DE112017006988T5

DE112017006988T5 - Energiequellensteuervorrichtung, Batteriepack und Energiequellensystem

Info

Publication number: DE112017006988T5
Application number: DE112017006988.2T
Authority: DE
Inventors: Hideki Kawamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2019-10-10
Also published as: JP6642470B2; US20190337475A1; WO2018142734A1; CN110235328B; CN110235328A; US10967820B2; JP2018126007A

Abstract

Ein Energiequellensystem umfasst eine erste Energiequelle, einen Generator, eine erste elektrische Last, die mit der ersten Energiequelle und mit dem Generator elektrisch verbunden ist, eine zweite elektrische Last, die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert, eine zweite Energiequelle, die mit der zweiten elektrischen Last und mit dem Generator elektrisch verbunden ist, und einen Lade-/Entladeschalter, der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist. Der Lade-/Entladeschalter wird in einen geschlossenen Zustand gesteuert, um den Generator mit der zweiten Energiequelle elektrisch zu verbinden, wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebetrag als eine Gesamtsumme von jeweiligen Energiemengen ist, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung beruht auf der am 2. Februar 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-17779 , deren Offenbarung hierin mittels Bezugnahme eingebunden wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Energiequellensteuervorrichtung, einen Batteriepack und ein Energiequellensystem, die eine Energieversorgung bzw. -lieferung an elektrische Lasten durchführen.
HINTERGRUNDTECHNIK
Wie in Patentdruckschrift 1 gezeigt ist eine Automobilenergiequellenvorrichtung bekannt, die eine Hauptbatterie, eine Batterieeinheit, eine Lichtmaschine bzw. einen Wechselstrom-/Generator, eine normale Last, drei Relais und eine Notfalllast umfasst. Die Hauptbatterie ist mit der Lichtmaschine bzw. dem Wechselstrom-/Generator, der normalen Last und der Notfalllast verbunden. Die Batterieeinheit ist mit der Lichtmaschine bzw. dem Wechselstrom-/Generator und der normalen Last über die drei Relais verbunden. Als die drei Relais gibt es ein erstes Relais, ein zweites Relais und ein drittes Relais. Die Batterieeinheit ist mit der Notfalllast über das dritte Relais verbunden. Die Notfalllast muss fortwährend eine Energieversorgung erfahren.
Wenn eine Energieerzeugung durch die Lichtmaschine bzw. den Wechselstrom-/ Generator während des Laufens/Fahrens eines Automobils gestoppt wird, wird das erste Relais in einen nichtleitenden Zustand gesteuert, während jedes von dem zweiten Relais und dem dritten Relais in einen leitenden Zustand gesteuert wird. In diesem Fall wird die Batterieeinheit in einen Zustand gebracht, in dem sie zu der Lichtmaschine bzw. dem Wechselstrom-/Generator und der normalen Last nichtleitend ist. Die Batterieeinheit und die Notfalllast sind jedoch in dem leitenden Zustand, sodass Energie von der Batterieeinheit an die Notfalllast geliefert wird. Es ist zu beachten, dass Energie von der Hauptbatterie an jede von der normalen Last und der Notfalllast geliefert wird.
Wenn die Lichtmaschine bzw. der Wechselstrom-/Generator durch regenerative Steuerung aktiviert wird, wird jedes der drei Relais in den leitenden Zustand gesteuert. In diesem Fall wird die erzeugte Energie, die von der Lichtmaschine bzw. dem Wechselstrom-/Generator abgegeben wird, an jede von der normalen Last, der Notfalllast und der Batterieeinheit geliefert. Wenn eine Ausgangsspannung von der Hauptbatterie niedriger ist als eine erzeugte Spannung, wird die erzeugte Energie auch an die Hauptbatterie geliefert. Wenn jedoch die Ausgangsspannung von der Hauptbatterie höher ist als die erzeugte Spannung, wird die erzeugte Energie nicht an die Hauptbatterie geliefert. In diesem Fall wird Energie von der Hauptbatterie an die normale Last und an die Notfalllast geliefert.
STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
Patentdruckschrift 1: JP 2016-107879 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß Patentdruckschrift 1, wenn die Lichtmaschine bzw. der Wechselstrom-/Generator durch die regenerative Steuerung aktiviert wird, jedes der drei Relais in den leitenden Zustand gebracht. Zu dieser Zeit wird, wenn die Verbindung zu der Hauptbatterie abgeschnitten wird, eine Energieversorgung von der Hauptbatterie an jede von der normalen Last und der Notfalllast unterbrochen. In diesem Fall wird die Energieversorgung an jede von der Batterieeinheit, der normalen Last und der Notfalllast nur durch die Lichtmaschine bzw. den Wechselstrom-/Generator durchgeführt. Wenn die durch die Lichtmaschine bzw. den Wechselstrom-/Generator erzeugte Energiemenge kleiner ist als die Energiemenge, die von der Batterieeinheit, der normalen Last und der Notfalllast benötigt wird, kann die an die Notfalllast gelieferte Energiemenge abnehmen, sodass die Notfalllast in einen AUS-Zustand gebracht wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine Energiequellensteuervorrichtung, einen Batteriepack und ein Energiequellensystem bereitzustellen, die einschränken bzw. verhindern, dass eine Notfalllast (zweite elektrische Last) in einen AUS-Zustand gebracht wird, selbst wenn eine Energieversorgung an eine Hauptbatterie (erste Energiequelle) unterbrochen wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Energiequellensteuervorrichtung in einem Energiequellensystem bereitzustellen, das eine erste Energiequelle, einen Generator, eine erste elektrische Last, die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist, eine zweite elektrische Last, die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert, eine zweite Energiequelle, die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist, und einen Lade-/Entladeschalter, der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist, umfasst. Wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen darstellt, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, wird der Lade-/Entladeschalter in einen geschlossenen Zustand gebracht, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Batteriepack in einem Energiequellensystem bereitzustellen, das eine erste Energiequelle, einen Generator, eine erste elektrische Last, die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist, und eine zweite elektrische Last, die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert, umfasst. Der Batteriepack umfasst eine zweite Energiequelle, die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist, einen Lade-/ Entladeschalter, der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist, und eine Batteriesteuereinheit, die den Lade-/Entladeschalter steuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden. Wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen darstellt, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, steuert die Batteriesteuereinheit den Lade-/Entladeschalter in einen geschlossen Zustand, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Energiequellensystem eine erste Energiequelle, einen Generator, eine erste elektrische Last, die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist, eine zweite elektrische Last, die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert, eine zweite Energiequelle, die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist, einen Lade-/Entladeschalter, der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist, und eine Energiequellensteuervorrichtung, die den Lade-/Entladeschalter steuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden. Wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen darstellt, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, steuert die Energiequellensteuervorrichtung den Lade-/ Entladeschalter in einen geschlossenen Zustand, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Bei der vorstehend dargelegten Konfiguration dienen, wenn die Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in dem Energieerzeugungszustand ist und der Lade-/ Entladeschalter in dem geschlossenen Zustand ist, die erste Energiequelle und der Generator als Energieversorgungsquellen. Zu dieser Zeit ist es für den Generator schwierig, den Gesamtenergiebedarf alleine abzudecken, wenn die elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiequelle und der ersten elektrischen Last abgeschnitten wird und die Energieversorgung von der ersten Energiequelle unterbrochen wird. Als Folge hiervon kann die an die zweite elektrische Last gelieferte Energiemenge kleiner werden als der Rücksetzschwellenwert, und kann die zweite elektrische Last in den AUS-Zustand gebracht werden.
Dementsprechend wird bei jeder der Konfigurationen gemäß dem vorstehend dargelegten ersten bis dritten Aspekt, wenn die durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer dem Gesamtenergiebedarf ist, der Lade-/ Entladeschalter in den geschlossenen Zustand gebracht. Als Folge hiervon wird selbst dann, wenn die elektrische Verbindung zwischen der ersten Energiequelle und der ersten elektrischen Last abgeschnitten wird und die Energieversorgung von der ersten Energiequelle unterbrochen wird, eingeschränkt bzw. verhindert, dass die Energiemenge, die von dem Generator an die zweite elektrische Last geliefert wird, kleiner ist als der Rücksetzschwellenwert. Als Folge hiervon wird eingeschränkt bzw. verhindert, dass die zweite elektrische Last in den AUS-Zustand gebracht wird.
Außerdem besteht eine Tendenz dahingehend, dass das Aufladen der zweiten Energiequelle bis zu einem Grad, dass der Ladungsanforderungsschwellenwert überschritten wird, leicht durchzuführen ist. Dementsprechend wird, nachdem die Energieerzeugung durch den Generator beendet ist, eingeschränkt bzw. verhindert, dass die Energiemenge, die von der zweiten Energiequelle an die zweite elektrische Last geliefert wird, kleiner ist als der Rücksetzschwellenwert. Dies schränkt auch ein bzw. verhindert, dass die zweite elektrische Last in den AUS-Zustand gebracht wird.
Figurenliste
Die vorgenannten und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung deutlicher, die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vorgenommen wird, für die gilt:

1 ist ein Blockschaltbild, das eine schematische Konfiguration eines Energiequellensystems zeigt;
2 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ladeprozesses durch eine BMU;
3 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ladeprozesses durch eine ECU höherer Ebene;
4 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausfallsicherungsprozesses durch die ECU höherer Ebene;
5 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung des Zusammenbruchs eines Energiequellensystems aufgrund einer defekten Verbindung eines Pb-Anschlusses;
6 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Ladeprozesses;
7 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung eines Ausfallsicherungsprozesses im Fall der defekten Verbindung des Pb-Anschlusses;
8 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Erhöhung einer Energieerzeugungsmenge, die durch einen Regler bewirkt wird, im Fall der defekten Verbindung des Pb-Anschlusses;
9 ist ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung einer Erhöhung einer Energieerzeugungsmenge, die durch die ECU höherer Ebene bewirkt wird, im Fall der defekten Verbindung des Pb-Anschlusses;
10 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Modifikation eines Batteriepacks;
11 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer weiteren Modifikation des Batteriepacks;
12 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer noch weiteren Modifikation des Batteriepacks;
13 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer Modifikation eines Energiequellensystems;
14 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer weiteren Modifikation des Energiequellensystems;
15 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer noch weiteren Modifikation des Energiequellensystems; und
16 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer noch weiteren Modifikation des Energiequellensystems.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele, wenn die vorliegende Erfindung auf ein in einem Fahrzeug installiertes Energiequellensystem angewandt wird, auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Das Energiequellensystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird auf Grundlage von 1 bis 9 beschrieben.
Ein Energiequellensystem 200 umfasst eine Vielzahl von in einem Fahrzeug installierten Fahrzeugvorrichtungen und einen Batteriepack bzw. -satz 100. Eine Bleispeicherbatterie 110 ist eine der Fahrzeugvorrichtungen. Der Batteriepack bzw. -satz 100 weist eine Lithiumspeicherbatterie 10 auf. Das Energiequellensystem 200 bildet ein Doppelenergiequellensystem, indem es die Bleispeicherbatterie 110 und die Lithiumspeicherbatterie 10 umfasst.
Eine Maschine 140 ist eine weitere der Fahrzeugvorrichtungen. Das Fahrzeug, in dem das Energiequellensystem 200 installiert ist, hat eine Leerlauf-Stopp- bzw. Start/Stopp-Funktion, die die Maschine 140 anhält, wenn vorbestimmte Stoppbedingungen erfüllt sind, und die Maschine 140 neu startet, wenn vorbestimmte Startbedingungen erfüllt sind.
Wie es in 1 gezeigt ist, hat das Energiequellensystem 200, zusätzlich zu der Bleispeicherbatterie 110 und der Maschine 140, die jeweils vorstehend beschrieben sind, einen Starter- bzw. Anlassermotor 120, eine drehende elektrische Maschine 130, eine allgemeine Last 150, eine geschützte bzw. gesicherte Last 160, eine ECU höherer Ebene 170 und eine MGECU 180. Die Bleispeicherbatterie 110, der Starter- bzw. Anlassermotor 120, die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 sind alle über eine erste Leitung 201 elektrisch mit dem Batteriepack bzw. -satz 100 verbunden. Die drehende elektrische Maschine 130 ist über eine zweite Leitung 202 elektrisch mit dem Batteriepack bzw. -satz 100 verbunden.
Jeder von der ersten Leitung 201 und der zweiten Leitung 202 umfasst Kabelstränge bzw. -sätze. Die einen Enden von der Vielzahl von Kabelsträngen bzw. -sätzen, die in der ersten Leitung 201 umfasst sind, sind mit der Bleispeicherbatterie 110, dem Starter- bzw. Anlassermotor 120, der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 elektrisch verbunden. Die anderen Enden der einzelnen Kabelstränge bzw. -sätze sind mit einem ersten Sicherungskasten, der nicht gezeigt ist, elektrisch verbunden. Der erste Sicherungskasten hat zwei Verbindungsanschlüsse, und die jeweiligen Kopfenden der zwei Verbindungsanschlüsse sind mechanisch und elektrisch mit dem Batteriepack bzw. -satz 100 verbunden.
Gleichermaßen ist eines von den einen Enden von der Vielzahl von Kabelsträngen bzw. -sätzen, die in der zweiten Leitung 202 umfasst sind, mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden. Die anderen Enden der einzelnen Kabelstränge bzw. -sätze sind mit einem zweiten Sicherungskasten, der nicht gezeigt ist, elektrisch verbunden. Der zweite Sicherungskasten hat einen Verbindungsanschluss, und das Kopfende des Verbindungsanschlusses ist mechanisch und elektrisch mit dem Batteriepack bzw. -satz 100 verbunden.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, hat jeder von dem ersten Sicherungskasten und dem zweiten Sicherungskasten eine Sammel- bzw. Stromschiene, eine Sicherung, einen Verbindungsanschluss und ein Harzgehäuse. Das Harzgehäuse enthält die Sammelschiene. In bzw. auf der Sammelschiene ist die Sicherung bereitgestellt. An einem Endabschnitt der Sammelschiene ist der Verbindungsanschluss bereitgestellt. Jeder der Kabelstränge bzw. -sätze ist mit der Sammelschiene verbunden. Der Verbindungsanschluss ist mit dem Batteriepack bzw. -satz 100 verbunden.
Es ist zu beachten, dass die ECU höherer Ebene 170 über eine Leitung, die nicht gezeigt ist, mit der Bleispeicherbatterie 110 und dem Batteriepack bzw. -satz 100 elektrisch verbunden ist. Gleichermaßen ist die MGECU 180 über eine Leitung, die nicht gezeigt ist, mit der Bleispeicherbatterie 110 und dem Batteriepack bzw. -satz 100 elektrisch verbunden.
Wie es vorstehend gezeigt ist, verwendet das Energiequellensystem 200 die Bleispeicherbatterie 110 und den Batteriepack bzw. -satz 100 (die Lithiumspeicherbatterie 10) als Energiequellen/-versorgungen bzw. Leistungsquellen/-versorgungen. Im Folgenden werden alle der Komponenten des Energiequellensystems 200 einzeln beschrieben.
