DE19736414A1

DE19736414A1 - Elektromotorfahrzeug

Info

Publication number: DE19736414A1
Application number: DE19736414A
Authority: DE
Inventors: Susumu Ukita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: US5905360A; JPH1066267A; DE19736414B4; JP3304777B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Elektromotorfahrzeug, wie eine Elektrolokomotive oder ein Elektrofahrzeug (EV) die mit Bat terien und einer das Fahrzeug antreibenden Motor-/Generator einheit bzw. Maschine ausgestattet sind.

Der Antrieb eines Elektromotorfahrzeugs mit einem das Fahr zeug antreibenden Motor erfordert eine elektrische Energie quelle, die dem Motor ausreichende Antriebsenergie zuführen kann. Ein reines Elektrofahrzeug verwendet eine Sekundärbat terie, manchmal eine Bleibatterie, als elektrische Energie quelle. Außerdem kann ein sogenanntes Hybridfahrzeug zusammen mit einer Sekundärbatterie eine zweite elektrische Energie quelle wie einen durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Generator, eine Solarzelle oder eine Brennstoffzelle verwen den (Japanische Offenlegungsschrift Nr. Hei 5-199609). In je dem Fall ist eine relativ hohe Energieversorgungsspannung von beispielsweise 250 V Gleichspannung allgemein zum Antrieb ei nes das Fahrzeug antreibenden Motors mit hoher Ausgangslei stung erforderlich. Zum Erreichen einer derartig hohen Span nung können in Reihe geschaltete Batterien verwendet werden.

Zur Verwendung dieser in Reihe geschalteten Batterien als die Sekundärbatterie sind Vorgänge wie eine Angleichsaufladung (angleichende Aufladung) und eine Wiederauffrischungsentla dung zwischen diesen Batterien notwendig, um einen ungleichen Zustand (d. h., einen ungleichen Elektrodenzustand oder un gleiche elektromotorische Kräfte) zu verhindern, die die Le bensdauer der Batterie verkürzen. Die vorstehend beschriebene Angleichsaufladung ist als Vorgang bekannt, bei dem in Reihe geschaltete Batterien auf einen leicht übermäßigen Aufladepe gel aufgeladen werden. Die Wiederauffrischungsentladung ist ein Vorgang, bei dem fast die gesamte Energie aus den in Rei he geschalteten Batterien entladen wird. Beide Vorgänge glei chen die Batterieelektrodenzustände durch Einführung eines extrem hohen oder niedrigen Ladezustands (SOC) aus. Im Zusam menhang mit einer Angleichsaufladung oder einer Wiederauffri schungsentladung haben herkömmliche Elektromotorfahrzeuge das Problem, daß ein manueller Verbindungsvorgang einer Auflade einrichtung oder einer Entladeeinrichtung mit der Sekundär batterie erforderlich ist.

Dieses Problem ist insbesondere bei Hybridfahrzeugen ernst zu nehmen. Hybridfahrzeuge können in Hybridfahrzeuge in Reihen anordnung, Hybridfahrzeuge in Parallelanordnung oder deren Kombinationen oder Variationen eingeteilt werden. Ein Hybrid fahrzeug in Reihenanordnung kann dessen Sekundärbatterie durch eine elektrische Ausgangsleistung aus anderen eingebau ten elektrischen Energiequellen wie einen durch eine Brenn kraftmaschine angetriebenen Generator aufladen. Ein Hybrid fahrzeug in Parallelanordnung kann dessen Sekundärbatterie durch eine elektrische Ausgangsleistung aus einem Generator aufladen, der an einer Brennkraftmaschine und den Antriebsrä dern gekoppelt ist. Das heißt, daß besondere Vorrichtungen wie eine Aufladeeinrichtung und eine Entladeeinrichtung sowie deren manuelle Betätigungen zum Antrieb dieser Fahrzeuge nicht erforderlich sind, da die verschiedenen Bauarten der Hybridfahrzeuge die Sekundärbatterien mit eingebauten Kompo nenten aufladen können. Nichtsdestotrotz müssen, da die An gleichsaufladung und die Wiederauffrischungsentladung erfor derlich sind, Hybridfahrzeuge mit einer Aufladeeinrichtung und einer Entladeeinrichtung ausgestattet sein, und müssen in einer Umgebung verwendet werden, in der die Infrastruktur wie Auflade- und Entlade-Vorrichtungen entlang Straßen oder in Werkstätten bzw. Tankstellen verfügbar ist. Da die An gleichsaufladung und die Wiederauffrischungsentladung nicht häufig ausgeführt werden, sind diese Ausstattung und die In frastruktur sehr teuer. Deshalb gibt es zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen umständlichen Bedienungen das Pro blem hoher Aufbaukosten, wie Baukosten der Auflade- und Ent ladevorrichtungen usw., sowie die Notwendigkeit, Infrastruk turen mit einer Anzahl von Werkstätten vorzusehen, die die Auflade- und Entladevorrichtungen usw. aufweisen.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Anwender von den manuellen Auflade- und Entladebedienungen für die An gleichsaufladung und Wiederauffrischungsentladung durch Be seitigung der Notwendigkeit zur Installierung von großen Ein richtungen an dem Fahrzeug oder der Vorbereitung von Vorrich tungen für die Angleichsaufladung und Wiederauffrischungsent ladung auf der Grundlage von neu eingeführten Batterie-Peri pherieschaltungen und deren Steuerungsablauf bei dem Elektro motorfahrzeug zu befreien. Dabei sollen Beschränkungen bei der Reichweite von Hybridfahrzeugen durch Lösen der vorste hend beschriebenen Aufgabe, insbesondere mit Hybridfahrzeu gen, genauer dadurch erreicht werden, daß die Einbaukosten verringert werden und das Fahrzeug von den Beschränkungen ei ner großen Infrastruktur befreit wird. Dabei soll ermöglicht werden, durch Anwenden verbesserter Batterie-Peripherieschal tungen gemäß der Erfindung zum Ausgleich von Batterieladezu ständen das Fahrzeug mit den Batterien anzutreiben, deren La dezustände im wesentlichen genau zueinander ausgeglichen sind. Darüberhinaus soll verhindert werden, daß das Fahrzeug mit deutlich unterschiedlichen Elektrodenzuständen zwischen den Batterien aufgrund einer unterbrochenen Angleichsaufla dung oder Wiederauffrischungsentladung startet, indem die Ab sicht eines Anwenders bei der Ausführung einer Angleichsauf ladung oder einer Wiederauffrischungsentladung bei der Aufla de-/Entladeverwaltungsabfolge berücksichtigt wird. Schließ lich soll die für die Angleichsaufladung und die Wiederauf frischungsentladung erforderliche Zeitdauer verkürzt werden und ein Ladezustands-Ungleichgewicht zwischen den Batterien unmittelbar nach dem Fahrzeugstart schnell beseitigt werden, indem die Batterie-Ladezustandsverwaltungsabfolge mit der Batterie-Auflade-/Entladesteuerungsabfolge verbunden wird.

Ein Elektromotorfahrzeug, bei dem die Erfindung angewendet wird, weist beispielsweise einen Batterieblocksatz und eine das Fahrzeug antreibende Motor-/Generatoreinheit auf. Der Bat terieblocksatz weist Batterieblocks mit jeweils einer elek tromotorischen Kraft auf, wobei die das Fahrzeug antreibende Motor-/Generatoreinheit zur Versorgung der Reihenschaltung dieser Batterieblöcke mit elektrischer Energie an die sowie zum Empfang von elektrischer Energie daraus verwendet wird. Anders ausgedrückt sind bei dem Elektromotorfahrzeug Batteri en in eine Vielzahl von Gruppen, d. h. Batterieblöcke mit je weils einer elektromotorischen Kraft unterteilt. Während der Fahrt sind diese Batterieblöcke in Reihe miteinander ver schaltet, damit an die das Fahrzeug antreibende Motor-/Gene ratoreinheit eine ausreichende Spannung angelegt wird und ei ne elektrische Energie daraus empfangen wird. Gemäß einem be vorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Bestimmung durchge führt, ob eine vorbestimmte Ausführungsbedingung für eine An gleichsaufladung (oder eine Wiederauffrischungsentladung) in bezug auf den vorstehend beschriebenen Batterieblocksatz zu trifft oder nicht. Falls die Ausführungsbedingung zutrifft, wird bei jedem der vorstehend beschriebenen Batterieblöcken ein erzwungener Ladungsaustausch von einem Batterieblock zum nächsten Batterieblock ausgeführt, wenn kein Bedarf zur Über tragung (zur Zufuhr und zum Empfang) elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreiben den Motor-/Generatoreinheit auftritt. Eine Angleichsaufladung (oder eine Wiederauffrischungsentladung) wird für jeden Bat terieblock durch Einstellung eines vorbestimmten angegliche nen Ladezustands (oder wiederaufgefrischten Ladezustands) als Steuerungssollwert ausgeführt.

