DE112013003998T5

DE112013003998T5 - Elektrisches Fahrzeugleistungssystem

Info

Publication number: DE112013003998T5
Application number: DE201311003998
Authority: DE
Inventors: c/o DENSO CORPORATION Saito Shigenori; c/o DENSO CORPORATION Katayama Naoki; Jun c/o SUZUKI MOTOR CORPORATION Kataoka
Original assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-08-10
Filing date: 2013-08-09
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-08-10
Also published as: CN104602971A; WO2014025071A1; DE112013003998B4; JP6072466B2; CN104602971B; IN2015DN00776A; JP2014034376A

Abstract

Ein elektrisches Fahrzeugleistungssystem weist einen elektrischen Generator (10), erste und zweite Batterien (20, 30), elektrische Lasten (42), die mit der ersten Batterie verbunden sind, einen Schalter (50), der selektiv die zweite Batterie mit dem Generator und der ersten Batterie verbindet und von denselben trennt, eine erste Steuerung (70), die den Schalter steuert, einen Regler (10a), der eine Ausgangsspannung des Generators auf eine Regelspannung (Vreg) regelt, und eine zweite Steuerung (80) auf. Während eines Betriebs des Generators in einem regenerativen Modus stellt die zweite Steuerung die Regelspannung variabel ein und steuert dadurch die Ausgangsspannung des Generators, um die Differenz zwischen einer Zielausgangsspannung und einer erfassten Ausgangsspannung der ersten Batterie nicht größer als eine vorbestimmte erlaubte Spannungsabweichung zu halten, und die Differenz zwischen der Regelspannung und einer Zielausgangsspannung der ersten Batterie nicht größer als eine vorbestimmte Schwelle zu halten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Fahrzeugleistungssystem, das einen elektrischen Generator, der fähig ist, unter Verwendung einer regenerativen Energie eines Motorfahrzeugs eine regenerative Leistungserzeugung durchzuführen, und erste und zweite Batterien aufweist, die beide konfiguriert sind, um mit einer elektrischen Leistung, die durch den elektrischen Generator erzeugt wird, geladen zu werden.
HINTERGRUNDTECHNIK
Es gibt bekannte elektrische Leistungssysteme für Motorfahrzeuge, die eine interne Verbrennungsmaschine bzw. eine Maschine mit einer internen Verbrennung als eine Vortriebsquelle aufweisen. Diese elektrischen Leistungssysteme weisen einen Kraftfahrzeugwechselstromgenerator (oder elektrischen Generator), der fähig ist, unter Verwendung einer regenerativen Energie des Fahrzeugs eine regenerative Leistungserzeugung durchzuführen, eine Blei-Säure-Batterie, die konfiguriert ist, um verschiedene elektrische Lasten, wie zum Beispiel einen Anlassermotor, mit einer elektrischen Leistung zu versorgen, und einen Regler (oder eine Leistungserzeugungssteuerung) auf, die die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators auf eine Regelspannung regelt.
Es ist außerdem ferner eine variable Spannungssteuerung bekannt, mit der der Regler die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators während eines Betriebs des Wechselstromgenerators in einem normalen Modus auf eine niedrigere Regelspannung (zum Beispiel 12V), und während eines Betriebs des Wechselstromgenerators in einem regenerativen Modus auf eine höhere Regelspannung (zum Beispiel 15V) regelt. In dem normalen Modus erzeugt der Wechselstromgenerator eine elektrische Leistung, während derselbe durch die Maschine des Fahrzeugs angetrieben wird, ohne eine regenerative Energie (oder kinetische Energie) des Fahrzeugs zu verwenden. In dem regenerativen Modus erzeugt andererseits der Wechselstromgenerator unter Verwendung einer regenerativen Energie des Fahrzeugs eine elektrische Leistung.
Mit der variablen Spannungssteuerung ist es folglich während eines Betriebs des Wechselstromgenerators in dem normalen Modus möglich, die Last zu reduzieren, die der Maschine zum Antreiben des Wechselstromgenerators auferlegt wird, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert wird. Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators in dem regenerativen Modus ist es andererseits möglich, die Menge einer elektrischen Leistung, die durch die regenerative Leistungserzeugung, die durch den Wechselstromgenerator durchgeführt wird, erhalten wird, zu erhöhen.
Einige der elektrischen Lasten des Fahrzeugs erfordern zusätzlich, dass die Spannung der elektrischen Leistung, mit der dieselben versorgt werden, konstant ist. Eine Variation der Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, kann beispielsweise verursachen, dass Scheinwerfer flackern und die Betriebsgeschwindigkeit von Wischern variiert; die Scheinwerfer und die Wischer erfordern daher, dass die Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, konstant ist. In Anbetracht des Vorhergehenden wird, wenn ein Betrieb des Wechselstromgenerators zwischen dem normalen und dem regenerativen Modus gewechselt wird, die Änderungsrate der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators gesteuert, um nicht höher als eine vorbestimmte Änderungsratengrenze zu sein. Die Änderungsrate der Spannung der elektrischen Leistung, mit der die Scheinwerfer und die Wischer versorgt werden, wird folglich ebenfalls nicht höher als die vorbestimmte Änderungsratengrenze gehalten.
Die japanische ungeprüfte Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. 2011-178384 offenbart ein elektrisches Fahrzeugleistungssystem, das sowohl eine Blei-Säure-Batterie als auch eine Lithiumionen-Batterie aufweist, um die verschiedenen elektrischen Lasten des Fahrzeugs geeigneter mit einer elektrischen Leistung zu versorgen. Bei dem elektrischen Fahrzeugleistungssystem ist genauer gesagt die Lithiumionen-Batterie über einen Schalter mit dem Wechselstromgenerator und der Blei-Säure-Batterie elektrisch verbunden. Wenn der Wechselstromgenerator in dem normalen Modus in Betrieb ist, wird der Schalter ausgeschaltet, wodurch erlaubt wird, dass lediglich die Blei-Säure-Batterie mit der elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator erzeugt wird, geladen wird. Wenn im Gegensatz dazu der Wechselstromgenerator in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, wird der Schalter eingeschaltet, wodurch erlaubt wird, dass sowohl die Blei-Säure-Batterie als auch die Lithiumionen-Batterie mit der elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator erzeugt wird, geladen werden.
Bei dem vorhergehenden elektrischen Fahrzeugleistungssystem ist es außerdem, wenn ein Betrieb des Wechselstromgenerators von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, und somit der Schalter von ein zu aus zu schalten ist, wünschenswert, die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie auf eine vorbestimmte Ausschalterlaubnisspannung zu dem Zeitpunkt zu senken, zu dem der Schalter tatsächlich von ein zu aus geschaltet wird. Es ist folglich möglich, zu verhindern, dass aufgrund eines Stoßes in einem verbindenden Draht, der die Blei-Säure-Batterie und die Lithiumionen-Batterie verbindet, eine unerwünschte Spannungsschwankung auftritt.
