DE10236025A1

DE10236025A1 - Elektrische Ladesteuereinrichtung und diese verwendende Lasttreibereinrichtung

Info

Publication number: DE10236025A1
Application number: DE10236025A
Authority: DE
Inventors: Yasuhiro Tamai; Tetsuya Hasegawa
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2002-08-06
Publication date: 2003-03-06
Also published as: JP2003052130A; US20030030415A1; US6812672B2; GB2380621B; GB0218288D0; GB2380621A

Abstract

Eine Lasttreibereinrichtung der Erfindung schließt eine elektrische Ladesteuereinheit 3 ein, die eine Niederspannungsbatterie 7 mit einer Gleichspannung von einem DC/DC-Umsetzer 2 versorgt, der eine Hochspannung von einer Hochspannungsbatterie 1 in eine Niederspannung umsetzt. Die elektrische Ladesteuereinheit 3 schließt einen Schaltregler 11 ein zum Durchführen des Schaltens der Gleichspannung von dem DC/DC-Umsetzer 2, eine Ausgangsspannung variierend, die der Niederspannungsbatterie 7 zugeführt wird, einen Serienregler 12 zum Eingeben der Gleichspannung von dem DC/DC-Umsetzer 2 und Einstellen des Energieverbrauchs zum Variieren einer Ausgangsspannung, die der Niederspannungsbatterie 7 zugeführt wird und einen Spannungs-Strom-Detektor 13 zum Erfassen einer Spannung in Übereinstimmung mit einem Ladezustand der Niederspannungsbatterie 7.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Ladesteuereinrichtung zum Laden einer in einem Fahrzeug eingebauten Sekundärbatterie mit Elektrizität und eine Lasttreibereinrichtung, die diese elektrische Ladesteuereinrichtung verwendet.

2. Beschreibung des Standes der Technik

In jüngsten Jahren sind Entwicklungen vorangeschritten zum Begründen von zur Verbesserung der Kilometerleistung vorteilhaften Technologien zum Antreiben verschiedener in einem Automobil installierter Lasten unter Verwendung einer Hochspannungsenergiequelle (42 Volt), verbunden mit einem Motorgenerator.

Jedoch kann an einigen Niederspannungsbetriebenlasten wie z. B. eine elektrische Steuereinheit (ECU vom englischsprachigen Ausdruck "electric control unit"), die in einem Automobil installiert sind, keine Hochspannung angelegt werden. Um diese Lasten mit Elektrizität zu versorgen, wird ein DC/DC- Umsetzer bzw. Gleichspannungs-/Gleichspannungsumsetzer verwendet zum Umsetzen der Hochspannung in eine Niederspannung von 14 Volt, welches ein üblicher Spannungsstandardwert ist. Als Niederspannungsbatterie, die auf das Antreiben der Niederspannungslasten hin verwendet werden soll während der Verwendung des DC/DC-Umsetzers wird die Verwendung einer umweltfreundlichen Sekundärbatterie in Betracht gezogen anstelle eines Bleiakkumulators.

Beim Verwenden einer Sekundärbatterie wird nichtsdestotrotz die Sekundärbatterie gewöhnlich von einer Konstantspannung in Einklang mit deren Temperatureigenschaften geladen. Im Falle der Verwendung einer Sekundärbatterie aus Nickel-Hydrid oder Ähnlichem wird jedoch vorgezogen, die Batterie mit niedrigem elektrischem Strom zu laden, um die Ladeeffizienz zu erhöhen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine elektrische Ladesteuereinrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Sekundärbatterie mit Elektrizität in einen Zustand hoher Regeleffizienz zu laden und eine Lasttreibereinrichtung bereitzustellen, die die elektrische Ladesteuereinrichtung verwendet.

Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung zieht eine elektrische Ladesteuereinrichtung vor, die umfasst: eine elektrische Energiequelle zum Zuführen einer ersten Spannung; einen mit der elektrischen Energiequelle verbundenen Umsetzer zum Umsetzen der ersten Spannung in eine zweite Spannung, die niedriger ist als die erste Spannung; eine Sekundärbatterie zum Laden einer Gleichspannung von dem Umsetzer; einen Schaltregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und zum Schalten, um eine Ausgangsspannung zu variieren, die der Sekundärbatterie zugeführt wird; einen Serienregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und zum Einstellen des Energieverbrauchs zum Variieren einer Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird; einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Ausgangsspannung des Schaltreglers und des Serienreglers; und einen Controller zum Steuern der Ausgangsspannung basierend auf einem Spannungswert, der von dem Spannungsdetektor erfasst wird, um von dem Schaltregler oder dem Serienregler die Sekundärbatterie mit einem konstanten elektrischen Strom zu laden.

Gemäß dem ersten Aspekt ist der Ausgangsspannungswert gesteuert, so dass die Sekundärbatterie vom Schaltregler oder dem Serienregler basierend auf den Spannungswerten, die von dem Spannungsdetektor erfasst werden mit einem konstanten elektrischen Strom geladen wird. Wenn die Ausgangsspannung des Schaltreglers oder des Serienreglers in Übereinstimmung mit einer geladenen Spannung der Sekundärbatterie variiert, ist es daher möglich, einen der Regler mit höherer Umsetzeffizienz als Reaktion auf die Ausgangsspannung zu verwenden. Folglich kann die Sekundärbatterie mit höherer Reglereffizienz geladen werden.

Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfingung stellt die elektrische Ladesteuereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bereit, wobei der Controller die Steuerung derart ausführt, dass die Sekundärbatterie geladen wird durch den Schaltregler, wenn der Spannungswert bei einem vorbestimmten Wert oder darunter liegt, und wobei der Controller die Steuerung derart ausführt, dass die Sekundärbatterie durch den Serienregler geladen wird, wenn der Spannungswert bei dem vorbestimmten Wert ist oder höher.

Gemäß dem zweiten Aspekt wird der Schaltregler verwendet, wenn die von dem Spannungsdetektor erfassten Spannungswerte bei dem vorbestimmten Wert sind oder unterhalb, weil die geladene Spannung der Sekundärbatterie niedrig ist, und der Serienregler wird verwendet, wenn die Spannungswerte den vorbestimmten Wert haben oder höher sind aufgrund einer hohen geladenen Spannung. Da einer der Regler mit höherer Umsetzeffizienz dadurch zur Benutzung ausgewählt wird, basierend auf dem vorbestimmten Wert, kann die Sekundärbatterie mit höherer Reglereffizienz geladen werden.

Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die elektrische Ladesteuereinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereit, wobei der Controller den vorbestimmten Wert beibehält, der eine Ausgangsspannung zeigt, bei der die Effizienz des Serienreglers die Effizienz des Schaltreglers übersteigt.

Gemäß dem dritten Aspekt hält der Controller den vorbestimmten Wert bei, der die Ausgangsspannung anzeigt, bei der die Effizienz des Serienreglers die Effizienz des Schaltreglers übersteigt. Daher ist es möglich, beim Umschalten zwischen dem Schaltregler und dem Serienregler den Regler mit der größeren Effizienz zu verwenden, um einen elektrischen Stromwert einzustellen zum Verbessern der Effizienz der Sekundärbatterie.

Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die elektrische Ladesteuereinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung bereit, wobei der Controller Steuerung derart durchführt, dass die Ausgangsspannung entweder von dem Serienregler oder dem Schaltregler auf einen Wert eingestellt wird, geringfügig höher als eine geladene Spannung der Sekundärbatterie.

Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Lasttreibereinrichtung bereit, die umfasst: Eine elektrische Energiequelle zum Zuführen einer ersten Spannung; einen mit der elektrischen Energiequelle verbundenen Umsetzer zum Umsetzen der ersten Spannung in eine zweite Spannung, die niedriger ist als die erste Spannung; eine mit dem Umsetzer verbundene elektrische Ladesteuereinheit; ein zwischen dem Umsetzer und der elektrischen Ladesteuereinheit vorgesehenes Relais; eine mit dem Relais verbundene Schalteinheit; eine mit dem Umsetzer und dem Relais verbundene Lasteinheit; und eine an die elektrische Ladesteuereinheit und das Relais angeschlossene Sekundärbatterie zum Laden einer Gleichspannung von dem Umsetzer, wobei die elektrische Ladesteuereinheit umfasst: einen Schaltregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und Umschalten zum Variieren der Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird; einen Serienregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und Einstellen des Energieverbrauchs zum Variieren einer Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird; einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Ausgangsspannung des Schaltreglers und des Serienreglers; und einen Controller zum Steuern der Ausgangsspannung basierend auf einem von dem Spannungsdetektor erfassten Spannungswert, um die Sekundärbatterie entweder von dem Schaltregler oder dem Serienregler mit einem konstanten elektrischen Strom zu laden, wobei der Lasteinheit eine elektrische Ladung von der Sekundärbatterie zugeführt wird, wenn das Relais bedingt durch ein Signal von der Stromschalteinheit in einen leitenden Zustand versetzt ist und wobei die elektrische Ladung der Lasteinheit von dem Umsetzer zu zugeführt wird, wenn das Relais in einen offenen Zustand versetzt ist.

Gemäß dem fünften Aspekt ist die elektrische Ladesteuereinheit bereitgestellt zum Steuern des Ausgangsspannungswertes, um die Sekundärbatterie mit einem konstanten elektrischen Strom von dem Schaltregler oder dem Serienregler zu laden basierend auf den von dem Spannungsdetektor erfassten Spannungswerten. Auf diese Weise kann die Sekundärbatterie effizient geladen werden. Da die elektrischen Ladungen von dem Umsetzer und der Sekundärbatterie zugeführt werden, ist es möglich, die Lasteinheit stabil anzutreiben.

Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht die Lasttreibereinrichtung gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung vor, wobei das Relais in einen offenen Zustand versetzt ist, wenn der Umsetzer in Betrieb ist, und das Relais in den leitenden Zustand versetzt ist, wenn der Umsetzer den Betrieb stoppt.

Der siebte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt die Lasttreibereinrichtung gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung bereit, wobei die Lasteinheit eine Last ist, die von einer Spannung niedriger als der ersten Spannung angetrieben wird.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird beschrieben unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, wobei zeigt:

Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Aufbaus einer Lasttreibereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Aufbaus einer elektrischen Ladesteuereinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Grafik zum Beschreiben des Zusammenhangs zwischen der Umsetzeffizienz eines Schaltreglers und eines Serienreglers und jeweils der Ausgangsspannung davon;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm der Steuerung zum Antreiben mit Hilfe des Schaltens zwischen dem Schaltregler und dem Serienregler mit einem Controller in Übereinstimmung mit einer geladenen Spannung; und

Fig. 5 eine Grafik zum Beschreiben des Zusammenhangs zwischen Umsatzeffizienz des Schaltreglers und des Serienreglers und einer Ausgangsspannung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Um die vorliegende Erfindung genauer zu beschreiben, wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen unten erläutert werden.
Die vorliegende Erfindung ist üblicherweise anwendbar auf eine Lasttreibereinrichtung mit einem Aufbau, wie in Fig. 1 dargestellt.