Der vorstehend beschriebene "erzwungene Ladungsaustausch zwi schen Batterieblöcken" bedeutet beispielsweise einen Vorgang, bei dem die Entladungsenergie eines Batterieblocks angehoben (boosted) und ein anderer Batterieblock mit der angehobenen Entladungsenergie erzwungen aufgeladen wird, nämlich einen Vorgang, um absichtlich ein extremes Ladezustands-Ungleich gewicht ohne Zufuhr von Energie zu und Empfang von Energie aus einer externen Schaltung zu verursachen. Außerdem ist die "Ausführungsbedingung" beispielsweise ein Übermaß des Span nungsungleichgewichts zwischen Batterien oder zwischen Batte rieblöcken über einen vorbestimmten Pegel, oder ein Übermaß von verstrichener Zeitdauer über eine vorbestimmte Zeitdauer nach der letzten Angleichsaufladung oder der letzten Wieder auffrischungsentladung hinaus. "Ein angeglichener Ladezu stand" und "ein wiederaufgefrischter Ladezustand" haben bei spielsweise einen Wert, der etwas größer als 100% bzw. nahe bei 0% liegt.

Wie vorstehend beschrieben, wird die Angleichsaufladung oder die Wiederauffrischungsentladung durch einen erzwungenen La dungsaustausch zwischen Batterieblöcken erreicht, ohne daß elektrische Energie zu einer externen Vorrichtung oder Ein richtung zugeführt wird oder von dieser empfangen wird. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt es daher keinen Bedarf, große Fahrzeugeinrichtungen anzupassen oder Vorrichtungen für die Angleichsaufladung und die Wiederauffrischungsentladung au ßerhalb des Fahrzeugs zu bauen. Dies befreit die Anwender von der manuellen Bedienung zur Ausführung der Angleichsaufladung und der Wiederauffrischungsentladung, was zu einer verbesser ten Verwendbarkeit führt. Außerdem werden, da lediglich rela tiv kompakte und kostengünstige Komponenten, wie ein Anhe bungseinrichtung (Booster) und ein Schaltschütz (Schalter) anstatt der herkömmlichen Auflade- oder Entladeeinrichtungen oder -vorrichtungen erforderlich sind, keine neuen Anforde rungen an die Infrastruktur herbeigeführt, wobei keine deut lichen Kostenansteigungen auftreten.

Wie aus der Definition hervorgeht, sind die Angleichsaufla dung und die Wiederauffrischungsentladung Vorgänge zum An gleichen des Elektrodenzustands durch absichtliches Herbei führen von extrem hohen bzw. niedrigen Ladezuständen. Bei der Erfindung führt, da ein Batterieblock zur Ausführung der An gleichsaufladung (oder der Wiederauffrischungsentladung) des anderen Batterieblocks verwendet wird, die Angleichsaufladung (oder die Wiederauffrischungsentladung) zu einem Ladezu stands-Ungleichgewicht zwischen den Batterieblöcken unterein ander. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach Beendigung einer Angleichsaufladung (oder einer Wiederauffrischungsentladung) für jeden Batte rieblock das aus der Angleichsaufladung (oder der Wiederauf frischungsentladung) folgende Ladezustands-Ungleichgewicht durch aufeinanderfolgendes Durchführen eines erzwungenen La dungsaustauschs von einem Batterieblock zu einem anderen Bat terieblock für jeden der vorstehend beschriebenen Batterie blöcke beseitigt, damit die Verknappung bei einem Batterie block durch Verwendung der Ladung aus einem anderen Batte rieblock ausgefüllt wird. Außerdem wird gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwischen den Batterieblöcken bei der Fahrt des Fahrzeugs durch aufeinander folgendes Ausführen von erzwungenen Ladungsaustauschen von einem Batterieblock zu ei nem anderen Batterieblock für jeden der vorstehend beschrie benen Batterieblöcke in derselben Weise wie in dem Fall un mittelbar nach der Angleichsaufladung oder der Wiederauffri schungsentladung beseitigt, wenn die Notwendigkeit zur Über tragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreibenden Motor-/Generatoreinheit nicht vorhanden ist, oder wenn eine Möglichkeit zum zeitweiligen Stoppen der Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreibenden Motor- /Generatoreinheit auftritt. Gemäß diesen Ausführungsbeispie len wird das Ladezustandsgleichgewicht zwischen den Batte rieblöcken mit den Schaltungen und Einrichtungen zum erzwun genen Ladungsaustausch erreicht, die für die Angleichsaufla dung oder die Wiederauffrischungsentladung wie vorstehend be schrieben verwendet werden. Deshalb sind die Probleme, die aus dem Ladezustands-Ungleichgewicht zwischen den Batterie blöcken entstehen, ohne die Hinzufügung von speziellen Schal tungen oder Einrichtungen oder einer Erhöhung bei den Einbau kosten vermeidbar. Beispielsweise kann das Auftreten einer übermäßigen Aufladung (einschließlich der, die durch eine Wiedergewinnung oder bei einem Hybridfahrzeug durch elektri sche Energie aus anderen elektrischen Energiequellen verur sacht wird) und einer übermäßigen Entladung während der Fahrt und somit Lebensdauerverkürzungen bei den Batterien verhin dert werden.

Zusätzlich kann durch Ausführung eines Vorgangs zur Beseiti gung des Ladezustands-Ungleichgewichts unmittelbar nach der Angleichsaufladung oder der Wiederauffrischungsentladung in den meisten Fällen das Fahrzeug die Fahrt mit im wesentlichen ausgeglichenen Ladezuständen starten, selbst wenn die An gleichsaufladung oder die Wiederauffrischungsentladung durch einen erzwungenen Ladungsaustausch von einem Batterieblock zu einem anderen Batterieblock, d. h. einen Vorgang zur absicht lichen Verursachung des Ladezustands-Ungleichgewichts ausge führt worden ist. Jedoch besteht, wenn eine Angleichsaufla dung oder eine Wiederauffrischungsentladung durch einen er zwungenen Ladungsaustausch von einem Batterieblock zu einem anderen Batterieblock oder ein Vorgang zur Beseitigung eines Ladezustands-Ungleichgewichts durch den erzwungenen Ladungs austausch von einem Batterieblock zu dem anderen Batterie block aus irgendeinem Grund zum Startzeitpunkt unterbrochen wird, immer noch ein Ladezustands-Ungleichgewicht zwischen den Batterieblöcken, der zur Beibehaltung der Lebensdauer der Batterien nicht vernachlässigt werden kann. Um diesem Problem zu begegnen, wird gemäß einem weiteren bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel ein Vorgang zur Beseitigung des Ladezustands-Un gleichgewichts zwischen den Batterieblöcken ausgeführt, wenn die Notwendigkeit zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreiben den Motor-/Generatoreinheit nicht besteht (beispielsweise, wenn der Fahrer den Zündschlüssel ausschaltet), oder wenn die Möglichkeit für einen zeitweiligen Stopp der Zufuhr von elek trischer Energie aus den Batterieblöcken zu der das Fahrzeug antreibenden Motor-/Generatoreinheit oder umgekehrt auftritt (beispielsweise, wenn ein Umstellhebel bzw. Wählhebel in eine neutrale oder eine Parkposition eingestellt wird). Falls in einem derartigen Fall ein erzwungener Ladungsaustausch von einem Batterieblock zu einem anderen Batterieblock durchge führt wird, wird eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwi schen den Batterieblöcken zum Startzeitpunkt schnell ohne Be hinderung bei der Fahrt beseitigt.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er findung wird vor der Ausführung einer Angleichsaufladung (oder einer Wiederauffrischungsentladung) die zur Ausführung notwendige Zeitdauer dem Fahrzeugfahrer mitgeteilt, um dafür eine Erlaubnis zu erhalten. Falls von dem Fahrer die Erlaub nis erhalten wird, wird die Angleichsaufladung (oder die Wie derauffrischungsentladung) ausgeführt. Falls die Erlaubnis nicht erhalten wird, wird die Angleichsaufladung (oder die Wiederauffrischungsentladung) verboten. Deshalb können die Umstände, bei denen eine Angleichsaufladung oder eine Wieder auffrischungsentladung trotz eines kurzen Stopps ausgeführt werden und somit zum Zeitpunkt des erneuten Startens ein deutlicher Ladezustandsunterschied zwischen den Batterieblöc ken sich erneut einstellt und der ungleiche Elektrodenzustand verbleibt, nicht auftreten, da die Ausführung einer Angleich saufladung oder einer Wiederauffrischungsentladung entspre chend der Absicht des Fahrers bezüglich der Ausführung einer Angleichsaufladung oder einer Wiederauffrischungsentladung erlaubt oder verboten werden kann. Andererseits würde dies zu einer übermäßigen Aufladung und einer übermäßigen Entladung der Batterien und somit zu einer verkürzten Batterielebens dauer führen.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er findung wird die Ausgangsleistung einer elektrischen Energie quelle mit variabler Ausgangsleistung der Reihenschaltung der Batterieblöcke beaufschlagt. Wenn es notwendig ist, elektri sche Energie aus den Batterieblöcken zu der das Fahrzeug an treibenden Motor-/Generatoreinheit und umgekehrt zuzuführen, wird die Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung derart gesteuert, daß der Ladezu stand der vorstehend in Reihe geschalteten Batterieblöcke stets innerhalb eines Sollwertbereichs liegt. Wenn die Aus gangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung gesteuert wird und die Ausführungsbedingung der Angleichsaufladung (oder der Wiederauffrischungsentla dung) zutrifft, wird der Sollwertbereich des Ladezustands für die in Reihe geschalteten Batterieblöcke nahe an einem ange glichenen Ladezustand (oder wiederaufgefrischten Ladezustand) eingestellt. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbei spiel der Erfindung wird ein kleiner Bereich einschließlich eines durchschnittlichen Ladezustands dieser Batterieblöcke als Sollwert-Ladezustandsbereich eingestellt, wenn eine deut liche Ladezustandsdifferenz zwischen den vorstehend beschrie benen Batterieblöcken besteht.