Wenn ferner ein Betrieb des Wechselstromgenerators von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, ändert sich die Regelspannung des Wechselstromgenerators von der höheren Regelspannung zu der niedrigeren Regelspannung. Wenn jedoch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators bis zu dem Zeitpunkt noch hoch verbleibt, zu dem der Schalter tatsächlich von ein zu aus geschaltet wird (oder bis sich die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie gesenkt hat, um nicht höher als die Ausschalterlaubnis-Spannung zu werden), erhöht sich durch die hohe Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie rasch. Die Spannung der elektrischen Leistung, mit der jene elektrischen Lasten versorgt werden, die eine konstante Versorgungsspannung erfordern, wird folglich entsprechend rasch erhöht, wodurch verursacht wird, dass die Betriebsvorgänge jener elektrischen Lasten instabil werden.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug geschaffen. Das System weist einen elektrischen Generator, eine erste und eine zweite Batterie, mindestens eine elektrische Last, einen Schalter, eine erste Steuerung, einen Regler, eine zweite Steuerung und einen Spannungsdetektor auf. Der elektrische Generator ist konfiguriert, um selektiv entweder in einem regenerativen Modus oder in einem normalen Modus in Betrieb zu sein. In dem regenerativen Modus erzeugt der elektrische Generator unter Verwendung einer regenerativen Energie des Fahrzeugs eine elektrische Leistung. In dem normalen Modus erzeugt der elektrische Generator, während derselbe durch eine Maschine des Fahrzeugs angetrieben wird, eine elektrische Leistung, ohne eine regenerative Energie des Fahrzeugs zu verwenden. Sowohl die erste als auch die zweite Batterie sind zu dem elektrischen Generator parallel geschaltet. Die mindestens eine elektrische Last erfordert, dass die Spannung einer elektrischen Leistung, mit der dieselbe versorgt wird, konstant ist, und ist mit der ersten Batterie elektrisch verbunden. Der Schalter ist vorgesehen, um selektiv die zweite Batterie mit dem elektrischen Generator und der ersten Batterie elektrisch zu verbinden und von denselben elektrisch zu trennen. Die erste Steuerung steuert den Schalter, um den Schalter während eines Betriebs des elektrischen Generators in dem regenerativen Modus in einem Ein-Zustand zu halten, und den Schalter von ein zu aus zu schalten, wenn sich die Ausgangsspannung der ersten Batterie gesenkt hat, um nicht höher als eine vorbestimmte Ausschalterlaubnis-Spannung nach einem Stopp eines Betriebs des elektrischen Generators in dem regenerativen Modus zu werden. Der Regler regelt die Ausgangsspannung des elektrischen Generators auf eine Regelspannung. Die zweite Steuerung steuert durch variables Einstellen der Regelspannung die Ausgangsspannung des elektrischen Generators. Der Spannungsdetektor erfasst die Ausgangsspannung der ersten Batterie. Bei dem System stellt außerdem die zweite Steuerung ferner eine Zielausgangsspannung der ersten Batterie variabel ein. Während eines Betriebs des elektrischen Generators in dem regenerativen Modus stellt die zweite Steuerung die Regelspannung variabel ein und steuert dadurch die Ausgangsspannung des elektrischen Generators, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der Ausgangsspannung der ersten Batterie, die durch den Spannungsdetektor erfasst wird, nicht größer als eine vorbestimmte erlaubte Spannungsabweichung zu halten, und die Differenz zwischen der Regelspannung und der Zielausgangsspannung der ersten Batterie nicht größer als eine vorbestimmte Schwelle zu halten.
Mit der vorhergehenden Konfiguration wird während eines Betriebs des elektrischen Generators in dem regenerativen Modus die Ausgangsspannung der ersten Batterie gehalten, um nicht zu viel von der Zielausgangsspannung abzuweichen. Die Regelspannung und somit die Ausgangsspannung des elektrischen Generators werden außerdem ferner davon abgehalten, zu viel von der Zielausgangsspannung der ersten Batterie abzuweichen. Es wird folglich möglich, die Abweichung der Ausgangsspannung des elektrischen Generators von der Ausgangsspannung der ersten Batterie zu steuern.
Wenn dementsprechend der Betrieb des elektrischen Generators von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, ist es möglich, die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen des elektrischen Generators und der ersten Batterie zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Schalter durch die erste Steuerung von ein zu aus geschaltet wird, (oder zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Ausgangsspannung der ersten Batterie gesenkt hat, um nicht höher als die Ausschalterlaubnis-Spannung zu werden) ausreichend zu reduzieren. Es ist folglich möglich, zu verhindern, dass die Ausgangsspannung der ersten Batterie und somit die Spannung der elektrischen Leistung, mit der die mindestens eine elektrische Last versorgt wird, durch das Schalten des Schalters von ein zu aus rasch erhöht wird. Als ein Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass der Betrieb der mindestens einen elektrischen Last aufgrund des Schaltens des Schalters von ein zu aus instabil wird.
Gemäß einer weiteren Implementierung stellt bei dem elektrischen Leistungssystem die zweite Steuerung die Zielausgangsspannung der ersten Batterie auf einen höheren Wert ein, wenn der elektrische Generator in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, und auf einen niedrigeren Wert ein, wenn der elektrische Generator in dem normalen Modus in Betrieb ist. Wenn der Betrieb des elektrischen Generators zwischen dem regenerativen und dem normalen Modus gewechselt wird, ändert die zweite Steuerung die Zielausgangsspannung der ersten Batterie zwischen den höheren und niedrigeren Werten mit einer Änderungsrate, die niedriger als eine vorbestimmte Spannungsänderungsratengrenze ist, allmählich.
Die zweite Steuerung berechnet außerdem ferner einen Spannungsabfall zwischen dem elektrischen Generator und der ersten Batterie als das Produkt eines Verdrahtungswiderstands zwischen dem elektrischen Generator und der ersten Batterie und eines elektrischen Stroms, der von dem elektrischen Generator ausgegeben wird. Die vorbestimmte Schwelle ist auf den Spannungsabfall eingestellt, sodass während eines Betriebs des elektrischen Generators in dem regenerativen Modus die zweite Steuerung die Regelspannung variabel einstellt und dadurch die Ausgangsspannung des elektrischen Generators steuert, um die Differenz zwischen der Regelspannung und der Zielausgangsspannung der ersten Batterie nicht größer als der Spannungsabfall zu halten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung ist aus der detaillierten Beschreibung, die im Folgenden angegeben ist, und aus den beigefügten Zeichnungen eines exemplarischen Ausführungsbeispiels vollständiger zu verstehen, die jedoch nicht als die Erfindung auf das spezifische Ausführungsbeispiel begrenzend aufgefasst werden sollten, sondern lediglich dem Zweck einer Erläuterung und eines Verständnisses dienen.
Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht, die die Gesamtkonfiguration eines elektrischen Fahrzeugleistungssystems gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt;
2 ein Flussdiagramm, das ein herkömmliches Verfahren eines Einstellens einer Regelspannung eines Kraftfahrzeugwechselstromgenerators darstellt;
3 ein Zeitdiagramm, das das herkömmliche Verfahren darstellt;
4 ein Funktionsblockdiagramm, das die Konfiguration einer ECU (= electronic control unit = elektronische Steuereinheit) des elektrischen Fahrzeugleistungssystems zum Durchführen eines Verfahrens eines Einstellens einer Regelspannung eines Kraftfahrzeugwechselstromgenerators gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt;
5 ein Flussdiagramm, das das eine Regelspannung einstellende Verfahren gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt; und
6 ein Zeitdiagramm, das das eine Regelspannung einstellende Verfahren gemäß dem exemplarischen Ausführungsbeispiel darstellt.
BESCHREIBUNG DES AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines elektrischen Fahrzeugleistungssystems gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel. Dieses System ist konfiguriert, um bei einem Motorfahrzeug, das eine interne Verbrennungsmaschine als eine Vortriebsquelle aufweist, verwendet zu werden. Die Maschine ist zusätzlich konfiguriert, um durch einen Anlassermotor, der an dem Fahrzeug vorgesehen ist, gestartet zu werden.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das elektrische Fahrzeugleistungssystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Kraftfahrzeugwechselstromgenerator (oder elektrischen Generator) 10, eine Blei-Säure-Batterie (oder erste Batterie) 20, eine Lithiumionen-Batterie (oder zweite Batterie) 30, verschiedene elektrische Lasten 41, 42 und 43, einen ersten Schalter 50, einen zweiten Schalter 60, eine erste ECU (= Electronic Control Unit) 70 und eine zweite ECU 80 auf. Sowohl die Blei-Säure-Batterie 20, die Lithiumionen-Batterie 30 als auch die elektrischen Lasten 41–43 sind über elektrische Versorgungsleitungen (oder verbindende Drähte) 15 zu dem Wechselstromgenerator 10 elektrisch parallel geschaltet. Über die elektrischen Versorgungsleitungen 15 sind mit anderen Worten elektrische Versorgungswege zwischen den elektrischen Komponenten des elektrischen Fahrzeugleistungssystems gebildet.
Der Wechselstromgenerator 10 hat einen Regler 10a, der darin eingebaut ist. Der Regler 10a ist konfiguriert, um die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf eine Regelspannung (oder eine Zielspannung) Vreg zu regeln.
Die Blei-Säure-Batterie 20 ist eine gut bekannte Mehrzweckbatterie. Im Vergleich dazu ist die Lithiumionen-Batterie 30 eine Batterie mit einer höheren Ladungs-Entladungs-Energieeffizienz, höheren Ausgabedichte und höheren Energiedichte als die Blei-Säure-Batterie 20. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Lithiumionen-Batterie 30 durch ein Batteriepaket, das eine Mehrzahl von Batteriemodulen, die miteinander in Reihe geschaltet sind, aufweist, implementiert. Die Ladungskapazität der Blei-Säure-Batterie 20 ist zusätzlich eingestellt, um höher als die Ladungskapazität der Lithiumionen-Batterie 30 zu sein.
