DE10347683A1 - Automatic idling control unit for stopping and starting a motor vehicle engine during idling, e.g. at a traffic lights, has device for monitoring the temperature of semiconductor switching elements to prevent their overheating - Google Patents
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Abstract
Description
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Steuereinrichtung zum Stillsetzen des Leerlaufs, um einen wirtschaftlichen Brennstoffverbrauch zu erreichen, und zwar durch automatisches Stoppen und nachfolgendes wieder Starten einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wenn das Fahrzeug momentan angehalten wird.The present invention relates to an automatic control device to stop idling, to achieve economical fuel consumption, and by automatically stopping and then starting again an internal combustion engine of a vehicle when the vehicle is currently is stopped.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the stand of the technique
sAus dem Stand der Technik sind Typen von Geräten bekannt, um automatisch die Maschine eines Fahrzeugs zu stoppen und nachfolgend wieder zu starten, wenn das Fahrzeug zeitweilig zum Halten gebracht wird, wobei solch ein Typ eines Gerätes allgemein als eine automatische Steuereinrichtung zum Stillsetzen des Leerlaufs bezeichnet wird. Solch ein Gerät stoppt die Fahrzeugmaschine, wenn das Fahrzeug angehalten wird, beispielsweise an Verkehrsampeln, und startet nachfolgend die Maschine erneut, wenn das Fahrzeug sich erneut bewegen soll (z.B. basierend auf dem Detektieren einer Aktion des Fahrzeugfahrers, die die Absicht, das Fahrzeug zu bewegen, anzeigt). Die Verwendung solch eines Gerätes schafft die Möglichkeit, den Brennstoffverbrauch und auch die Abgasemissionen zu reduzieren. Ein Beispiel solch eines Gerätes ist in dem japanischen Patent 2000-192830 beschrieben.Types are from the state of the art of devices known to automatically stop the engine of a vehicle and then start again if the vehicle is temporarily is stopped, such a type of device in general as an automatic control device to stop idling referred to as. Such a device the vehicle engine stops when the vehicle is stopped, at traffic lights, for example, and then starts the machine again if the vehicle is to move again (e.g. based on detecting an action by the vehicle driver that the intention to move the vehicle indicates). The use of such a device creates the possibility, reduce fuel consumption and exhaust emissions. An example of such a device is described in Japanese Patent 2000-192830.
Mit Hilfe solch eines herkömmlichen automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes wird anstelle der Verwendung eines herkömmlichen Gleichstrom-Anlassermotors zum wieder Anlassen der Maschine, ein Wechselstrommotor/Generator verwendet, der sowohl die Maschine für ein wieder Starten antreiben kann und der auch durch die Maschine angetrieben werden kann, um elektrische Energie zu erzeugen. Solch ein Gerät enthält auch einen Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter zum Gleichrichten der Wechselstromenergie aus dem Wechselstrommotor/Generator, um eine Gleichstromversorgung zum Aufladen der Fahrzeugbatterie zu erhalten, und wobei die Gleichspannung der Batterie in eine Wechselstromversorgung umgewandelt wird, um den Wechselstrommotor/Generator während des Maschinenneustarts anzutreiben. Solch ein Gerät kann einfach und zuverlässig ausgeführt werden.With the help of such a conventional one automatic idle stop control unit is used instead a conventional one DC starter motor to restart the machine AC motor / generator used, which both the machine for one again Starting can drive and which is also driven by the machine can to generate electrical energy. Such a device also contains an AC / DC power converter for rectification the AC power from the AC motor / generator to a DC power supply to charge the vehicle battery obtained, and taking the DC voltage of the battery into an AC power supply is converted to the AC motor / generator during machine restart drive. Such a device can simple and reliable accomplished become.
Bei solch einem Typ eines automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes ist es wie bei irgendeinem anderen Typ eines Leistungshalbleitergerätes erforderlich, das Gerät in solcher Weise auszulegen, daß die Temperatur der Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters einen vorbestimmten maximalen Wert nicht überschreitet. Spezieller gesagt, werden bei einem automatischen Leerlaufstop-Steuergerät hohe Werte an Stromfluß durch die Halbleiterschalterelemente realisiert und es ergeben sich damit hohe Werte der Wärmeerzeugung in diesen Elementen, die unter den zwei folgenden Bedingungen auftreten, das heißt:
- (a) während die Maschine wieder gestartet wird, wird nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation ein hoher Wert des Stromes von der Fahrzeugbatterie in Wechselstromenergie durch den Umrichter umgesetzt, und
- (b) während die Batterie unmittelbar nach dem Maschinenwiederstart wieder aufgeladen wird, wobei ein hoher Wert eines Gleichstroms von dem Umrichter der Batterie zugeführt wird.
- (a) while the machine is restarting, following an automatic machine stop operation, a high value of the current from the vehicle battery is converted into AC power by the converter, and
- (b) while the battery is being recharged immediately after the machine is restarted, a high value of a direct current being supplied from the converter to the battery.
Beim Stand der Technik werden die Größe der Halbleiterschalterelemente und der Maßstab der Vorrichtungen, die zum Kühlen dieser Schalterelemente verwendet werden, basierend auf der maximalen Temperatur festgelegt, die erwartungsgemäß bei den Halbleiterschalterelementen bei irgendeiner der oben angegebenen Bedingungen erreicht wird. Als ein Ergebnis sind die herkömmlichen Typen von automatischen Leerlaufstop-Steuergeräten mit dem Nachteil behaftet, daß sie in der Größe bzw. im Ausmaß groß sind und hohe Herstellungskosten verursachen.In the state of the art Size of the semiconductor switch elements and the scale of the devices used for cooling of these switch elements are used based on the maximum Temperature set, which is expected for the semiconductor switch elements is achieved under any of the above conditions. As one result is the traditional one Types of automatic idle stop control devices have the disadvantage that she in size or are large in size and cause high manufacturing costs.
Es ergibt sich daher eine Forderung, die Möglichkeit zu schaffen, solch ein automatisches Leerlaufstop-Steuergerät kompakter und bei niedrigeren Kosten herstellen zu können.There is therefore a requirement the possibility to create such an automatic idle stop control unit more compact and to be able to manufacture at lower costs.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die dem Stand der Technik anhaftenden Probleme, wie sie oben dargelegt wurden, zu überwinden, indem ein verbessertes automatisches Leerlaufstop-Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs geschaffen wird, welches in der Größe kleiner ausgeführt werden kann und mit niedrigeren Kosten hergestellt werden kann als dies beim Stand der Technik möglich war.It is an object of the present invention problems inherent in the prior art as set forth above have been overcome by an improved automatic idle stop control unit for an internal combustion engine a vehicle is created, which is smaller in size accomplished and can be manufactured at a lower cost than this is possible with the prior art was.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt ein automatisches Leerlaufstop-Steuergerät, welches einen Wechselstrommotor/Generator enthält, der mit Energie von der Fahrzeugbatterie her versorgt wird, um die Fahrzeugmaschine bei einer Maschinenwiederstartoperation anzutreiben, und der elektrische Energie zum Aufladen der Batterie erzeugt, wenn sich die Maschine im Betrieb befindet. Das Gerät enthält ferner einen Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter mit einer Vielzahl von Halbleiterschalterelementen, die in solcher Weise gesteuert werden, daß die Batteriespannung in eine Wechselstromversorgungsspannung zum Antreiben des Wechselstrommotors/Generators während einer Maschinenwiederstartoperation umgewandelt wird, und um die Wechsel-Ausgangsspannung von dem Wechselstrommotor/Generator in eine Gleichspannung umzuwandeln, um die Batterie während einer Batterieladeoperation zu laden. Das Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Umrichtertemperatur-Detektorabschnitt enthält, um ein umrichtertemperatur-bezogenes Signal abzuleiten, welches die Temperatur der Halbleiterschalterelemente anzeigt, und welches einen Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt enthält, der eine Steuerung anwendet, um eine automatische Maschinenstopoperation oder eine automatische Maschinenwiederstartoperation nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation durchzuführen, und zwar in Einklang mit Fahrzeugstatusinformationen und dem umrichtertemperatur-bezogenen Signal.In order to achieve the above object, according to a first aspect, the present invention provides an automatic idle stop control device that includes an AC motor / generator that is powered by the vehicle battery to power the vehicle engine in an engine restart operation, and the electric one Energy for charging the battery is generated when the machine is in operation. The apparatus also includes an AC / DC power converter with a plurality of semiconductor switch elements controlled in such a manner that the battery voltage is converted to an AC supply voltage for driving the AC motor / generator during an engine restart operation and the AC output voltage from the AC motor / Generator in a DC chip convert voltage to charge the battery during a battery charging operation. The apparatus is characterized in that it includes an inverter temperature detector section to derive an inverter temperature related signal indicative of the temperature of the semiconductor switch elements and a fuel economy operation control section that applies control to perform automatic machine stop operation or perform automatic machine restart operation following an automatic machine stop operation in accordance with vehicle status information and the converter temperature related signal.