Aufbau einer Lasttreibereinrichtung

Wie in Fig. 1 gezeigt schließt diese Lasttreibereinrichtung eine Hochspannungsbatterie 1 zum Generieren einer hohen Spannung ein, einen DC/DC- bzw. Gleichspannungs/Gleichspannungs-Umsetzer 2, der mit der Hochspannungsbatterie verbunden ist, eine mit dem DC/DC- Umsetzer 2 verbundene elektrische Ladesteuereinheit 3, ein zwischen dem DC/DC-Umsetzer 2 und der elektrischen Ladesteuereinheit 3 vorgesehenes Relais 4, eine mit dem Relais 4 verbundene Schalteinheit 5, eine an dem DC/DC- Umsetzer 2 angeschlossene Last 6 und eine Niederspannungsbatterie 7, die mit dem DC/DC-Umsetzer 2 über die elektrische Ladesteuereinheit 3 verbunden ist.
Die Lasttreibereinrichtung wird beispielsweise in einem Fahrzeug installiert und wird zum Antreiben der Last 6 verwendet, die in dem Fahrzeug vorgesehen ist. Die Hochspannungsbatterie 1 lädt die Elektrizität beispielsweise von einem Motorgenerator, wodurch die Hochspannungsbatterie 1 eine hohe Spannung von 42 Volt generiert und führt die Spannung dem DC/DC-Umsetzer 2 zu. Darüber hinaus kann die Hochspannungsbatterie 1 betrieben werden und die Hochspannung direkt an eine im Fahrzeug installierte durch die Hochspannung zu betreibende, nicht dargestellte Last führen.
Die Last 6 ist eine durch eine Spannung niedriger als die von der Hochspannungsbatterie 1 ausgegebene Spannung zu betreibende Last. Beispielsweise wird eine Lampe, eine elektrische Steuereinheit (ECU) zum Durchführen von Verarbeitung zum Steuern verschiedener Teile des Fahrzeugs oder Ähnliches als Last 6 gewählt. Die Last 6 wird durch eine Spannung von 14 Volt angetrieben, welche niedriger ist als die Hochspannung von 42 Volt.
Die Niederspannungsbatterie 7 besteht aus einer Batterie mit einer geringeren Kapazität als die Hochspannungsbatterie 1. Die Niederspannungsbatterie 7 ist eine Sekundärbatterie, die aus Nickel-Hydrid oder Ähnlichem hergestellt ist. Elektrische Ladungen werden akkumuliert und in die Niederspannungsbatterie geladen von einer Spannung, die von der elektrischen Ladesteuereinheit 3 zugeführt wird. Obwohl es vom Aufbau abhängt, wird im Allgemeinen vom Gesichtspunkt der Ladeeffizienz aus gesehen vorgezogen, die Niederspannungsbatterie 7 mit einem niedrigen elektrischen Strom zu laden.
Der DC/DC-Umsetzer 2 ist zwischen der Hochspannungsbatterie 1 und der Last 6 bereitgestellt. Der DC/DC-Umsetzer 2 setzt die Hochspannung von der Hochspannungsbatterie 1 in eine Niederspannung um, die geeignet ist zum Antreiben der Last 6 und führt hierdurch die Niederspannung zu der Last 6. Darüber hinaus führt der DC/DC-Umsetzer 2 die Niederspannung der elektrischen Ladesteuereinheit 3 zu.
Bezüglich der elektrischen Ladesteuereinheit 3 ist eine Eingangsseite davon an den DC/DC-Umsetzer 2 angeschlossen und eine Ausgangsseite davon ist mit dem Relais 4 und mit der Niederspannungsbatterie 7 verbunden. Auf diese Weise sind der DC/DC-Umsetzer 2 und die Niederspannungsbatterie 7 über die elektrische Ladesteuereinheit 3 verbunden.