Die Bleispeicherbatterie 110 erzeugt eine elektromotorische Spannung unter Verwendung einer chemischen Reaktion. Die Bleispeicherbatterie 110 ist mit einem Bolzen bzw. einer Schraube mit einem Ende von einem von der Vielzahl von Kabelsträngen bzw. -sätzen, die in der ersten Leitung 201 umfasst sind, mechanisch und elektrisch verbunden. In 1 ist ein Pb-Anschluss 111, der bei der Bleispeicherbatterie 110 mit einem Bolzen bzw. einer Schraube angebracht ist, durch den Doppelkreis gezeigt. Die Bleispeicherbatterie 110 entspricht einer ersten Energiequelle/-versorgung bzw. Leistungsquelle/-versorgung.
Der Starter- bzw. Anlassermotor 120 startet die Maschine 140. Der Starter- bzw. Anlassermotor 120 wird beim Starten der Maschine 140 mechanisch mit der Maschine 140 gekoppelt. Der Starter- bzw. Anlassermotor 120 dreht sich unter Verwendung der Bleispeicherbatterie 110 als Energiequelle/-versorgung bzw. Leistungsquelle/-versorgung. Die Drehung bewirkt, dass sich die Kurbelwelle der Maschine 140 dreht. Wenn die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Maschine 140 eine vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit überschreitet, wird vernebelter Kraftstoff von einem Kraftstoffeinspritzventil in eine Brennkammer eingespritzt. Zu dieser Zeit erzeugt eine Zündkerze Funken. Als Folge hiervon wird der Kraftstoff zur Explosion gebracht und startet die Maschine 140 eine selbständige Drehung. Die resultierende Leistung der Maschine 140 wird für ein Laufen/Fahren des Fahrzeugs übertragen. Es ist zu beachten, dass der Starter- bzw. Anlassermotor 120 mechanisch von der Maschine 140 abgekoppelt wird, wenn die Maschine 140 die selbständige Drehung begonnen hat.
Die drehende elektrische Maschine 130 führt einen angetriebenen Betrieb und eine Energie- bzw. Leistungserzeugung durch. Die drehende elektrische Maschine 130 entspricht einem Generator bzw. Energie-/Leistungserzeuger. Mit der drehenden elektrischen Maschine 130 ist ein nicht gezeigter Inverter bzw. Strom-/Wechselrichter verbunden. Der Inverter bzw. Strom-/Wechselrichter ist mit der zweiten Leitung 202 elektrisch verbunden.
Der Inverter bzw. Strom-/Wechselrichter wandelt die Gleichspannung, die von zumindest einer von der Bleispeicherbatterie 110 und der Lithiumspeicherbatterie 10 des Batteriepacks bzw. -satzes 100 geliefert wird, in eine Wechselspannung. Die Wechselspannung wird an die drehende elektrische Maschine 130 geliefert. Als Folge hiervon führt die drehende elektrische Maschine 130 den angetriebenen Betrieb durch.
Die drehende elektrische Maschine 130 ist mit der Maschine 140 gekoppelt. Die drehende elektrische Maschine 130 und die Maschine 140 können Rotationsenergie über einen Riemen oder dergleichen untereinander übertragen. Die Rotationsenergie, die aus dem angetriebenen Betrieb durch die drehende elektrische Maschine 130 resultiert, wird an die Maschine 140 übertragen. Dies beschleunigt die Drehung der Maschine 140. Somit wird ein Laufen/Fahren des Fahrzeugs unterstützt. Wie es vorstehend beschrieben ist, hat das Fahrzeug, in dem das Energiequellensystem 200 installiert ist, die Leerlauf-Stopp- bzw. Start/Stopp-Funktion. Die drehende elektrische Maschine 130 führt nicht nur die Funktion zum Unterstützen eines Laufens/Fahrens des Fahrzeugs, sondern auch zum Drehen der Kurbelwelle beim Neustarten der Maschine 140 durch.
Die drehende elektrische Maschine 130 hat auch die Funktion zum Erzeugen von Energie bzw. Leistung unter Verwendung von zumindest einer von der Rotationsenergie der Maschine 140 und der Rotationsenergie der Räder des Fahrzeugs. Durch Erzeugung von Energie bzw. Leistung erzeugt die drehende elektrische Maschine 130 eine Wechselspannung. Die Wechselspannung wird durch den Inverter bzw. Strom-/Wechselrichter in eine Gleichspannung gewandelt, die an den Batteriepack bzw. -satz 100 geliefert wird. Die an den Batteriepack bzw. -satz 100 gelieferte Gleichspannung wird auch an die Bleispeicherbatterie 110, die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 geliefert.
Wenn eine Ausgangsspannung von der Bleispeicherbatterie 110 niedriger ist als die von der drehenden elektrischen Maschine 130 erzeugte Spannung, wird die Bleispeicherbatterie 110 auf-/geladen. Wenn jedoch die Ausgangsspannung von der Bleispeicherbatterie 110 höher ist als die erzeugte Spannung, wird die Bleispeicherbatterie 110 nicht auf-/geladen, sondern entladen. In diesem Fall wird Energie von der Bleispeicherbatterie 110 an die allgemeine Last 150 und an die geschützte Last 160 geliefert.
Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist mit der drehenden elektrischen Maschine 130 ein Regler verbunden. Der Regler steuert eine Lieferung der erzeugten Spannung an den Batteriepack bzw. -satz 100, sodass die Spannung der durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugten Energie bzw. Leistung gleich der von der MGECU 180 eingegebenen benötigten Spannung ist. Genauer gesagt detektiert der Regler die Spannung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack bzw. -satz 100, um eine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung der Lieferung der Spannung der erzeugten Energie bzw. Leistung an den Batteriepack bzw. -satz 100 durchzuführen, sodass der Wert der detektierten Spannung gleich dem Wert der vorgenannten benötigten Spannung ist.
Aufgrund von Schwankungen in den jeweiligen Ladungsmengen des Batteriepacks bzw. -satzes 100 und der Bleispeicherbatterie 110 und in den jeweiligen Energiemengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden, variiert die Spannung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack bzw. -satz 100. Der Regler steuert die Lieferung der Spannung der erzeugten Energie bzw. Leistung an den Batteriepack bzw. -satz 100, sodass die Schwankungen in die Grenzen hineinfallen, die durch die vorgenannten benötigten Spannungen gesetzt werden. Es ist zu beachten, dass der Maximalwert (die verfügbare Energie- bzw. Leistungsmenge) der Energie bzw. Leistung, die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugt werden kann, natürlich abhängig von dem Lauf-/ Fahrzustand des Fahrzeugs oder von dem Betriebszustand der Maschine 140 variiert. Während der Regler versucht, die Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung der Lieferung der Spannung der erzeugten Energie bzw. Leistung an den Batteriepack bzw. -satz 100 durchzuführen, um die vorgenannte Spannungsschwankung zu unterbinden, kann dementsprechend die Spannungsschwankung nicht mehr unterbunden werden, wenn die Liefermenge die verfügbare Energie- bzw. Leistungsmenge erreicht. Wie es nachstehend beschrieben wird, kann sich eine solche Situation aus der Unterbrechung der Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 an die allgemeine Last 150 oder die geschützte Last 160 ergeben.
Die Maschine 140 erzeugt eine Kraft zum Antreiben des Fahrzeugs, indem sie einen Kraftstoffverbrennungsantrieb durchführt. Wie es vorstehend beschrieben ist, dreht der Starter- bzw. Anlassermotor 120 die Kurbelwelle, wenn die Maschine 140 gestartet wird. Nachdem die Maschine 140 durch einen Leerlauf-Stopp einmal angehalten wird/ist, dreht jedoch die drehende elektrische Maschine 130 die Kurbelwelle, wenn die Maschine 140 neu gestartet wird und die vorgenannten vorbestimmten Startbedingungen erfüllt sind.
Die allgemeine Last 150 ist eine Fahrzeugvorrichtung wie etwa eine Sitzheizung, ein Lüftungsgebläse, ein elektrischer Kompressor, eine Raumbeleuchtung oder Scheinwerfer. Die Energiemenge, die von der allgemeinen Last 150 benötigt wird, variiert abhängig von der Bedienung durch einen Benutzer, der in dem Fahrzeug fährt, oder dergleichen. Die allgemeine Last 150 entspricht einer ersten elektrischen Last.
Die geschützte Last 160 ist eine elektrische Schaltung bzw. Schaltstellung, eine elektrische Servolenkung (EPS), eine Bremse (ABS), eine Türverriegelung, ein Navigationssystem, eine Audiovorrichtung oder dergleichen, die erfordert, dass die an sie gelieferte Energie konstant bzw. beständig ist. Die geschützte Last 160 hat eine Eigenschaft dahingehend, dass sie von einem EIN-Zustand in einen AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn die an sie gelieferte Spannung kleiner wird als ein Rücksetz- bzw. Resetschwellenwert. Die geschützte Last 160 entspricht einer zweiten elektrischen Last.
Es ist zu beachten, dass die Fahrzeugvorrichtungen die Beleuchtungsvorrichtung einer Instrumententafel umfassen. Die Beleuchtungsvorrichtung erfordert weder, dass die an sie gelieferte Energie konstant bzw. beständig ist, noch hat sie die Eigenschaft dahingehend, dass sie in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn die an sie gelieferte Spannung kleiner wird als der Rücksetz- bzw. Resetschwellenwert. Um dem Benutzer zu ermöglichen, das Fahrzeug zu bedienen, ist jedoch die Anzeige auf der Instrumententafel unentbehrlich. Dementsprechend sollte eine Energieversorgung, die gleich derjenigen an die geschützte Last 160 ist, für die Beleuchtungsvorrichtung der Instrumententafel gewährleistet werden. Um ein Erfordernis zum Gewährleisten einer solchen Energieversorgung zu erfüllen, ist die Beleuchtungsvorrichtung der Instrumententafel im Wesentlichen in der geschützten Last 160 umfasst. Gleichermaßen ist selbst eine Fahrzeugvorrichtung, die weder erfordert, dass die an sie gelieferte Energie konstant bzw. beständig ist, noch die Eigenschaft dahingehend hat, dass sie in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn die an sie gelieferte Spannung kleiner wird als der Rücksetz- bzw. Resetschwellenwert, in der geschützten Last 160 umfasst, solange die Fahrzeugvorrichtung eng mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht. Somit ist die geschützte Last 160 eine elektrische Last, die enger mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht als die allgemeine Last 150.
Es ist zu beachten, dass die Fahrzeugvorrichtungen auch Scheibenwischer umfassen. Die Scheibenwischer stehen indirekt mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang. Dementsprechend können die Scheibenwischer entweder zu der allgemeinen Last 150 oder zu der geschützten Last 160 gehören. Außerdem stehen auch die vorgenannten Scheinwerfer indirekt mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang. Dementsprechend können auch die Scheinwerfer zu der geschützten Last 160, nicht zu der allgemeinen Last 150, gehören.
Wie es vorstehend gezeigt ist, muss die Energieversorgung bzw. -lieferung an die geschützte Last 160 in Zusammenhang mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs konstant bzw. beständig durchgeführt werden. Die Energieversorgung bzw. -lieferung an die geschützte Last 160, die eng mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, wird durch zumindest eine von der Bleispeicherbatterie 110 und der Lithiumspeicherbatterie 10 konstant bzw. beständig durchgeführt. Während der Regeneration der drehenden elektrischen Maschine 130 wird Energie auch von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die geschützte Last 160 geliefert. Während des angetriebenen Betriebs durch die drehende elektrische Maschine 130 wird die Energieversorgung bzw. -lieferung an die drehende elektrische Maschine 130 durch die Bleispeicherbatterie 110 durchgeführt. Zu dieser Zeit wird die Energieversorgung bzw. -lieferung an die geschützte Last 160 hauptsächlich von der Lithiumspeicherbatterie 10 durchgeführt. Wenn die drehende elektrische Maschine 130 nicht angetrieben wird, wird die Energieversorgung bzw. -lieferung an die geschützte Last 160 durch die Bleispeicherbatterie 110 und durch die Lithiumspeicherbatterie 10 durchgeführt.
Mit der geschützten Last 160 ist ein Antirückstromelement zum Begrenzen bzw. Verhindern, dass ein Strom aus der geschützten Last 160 herausfließt, verbunden. Im Speziellen sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine erste Diode 161 und eine zweite Diode 162 Antirückstromelemente.
Die erste Diode 161 ist zwischen der geschützten Last 160 und jeder von der Bleispeicherbatterie 110 und der allgemeinen Last 150 bereitgestellt. Die Anodenelektrode der ersten Diode 161 ist näher an der Bleispeicherbatterie 110 und der allgemeinen Last 150, während die Kathodenelektrode der ersten Diode 161 näher an der geschützten Last 160 ist. Die erste Diode 161 führt die Funktion durch, zu verhindern bzw. begrenzen, dass ein Strom von der geschützten Last 160 zurück an die Bleispeicherbatterie 110 und die allgemeine Last 150 fließt.
Die zweite Diode 162 ist zwischen der Lithiumspeicherbatterie 10 und der geschützten Last 160 bereitgestellt. Die Anodenelektrode der zweiten Diode 162 ist näher an der Lithiumspeicherbatterie 10, während die Kathodenelektrode der zweiten Diode 162 näher an der geschützten Last 160 ist. Die zweite Diode 162 führt die Funktion durch, zu verhindern bzw. begrenzen, dass ein Strom von der geschützten Last 160 zurück an die Lithiumspeicherbatterie 10 fließt.
Die ECU höherer Ebene 170 und die MGECU 180 sind in den diversen ECUs umfasst, die in dem Fahrzeug installiert sind. Die diversen ECUs sind über eine Busleitung 171 elektrisch miteinander verbunden, sodass sie ein Fahrzeugnetzwerk aufbauen. Unter einer durch die diversen ECUs durchgeführten kooperativen Steuerung werden eine Verbrennung in der Maschine 140, eine Energie- bzw. Leistungserzeugung durch die drehende elektrische Maschine 130 und dergleichen gesteuert. Die ECU höherer Ebene 170 steuert den Batteriepack bzw. -satz 100, während die MGECU 180 die drehende elektrische Maschine 130 steuert. Die Steuerung des Batteriepacks bzw. -satzes 100 durch die ECU höherer Ebene 170 wird nachstehend ausführlich beschrieben. Die ECU höherer Ebene 170 entspricht einer Steuereinheit höherer Ebene. Die MGECU 180 entspricht einer Energieerzeugungssteuereinheit.
Es ist zu beachten, dass jede von der ECU höherer Ebene 170 und der MGECU 180 die Eigenschaft dahingehend hat, dass sie erfordert, dass die an sie gelieferte Energie konstant bzw. beständig ist, ähnlich der geschützten Last 160. Jede von der ECU höherer Ebene 170 und der MGECU 180 hat die Eigenschaft dahingehend, dass sie von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand umgeschaltet wird, wenn die an sie gelieferte Spannung kleiner wird als der Rücksetz- bzw. Resetschwellenwert. Somit hat jede der diversen ECUs die Eigenschaft, die äquivalent zu derjenigen der geschützten Last 160 ist, und steht sie extrem eng mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang. Dementsprechend ist jede von den diversen ECUs und einer BMU 30 des Batteriepacks bzw. -satzes 100, die nachstehend beschrieben wird, im Wesentlichen in der geschützten Last 160 umfasst. Die Energieversorgung an jede von den diversen ECUs wird durch zumindest eine von der Bleispeicherbatterie 110 und der Lithiumspeicherbatterie 10 konstant bzw. beständig durchgeführt.