Das umrichtertemperatur-bezogene Signal kann mit Hilfe eines Temperatursensors erzeugt werden, der Teil des automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes selbst ist, oder kann aus einem Signal, wie beispielsweise einem Maschinenkühlwassertemperatursignal bestehen oder aus einem Umgebungslufttemperatursignal bestehen, welches von irgendeinem anderen Steuergerät des Fahrzeugs verfügbar ist. Es sei somit darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "Umrichtertemperatur-Detektorabschnitt", wie er in der folgenden Beschreibung und den anhängenden Ansprüchen verwendet wird, eine breite Bedeutung hat im Sinne von "Einrichtung zum Ableiten eines Temperaturanzeigesignals, wobei der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt direkt die Temperatur der Halbleiterschalterelemente erhält oder diese schätzt".The converter temperature-related Signal can be generated with the help of a temperature sensor Part of the automatic idle stop control unit itself is or can be off a signal, such as an engine cooling water temperature signal consist of or consist of an ambient air temperature signal, which is available from any other control device of the vehicle. It should thus be noted that the term "converter temperature detector section" as used in the following Description and the attached claims used has a broad meaning in the sense of "device for deriving a temperature indication signal, the fuel economy operation control section directly receives the temperature of the semiconductor switch elements or this appreciates ".
Nach der Durchführung einer automatischen Maschinenstopoperation und einer nachfolgenden Maschinenwiederstartoperation führt der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt wiederholt eine Operation gemäß einer Beurteilung durch, ob die Temperatur der Halbleiterschalterelemente einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat. Wenn festgestellt wird, daß der Schwellenwert überschritten wurde (so daß dann, wenn eine automatische Maschinenstopoperation zu diesem Zeitpunkt auszuführen ist, bald gefolgt von einer Maschinenwiederstartoperation, die Temperatur der Halbleiterschalterelemente übermäßig hoch werden würde), dann verhindert das System die Ausführung einer automatischen Maschinenstopoperation zu diesem Zeitpunkt.After performing an automatic machine stop operation and a subsequent machine restart operation Fuel economy operation control section repeated an operation according to a Judging by whether the temperature of the semiconductor switch elements has exceeded a predetermined threshold. If found will that the Threshold exceeded was (so that then if an automatic machine stop operation at this time perform is the temperature, soon followed by an engine restart operation of the semiconductor switch elements excessively high would be), the system then prevents an automatic machine stop operation from being performed at this time.
Als ein Ergebnis kann das automatische Leerlaufstop-Steuergerät in der Größe kompakter ausgeführt werden und kann auch mit geringeren Kosten als beim Stand der Technik hergestellt werden, wobei jedoch eine hohe Zuverlässigkeit des Betriebes erreicht wird.As a result, the automatic idle stop control device in the Size can be made more compact and can also be manufactured at a lower cost than the prior art be achieved, however, a high reliability of operation becomes.
Spezifischer ausgedrückt, lassen sich die grundlegenden Vorteile, die erreicht werden, wie folgt zusammenfassen. Wenn die Maschine nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation wieder gestartet wird, und wenn dann festgestellt wird, daß die Temperatur der Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumsetzers einen vorbestimmten Schwellenwert überschritten hat, wird die Ausführung einer weiteren automatischen Maschinenstopoperation zu diesem Zeitpunkt verhindert. Es wird auf diese Weise sichergestellt, daß die Temperatur der Halbleiterschalterelemente einen zulässigen Wert nicht überschreitet, und zwar auf Grund der hohen Stromwerte, die in den Schalterelementen während eines Maschinenwiederstarts fließen, und zwar nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation und auch während der Batteriewiederaufladung, die unmittelbar nach der Maschinenwiederstartoperation folgt.More specifically, let The basic advantages that are achieved can be summarized as follows. If the machine is following an automatic machine stop operation is started again, and then if it is determined that the temperature of the semiconductor switch elements of the AC / DC power converter has exceeded a predetermined threshold, the execution another automatic machine stop operation at this time prevented. This ensures that the temperature the semiconductor switch elements do not exceed a permissible value, because of the high current values in the switch elements while of a machine restart, and subsequently one automatic machine stop operation and also during battery recharge, which follows immediately after the machine restart operation.
Auf Grund der Verhinderung solch einer automatischen Maschinenstopoperation basierend auf der Temperatur, die durch die Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters erreicht wird, ist es nicht erforderlich, das Gesamtsystem basierend auf einem maximalen Temperaturwert auszulegen, der von den Halbleiterschalterelementen erreicht werden kann, und zwar als ein Ergebnis einer wiederholten Ausführung eines Maschinenwiederstarts innerhalb eines relativ kurzen Zeitintervalls, was als "schlechtester Fall" des Konstruktionsparameters gilt. Als ein Ergebnis kann das System in solcher Weise ausgelegt werden, daß die Größe und die Kosten des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters reduziert werden können, da die Halbleiterschalterelemente und auch die Kühlvorrichtungen, wie beispielsweise eine Wärmesenke und Kühlrippen kleiner ausgeführt werden können, so daß die Gesamtgröße und die Gesamtkosten des automatischen Leerlaufstop-Steuergeräts abgesenkt werden können. Die Größenreduzierung vereinfacht auch die Montage des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters innerhalb des Maschinenraumes eines Fahrzeugs.Because of the prevention of such an automatic machine stop operation based on the temperature, through the semiconductor switch elements of the AC / DC power converter is achieved, it is not necessary to base the whole system to be designed at a maximum temperature value that of the semiconductor switch elements can be achieved as a result of repeated execution a machine restart within a relatively short time interval, what is called "worst Case "of the design parameter applies. As a result, the system can be designed in such a way be that the Size and the AC / DC power converter cost reduced can be there the semiconductor switch elements and also the cooling devices, such as for example a heat sink and cooling fins executed smaller can be like that that the Overall size and the Total cost of the automatic idle stop control unit can be reduced can. The size reduction also simplifies the assembly of the AC / DC power converter inside the engine room of a vehicle.
Selbst wenn in der Praxis das Fahrzeug unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise einem hohen Verkehrsaufkommen während einer Sommerhitze, gefahren wird, führt die oben beschriebene Verhinderung der automatischen Maschinenstopoperation basierend auf der Temperatur der Halbleiterschalterelemente lediglich dazu, daß der Brennstoffverbrauch nur unwesentlich ansteigt und auch die Abgasemissionswerte nur unwesentlich ansteigen, so daß dies keinen ernsthaften Nachteil darstellt.Even if in practice the vehicle under extreme conditions, such as high traffic while a summer heat, leads to the prevention described above automatic machine stop operation based on temperature The semiconductor switch elements only cause fuel consumption increases only insignificantly and the exhaust emission values only insignificantly rise so this is not a serious disadvantage.
Indem somit bei der vorliegenden Erfindung lediglich eine Einrichtung hinzugefügt wird, um ein Signal zu überwachen, welches als eine Anzeige der Temperatur der Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters dient, kann der Umrichter klein ausgebildet werden und es können weniger kostspielige Halbleiterschalterelemente verwendet werden und damit kann die Gesamtheit des automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes wesentlich kompakter und weniger kostspielig ausgeführt werden, wodurch ein größerer Freiraum innerhalb des Maschinenraumes eines Fahrzeugs entsteht und die Herstellungskosten abgesenkt werden können. Diese Vorteile werden erzielt, ohne die Fahreigenschaften des Fahrzeugs nachteilig zu beeinflussen.Thus, in the present invention, by adding only a device to monitor a signal serving as an indication of the temperature of the semiconductor switch elements of the AC / DC power converter, the converter can be made small, and less expensive semiconductor switch elements can be used, and thus the entirety of the automatic idle stop control device can be made much more compact and less expensive, which creates a larger free space within the engine room of a vehicle and the manufacturing costs can be reduced. These advantages are achieved without adversely affecting the driving characteristics of the vehicle.