Der erste Schalter 50 ist durch beispielsweise einen elektronischen Schalter implementiert, der mit einem MOSFET (= Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor = Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) konfiguriert ist. Der erste Schalter 50 ist zwischen der Lithiumionen-Batterie 30 und sowohl dem Wechselstromgenerator 10 als auch der Blei-Säure-Batterie 20 vorgesehen. Der erste Schalter 50 funktioniert, um die Lithiumionen-Batterie 30 mit sowohl dem Wechselstromgenerator 10 als auch der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch zu verbinden und von denselben elektrisch zu trennen. Wenn genauer gesagt der erste Schalter 50 eingeschaltet wird, wird die Lithiumionen-Batterie 30 mit sowohl dem Wechselstromgenerator 10 als auch der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch verbunden. Wenn im Gegensatz dazu der erste Schalter 50 ausgeschaltet wird, wird die Lithiumionen-Batterie 30 von sowohl dem Wechselstromgenerator 10 als auch der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch getrennt. Das Einschalten und Ausschalten des ersten Schalters 50 werden zusätzlich durch die erste ECU 70 gesteuert.
Der zweite Schalter 60 ist ferner durch beispielsweise einen elektronischen Schalter implementiert, der mit einem MOSFET konfiguriert ist. Der zweite Schalter 60 ist zwischen der Lithiumionen-Batterie 30 und einem Knotenpunkt X zwischen dem ersten Schalter 50 und den elektrischen Lasten 43 vorgesehen. Der zweite Schalter 60 funktioniert, um die Lithiumionen-Batterie 30 mit dem Knotenpunkt X zwischen dem ersten Schalter 50 und den elektrischen Lasten 43 elektrisch zu verbinden und von demselben elektrisch zu trennen. Wenn genauer gesagt der zweite Schalter 60 eingeschaltet wird, wird die Lithiumionen-Batterie 30 mit dem Knotenpunkt X elektrisch verbunden. Wenn im Gegensatz dazu der zweite Schalter 60 ausgeschaltet wird, wird die Lithiumionen-Batterie 30 von dem Knotenpunkt X elektrisch getrennt. Das Einschalten und Ausschalten des zweiten Schalters 60 werden zusätzlich ferner durch die erste ECU 70 gesteuert.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist außerdem der zweite Schalter 60 als ein Notschalter vorgesehen. Der zweite Schalter 60 wird genauer gesagt normalerweise durch Aufnehmen eines „EIN“-Signals, das von der ersten ECU 70 ausgegeben wird, in dem Ein-Zustand gehalten. In Notfällen wird jedoch die Ausgabe des „EIN“-Signals von der ersten ECU 70 gestoppt, und der zweite Schalter 60 wird somit von ein zu aus geschaltet, wodurch eine Überladung und eine übermäßige Entladung der Lithiumionen-Batterie 30 verhindert werden.
Wenn beispielsweise der Regler 10a schlecht funktioniert, sodass die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 extrem hoch wird, besteht eine Gefahr, dass die Lithiumionen-Batterie 30 überladen wird. In diesem Notfall wird daher der zweite Schalter 60 von ein zu aus geschaltet, wodurch verhindert wird, dass die Lithiumionen-Batterie 30 überladen wird.
Wenn es sonst aufgrund einer Störung des Wechselstromgenerators 10 oder/und einer Störung des ersten Schalters 50 unmöglich wird, dass die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer elektrischen Leistung geladen wird, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, besteht eine Gefahr, dass die Lithiumionen-Batterie 30 übermäßig entladen wird. In diesem Notfall wird daher der zweite Schalter 60 von ein zu aus geschaltet, wodurch verhindert wird, dass die Lithiumionen-Batterie 30 übermäßig entladen wird.
Es sei zusätzlich bemerkt, dass der zweite Schalter 60 ferner alternativ durch ein normalerweise offenes elektromagnetisches Relais implementiert sein kann. In diesem Fall wird, wenn die erste ECU 70 darin versagt, das Einschalten und Ausschalten (das heißt das Schließen und Öffnen) des zweiten Schalters 60 zu steuern, der zweite Schalter 60 automatisch ausgeschaltet (das heißt geöffnet), wodurch die Lithiumionen-Batterie 30 von dem Knotenpunkt X zwischen dem ersten Schalter 50 und den elektrischen Lasten 43 elektrisch getrennt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Lithiumionen-Batterie 30, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 und die erste ECU 70 zusammen in einem Gehäuse (oder einem Aufnahmemantel) aufgenommen und dadurch in einer Batterieeinheit U integriert.
Die erste ECU 70, die die Batterieeinheit U in sich aufweist und die das Einschalten und Ausschalten der ersten und zweiten Schalter 50 und 60 steuert, erfasst ferner den Ausgangsstrom, die Ausgangsspannung und eine Temperatur der Lithiumionen-Batterie 30. Die erste ECU 70 ist zusätzlich über ein Kommunikationsnetz, wie zum Beispiel ein LIN (= Local Interconnect Network = lokales Zwischenverbindungsnetz), mit der zweiten ECU 80, die sich außerhalb der Batterieeinheit U befindet, verbunden. Die ersten und zweiten ECU 70 und 80 können folglich miteinander kommunizieren und verschiedene Daten, die in denselben gespeichert sind, gemeinsam verwenden.
Die elektrischen Lasten 43 sind solche elektrische Lasten, die erfordern, dass die Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, fast konstant ist, oder eine Variation der Spannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs stabil gehalten wird. Die elektrischen Lasten 43 sind mit der gleichen Seite des ersten Schalters 50 wie die Lithiumionen-Batterie 30 elektrisch verbunden. Die elektrischen Lasten 43 werden folglich hauptsächlich durch die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer elektrischen Leistung versorgt.
Die elektrischen Lasten 43 weisen genauer gesagt beispielsweise ein Navigationssystem und ein Audiosystem auf. Wenn die Spannung der elektrischen Leistung, mit der die elektrischen Lasten 43 versorgt werden, stark variiert, sodass eine Variation der Spannung den vorbestimmten Bereich überschreitet, kann die Spannung niedriger als die minimalen Betriebsspannungen der Navigations- und Audiosysteme werden, wodurch verursacht wird, dass diese Systeme zurückgesetzt werden. Es ist daher erforderlich, dass eine Variation der Spannung der elektrischen Leistung, mit der die elektrischen Lasten 43 versorgt werden, so stabil ist, dass die Spannung nicht unter die minimalen Betriebsspannungen der Navigations- und Audiosysteme abfallen wird.
Die elektrischen Lasten 41 und 42 sind andererseits mit der gleichen Seite des ersten Schalters 50 wie die Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch verbunden. Die elektrischen Lasten 41 und 42 werden folglich durch die Blei-Säure-Batterie 20 mit einer elektrischen Leistung versorgt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die einzige elektrische Last 41 der Anlassermotor zum Starten der Maschine des Fahrzeugs. Die elektrischen Lasten 42 weisen beispielsweise Scheinwerfer, Wischer für die vordere Windschutzscheibe des Fahrzeugs, einen Gebläselüfter eines Luftkonditionierungs- bzw. Klimatisierungssystems und einen enteisenden Heizer für die hintere Windschutzscheibe des Fahrzeugs auf. Einige der elektrischen Lasten 42 sind ferner eine konstante Spannung erfordernde elektrische Lasten, die erfordern, dass die Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, konstant ist. Die eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 weisen beispielsweise die Scheinwerfer, die Wischer und den Gebläselüfter auf. Dies liegt daran, dass eine Variation der Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, verursachen kann, dass die Scheinwerfer flackern, die Betriebsgeschwindigkeit der Wischer variiert, und die Drehgeschwindigkeit (somit das Luftblasegeräusch) des Gebläselüfters variiert.
Es sei bemerkt, dass der Ausdruck „die Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, konstant ist“, der im Folgenden verwendet wird, bedeutet, dass die Änderungsrate der Spannung der elektrischen Leistung, mit der versorgt wird, nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Der Wechselstromgenerator 10 ist von einem gut bekannten Typ, und daher ist die Konfiguration des Wechselstromgenerators 10 nicht grafisch gezeigt. Im Betrieb wird ein Rotor des Wechselstromgenerators 10 durch ein Drehmoment, das von einer Kurbelwelle der Maschine übertragen wird, angetrieben, um sich zu drehen. Während einer Drehung des Rotors wird eine Feldspule des Rotors mit einem Feldstrom versorgt, wodurch ein sich drehendes magnetisches Feld erzeugt wird. Das sich drehende magnetische Feld induziert in einer Statorspule eine Wechselstromleistung, und die Wechselstromleistung wird dann durch einen Gleichrichter in eine Gleichstromleistung gleichgerichtet. Der Regler 10a reguliert durch Steuern der Versorgung der Feldspule des Rotors mit dem Feldstrom die Spannung der Gleichstromleistung, die von dem Wechselstromgenerator 10 ausgegeben wird, auf die Regelspannung Vreg. Wie es im Detail später beschrieben ist, wird zusätzlich die Regelspannung Vreg durch die zweite ECU 80 eingestellt.