Das Energiequellensystem 200 hat, zusätzlich zu den einzelnen Fahrzeugvorrichtungen, die vorstehend beschrieben sind, Sensoren zum Messen physikalischer Größen wie etwa verschiedener Spannungen, verschiedener Ströme und einer Temperatur. Detektionssignale, die aus einer Detektion durch die verschiedenen Sensoren resultieren, werden an die diversen ECUs eingegeben. In 1 sind stellvertretend für die vorgenannten verschiedenen Sensoren Stromsensoren und Spannungssensoren gezeigt.
Beispiele der Stromsensoren umfassen einen ersten Stromsensor 191, einen zweiten Stromsensor 192 und einen dritten Stromsensor 193. Die Beispiele der Stromsensoren umfassen auch einen vierten Stromsensor 41, der in dem Batteriepack bzw. -satz 100 umfasst ist. Der erste Stromsensor 191 detektiert einen Strom, der in der drehenden elektrischen Maschine 130 fließt. Der zweite Stromsensor 192 detektiert jeweilige Ströme, die in der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 fließen. Der dritte Stromsensor 193 detektiert einen Strom, der in der Bleispeicherbatterie 110 fließt. Der vierte Stromsensor 41 detektiert einen Strom, der in der Lithiumspeicherbatterie 10 fließt.
Beispiele der Spannungssensoren umfassen einen ersten Spannungssensor 195 und einen zweiten Spannungssensor 196. Die Beispiele der Spannungssensoren umfassen auch einen dritten Spannungssensor 42, der in dem Batteriepack bzw. -satz 100 umfasst ist. Der erste Spannungssensor 195 detektiert die Spannung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack bzw. -satz 100. Der zweite Spannungssensor 196 detektiert die Spannung der Bleispeicherbatterie 110. Der dritte Spannungssensor 42 detektiert die Spannung der Lithiumspeicherbatterie 10.
Jeweilige Detektionssignale von dem ersten Stromsensor 191, dem zweiten Stromsensor 192 und dem dritten Stromsensor 193 werden an die ECU höherer Ebene 170 eingegeben. Gleichermaßen werden jeweilige Detektionssignale von dem ersten Spannungssensor 195 und dem zweiten Spannungssensor 196 an die ECU höherer Ebene 170 eingegeben. Jeweilige Detektionssignale von dem vierten Stromsensor 41 und dem dritten Spannungssensor 42 werden an die BMU 30 des Batteriepacks bzw. -satzes 100 eingegeben.
Es ist zu beachten, dass jeweilige Detektionssignale von dem ersten Stromsensor 191 und dem ersten Spannungssensor 195 auch an die MGECU 180, nicht an die ECU höherer Ebene 170, eingegeben werden können. Das Detektionssignal von dem zweiten Stromsensor 192 kann auch an die ECU eingegeben werden, die die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 steuert, nicht an die ECU höherer Ebene 170. Wie es vorstehend beschrieben ist, können die diversen ECUs Signale über die Busleitung 171 untereinander übertragen. Dementsprechend ist es nicht besonders eingeschränkt, welcher Sensor das Detektionssignal an welche ECU eingibt.
Wenn die drehende elektrische Maschine 130 Energie bzw. Leistung erzeugt, zeigt eine erste Leistung, die erhalten wird durch Multiplikation des ersten Stroms, der durch den ersten Stromsensor 191 detektiert wird, mit der ersten Spannung, die durch den ersten Spannungssensor 195 detektiert wird, eine Energie- bzw. Leistungsmenge, die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugt und geliefert wird.
Eine zweite Leistung, die erhalten wird durch Multiplikation des zweiten Stroms, der durch den zweiten Stromsensor 192 detektiert wird, mit der ersten Spannung, zeigt eine Energie- bzw. Leistungsmenge (Energie- bzw. Leistungsverbrauch), die tatsächlich durch die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 ge-/verbraucht wird. Dementsprechend hat der Energie- bzw. Leistungsverbrauch eine Eigenschaft abhängig von der Energie- bzw. Leistungsmenge (der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge), die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt wird, um betrieben zu werden.
Der dritte Strom, der durch den dritten Stromsensor 193 detektiert wird, entspricht einem Strom, der in der Bleispeicherbatterie 110 fließt. Die zweite Spannung, die durch den zweiten Spannungssensor 196 detektiert wird, entspricht einer Ausgangsspannung von der Bleispeicherbatterie 110. Der dritte Strom und die zweite Spannung sind physikalische Größen, die mit der Energie- bzw. Leistungsmenge in Beziehung stehen, die von der Bleispeicherbatterie 110 benötigt wird.
Der vierte Strom, der durch den vierten Stromsensor 41 detektiert wird, entspricht dem Strom, der in der Lithiumspeicherbatterie 10 fließt. Die dritte Spannung, die durch den dritten Spannungssensor 42 detektiert wird, entspricht einer Ausgangsspannung von der Lithiumspeicherbatterie 10. Der vierte Strom und die dritte Spannung sind physikalische Größen, die mit der Energie- bzw. Leistungsmenge in Beziehung stehen, die von der Lithiumspeicherbatterie 10 benötigt wird.
Mit anderen Worten entspricht die vorgenannte Energie- bzw. Leistungsmenge, die von jeder von der Bleispeicherbatterie 110 und der Lithiumspeicherbatterie 10 benötigt wird, der Ladungsanforderungsmenge von jeder der Speicherbatterien bzw. Akkumulatoren. Die Ladungsanforderungsmenge von jeder der Speicherbatterien wird gemäß dem Ladezustand (SOC) der Speicherbatterie bestimmt. „SOC“ ist die Abkürzung von „State Of Charge“. Ein niedriger SOC bedeutet eine hohe Ladungsanforderung, sodass die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge groß ist. Andererseits bedeutet ein hoher SOC eine niedrige Ladungsanforderung, sodass die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge klein ist. Wenn jede der Speicherbatterien in einem Ladungszustand ist, ist die Ladungsanforderung (benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge) positiv. Andererseits, wenn jede der Speicherbatterien in einem Entladungszustand ist, ist die Ladungsanforderung (benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge) negativ.
Jede der Speicherbatterien erzeugt eine elektromotorische Spannung unter Verwendung einer chemischen Reaktion. Die elektromotorische Spannung und der SOC korrelieren. Dementsprechend ist es angemessen bzw. zweckdienlich, die elektromotorische Spannung zu berechnen, um den SOC zu berechnen. Die Speicherbatterie erzeugt die elektromotorische Spannung unter Verwendung einer chemischen Veränderung, aber die Speicherbatterie gibt, aufgrund eines Spannungsabfalls, der aus dem Innenwiderstand der Speicherbatterie resultiert, nicht die elektromotorische Spannung selbst aus. Die elektromotorische Spannung von der Speicherbatterie hat einen Wert, der erhalten wird durch Subtraktion des aus dem Innenwiderstand resultierenden Spannungsabfalls von einer Ausgangsspannung von der Speicherbatterie.
Dementsprechend hat die elektromotorische Spannung von der Bleispeicherbatterie 110 einen Wert, der erhalten wird durch Subtraktion eines Werts, der erhalten wird durch Multiplikation des dritten Stroms mit dem Innenwiderstand der Bleispeicherbatterie 110, von der zweiten Spannung. Die elektromotorische Spannung von der Lithiumspeicherbatterie 10 hat einen Wert, der erhalten wird durch Subtraktion eines Werts, der erhalten wird durch Multiplikation des vierten Stroms mit dem Innenwiderstand der Lithiumspeicherbatterie 10, von der dritten Spannung. Es ist zu beachten, dass der Innenwiderstand der Speicherbatterie z.B. aus der Steigung eines Graphen berechnet werden kann, der durch eine Vielzahl von Strömen und eine Vielzahl von Spannungen dargestellt wird, die während der Ladung der Speicherbatterie detektiert werden.
Die ECU höherer Ebene 170 führt die vorgenannte arithmetische Operation durch, um die elektromotorische Spannung von der Bleispeicherbatterie 110 zu berechnen. Die ECU höherer Ebene 170 speichert die Korrelation zwischen der elektromotorischen Spannung von der Bleispeicherbatterie 110 und dem SOC. Die ECU höherer Ebene 170 berechnet den SOC der Bleispeicherbatterie 110 auf Grundlage der berechneten elektromotorischen Spannung und der vorgenannten Korrelation. Mit anderen Worten berechnet die ECU höherer Ebene die Energie- bzw. Leistungsmenge, die von der Bleispeicherbatterie 110 benötigt wird.
Als nächstes wird der Batteriepack bzw. -satz 100 beschrieben. Wie es in 1 gezeigt ist, hat der Batteriepack bzw. -satz 100 externe Verbindungsanschlüsse, die durch die Doppelkreise gezeigt sind. Beispiele der externen Verbindungsanschlüsse umfassen einen ersten externen Verbindungsanschluss 100a, einen zweiten externen Verbindungsanschluss 100b, einen dritten externen Verbindungsanschluss 100c und einen vierten externen Verbindungsanschluss 100d.
An jedem von dem ersten externen Verbindungsanschluss 100a und dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b ist der vorgenannte erste Sicherungskasten mit Bolzen bzw. Schrauben angebracht. Als Folge hiervon ist der Batteriepack bzw. -satz 100 mit der Bleispeicherbatterie 110, dem Starter- bzw. Anlassermotor 120, der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 über die erste Leitung 201 elektrisch verbunden. An dem dritten externen Verbindungsanschluss 100c ist der vorgenannte zweite Sicherungskasten mit Bolzen bzw. Schrauben angebracht. Somit ist der Batteriepack bzw. -satz 100 mit der drehenden elektrischen Maschine 130 über die zweite Leitung 202 elektrisch verbunden. Der vierte externe Verbindungsanschluss 100d ist dazu bestimmt, den Batteriepack bzw. -satz 100 an dem Körper bzw. der Karosserie des Fahrzeugs mit Bolzen bzw. Schrauben anzubringen. Der Bolzen bzw. die Schraube, der bzw. die in dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d eingeführt wird, führt die Funktion zum Verbinden des Batteriepacks bzw. -satzes 100 mit dem Körper bzw. der Karosserie des Fahrzeugs durch. Als Folge hiervon wird der Batteriepack bzw. -satz 100 über den Körper bzw. die Karosserie geerdet.
Der Batteriepack bzw. -satz 100 hat, als interne Leitungen, eine erste interne Leitung 11, eine zweite interne Leitung 12 und eine dritte interne Leitung 13. Die erste interne Leitung 11 verbindet elektrisch den ersten externen Verbindungsanschluss 100a und den dritten externen Verbindungsanschluss 100c. Die zweite interne Leitung 12 verbindet elektrisch die erste interne Leitung 11 und den vierten externen Verbindungsanschluss 100d. Die dritte interne Leitung 13 verbindet elektrisch die zweite interne Leitung 12 und den zweiten externen Verbindungsanschluss 100b.
Wie es in 1 gezeigt ist, hat der Batteriepack bzw. -satz 100 die Lithiumspeicherbatterie 10, einen Um- bzw. Wechselschalter 20, die BMU 30, den vierten Stromsensor 41 und den dritten Spannungssensor 42. Der Batteriepack bzw. -satz 100 hat auch ein Verdrahtungssubstrat und eine Sammelschiene, obgleich dies nicht gezeigt ist. Das Verdrahtungsmuster des Verdrahtungssubstrats und die Sammelschiene bilden jede von der ersten internen Leitung 11, der zweiten internen Leitung 12 und der dritten internen Leitung 13, die jeweils vorstehend genannt sind.
Der Um- bzw. Wechselschalter 20 und die BMU 30 sind auf dem vorgenannten Verdrahtungssubstrat installiert. Dadurch wird eine elektrische Schaltung konfiguriert. Mit der elektrischen Schaltung sind die Lithiumspeicherbatterie 10, der vierte Stromsensor 41 und der dritte Spannungssensor 42 elektrisch verbunden. Die elektrische Schaltung ist über die vorgenannte Sammelschiene mit dem ersten externen Verbindungsanschluss 100a, dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b und dem dritten externen Verbindungsanschluss 100c elektrisch verbunden. Die elektrische Schaltung ist auch über den Bolzen bzw. die Schraube, der bzw. die in dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d eingefügt wird, über den Körper bzw. die Karosserie geerdet.
Die vorstehend dargelegte Verbindungskonfiguration erlaubt es, dass die vorgenannte elektrische Schaltung mit der Bleispeicherbatterie 110, dem Starter- bzw. Anlassermotor 120, der drehenden elektrischen Maschine 130, der allgemeinen Last 150, der geschützten Last 160 und dem Körper bzw. der Karosserie des Fahrzeugs elektrisch verbunden wird. Es ist zu beachten, dass zumindest ein Teil von jedem vom dem vierten Stromsensor 41 und dem dritten Spannungssensor 42 einen Teil der elektrischen Schaltung bilden kann.
Der Batteriepack bzw. -satz 100 hat ein Gehäuse, das nicht gezeigt ist. Das Gehäuse wird durch Aluminiumdruckguss hergestellt. In dem Gehäuse sind das Verdrahtungssubstrat, die Sammelschiene, die Lithiumspeicherbatterie 10, der Um- bzw. Wechselschalter 20, die BMU 30, der vierte Stromsensor 41 und der dritte Spannungssensor 42 beinhaltet, die jeweils vorstehend genannt sind. Das Gehäuse führt auch die Funktion zum Abführen der in der Lithiumspeicherbatterie 10 oder der elektrischen Schaltung erzeugten Wärme durch. Das Gehäuse ist unter den Sitzen in dem Fahrzeug bereitgestellt. Der vorgenannte vierte externe Verbindungsanschluss 100d entspricht dem in dem Gehäuse ausgebildeten Loch. Die Öffnung des Gehäuses wird mit einer aus Harz bestehenden Abdeckung abgedeckt. Dies macht die elektrische Schaltung und die Lithiumspeicherbatterie 10 wasserfest.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wurde das Beispiel gezeigt, in dem der Um- bzw. Wechselschalter 20 auf dem Verdrahtungssubstrat installiert ist. Für den Um- bzw. Wechselschalter 20 ist es jedoch ausreichend, dass er lediglich mit dem Verdrahtungssubstrat elektrisch verbunden ist, und der Um- bzw. Wechselschalter 20 muss nicht direkt auf dem Verdrahtungssubstrat installiert sein. Im Fall dieser Modifikation ist der Um- bzw. Wechselschalter 20 zum Beispiel in dem Gehäuse installiert. Als Folge hiervon ist der Um- bzw. Wechselschalter 20 thermisch mit dem Gehäuse verbunden. Die in dem Um- bzw. Wechselschalter 20 erzeugte Wärme fließt positiverweise an das Gehäuse, nicht an das Verdrahtungssubstrat. Die fördert eine Wärmeableitung von dem Um- bzw. Wechselschalter 20.
Die Lithiumspeicherbatterie 10 erzeugt die elektromotorische Spannung unter Verwendung einer chemischen Reaktion. Die Lithiumspeicherbatterie 10 hat die Eigenschaft, dass sie eine Energiedichte aufweist, die höher ist als diejenige der Bleispeicherbatterie 110. Die Lithiumspeicherbatterie 10 hat eine Größe, die kleiner ist als diejenige der Bleispeicherbatterie 110, und ein Gewicht, das leichter ist als dasjenige der Bleispeicherbatterie 110. Die Lithiumspeicherbatterie 10 hat eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Batteriezellen. Die Lithiumspeicherbatterie 10 ist über innere Verbindungsanschlüsse elektrisch mit dem Verdrahtungssubstrat verbunden. Die Lithiumspeicherbatterie 10 entspricht einer zweiten Energiequelle/-versorgung bzw. Leistungsquelle/-versorgung.