Da darüber hinaus kleinere Halbleiterschalterelemente verwendet werden können, wird auch die Menge an Wärme, die durch diese abgestrahlt wird, reduziert. Es kann daher eine kompaktere oder einfachere Einrichtung zum Kühlen der Halbleiterschalterelemente verwendet werden, wie beispielsweise eine kleiner bemessene Wärmesenke, Kühlrippen usw. Dies ermöglicht es ferner, daß die Gesamtgröße und die Gesamtkosten des automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes reduziert werden.In addition, since smaller semiconductor switch elements can be used the amount of heat, which is emitted by this is reduced. It can therefore be a more compact or simpler device for cooling the semiconductor switch elements are used, such as a smaller heat sink, cooling fins etc. This enables it further that the Overall size and the Total cost of the automatic idle stop control unit reduced become.
Es werden in bevorzugter Weise MOS-Transistoren als Halbleiterschalterelemente eingesetzt. In diesem Fall kann unmittelbar sichergestellt werden, daß eine vorbestimmte zulässige Temperatur durch die Halbleiterschalterelemente während eines Maschinenwiederstarts nicht überschritten wird, der nachfolgend einem automatischen Ma schinenstopvorgang durchgeführt wird, oder während die Fahrzeugbatterie geladen wird, was unmittelbar nach dem Maschinenwiederstart stattfindet.There are preferably MOS transistors used as semiconductor switch elements. In this case, immediately ensure that a predetermined allowable Temperature through the semiconductor switch elements during a Machine restarts not exceeded which is carried out after an automatic machine stop process, or during the vehicle battery is charged, which is immediately after the machine is restarted takes place.
Wenn solche MOS-Transistoren verwendet werden, kann die Gleichrichtung der Wechselstromausgangsenergie des Wechselstrommotors/Generators dadurch realisiert werden, indem parasitäre Übergangsdioden (zwischen Drain und Source) dieser Transistoren während des Ladens der Batterie verwendet werden. Wenn ein solches Aufladen während eines Intervalls unmittelbar nachfolgend einem Maschinenwiederstart durchgeführt wird, fließen hohe Stromwerte in den MOS-Transistoren, und zwar im wesentlichen kontinuierlich während dieses Intervalls. Es kann jedoch eine Begrenzung des Stromwertes in einer einfachen Weise erreicht werden, indem die parasitären Junction-Dioden verwendet werden. Es wird somit möglich, eine übermäßige Erwärmung der MOS-Transistoren während solch eines Batterieladeintervalls zu vermeiden, und zwar ohne die Notwendigkeit, zusätzliche Dioden als Gleichrichterdioden verwenden zu müssen. Damit ist solch eine Konfiguration, bei der parasitären Junction-Dioden der MOS-Transistoren verwendet werden, vorteilhaft, und zwar im Vergleich zu herkömmlichen Typen eines Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters, der im allgemeinen eine Kombination aus IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors = isolierte Gate-Bipolartransistoren) und Gleichrichterdioden verwendet, da die Konfiguration der vorliegenden Erfindung die gleichen Elemente während sowohl der elektrischen Energieerzeugung (Batterieaufladung) und während den Maschinenwiederstartoperationen verwendet, so daß die Steuerschaltung einfach ausgeführt sein kann, wenn die parasitären Junction-Dioden für die Gleichrichtung verwendet werden.If such MOS transistors are used, can rectify the AC output energy of the AC motor / generator can be realized by using parasitic transition diodes (between drain and Source) of these transistors used during battery charging become. If such charging occurs immediately during an interval following a machine restart, high flows Current values in the MOS transistors, essentially continuously while this interval. However, there may be a limit on the current value can be achieved in a simple manner by using the parasitic junction diodes become. It becomes possible excessive warming of the MOS transistors during to avoid such a battery charging interval without the Need additional Must use diodes as rectifier diodes. So this is a configuration at the parasitic Junction diodes of the MOS transistors used, advantageous, compared to conventional Types of an AC / DC power converter that are used in generally a combination of IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors = insulated gate bipolar transistors) and rectifier diodes are used, since the configuration of the present invention are the same elements while both electrical power generation (battery charging) and while the machine restart operations, so that the control circuit simply executed can be if the parasitic Junction diodes for the Rectification can be used.
Mit einer solchen Konfiguration, die lediglich MOS-Transistoren verwendet, werden die Spitzenwerte der Temperatur der Halbleiterschalterelemente, die dann auftreten, wenn die Temperaturzunahme sich aus den hohen Stromwerten ergibt, die während der elektrischen Energieerzeugung fließen (das heißt während der Batterieaufladung), der Temperaturerhöhung überlagert, die sich aus einem unmittelbar vorhergehenden Maschinenwiederstartvorgang ergibt. Dies gilt auch dann, wenn die MOS-Transistoren dazu verwendet werden, um synchron die elektrische Energieerzeugung gleichzurichten, um dadurch die Energieverluste zu minimieren, die bei der Gleichrichtung auftreten, das heißt bei der die Steuerung des Schaltens der MOS-Transistoren mit der Drehung des Wechselstrommotors/Generators synchronisiert wird. Es wird jedoch bei der vorliegenden Erfindung sichergestellt, daß die MOS-Transistoren, die als Schalterelemente verwendet werden, keinen vorbestimmten maximalen Temperaturwert überschreiten, und zwar während des Maschinenwiederstarts nach einem automatischen Maschinenstopvorgang oder während der Batterieaufladung, die unmittelbar nachfolgend dem Maschinenwiederstart erfolgt.With such a configuration, which only uses MOS transistors become the peak values the temperature of the semiconductor switch elements that then occur if the temperature increase results from the high current values, the during the electrical power generation flow (i.e. during the Battery charging), superimposed on the temperature rise resulting from a immediately preceding machine restart process results. This applies even if the MOS transistors are used to to synchronize electrical power generation in order to thereby minimizing the energy losses involved in rectification occur, that is in which the control of the switching of the MOS transistors with the Rotation of the AC motor / generator is synchronized. It However, the present invention ensures that the MOS transistors, used as switch elements, no predetermined exceed the maximum temperature value, namely during the machine restart after an automatic machine stop process or while battery charging, which immediately follows the machine restart he follows.
Ferner kann bei der vorliegenden Erfindung der Umrichtertemperatur-Detektorabschnitt als wenigstens eine Halbleitertemperatur-Detektorschaltung konfiguriert werden (das heißt mit einem Temperatursensorelement), die integriert ausgeführt ist, und zwar mit wenigstens einem der Halbleiterschalterelemente. Die Temperatur der Halbleiterschalterelemente kann dadurch exakt bestimmt werden, es kann die Zuverlässigkeit des Betriebes erhöht werden und es kann der Temperaturschwellenwert so hoch, wie dies praktisch sinnvoll ist, eingestellt werden.Furthermore, in the present Invention of the converter temperature detector section as at least a semiconductor temperature detector circuit can be configured (this means with a temperature sensor element), which is integrated, with at least one of the semiconductor switch elements. The The temperature of the semiconductor switch elements can thereby be determined exactly it can be reliability of the company increased and the temperature threshold can be as high as practical is sensible to be set.