Diese Ausführungsbeispiele sind Beispiele für die Anwendung dieser Erfindung bei einem Hybridfahrzeug, insbesondere bei einer Bauart, bei der Batterien durch die Ausgangsleistung einer eingebauten elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung aufgeladen werden. Mit einem Hybridfahrzeug, bei dem diese Erfindung wie gemäß diesen Ausführungsbeispie len angewendet wird, gibt es keinen Bedarf, Auflade- oder Entladevorrichtungen oder -einrichtungen vorzusehen. Dies verringert die Einbaukosten und Beschränkungen bei dem ver fügbaren Platz, wodurch Beschränkungen bei der Reichweite des Hybridfahrzeugs beseitigt werden. Gemäß diesen Ausführungs beispielen wird außerdem ein Ladezustand der Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterieblöcke durch Steuerung der Aus gangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung (beispielsweise eines durch eine Brennkraft maschine betriebenen Generators) derart verwaltet, daß ein Ladezustand stets innerhalb eines Sollwertbereichs liegt. Ge mäß diesen Ausführungsbeispielen ist die Verwaltung des Lade zustands mit der Steuerung der Aufladung und der Entladung der Batterien verbunden.

Das erste Verbindungsverfahren ist wie nachstehend beschrie ben. Wenn die Ausführungsbedingungen der Angleichsaufladung oder der Wiederauffrischungsentladung zutreffen, wird der La dezustand der Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterie blöcke derart verwaltet, daß er sich stets innerhalb eines Bereichs befindet, der sich von dem normalen Sollwertbereich unterscheidet. Das heißt, daß ein Sollwertbereich eines Lade zustands während der Fahrt auf einen Bereich eingestellt wird, der relativ nahe an dem angeglichenen Ladezustand (nämlich dem Sollwert eines Ladezustands zum Zeitpunkt der Angleichsaufladung) liegt, wenn eine Angleichsaufladung not wendig ist, und wird demgegenüber auf einen Bereich einge stellt, der relativ nahe an einem wiederaufgefrischten Lade zustand (nämlich dem Sollwert eines Ladezustands zum Zeit punkt einer Wiederauffrischungsentladung) liegt, wenn eine Wiederauffrischungsentladung erforderlich ist. Durch Verbin dung der Verwaltung der Ladezustände der Batterien mit der Steuerung der Aufladung und der Entladung der Batterien wie vorstehend beschrieben wird die für eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung erforderliche Zeitdau er verkürzt.

Das zweite Verbindungsverfahren ist nachstehend beschrieben. Wenn eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwischen den Batte rieblöcken besteht, wird ein Sollwertbereich eines Ladezu stands auf einen sehr engen Bereich beschränkt, damit eine übermäßige Aufladung eines Batterieblocks auf einen hohen La dezustand oder eine übermäßige Entladung eines Batterieblocks auf einen niedrigen Ladezustand nicht auftreten kann. Folg lich ist, selbst wenn eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwischen den Batterieblöcken zum Startzeitpunkt oder bei ei nem Punkt während der Fahrt bestanden hat, eine Beschädigung der Batterien aufgrund einer übermäßigen Aufladung oder einer übermäßigen Entladung jedes Batterieblocks vermeidbar. Zu sätzlich kann durch Kombination des zweiten Verfahrens mit dem Ausführungsbeispiel, gemäß dem ein erzwungener Ladungs austausch durchgeführt wird, wenn die Notwendigkeit zur Über tragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreibenden Motor-/Generatoreinheit nicht besteht, oder wenn es eine Möglichkeit für einen zeitweiligen Stopp der Übertragung elektrischer Energie zwischen den Bat terieblöcken und der das Fahrzeug antreibenden Motor-/Gene ratoreinheit auftritt, ein aus einer Unterbrechung einer An gleichsaufladung usw. folgendes Ungleichgewicht schnell durch die Ladezustandsverwaltung während der Fahrtzeitdauer oder einem Ladungsaustauschvorgang zum Neutralzeitpunkt beseitigt werden.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen unter Be zugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gesamten Systemaufbaus eines Elektromotorfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Anordnung von Peripherie schaltungen einer Hybridfahrzeug-Steuereinheit (HVECU) und einer Batterie-Steuereinheit (Batterie-ECU) gemäß diesem Aus führungsbeispiel,

Fig. 3 ein Schaltbild, das eine interne Verschaltung einer Batterieschaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 4 ein Schaltbild, das das Innere eines Zweirichtungs-Auf wärtsstellers gemäß diesem Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Prinzips der An gleichsaufladung gemäß diesem Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 eine schematische Darstellung des Prinzips der Wieder auffrischungsentladung gemäß diesem Ausführungsbeispiel,

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Ladezustands-Un gleichgewichts zwischen Batterieblöcken,

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines beschränkten Soll wert-Ladezustandsbereichs zur Beseitigung des Ungleichge wichts,

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Sollwert-Ladezu standsbereichsverschiebung, wenn eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung notwendig geworden ist,

Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Betriebsabfolge der Hybrid fahrzeug-Steuereinheit,

Fig. 11 ein Flußdiagramm einer Steuerungsabfolge der Batte rie-Steuereinheit während der Fahrtzeitdauer,

Fig. 12 ein Flußdiagramm einer Steuerungsabfolge der Batte rie-Steuereinheit nach Ausschalten eines Zündschalters ist,

Fig. 13 ein Flußdiagramm einer Steuerungsabfolge der Batte rie-Steuereinheit bei einer Angleichsaufladung,

Fig. 14 ein Flußdiagramm einer Steuerungsabfolge der Batte rie-Steuereinheit bei einer Wiederauffrischungsentladung, und

Fig. 15 ein Flußdiagramm einer Steuerungsabfolge der Batte rie-Steuereinheit bei einer ausgleichenden Auf- und Entla dung.

Unter Bezug auf die Zeichnung sind nachstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.

(1) Systemaufbau

Fig. 1 zeigt das gesamte System eines Elektromotorfahrzeugs, das als Hybridfahrzeug in Reihenanordnung gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel aufgebaut ist. Das Fahrzeug gemäß Fig. 1 weist einen Systemaufbau auf, bei dem ein Motor 14 durch aus einem durch eine Brennkraftmaschine angetriebenen Generator 10 und einer Batterieschaltung 12 erhaltene elektrische Energie an getrieben wird, wobei ein ausgegebenes Drehmoment des Motors 14 Antriebsrädern 16 beaufschlagt wird. Der durch eine Brenn kraftmaschine angetriebene Generator 10 weist eine Brenn kraftmaschine 18 und eine Motor-/Generatoreinheit 20 auf, de ren Achsen mechanisch miteinander verbunden sind. Die Motor- /Generatoreinheit 20 kann entweder als durch die Brennkraft maschine 18 angetriebenen Generator oder als Motor verwendet werden, der der Maschine 18 ein Drehmoment hinzufügt. Zur Beibehaltung von Effizienz usw. werden Drei-Phasen-Wech selstrommaschinen als Motor-/Generatoreinheit 20 und als den das Fahrzeug antreibenden Motor 14 verwendet. Zur Verbin dung der Motor-/Generatoreinheit 20 und des Motors 14 mit der Batterieschaltung 12, bei der es sich um eine Gleichstrom quelle handelt, und damit deren Ausgangsdrehmomente usw. steuerbar gemacht werden, sind Umrichter 22 und 24 jeweils zwischen der Motor-/Generatoreinheit 20 und der Batterie schaltung 12 bzw. zwischen der Batterieschaltung 12 und dem Motor 14 angeordnet.