Mit der elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, werden die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithiumionen-Batterie 30 sowie die elektrischen Lasten 41–43 versorgt. Wenn das Antreiben des Wechselstromgenerators 10 durch die Maschine gestoppt wird, und somit durch den Wechselstromgenerator 10 keine elektrische Leistung erzeugt wird, werden die elektrischen Lasten 41–43 durch die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer elektrischen Leistung versorgt. Sowohl die Menge einer elektrischen Leistung, die durch die Batterien 20 und 30 zu den elektrischen Lasten 41–43 entladen wird, als auch die Menge einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 in die Batterien 20 und 30 geladen wird, werden ferner durch die ersten und zweiten ECU 70 und 80 gesteuert, um eine Überladung und eine übermäßige Entladung der Batterien 20 und 30 zu verhindern, und dadurch den SOC (= State Of Charge = Ladungszustand) von jeder der Batterien 20 und 30 innerhalb eines geeigneten Bereichs zu halten. Um genauer gesagt eine Überladung und übermäßige Entladung der Batterien 20 und 30 zu verhindern, steuert die erste ECU 70 das Einschalten und Ausschalten des ersten Schalters 50, und die zweite ECU 80 steuert durch variables Einstellen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Wechselstromgenerator 10 konfiguriert, um selektiv in entweder einem regenerativen Modus oder einem normalen Modus in Betrieb zu sein. Wenn genauer gesagt ein regeneratives Bremsen für das Fahrzeug durchgeführt wird, ist der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb, in dem derselbe unter Verwendung einer regenerativen Energie (oder einer kinetischen Energie) des Fahrzeugs eine elektrische Leistung erzeugt, wodurch beide Batterien 20 und 30 (hauptsächlich die Lithiumionen-Batterie 30) geladen werden. Der Wechselstromgenerator 10 ist sonst in dem normalen Modus in Betrieb, in dem derselbe eine elektrische Leistung erzeugt, während derselbe durch die Maschine des Fahrzeugs angetrieben wird, ohne eine regenerative Energie des Fahrzeugs zu verwenden. Ein regeneratives Bremsen wird zusätzlich für das Fahrzeug lediglich durchgeführt, wenn mehrere vorbestimmte Bedingungen erfüllt sind. Diese vorbestimmten Bedingungen umfassen beispielsweise, dass sich das Fahrzeug in einem abbremsenden Zustand befindet, und dass die Kraftstoffeinspritzung in die Maschine abgesperrt ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithiumionen-Batterie 30 zueinander elektrisch parallel geschaltet. Wenn daher sowohl der erste als auch der zweite Schalter 50 und 60 in dem Ein-Zustand sind, wird eine elektrische Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, vorzugsweise in die eine der Batterien 20 und 30 geladen, die eine niedrigere Ausgangsspannung als die andere hat. Wenn im Gegensatz dazu durch den Wechselstromgenerator 10 keine elektrische Leistung erzeugt wird, und sowohl der erste als auch der zweite Schalter 50 und 60 in dem Ein-Zustand sind, entlädt die eine der Batterien 30 und 30, die eine höhere Ausgangsspannung als die andere hat, vorzugsweise eine elektrische Leistung, um die elektrischen Lasten 42 und 43 zu speisen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind ferner die Batterien 20 und 30 konfiguriert, sodass während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus die Ausgangsspannung der Lithiumionen-Batterie 30 oftmals niedriger als dieselbe der Blei-Säure-Batterie 20 ist, und die Lithiumionen-Batterie 30 wird somit bevorzugter mit einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, geladen, als die Blei-Säure-Batterie 20. Die Leerlaufspannungen und die Innenwiderstände der Batterien 20 und 30 sind genauer gesagt geeignet eingestellt, um der Lithiumionen-Batterie 30 zu erlauben, bevorzugter mit einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, geladen zu werden, als die Blei-Säure-Batterie 20. Die Leerlaufspannung der Lithiumionen-Batterie 30 ist zusätzlich durch geeignetes Auswählen des aktiven Kathodenmaterials, des aktiven Anodenmaterials und der Elektrolytlösung der Lithiumionen-Batterie 30 eingestellt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug mit einem automatischen Maschinen-Stopp-/Neustart-System (das ferner Leerlaufstoppsystem genannt ist) ausgestattet, das die Maschine des Fahrzeugs automatisch stoppt, wenn vorbestimmte Bedingungen eines automatischen Stopps erfüllt sind, und dann die Maschine automatisch neu startet, wenn vorbestimmte Bedingungen eines automatischen Neustarts erfüllt sind. Die zweite ECU 80 wird außerdem ferner bei dem automatischen Maschinen-Stopp-/Neustart-System genutzt, um eine Steuerung eines automatischen Stopps/Neustarts für die Maschine des Fahrzeugs durchzuführen. Bei einem automatischen Stoppen der Maschine unter der Steuerung eines automatischen Stopps/Neustarts durch die zweite ECU 80 wird ferner der erste Schalter 50 durch die erste ECU 70 eingeschaltet, wodurch erlaubt wird, dass die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 20 in dem regenerativen Modus erzeugt wird, geladen wird. Bei einem automatischen Neustarten der Maschine unter der Steuerung eines automatischen Stopps/Neustarts durch die zweite ECU 80 wird im Gegensatz dazu der erste Schalter 50 durch die erste ECU 70 ausgeschaltet, wodurch die Lithiumionen-Batterie 30 von sowohl der Blei-Säure-Batterie 20 als auch dem Anlassermotor (das heißt der einzigen elektrischen Last 41) elektrisch getrennt wird. Der Anlassermotor wird folglich durch lediglich die elektrische Leistung, die durch die Blei-Säure-Batterie 20 entladen wird, angetrieben, wodurch die Maschine neu gestartet wird.
Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus steuert andererseits die erste ECU 70 die ersten und zweiten Schalter 50 und 60, um dieselben jeweils in dem Aus-Zustand und dem Ein-Zustand zu halten. Die elektrischen Lasten 43 werden folglich von dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch getrennt, während dieselben mit der Lithiumionen-Batterie 30 elektrisch verbunden verbleiben. Als ein Resultat werden die elektrischen Lasten 43 lediglich durch die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer elektrischen Leistung versorgt. Wenn sich ferner die Lithiumionen-Batterie 30 während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus entladen hat, ist es, wenn der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, möglich, die Lithiumionen-Batterie 30 mit einer größeren elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, zu laden. Wie es vorausgehend beschrieben ist, hat die Lithiumionen-Batterie 30 eine höhere Ladungs-Entladungs-Energieeffizienz als die Blei-Säure-Batterie 20. Mit der vorhergehenden Steuerung ist es daher möglich, die gesamte Ladungs-Entladungs-Energieeffizienz des elektrischen Fahrzeugleistungssystems zu verbessern.
Wie es vorausgehend in dem Abschnitt „Beschreibung der verwandten Technik“ beschrieben ist, stellt gemäß der herkömmlichen variablen Spannungssteuerung die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus auf einem höheren Wert als in dem normalen Modus des Wechselstromgenerators 10 ein. Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus ist es folglich möglich, die Menge einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, zu erhöhen. Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus ist es andererseits möglich, die Last, die der Maschine zum Antreiben des Wechselstromgenerators 10 auferlegt wird, zu reduzieren, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
2 zeigt das herkömmliche Verfahren eines Einstellens der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10. Dieses Verfahren wird durch die zweite ECU 80 in einem vorbestimmten Zeitzyklus wiederholt durchgeführt.
Bei einem Schritt S01 bestimmt zuerst die zweite ECU 80, ob der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb ist.
Wenn der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, und somit die Bestimmung bei dem Schritt S01 eine Antwort „JA“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S02 fort.
Bei dem Schritt S02 stellt die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 auf einen ersten Wert (zum Beispiel 15V) ein.
Bei einem Schritt S03 befiehlt dann die zweite ECU 80 der ersten ECU 70, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 zu steuern, um dadurch beide Schalter 50 und 60 in dem Ein-Zustand zu halten. Danach geht das Verfahren zu dem Ende.
Wenn andererseits der Wechselstromgenerator 10 in dem normalen Modus in Betrieb ist, und somit die Bestimmung bei dem Schritt S01 eine Antwort „NEIN“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S04 fort.
Bei dem Schritt S04 stellt die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 auf einen zweiten Wert (zum Beispiel 12V) ein, der niedriger als der erste Wert ist.
Bei einem Schritt S05 befiehlt dann die zweite ECU 80 der ersten ECU 70, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 zu steuern, wodurch der erste Schalter 50 in dem Aus-Zustand und der zweite Schalter 60 in dem Ein-Zustand gehalten werden. Danach geht das Verfahren zu dem Ende.