Der Um- bzw. Wechselschalter 20 hat einen ersten Schalter 21. Der erste Schalter 21 entspricht einem Lade-/Entladeschalter. Wie es in 1 gezeigt ist, sind der erste Schalter 21 und die Lithiumspeicherbatterie 10 auf der zweiten internen Leitung 12 in Reihe geschaltet. Mit einem ersten Mittelpunkt M1 zwischen dem ersten Schalter 21 und der Lithiumspeicherbatterie 10 ist die dritte interne Leitung 13 verbunden. Als Folge hiervon ist die geschützte Last 160 mit dem ersten Mittelpunkt M1 elektrisch verbunden.
Aufgrund der vorgenannten Verbindungskonfiguration wird, wenn der erste Schalter 21 in einen offenen Zustand gebracht wird, die elektrische Verbindung zwischen der Lithiumspeicherbatterie 10 und der ersten internen Leitung 11 abgeschnitten. Im Speziellen wird die elektrische Verbindung zwischen der Lithiumspeicherbatterie 10 und jedem von der Bleispeicherbatterie 110, dem Starter- bzw. Anlassermotor 120, der drehenden elektrischen Maschine 130 und der allgemeinen Last 150 abgeschnitten. Die elektrische Verbindung zwischen der Lithiumspeicherbatterie 10 und der geschützten Last 160 wird jedoch aufrechterhalten. Der erste Schalter 21 wird somit in den offenen Zustand gesteuert, wenn die Lithiumspeicherbatterie 10 nicht auf-/geladen wird.
Umgekehrt werden, wenn der erste Schalter 21 in einen geschlossenen Zustand gebracht wird, die Lithiumspeicherbatterie 10 und die erste interne Leitung 11 elektrisch verbunden. Als Folge hiervon wird die Lithiumspeicherbatterie 10 mit jedem von der Bleispeicherbatterie 110, dem Starter- bzw. Anlassermotor 120, der drehenden elektrischen Maschine 130 und der allgemeinen Last 150 elektrisch verbunden. Somit wird der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gesteuert, wenn die Lithiumspeicherbatterie 10 auf-/geladen wird. Mit anderen Worten wird der Schalter 21 von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand gesteuert, wenn eine Anforderung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 vorliegt und die drehende elektrische Maschine 130 in einem Energieerzeugungszustand ist. Im Fall des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist, zu den Bedingungen dafür, dass der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gesteuert wird, die Bedingung hinzugefügt, dass die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energie den Gesamtenergiebedarf abdecken kann.
Die Energie- bzw. Leistungsmenge (Systemenergiebedarf), die von dem Energiequellensystem 200 benötigt wird, ist die Gesamtsumme der jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150, der geschützten Last 160, der Lithiumspeicherbatterie 10 und der Bleispeicherbatterie 110 benötigt werden. Im Gegensatz dazu wird der vorgenannte Gesamtenergiebedarf dadurch erhalten, dass die Energie- bzw. Leistungsmenge, die von der Bleispeicherbatterie 110 benötigt wird, von dem Systemenergiebedarf abgezogen wird. Mit anderen Worten ist der Gesamtenergiebedarf die Gesamtsumme der jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150, der geschützten Last 160 und der Lithiumspeicherbatterie 10 benötigt werden.
Wenn die Bleispeicherbatterie 110 in dem Entladungszustand ist, hat die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge einen negativen Wert. Dementsprechend ist in diesem Fall der Gesamtenergiebedarf um die von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferte Energie bzw. Leistung höher als der Systemenergiebedarf. Andererseits, wenn die Bleispeicherbatterie 110 in dem Ladungszustand ist, hat die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge einen positiven Wert. Dementsprechend ist in diesem Fall der Gesamtenergiebedarf um die Energie- bzw. Leistung, die zum Laden der Bleispeicherbatterie 110 verwendet wird, niedriger als der Systemenergiebedarf.
Wie es vorstehend beschrieben ist, sind die Fahrzeugvorrichtungen, die eine Steuerung durchführen, wie etwa die BMU 30, die ECU höherer Ebene 170 und die MGECU 180, im Wesentlichen in der geschützten Last 160 umfasst. Demzufolge sind auch die jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von diesen Fahrzeugvorrichtungen benötigt werden, die eine Steuerung durchführen, in dem Systemenergiebedarf und dem Gesamtenergiebedarf umfasst, die jeweils vorstehend beschrieben sind. Die Energie- bzw. Leistungsmengen, die von den Fahrzeugvorrichtungen benötigt werden, die eine Steuerung durchführen, sind als festgesetzte Werte in der ECU höherer Ebene 170 gespeichert.
Es ist zu beachten, dass die Bedingungen dafür, dass der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gesteuert wird, auch die Bedingung umfassen, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 in einem übermäßig auf-/geladenen Zustand ist. Dies dient dazu, die Entladung der Lithiumspeicherbatterie 10 zwangsweise zu beschleunigen.
Die BMU 30 ist die Abkürzung von „Battery Management Unit“. Die BMU 30 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert den Um- bzw. Wechselschalter 20, um geöffnet oder geschlossen zu werden, auf Grundlage einer von der ECU höherer Ebene 170 ausgegebenen Steueranweisung. Somit steuert die BMU 30 das Laden/Entladen der Lithiumspeicherbatterie 10. Die BMU 30 entspricht einer Batteriesteuereinheit. Die BMU 30 und die ECU höherer Ebene 170 bilden eine Energ ieq uellensteuervorrichtu ng.
Die BMU 30 ist mit jedem von dem vierten Stromsensor 41 und dem dritten Spannungssensor 42 elektrisch verbunden. Die BMU 30 berechnet die elektromotorische Spannung von der Lithiumspeicherbatterie 10 auf Grundlage jeweiliger Ausgaben von diesen Sensoren. Die BMU 30 speichert die Korrelation zwischen der elektromotorischen Spannung von der Lithiumspeicherbatterie 10 und dem SOC. Die BMU 30 berechnet den SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 aus der berechneten elektromotorischen Spannung und der gespeicherten Korrelation. Mit anderen Worten berechnet die BMU 30 die von der Lithiumspeicherbatterie 10 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge. Die BMU 30 überträgt die von der Lithiumspeicherbatterie 10 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge an die ECU höherer Ebene 170.
Es ist zu beachten, dass der Batteriepack bzw. -satz 100 einen Temperatursensor aufweist, der die Temperatur der Lithiumspeicherbatterie 10 detektiert. Die BMU 30 ist elektrisch mit dem Temperatursensor verbunden. Die elektromotorische Spannung von der Lithiumspeicherbatterie 10 ändert sich auch gemäß der Temperatur. Dementsprechend verwendet bei Berechnung der elektromotorischen Spannung die BMU 30 zusätzlich auch ein Detektionssignal von dem Temperatursensor.
Als nächstes wird auf Grundlage von 2 und 3 ein Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 beschrieben. Die BMU 30 und die ECU höherer Ebene 170 kommunizieren miteinander, um den Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 durchzuführen. 2 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ladeprozesses durch die BMU 30. 3 ist ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Ladeprozesses durch die ECU höherer Ebene.
In Schritt S10, der in 2 gezeigt ist, berechnet die BMU 30 zunächst den SOC der Lithiumspeicherbatterie 10. Dann schreitet die BMU 30 zu Schritt S20 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S20 vorangeschritten ist, bestimmt, ob der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert oder nicht. Die BMU 30 speichert, als Schwellenwerte zum Bestimmen des SOC der Lithiumspeicherbatterie 10, in der Reihenfolge zunehmender Werte, einen Minimalschwellenwert, den Ladungsanforderungsschwellenwert, einen Entladungsanforderungsschwellenwert und einen Maximalschwellenwert. Der Bereich, in dem die Lithiumspeicherbatterie 10 in einem normalen Zustand verwendbar ist, liegt zwischen dem Minimalschwellenwert und dem Maximalschwellenwert. Wenn der SOC kleiner wird als der Minimalschwellenwert, kann die Lithiumspeicherbatterie 10 übermäßig entladen sein. Wenn der SOC den Maximalschwellenwert überschreitet, kann die Lithiumspeicherbatterie 10 übermäßig auf-/geladen sein. Der Ladungsanforderungsschwellenwert ist ein Wert zum Bestimmen, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 nahe dem Minimalschwellenwert ist. Der Entladungsanforderungsschwellenwert ist ein Wert zum Bestimmen, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 nahe dem Maximalschwellenwert ist.
Wenn der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 gleich oder größer dem Ladungsanforderungsschwellenwert ist, bestimmt die BMU 30, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 nicht geladen werden muss, und kehrt sie zu Schritt S10 zurück. Andererseits, wenn der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, bestimmt die BMU 30, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 geladen werden muss, und schreitet sie zu Schritt S30 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S30 vorangeschritten ist, gibt eine Anforderung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 an die ECU höherer Ebene 170 aus. Die BMU 30 gibt auch den SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 an die ECU höherer Ebene 170 aus. Dann schreitet die BMU 30 zu Schritte S40 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S40 vorangeschritten ist, bestimmt, ob eine Anweisung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 als ein Antwortsignal von der ECU höherer Ebene 170 auf die Anforderung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 empfangen wird oder nicht. Die BMU 30 wiederholt Schritt S40, bis die Ladungsanweisung empfangen ist, was in einem Standby- bzw. Bereitschaftszustand resultiert. Auf Empfang der Ladungsanweisung schreitet die BMU 30 zu Schritt S50 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S50 vorangeschritten ist, führt eine Steuerung zum Einschalten des Um- bzw. Wechselschalters 20 durch. Im Speziellen gibt die BMU 30 ein Steuersignal an den ersten Schalter 21 aus. Dies bringt den ersten Schalter 21 von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand. Als Folge hiervon wird die Lithiumspeicherbatterie 10 mit der drehenden elektrischen Maschine 130 elektrisch verbunden, um die Lithiumspeicherbatterie 10 zu laden. Dann schreitet die BMU 30 zu Schritte S60 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S60 vorangeschritten ist, bestimmt, ob der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 gleich oder größer dem Entladungsanforderungsschwellenwert ist oder nicht. Wenn der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als der Entladungsanforderungsschwellenwert, bestimmt die BMU 30, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 geladen werden muss, und wiederholt sie Schritt S60. Wenn der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 gleich oder größer dem Entladungsanforderungsschwellenwert ist, bestimmt die BMU 30, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 entladen werden muss, und schreitet sie zu Schritt S70 voran.
Die BMU 30, die zu Schritt S70 vorangeschritten ist, führt eine Steuerung zum Ausschalten des Um- bzw. Wechselschalters 20 durch. Im Speziellen stoppt die BMU 30 ein Ausgeben des Steuersignals an den ersten Schalter 21. Dies bringt den ersten Schalter 21 in den offenen Zustand zurück. Als Folge hiervon wird die elektrische Verbindung zwischen der Lithiumspeicherbatterie 10 und der drehenden elektrischen Maschine 130 abgeschnitten. Die BMU 30, die eine Durchführung des vorgenannten Prozesses abgeschlossen hat, beendet den Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10. Die BMU 30 kehrt erneut zu Schritt S10 zurück und wiederholt den Ladeprozess.
Durch fortwährendes Durchführen von Schritten S10 und S20 bestimmt die BMU 30 die Anforderung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10. Es ist zu beachten, dass die BMU 30 in Schritt S10 den SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 mit jedem von dem Minimalschwellenwert, dem Ladungsanforderungsschwellenwert, dem Entladungsanforderungsschwellenwert und dem Maximalschwellenwert vergleicht, die vorstehend genannt sind. Somit bestimmt die BMU 30 den Zustand der Lithiumspeicherbatterie 10. Das Ergebnis der Bestimmung wird an die ECU höherer Ebene 170 übertragen.
Als Nächstes wird der Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10, der durch die ECU höherer Ebene 170 durchgeführt wird, auf Grundlage von 3 besch rieben.
In Schritt S110, der in 3 gezeigt ist, bestimmt die ECU höherer Ebene 170, ob die Anforderung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 von der BMU 30 empfangen wird oder nicht. Die ECU höherer Ebene 170 wiederholt Schritt S110, bis die Ladungsanforderung empfangen ist, was in einem Standby- bzw. Bereitschaftszustand resultiert. Auf Empfang der Ladungsanforderung schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S120 voran. Die Ladungsanforderung wird durch die BMU 30 an die ECU höherer Ebene 170 in Schritt S30 des in 2 gezeigten Ladeprozesses ausgegeben.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S120 vorangeschritten ist, berechnet die jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden. Dann schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S130 voran.
Wenn die jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden, als gleich dem Energie- bzw. Leistungsverbrauch betrachtet werden, kann die Berechnung der jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden, durch Multiplikation des zweiten Stroms mit der ersten Spannung durchgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, die jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden, auf Grundlage eines Fahrzeugsteuerzustands und des Energie- bzw. Leistungsverbrauchs zu schätzen und zu berechnen. Alternativ ist es weiterhin auch möglich, die jeweiligen benötigten Energie- bzw. Leistungsmengen, die für eine tatsächliche Steuerung der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 verwendet werden, von den diversen ECUs zu erfassen, die die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 steuern, und somit die jeweiligen Energie- bzw. Leistungsmengen zu berechnen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden. Es ist zu beachten, dass im Fall der Betriebsart, in der die ECU höherer Ebene 170 jede von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 steuert, die ECU höherer Ebene 170 die benötigten Energie- bzw. Leistungsmengen liest, die durch die ECU höherer Ebene 170 erzeugt werden.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S130 vorangeschritten ist, addiert den empfangenen SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 und die berechneten Energie- bzw. Leistungsmengen, die von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 benötigt werden, auf. Die ECU höhere Ebene 170 addiert zu der resultierenden Summe auch die Energie- bzw. Leistungsmenge, die von einer Fahrzeugvorrichtung benötigt wird, die eine Steuerung durchführt, welche als ein festgesetzter Wert gespeichert ist. Somit berechnet die ECU höherer Ebene 170 den Gesamtenergiebedarf. Dann schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S140 voran.
Die Energie- bzw. Leistungsmenge, die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugt wird, wird fortwährend von der MGECU 180 an die ECU höherer Ebene 170 übertragen. Folglich bestimmt die ECU 170 höherer Ebene, die zu Schritt S140 vorangeschritten ist, ob die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge, die von der MGECU 180 übertragen wird, gleich oder größer dem in Schritt S130 berechneten Gesamtenergiebedarf ist oder nicht. Wenn die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge gleich oder größer dem Gesamtenergiebedarf ist, schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S150 voran. Umgekehrt, wenn die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge niedriger als der Gesamtenergiebedarf ist, schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S160 voran.
Es ist zu beachten, dass, wie es vorstehend beschrieben ist, wenn die Bleispeicherbatterie 110 in dem Entladungszustand ist, der Gesamtenergiebedarf um die von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferte Energie bzw. Leistung höher ist als der Systemenergiebedarf. Demzufolge kann, wenn die Bedingung, dass die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge größer ist als der Gesamtenergiebedarf, in Schritt S140 erfüllt ist, selbst wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 zu dieser Zeit ausfällt, die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge alleine die gesamte Energie- bzw. Leistungsmenge abdecken, die von dem Energiequellensystem 200 benötigt wird.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S150 vorangeschritten ist, bestimmt, ob die drehende elektrische Maschine 130 in dem Energieerzeugungszustand ist oder nicht. Wenn die drehende elektrische Maschine 130 in dem Energieerzeugungszustand ist, schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S170 voran. Umgekehrt, wenn die drehende elektrische Maschine 130 nicht in dem Energieerzeugungszustand ist, schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S180 voran.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S170 vorangeschritten ist, gibt eine Anweisung zum Laden der Lithiumspeicherbatterie 10 an die BMU 30 aus. Die ECU höherer Ebene 170, die eine Durchführung des vorstehend dargelegten Prozesses abgeschlossen hat, beendet den Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10.