Bei diesem Systemaufbau kann deshalb die entladene Ausgangs leistung der Batterieschaltung 12 durch den Umrichter 24 in einen Drei-Phasen-Wechselstrom zum Antrieb des Motors 14 um gewandelt werden, wobei durch den Motor 14 wiedergewonnene Bremsenergie durch den Umrichter 24 in einen Gleichstrom um gewandelt werden kann, damit diese der Batterieschaltung 12 wie bei einem reinen Elektrofahrzeug zugeführt wird. Außerdem kann durch Betrieb der Brennkraftmaschine 18 und Verwendung der Motor-/Generatoreinheit 20 als Generator erhaltene elek trische Energie durch den Umrichter 22 in Gleichstrom und dann durch den Umrichter 24 in einen Drei-Phasen-Wechselstrom derart zurück umgewandelt werden, daß diese dem Motor 14 zu geführt werden kann. Deshalb kann ein Fahrzeug ohne Auf- und Entladung der Batterieschaltung 12 (nämlich ohne Veränderung der Ladezustände der Batterien in der Batterieschaltung 12) angetrieben werden. Die erzeugte Ausgangsleistung der Motor- /Generatoreinheit 20 (genauer gesagt der aus dem Umrichter 22 ausgegebene Gleichstrom) kann ebenfalls zum Aufladen der Bat terien bei der Batterieschaltung 12 verwendet werden. Zusätz lich wird durch eine Umwandlung der entladenen Ausgangslei stung der Batterieschaltung 12 in einen Drei-Phasen-Wech selstrom durch den Umrichter 22 und Betrieb der Motor- /Generatoreinheit 20 als Motor durch die erhaltene elektri sche Energie die Brennkraftmaschine 18 gestartet.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden zwei Bauarten von als elektronische Steuerungseinheiten (ECU) bezeichnete Steue rungseinrichtungen zur Steuerung dieser Komponenten verwen det. Eine nachstehend als Hybridfahrzeug-Steuereinheit (HVECU) bezeichnete elektronische Steuereinheit des Hybrid fahrzeugs 26 von zwei Steuereinheiten weist, zumindest wäh rend der Zündschalter (IG) eingeschaltet ist, eine Funktion zur Steuerung der Ausgangsleistung usw. des Motors 14 und der Brennkraftmaschine 18 auf. Das heißt, daß durch Steuerung des Schaltvorgangs des Umrichters 22 die Hybridfahrzeug-Steuer einheit 26 den Motor 14 antreibt und die Erzeugung von zur Beibehaltung der Ladezustände der Batterien bei der Batterie schaltung 12 innerhalb eines Sollwertbereichs erforderliche elektrische Energie durch die Motor-/Generatoreinheit 20 so wie eine Abgabe eines zum Starten der Brennkraftmaschine 18 erforderlichen Drehmoments durch die Motor-/Generatoreinheit 20 bewirkt. Durch Steuerung eines Schaltvorgangs des Umrichters 24 bewirkt die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 ebenfalls die Abgabe eines Drehmoments entsprechend der Betätigung ei nes Beschleunigungspedals, eines Bremspedals, eines Wählhe bels, usw. seitens des Motors 14. Zur Steuerung der Umrichter 22 und 24 und zur Beibehaltung einer Drehzahl der Brennkraft maschine 18 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs eines ho hen Wirkungsgrades erfaßt und bezieht sich die Hybridfahr zeug-Steuereinheit 26 auf Rotorwinkelpositionen oder die Mo tordrehung des Motors 14 und der Motor-/Generatoreinheit 20 jeweils mittels Rotationssensoren 28 und 30. Die Hybridfahr zeug-Steuereinheit 26 führt eine derartige Steuerung mittels Signalen durch, die einer Batterie-Steuereinheit 32 zugeführt und aus dieser empfangen werden. Die Batterie-Steuereinheit 32 erfaßt Auflade- und Entladeströme, Spannungen, Temperatu ren usw. der Batterien bei der Batterieschaltung 12, über prüft deren Ladezustände, führt der Hybridfahrzeug-Steuer einheit 26 erforderliche Informationen zu und bewirkt eine Anzeige davon durch eine Anzeigeeinheit, während der Zünd schalter eingeschaltet ist, und für eine Zeitdauer, nachdem der Zündschalter ausgeschaltet ist.

Fig. 2 zeigt einen ausführlicheren Aufbau der Peripherie schaltungen der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und der Bat terie-Steuereinheit 32. Ein gemäß Fig. 2 durch die Bezugszahl 34 bezeichnetes Bauelement ist eine Hilfsbatterie, die elek trische Antriebsenergie an eingebaute elektrische Einrichtun gen abgibt, die durch eine relativ schwache elektrische Ener gie betrieben werden. Die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und die Batterie-Steuereinheit 32 werden ebenfalls mit dieser An triebsenergie aus der Hilfsbatterie 34 versorgt, wobei der durch den Fahrer betätigte Zündschalter IG und eine Diode D3 oder D4 zur Steuerung einer Stromrichtung auf den Zufuhrwegen der elektrischen Energie von der Hilfsbatterie 34 zu der Hy bridfahrzeug-Steuereinheit 26 und der Batterie-Steuereinheit 32 vorgesehen sind. Wenn der Zündschalter IG eingeschaltet wird, beginnt die Zufuhr elektrischer Energie zu der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und der Batterie-Steuereinheit 32. Wenn der Zündschalter IG ausgeschaltet wird, wird die Zufuhr beendet. Jedoch sind jeweils selbsterregende (selbsthaltende) Schaltschütze S3 und S4 zur Beibehaltung der elektrischen Energiezufuhr mit der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und der Batterie-Steuereinheit 32 verbunden, wobei die Erregungsspu len bei den Schaltschützen S3 und S4 jeweils durch einen Transistor Q3 bei der Batterie-Steuereinheit 32 bzw. einen Transistor Q4 bei der Hybridfahrzeug-Steuerschaltung 26 be trieben werden. Deshalb kann durch ein vorheriges Einschalten von deren internen Transistoren Q3 und Q4 und Leiten eines elektrischen Stroms jeweils zu den entsprechenden Schalt schützen S3 und S4 die Batterie-Steuereinheit 32 und die Hy bridfahrzeug-Steuereinheit 26 selbst nach Ausschalten des Zündschalters IG weiterhin elektrische Energie erhalten.

Außerdem sind eine Anzeigeeinheit 36 und ein Schalter SW mit der Batterie-Steuereinheit 32 verbunden. Durch die Anzeige einheit 36 wird dem Fahrzeugfahrer usw. die Notwendigkeit zur Angleichsaufladung/zur Wiederauffrischungsentladung und deren notwendige Zeitdauer mitgeteilt. Insbesondere wenn die Batte rie-Steuereinheit 32 beurteilt, daß eine Angleichsaufladung notwendig ist, bewirkt diese beispielsweise nach Ausschalten des Zündschalters IG ein Aufleuchten eines Angleichsaufla dungs-Anzeigeteils 38 an der Anzeigeeinheit 36. Wenn die Bat terie-Steuereinheit 32 beurteilt, daß eine Wiederauffri schungsentladung erforderlich ist, bewirkt diese beispiels weise nach Ausschalten des Zündschalters IG ein Aufleuchten eines Wiederauffrischungsentladungs-Anzeigeteils 40 an der Anzeigeeinheit 36. In beiden Fällen bewirkt sie die Anzeige der notwendigen Zeitdauer durch ein Zeitdauer-Anzeigeteil 42 an der Anzeigeeinheit 36. Der Fahrer usw. vergleicht die an dem Zeitdauer-Anzeigeteil 42 angezeigte erforderliche Zeit dauer mit der erwarteten Stoppzeit usw. und weist die Batte rie-Steuereinheit 32 durch Betätigung des Schalters SW an, eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentla dung zu beginnen, falls er beurteilt, daß "während der Stopp zeit (während der Zündschalter ausgeschaltet ist) eine An gleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung been det werden kann".

Fig. 3 zeigt eine interne Verschaltung der Batterieschaltung 12. Viele Batterien, wie eine Bleibatterie und eine nickelme tallisierte Wasserstoffbatterie, sind bei der Batterieschal tung 12 vorgesehen, wobei alle diese Batterien zu einem der zwei Batterieblöcke A und B gehören, und bei jedem der Batte rieblöcke A und B die Batterien in Reihe geschaltet sind. Zwischen den Batterieblöcken A und B (zwischen dem negativen Anschluß des Batterieblocks A und dem positiven Anschluß des Batterieblocks B gemäß Fig. 3) ist ein Schaltschütz SM ange ordnet, wobei das Schaltschütz SM normalerweise in dem einge schalteten Zustand gehalten wird. Wenn das Schaltschütz SM eingeschaltet ist, werden zwei andere Schaltschütze S1 und S2 in dem ausgeschalteten Zustand gehalten. Deshalb sind die Batterieblöcke A und B normalerweise in Reihe geschaltet, das heißt, daß alle Batterien in Reihe geschaltet sind. Die in Reihe geschalteten Batterieblöcke A und B sind zwischen Gleichstromanschlüssen der Umrichter 22 und 24 geschaltet.