Indem darüber hinaus die MOS-Transistoren bei dem Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter bei der Gleichrichtung während des elektrischen Energieerzeugungsbetriebes des Wechselstrommotors/Generators verwendet werden und die Kanalströme dieser gleichen MOS-Transistoren verwendet werden, wenn die Batteriespannung in eine Wechselstromversorgungsspannung zum Antreiben des Motorgenerators umgesetzt wird, und zwar während eines Maschinenwiederstartbetriebes, ist es lediglich erforderlich, die Temperatur eines einzelnen Satzes von Schalterelementen zu detektieren. Jedoch ist es im Falle eines herkömmlichen Typs eines Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters, bei dem sowohl Leistungstransistoren als auch getrennte Gleichrichterdioden verwendet werden, erforderlich, die jeweiligen Temperaturen der Transistoren und der Dioden zu detektieren, so daß die Temperaturerfassungskonfiguration komplexer ist.By adding the MOS transistors the AC / DC power converter in rectification during of the electrical power generation operation of the AC motor / generator are used and the channel currents of these same MOS transistors be used when the battery voltage changes to an AC supply voltage is implemented to drive the motor generator, during a Machine restart operation, it is only necessary that Detect temperature of a single set of switch elements. However, in the case of a conventional type of AC / DC power converter, in which both power transistors and separate rectifier diodes used, the respective temperatures of the required To detect transistors and diodes, so that the temperature detection configuration is more complex.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist wie folgt. Der Umrichtertemperatur-Detektorabschnitt kann so konfiguriert werden, um die Temperatur der Halbleiterschalterelemente basierend auf der Umgebungstemperatur des Umrichters zu schätzen oder basierend auf der Temperatur des Maschinenkühlwassers in Verbindung mit einer Aufzeichnung der Stromwerte, die in den Halbleiterschalterelementen fließen, und zwar bis hin zu einem kürzlichen Zeitpunkt. Das heißt, es ist bei den herkömmlichen Typen eines automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes wesentlich, eine Einrichtung vorzusehen, um direkt die Temperatur der Halbleiterschalterelemente zu detektieren (und auch im allgemeinen der Gleichrichterdioden) eines Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters. Bei der vorliegenden Erfindung kann jedoch ein äquivalentes Schaltungsmodell der Wärmeabstrahlung bei diesen Schalterelementen erstellt werden, und zwar bereits im voraus und in einem Speicher abgelegt werden, und kann dann dazu verwendet werden, um die Temperatur der Halbleiterschalterelemente basierend auf der Umgebungstemperatur zu schätzen (welches die aktuelle Umgebungstemperatur des Umrichters sein kann oder die Atmosphärentemperatur, die durch einen vorhandenen Sensor detektiert wird), oder es kann die Maschinenkühlwassertemperatur herangezogen werden, das heißt Werte, die im allgemeinen bereits durch ein existierendes Maschinensteuersystem eines Fahrzeugs gemessen werden, in Verbindung mit einer Geschichte der Stromwerte, die in den Schalterelementen geflossen sind.Another aspect of the invention is as follows. The converter temperature detector section can be configured to estimate the temperature of the semiconductor switch elements based on the ambient temperature of the converter or based on the temperature of the machine cooling water in connection with a record of the current values flowing in the semiconductor switch elements, up to a recent one Time. That is, it is the conventional types of automatic idle stop control unit we essential to provide a means to directly detect the temperature of the semiconductor switch elements (and also generally of the rectifier diodes) of an AC / DC power converter. However, in the present invention, an equivalent circuit model of heat radiation can be created for these switch elements in advance and stored in a memory, and can then be used to estimate the temperature of the semiconductor switch elements based on the ambient temperature (which the current ambient temperature of the converter or the atmospheric temperature which is detected by an existing sensor), or the machine cooling water temperature can be used, i.e. values which are generally already measured by an existing machine control system of a vehicle, in connection with a history of the Current values that have flowed in the switch elements.
Da allgemein Mittel vorgesehen sind, um die Stromwerte zu detektieren, die in den Schalterelementen eines Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters fließen, und zwar zum Zwecke der Steuerung der Umrichteroperation, und da eine Korrelation zwischen den Wärmemengen besteht, die in den Halbleiterschalterelementen erzeugt wird, und den Werten des Stromes besteht, der in diesen Schalterelementen fließt (das heißt eine Beziehung, die bei dem zuvor erwähnten äquivalenten Schaltungsmodell verwendet wird), wird es nicht mehr erforderlich, irgendeine zusätzliche Einrichtung vorzusehen, um die Werte des Stromes zu detektieren, der in den Halbleiterschalterelementen fließt. Somit kann die Temperatur der Schalterelemente in einem ausreichenden Genauigkeitsgrad geschätzt werden, unter Verwendung eines äquivalenten Schaltungsmodells zusammen mit Informationen, die durch bereits vorhandene Sensorvorrichtun gen des Fahrzeugs geliefert werden. Auf diese Weise kann das automatische Leerlaufstop-Steuergerät weiter vereinfacht werden und somit können auch die Herstellungskosten gesenkt werden.Since funds are generally provided, to detect the current values that are in the switch elements of a AC / DC power converter flow, and for the purpose of controlling the converter operation, and there is one Correlation between the amounts of heat exists, which is generated in the semiconductor switch elements, and the values of the current that exists in these switch elements flows (this means a relationship in the aforementioned equivalent circuit model is used), there is no longer any need for any additional To provide means to detect the values of the current, that flows in the semiconductor switch elements. Thus the temperature the switch elements are estimated with a sufficient degree of accuracy, using an equivalent Circuit model along with information through already existing sensor devices of the vehicle can be supplied. On this way the automatic idle stop control unit can continue can be simplified and thus manufacturing costs can also be reduced.
In dem einfachsten Fall kann die Zeit, die verstrichen ist seit dem letzten Auftreten von maximalen Werten des Stromes, der in den Halbleiterschalterelementen fließt (das heißt die Zeit, die verstrichen ist seit dem letzten Maschinenwiederstart), kann gemessen werden und es kann die Ausführung einer automatischen Maschinenstopoperation zu dieser Zeit verhindert werden, wenn die verstrichene Zeit kürzer ist als ein vorbestimmter minimaler Warteintervall unter einer Bedingung, bei der die Umgebungstemperatur oder die Maschinenkühlwassertemperatur einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.In the simplest case, the Time that has passed since the last occurrence of maximum Values of the current flowing in the semiconductor switch elements (the is called the time that has passed since the last machine restart) can be measured and it can perform an automatic machine stop operation be prevented at this time if the elapsed time is shorter as a predetermined minimum waiting interval under a condition at which the ambient temperature or the machine cooling water temperature exceeds a predetermined threshold.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist wie folgt. Als Kühlanordnung für einen Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter werden Vorrichtungen wie Kühlrippen und eine Wärmesenke in typischer Weise verwendet und diese bilden einen wesentlichen Teil des Gesamtgewichtes und der Größe des Umrichters. Da somit die vorliegende Erfindung die Möglichkeit schafft, daß der maximale Betrag der Wärme, die durch den Umrichter abgestrahlt wird, wesentlich reduziert wird, können solche Kühlvorrichtungen kleiner und im Gewicht geringer ausgebildet werden.Another aspect of the invention is as follows. As a cooling arrangement for one AC / DC power converters become devices like cooling fins and a heat sink typically used and these form an essential Part of the total weight and size of the converter. Since therefore the present invention the possibility creates the maximum amount of heat, radiated by the converter is significantly reduced, can such cooling devices be made smaller and less in weight.
Gemäß einem anderen Aspekt, wenn Mittel vorgesehen werden, um den Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichtung durch einen Fluß des Maschinenkühlwassers zu kühlen, wird der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt so konfiguriert, um einen automatischen Maschinenstopbetrieb zu verhindern bzw. zu verhindern, daß dieser ausgeführt wird, wenn die Temperatur des Maschinenkühlwassers einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß dann, wenn die Wirksamkeit der Kühlung des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters übermäßig stark reduziert wurde, und zwar auf Grund einer hohen Temperatur des Maschinenkühlwassers (das heißt das Kühlmittel, welches in dem Radiator des Fahrzeugs gekühlt wird), eine Beschädigung oder Zerstörung der Halbleiterschalterelemente vermieden werden kann. Da somit in diesem Fall eine Einrichtung zum Detektieren der Maschinenkühlwassertemperatur bereits an dem Fahrzeug installiert ist, ist es nicht mehr erforderlich, einen zusätzlichen Sensor zum Detektieren eines Zustandes vorzusehen, bei dem die Effizienz der Kühlung der Halbleiterschalterelemente übermäßig niedrig geworden ist.According to another aspect, if Means are provided to convert the AC / DC power through a flow of machine cooling water to cool becomes the fuel economy operation control section configured to enable automatic machine stop operation prevent or prevent it from being executed, when the temperature of the engine cooling water is a predetermined one Threshold exceeded. This ensures that when the effectiveness the cooling of the AC / DC power converter has been excessively reduced, because of a high temperature of the machine cooling water (the is called the coolant, which is cooled in the radiator of the vehicle), damage or destruction of the semiconductor switch elements can be avoided. Because thus in in this case means for detecting the engine cooling water temperature is already installed on the vehicle, it is no longer necessary An additional To provide a sensor for detecting a condition in which the efficiency the cooling of the semiconductor switch elements excessively low has become.