Wie in Fig. 2 gezeigt, sind in der elektrischen Ladesteuereinheit 3 ein Schaltregler 11 und ein Serienregler 12 mit dem DC/DC-Umsetzer 2 verbunden. Darüber hinaus ist ein Spannungs-Strom-Detektor 13 vorgesehen an einer Ausgangsseite des Schaltreglers 11 und des Serienreglers 12. Die elektrische Ladesteuereinheit 3 ist angeordnet zum Steuern des Schaltreglers 11 und des Serienreglers 12 mit einem Controller 14 basierend auf vom Spannungs-Strom-Detektor 13 erfassten Werten.
Wenn hier eine Spannung zugeführt wird zu der Last 6 in dem Zustand, in dem die Niederspannungsbatterie 7 leer ist mit nahezu keiner elektrischen Ladung darin, wird die in die Last 6 fließende Spannung zu niedrig sein zum Antreiben der Last 6 weil ein Großteil des elektrischen Stroms der Niederspannungsbatterie 7 zugewiesen wird. Wenn indessen eine durch Umsetzen der Hochspannungen (42 Volt) in eine Niederspannung (14 Volt) unter Verwendung des DC/DC-Umsetzers erhaltene Ausgangsspannung direkt der Niederspannungsbatterie 7 zugeführt wird, wird ein elektrischer Ladestrom in die Niederspannungsbatterie 7 fließen und die Ladeeffizienz wird verschlechtert. Diesbezüglich führt die elektrische Ladesteuereinheit 3 eine Verarbeitung aus zum Steuern des Schaltreglers 11 und des Serienreglers 12, um die Niederspannungsbatterie 7 mit einem konstanten niedrigen Strom zu laden, dadurch die Ladeeffizienz verbessernd.
Der Schaltregler 11 führt schnelles EIN/AUS-Schalten der von dem DC/DC-Umsetzer 2 eingegebenen Spannung aus zum Umsetzen einer Gleichspannung in Impulse und nach dem Glätten dieser Impulse wird eine stabile Gleichspannung erreicht. Der Schaltregler 11 führt die stabile Gleichspannung der Niederspannungsbatterie 7 zu.
Der Schaltregler 11 startet und stoppt den Betrieb ansprechend auf EIN/AUS-Steuersignale von dem Controller 14. Darüber hinaus wird ein Zielspannungswert eingegeben von dem Controller 14 zum Schaltregler 11. Die Spannung wird variiert durch Einstellen der Impulsintervalle innerhalb des Serienreglers 11 basierend auf den Zielspannungswert, wodurch die Niederspannungsbatterie 7 mit einem konstanten elektrischen Strom geladen wird.
Der Serienregler 12 variiert eine Ausgangsspannung durch serielles Einstellen des Energieverbrauchs zum Auslöschen der Spannung innerhalb des Serienreglers 12, wenn die von dem DC/DC-Umsetzer 2 eingegebene Spannung variiert, wodurch die Niederspannungsbatterie 7 mit einem konstanten elektrischen Strom geladen wird.
Der Serienregler startet und stoppt den Betrieb ansprechend auf das EIN/AUS-Steuersignal von dem Controller 14. Darüber hinaus wird der Zielspannungswert von dem Controller 14 in den Serienregler 12 eingegeben. Die Spannung wird variiert durch Einstellen des Energieverbrauchs basierend auf dem Zielspannungswert, wodurch die Niederspannungsbatterie 7 mit einem konstanten elektrischen Strom geladen wird.