3 zeigt die Änderungen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 mit der Zeit, die durch ein Durchführen des in 2 gezeigten herkömmlichen Verfahrens verursacht werden.
Wie in 3 gezeigt ist, ist zu einem Zeitpunkt T0 eine Flag Kraftstoff-Sperrung (F/C; F/C = Fuel-Cut) in einem Ein-Zustand, und der Wechselstromgenerator 10 ist in dem regenerativen Modus in Betrieb.
In dem regenerativen Modus wird genauer gesagt die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 durch die zweite ECU 80 auf den ersten Wert (das heißt 15V) eingestellt; der Regler 10a regelt die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf den ersten Wert. Die erste ECU 70 hält außerdem den ersten Schalter 50 in dem Ein-Zustand; die Blei-Säure-Batterie 20 und die Lithiumionen-Batterie 30 sind somit miteinander elektrisch verbunden. Die Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 wird zusätzlich bei etwa 13V gehalten.
Zu einem Zeitpunkt T1 wird die Flag F/C von ein zu aus geschaltet, und ein Betrieb des Wechselstromgenerators 10 wird von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt.
Wenn der Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, senkt genauer gesagt die zweite ECU 80 allmählich die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 mit einer vorbestimmten Änderungsrate von dem ersten Wert auf den zweiten Wert (das heißt 12V). Der erste Schalter 50 wird durch die erste ECU 70 außerdem von ein zu aus geschaltet, wodurch die Lithiumionen-Batterie 30 von dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch getrennt wird. Ein elektrischer Strom, der von dem Wechselstromgenerator 10 zu der Lithiumionen-Batterie 30 fließt, fließt folglich zu der Blei-Säure-Batterie 20, wodurch die Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 rasch erhöht wird, um die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 zu überschreiten. Während einer kurzen Zeitdauer von dem Zeitpunkt T1 erhöht sich genauer gesagt die Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 rasch um beispielsweise 1,7V von 13,3V auf 15V. Als ein Resultat erhöht sich die Spannung der elektrischen Leistung, mit der die elektrischen Lasten 42 versorgt werden, entsprechend rasch, wodurch verursacht wird, dass die Betriebsvorgänge der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 instabil werden.
Um das vorhergehende Problem zu lösen, stellt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus variabel ein, um die Regelspannung Vreg nahe der Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 zu halten, die durch die zweite ECU 80 erfasst wird. Wenn folglich ein Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, wird es möglich, eine Variation der Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20, die durch das Schalten des ersten Schalters 50 von ein zu aus durch die erste ECU 70 verursacht wird, zu unterdrücken. Als ein Resultat ist es möglich, die Betriebsvorgänge der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 zu stabilisieren.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt außerdem die ECU 80 eine Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 variabel ein, sodass die Zielausgangsspannung in dem regenerativen Modus des Wechselstromgenerators 10 höher als in dem normalen Modus des Wechselstromgenerators 10 ist. Wenn ferner der Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem normalen Modus zu dem regenerativen Modus gewechselt wird, erhöht die zweite ECU 80 allmählich die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20; wenn im Gegensatz dazu der Wechselstromgenerator von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, senkt die zweite ECU 80 allmählich die Zielausgangsspannung. Die zweite ECU 80 stellt ferner basierend auf sowohl der Zielausgangsspannung als auch der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 ein, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) zu verringern; der Regler 10a regelt dann die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf die so eingestellte Regelspannung Vreg. Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus ist es folglich möglich, die Menge einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, zu erhöhen. Während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus ist es andererseits möglich, die Last, die der Maschine zum Antreiben des Wechselstromgenerators 10 auferlegt ist, zu reduzieren, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
4 zeigt die Konfiguration der zweiten ECU 80 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Durchführen des Verfahrens eines Einstellens der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10.
Wie in 4 gezeigt ist, weist die zweite ECU 80 eine eine Spannung einstellende Einheit A01, eine eine erlaubte Spannungsabweichung einstellende Einheit A02, eine obere Grenze einer Zielausgangsspannung einstellende Einheit B01, eine eine Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02, eine eine Zielausgangsspannung modifizierende Einheit B03, eine eine erste obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B04, eine eine zweite obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B05, eine eine Spannungsabweichung berechnende Einheit B06, eine eine obere Grenze eines Integrals ausgebende Einheit B07, eine eine Spannungsabweichung integrierende Einheit B08, eine eine erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09, eine eine erforderliche Regelspannung modifizierende Einheit B10 und eine eine Regelspannung einstellende Einheit B11 auf.
Die eine Spannung erfassende Einheit A01 erfasst die tatsächliche Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 und gibt die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) zu der eine obere Grenze der Zielausgangsspannung einstellenden Einheit B01 aus.
Die eine erlaubte Spannungsabweichung einstellende Einheit A02 stellt eine erlaubte Spannungsabweichung (die in 4 als A. V. D. abgekürzt ist) ein und gibt die eingestellte erlaubte Spannungsabweichung zu der eine obere Grenze der Zielausgangsspannung einstellenden Einheit B01 aus.
Die eine obere Grenze der Zielausgangsspannung einstellende Einheit B01 stellt eine obere Grenze der Zielausgangsspannung (die als T. O. V. U. L. in 4 abgekürzt ist) ein und gibt die eingestellte obere Grenze der Zielausgangsspannung zu der die Zielausgangsspannung einstellenden Einheit B02 aus. Die eine obere Grenze der Zielausgangsspannung einstellende Einheit B01 stellt die obere Grenze der Zielausgangsspannung auf eine Summe der tatsächlichen Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20, die durch die eine Spannung erfassende Einheit A01 erfasst wird, und der erlaubten Spannungsabweichung, die durch die eine erlaubte Spannungsabweichung einstellende Einheit A02 eingestellt wird, ein. Die obere Grenze der Zielausgangsspannung ist eine obere Grenze für die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20.
Die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 stellt basierend auf der oberen Grenze der Zielausgangsspannung, die durch eine obere Grenze der Zielausgangsspannung einstellenden Einheit B01 eingestellt wird, einer unteren Grenze der Zielausgangsspannung (die in 4 als T. O. V. L. L. abgekürzt ist), die durch eine eine untere Grenze der Zielausgangsspannung einstellenden Einheit (nicht gezeigt) eingestellt wird, und einer erforderlichen Zielausgangsspannung (die in 4 als R. T. O. V. abgekürzt ist), die durch eine eine erforderliche Zielausgangsspannung einstellende Einheit (nicht gezeigt) eingestellt wird, die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 ein. Die erforderliche Zielausgangsspannung wird genauer gesagt durch die die erforderliche Zielausgangsspannung einstellende Einheit auf einen höheren Wert (zum Beispiel 14V), wenn der Wechselstromgenerator in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, und auf einen niedrigeren Wert (zum Beispiel 12,5V) eingestellt, wenn der Wechselstromgenerator 10 in dem normalen Modus in Betrieb ist. Die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 stellt die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 auf die obere Grenze der Zielausgangsspannung, wenn die erforderliche Zielausgangsspannung höher als die obere Grenze der Zielausgangsspannung ist, die erforderliche Zielausgangsspannung, wenn die erforderliche Zielausgangsspannung nicht höher als die obere Grenze der Zielausgangsspannung und nicht niedriger als die untere Grenze der Zielausgangsspannung ist, und die untere Grenze der Zielausgangsspannung ein, wenn die erforderliche Zielausgangsspannung niedriger als die untere Grenze der Zielausgangsspannung ist. Die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 gibt dann die eingestellte Zielausgangsspannung zu der die Zielausgangsspannung modifizierenden Einheit B03 aus.
Die die Zielausgangsspannung modifizierende Einheit B03 modifiziert, wenn die Änderungsrate der Zielausgangsspannung, die durch die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 eingestellt wird, höher als eine Spannungsänderungsratengrenze (die in 4 als V. C. R. L. abgekürzt ist), die durch eine eine Spannungsänderungsratengrenze einstellende Einheit (nicht gezeigt) eingestellt wird, ist, die Zielausgangsspannung, die durch die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 eingestellt wurde, und gibt die modifizierte Spannung als die Zielausgangsspannung (die als T. O. V. in 4 abgekürzt ist) zu der Blei-Säure-Batterie 20 aus. Die die Zielausgangsspannung modifizierende Einheit B03 modifiziert genauer gesagt die Zielausgangsspannung, die durch die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 eingestellt wird, um dieselbe mit einer Rate, die niedriger als die Spannungsänderungsratengrenze ist, allmählich zu ändern. Wenn sonst die Änderungsrate der Zielausgangsspannung, die durch die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 eingestellt wird, nicht höher als die Spannungsänderungsratengrenze ist, gibt die die Zielausgangsspannung modifizierende Einheit B03 die Zielausgangsspannung, die durch die die Zielausgangsspannung einstellende Einheit B02 eingestellt wurde, direkt als die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 aus, ohne dieselbe zu modifizieren.