Bei der Batterieschaltung 12 ist außerdem ein Zweirichtungs-Auf wärtssteller 44 vorgesehen. Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 eine Diode D1 zur Steue rung der Stromrichtung, um einen elektrischen Strom von einem Anschluß a zu einem Anschluß c zu leiten, einen Transistor Q1 zum Ein- bzw. Ausschalten einer an einer Anode der Diode D1 angelegten Spannung, eine Reaktanz L1 zum Speichern von Ener gie auf der Grundlage dieses Schaltvorgangs, sowie einen Schaltschütz (oder einen Halbleiterschalter) S5 auf, der wäh rend des Verstärkens in der Richtung von ab→cd eingeschaltet wird und während des Verstärkens in der Richtung von cd→ab ausgeschaltet wird. Wenn zwischen den Anschlüssen a und b ei ne Spannung angelegt wird, wird die Spannung durch einen Schaltvorgang des Transistors Q1 und durch Speichern der Energie in der Reaktanz L1 auf der Grundlage dieses Schalt vorgangs angehoben, wobei die angehobene Spannung zwischen den Anschlüssen c und d auftritt. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Anschlüsse a und b mit den positiven bzw. negativen An schlüssen des Batterieblocks A verbunden, sowie die Anschlüs se c und d jeweils mit den positiven und negativen Anschlüs sen des Batterieblocks B verbunden. Deshalb kann, wenn das Schaltschütz SM ausgeschaltet ist und die Schaltschütze S1 und S2 zwischen den Batterieblöcken entsprechend den An schlüssen b und c eingeschaltet sind, die Spannung über dem Batterieblock A durch die Wiederholung des Schaltvorgangs des Transistors Q1 angehoben und an den Batterieblock B angelegt werden, wodurch der erzwungene Ladungsaustausch von den zu dem Batterieblock A zugehörigen Batterien zu den zu dem Bat terieblock B zugehörigen Batterien ermöglicht wird. Der Zwei richtungs-Aufwärtssteller 44 weist außerdem eine Diode D2, einen Transistor Q2, eine Reaktanz L2 und einen Schaltschütz S6 zum Vorsehen einer derartigen Funktion in zwei Richtungen auf, nämlich damit die Spannung zwischen den Anschlüssen c und d angehoben wird und die angehobene Spannung zwischen den Anschlüssen a und b ausgegeben wird. Die Schaltschütze S5 und S6 verhindern, daß ein elektrischer Strom in einer der erwar teten Stellrichtung entgegengesetzten Richtung fließt.

Bei der Batterieschaltung 12 sind Stromsensoren 46 und 48, Spannungssensoren 50 und 52 sowie Temperatursensoren 54 und 56 zum Erhalt von für die Batterie-Steuereinheit 32 und die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 notwendigen Informationen an geordnet. Die Sensoren 46, 48 und 50 erfassen jeweils einen Strom IA, eine Spannung VA, und eine Temperatur TA des Batte rieblocks A, wobei die Sensoren 48, 52 und 56 jeweils einen Strom IB, eine Spannung VB und eine Temperatur TB des Batte rieblocks B erfassen. Auf der Grundlage der durch diese Sen soren erhaltenen Informationen überprüft die Batterie-Steuer einheit 32 einen Ladezustand für jeden der Batterieblöcke A und B. Die Batterie-Steuereinheit 32 steuert außerdem die Schaltschütze SM, S1 und S2 sowie die Transistoren Q1 und Q2. Wiederum fließt lediglich ein schwacher elektrischer Strom durch die den Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 bildenden Bau elemente, wobei somit kostengünstige Bauelemente für die Schaltschütze S1, S2, Q1 und Q2 verwendet werden können. Da bei Abgabe eines elektrischen Antriebsstroms für den Motor 14 ein großer elektrischer Strom durch das Schaltschütz SM flie ßen kann, muß ein relativ teueres Bauelement als das Schalt schütz SM verwendet werden. Jedoch wird durch das Vorsehen des Schaltschützes SM kein Bauelement hinzugefügt, da ein herkömmlicher Haupt-Schaltschütz, der oft bei den Gleich stromeingangsanschlüssen der Vorrichtungen des Erfinders an geordnet ist, als Schaltschütz SM verwendet werden kann, in dem einfach die Bauelementposition verändert wird. Deshalb werden die Kosten nicht erhöht.

Gemäß Fig. 3 ist das Schaltschütz SM als einzelner Schalt schütz gezeigt. Jedoch kann, damit ein plötzlicher Anstieg des elektrischen Stroms aufgrund einer Ladung eines (nicht gezeigten) zwischen den Gleichstromanschlüssen der Umrichter 22 und 24 angeordneten Kondensators verhindert oder verrin gert wird, das Schaltschütz SM einen Widerstand zur Begren zung eines elektrischen Aufladestroms, einen in Reihe mit dem Widerstand geschalteten ersten Schaltschütz und einem zweiten Schaltschütz zum Kurzschließen beider Anschlüsse der Reihen schaltung des ersten Schaltschützes und des Widerstands nach Beendigung des Übergangsphänomens aufgrund der Aufladung des Kondensators aufweisen.

(2) Erzwungener Ladungsaustausch zwischen Batterieblöcken

Fig. 5 zeigt das Prinzip der Angleichsaufladung gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wobei Fig. 6 das Prinzip der Wiederauf frischungsentladung gemäß diesem Ausführungsbeispiel dar stellt. Wie vorstehend beschrieben, ist ein kennzeichnendes Verarbeitungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel, die Angleichsaufladung und die Wiederauffrischungsentladung mit der in die Batterieblöcke A und B unterteilte Batterieschal tung 12 und dem dabei angeordneten Zweirichtungs-Aufwärts steller 44 ohne eine externe Energiequelle zu ermöglichen, nachdem der Zündschalter IG ausgeschaltet ist.

Zunächst werden, wenn eine Angleichsaufladung erforderlich ist und dessen Ausführungsbedingung erfüllt ist, Ladungen er zwungen von einem Batterieblock (beispielsweise A) zu einem anderen Batterieblock (beispielsweise B) durch den Zweirich tungs-Aufwärtssteller 44 wie in Fig. 5 (durch das erste A→B) gezeigt übertragen. Wenn der Ladezustand des Batterieblocks B mit den empfangenen Ladungen einen vorbestimmten großen Wert (beispielsweise einen Wert etwas größer als 100%) annimmt, wird die Ladung erzwungen in die entgegengesetzte Richtung übertragen (B→A gemäß Fig. 5). Zu dem Zeitpunkt, wenn der Ladezustand des Batterieblocks A mit den empfangenen Ladungen folglich einen vorbestimmten großen Wert annimmt, ist die An gleichsaufladung für sowohl den Batterieblock A als auch B beendet. Ahnlich werden, wenn eine Wiederauffrischungsentla dung erforderlich und deren Ausführungsbedingung erfüllt ist, Ladungen von dem Batterieblock A zu dem Batterieblock B über den Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 wie in Fig. 6 gezeigt erzwungen übertragen. Wenn der Ladezustand des Batterieblocks A einen vorbestimmten kleinen Wert (beispielsweise 0%) an nimmt, werden Ladungen erzwungen in die entgegengesetzte Richtung übertragen. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Ladezustand des Batterieblocks B folglich einen vorbestimmten kleinen Wert annimmt, ist die Wiederauffrischungsentladung für sowohl den Batterieblock A als auch B beendet.

Wie vorstehend beschrieben, bietet die abwechselnde Durchfüh rung eines erzwungenen Ladungsaustausches zwischen Batterie blöcken Vorteile einschließlich den, daß die Angleichsaufla dung und die Wiederauffrischungsentladung ohne eine besonders eingerichtete Auflade- oder Entladeausrüstung ermöglicht wird.

Außerdem kann der erzwungene Ladungsaustausch zwischen den Batterieblöcken dazu verwendet werden, daß ein Ausgleich der Ladezustände der Batterieblöcke untereinander bewirkt wird. Das heißt, daß nach einer Angleichsaufladung oder einer Wie derauffrischungsentladung gemäß dem vorstehend beschriebenen Prinzip ein Ladezustandsungleichgewicht zwischen den Batte rieblöcken A und B wie in Fig. 7 gezeigt auftritt. Falls die ses Ungleichgewicht unverändert belassen wird, kann ein Bat terieblock mit einem hohen Ladezustand einen übermäßigen Auf ladepegel annehmen, und ein Batterieblock mit einem niedrigen Ladezustand einen übermäßigen Entladepegel während der Fahrt annehmen. Nach einer Angleichsaufladung oder einer Wiederauf frischungsentladung gemäß dem vorstehend beschriebenen Prin zip werden zur Beseitigung des Ungleichgewichts Ladungen er zwungen von dem Batterieblock A mit einem hohen Ladezustand zu dem Batterieblock B mit einem niedrigen Ladezustand (was nachstehend als "ausgleichende Auf- und Entladung" bezeichnet ist) über den Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 übertragen, bis die Ladezustände beider Batterieblöcke annähernd gleich werden (nämlich bis eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwi schen den zwei Batterieblöcken verschwindet), wie durch das zweite A→B gemäß Fig. 5 und 6 gezeigt ist. Zu dem Zeitpunkt eines erneuten Einschaltens des Zündschalters IG nach der Ausführung der ausgleichenden Auf- und Entladung kann die Batterieschaltung 12 ohne einen Ungleichgewichtszustand der Ladezustände zwischen den Batterieblöcken verwendet werden.