Der Controller 14 erkennt Stromwerte und Spannungswerte, die von dem Schaltregler 11 oder dem Serienregler 12 der Niederspannungsbatterie 7 zugeführt werden von den Werten, die durch den Spannungs-Strom-Detektor 13 erfasst werden. Der Controller 14 berechnet den Zielspannungswert, der einen Spannungswert angibt zum Bewirken eines konstanten elektrischen Stromausgangs von dem Schaltregler 11 oder dem Serienregler 12 und gibt in aus. Auf diese Weise wird der Ausgangsspannungswert des Schaltreglers 11 oder des Serienreglers 12 gesteuert. Der Controller 14 berechnet den Zielspannungswert, um den Zielspannungswert ein bisschen höher einzustellen als die Ladespannung der Niederspannungsbatterie 7. Mit anderen Worten, wenn die Ladespannung der Niederspannungsbatterie 7 angehoben wird bedingt durch die Zunahme elektrischer Ladungen auf ein Laden der Niederspannungsbatterie 7 mit dem Schaltregler 11 oder dem Serienregler 12 hin, verschiebt der Controller 14 den Zielspannungswert entsprechend.
Die Schalteinheit 5 besteht beispielsweise aus einem Transistor. Die Schalteinheit 5 ist mit einem nicht dargestellten Zündschalter verbunden, um von einem Fahrzeugführer oder Ähnlichem betrieben zu werden. Wenn der Zündschalter im Aus-Zustand ist, wird ein H-Signal (logischer Hochpegel) eingegeben in einen Gate-Anschluss des Schalters 5, wodurch das Relais 4 in den leitenden Zustand versetzt wird. Wenn der Zündschalter in einem Ein-Zustand ist, wird ein L-Signal (logischer Niedrigpegel) eingegeben in den Gate- Anschluss des Schalters 5, hierdurch das Relais 4 in einen offenen Zustand versetzend.
Auf diese Weise wird die Lasttreibereinrichtung in einen Zustand des Ladens der Niederspannungsbatterie 7 versetzt, wenn der Zündschalter sich in einem Ein-Zustand befindet. Wenn der Zündschalter sich in einem Aus-Zustand befindet, wird der DC/DC-Umsetzer 2 gestoppt und das Relais 4 verbindet die Niederspannungsbatterie 7 und die Last 6, wodurch die in der Niederspannungsbatterie 7 akkumulierten elektrischen Ladungen der Last 6 über das Relais 4 zugeführt werden.
Die Umsetzeffizienz des Schaltreglers 11 und des Serienreglers 12 sind in Fig. 3 gezeigt.
Gemäß Fig. 3 ist die Effizienz des Schaltreglers 11 konstant gemacht durch den Controller 14. Wenn daher die Ausgangsspannung Vout angehoben wird, nimmt die Effizienz etwas zu wegen eines Abnehmens des Impulsumsetzverhältnisses aber die Effizienz verbleibt weitgehend konstant.
Die Effizienz des Serienreglers 12 wird näherungsweise ausgedrückt als eine Proportion der Ausgangsspannung zur Eingangsspannung. Unter der Annahme, dass die Effizienz des Schaltreglers 11 über 50% ist, übersteigt, wenn die geladene Spannung der Niederspannungsbatterie bedingt durch das Fortschreiten elektrischer Ladungen angehoben wird, die Effizienz des Serienreglers 12 die Effizienz des Schaltreglers 11 in der Nähe der Ausgangsspannung Vout bei einem Punkt geringfügig höher als 1/2 der Eingangsspannung.