Die eine Spannungsabweichung berechnende Einheit B06 berechnet durch Subtrahieren der tatsächlichen Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20, die durch die eine Spannung erfassende Einheit A01 erfasst wird, von der Zielausgangsspannung, die von der die Zielausgangsspannung modifizierenden Einheit B03 ausgegeben wird, eine Spannungsabweichung (in 4 abgekürzt als V. D.).
Die eine erste obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B04 stellt eine erste obere Grenze eines Integrals auf das Resultat eines Subtrahierens der Zielausgangsspannung, die von der die Zielausgangsspannung modifizierenden Einheit B03 ausgegeben wird, von einer oberen Grenze einer Regelspannung (die in 4 als R. V. U. L. abgekürzt ist), die durch eine eine obere Grenze einer Regelspannung einstellende Einheit (nicht gezeigt) eingestellt wird, ein. Die obere Grenze der Regelspannung ist hier eine obere Grenze der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10.
Die eine zweite obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B05 stellt eine zweite obere Grenze eines Integrals auf das Produkt des Verdrahtungswiderstands zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 und des maximalen elektrischen Stroms, der von dem Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus ausgegeben wird, ein. Das Produkt des Verdrahtungswiderstands zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 und des maximalen elektrischen Stroms, der von dem Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus ausgegeben wird, stellt hier ferner den maximalen Spannungsabfall zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund des Verdrahtungswiderstands dar.
Die eine obere Grenze eines Integrals ausgebende Einheit B07 vergleicht die erste obere Grenze eines Integrals, die durch die eine erste obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B04 eingestellt wird, und die zweite obere Grenze eines Integrals, die durch die eine zweite obere Grenze eines Integrals einstellende Einheit B05 eingestellt wird, und gibt die niedrigere der ersten und zweiten oberen Grenzen eines Integrals als eine obere Grenze eines Integrals (die in 4 als I. U. L. abgekürzt ist) aus.
Die eine Spannungsabweichung integrierende Einheit B08 integriert die Spannungsabweichung, die durch die eine Spannungsabweichung berechnende Einheit B06 berechnet wird, hinsichtlich der Zeit. Wenn ferner das Resultat des Zeitintegrals der Spannungsabweichung nicht höher als die obere Grenze eines Integrals ist, die von der eine obere Grenze eines Integrals ausgebenden Einheit B07 ausgegeben wird, gibt die eine Spannungsabweichung integrierende Einheit B08 das Resultat als einen Spannungsabweichungsintegralwert (der in 4 als V. D. I. V. abgekürzt ist) aus. Wenn im Gegensatz dazu das Resultat des Zeitintegrals der Spannungsabweichung höher als die obere Grenze eines Integrals ist, die von der eine obere Grenze eines Integrals ausgebenden Einheit B07 ausgegeben wurde, gibt die eine Spannungsabweichung integrierende Einheit B08 die obere Grenze eines Integrals als den Spannungsabweichungsintegralwert aus.
Die eine erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 stellt eine erforderliche Regelspannung auf die Summe der Zielausgangsspannung, die von der die Zielausgangsspannung modifizierenden Einheit B03 ausgegeben wird, und des Spannungsabweichungsintegralwerts, der von der eine Spannungsabweichung integrierenden Einheit B08 ausgegeben wird, ein.
Die eine erforderliche Regelspannung modifizierende Einheit B10 modifiziert, wenn die Änderungsrate der erforderlichen Regelspannung, die durch die erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 eingestellt wird, höher als die Spannungsänderungsratengrenze ist, die erforderliche Regelspannung, die durch die die erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 eingestellt wurde, und gibt die modifizierte Spannung als die erforderliche Regelspannung (die in 4 als R. R. V. abgekürzt ist) des Wechselstromgenerators 10 aus. Die die erforderliche Regelspannung modifizierende Einheit B10 modifiziert genauer gesagt die erforderliche Regelspannung, die durch die die erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 eingestellt wird, um sich mit einer Rate, die niedriger als die Spannungsänderungsratengrenze ist, allmählich zu ändern. Wenn sonst die Änderungsrate der erforderlichen Regelspannung, die durch die die erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 eingestellt wird, nicht höher als die Spannungsänderungsratengrenze ist, gibt die die erforderliche Regelspannung modifizierende Einheit B10 direkt die erforderliche Regelspannung, die durch die die erforderliche Regelspannung einstellende Einheit B09 eingestellt wird, als die erforderliche Regelspannung des Wechselstromgenerators 10 aus.
Die die Regelspannung einstellende Einheit B11 stellt basierend auf der oberen Grenze der Regelspannung, einer unteren Grenze der Regelspannung (die in 4 als R. V. L. L. abgekürzt ist), die durch eine eine untere Grenze der Regelspannung einstellende Einheit (nicht gezeigt) eingestellt wird, und der erforderlichen Regelspannung, die von der die erforderliche Regelspannung modifizierenden Einheit B10 ausgegeben wird, die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 ein. Die die Regelspannung einstellende Einheit B11 stellt genauer gesagt die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 auf die obere Grenze der Regelspannung, wenn die erforderliche Regelspannung, die von der die erforderliche Regelspannung modifizierenden Einheit B10 ausgegeben wird, höher als die obere Grenze der Regelspannung ist, die erforderliche Regelspannung, wenn die erforderliche Regelspannung nicht höher als die obere Grenze der Regelspannung ist und nicht niedriger als die untere Grenze der Regelspannung ist, und die untere Grenze der Regelspannung ein, wenn die erforderliche Regelspannung niedriger als die untere Grenze einer Regelspannung ist. Die eine Regelspannung einstellende Einheit B11 gibt dann die eingestellte Regelspannung Vreg zu einer befehlenden Einheit (nicht gezeigt) aus. Die befehlende Einheit befiehlt danach dem Regler 10a, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf die Regelspannung Vreg zu regeln.
5 zeigt das Verfahren eines Einstellens der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. Dieses Verfahren wird durch die zweite ECU 80 in einem vorbestimmten Zeitzyklus wiederholt durchgeführt.
Bei einem Schritt S11 bestimmt die zweite ECU 80 zuerst, ob der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb ist.
Wenn der Wechselstromgenerator 10 in dem regenerativen Modus in Betrieb ist und somit die Bestimmung bei einem Schritt S11 eine Antwort „JA“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S12 fort.
Bei dem Schritt S12 befiehlt die zweite ECU 80 der ersten ECU 70, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 zu steuern, um dadurch beide Schalter 50 und 60 in dem Ein-Zustand zu halten. Die Lithiumionen-Batterie 30 wird folglich mit dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch verbunden.
Bei einem Schritt S13 bestimmt die zweite ECU 80, ob sich die Zielausgangsspannung (in 5 als T. O. V. abgekürzt) der Blei-Säure-Batterie 20 erhöht hat, um nicht niedriger als der höhere Wert (zum Beispiel 14V) zu werden, der für einen Betrieb des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus eingestellt wurde.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S13 eine Antwort „JA“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren direkt zu einem Schritt S14 fort.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S13 eine Antwort „NEIN“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S16 fort, bei dem die Zielausgangsspannung allmählich zu dem höheren Wert erhöht wird. Das Verfahren geht danach weiter zu dem Schritt S14.
Bei dem Schritt S14 stellt die zweite ECU 80 basierend auf der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 die Regelspannung Vreg für einen Betrieb des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus ein.
Bei einem Schritt S15 befiehlt die zweite ECU 80 dem Regler 10a, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 (die in 5 als ALT. VOL. abgekürzt ist) auf die Regelspannung Vreg zu regeln. Das Verfahren geht dann zu dem Ende.
Wenn andererseits der Wechselstromgenerator 10 in dem normalen Modus in Betrieb ist, und somit die Bestimmung bei dem Schritt S11 eine Antwort „NEIN“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S17 fort.
Bei dem Schritt S17 bestimmt die zweite ECU 80, ob sich die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 gesenkt hat, um nicht höher als der untere Wert (zum Beispiel 12,5V) zu werden, der für einen Betrieb des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus eingestellt ist.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S17 eine Antwort „JA“ erzeugt, dann geht das Verfahren direkt zu einem Schritt S18.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S17 eine Antwort „NEIN“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S20 fort, bei dem die Zielausgangsspannung allmählich zu dem niedrigeren Wert gesenkt wird. Das Verfahren geht danach weiter zu dem Schritt S18.