Wenn man in dem Ablauf etwas zurückgeht, gibt die ECU höherer Ebene 170 eine Anforderung zur Energieerzeugung durch die drehende elektrische Maschine 130 an die MGECU 180 aus, wenn die ECU höherer Ebene 170 in Schritt S150 bestimmt, dass die drehende elektrische Maschine 130 nicht in dem Energieerzeugungszustand ist, und zu Schritt S180 voranschreitet. Dann kehrt die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S150 zurück. Somit wiederholt die ECU höherer Ebene 170 Schritt S150 und Schritt S180, bis die drehende elektrische Maschine 130 in den Energieerzeugungszustand gebracht ist.
Wenn man in dem Ablauf zurückgeht, steuert die ECU höherer Ebene 170 die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge, wenn in Schritt S140 bestimmt wird, dass die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge gleich oder kleiner dem Gesamtenergiebedarf ist, und zu Schritt S160 vorangeschritten wird. Die ECU höherer Ebene 170 bestimmt den Grad einer Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge auf Grundlage des Differenzwerts zwischen dem Gesamtenergiebedarf und der verfügbaren Energie- bzw. Leistungsmenge. Die Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge wird im Speziellen durch das Ausgeben einer Begrenzungsanforderung durch die ECU höherer Ebene 170 an die ECU durchgeführt, die das Betreiben der allgemeinen Last 150 steuert. Es ist zu beachten, dass, wenn die ECU höherer Ebene 170 das Betreiben der allgemeinen Last 150 steuert, die ECU höherer Ebene 170 die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge direkt steuert.
Wie es vorstehend beschrieben ist, umfassen die Beispiele der allgemeinen Last 150 eine Sitzheizung, ein Lüftungsgebläse, einen elektrischen Kompressor, eine Raumbeleuchtung und Scheinwerfer. Die ECU höherer Ebene 170 führt z.B. die Begrenzung der durch die Sitzheizung erzeugten Wärmemenge, die Begrenzung der Luft- bzw. Windmenge von dem Lüftungsgebläse, die Blockierung/Sperrung des Betriebs von diesem oder dergleichen durch. Die ECU höherer Ebene 170 führt z.B. auch die Begrenzung einer Ausgabe bzw. Leistung von der Raumbeleuchtung oder den Scheinwerfern durch.
Um die Begrenzung durchzuführen, wenn angenommen wird, dass ein Ausgabebereich z.B. Ausgabepegel 5 bis 1 umfasst, die in absteigender Reihenfolge angegeben sind, wird der Ausgabepegel, der ursprünglich auf 5 eingestellt ist, z.B. auf 2 eingestellt. Es gibt eine Methode, die den Maximalwert der Menge der nutzbaren Energie bzw. Leistung auf diese Art und Weise begrenzt, um die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge zu begrenzen. Es gibt auch eine Methode, die den von dem Energie- bzw. Leistungsverbrauch benötigten Wert einfach reduziert. Durch geeignete Kombination dieser zwei Methoden kann die benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge begrenzt werden.
Wie es vorstehend gezeigt ist, kehrt die ECU höherer Ebene 170 nach Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge zu Schritt S120 zurück. Dann führt die ECU höherer Ebene 170 Schritt S130 und Schritt S140 erneut durch. Auch in diesem Fall, bei Bestimmung, dass die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge kleiner ist als der Gesamtenergiebedarf, schreitet die ECU höherer Ebene 170 erneut zu Schritt S160 voran, und steuert sie ferner die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge. Somit wiederholt die ECU höherer Ebene 170 Schritte S120 bis S140 und S160, bis die erzeugte Energie- bzw. Leistungsmenge größer ist als der Gesamtenergiebedarf.
Wie es vorstehend beschrieben ist, umfasst die allgemeine Last 150 diejenigen, die diverse Funktionen haben, und unterscheiden sich die allgemeinen Lasten 150, die die diversen Funktionen haben, in dem Grad eines Zusammenhangs mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs. Auf Grundlage der unterschiedlichen Zusammenhanggrade bestimmt die ECU höherer Ebene 170 Prioritäten bei/zur Begrenzung der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge. Im Speziellen wird die Begrenzung der Energie bzw. Leistung, die von der allgemeinen Last 150 benötigt wird, die entfernt mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, bevorzugt bzw. vorrangig durchgeführt. Beispielsweise kann bestimmt werden, dass die Sitzheizung, das Lüftungsgebläse, der elektrische Kompressor, die Raumbeleuchtung und die Scheinwerfer zunehmend niedrigere Prioritäten aufweisen.
Wenn die Begrenzung der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge durch Begrenzen der durch die Sitzheizung erzeugten Wärmemenge erreicht werden kann, begrenzt die ECU höherer Ebene 170 nicht die von den anderen allgemeinen Lasten 150 benötigten Energie- bzw. Leistungsmengen. Wenn jedoch die Begrenzung der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge selbst durch Begrenzen der durch die Sitzheizung erzeugten Wärmemenge nicht erreicht werden kann, führt die ECU höherer Ebene 170 nicht nur die Begrenzung der durch die Sitzheizung erzeugten Wärmemenge durch, sondern auch die Begrenzung der Luft- bzw. Windmenge von dem Lüftungsgebläse oder die Blockierung/Sperrung des Betriebs von diesem, die Begrenzung des Betriebs des elektrischen Kompressors und die Blockierung/Sperrung des Betriebs von diesem. Wenn selbst dies die Begrenzung der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge nicht erreichen kann, führt die ECU höherer Ebene 170 nicht nur die Begrenzung von Ausgaben bzw. Leistungen der Sitzheizung, des Lüftungsgebläses und des elektrischen Kompressors durch, sondern auch die Begrenzung einer Ausgabe bzw. Leistung von der Raumbeleuchtung. Schließlich, wenn selbst dies die Begrenzung der benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge nicht erreichen kann, führt die ECU höherer Ebene 170 die Begrenzung einer Ausgabe bzw. Leistung von den Scheinwerfern durch.
Es ist zu beachten, dass, wenn die Scheibenwischer zu den allgemeinen Lasten 150 gehören, die ECU höherer Ebene 170 die Begrenzung der Arbeitsgeschwindigkeit der Scheibenwischer durchführt. Die Priorität der von den Scheibenwischern benötigen Energie- bzw. Leistungsmenge ist gleich derjenigen der Scheinwerfer.
Als Nächstes wird auf Grundlage von 4 ein Ausfallsicherungsprozess beschrieben, der durch die ECU höherer Ebene 170 durchgeführt wird. Der Ausfallsicherungsprozess wird durchgeführt, während der Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 durchgeführt wird, der in 3 gezeigt ist.
In Schritt S210, der in 4 gezeigt ist, bestimmt die ECU höherer Ebene 170, ob die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 ausgefallen ist oder nicht. Wenn ein Energie- bzw. Leistungsversorgungsausfall nicht detektiert wird, wiederholt die ECU höherer Ebene 170 Schritt S210, was in einem Standby- bzw. Bereitschaftszustand resultiert. Wenn ein Energie- bzw. Leistungsversorgungsausfall detektiert wird, schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S220 voran.
Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Ausfalls in einer Energie- bzw. Leistungsversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 kann bestimmt werden, indem z.B. die jeweiligen Spannungen, die durch den ersten Spannungssensor 195 und den zweiten Spannungssensor 196 detektiert werden, miteinander verglichen werden. Es wird erwartet, dass die durch den ersten Spannungssensor 195 detektierte erste Spannung gleich der durch den zweiten Spannungssensor 196 detektierten zweiten Spannung ist, wenn ein Spannungsabfall aufgrund eines Verdrahtungswiderstands oder eines Verbindungswiderstands von diesen abgezogen wird. Dementsprechend kann bestimmt werden, dass die Energie- bzw. Leistungsversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 ausgefallen ist, wenn der Absolutwert bzw. Betrag des Differenzwerts zwischen der ersten Spannung und der zweiten Spannung größer ist als der vorgenannte Spannungsabfall. Es ist auch möglich, einen Ausfall in einer Energie- bzw. Leistungsversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 einfacher basierend darauf zu bestimmen, ob der durch den dritten Stromsensor 193 detektierte dritte Strom null ist oder nicht.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Pb-Anschluss 111 der Bleispeicherbatterie 110 mit einem Bolzen bzw. einer Schraube an dem einen Ende von einem von der Vielzahl von Kabelsträngen bzw. -sätzen, die in der ersten Leitung 201 umfasst sind, mechanisch und elektrisch verbunden. Eine Befestigung mit dem Bolzen bzw. der Schraube kann durch die Vibration des Fahrzeugs gelöst bzw. gelockert werden. Dies kann die erste Leitung 201 von der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch trennen und einen Energie- bzw. Leistungsversorgungsausfall verursachen. Der Grad der Bolzen- bzw. Schraubenbefestigung kann durch den Benutzer des Fahrzeugs reguliert werden. Wenn die Bolzen- bzw. Schraubenbefestigung durch den Benutzer des Fahrzeugs locker ist, kann es dementsprechend möglich sein, dass die erste Leitung 201 von der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch getrennt wird und die Energie- bzw. Leistungsversorgung ausfällt. Da eine solche Situation angenommen wird, wie es vorstehend beschreiben ist, bestimmt die ECU höherer Ebene 170 einen Ausfall in einer Energie- bzw. Leistungsversorgung von der Bleispeicherbatterie 110.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S220 vorangeschritten ist, gibt eine Anforderung zum Erhöhen der von der drehenden elektrischen Maschine 130 gelieferten Energie bzw. Leistung an die MGECU 180 aus. Dann schreitet die ECU höherer Ebene 170 zu Schritt S230 voran.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Regler mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden. Der Regler regelt eine Lieferung der erzeugten Spannung an den Batteriepack bzw. -satz 100, sodass der Spannungswert zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack bzw. -satz 100 gleich dem Wert der benötigten Spannung ist, der von der MGECU 180 ausgegeben wird. Wenn die Energie- bzw. Leistungsversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 ausfällt, nimmt der Spannungswert zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack 100 ab. Dementsprechend liefert der Regler die erzeugte Spannung an den Batteriepack bzw. -satz 100, sodass eine Spannungsschwankung aufhört, bevor eine Anweisung zum Erhöhen der gelieferten Energie bzw. Leistung basierend auf der Energie- bzw. Leistungsversorgungsanforderung von der ECU höherer Ebene 170 von der MGECU 180 empfangen wird.
Wie es vorstehend gezeigt ist, muss die ECU höherer Ebene 170 Schritt S220 nicht durchführen, wenn der Regler mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden ist. Durch Durchführung von Schritt S220 ist es jedoch möglich, Redundanz für die Stabilität der Spannung zu gewährleisten.
Die ECU höherer Ebene 170, die zu Schritt S230 vorangeschritten ist, führt einen Ausfallprozess durch. Dann beendet die ECU 170 höherer Ebene den Ausfallsicheru ngsprozess.
Im Speziellen umfasst der Ausfallprozess den folgenden Prozess von, z.B., Geben einer Benachrichtigung an den Fahrzeugbenutzer durch Erleuchten einer in der Instrumententafel bereitgestellten Unregelmäßigkeits- bzw. Störungsleuchte und Begrenzen der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energie- bzw. Leistungsmenge. Der Ausfallprozess umfasst auch ein Sicherstellen einer Energie- bzw. Leistungsversorgung an die geschützte Last 160, indem der Fahr- bzw. Antriebsbereich des Fahrzeugs auf einen Parkbereich fixiert wird und der erste Schalter 21 in dem offenen Zustand fixiert wird, wenn ein Anhalten des Fahrzeugs erkannt wird. Der Ausfallprozess umfasst auch ein Blockieren/Sperren von Leerlauf-Stopp. Es ist zu beachten, dass die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge auf einen Pegel begrenzt wird, der ermöglicht, dass die Maschine 140 betrieben wird.
Als nächstes wird auf Grundlage von 5 der Zusammenbruch bzw. Betriebsausfall des Energiequellensystems 200, der aus einer defekten Verbindung des Pb-Anschlusses 111 resultiert, als Referenzbeispiel beschrieben. Bei dem Referenzbeispiel wird, im Unterschied zu dem Energiequellensystem 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energie- bzw. Leistungsmenge nicht begrenzt. Es ist zu beachten, dass, um den Unterschied zwischen den Energie- bzw. Leistungsmengen deutlich zu zeigen, als der Energieerzeugungsbetrag der drehenden elektrischen Maschine 130, der Betrag einer tatsächlich erzeugten Energie, der Betrag einer verfügbaren Energie, die erzeugt werden kann, und der Systemenergiebedarf durch die durchgezogene Linie, die Strichpunktlinie mit zwei Punkten und die Strichpunktlinie mit einem Punkt in Überlagerungsbeziehung gezeigt sind.
Zu einer Zeit t1 ist der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 zwischen dem Entladungsanforderungsschwellenwert und dem Ladungsanforderungsschwellenwert. Dementsprechend hat die BMU 30 eine Ladungsanforderung an die ECU höherer Ebene 170 nicht ausgegeben.
Die Lithiumspeicherbatterie 10 wird entladen. Die Bleispeicherbatterie 110 wird auch entladen. Demzufolge haben die jeweiligen Energiemengen, die von der Lithiumspeicherbatterie 10 und der Bleispeicherbatterie 110 benötigt werden, negative Werte. In 5 ist der Entladungszustand der Bleispeicherbatterie 110 durch den negativen Bereich gezeigt.
Die drehende elektrische Maschine 130 ist in dem Energieerzeugungszustand. Die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge ist gleich der verfügbaren Energiemenge. Der Systemenergiebedarf ist größer als die erzeugte Energiemenge. Die Differenz zwischen dem Systemenergiebedarf und der erzeugten Energiemenge wird durch die jeweiligen Energiemengen kompensiert, die von der Bleispeicherbatterie 110 und der Lithiumspeicherbatterie 10 geliefert werden.
Der erste Schalter 21 ist in dem offenen Zustand. Demzufolge ist die Lithiumspeicherbatterie 10 nur mit der geschützten Last 160 verbunden. Die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung ist konstant und größer als eine Rücksetzspannung. Dementsprechend ist die geschützte Last 160 in den EIN-Zustand. Die BMU 30 ist gleichermaßen in dem EIN-Zustand. Der Batteriepack 100 ist in dem Betriebszustand. An die geschützte Last 160 wird Energie von jeder von der Bleispeicherbatterie 110, der Lithiumspeicherbatterie 10 und der drehenden elektrischen Maschine 130 geliefert.
Wenn Zeit ausgehend von der Zeit t1 verstreicht, nimmt als Folge einer Energieversorgung an die geschützte Last 160 der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 ab.
Wenn eine Zeit t2 erreicht wird, ist der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner als der Ladungsanforderungsschwellenwert. Bei Detektion, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, gibt die BMU 30 eine Ladungsanforderung an die ECU höherer Ebene 170 aus.