Gemäß einem anderen Aspekt können die Halbleiterschalterelemente eines Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters eines automatischen Leerlaufstop-Steuergerätes gemäß der vorliegenden Erfindung auf einer Schaltungsplatine montiert werden und es kann eine Sensorelektrode zum Detektieren der Temperatur der Halbleiterschalterelemente auf der gleichen Schaltungsplatine montiert werden, das heißt in der Nähe von jedem der Schaltelemente. Es wird auf diese Weise nicht mehr erforderlich, eine getrennte Temperaturfühleinrichtung vorzusehen, und zwar für jedes der Halbleiterschalterelemente, so daß die Schaltungskonfiguration vereinfacht werden kann.In another aspect, the semiconductor switch elements of an AC / DC power converter of an automatic Idling stop control device according to the present Invention can be mounted on a circuit board and it can a sensor electrode for detecting the temperature of the semiconductor switch elements can be mounted on the same circuit board, i.e. in the near each of the switching elements. This way it is no longer necessary a separate temperature sensing device to be provided for each of the semiconductor switch elements so that the circuit configuration can be simplified.
Indem ein geeigneter Typ einer Keramik-Schaltungsplatine verwendet wird und indem der Temperatursensor dicht bei der Schaltungsplatine angebracht wird (z.B. unter Verwendung eines synthetischen Harzklebstoffs), wird die Wärmeabstrahlung der Schaltelemente effektiv auf den Temperatursensor übertragen. Auf diese Weise wird es möglich, im wesentlichen exakt die Temperatur der Halbleiterschalterelemente einzuschätzen, und zwar unter Verwendung von lediglich einem oder einer kleinen Anzahl von Temperatursensoren.By a suitable type of ceramic circuit board is used and by placing the temperature sensor close to the circuit board (e.g. using a synthetic resin adhesive), is the heat radiation of the switching elements effectively transferred to the temperature sensor. In this way it becomes possible in essentially exactly the temperature of the semiconductor switch elements assess using only one or a small one Number of temperature sensors.
Alternativ kann jedes der Halbleiterschalterelemente dicht an einer Wärme absorbierenden oder Wärme übertragenden Wärmesenke angebracht werden, wobei wenigstens ein Temperatursensor dicht bei der Wärmesenke angebracht wird. Auf diese Weise kann die Temperatur von allen den Halbleiterschalterelementen im wesentlichen exakt eingeschätzt werden, und zwar unter Verwendung einer kleinen Anzahl von Temperatursensoren, da lediglich ein kleiner Betrag eines thermischen Widerstandes zwischen den Halbleiterschalterelementen und der Wärmesenke besteht, an der diese angebracht sind. Somit kann eine Temperaturerhöhung der Halbleiterschalterelemente sehr schnell durch den Temperatursensor oder die Temperatursensoren detektiert werden.Alternatively, each of the semiconductor switch elements may be close to a heat absorbing or Heat transferring heat sink are attached, with at least one temperature sensor being attached close to the heat sink. In this way, the temperature of all of the semiconductor switch elements can be estimated substantially exactly using a small number of temperature sensors since there is only a small amount of thermal resistance between the semiconductor switch elements and the heat sink to which they are attached. A temperature increase in the semiconductor switch elements can thus be detected very quickly by the temperature sensor or the temperature sensors.
Die Wärmesenke wird in bevorzugter Weise aus einem Metall hergestellt, wobei die Chips (das heißt die Würfel) der Halbleiterschalterelemente dicht daran angebracht sind, um auf diese Weise die Wärme zu absorbieren, die durch die Schaltelemente erzeugt wird, oder um die Wärme auf die externe Kühleinrichtung zu übertragen. Es sei darauf hingewiesen, daß eine Elektrode der Schaltelemente, die aus Metall gebildet ist, eine Wärmesenke darstellen kann, wie dies für die vorliegende Erfindung festgelegt wird.The heat sink is more preferred Made from a metal, with the chips (i.e. the dice) of the Semiconductor switch elements are closely attached to it on this Way the heat absorb, which is generated by the switching elements, or for the warmth on the external cooling device transferred to. It should be noted that a Electrode of the switching elements, which is formed from metal, a heat sink can represent how this for the present invention is established.
Der Temperatursensor kann direkt an der Wärmesenke angebracht sein oder er kann indirekt über eine Schicht eines Materials angebracht sein, welches einen hohen Wirkungsgrad hinsichtlich der Wärmeübertragung besitzt. Wenn beispielsweise ein Temperatursensor auf einer Schaltungsplatine montiert wird, die aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, kann der Sensor fest an der Schaltungsplatine mit Hilfe eines Materials befestigt werden, welches einen hohen Wirkungsgrad der Wärmeübertragung besitzt. Ferner kann eine Sammelschiene, welche die jeweiligen Schalter der Halbleiterschalterelemente verbindet, als ein Wärmeübertragungsteil dienen.The temperature sensor can directly at the heat sink attached or it can be indirect over a layer of material be attached, which has a high efficiency in terms of heat transfer has. For example, if a temperature sensor on a circuit board can be mounted, which is made of a ceramic material the sensor firmly attached to the circuit board using a material be attached, which has a high efficiency of heat transfer has. Furthermore, a busbar, which the respective switch of the semiconductor switch elements connects as a heat transfer part serve.
Es entsteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem jeweiligen Wärmeteil der Wärmesenke (das heißt, an welchem die Halbleiterschalterelemente angebracht sind) und einer Kühlquelle (beispielsweise einer externen Oberfläche der Wärmesenke, die einer externen Luft ausgesetzt ist oder in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, oder einer Wärmeabstrahlfläche, die durch ein Motorgehäuse gebildet ist). Es ist somit wünschenswert, daß der Temperatursensor an einer Stelle angebracht wird, die so dicht wie möglich an dem Teil mit der höchsten Temperatur der Wärmesenke gelegen ist. Der springende Punkt dabei ist jedoch, daß der Temperatursensor an der Schaltungsplatine der Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters montiert werden soll, da dies die Montage des Temperatursensors vereinfacht und auch die Möglichkeit schafft, daß die Verdrahtung der gedruckten Schaltung der Schaltungs platine dazu verwendet werden kann, um Leitungsdrähte für den Temperatursensor zu liefern. Damit können die Konstruktion und das Verdrahtungslayout vereinfacht werden.There is a temperature difference between the respective heating part the heat sink (the is called, on which the semiconductor switch elements are attached) and one cooling source (for example, an external surface of the heat sink, that of an external Is exposed to air or immersed in a liquid, or a heat radiation surface, the through a motor housing is formed). It is therefore desirable that the Temperature sensor is attached in a place that is as dense as possible on the part with the highest Heat sink temperature is located. The whole point, however, is that the temperature sensor mounted on the circuit board of the semiconductor switch elements of the AC / DC power converter should be, since this simplifies the assembly of the temperature sensor and also creates the opportunity that the Wiring the printed circuit of the circuit board for this can be used to provide lead wires for the temperature sensor. So that can the construction and wiring layout are simplified.
Darüber hinaus kann ein Metallteil, welches aus einer Elektrode der Halbleiterschalterelemente besteht, als Wärmesenke verwendet werden. In diesem Fall kann einer oder können mehrere Temperatursensoren dicht an der jeweiligen Elektrode angebracht sein, und zwar mit Hilfe eines elektrisch isolierenden Materials, wie beispielsweise einem synthetischen Harzklebemittel. Alternativ, wenn Temperatursensor durch Formung gebildet wird, und zwar unter Verwendung eines elektrisch isolierenden Materials, wie beispielsweise eines synthetischen Harzes, kann es möglich sein, einen synthetischen Harzabschnitt des Temperatursensors direkt an der Elektrode anzubringen.In addition, a metal part, which consists of an electrode of the semiconductor switch elements, as a heat sink be used. In this case, one or more can Temperature sensors attached close to the respective electrode with the help of an electrically insulating material, such as a synthetic resin adhesive. Alternatively, if temperature sensor is formed by molding using an electrically insulating material, such as one synthetic resin, it may be possible be a synthetic resin section of the temperature sensor directly to be attached to the electrode.