Bei dem Schritt S18 stellt die zweite ECU 80 basierend auf der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 die Regelspannung Vreg für einen Betrieb des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus ein.
Bei dem Schritt S19 befiehlt die zweite ECU 80 dem Regler 10a, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf die Regelspannung Vreg zu regeln.
Bei einem Schritt S21 bestimmt die zweite ECU 80 ferner, ob sich die Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 gesenkt hat, um nicht höher als eine vorbestimmte Ausschalterlaubnis-Spannung (zum Beispiel 13V) zu werden.
Es sei bemerkt, dass die Ausschalterlaubnis-Spannung vorbestimmt ist, derart, dass dem ersten Schalter 50 erlaubt wird, lediglich von ein zu aus geschaltet zu werden, wenn die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 nicht höher als die Ausschalterlaubnis-Spannung ist.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S21 eine Antwort „NEIN“ erzeugt, dann geht das Verfahren direkt zu dem Ende.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S21 eine Antwort „JA“ erzeugt, dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt S22 fort.
Bei dem Schritt S22 befiehlt die zweite ECU 80 der ersten ECU 70, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 zu steuern, wodurch der erste Schalter 50 in dem Aus-Zustand und der zweite Schalter 60 in dem Ein-Zustand gehalten werden. Das Verfahren geht danach zu dem Ende.
6 zeigt die Änderungen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10, der Zielausgangsspannung (die in 6 als T. O. V. abgekürzt ist) und der erfassten Ausgangsspannung V(Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 mit der Zeit, die durch ein Durchführen des eine Regelspannung einstellenden Verfahrens des vorliegenden Ausführungsbeispiels, das in 5 gezeigt ist, verursacht werden.
In 6 ist zusätzlich die Änderung der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 mit der Zeit durch eine Zweipunkt-Strich-Linie bezeichnet, die Änderung der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 mit der Zeit ist durch eine Einpunkt-Strich-Linie bezeichnet, und die Änderung der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 mit der Zeit ist durch eine durchgezogene Linie bezeichnet.
Wie in 6 gezeigt ist, ist zu einem Zeitpunkt T10 eine Flag Kraftstoff-Sperrung (F/C) in einem Aus-Zustand, und der Wechselstromgenerator 10 ist in dem normalen Modus in Betrieb.
In dem normalen Modus wird genauer gesagt die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 durch die zweite ECU 80 auf den niedrigeren Wert (das heißt 12,5V) eingestellt. Die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 wird außerdem durch die zweite ECU 80 eingestellt, derart, dass die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg und der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 gleich dem maximalen Spannungsabfall, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verursacht wird, ist. Die zweite ECU 80 befiehlt ferner dem Regler 10a, die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 auf die im Vorhergehenden eingestellte Regelspannung Vreg zu regeln. Die zweite ECU 80 befiehlt zusätzlich der ersten ECU 70, den ersten Schalter 50 in dem Aus-Zustand zu halten, wodurch die Lithiumionen-Batterie 30 von dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch getrennt wird. Die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 kommt folglich nahe zu der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10.
Zu einem Zeitpunkt T11 wird die Flag F/C von „AUS“ zu „EIN“ geschaltet, und ein Betrieb des Wechselstromgenerators 10 wird von dem normalen Modus zu dem regenerativen Modus gewechselt.
Wenn genauer gesagt ein Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem normalen Modus zu dem regenerativen Modus gewechselt wird, erhöht die zweite ECU 80 allmählich die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 mit einer vorbestimmten Änderungsrate von beispielsweise 1V/s auf den höheren Wert (das heißt 14V). Mit der Erhöhung der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 wird ferner die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10, die durch die zweite ECU 80 eingestellt wird, ebenfalls entsprechend erhöht.
Wenn außerdem der Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem normalen Modus zu dem regenerativen Modus gewechselt wird, wird der erste Schalter 50 durch die erste ECU 70 von aus zu ein geschaltet, wodurch die Lithiumionen-Batterie 30 mit dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch verbunden wird. Die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 wird folglich einmal gesenkt, um nahe zu der Ausgangsspannung der Lithiumionen-Batterie 30 zu kommen, und dann mit einer Erhöhung der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 erhöht.
Zu einem Zeitpunkt T12 wird die Spannungsabweichung, das heißt die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 erhöht, um die erlaubte Spannungsabweichung zu erreichen. Von dem Zeitpunkt T12 stellt daher die zweite ECU 80 die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 ein, indem die Summe der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) und der erlaubten Spannungsabweichung als die obere Grenze der Zielausgangsspannung genommen wird. Die zweite ECU 80 erhöht ferner die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 zu verringern.
Zu einem Zeitpunkt T13 hat sich die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 erhöht, um den höheren Wert (das heißt 14V) zu erreichen, der für einen Betrieb des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus eingestellt ist. Die zweite ECU 80 erhöht dann basierend auf dem Spannungsabweichungsintegralwert weiter die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 zu verringern.
Zu einem Zeitpunkt T14 hat sich die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Zielausgangsspannung der Bleusäure-Batterie 20 erhöht, um den maximalen Spannungsabfall zu erreichen, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verursacht wird. Von dem Zeitpunkt T14 stellt daher die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 auf die Summe der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 und des maximalen Spannungsabfalls ein. Während der Zeitdauer von dem Zeitpunkt T14 zu einem Zeitpunkt T15 wird folglich die Blei-Säure-Batterie 20 mit einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, geladen, wodurch verursacht wird, dass sich die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) des Wechselstromgenerators 10 allmählich erhöht.
Zu dem Zeitpunkt T15 wird die Flag F/C von „EIN“ zu „AUS“ geschaltet, und ein Betrieb des Wechselstromgenerators 10 wird von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt.
Wenn der Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, senkt genauer gesagt die zweite ECU 80 die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 mit einer vorbestimmten Änderungsrate von beispielsweise 1V/s allmählich auf den niedrigeren Wert (das heißt 12,5V). Da ferner die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 durch die zweite ECU 80 eingestellt wird, um gleich der Summe der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 und des maximalen Spannungsabfalls zu sein, wird die Regelspannung Vreg mit der gleichen Änderungsrate wie die Zielausgangsspannung ebenfalls gesenkt. Mit dem Senken der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 wird zusätzlich die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 ebenfalls gesenkt.
Mit dem Wechsel des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus zu dem Zeitpunkt T15 wird außerdem der Spannungsabfall, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 10 verursacht wird, ebenfalls gesenkt. Von dem Zeitpunkt T15 nähert sich folglich die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 allmählich der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10.
Zu einem Zeitpunkt T16 hat sich die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 gesenkt, um nicht höher als die Ausschalterlaubnis-Spannung (das heißt 13V) zu werden. Die zweite ECU 80 befiehlt dann der ersten ECU 70, die ersten und zweiten Schalter 50 und 60 zu steuern, um dadurch den ersten Schalter 50 in dem Aus-Zustand und den zweiten Schalter 60 in dem Ein-Zustand zu halten.
Da der erste Schalter 50 durch die erste ECU 70 von ein zu aus geschaltet wird, wird die Lithiumionen-Batterie 30 von dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 elektrisch getrennt. Ein elektrischer Strom, der von dem Wechselstromgenerator 10 zu der Lithiumionen-Batterie 30 fließt, fließt folglich zu der Blei-Säure-Batterie 20. Der elektrische Strom, der von dem Wechselstromgenerator 10 ausgegeben wird, und somit der Spannungsabfall, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verursacht wird, werden jedoch unmittelbar nach dem Stopp des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus zu dem Zeitpunkt T15 null. Daher ist die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 annähernd gleich der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 unmittelbar vor und nach dem Schalten des ersten Schalters 50 von ein zu aus. Das heißt, es wird verhindert, dass die Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 aufgrund des Schaltens des ersten Schalters 50 von ein zu aus rasch erhöht wird. Es wird folglich verhindert, dass die Spannung der elektrischen Leistung, mit der die eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 versorgt werden, ebenfalls rasch erhöht wird, wodurch stabile Betriebsvorgänge dieser elektrischen Lasten 42 sichergestellt werden.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Effekte zu erreichen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 variabel ein und steuert dadurch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10, um die Spannungsabweichung (das heißt die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20) nicht größer als die erlaubte Spannungsabweichung zu halten, und die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 als nicht größer als eine vorbestimmte Schwelle (das heißt der maximale Spannungsabfall, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verursacht wird) zu halten.
Das heißt, während des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus wird die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 davon abgehalten, zu viel von der Zielausgangsspannung abzuweichen. Die Regelspannung Vreg und somit die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 werden außerdem ebenfalls davon abgehalten, zu viel von der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 abzuweichen. Es wird folglich möglich, die Abweichung der Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 von der Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 zu steuern.