Betrieb der elektrischen Ladesteuereinheit 3

Nun wird nachstehend eine Beschreibung vorgenommen bezüglich eines Betriebs der elektrischen Ladungssteuereinheit 3, die sich aus der oben beschriebenen Lasttreibereinrichtung zusammensetzt, unter Bezugnahme auf Fig. 4. Auf ein Laden der Niederspannungsbatterie 7 in einen Zustand in dem nahezu keine elektrische Energie in der Niederspannungsbatterie 7 angesammelt ist, wird der Zündschalter in den Ein-Zustand versetzt. Die Niederspannung (14 Volt), die von dem DC/DC- Umsetzer 2 umgesetzt ist, wird der elektrischen Ladesteuereinheit 3 zugeführt in dem Zustand, in dem das Relais 4 offen eingestellt ist.
In diesem Fall, da die Ladespannung der Niederspannungsbatterie 7 niedrig ist, gibt der Controller 14 zuerst ein EIN/AUS-Steuersignal aus zum Einstellen des Schaltreglers 11 in einen EIN-Zustand. Dann wird Spannung von einem DC/DC-Umsetzer 2 von dem Schaltregler 11 der Niederspannungsbatterie 7 zugeführt zum Ansammeln elektrischer Ladung ((B) in Fig. 4). Auf diese Weise wird in der Niederspannungsbatterie 7 elektrische Ladung graduell angesammelt, wodurch die geladene Spannung Vbat graduell zunimmt. Es ist wesentlich, dass der Controller 14 den Schaltregler 11 ansteuert, um eine Spannung geringfügig höher als die geladene Spannung Vbat der Niederspannungsbatterie zuzuführen, wodurch die Niederspannungsbatterie 7 mit einem konstanten niedrigen elektrischen Strom geladen wird.
Der Controller 14 überwacht die Spannungswerte, die von dem Spannungsstromdetektor 13 erfasst werden. Wenn die geladene Spannung Vbat bei einem vorbestimmten Schwellwert oder darüber liegt (eine strichpunktierte Linie in Fig. 4(A)), schaltet der Controller 14 den Schaltregler 11 AUS und schaltet den Serienregler 12 simultan EIN. Auf diese Weise treibt der Controller 14 folglich den Serienregler 12 an zum Laden der Niederspannungsbatterie 7. In diesem Moment ist es möglich, sowohl den Schaltregler 11 als auch den Serienregler 12 zu benutzen, wenn der Spannungswert bei dem vorbestimmten Wert liegt.
Der Regler 14 setzt das Überwachen der Spannung unter Verwendung des Spannungs-Strom-Detektors 13 fort, selbst während des Ladens durch den Serienregler 12. Wenn der Controller 14 beurteilt, dass die Niederspannungsbatterie 7 ausreichend geladen ist, gibt der Controller 14 ein EIN/AUS- Steuersignal aus zum Ausschalten des Serienreglers 12 zum Beenden des elektrischen Ladens ((A) und (C) in Fig. 4).
Wie oben detailliert beschrieben, betreibt entsprechend der elektrischen Ladesteuereinheit 3 der Lasttreibereinrichtung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der Controller 14 den Schaltregler 11 zum elektrischen Laden an, wenn die geladene Spannung der Niederspannungsbatterie 7 niedrig ist und daher die Zielspannung niedrig ist. Wenn eine geladene Spannung der Niederspannungsbatterie 7 graduell zunimmt und die Zielspannung erhöht wird, so dass die Effizienz des Serienreglers 12 die Effizienz des Schaltreglers 11 übersteigt, kann der Controller 14 den Serienregler 12 betreiben zum elektrischen Laden. Daher ist es, wie in Fig. 5 gezeigt möglich, in einem Zustand hoher Effizienz zu laden.
Wenn die Effizienz des Serienregler 12 die Effizienz des Schaltreglers 11 übersteigt, wird, wie in Fig. 5 gezeigt, die Niederspannungsbatterie 7 unter Verwendung des Serienreglers 12 geladen. Entsprechend ist es möglich effizient zu laden. In Fig. 5 zeigt eine gestrichelte Linie die Spannung an, bei der die Effizienz des Serienreglers 12 die Effizienz des Schaltreglers 11 übersteigt. Gemäß der elektrischen Ladesteuereinheit 3, wie sie oben beschrieben ist, ist es, wenn die Effizienz des Schaltreglers 11 als etwa 50% angenommen wird möglich, eine Effizienz von etwa 50% zu erreichen, selbst wenn nahezu keine elektrische Ladung in der Niederspannungsbatterie 7 akkumuliert ist. In einem Bereich, in dem die Ausgangsspannung Vout hoch ist, wird eine höhere Effizienz erreicht durch die Verwendung des Serienreglers 12. Daher ist es möglich, in einem Zustand hoher Ladeeffizienz zu laden.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung Nr. P2001- 239,530 mit einem Anmeldedatum vom 7. August, 2001, ist hierin aufgenommen durch Bezugnahme.
Obwohl die Erfindung oben beschrieben worden ist unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung, ist die Erfindung nicht beschränkt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, was den Fachleuten im Lichte dieser Lehre offenbar wird. Der Schutzbereich der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Patentansprüche definiert.