Die ausgleichende Auf- und Entladung ist ein anderes, neu eingeführtes Merkmal gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Außer dem tritt ein Ladezustands-Ungleichgewicht wie in Fig. 7 ge zeigt auf, wenn die Angleichsaufladung oder die Wiederauffri schungsentladung (oder deren entsprechende ausgleichende Auf- und Entladung), die in Fig. 5 und 6 gezeigt sind) aus irgend einem Grund unterbrochen wird (beispielsweise weil der Zünd schalter IG eingeschaltet wird). Wie nachstehend beschrieben, kann dieses Ungleichgewicht verringert oder beseitigt werden, indem die ausgleichende Auf- und Entladung ausgeführt wird, wenn ein Wählhebel in eine neutrale Position (N) oder eine Parkposition (P) gestellt wird.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist außerdem das Fahrzeug einen durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Generator 10 auf, der es ermöglicht, daß ein Ladezustand der Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterien bei der Batterieschaltung 12 entsprechend einem Sollwertbereich durch Steuerung der Energieerzeugung des durch die Brennkraftmaschine angetriebe nen Generators 10 mittels der Steuerung des Umrichters 22 verwaltet wird. Deshalb kann eine Beschädigung der Batterien aufgrund einer übermäßigen Aufladung oder einer übermäßigen Entladung der Batterieblöcke A und B verhindert werden, indem ein Sollwertbereich eines Ladezustands enger als normal der art eingestellt wird, daß ein Mittelwert (typischerweise der Durchschnittswert) wie in Fig. 8 gezeigt zwischen den Ladezu ständen der zwei Batterieblöcke innerhalb dieses Bereichs fällt, wenn der Zündschalter IG eingeschaltet wird und wie in Fig. 7 gezeigt ein Ladezustands-Ungleichgewicht vorhanden ist. Diese Wirkung wird durch Verwendung der ausgleichenden Auf- und Entladung bei dem Stellen in die N- oder P-Position verbessert. Ein normaler Ladezustand-Sollwertbereich liegt beispielsweise bei 20-80% oder 30-70%. Wenn ein in Fig. 7 gezeigtes Ladezustands-Ungleichgewicht vorhanden ist, wird ein in Fig. 8 gezeigter begrenzter Sollwertbereich unter Ver wendung der durch (xA0 + xB0)/2 - ε gegebenen unteren Grenze der durch (xA0 + xB0)/2 + δ gegebenen oberen Grenze einge stellt (wobei 0 < ε < (1 - xA0)/2 und 0 < δ < xB0/2 gilt so wie xA0 und xB0 jeweils ein Ladezustand der Batterieblöcke A und B sind).

Darüberhinaus kann, wie in Fig. 9 gezeigt, falls ein Soll wertbereich sich von einem normalen Bereich (beispielsweise einem Bereich mit einem mittleren Wert von 50%) zu einem höheren Bereich (beispielsweise einem Bereich mit einem mittleren Wert von 80%) verschiebt, wenn eine An gleichsaufladung erforderlich ist, und, im Gegensatz dazu, falls ein Sollwertbereich sich von einem normalen Bereich zu einem niedrigeren Bereich (beispielsweise einem Bereich mit einem mittleren Wert von 30%) verschiebt, wenn eine Wieder auffrischungsentladung erforderlich ist, verhindert werden, daß unmittelbar nach Ausschalten des Zündschalters die Um stände auftreten, bei denen "eine Angleichsaufladung (oder eine Wiederauffrischungsentladung) jetzt erforderlich ist, jedoch aufgrund eines zu niedrigen (hohen) Ladezustands der Batterien nicht ausgeführt werden kann". Außerdem wird die für eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsauf ladung erforderliche Zeitdauer verkürzt, wodurch deren Aus führung ermöglicht wird, selbst wenn der Zündschalter nur für eine kurze Zeit ausgeschaltet ist. Dies erzeugt die Wirkung, daß eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsent ladung zu einem geeigneten Zeitpunkt sicher ausgeführt werden kann. Ob eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffri schungsentladung erforderlich ist oder nicht, kann durch Ver gleich der nach der letzten Angleichsaufladung oder Wieder auffrischungsentladung verstrichenen Zeitdauer oder eines Un gleichgewichts der gegenwärtigen Ladezustände oder einer Spannung mit deren Schwellwerten erfaßt werden. Ob eine An gleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung aus führbar ist oder nicht, kann anhand des Ladezustandpegels be urteilt werden. Das heißt, daß, falls der Ladezustand hoch genug ist, eine Angleichsaufladung ausführbar ist, und daß, falls der Ladezustand niedrig genug ist, eine Wiederauffri schungsentladung ausführbar ist.

Bei Fig. 5, 6 und 9 sind bei dem Zweirichtungs-Aufwärtsstel ler 44 und dessen Peripheriekomponenten auftretende Verluste zur vereinfachten Darstellung vernachlässigt. In wirklichen Situationen wird die Angleichsaufladung und die Wiederauffri schungsentladung nur gelegentlich ausgeführt, deshalb auf grund dieser Verluste nur eine geringe Verringerung des Fahr zeugwirkungsgrades auftritt und diese vernachlässigbar ist.

(3) Funktionsweise der Steuereinheiten

Zur Umsetzung des vorstehend beschriebenen Prinzips in die Praxis führen die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und die Batterie-Steuereinheit 32 die in Fig. 10-15 gezeigten Schritte aus. Fig. 10 zeigt Vorgänge der Hybridfahrzeug-Steuer einheit 26, während die anderen Fig. die der Batterie-Steuer einheit 32 darstellen.

Zunächst beginnen bei Einschalten des Zündschalters IG durch den Fahrer die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und die Batte rie-Steuereinheit 32 ihren Betrieb. Dann schaltet bei einem ersten Schritt die Batterie-Steuereinheit 32 die Schaltschüt ze S1 und S2 aus und schaltet das Schaltschütz SM sowie den Transistor Q3 ein (Fig. 11: 200). Nach Ausführung dieses Schrittes stellt sich der Schaltungszustand ein, bei dem die Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterieblöcke A und B zwischen den Gleichstromanschlüssen der Umrichter 22 und 24 eingefügt ist, und der Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 von beiden Batterieblöcken A und B getrennt ist. Die Batterie-Steuer einheit 32 überprüft die Ladezustände der Batterieblöc ke A und B auf der Grundlage eines erfaßten elektrischen Stroms usw. (202) und überträgt diese zusammen mit anderen Informationen zu der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 (204). Die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 empfängt Signale aus der Batterie-Steuereinheit 32 und schaltet den Transistor Q4 ein (Fig. 10: 100).

Nach diesen anfänglichen Signaleingabeschritten beginnen die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 und die Batterie-Steuereinheit 32 den wiederholten Vorgang der Signalübertragung der Ladezustände usw., die durch die Batterie-Steuereinheit 32 erfaßt und aus dieser zu der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 übertragen werden (Fig. 11: 204, Fig. 10: 104), sowie eine Umrichter-Steuerung auf der Grundlage der empfangenen Signale durch die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 einschließlich der Verwaltung der Ladezustände mit einem Sollwertbereich (Fig. 10: 106). Außer bei außergewöhnlichen Umständen werden diese Schritte wiederholt, bis der Zündschalter IG ausgeschaltet wird (Fig. 10: 102, Fig. 11: 206). Wenn der Zündschalter IG ausgeschaltet wird, schaltet die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 den Transistor Q4 aus, damit eine durch das Schaltschütz S4 gehaltene Energiequelle getrennt wird, und deren Betrieb beendet wird (108), wobei die Batterie-Steuereinheit 32 zu einer Steuerung nach Ausschalten des Zündschalters übergeht (208). Bei der in Fig. 12 gezeigten Steuerung nach Ausschal ten des Zündschalters IG schaltet die Batterie-Steuereinheit 32 das Schaltschütz SM aus, damit die Batterieschaltung 12 von den Umrichtern 22 und 24 getrennt wird (300), schaltet den Transistor Q3 aus, damit die Energiequelle, die durch das Schaltschütz S3 gehalten worden ist, getrennt wird, und been det deren Betrieb (302).

Während der Zündschalter IG eingeschaltet ist, führt die Bat terie-Steuereinheit 32 nicht nur eine Ladezustanderfassung und eine Übertragung zu der Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 wie vorstehend beschrieben aus, sondern führt ebenfalls eine Entscheidung durch, ob eine Angleichsaufladung (Fig. 11: 210) erforderlich ist oder nicht, und eine Entscheidung, ob eine Wiederauffrischungsentladung erforderlich ist oder nicht (212). Wenn eine nach der letzten Angleichsaufladung oder Wiederauffrischungsentladung verstrichene Zeitdauer oder ein Ungleichgewicht der gegenwärtigen Spannungen oder Ladezustän de zwischen den Batterieblöcken einen vorbestimmten Wert überschreiten, trifft die Batterie-Steuereinheit 32 die Ent scheidung, daß eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauf frischungsentladung erforderlich ist, und informiert die Hy bridfahrzeug-Steuereinheit 26 darüber (214, 216). Wenn die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 darüber informiert wird, daß eine Angleichsaufladung erforderlich ist (Fig. 10: 110), ver ändert diese einen Sollwertbereich der Ladezustände wie vor stehend beschrieben auf einen größeren Wert (112). Wenn die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 darüber informiert wird, daß eine Wiederauffrischungsentladung erforderlich ist (114), verändert diese einen Sollwertbereich der Ladezustände auf einen kleineren Wert (116). Durch diese Vorgänge werden die Ladezustände der Batterien bei der Batterieschaltung 12 auf einen höheren oder niedrigeren Pegel verschoben, die geeignet für eine Ausgleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungs entladung sind. Wenn die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 kei ne derartigen Informationen empfangen hat, verwaltet diese im Prinzip die Ladezustände entsprechend einem normalen Soll wertbereich (118).