Gemäß einem anderen Aspekt kann der Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter fest an einem Gehäuse des Wechselstrommotors/Generators angebracht werden. Wenn dies ausgeführt wird, können die Längen der Verdrahtung zwischen dem Wechselstrommotor/Generator und dem Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter kurz ausgeführt werden und der durch solch eine Verdrahtung belegte Raum kann reduziert werden, wobei aber gleichzeitig bzw. zusätzlich elektrische Verluste in der Verdrahtung abgesenkt werden können und die Emission von elektrischen Störsignalen auf Grund von hochfrequenten Strömen in der Verdrahtung ebenfalls reduziert werden kann. Da der Wechselstrommotor/Generator selbst Wärme erzeugt, kann bei solch einer Konfiguration die maximal zulässige Temperatur eines Sensors, der die Temperatur des Wechselstrommotors/Generators detektiert, überschritten werden. Wenn jedoch ein Temperatursensor auf der Schaltungsplatine des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters montiert wird und der Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter an dem Gehäuse des Wechselstrommotors/Generators montiert ist, kann dieser Temperatursensor dazu verwendet werden, um die Temperatur des Wechselstrommotors/Generators zu überwachen. Selbst wenn in diesem Fall die Temperatur, die durch diesen Temperatursensor detektiert wird. innerhalb der maximalen zulässigen Temperatur für die Halbleiterschalterelemente des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters liegt, kann das System so konfiguriert werden, um eine automatische Maschinenstopoperation zu verhindern, wenn die maximal zulässige Temperatur des Wechselstrommotors/Generators als überschritten festgestellt wird. Selbst wenn bei solch einer Konfiguration der Temperatursensor (oder die Temperatursensoren) mit den Halbleiterschalterelementen integriert ist bzw. integriert sind, und zwar von dem Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter, kann die Temperatur des Wechselstrommotors/Generators zuverlässig detektiert werden, dies kann erreicht werden, wenn der Temperatursensor dicht an einer Wärmesenke angebracht wird, durch die Wärme effizient von dem Gehäuse des Wechselstrommotors/Generators übertragen werden kann.In another aspect, can the AC / DC power converter is firmly attached to a housing of the AC motor / generator are attached. When this is done can the lengths the wiring between the AC motor / generator and the AC / DC power converters are briefly executed and the space occupied by such wiring can be reduced be, but at the same time or additional electrical losses can be lowered in the wiring and the emission of electrical noise due to high frequency currents in the wiring can also be reduced. Because the AC motor / generator even warmth generated in such a configuration, the maximum permissible temperature a sensor that measures the temperature of the AC motor / generator detected, exceeded become. However, if there is a temperature sensor on the circuit board of the AC / DC power converter is installed and the AC / DC power converter on the housing of the AC motor / generator is mounted, this temperature sensor can used to control the temperature of the AC motor / generator to monitor. Even if in this case the temperature by this temperature sensor is detected. within the maximum allowable temperature for the semiconductor switch elements of the AC / DC power converter, the system can can be configured to perform an automatic machine stop operation to prevent when the maximum permissible temperature of the AC motor / generator than exceeded is detected. Even if with such a configuration the Temperature sensor (or the temperature sensors) with the semiconductor switch elements is integrated or are integrated, namely by the AC / DC power converter, can reliably detect the temperature of the AC motor / generator This can be achieved if the temperature sensor is tight at a heat sink is attached by the heat efficient from the housing of the AC motor / generator can be transmitted.
Auf diese Weise kann der Temperatursensoren) dazu verwendet werden, um in zuverlässiger Weise die Temperatur von sowohl den Halbleiterschalterelementen als auch von dem Wechselstrommotor/Generator zu detektieren.In this way, the temperature sensors) used to reliably measure the temperature of both the semiconductor switch elements and the AC motor / generator to detect.
Gemäß einem anderen Aspekt kann das System in solcher Weise konfiguriert werden, daß der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt beurteilt, ob die Temperatur, die durch den Umrichtertemperatur-Detektionsabschnitt detektiert wird, einen ersten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, wenn ein Maschinenwiederstart durchgeführt wird, und zwar nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation, und der Steuerabschnitt das Ausführen der automatischen Maschinenstopoperation zu diesem Zeitpunkt verhindert, wenn die Beurteilung so lautet, daß der erste Schwellenwert überschritten wurde, und ferner eine Beurteilung ausführt, ob die Temperatur, die durch den Umrichtertemperatur-Detektionsabschnitt detektiert wird, einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert zu diesem Zeitpunkt überschreitet, wenn eine Batterieladeoperation auszuführen ist, und zwar unmittelbar nachfolgend einem Maschinenwiederstartvorgang, und der Steuerabschnitt dann den Pegel des Batterieladestromes begrenzt, indem der Wert der elektrischen Energie begrenzt wird, der durch den Wechselstrommotor/Generator erzeugt wird (das heißt durch Reduzieren des Erregerstroms), wenn beurteilt wird, daß der zweite Schwellenwert überschritten wurde.In another aspect, can the system can be configured in such a way that the fuel economy operation control section judges whether the temperature by the converter temperature detection section is detected, exceeds a first predetermined threshold value, when an engine restart is performed, subsequently an automatic machine stop operation, and the control section performing prevent automatic machine stop operation at this time, if the assessment is that the first threshold is exceeded and also makes an assessment as to whether the temperature is detected by the converter temperature detection section, exceeds a second predetermined threshold at this time, when a battery charging operation is to be performed, immediately following an engine restart process, and the control section then the level of the battery charging current is limited by the value the electrical energy is limited by the AC motor / generator is generated (that is by reducing the exciting current) when it is judged that the second Threshold exceeded has been.
In bevorzugter Weise wird der Schwellenwert der Temperatur, bei dem die Energieerzeugungsbegrenzung durchgeführt wird (während der Batterieladung) höher eingestellt als der Schwellenwert der Temperatur, für die die automatische Maschinenstopoperation verhindert wird. Auf diese Weise kann zuverlässig sichergestellt werden, daß eine Beschädigung oder Zerstörung der Halbleiterschalterelemente während des Maschinenwiederstarts nicht auftritt, und zwar nachfolgend einem automatischen Maschinenstopvorgang.The threshold value is preferably the Temperature at which energy generation limitation is carried out (while battery charge) higher set as the threshold temperature for which the automatic machine stop operation is prevented. In this way can be reliable ensure that a damage or destruction of semiconductor switch elements during of the machine restart does not occur, namely after one automatic machine stop.
Als eine Alternative zu einem Verfahren zum Begrenzen des Ladestromes kann das System ferner den Gleichstromanlassermotor des Fahrzeugs verwenden. In diesem Fall führt der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt eine Steuerung in solcher Weise durch, daß dann, wenn ein Maschinenwiederstart auszuführen ist, und zwar nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation, und beurteilt wird, daß die Temperatur, die durch den Temperaturdetektionsabschnitt des Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichters detektiert wurde, einen zweiten vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, der Gleichstromanlassermotor angetrieben wird, um den Maschinenwiederstart durchzuführen, anstatt durch den Wechselstrommotor/Generator.As an alternative to a procedure the system may also use the DC starter motor to limit the charging current of the vehicle. In this case, the fuel economy operation control section performs control in such a way that when an engine restart perform following an automatic machine stop operation, and it is judged that the Temperature by the temperature detection section of the AC / DC power converter was detected, exceeds a second predetermined threshold value, the DC starter motor is driven to restart the machine perform, rather than by the AC motor / generator.
