oder zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie (11) eine erste Batterie (11) und eine zweite Batterie (12) umfasst, die einen höheren internen Widerstand als die erste Batterie (11) aufweist, wobei der Schalter einen ersten Schalter (SW1) umfasst, der zwischen dem Knotenpunkt (N2) und der ersten Batterie (11) angeordnet ist, wobei der elektrische Generator (20) und die zweite Batterie (12) konstant miteinander in der elektrischen Schaltung verbunden sind, und wobei, wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) eine Betätigung des ersten Schalters (SW1) steuert, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu etablieren, und wobei, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, wenn der elektrische Generator (20) und die erste Batterie (11) elektrisch miteinander verbunden sind, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) die Betätigung des ersten Schalters (SW1) steuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu blockieren.
Steuerungsgerät (50) für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last (14) und die Batterie (11) parallel zu dem elektrischen Generator (20) verbunden sind, und einen Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie (11) und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators (20) angeordnet ist, mit: einer Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird; einer Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last (14) erforderlich ist; und einer Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters (SW1, SW2) steuert, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, arbeitet, um selektiv eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator (20) zu der Batterie (11) durch den Schalter (SW1, SW2) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung zu etablieren oder zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Batterie eine erste Batterie (11) und eine zweite Batterie (12) umfasst, die einen höheren internen Widerstand als die erste Batterie (11) aufweist, wobei der Schalter einen ersten Schalter (SW1) und einen zweiten Schalter (SW2) umfasst, die in Reihe geschaltet sind, wobei der erste Schalter (SW1) näher an der ersten Batterie (11) ist, als es der zweite Schalter (SW2) ist, wobei, wenn die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) in dem elektrischen Generator (20) erzeugt wird, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) Betätigungen der ersten und zweiten Schalter (SW1, SW2) steuert, um eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu etablieren, und wobei, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, wenn der elektrische Generator (20) und die erste Batterie (11) elektrisch miteinander verbunden sind, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) die Betätigungen der ersten und zweiten Schalter (SW1, SW2) steuert, um die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der ersten Batterie (11) zu blockieren und eine elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Generator (20) und der zweiten Batterie (12) zu erreichen.
Steuerungsgerät (50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist und wenn die Spannung, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, kleiner oder gleich einem vorgegebenen Pegel ist, und ein elektrischer Strom, der durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert ist, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) gestattet, dass der Schalter (SW1, SW2) ein- oder ausgeschaltet wird.
Steuerungsgerät (50) nach Anspruch 3, wobei, wenn die erzeugte Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist und wenn die Spannung, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, höher als der vorgegebene Pegel ist oder der elektrische Strom, der durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, größer als der vorgegebene Wert ist, die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) arbeitet, um die Verbrennungskraftmaschine (200) anzuweisen, das Ausgabedrehmoment hiervon zu verkleinern.
Steuerungsgerät (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Generatorsteuerungseinrichtung, die ein Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) ist und durch den elektrischen Generator (20) verwendet wird, auf der Grundlage eines Kraftstoffverbrauchwirkungsgrads steuert, der durch das Ausgabedrehmoment von der Verbrennungskraftmaschine (200) und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (200) spezifiziert wird.
Steuerungsgerät (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit einer Generatorsteuerungseinrichtung, die ein Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) ist und durch den elektrischen Generator (20) verwendet wird, auf der Grundlage eines Kraftstoffverbrauchwirkungsgrads steuert, der durch das Ausgabedrehmoment von der Verbrennungskraftmaschine (200) und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (200) spezifiziert wird, wobei die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) einen Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments bestimmt, wobei, bevor das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) eine Spannung berechnet, von der erwartet wird, dass sie durch den Generator (20) erzeugt wird, wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) den Betrieb des Schalters (SW1, SW2), bevor das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der berechneten Spannung und der erforderlichen Spannung steuert, und wobei, nachdem die Betätigung des Schalters (SW1, SW2) gesteuert worden ist, die Generatorsteuerungseinrichtung das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem Sollwert bringt.
Steuerungsgerät (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) einen Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) ist und durch den elektrischen Generator (20) verwendet wird, berechnet, ferner mit einer Generatorsteuerungseinrichtung, die einen Betrieb des elektrischen Generators (20) steuert, um den Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments zu erreichen, wobei die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung eine Spannung, die tatsächlich durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, nachdem der Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments erreicht worden ist, herleitet, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) die Betätigung des Schalters (SW1, SW2) steuert, um die Batterie (11) von dem elektrischen Generator (20) zu trennen, wenn bestimmt wird, dass die hergeleitete Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, wobei, wenn bestimmt wird, dass eine Spannung, die tatsächlich durch den elektrischen Generator erzeugt wird, nachdem die Batterie (11) von dem elektrischen Generator (20) getrennt worden ist, niedriger als die erforderliche Spannung ist, die Generatorsteuerungseinrichtung das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment vergrößert.