Außerdem führt, wenn der Zündschalter IG ausgeschaltet ist, die Batterie-Steuereinheit 32 eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung nach einem Schritt 300 durch. Das heißt, daß, wie in Fig. 12 gezeigt, wenn eine An gleichsaufladung erforderlich ist (304) und der Ladezustand ausreichend hoch zur Vervollständigung der Aufladung in einer kurzen Zeitdauer ist (306), die Batterie-Steuereinheit 32 den Vorgang ausführt (308). Ahnlich führt, wenn eine Wiederauf frischungsentladung erforderlich ist (310), und der Ladezu stand zur Vervollständigung der Entladung in einer kurzen Zeit ausreichend niedrig ist (312), die Batterie-Steuer einheit 32 diesen Vorgang aus (314). Nach Ausführung der Angleichsaufladung oder der Wiederauffrischungsentladung führt die Batterie-Steuereinheit 32 eine ausgleichende Auf- und Entladung durch (316) und schreitet dann zu einem Schritt 302 voran. Bei dem Schritt 302 werden bei oder vor der vor stehend beschriebenen Beendigung des Selbsthaltens einer Energiequelle die Schaltschütze S1 und S2 ausgeschaltet, was zu der Trennung des Zweirichtungs-Aufwärtsstellers 44 von den Batterieblöcken A und B führt.

Wenn die Batterie-Steuereinheit 32 eine Angleichsaufladung ausführt, berechnet diese die zur Ausführung dieser Angleich saufladung erforderliche Zeitdauer auf der Grundlage von Da ten wie den gegenwärtigen Ladezuständen der Batterieblöcke A und B, einem Soll-Ladezustandswert bei Ausführung der An gleichsaufladung, der Stärke eines elektrischen Auflade- und Entladestroms pro Zeiteinheit durch den Zweirichtungs-Auf wärtssteller 44 usw. (Fig. 14: 400). Die Batterie-Steuer einheit 32 setzt daraufhin einen Wert eines internen Zählers t auf 0 zurück (402), bewirkt ein Leuchten des Angleichsauf ladungs-Anzeigeteils 38 an der Anzeigeeinheit 36 und bewirkt die Anzeige der bei dem Schritt 402 berechneten notwendigen Zeitdauer durch den Zeitanzeigeteil 42 (404). Die Batterie-Steuer einheit 32 erhöht aufeinanderfolgend den Wert des Zäh lers t (406) und schaltet den Transistor Q3 zur Trennung ei ner Energiequelle davon aus (412), wenn der Schalter SW nicht eingeschaltet ist (410), bevor der Inhalt des Zählers t einen vorbestimmten Wert T annimmt (408).

Wenn der Schalter SW eingeschaltet wird, bevor der Inhalt des Zählers t den Wert T annimmt, schaltet die Batterie-Steuer einheit 32 die Schaltschütze S1 und S2 zur Verbindung der Batterieblöcke A und B mit dem Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 ein und schaltet dann zur Definition der Anhebungsrichtung (Richtung des Aufwärtsstellens) das Schaltschütz S5 ein und das Schaltschütz S6 aus (414). Dann legt die Batterie-Steuer einheit 32 periodische Ein-/Aussignale an den Transistor Q1 an, damit der Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 den Vorgang des Anhebens einer Anschlußspannung des Batterieblocks A und des Anlegens der angehobenen Spannung an die Anschlüsse des Batterieblocks B, nämlich den Vorgang des Aufladens des Bat terieblocks B mit der Ausgangsleistung des Batterieblocks A ausführt (416). Wenn eine Angleichsaufladung des Batterieblocks B abgeschlossen ist (beispielsweise wenn der Ladezu stand des Batterieblocks B 110% überschreitet) (418), schal tet demgegenüber die Batterie-Steuereinheit 32 das Schalt schütz S5 aus, schaltet das Schaltschütz S6 ein und schaltet dann periodisch den Transistor Q2 ein und aus, damit der Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 den Vorgang des Anhebens ei ner Anschlußspannung des Batterieblocks B und Anlegens der angehobenen Spannung an die Anschlüsse des Batterieblocks A, nämlich den Vorgang der Aufladung des Batterieblocks A, durch die Ausgangsleistung des Batterieblocks B ausführt (420). Wenn die Angleichsaufladung des Batterieblocks A ebenfalls abgeschlossen ist (422), schließt die Batterie-Steuereinheit 32 die Steuerung der Angleichsaufladung ab und schreitet zu dem vorstehend beschriebenen Schritt 316 voran.

Mit der Wiederauffrischungsentladung (Fig. 2: 314) führt die Batterie-Steuereinheit 32 die Schritte 500 bis 522 aus, die fast dieselben wie die Schritte 400 bis 422 für die Angleich saufladung (Fig. 14) mit der Ausnahme sind, daß die bei dem Schritt 500 berechnete erforderliche Zeit nicht für eine An gleichsaufladung sondern für eine Wiederauffrischungsentla dung ist, und daß bei dem Schritt 504 der Wiederauffri schungsentladungs-Anzeigeteil 40 und nicht der Angleichsauf ladung-Anzeigeteil 38 aufleuchtet. Bei jedem der Schritte 518 und 520 wird darüberhinaus eine Entscheidung getroffen, ob eine Wiederauffrischungsentladung der Batterieblöcke A oder B abgeschlossen ist oder nicht, nämlich, ob der Ladezustand des Batterieblocks im wesentlichen 0% ist.

Nachdem eine Angleichsaufladung oder eine Wiederauffri schungsentladung abgeschlossen ist, schreitet die Batterie-Steuer einheit 32 zu einem Schritt der ausgleichenden Auf- und Entladung voran (316), wie in Fig. 12 gezeigt. Vor Ausführung der ausgleichenden Auf- und Entladung trifft die Batterie-Steuer einheit 32 eine Entscheidung, ob der Ladezustand des Batterieblocks A gleich oder größer als der des Batterieblocks B ist (Fig. 15: 600). Falls die in Fig. 13 und 14 gezeigten Schritte normal abgeschlossen werden, schreitet der Vorgang der Batterie-Steuereinheit 32 von dem Schritt 600 zu einem Schritt 602 voran, da zu dem Zeitpunkt des Voranschrei tens zu dem Schritt 316 zwischen den Ladezuständen beider Batterieblöcke die Beziehung A B existiert. Bei dem Schritt 602 schaltet die Batterie-Steuereinheit 32 das Schaltschütz S5 ein, schaltet das Schaltschütz S6 aus und erzeugt dann Si gnale zum periodischen Ein- bzw. Ausschalten des Transistors Q1, damit bewirkt wird, daß der Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 den Vorgang durch die angehobene Spannung des Batterie blocks A ausführt und diese an die Anschlüsse des Batterie blocks B anlegt. Die Batterie-Steuereinheit 32 fährt mit der Durchführung dieses Vorgangs fort, bis eine deutliche Ladezu standsdifferenz zwischen den Batterieblöcken A und B ver schwindet (604). Bei Verschwinden der deutlichen Differenz schreitet der Vorgang der Batterie-Steuereinheit 32 zu dem Schritt 302 gemäß Fig. 12 voran.

Wie vorstehend beschrieben wird durch den Fahrer usw. anhand der Anzeige der Anzeigeeinheit 36 und der entsprechenden Be tätigung des Schalters SW eine Entscheidung getroffen, ob ei ne Angleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsaufladung ausführbar ist oder nicht. In Wirklichkeit kann jedoch der Zündschalter IG erneut eingeschaltet werden, bevor eine An gleichsaufladung, eine Wiederauffrischungsentladung oder die darauffolgende ausgleichende Auf- und Entladung abgeschlossen sind. Selbst falls eine Angleichsaufladung, eine Wiederauf frischungsentladung oder die darauffolgende ausgleichende Auf- und Entladung durchgeführt werden, schreitet der Vorgang der Batterie-Steuereinheit 32 zu einer in Fig. 11 gezeigten Fahrsteuerung voran (Fig. 13: 424, Fig. 14: 524, Fig. 15: 606), wenn der Zündschalter IG eingeschaltet wird (Fig. 13: 426, 428, Fig. 14: 526, 528, Fig. 15: 608, 610). In einem derartigen Fall startet das Fahrzeug normalerweise mit einem Ladezustands-Ungleichgewicht zwischen den Batterieblöcken A und B (wie in Fig. 7 gezeigt). Falls dieser Zustand für eine lange Zeit anhält, wird der Batterieblock mit einem hohen La dezustand übermäßig aufgeladen, und der andere in einem nied rigen Ladezustand übermäßig entladen, was zu einer verkürzten Lebensdauer der Batterieschaltung 12 führt. Deshalb führen gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Hybridfahrzeug-Steuer einheit und die Batterie-Steuereinheit 32 Vorgänge aus, um dieses zu vermeiden.