Das heißt mit anderen Worten, gemäß dem oben erläuterten Aspekt der Erfindung, wenn die Maschine angehalten wurde und dann wieder gestartet wird, und wenn das System voraussagt (basierend auf einer Überwachung des invertertemperatur-bezogenen Signals), daß die Temperatur der Halbleiterschalterelemente einen zulässigen Wert überschreiten wird, wenn die Maschinenwiederstartoperation ausgeführt wird, und zwar zu diesem Zeitpunkt unter Verwendung des Wechselstrommotors/Generators, dann die Steuerung so ausgeführt wird, bei der dann der Anlassermotor verwendet wird, um den Maschinenwiederstart durchzuführen. Wenn auf diese Weise die Temperatur der Halbleiterschalterelemente einen übermäßig hohen Wert erreicht hat, und zwar nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation, wird eine Beschädigung der Halbleiterschalterelemente auf Grund der Zufuhr des Treiberstromes zu dem Wechselstrommotor/Generator zu diesem Zeitpunkt für den Maschinenwiederstart verhindert. Da jedoch solche eine Bedingung oder Zustand nicht häufig auftritt, führt diese Verwendung des Anlassermotors nicht zu einem übermäßigen Verschleiß von diesem Motor.In other words, according to the above explained Aspect of the invention when the machine is stopped and then restarted, and if the system predicts (based on a surveillance of the inverter temperature-related signal) that the temperature of the semiconductor switch elements a permissible Exceed value when the machine restart operation is performed, at this time using the AC motor / generator, then the control executed like this which then uses the starter motor to restart the engine perform. If so, the temperature of the semiconductor switch elements an excessively high one Value, following an automatic machine stop operation, will damage of the semiconductor switch elements due to the supply of the driver current to the AC motor / generator at this time for machine restart prevented. However, since such a condition or condition does not occur frequently, leads this Using the starter motor does not cause excessive wear from it Engine.
Gemäß einem anderen Aspekt können die Halbleiterschalterelemente jeweils MOS-Transistoren aufweisen, wobei der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt eine Schaltsteuerung bei den MOS-Transistoren ausführt, um eine synchrone Gleichrichtung der Wechselstromenergie durchzuführen, die von dem Wechselstrommotor/Generator während des Elektrizitätserzeugungsbetriebes des Wechselstrommotors/Generators erzeugt wird, und wobei der Schwellenwert der Temperatur in solcher Weise ausgewählt wird, daß eine maximale zulässige vorbestimmte Temperatur der MOS-Transistoren nicht überschritten wird, wenn der Maschinenwiederstartbetrieb durchgeführt wird, und zwar folgend auf eine automatische Maschinenstopoperation, und auch nicht überschritten wird, wenn die Batterieladeoperation nachfolgend dem Maschinenwiederstartbetrieb durchgeführt wird.In another aspect, the semiconductor switch elements each have MOS transistors, the fuel economy operation control section performs switching control on the MOS transistors to perform a synchronous rectification of the AC energy, the from the AC motor / generator during the electricity generation operation of the AC motor / generator is generated, and wherein the threshold the temperature is selected such that a maximum allowable predetermined one Temperature of the MOS transistors is not exceeded when the Machine restart operation is performed as follows on an automatic machine stop operation, and also not exceeded when the battery charging operation follows the engine restart operation carried out becomes.
In diesem Fall wird anstelle der Verwendung der parasitären Junction-Dioden der MOS-Transistoren für die Gleichrichtung eine Schaltsteuerung realisiert, um die Zeitlagen der Schaltvorgänge der MOS-Transistoren in Einklang mit der Richtung des Stromflusses von dem Wechselstrommotor/Generator zu steuern, das heißt in solcher Weise zu steuern, da der Stromfluß durch die Kanalzonen der MOS-Transistoren ausgenutzt wird. Dies dient auch dazu, das Ausmaß des Energieverlustes in dem MOS-Transistoren zu reduzieren, so daß dadurch die Temperatur reduziert wird, die während eines Maschinenwiederstarts durch die MOS-Transistoren erreicht wird. Zusätzlich hat dies, verglichen mit der herkömmlichen Verwendung von IGBTs und den Gleichrichterdioden, um den Wechselstrom/Gleichstrom-Leistungsumrichter zu bilden, den Vorteil, daß die gleichen Schalterelemente für sowohl die Gleichrichtung als auch die Wechselstrommotor/Generator-Spannung verwendet werden, und zwar für die Aufladung der Batterie und auch für die Durchführung der Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Umwandlung der Batteriespannung zum Antreiben des Wechselstrommotors/Generators während eines Maschinenwiederstarts nachfolgend einer automatischen Maschinenstopoperation.In this case, instead of using the parasitic junction diodes of the MOS transistors for rectification, switching control is implemented to control the timing of the switching operations of the MOS transistors in accordance with the direction of current flow from the AC motor / generator, that is, in to control such that the current flow through the channel zones of the MOS transistors is exploited. This also serves to reduce the amount of energy loss in the MOS transistors, thereby reducing the temperature reached by the MOS transistors during machine restart. In addition, compared to the conventional use of IGBTs and the rectifier diodes to form the AC / DC power converter, this has the advantage that the same switch elements are used for both rectification and AC motor / generator voltage charging the battery and also for carrying it out the DC-to-AC conversion of the battery voltage to drive the AC motor / generator during an engine restart following an automatic engine stop operation.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENSHORT DESCRIPTION THE DRAWINGS
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Zusätzlich zu dem Wechselstrommotor/Generator
Der Wechselstrommotor/Generator
Die Elektrizitätserzeugungs- und Steuerschaltung
Bei dieser Ausführungsform führt, während der
Wechselstrommotor/Generator
Bei dieser Ausführungsform wird, wie in der vereinfachten
Draufsicht von
Wie im folgenden noch beschrieben
wird, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung solch einer Anordnung
beschränkt,
um Informationen zu erhalten, welche die Temperatur der MOS-Transistoren
Das digitale Signal wird periodisch
zu dem Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Als eine Alternative zur Verwendung
des Temperatursensorelements
Wie in
Wie oben beschrieben ist, ist es
möglich,
lediglich eine einzelne Temperaturdetektorschaltung
Alternativ können ein Temperatursensorelement
Wie in
Die Antriebswelle des Wechselstrommotors/Generators
Als nächstes wird eine Entscheidung
dahingehend getroffen, ob die Umrichtertemperatur einen vorbestimmten
Schwellenwert überschreitet,
wie beispielsweise 110°C
(Schritt S3). Wenn dieser Schwellenwert überschritten wird, dann wird
ein Befehl zu der Elektrizitätserzeugungs-
und Steuerschaltung
Es wird dann eine Wartephase durchgeführt, bis
beurteilt worden ist, daß die
Maschine wieder gestartet werden muss (Schritt S6). Wenn dies stattfindet,
wird ein Befehl zu der Elektrizitätserzeugungs- und Steuerschaltung
Es wird dann eine 3-Phasen-Wechselstromversorgung
angefangen bzw. durch den Wechselstrommotor/Generator
Alternativ ist es, wie oben beschrieben
wurde, auch möglich,
daß der
Umrichter
Während
der nachfolgenden elektrischen Energieerzeugung steuert die Erregungstreiberschaltung
Als ein Ergebnis der oben erläuterten
Steuerung des Wechselstrommotor/Generator-Gerätes
Es wird nun die Betriebsweise dieser
Ausführungsform
weiter unten unter Hinweis auf
Nachfolgend dem Zeitpunkt t2 empfängt der Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Wenn nun eine andere automatische
Maschinenstopoperation durchgeführt
werden soll, und zwar bevor die Umrichtertemperatur den Schwellenwert
erreicht hat, beispielsweise eine solche Operation zu dem Zeitpunkt
t3 durchgeführt
werden soll und auch ein Maschinenwiederstart kurz danach durchgeführt werden
soll, so daß erneut
ein hoher Betrag an elektrischer Energie über den Umrichter zugeführt werden
würde,
z.B. zu dem Zeitpunkt t4, dann würde, wie
durch einen unterbrochenen Linienabschnitt der Umrichtertemperaturkennlinie
gezeigt ist, die maximal zulässige
Temperatur für
die MOS-Transistoren
Es sei darauf hingewiesen, daß das System-Blockdiagramm
von
Zweite AusführungsformSecond embodiment
Es wird nun im folgenden eine zweite
Ausführungsform
beschrieben. Bei der ersten Ausführungsform
wird die Temperatur der MOS-Transistoren
Wenn solch ein Verfahren verwendet wird, kann dann, wenn das Fahrzeug in einer Bedingung oder Zustand betrieben wird, bei dem der Umrichter überhitzt werden kann (beispielsweise dann, wenn das Fahrzeug im Sommer gefahren wird, und zwar bei einem Verkehrsstau), sichergestellt werden, daß eine automatische Maschinenstopoperation durchgeführt wird, und daß die Halbleiterschalterelemente des Umrichters nicht beschädigt werden, und zwar als ein Ergebnis der Überhitzung bei einer nachfolgenden Maschinenwiederstartoperation oder beim Batterieaufladen, was unmittelbar nachfolgend der Maschinenwiederstartoperation durchgeführt wird. Somit kann der Umrichter auch in der Größe kompakt ausgeführt werden.When using such a procedure may be when the vehicle is in a condition or condition is operated in which the converter can be overheated (for example then, when the vehicle is driven in summer, at one Traffic jam), ensure that an automatic machine stop operation carried out and that the Semiconductor switch elements of the converter are not damaged, as a result of overheating in a subsequent machine restart operation or when charging the battery, which is performed immediately after the machine restart operation. Consequently the converter can also be compact in size.