Auf Empfang der Ladungsanforderung gibt die ECU höherer Ebene 170 eine Ladungsanweisung an die BMU 30 aus. Zwischen dem Empfang der Ladungsanforderung durch die ECU höherer Ebene 170 und der Ausgabe der Ladungsanweisung von der ECU höherer Ebene 170 besteht eine Ansprechverzögerung. Die Ansprechverzögerung entspricht der Periode zwischen der Zeit t2 und einer Zeit t3 in 5.
Wenn die Zeit t3 erreicht wird, empfängt die BMU 30 die Ladungsanweisung. Gemäß der Ladungsanweisung steuert die BMU 30 den ersten Schalter 21 in den geschlossenen Zustand. Um von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand zu wechseln, benötigt der erste Schalter 21 eine Übergangszeit. Die Übergangszeit ist in 5 jedoch weggelassen.
Wenn der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gewechselt hat, ist die Lithiumspeicherbatterie 10 elektrisch mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden. Als Folge hiervon führt auch die drehende elektrische Maschine 130 eine Energieversorgung an die Lithiumspeicherbatterie 10 durch. Aufgrund der Energieversorgung an die Lithiumspeicherbatterie 10 nimmt die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung leicht ab.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist der Regler mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden, um eine Regelung durchzuführen, sodass die Ausgangsspannung konstant ist. Die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge ist ursprünglich jedoch gleich der verfügbaren Energiemenge. Selbst wenn die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung leicht abnimmt, kann dementsprechend die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung durch die Regelung durch den Regler nicht länger auf dem ursprünglichen Spannungspegel gehalten werden.
Aufgrund der Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 nimmt der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 allmählich zu. Schließlich überschreitet der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Ladungsanforderungsschwellenwert. Zu einer Zeit t4, bevor der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Entladungsanforderungsschwellenwert erreicht, wird jedoch der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt. Als Folge hiervon wird die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen, sodass die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung weiter abnimmt.
Wenn eine Zeit t5 erreicht wird, wird die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung kleiner als die Rücksetzspannung. Dies bringt die geschützte Last 160 in den AUS-Zustand. Als Folge hiervon wird auch die BMU 30 in den AUS-Zustand gebracht, während der erste Schalter 21 in den offenen Zustand gebracht wird. Die Ladungsanforderungsausgabe wird unterbrochen, und der Batteriepack 100 wird auch in den AUS-Zustand gebracht. Dann wird auch das Energiequellensystem 200 in den AUS-Zustand gebracht, und wird auch die Energieerzeugung durch die drehende elektrische Maschine 130 gestoppt. Wie es vorstehend gezeigt ist, kann das Energiequellensystem 200 zusammenbrechen bzw. ausfallen, wenn der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt wird.
Als nächstes wird auf Grundlage von 6 der Ladeprozess des Energiequellensystems 200 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Es ist zu beachten, dass in 6, in der gleichen Art und Weise wie in 5, die Bleispeicherbatterie 110 in dem Entladungszustand ist. Als Folge hiervon wird, wenn keine Entladung von (keine Energie- bzw. Leistungsversorgung von) der Bleispeicherbatterie 110 vorliegt, der Systemenergiebedarf entsprechend erhöht.
Der Zustand des Energiequellensystems 200 zu einer Zeit t11, die in 6 gezeigt ist, ist gleich dem Zustand des Energiequellensystems 200 zu der Zeit t1, die in 5 gezeigt ist. Auch das Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und einer Zeit t12, die jeweils in 6 gezeigt sind, ist gleich dem Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t1 und der Zeit t2, die jeweils in 5 gezeigt sind. Daher wird eine Beschreibung des Zustands und des Verhaltens des Energiequellensystems 200 ausgelassen.
Zu der Zeit t12 wird der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner als der Ladungsanforderungsschwellenwert. Bei Detektion, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, gibt die BMU 30 eine Ladungsanforderung an die ECU höherer Ebene 170 aus.
Auf Empfang der Ladungsanforderung berechnet die ECU höherer Ebene 170 den Gesamtenergiebedarf, und vergleicht sie den berechneten Gesamtenergiebedarf mit der erzeugten Energiemenge. Wie es in 6 gezeigt ist, ist die erzeugte Energiemenge kleiner als der Systemenergiebedarf. Natürlich ist die erzeugte Energiemenge auch kleiner als der Gesamtenergiebedarf. Demzufolge beginnt die ECU höherer Ebene 170 damit, die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energiemenge zu begrenzen. Als Folge hiervon beginnt der Systemenergiebedarf (Gesamtenergiebedarf) allmählich abzunehmen. In Erwiderung darauf nehmen sowohl die Energieerzeugungsmenge der drehenden elektrischen Maschine 130 als auch die Entladungsmenge von der Bleispeicherbatterie 110 allmählich ab, um ein Gleichgewicht bzw. einen Ausgleich zwischen der verbrauchten Energiemenge und der gelieferten Energiemenge zu erreichen.
Wenn eine Zeit t13 erreicht wird, ist der Systemenergiebedarf gleich der verfügbaren Energiemenge. Der Systemenergiebedarf ist jedoch um die von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferte Energie kleiner als der Gesamtenergiebedarf. Wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen wird, kann dementsprechend durch bloßes Begrenzen der benötigten Energiemenge zu dieser Zeit der Gesamtenergiebedarf nicht nur durch die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge abgedeckt werden. Dementsprechend reduziert die ECU höherer Ebene 170 den Systemenergiebedarf weiter um die von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferte Energie.
Wenn eine Zeit t14 erreicht wird, ist der Systemenergiebedarf um die von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferte Energie kleiner als der Systemenergiebedarf zu der Zeit t13. Als Folge hiervon ist der Systemenergiebedarf, wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen wird, gleich der verfügbaren Energiemenge. Mit anderen Worten ist der Gesamtenergiebedarf gleich der verfügbaren Energiemenge. Zu dieser Zeit gibt die ECU höherer Ebene 170 eine Ladungsanweisung an die BMU 30 aus.
Auf Empfang der Ladungsanweisung steuert die BMU 30 den ersten Schalter 21 in den geschlossenen Zustand. Wenn der erste Schalter 21 in dem geschlossenen Zustand ist, ist die Lithiumspeicherbatterie 10 elektrisch mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden. Als Folge hiervon führt auch die drehende elektrische Maschine 130 eine Energieversorgung an die Lithiumspeicherbatterie 10 durch. Zu dieser Zeit ist, aufgrund einer Reduzierung in der durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugten Energiemenge, die aus der vorgenannten Begrenzung des Systemenergiebedarfs resultiert, die erzeugte Energiemenge kleiner als die verfügbare Energiemenge. Selbst wenn die verbrauchte Energiemenge um die Energieversorgung an die Lithiumspeicherbatterie 10 erhöht wird, ist es dementsprechend auch möglich, die Energieerzeugungsmenge der drehenden elektrischen Maschine 130 zu erhöhen. Wie es in 6 gezeigt ist, nimmt, mit der Zunahme der verbrauchten Energieversorgung, die aus der Energieversorgung an die Lithiumspeicherbatterie 10 resultiert, auch die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge zu. Als Folge hiervon wird die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung konstant gehalten.
Wie es vorstehend beschrieben ist, wird die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge erhöht, und übertrifft die erhöhte erzeugte Energiemenge die verfügbare Energiemenge. Der Überschuss entspricht der von der Bleispeicherbatterie 110 gelieferten Energiemenge. In 6 wird der Überschuss durch das Symbol P dargestellt. Als Folge hiervon kann, selbst wenn der Pb-Anschluss 111 zu dieser Zeit elektrisch getrennt wird und die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen wird, die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energie den Verlust bzw. die Einbuße kompensieren.
Zu der Zeit t14 und danach wird der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 durch die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 allmählich erhöht. Wenn eine Zeit t15 erreicht wird, überschreitet der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Entladungsanforderungsschwellenwert. Bei Detektion, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Ladungsanforderungsschwellenwert überschreitet, stoppt die BMU 30 die Ausgabe der Ladungsanforderung an die ECU höherer Ebene 170, und steuert sie den ersten Schalter 21 in den offenen Zustand. Bei Erkennung des Stopps der Ausgabe der Ladungsanforderung hebt die ECU höherer Ordnung 170 die Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energiemenge auf. Als Folge hiervon nimmt der Systemenergiebedarf allmählich zu. Demzufolge nehmen die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge und die Entladungsmenge von der Bleispeicherbatterie 110 allmählich zu. Es ist zu beachten, dass zwischen der Detektion des Stopps der Ausgabe der Ladungsanforderung durch die ECU höherer Ebene 170 und der Aufhebung der Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energiemenge eine Ansprechverzögerung besteht. Die Veranschaulichung der Ansprechverzögerung ist in 6 jedoch weggelassen.
Als Nächstes wird auf Grundlage von 7 ein Verhalten der Spannung beschrieben, die an die geschützte Last 160 geliefert wird, wenn der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt wird, während die Lithiumspeicherbatterie 10 geladen wird. Es ist zu beachten, dass die ECU höherer Ebene 170 des Energiequellensystems 200, wie es in 7 gezeigt ist, den in 4 gezeigten Schritt S220 nicht durchführt. Außerdem wird auch die Regelung der Ausgangsspannung durch den Regler, der mit der drehenden elektrischen Maschine 130 verbunden ist, zur Bereitstellung der konstanten Ausgangsspannung nicht durchgeführt. Zur einfachen Beschreibung werden die Ausführung von Schritt S220 und die Regelung weggelassen. Die Ausführung von Schritt S220 und der Regelung werden danach auf Grundlage von 8 und 9 einzeln beschrieben.
Das Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t14, die in 7 gezeigt sind, ist gleich dem Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t14, die in 6 gezeigt sind. Daher wird eine Beschreibung hiervon ausgelassen.
Zu einer Zeit t16 wird der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt. Als Folge hiervon wird die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen, sodass die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung abnimmt.
Das Sinken der an die geschützte Last 160 gelieferten Spannung endet jedoch zu einer Zeit t17. Die zu dieser Zeit gelieferte Spannung ist größer als die Rücksetzspannung. Dies ist deshalb so, da die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 den Systemenergiebedarf (Gesamtenergiebedarf) abdecken kann, selbst wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 aufgrund der Begrenzung der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energiemenge ausfällt bzw. nicht besteht.
Wenn eine Zeit t18 erreicht wird, überschreitet der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Entladungsanforderungsschwellenwert. Bei Detektion, dass der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Entladungsanforderungsschwellenwert überschreitet, stoppt die BMU 30 die Ausgabe der Ladungsanforderung an die ECU höherer Ebene 170, und steuert sie den ersten Schalter 21 in den offenen Zustand. Da der Ausfall einer Energieversorgung an die Bleispeicherbatterie 110 detektiert wird, setzt die ECU höherer Ebene 170 ein Begrenzen der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energiemenge fort, selbst wenn die ECU höherer Ebene 170 das Stoppen der Ausgabe der Ladungsanforderung erkennt.
Es ist zu beachten, dass der Ausfallsicherungsprozess durch die ECU höherer Ebene 170 auf Grundlage von 4 beschrieben wurde. In dem Ausfallsicherungsprozess wird, wenn bestimmt wird, dass die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 ausgefallen ist, beispielsweise der offene Zustand des ersten Schalters 21 fixiert. Wenn der Ausfallsicherungsprozess zu der Zeit t16 in 7 durchgeführt wird, wird der erste Schalter 21 in dem offenen Zustand fixiert. Wie es in 7 gezeigt ist, kann es jedoch auch möglich sein, den ersten Schalter 21 in dem offenen Zustand zu fixieren, nachdem der SOC der Lithiumspeicherbatterie 10 den Entladungsanforderungsschwellenwert überschreitet. Dies kann eine Situation einschränken bzw. vermeiden, in der die Energie, die von der Lithiumspeicherbatterie 10 an die geschützte Last 160 geliefert wird, aufgrund der unzureichenden Ladung der Lithiumspeicherbatterie 10 unzureichend wird.
Als Nächstes wird auf Grundlage von 8 die Wiederherstellung der an die geschützte Last 160 gelieferten Spannung aufgrund der Regelung durch den Regler beschrieben.
Das Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t16, die in 8 gezeigt sind, ist gleich dem Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t16, die in 7 gezeigt sind. Dementsprechend wird eine Beschreibung hiervon ausgelassen.
Zu der Zeit t16 wird der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt. Als Folge hiervon wird die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen, sodass die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung abnimmt. Zu dieser Zeit nimmt auch die Spannung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und dem Batteriepack 100 ab. In Erwiderung darauf steuert der Regler die Lieferung der durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugten Spannung an den Batteriepack 100, um zu ermöglichen, dass die Spannung auf den ursprünglichen Spannungspegel wiederhergestellt wird. Als Folge hiervon, wie es in 8 gezeigt ist, erholt sich die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung auf den ursprünglichen Spannungspegel. Aufgrund der Regelung durch den Regler ist die Wiederherstellung des Spannungspegels der gelieferten Spannung, die durch den Regler bewirkt wird, reaktionsfähiger bzw. spricht diese schneller an als in dem Ausfallsicherungsprozess durch die ECU höherer Ebene 170.
Als Nächstes wird auf Grundlage von 9 die Wiederherstellung der an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung aufgrund des Ausfallsicherungsprozesses durch die ECU höherer Ebene 170 beschrieben.
Das Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t16, die in 9 gezeigt sind, ist gleich dem Verhalten des Energiequellensystems 200 zwischen der Zeit t11 und der Zeit t16, die in 7 gezeigt sind. Dementsprechend wird eine Beschreibung hiervon ausgelassen.
Zu der Zeit t16 wird der Pb-Anschluss 111 elektrisch getrennt. Als Folge hiervon wird die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrochen, sodass die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung abnimmt. Bei Erkennung der Abnahme der an die geschützte Last 160 gelieferten Spannung gibt die ECU höherer Ebene 170 eine Anforderung zum Erhöhen der von der drehenden elektrischen Maschine 130 gelieferten Energie aus. Demzufolge, wie es in 9 gezeigt ist, wird die an die geschützte Last 160 gelieferte Spannung auf den ursprünglichen Spannungswert wiederhergestellt. Die Wiederherstellung des Spannungswerts der gelieferten Spannung in Erwiderung auf die Anforderung zum Erhöhen der gelieferten Energie von der ECU höherer Ebene 170 an die MGECU 180 weist eine Ansprechverzögerung auf. Wie es auf Grundlage von 7 beschrieben ist, ist es, selbst wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 aufgrund der Begrenzung des Systemenergiebedarfs ausfällt bzw. nicht besteht, jedoch so eingerichtet, dass die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 den Systemenergiebedarf (Gesamtenergiebedarf) abdeckt. Dementsprechend wird selbst dann, wenn eine Verzögerung in/bei der Wiederherstellung des Spannungspegels der gelieferten Spannung auftritt, eingeschränkt bzw. verhindert, dass die gelieferte Spannung kleiner ist als der Rücksetzschwellenwert.
Als Nächstes werden die Funktionen und Wirkungen des Batteriepacks gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel und des den Batteriepack 100 umfassenden Energiequellensystems 200 beschrieben.
Wie es für den Ladeprozess beschrieben ist, bringt das Energiequellensystem 200 den ersten Schalter 21 in den geschlossenen Zustand, wenn die drehende elektrische Maschine 130 in dem Energieerzeugungszustand ist, die Lithiumspeicherbatterie 10 in einem Ladungsanforderungszustand ist und die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge gleich oder größer dem Gesamtenergiebedarf ist. Als Folge hiervon wird, selbst wenn die Bleispeicherbatterie 110 elektrisch getrennt wird und die Energieversorgung von der Bleichspeicherbatterie 110 unterbrochen wird, eingeschränkt bzw. verhindert, dass die Energiemenge, die von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die geschützte Last 160 geliefert wird, kleiner wird als der Rücksetzschwellenwert. Demzufolge wird eingeschränkt bzw. verhindert, dass die geschützte Last 160 in den AUS-Zustand gebracht wird.