Wenn dementsprechend der Betrieb des Wechselstromgenerators 10 von dem regenerativen Modus zu dem normalen Modus gewechselt wird, ist es möglich, die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen des Wechselstromgenerators 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 zu dem Zeitpunkt, zu dem der erste Schalter 50 durch die erste ECU 70 von ein zu aus geschaltet wird (oder zu dem Zeitpunkt, zu dem sich die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 gesenkt hat, um nicht höher als die Ausschalterlaubnis-Spannung zu werden), ausreichend zu reduzieren. Es ist folglich möglich, zu verhindern, dass die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 und somit die Span nung der elektrischen Leistung, mit der die eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 versorgt werden, durch das Schalten des ersten Schalters 50 von ein zu aus rasch erhöht werden. Als ein Resultat ist es möglich, zu verhindern, dass die Betriebsvorgänge der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Lasten 42 aufgrund des Schaltens des ersten Schalters 50 von ein zu aus instabil werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird außerdem die Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 durch die zweite ECU 80 variabel eingestellt, um während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus höher als während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus zu sein. Wie vorausgehend beschrieben ist, stellt ferner die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg variabel ein und steuert dadurch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 nicht größer als die erlaubte Spannungsabweichung zu halten. Die Ausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 wird folglich während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus höher als während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus sein. Während des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus ist es daher möglich, die Blei-Säure-Batterie 20 mit einer elektrischen Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, effektiv zu laden. Während des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem normalen Modus ist es andererseits möglich, die Last, die der Maschine zum Antreiben des Wechselstromgenerators 10 auferlegt wird, zu reduzieren, wodurch die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des Fahrzeugs verbessert wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner die Differenz zwischen den Ausgangsspannungen des Wechselstromgenerators 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 gleich dem Spannungsabfall, der durch den Verdrahtungswiderstand zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 verursacht wird. Während des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus lässt die zweite ECU 80 die erfasste Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 sich der Zielausgangsspannung nähern, während die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 gleich dem maximalen Spannungsabfall gehalten wird. Es wird folglich entsprechend veranlasst, dass sich die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 dem maximalen Spannungsabfall nähert. Als ein Resultat wird es möglich, die Änderung der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20, die durch das Schalten des ersten Schalters 50 von ein zu aus verursacht wird, fast null zu machen.
Obwohl das vorhergehende besondere Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben ist, versteht es sich für Fachleute von selbst, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen und Verbesserungen vorgenommen sein können, ohne von dem Geist der Erfindung abzuweichen.
Bei dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel wird beispielsweise während des Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 nicht größer als der maximale Spannungsabfall gehalten; der maximale Spannungsabfall wird als das Produkt des Verdrahtungswiderstands zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 und des maximalen elektrischen Stroms, der von dem Wechselstromgenerator 10 ausgegeben wird, berechnet. Es ist jedoch möglich, den elektrischen Strom, der aktuell von dem Wechselstromgenerator 10 ausgegeben wird, zu erfassen, den aktuellen Spannungsabfall als das Produkt des Verdrahtungswiderstands zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Blei-Säure-Batterie 20 und des erfassten elektrischen Stroms zu berechnen, und die Differenz zwischen der Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 und der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 nicht größer als der aktuelle Spannungsabfall zu halten.
Bei dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel integriert die zweite ECU 80 die Spannungsabweichung, die die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 ist, und stellt basierend auf dem erhaltenen Spannungsabweichungsintegralwert die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 ein. Die zweite ECU 80 kann jedoch ferner die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 einfach durch Addieren der Spannungsabweichung zu der Zielausgangsspannung der Blei-Säure-Batterie 20 einstellen.
Bei dem vorausgehenden Ausführungsbeispiel stellt während eines Betriebs des Wechselstromgenerators 10 in dem regenerativen Modus die zweite ECU 80 die Regelspannung Vreg des Wechselstromgenerators 10 variabel ein und steuert dadurch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 nicht größer als die erlaubte Spannungsabweichung zu halten. Die zweite ECU 80 kann jedoch ferner die Regelspannung Vreg variabel einstellen und dadurch die Ausgangsspannung des Wechselstromgenerators 10 steuern, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der erfassten Ausgangsspannung V (Pb) der Blei-Säure-Batterie 20 null zu machen.

Claims

Elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug, mit: einem elektrischen Generator (10), der konfiguriert ist, um selektiv in entweder einem regenerativen Modus oder einem normalen Modus in Betrieb zu sein, wobei der elektrische Generator in dem regenerativen Modus unter Verwendung einer regenerativen Energie des Fahrzeugs eine elektrische Leistung erzeugt, und der elektrische Generator in dem normalen Modus, während derselbe durch eine Maschine des Fahrzeugs angetrieben wird, eine elektrische Leistung erzeugt, ohne eine regenerative Energie des Fahrzeugs zu verwenden; einer ersten und einer zweiten Batterie (20, 30), die beide zu dem elektrischen Generator (10) elektrisch parallel geschaltet sind; mindestens einer elektrischen Last (42), die erfordert, dass die Spannung einer elektrischen Leistung, mit der dieselbe versorgt wird, konstant ist, und die mit der ersten Batterie (20) elektrisch verbunden ist; einem Schalter (50), der vorgesehen ist, um selektiv die zweite Batterie (30) mit dem elektrischen Generator (10) und der ersten Batterie (20) elektrisch zu verbinden und von denselben elektrisch zu trennen; einer ersten Steuerung (70), die den Schalter (50) steuert, um den Schalter (50) während eines Betriebs des elektrischen Generators (10) in dem regenerativen Modus in einem Ein-Zustand zu halten, und den Schalter (50) von ein zu aus zu schalten, wenn sich die Ausgangsspannung (V (Pb)) der ersten Batterie (20) gesenkt hat, um nicht höher als eine vorbestimmte Ausschalterlaubnis-Spannung nach einem Stopp eines Betriebs des elektrischen Generators (10) in dem regenerativen Modus zu werden; einem Regler (10a), der die Ausgangsspannung des elektrischen Generators (10) auf eine Regelspannung (Vreg) regelt; einer zweiten Steuerung (80), die durch variables Einstellen der Regelspannung (Vreg) die Ausgangsspannung des elektrischen Generators (10) steuert; und einem Spannungsdetektor (A01), der die Ausgangsspannung (V (Pb)) der ersten Batterie (20) erfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Steuerung (80) ferner eine Zielausgangsspannung der ersten Batterie (20) variabel einstellt, und während eines Betriebs des elektrischen Generators (10) in dem regenerativen Modus die zweite Steuerung (80) die Regelspannung (Vreg) variabel einstellt und dadurch die Ausgangsspannung des elektrischen Generators (10) steuert, um die Differenz zwischen der Zielausgangsspannung und der Ausgangsspannung (V (Pb)) der ersten Batterie (20), die durch den Spannungsdetektor (A01) erfasst wird, nicht größer als eine vorbestimmte erlaubte Spannungsabweichung zu halten, und die Differenz zwischen der Regelspannung (Vreg) und der Zielausgangsspannung der ersten Batterie (20) nicht größer als eine vorbestimmte Schwelle zu halten.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 1, bei dem die zweite Steuerung (80) die Zielausgangsspannung der ersten Batterie (20) auf einen höheren Wert einstellt, wenn der elektrische Generator (10) in dem regenerativen Modus in Betrieb ist, und auf einen niedrigeren Wert einstellt, wenn der elektrische Generator (10) in dem normalen Modus in Betrieb ist, und wenn der Betrieb des elektrischen Generators zwischen dem regenerativen und dem normalen Modus gewechselt wird, die zweite Steuerung (80) die Zielausgangsspannung der ersten Batterie (20) zwischen den höheren und niedrigeren Werten mit einer Änderungsrate, die niedriger als eine vorbestimmte Spannungsänderungsratengrenze ist, allmählich ändert.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die zweite Steuerung (80) ferner einen Spannungsabfall zwischen dem elektrischen Generator (10) und der ersten Batterie (20) als das Produkt eines Verdrahtungswiderstands zwischen dem elektrischen Generator (10) und der ersten Batterie (20) und eines elektrischen Stroms, der von dem elektrischen Generator (10) ausgegeben wird, berechnet, und die vorbestimmte Schwelle auf den Spannungsabfall eingestellt ist, sodass während eines Betriebs des elektrischen Generators (10) in dem regenerativen Modus die zweite Steuerung (80) die Regelspannung (Vreg) variabel einstellt und dadurch die Ausgangsspannung des elektrischen Generators (10) steuert, um die Differenz zwischen der Regelspannung (Vreg) und der Zielausgangsspannung der ersten Batterie (20) nicht größer als der Spannungsabfall zu halten.