Im allgemeinen wird die Atmosphärentemperatur
als gewöhnlicher
Steuerparameter eines Fahrzeugs gemessen, so daß es nicht erforderlich ist,
einen zusätzlichen
Temperatursensor vorzusehen, wenn die Atmosphärentemperatur durch den Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Alternativ wäre aus möglich, eine Geschichte der
Werte des Stromflusses des Umrichters
Dritte AusführungsfomThird execution form
Als eine weitere Alternative zum
direkten Detektieren der Temperatur der Halbleiterschalterelemente
des Umrichters durch Verwenden von einem oder von mehreren Temperatursensoren,
die mit dem jeweiligen Schalterelement integriert ausgeführt sind, und
Verwenden der detektierten Temperatur als Beurteilungsparameter
zum Bestimmen, ob die automatische Maschinenstopoperation freigegeben
werden soll, wie dies anhand des ersten Ausführungsbeispiels oben beschrieben
wurde, ist es auch möglich, einen
Temperatursensor zu verwenden, der benachbart zu und auf dem gleichen
Substrat wie die MOS-Transistoren
Als eine Alternative für eine direkte
Verwendung des Temperaturwertes, der mit Hilfe des Temperatursensorelements
Als eine weitere alternative Konfiguration (siehe
hierzu die
Wenn das Temperatursensorelement
Als weitere Alternative ist es möglich, die Temperatur
von Busstäben
zu detektieren, auf denen die MOS-Transistoren
Was immer für eine Alternative realisiert wird,
so wird in jedem Fall das umrichtertemperatur-bezogene Signal durch
den Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Vierte AusführungsformFourth embodiment
Es wird nun im folgenden eine vierte Ausführungsform beschrieben. Bei der zweiten und der dritten Ausführungsform, die oben beschrieben sind, wird eine Luftkühlung zum Kühlen der Halbleiterschalterelemente verwendet, jedoch wird gemäß der vierten Ausführungsform das Maschinenkühlwasser (das heißt, welches durch den Radiator des Fahrzeugs gekühlt wird) für diesen Zweck verwendet. Es sei darauf hingewiesen, daß der Ausdruck "Kühlwasser" hier in einem allgemeinen Sinn verwendet wird, um jeglichen Typ eines Flüssigkeitskühlmittels zu kennzeichnen.It will now be a fourth embodiment described. In the second and third embodiments, that are described above will use air cooling to cool the semiconductor switch elements is used, however, according to the fourth embodiment the machine cooling water (the is called, which is cooled by the radiator of the vehicle) is used for this purpose. It is noted that the Expression "cooling water" here in a general Sinn is used to identify any type of liquid coolant.
Als eine alternative Form der vierten Ausführungsform wird dann, wenn das Kühlwasser ausschließlich zum Kühlen der Halbleiterschalterelemente des Umrichters zugeführt wird, ein Temperatursensor vorgesehen, durch den die Temperatur dieses Kühlwassers detektiert wird, um das invertertemperatur-bezogene Signal zu erhalten.As an alternative form of the fourth embodiment then when the cooling water exclusively for cooling the semiconductor switch elements of the converter is fed, a temperature sensor is provided by which the temperature of this cooling water is detected to obtain the inverter temperature related signal.
Bei der vierten Ausführungsform
wird gemäß dem Flußdiagramm
von
Diese Ausführungsform hat den weiteren Vorteil,
daß dann,
wenn das Maschinenkühlwasser zum
Kühlen
der MOS-Transistoren
Modifizierte Konfigurationmodified configuration
Um die Genauigkeit der Ableitung
der tatsächlichen
Temperatur der MOS-Transistoren
Es ist auch möglich, die Zeit zu verwenden, die
von der allerletzten Maschinenwiederstartoperation verstrichen ist,
und zwar als Beurteilungsparameter. Diese verstrichene Zeit kann
von dem Startzeitpunkt an gemessen werden oder von dem Endzeitpunkt
des Maschinenwiederstarts an gemessen werden. Spezifischer ausgedrückt, erreicht
die Temperatur der MOS-Transistoren
Ein Flußdiagramm einer Steuerroutine,
die periodisch durch den Brennstoff-Wirtschaftlichkeitsbetriebs-Steuerabschnitt
Als eine abgewandelte Ausführung der
oben erläuterten
Konstruktion kann der Warteintervall Δt in Einklang mit der Umgebungstemperatur
eingestellt werden, das heißt
dann, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist, kann die Dauer von Δt erhöht werden.
Auf diese Weise kann ein wirksamerer Schutz gegenüber den
Wirkungen eines Temperaturanstiegs der MOS-Transistoren
Fünfte AusführungsformFifth embodiment
Es wird nun eine fünfte Ausführungsform
unter Hinweis auf die Querschnittsdarstellung von
Der Umrichter
Ein Abdeckteil
Mit solch einer Konfiguration wird
das Temperatursensorelement
Es ist bei solch einer Konfiguration
nicht möglich,
in zuverlässiger
Weise die höchste
Temperatur zu detektieren, die durch die MOS-Transistoren
Die in
Sechste AusführungsformSixth embodiment
In Verbindung mit den oben erläuterten
Ausführungsformen
wird die Ausführung
der automatischen Maschinenstopoperation verhindert, wenn die Temperatur
der MOS-Transistoren
Jedoch ist bei einer sechsten Ausführungsform,
die in Form eines allgemeinen Systemblockdiagramms in
Wenn auf diese Weise der zuvor erläuterte nachteilige
Betriebszustand des Fahrzeugs auftreten sollte (das heißt die Fahrzeugmaschine
wird zu einem Zeitpunkt angehalten, wenn die Maschine unter einer
hohen Lastbedingung betrieben worden ist), wird sichergestellt,
daß keine
Beschädigung
der MOS-Transistoren
Siebte AusführungsformSeventh embodiment
Bei den oben erläuterten Ausführungsformen
wird ein Schutz gegen eine Überhitzung
der MOS-Transistoren
Zusätzlich wird bei der siebten
Ausführungsform
ein Überhitzen
der MOS-Transistoren
Bei der siebten Ausführungsform
können, wie
in dem allgemeinen System-Blockschaltbild von
Auf diese Weise kann sichergestellt
werden, daß eine
Beschädigung
oder Zerstörung
der MOS-Transistoren
Es sei darauf hingewiesen, daß, obwohl die Erfindung in Verbindung mit den obigen spezifischen Ausführungsformen beschrieben wurde, vielfältige Abwandlungen bei diesen Ausführungsformen ins Auge gefaßt werden können und auch vielfältige andere Kombinationen von Merkmalen möglich sind, die in Verbindung mit den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben wurden, die jedoch alle in den Rahmen fallen, wie er durch die anhängenden Ansprüche festgehalten ist.It should be noted that, although the invention in connection with the above specific embodiments various modifications have been described in these embodiments envisaged can be and also diverse other combinations of features are possible that are related with the respective embodiments have been described, but all fall within the scope of him through the attached Claims held is.
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