Steuerungsgerät (50) für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last (14) und die Batterie (11) parallel zu dem elektrischen Generator (20) verbunden sind, und einen Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie (11) und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators (20) angeordnet ist, mit: einer Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird; einer Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last (14) erforderlich ist; und einer Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters (SW1, SW2) steuert, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, arbeitet, um selektiv eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator (20) zu der Batterie (11) durch den Schalter (SW1, SW2) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung zu etablieren oder zu blockieren, gekennzeichnet durch eine Generatorsteuerungseinrichtung, die ein Elektrizitätserzeugungsdrehmoment, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) ist und durch den elektrischen Generator (20) verwendet wird, auf der Grundlage eines Kraftstoffverbrauchwirkungsgrads steuert, der durch das Ausgabedrehmoment von der Verbrennungskraftmaschine (200) und einer Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (200) spezifiziert wird, wobei die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) einen Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments bestimmt, wobei, bevor das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) eine Spannung berechnet, von der erwartet wird, dass sie durch den Generator (20) erzeugt wird, wenn das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) den Betrieb des Schalters (SW1, SW2), bevor das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment auf den Sollwert geändert wird, auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der berechneten Spannung und der erforderlichen Spannung steuert, und wobei, nachdem die Betätigung des Schalters (SW1, SW2) gesteuert worden ist, die Generatorsteuerungseinrichtung das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem Sollwert bringt.
Steuerungsgerät (50) für eine Verwendung in einem elektrischen Leistungssystem (100) für ein Fahrzeug, das mit einer Verbrennungskraftmaschine (200), einem elektrischen Generator (20), der arbeitet, um eine elektrische Leistung unter Verwendung eines Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) zu erzeugen, einer elektrischen Last (14), einer Batterie (11), einer elektrischen Schaltung, mit der die elektrische Last (14) und die Batterie (11) parallel zu dem elektrischen Generator (20) verbunden sind, und einen Schalter (SW1, SW2) ausgestattet ist, der zwischen der Batterie (11) und einem Knotenpunkt (N2) der elektrischen Schaltung und des elektrischen Generators (20) angeordnet ist, mit: einer Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51), die eine Spannung bestimmt, die durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird; einer Erforderliche-Spannung-Bestimmungseinrichtung (52), die eine Spannung bestimmt, die durch die elektrische Last (14) erforderlich ist; und einer Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), die einen Betrieb des Schalters (SW1, SW2) steuert, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53), wenn der elektrische Generator (20) die elektrische Leistung unter Verwendung des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) erzeugt, arbeitet, um selektiv eine Zufuhr der elektrischen Leistung von dem elektrischen Generator (20) zu der Batterie (11) durch den Schalter (SW1, SW2) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der erzeugten Spannung und der erforderlichen Spannung zu etablieren oder zu blockieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) einen Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments, das ein Anteil des Ausgabedrehmoments von der Verbrennungskraftmaschine (200) ist und durch den elektrischen Generator verwendet wird, berechnet, ferner mit einer Generatorsteuerungseinrichtung, die einen Betrieb des elektrischen Generators (20) steuert, um den Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments zu erreichen, wobei die Erzeugte-Spannung-Bestimmungseinrichtung (51) eine Spannung, die tatsächlich durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, nachdem der Sollwert des Elektrizitätserzeugungsdrehmoments erreicht worden ist, herleitet, wobei die Leistungszufuhrsteuerungseinrichtung (53) die Betätigung des Schalters (SW1, SW2) steuert, um die Batterie (11) von dem elektrischen Generator (20) zu trennen, wenn bestimmt wird, dass die hergeleitete Spannung niedriger als die erforderliche Spannung ist, wobei, wenn bestimmt wird, dass eine Spannung, die tatsächlich durch den elektrischen Generator (20) erzeugt wird, nachdem die Batterie (11) von dem elektrischen Generator (20) getrennt worden ist, niedriger als die erforderliche Spannung ist, die Generatorsteuerungseinrichtung das Elektrizitätserzeugungsdrehmoment vergrößert.