Claims

1. Elektrische Ladesteuereinrichtung, umfassend:
Eine elektrische Energiequelle zum Zuführen einer ersten Spannung;
einen mit der elektrischen Energiequelle verbundenen Umsetzer zum Umsetzen der ersten Spannung in eine zweite Spannung, die niedriger ist als die erste Spannung;
eine Sekundärbatterie zum Laden einer Gleichspannung von dem Umsetzer;
einen Schaltregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und zum Schalten, um eine Ausgangsspannung zu variieren, die der Sekundärbatterie zugeführt wird;
einen Serienregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und zum Einstellen des Energieverbrauchs zum Variieren einer Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird;
einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Ausgangsspannung des Schaltreglers und des Serienreglers; und
einen Controller zum Steuern der Ausgangsspannung basierend auf einem Spannungswert, der von dem Spannungsdetektor erfasst wird, um von dem Schaltregler oder dem Serienregler die Sekundärbatterie mit einem konstanten elektrischen Strom zu laden.

2. Elektrische Ladesteuereinrichtung nach Anspruch 1,
wobei der Controller die Steuerung derart vornimmt, dass die Sekundärbatterie geladen wird durch den Schaltregler, wenn der Spannungswert bei einem vorbestimmten Wert oder darunter liegt, und
wobei der Controller die Steuerung derart vornimmt, dass die Sekundärbatterie durch den Serienregler geladen wird, wenn der Spannungswert bei dem vorbestimmten Wert ist oder höher.

3. Elektrische Ladesteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Controller den vorbestimmten Wert beibehält, der eine Ausgangsspannung zeigt, bei der die Effizienz des Serienreglers die Effizienz des Schaltreglers übersteigt.

4. Elektrische Ladesteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Controller Steuerung derart durchführt, dass die Ausgangsspannung von entweder dem Serienregler oder dem Schaltregler auf einen Wert geringfügig höher als eine geladene Spannung der Sekundärbatterie eingestellt wird.

5. Eine Lasttreibereinrichtung, die umfasst:
Eine elektrische Energiequelle zum Zuführen einer ersten Spannung;
einen mit der elektrischen Energiequelle verbundenen Umsetzer zum Umsetzen der ersten Spannung in eine zweite Spannung, die niedriger ist als die erste Spannung;
eine mit dem Umsetzer verbundene elektrische Ladesteuereinheit;
ein zwischen dem Umsetzer und der elektrischen Ladesteuereinheit vorgesehenes Relais;
eine mit dem Relais verbundene Schalteinheit;
eine mit dem Umsetzer und dem Relais verbundene Lasteinheit; und
eine an die elektrische Ladesteuereinheit und das Relais angeschlossene Sekundärbatterie zum Laden einer Gleichspannung von dem Umsetzer,
wobei die elektrische Ladesteuereinheit umfasst:
Einen Schaltregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und Umschalten zum Variieren der Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird;
einen Serienregler zum Eingeben der zweiten Spannung von dem Umsetzer und Einstellen des Energieverbrauchs zum Variieren einer Ausgangsspannung, die der Sekundärbatterie zugeführt wird;
einen Spannungsdetektor zum Erfassen der Ausgangsspannung des Schaltreglers und des Serienreglers; und
einen Controller zum Steuern der Ausgangsspannung basierend auf einem von dem Spannungsdetektor erfassten Spannungswert, um die Sekundärbatterie entweder von dem Schaltregler oder dem Serienregler mit einem konstanten elektrischen Strom zu laden,
wobei eine elektrische Ladung der Lasteinheit von der Sekundärbatterie zugeführt wird, wenn das Relais bedingt durch ein Signal von der Schalteinheit in einen leitenden Zustand versetzt ist und
wobei die elektrische Ladung der Lasteinheit von dem Umsetzer zu zugeführt wird, wenn das Relais in einen offenen Zustand versetzt ist.

6. Lasttreibereinrichtung nach Anspruch 5,
wobei das Relais in einen offenen Zustand versetzt ist, wenn der Umsetzer in Betrieb ist, und
das Relais in den leitenden Zustand versetzt ist, wenn der Umsetzer den Betrieb stoppt.

7. Lasttreibereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Lasteinheit eine Last ist, die von einer Spannung niedriger als der ersten Spannung angetrieben wird.