Außerdem hat die Bleispeicherbatterie 110 eine positive Elektrode, eine negative Elektrode und eine Lösung. Aufgrund der langen Benutzung der Bleispeicherbatterie 110 über die Jahre schreitet eine intergranulare/-kristalline Korrosion bzw. Korngrenzenkorrosion in der positiven und der negativen Elektrode fort. Wenn die intergranulare/-kristalline Korrosion bzw. Korngrenzenkorrosion fortschreitet, können die Elektroden gespalten werden, und kann ein Kontakt zwischen der positiven Elektrode oder der negativen Elektrode einen Kurzschluss verursachen. Der Kurzschluss der Bleispeicherbatterie 110, der aus der intergranularen/-kristallinen Korrosion bzw. Korngrenzenkorrosion resultiert, kann die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 unterbrechen. Selbst wenn ein solcher Kurzschluss der Bleispeicherbatterie 110 während des Ladens der Lithiumspeicherbatterie 10 auftritt, einschränkt bzw. verhindert jedoch der vorstehend beschriebene Ladeprozess, dass die Energiemenge, die von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die geschützte Last 160 geliefert wird, kleiner wird als der Rücksetzschwellenwert. Als Folge hiervon wird eingeschränkt bzw. verhindert, dass die geschützte Last 160 in den AUS-Zustand gebracht wird.
Außerdem besteht eine Tendenz dahingehend, dass das Laden der Lithiumspeicherbatterie 110 bis zu einem Grad, dass der Ladungsanforderungsschwellenwert überschritten wird, leicht durchzuführen ist. Als Folge hiervon wird eingeschränkt bzw. verhindert, dass die Energiemenge, die von der Lithiumspeicherbatterie 10 an die geschützte Last 160 geliefert wird, kleiner ist als der Rücksetzschwellenwert, nachdem die Energieerzeugung von der drehenden elektrischen Maschine 130 beendet ist. Auch dies einschränkt bzw. verhindert, dass die geschützte Last 160 in den AUS-Zustand gebracht wird.
Durch Reduzieren der von der allgemeinen Last 150 benötigten Energiemenge wird der Gesamtenergiebedarf reduziert.
Als Folge hiervon, selbst wenn z.B. die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energiemenge zu Beginn der Ausführung des Ladens der Lithiumspeicherbatterie 10 kleiner ist als der Gesamtenergiebedarf, ist es möglich, den Gesamtenergiebedarf zu reduzieren, sodass sich der Gesamtenergiebedarf der durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugten Energiemenge nähert und kleiner als diese wird. Dies einschränkt bzw. verhindert, dass die geschützte Last 160 durch die Unterbrechung der Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 in den AUS-Zustand gebracht wird.
Bei Detektion der Unterbrechung der Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110, während der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gebracht ist und die drehende elektrische Maschine 130 und die Lithiumspeicherbatterie 10 elektrisch verbindet, gibt die ECU höherer Ebene 170 eine Anforderung zum Erhöhen der durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugten Energiemenge an die MGECU 180 aus.
Als Folge hiervon wird, selbst wenn die Energieversorgung von der Bleispeicherbatterie 110 an die geschützte Last 160 unterbrochen wird, schränkt ein bzw. verhindert, dass die an die geschützte Last 160 gelieferte Energiemenge abnimmt. Dies verhindert effektiver, dass die an die geschützte Last 160 gelieferte Energiemenge kleiner wird als der Rücksetzschwellenwert. Demzufolge wird effektiver eingeschränkt bzw. verhindert, dass die geschützte Last 160 in den AUS-Zustand gebracht wird.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele von dieser beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung ist dazu bestimmt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Ausgestaltungen abzudecken. Außerdem fallen, neben den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element umfassen, ebenso in den Grundgedanken und Umfang der vorliegenden Offenbarung.
(Erste Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem der Um- bzw. Wechselschalter 20 den ersten Schalter 21 aufweist. Wie es in den 10 und 11 gezeigt ist, kann der Um- bzw. Wechselschalter 20 zusätzlich zu dem ersten Schalter 21 auch einen zweiten Schalter 22 aufweisen. Der zweite Schalter 22 entspricht einem Energieversorgungsschalter.
In der in 10 gezeigten Modifikation sind, auf der zweiten internen Leitung 12, in einer Richtung von dem Verbindungsende mit der ersten internen Leitung 11 zu dem Verbindungsende mit dem vierten externen Verbindungsanschluss 100d, der erste Schalter 21, der zweite Schalter 22 und die Lithiumspeicherbatterie 10 hintereinander in Reihe geschaltet. An einem zweiten Mittelpunkt M2 zwischen dem ersten Schalter 21 und dem zweiten Schalter 22 ist die dritte interne Leitung 13 verbunden. Als Folge hiervon ist die geschützte Last 160 mit dem zweiten Mittelpunkt M2 elektrisch verbunden.
Dementsprechend ist es durch Steuerung des ersten Schalters 21 in den offenen Zustand und Steuerung des zweiten Schalters 22 in den geschlossenen Zustand möglich, eine Energieversorgung von der Lithiumspeicherbatterie 10 an die geschützte Last 160 durchzuführen, während die elektrische Verbindung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und der Lithiumspeicherbatterie 10 unterbrochen ist. Als Folge hiervon kann die Lithiumspeicherbatterie 10 eine Energieversorgung an die geschützte Last 160 durchführen, ohne durch den Betriebszustand der drehenden elektrischen Maschine 130 beeinträchtigt zu werden.
Außerdem ist es durch Steuerung des ersten Schalters 21 in den geschlossenen Zustand und Steuerung des zweiten Schalters 22 in den offenen Zustand möglich, die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die Lithiumspeicherbatterie 10 zu stoppen, während die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die geschützte Last 160 fortgesetzt wird. Mit anderen Worten ist es möglich einzuschränken bzw. zu verhindern, dass die Lithiumspeicherbatterie 10 übermäßig auf-/geladen wird, während die Energieversorgung von der drehenden elektrischen Maschine 130 an die geschützte Last 160 fortgesetzt wird.
In der in 11 gezeigten Modifikation ist der zweite Schalter 22 auf der dritten internen Leitung 13 bereitgestellt. Dementsprechend ist es durch Steuerung des ersten Schalters 21 in den offenen Zustand und Steuerung des zweiten Schalters 22 in den geschlossenen Zustand möglich, eine Energieversorgung von der Lithiumspeicherbatterie 10 an die geschützte Last 160 durchzuführen, während die elektrische Verbindung zwischen der drehenden elektrischen Maschine 130 und der Lithiumspeicherbatterie 10 unterbrochen ist. Als Folge hiervon kann die Lithiumspeicherbatterie 10 eine Energieversorgung an die geschützte Last 160 durchführen, ohne durch den Betriebszustand der drehenden elektrischen Maschine 130 beeinträchtigt zu werden.
(Zweite Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem der Um- bzw. Wechselschalter 20 den einen ersten Schalter 21 aufweist. Der Um- bzw. Wechselschalter 20 kann jedoch auch eine Vielzahl der ersten Schalter 21 aufweisen. In der in 12 gezeigten Modifikation hat der Um- bzw. Wechselschalter 20 die zwei parallel geschalteten ersten Schalter 21. Die erste interne Leitung 11 und die dritte interne Leitung 13 sind über eine vierte interne Leitung 14 elektrisch verbunden. Auf der vierten internen Leitung 14 ist der neue erste Schalter 21 bereitgestellt.
Selbst wenn ein Problem in einem von der Vielzahl von ersten Schaltern 21 auftritt, ist es dementsprechend möglich, die elektrische Verbindung zwischen der Lithiumionenspeicherbatterie 10 und der drehenden elektrischen Maschine 130 zu steuern.
(Dritte Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem jede von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 direkt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist. Wie es in 13 gezeigt ist, ist es auch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der jede von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 über einen Begrenzungs- bzw. Grenzschalter 151 indirekt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist. Durch Bringen des Begrenzungsschalters 151 in den offenen Zustand ist es dementsprechend möglich, die Energieversorgung an die allgemeine Last 150 zu stoppen. Durch Steuerung des Begrenzungsschalters 151, um geöffnet oder geschlossen zu werden, ist es demzufolge möglich, die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energiemenge zu steuern. Dies ermöglicht, dass der Gesamtenergiebedarf gesteuert wird. Der Begrenzungsschalter 151 ist in dem Energiequellensystem 200 umfasst, und er wird durch die ECU höherer Ebene 170 gesteuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden.
Es ist zu beachten, dass der Begrenzungsschalter 151 nicht notwendigerweise so bereitgestellt sein muss, dass er von der allgemeinen Last 150 und der geschützten Last 160 gemeinsam benutzt bzw. geteilt wird. Der Begrenzungsschalter 151 kann auch nur in/an der allgemeinen Last 150 bereitgestellt sein.
(Vierte Modifikation)
Es ist auch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der, im Unterschied zu der dritten Modifikation, der Begrenzungs- bzw. Grenzschalter 151 in/an zumindest einer von der Vielzahl von allgemeinen Lasten 150 bereitgestellt ist. In der in 14 gezeigten Modifikation ist eine von den zwei allgemeinen Lasten 150 direkt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden. Die andere allgemeine Last 150 ist über den Begrenzungsschalter 151 indirekt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden. Dementsprechend kann durch graduelles Begrenzen des Betriebs der allgemeinen Last 150, die direkt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist, der Gesamtenergiebedarf graduell reduziert werden. Durch Bringen des Begrenzungsschalters 151 in den offenen Zustand ist es möglich, den Betrieb der allgemeinen Last 150 zu blockieren/sperren, die indirekt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist, und den Gesamtenergiebedarf auf einmal bzw. sofort zu reduzieren.
Als die allgemeine Last 150, die auf diese Weise direkt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist, kann eine allgemeine Last verwendet werden, die relativ eng mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, und für die eine plötzliche Betriebsänderung vermieden werden sollte. Zum Beispiel können eine Raumbeleuchtung, ein Scheinwerfer, Scheibenwischer oder dergleichen verwendet werden. Als die allgemeine Last 150, die indirekt mit der Bleispeicherbatterie 110 elektrisch verbunden ist, kann eine allgemeine Last verwendet werden, die relativ entfernt mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, und für die eine plötzliche Betriebsänderung zulässig ist. Zum Beispiel können eine Sitzheizung, ein Lüftungsgebläse, ein elektrischer Kompressor oder dergleichen verwendet werden. Dies ermöglicht, dass die Geschwindigkeit, mit der der Gesamtenergiebedarf abnimmt, gemäß den jeweiligen Eigenschaften der Vielzahl von allgemeinen Lasten 150 gesteuert wird.
(Fünfte Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem das Energiequellensystem 200 die erste Leitung 201 hat, die die Bleispeicherbatterie 110, die allgemeine Last 150 und die geschützte Last 160 elektrisch miteinander verbindet, und die zweite Leitung 202 hat, die mit der drehenden elektrischen Maschine 130 elektrisch verbunden ist, wobei diese unabhängig voneinander sind. Das Energiequellensystem 200 kann jedoch auch die erste Leitung 201 aufweisen, die die Funktion der zweiten Leitung 202 hat. Mit anderen Worten kann eine Konfiguration angenommen werden, in der die drehende elektrische Maschine 130 mit der ersten Leitung 201 verbunden ist.
In diesem Fall, wie es in 15 und 16 gezeigt ist, hat der Batteriepack 100 den dritten externen Verbindungsanschluss 100c nicht mehr. Als Folge hiervon verbindet die erste interne Leitung 11 elektrisch den ersten externen Verbindungsanschluss 100a und den vierten externen Verbindungsanschluss 100d. Auf der ersten internen Leitung 11 sind der erste Schalter 21 und die Lithiumspeicherbatterie 10 bereitgestellt. Mit dem ersten Mittelpunkt M1 zwischen diesen ist ein Ende der dritten internen Leitung 13 verbunden. Das andere Ende der dritten internen Leitung 13 ist mit dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b verbunden.
Im Fall der in 15 gezeigten Modifikation ist die drehende elektrische Maschine 130 zwischen dem Starter- bzw. Anlassermotor 120 und der Bleispeicherbatterie 110 auf der ersten Leitung 201 verbunden.
Im Fall der in 16 gezeigten Modifikation ist die drehende elektrische Maschine 130 mit einem dritten Mittelpunkt M3 zwischen der geschützten Last 160 und dem zweiten externen Verbindungsanschluss 100b des Batteriepacks 100 verbunden. Der dritte Mittelpunkt M3 entspricht einem zweiten Mittelpunkt.
Im Fall der in 16 gezeigten Modifikation ist es möglich, die durch die drehende elektrische Maschine 130 erzeugte Energie nicht an die allgemeine Last 150, sondern an jede von der geschützten Last 160 und der Lithiumspeicherbatterie 100 zu liefern, indem der erste Schalter 21 in den geschlossenen Zustand gebracht wird. Dementsprechend ist es möglich, die Lithiumspeicherbatterie 10 schnell zu laden, selbst wenn die Ladungsmenge der Lithiumspeicherbatterie 10 reduziert ist.
(Sechste Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem der Um- bzw. Wechselschalter 20 durch die Ausgabe des Steuersignals von der BMU 30 basierend auf der Steueranweisung von der ECU höherer Ebene 170 gesteuert wird, um geöffnet oder geschlossen zu werden. Im Unterschied zu dem Beispiel kann der Um- bzw. Wechselschalter 20 jedoch durch die Ausgabe eines Steuersignals von der ECU höherer Ebene 170 direkt an den Um- bzw. Wechselschalter 20 gesteuert werden, um geöffnet oder geschlossen zu werden.
Es wurde das Beispiel gezeigt, in dem, wie es in 2 und 3 gezeigt ist, die BMU 30 und die ECU höherer Ebene 170 eine kooperative Steuerung durchführen, um zu ermöglichen, dass der Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 durchgeführt wird. Es ist jedoch auch möglich, dass die ECU höherer Ebene 170 den Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 alleine durchführt, indem sie Informationen, die für den Ladeprozess für die Lithiumspeicherbatterie 10 erforderlich sind, von der BMU 30 erfasst.
(Siebte Modifikation)
Das erste Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem die Begrenzung der Energiemenge, die von der allgemeinen Last 150 benötigt wird, die entfernt mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, bevorzugt bzw. vorrangig durchgeführt wird. Es gibt jedoch verschiedene andere Methoden zum Begrenzen der benötigten Energiemenge. Zum Beispiel reduziert eine der Methoden die jeweiligen Energiemengen, die von der Vielzahl von allgemeinen Lasten 150 benötigt werden, gleichmäßig bzw. -förmig. Eine andere der Methoden erhöht eine Reduzierung der Energiemenge, die von der allgemeinen Last 150 benötigt wird, die weniger eng mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht, im Vergleich zu derjenigen der Energiemenge, die von der allgemeinen Last 150 benötigt wird, die enger mit einem Laufen/Fahren des Fahrzeugs in Zusammenhang steht. Solche diversen Methoden können angenommen werden. Es kann natürlich auch möglich sein, solche diversen Methoden auf geeignete Weise zu kombinieren und die von der allgemeinen Last 150 benötigte Energiemenge zu begrenzen.
(Achte Modifikation)
Das vorliegende Ausführungsbeispiel hat das Beispiel gezeigt, in dem das Fahrzeug, in dem das Energiequellensystem 200 installiert ist, die Leerlauf-Stopp- bzw. Start/Stopp-Funktion hat. Das Fahrzeug, in dem das Energiequellensystem 200 installiert ist, ist jedoch nicht auf dasjenige in dem vorstehend gezeigten Beispiel beschränkt. Als das Fahrzeug kann ein beliebiges von einem Brennkraftmaschinenautomobil, einem Hybridautomobil und einem Elektroautomobil verwendet werden.
(Neunte Modifikation)
Es wurde die Konfiguration gezeigt, in der die drehende elektrische Maschine 130 über einen Riemen oder dergleichen mit der Maschine 140 gekoppelt ist. Im Speziellen wurde beispielhaft die Konfiguration gezeigt, in der die drehende elektrische Maschine 130 eine Lichtmaschine bzw. ein Wechselstrom-/Generator oder ISG (Integrierter Starter-Generator) ist. Die drehende elektrische Maschine 130 ist jedoch nicht auf diejenige in dem vorstehend gezeigten Beispiel beschränkt. Es ist auch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der die drehende elektrische Maschine 130 über einen Kraftübertragungsmechanismus mit der Maschine 140 gekoppelt ist. Als die drehende elektrische Maschine 130 kann auch ein Motorgenerator verwendet werden. Die drehende elektrische Maschine 130 ist insbesondere nicht eingeschränkt, solange die drehende elektrische Maschine 130 die Funktion zum Erzeugen von Energie bzw. Leistung unter Verwendung von zumindest einer von der Rotationsenergie der Maschine 140 und der Rotationsenergie der Räder des Fahrzeugs hat.
(Zehnte Modifikation)
Es wurde das Beispiel gezeigt, in dem der Batteriepack 100 den vierten Stromsensor 41, den dritten Spannungssensor 42 und den Temperatursensor aufweist. Der Batteriepack 100 kann jedoch auch einen weiteren/anderen Sensor aufweisen.
Zum Beispiel kann der Batteriepack 100 einen Tauch- bzw. Eintauchsensor zum Detektieren des Ein-/Untertauchens von diesem aufweisen. Der Tausch- bzw. Eintauchsensor hat einen Kondensator mit gegenüberliegenden Elektroden. Wenn Wasser zwischen den gegenüberliegenden Elektroden vorhanden ist, ändert sich die dielektrische Konstante (elektrostatische Kapazität) des Kondensators. Die BMU 30 detektiert das Ein-/Untertauchen des Batteriepacks 100 basierend darauf, ob die Änderung der elektrostatischen Kapazität des Tauch- bzw. Eintauchsensors für eine vorbestimmte Zeitdauer andauert oder nicht. Es ist zu beachten, dass der Tauch- bzw. Eintauchsensor näher an dem Bodenteil des Gehäuses als an dem Verdrahtungssubstrat bereitgestellt wird.
(Elfte Modifikation)
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Material, das den Um- bzw. Wechselschalter 20 bildet, nicht vorgeschrieben bzw. festgelegt, aber kann als der Um- bzw. Wechselschalter 20 ein Halbleiterschalter verwendet werden. Wenn die Geschwindigkeit, mit der der Schalter von dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand und von dem offenen Zustand in den geschlossenen Zustand gewechselt wird, ausreichend ist, um das Umschalten des Fahrzeugzustands wie etwa von einem Parken auf einen Maschinenantrieb oder dergleichen zu gewährleisten, kann jedoch z.B. ein mechanisches Relais als der Um- bzw. Wechselschalter 20 verwendet werden.
Wenn der Halbleiterschalter als der Um- bzw. Wechselschalter 20 verwendet wird, kann im Speziellen ein MOSFET oder IGBT verwendet werden.
Wenn der MOSFET als der Um- bzw. Wechselschalter 20 verwendet wird, kann im Speziellen ein N-Kanal-MOSFET oder ein P-Kanal-MOSFET verwendet werden.
Der Um- bzw. Wechselschalter 20 kann auch eine Vielzahl von MOSFETs umfassen. Zum Beispiel kann der erste Schalter 21 eine Konfiguration mit zumindest einem Öffnungs-/Schließteil annehmen, das zwei in Reihe geschaltete MOSFETs umfasst. Die zwei MOSFETs, die in dem Öffnungs-/Schließteil umfasst sind, haben jeweilige Gateelektroden, die elektrisch unabhängig voneinander sind. Alternativ liegen die Gateelektroden der zwei MOSFETs auf dem gleichen Potential. Die zwei MOSFETs haben jeweilige Sourceelektroden, die miteinander gekoppelt sind. Die zwei MOSFETs haben parasitäre Dioden mit jeweiligen Anodenelektroden, die miteinander gekoppelt sind. Alternativ haben die zwei MOSFETs jeweilige Drainelektroden, die miteinander gekoppelt sind. Die zwei MOSFETs haben parasitäre Dioden mit jeweiligen Kathodenelektroden, die miteinander gekoppelt sind.
Der erste Schalter 21 kann auch eine Vielzahl der parallel geschalteten Öffnungs-/Schließteile umfassen. Die Anzahl der Öffnungs-/Schließteile kann gemäß der Größe des in dem ersten Schalter 21 fließenden Stroms im Design auf geeignete Weise geändert werden.
Wenn eine Konfiguration, in der die Vielzahl von Öffnungs-/Schließteilen parallel geschaltet sind, in der Konfiguration angenommen wird, in der die zwei MOSFETs, die in jedem der Öffnungs-/Schließteile umfasst sind, jeweilige Sourceelektroden aufweisen, die miteinander gekoppelt sind, ist es auch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der die jeweiligen Sourceelektroden von der Vielzahl von Öffnungs-/Schließteilen elektrisch miteinander verbunden sind. Alternativ ist es auch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der die jeweiligen Sourceelektroden von der Vielzahl von Öffnungs-/Schließteilen nicht elektrisch miteinander verbunden sind. Alternativ ist es weiterhin auch noch möglich, eine Konfiguration anzunehmen, in der die Sourceelektroden von einigen von der Vielzahl von Öffnungs-/Schließteilen elektrisch miteinander verbunden sind. Das Gleiche gilt auch für eine Konfiguration, in der die jeweiligen Drainelektroden von den zwei MOSFETs, die in jedem der Öffnungs-/Schließteile umfasst sind, miteinander gekoppelt sind.
Es ist zu beachten, dass in dem Fall, dass der IGBT als der Um- bzw. Wechselschalter 20 verwendet wird, wie es vorstehend beschrieben ist, das Öffnungs-/Schließteil auch zwei IGBTs umfassen kann. Jedoch ist es in diesem Fall angemessen bzw. zweckdienlich, Dioden parallel zu den zwei IGBTs zu schalten. Die jeweiligen Kathodenelektroden oder Anodenelektroden der zwei Dioden werden miteinander verbunden.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Modifikation die spezielle Konfiguration des ersten Schalters 21 des Um- bzw. Wechselschalters 20 beschrieben hat, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Diese spezielle Konfiguration ist jedoch natürlich auch auf den zweiten Schalter 22 und den Begrenzungs- bzw. Grenzschalter 151 in den weiteren Modifikationen anwendbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017017779 [0001]
JP 2016107879 A [0006]

Claims

Energiequellensteuervorrichtung, die in einem Energiequellensystem (200) bereitzustellen ist, wobei das Energiequellensystem umfasst: eine erste Energiequelle (110); einen Generator (130); eine erste elektrische Last (150), die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist; eine zweite elektrische Last (160), die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert; eine zweite Energiequelle (10), die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist; und einen Lade-/Entladeschalter (21), der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist, wobei, wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen darstellt, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, der Lade-/Entladeschalter in einen geschlossenen Zustand gebracht wird, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Energiequellensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei, wenn die Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in dem Energieerzeugungszustand ist und die durch den Generator erzeugte Energiemenge kleiner ist als der Gesamtenergiebedarf, die Energiemenge, die von der ersten elektrischen Last benötigt wird, reduziert wird, um den Gesamtenergiebedarf zu reduzieren.
Energiequellensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite elektrische Last nicht nur mit dem Generator, sondern auch mit der ersten Energiequelle elektrisch verbunden ist, und wobei, wenn eine Unterbrechung der Energieversorgung von der ersten Energiequelle detektiert wird, während der Lade-/Entladeschalter in dem geschlossenen Zustand ist, um den Generator mit der zweiten Energiequelle elektrisch zu verbinden, eine Anforderung zum Erhöhen der durch den Generator erzeugten Energiemenge an eine Energieerzeugungssteuereinheit (180) ausgegeben wird, die einen Betrieb des Generators steuert.
Batteriepack, der in einem Energiequellensystem (200) bereitzustellen ist, wobei das Energiequellensystem umfasst: eine erste Energiequelle (110); einen Generator (130); eine erste elektrische Last (150), die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist; und eine zweite elektrische Last (160), die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert, wobei der Batteriepack aufweist: eine zweite Energiequelle (10), die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist; einen Lade-/Entladeschalter (21), der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist; und eine Batteriesteuereinheit (30), die konfiguriert zum Steuern des Lade-/ Entladeschalters, um geöffnet oder geschlossen zu werden, wobei, wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen darstellt, die von der zweiten Energiequelle, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, die Batteriesteuereinheit den Lade-/Entladeschalter in einen geschlossenen Zustand steuert, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Batteriepack gemäß Anspruch 4, zusätzlich mit: einem Energieversorgungsschalter (22), der zwischen der zweiten Energiequelle und der zweiten elektrischen Last bereitgestellt ist, wobei die Batteriesteuereinheit nicht nur den Lade-/Entladeschalter, sondern auch den Energieversorgungsschalter steuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden, und wobei die Batteriesteuereinheit den Energieversorgungsschalter steuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden, um eine elektrische Verbindung zwischen der zweiten Energiequelle und der zweiten elektrischen Last zu steuern.
Batteriepack gemäß Anspruch 5, wobei der Lade-/Entladeschalter und der Energieversorgungsschalter in Reihe geschaltet sind, wobei die zweite Energiequelle über den Lade-/Entladeschalter und den Energieversorgungsschalter mit dem Generator elektrisch verbunden ist, und wobei die zweite elektrische Last mit einem Mittelpunkt zwischen dem Lade-/Entladeschalter und dem Energieversorgungsschalter elektrisch verbunden ist und über den Lade-/Entladeschalter mit dem Generator elektrisch verbunden ist.
Batteriepack gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Lade-/Entladeschalter eine Vielzahl der Lade-/Entladeschalter umfasst, und wobei die Vielzahl von Lade-/Entladeschaltern parallel geschaltet sind.
Batteriepack gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Energiequellensystem eine Steuereinheit höherer Ebene (170) umfasst, wobei die Batteriesteuereinheit und die Steuereinheit höherer Ebene in einer Energiequellensteuervorrichtung (30, 170) umfasst sind, und wobei die Batteriesteuereinheit auf Grundlage einer Steueranweisung von der Steuereinheit höherer Ebene arbeitet.
Energiequellensystem mit: einer ersten Energiequelle (110); einem Generator (130); einer ersten elektrischen Last (150), die mit der ersten Energiequelle und dem Generator elektrisch verbunden ist; einer zweiten elektrischen Last (160), die mit dem Generator elektrisch verbunden ist und in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn eine gelieferte Energiemenge kleiner wird als ein Rücksetzschwellenwert; einer zweiten Energiequelle (10), die mit der zweiten elektrischen Last und dem Generator elektrisch verbunden ist; einem Lade-/Entladeschalter (21), der zwischen der zweiten Energiequelle und dem Generator bereitgestellt ist; und einer Energiequellensteuervorrichtung (30, 170), die konfiguriert zum Steuern des Lade-/Entladeschalters, um geöffnet oder geschlossen zu werden, wobei, wenn eine Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als ein Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in einem Energieerzeugungszustand ist und eine durch den Generator erzeugte Energiemenge gleich oder größer einem Gesamtenergiebedarf ist, der sich als eine Gesamtsumme jeweiliger Energiemengen ist, die von der zweiten Energiequelle darstellt, der ersten elektrischen Last und der zweiten elektrischen Last benötigt werden, die Energiequellensteuervorrichtung den Lade-/ Entladeschalter in einen geschlossenen Zustand bringt, um den Generator elektrisch mit der zweiten Energiequelle zu verbinden.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 9, wobei, wenn die Ladungsmenge der zweiten Energiequelle kleiner ist als der Ladungsanforderungsschwellenwert, der Generator in dem Energieerzeugungszustand ist und die durch den Generator erzeugte Energiemenge kleiner ist als der Gesamtenergiebedarf, die Energiequellensteuervorrichtung die Energiemenge, die von der ersten elektrischen Last benötigt wird, reduziert, um den Gesamtenergiebedarf zu reduzieren.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 9 oder 10, zusätzlich mit: einem Begrenzungsschalter (151), der zwischen dem Generator und der ersten elektrischen Last bereitgestellt ist, wobei die Energiequellensteuervorrichtung nicht nur den Lade-/ Entladeschalter, sondern auch den Begrenzungsschalter steuert, um geöffnet oder geschlossen zu werden.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 11, wobei die erste elektrische Last eine Vielzahl der ersten elektrischen Lasten umfasst, wobei der Begrenzungsschalter zwischen zumindest einer von der Vielzahl von ersten elektrischen Lasten und dem Generator bereitgestellt ist, und wobei die Energiequellensteuervorrichtung die Energiemenge, die von der ersten elektrischen Last benötigt wird, die mit dem Generator verbunden ist, ohne Zwischenschaltung des Begrenzungsschalters zwischen der ersten elektrischen Last und dem Generator, begrenzt, um die von der ersten elektrischen Last benötigte Energiemenge zu reduzieren.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die zweite elektrische Last mit einem ersten Mittelpunkt (M1) zwischen dem Lade-/Entladeschalter und der zweiten Energiequelle elektrisch verbunden ist, und wobei der Generator mit einem zweiten Mittelpunkt (M3) zwischen der zweiten elektrischen Last und dem ersten Mittelpunkt elektrisch verbunden ist.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Energiequellensteuervorrichtung eine Batteriesteuereinheit (30) und eine Steuereinheit höherer Ebene (170) umfasst, die mit der Batteriesteuereinheit elektrisch verbunden ist, und wobei die Batteriesteuereinheit auf Grundlage einer Steueranweisung von der Steuereinheit höherer Ebene arbeitet.
Energiequellensystem gemäß Anspruch 14, wobei die Steuereinheit höherer Ebene ein Steuersignal an den Lade-/ Entladeschalter ausgibt, um den Lade-/Entladeschalter zu steuern, um geöffnet oder geschlossen zu werden.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, zusätzlich mit: einer ersten Leitung (201), die die erste Energiequelle, die erste elektrische Last und die zweite elektrische Last elektrisch miteinander verbindet; und einer zweiten Leitung (202), die mit dem Generator elektrisch verbunden ist, wobei die erste Leitung und die zweite Leitung unabhängig voneinander sind.
Energiequellensystem gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, zusätzlich mit: einer ersten Leitung (201), die die erste Energiequelle, die erste elektrische Last und die zweite elektrische Last elektrisch miteinander verbindet; und einer zweiten Leitung (202), die mit dem Generator elektrisch verbunden ist, wobei die erste Leitung die zweite Leitung umfasst.