Zunächst trifft, nachdem die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 den Schritt 100 bei der anfänglichen Signaleingabe ausgeführt hat, diese wie in Fig. 10 gezeigt auf der Grundlage der in den Eingangssignalen eingeschlossenen Ladezustände eine Ent scheidung, ob eine ausgleichende Auf- und Entladung erforder lich ist oder nicht (120). Falls eine ausgleichende Auf- und Entladung nicht erforderlich ist, schreitet die Hybridfahr zeug-Steuereinheit 26 zu dem vorstehend beschriebenen Schritt 110 voran. Demgegenüber wird, falls eine ausgleichende Auf- und Entladung als Folge einer Unterbrechung eines Angleichs aufladevorgangs usw. erforderlich ist, ein zur Verwaltung der Ladezustände verwendeter Sollwertbereich auf einen relativ engen Bereich (wie in Fig. 8 gezeigt) einschließlich eines mittleren Wertes zwischen den Ladezuständen der Batterieblöc ke A und B eingestellt (122). Die Batterie-Steuereinheit 32 führt die Verwaltung der Ladezustände auf der Grundlage eines derartig begrenzten Sollwertbereichs durch (104, 106), bis der Zündschalter IG ausgeschaltet wird (102, 124). Die Hy bridfahrzeug-Steuereinheit 26 beurteilt auf der Grundlage der von der Batterie-Steuereinheit 32 eingegebenen Ladezustände (104), ob eine deutliche Ladezustandsdifferenz zwischen den Batterieblöcken A und B als Folge der Verwaltung als ver schwunden betrachtet werden kann (120). Falls der Unterschied als verschwunden beurteilt wird, stoppt die Hybridfahrzeug-Steuer einheit 26 die Begrenzung des Sollwertbereichs bei dem Schritt 122. Das heißt, daß, wenn kein Bedarf für eine An gleichsaufladung oder eine Wiederauffrischungsentladung vor liegt, der Sollwertbereich der Ladezustände auf einen norma len Wert zurückkehrt (118).

Wenn trotz der Begrenzung eines Sollwertbereichs bei dem Schritt 122 ein Ungleichgewicht der Ladezustände zwischen den Batterieblöcken A und B nicht beseitigt wird, bevor der Zünd schlüssel IG ausgeschaltet wird (126), gibt die Hybridfahr zeug-Steuereinheit 26 einen Befehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung zu der Batterie-Steuereinheit 32 vor Ausführung des Schritts 108 aus (128). Wie in Fig. 12 gezeigt, führt, falls ein Befehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung zu der Batterie-Steuereinheit 32 aus der Hybridfahrzeug-Steuerein heit 26 ausgegeben wird (318), die Batterie-Steuereinheit 32 die ausgleichende Auf- und Entladung bei dem Schritt 316 aus, außer, wenn ein Bedarf nach einer Angleichsaufladung oder ei ner Wiederauffrischungsentladung besteht (wenn somit die aus gleichende Auf- und Entladung nach dem Schritt 308 oder dem Schritt 314 ausgeführt wird). Gemäß diesem Ausführungsbei spiel ist deshalb, selbst falls das Ungleichgewicht, das wäh rend des Einschaltens des Zündschalters IG aufgetreten ist, nicht deutlich verringert oder beseitigt wurde, bevor der Zündschalter IG ausgeschaltet wird, das Gleichgewicht nach Ausschalten des Zündschalters IG wiederherstellbar.

Außerdem gibt die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 einen ähn lichen Befehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung an die Batterie-Steuereinheit 32 aus (132), falls der Wählhebel in die Neutralposition (N) oder Parkposition (P) gestellt ist, während der Sollwertbereich bei dem Schritt 122 begrenzt wird (130). Wie in Fig. 11 gezeigt, führt, wenn ein Befehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung zu der Batterie-Steuerein heit 32 durch die Hybridfahrzeug-Steuereinheit 26 ausgegeben worden ist (218), die Batterie-Steuereinheit 32 die ausglei chende Auf- und Entladung im Ansprechen darauf aus (220). Ge mäß diesem Ausführungsbeispiel wird wie vorstehend beschrie ben die ausgleichende Auf- und Entladung ausgeführt, selbst wenn die Position des Wählhebels N oder P ist. Folglich kann ein Ungleichgewicht der Ladezustände zwischen den Batterie blöcken zum Startzeitpunkt schnell beseitigt werden.

Zu dem Zeitpunkt des Beginns der Ausführung der ausgleichen den Auf- und Entladung im Ansprechen auf den Befehl zur aus gleichenden Auf- und Entladung aus der Hybridfahrzeug-Steuer einheit 26 kann zwischen den Ladezuständen beider Batterie blöcke die Beziehung A < B bestehen, obwohl bei dem Schritt 316 die ausgleichende Auf- und Entladung durchgeführt worden ist. Wie in Fig. 15 gezeigt, wird deshalb der Schritt 600 zum Vergleich der Ladezustände der Batterieblöcke durchgeführt, wobei die Schritte 612, 610 und 614 jeweils entsprechend den Schritten 602, 608 und 604 durchgeführt werden, falls A < B gilt. Bei dem Schritt 612 wird eine Aufladung von dem Batte rieblock B zu dem Batterieblock A durchgeführt, im Gegensatz zu dem Schritt 602, bei dem eine Aufladung von dem Batterie block A zu dem Batterieblock B durchgeführt wird. Wenn die ausgleichende Auf- und Entladung im Ansprechen auf einen Be fehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung aus der Hybrid fahrzeug-Steuereinheit 26 ausgeführt wird, sind die Schalt schütze S1 und S2 ausgeschaltet und das Schaltschütz SM ein geschaltet. Daher schaltet beim Beginn einer in Fig. 15 ge zeigten Verarbeitung die Batterie-Steuereinheit 32 die Schaltschütze S1 und S2 ein (614) und schaltet das Schalt schütz SM aus, falls dieser eingeschaltet ist (616, 618). Au ßerdem ist, falls die ausgleichende Auf- und Entladung im An sprechen auf einen bei dem Schritt 132 ausgegebenen Befehl zur ausgleichenden Auf- und Entladung ausgeführt wird, der Zündschalter IG immer noch eingeschaltet. Deshalb schreitet die in Fig. 15 gezeigte Verarbeitung zu einer Fahrtzeitsteue rung voran, vorausgesetzt, daß der Zündschalter IG einge schaltet ist und die Wählhebelposition sich in der D-Position (Fahrposition) befindet (620, 622).

(4) Abwandlungen

In der vorstehenden Beschreibung wurde im Rahmen der Ausfüh rungsbeispiele ein Elektromotorfahrzeug beschrieben, jedoch können die Ausführungsbeispiele beispielsweise auch als auf ein Elektrofahrzeug, ein Hybridfahrzeug sowie eine Steuerein heit und ein Steuerverfahren bezogen verstanden werden. Diese Beschränkung des Gegenstands oder der Veränderung der Katego rie kann leicht aus der Offenbarung dieser Anmeldung durch einen Fachmann abgeleitet werden. Außerdem können die Ausfüh rungsbeispiele als Unterkombinationen des vorstehend be schriebenen Aufbaus, wie der Batterieschaltung, einer An gleichsaufladungseinheit und eines Angleichsaufladungsverfah rens, einer Wiederauffrischungsentladungseinheit und eines Wiederauffrischungsentladungsverfahrens, einer Einheit und eines Verfahrens zur ausgleichenden Auf- und Entladung, einer Ladezustand-Verwaltungseinheit und eines Ladezustand-Ver waltungsverfahrens sowie einer Einheit und eines Verfah rens zur Anzeige der erforderlichen Zeit für eine Angleich saufladung bzw. eine Wiederauffrischungsentladung ausgedrückt werden. Dieses Herausziehen von Merkmalen kann ebenso einzig aus der Offenbarung dieser Anmeldung durch den Fachmann durchgeführt werden.

Bei den Ausführungsbeispielen wurde ein Hybridfahrzeug in Se rienanordnung als Beispiel beschrieben. Jedoch können, mit Ausnahme der Verbesserungen, bei denen eine andere elektri sche Energiequelle bei dem Fahrzeug als die Batterie angenom men wird, die Ausführungsbeispiele ebenfalls bei einem reinen Elektrofahrzeug angewandt werden. Bei den Ausführungsbeispie len wurde außerdem ein durch eine Brennkraftmaschine ange triebener Generator, nämlich ein durch die mechanische Aus gangsleistung einer Brennkraftmaschine angetriebener Genera tor als "elektrische Energiequelle bei dem Fahrzeug, bei der es sich nicht um die Batterie handelt", beschrieben. Jedoch können andere elektrische Energiequellen wie eine Solarzelle oder eine Brennstoffzelle anstelle des durch die Brennkraft maschine angetriebenen Generators verwendet werden. Zum Er reichen der Verbesserung bezüglich der Ladezustandsverwaltung gemäß dieser Anmeldung wird eine elektrische Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung, die deren Ausgangsleistung steuern kann, vorzugsweise als die "elektrische Energiequelle in einem Fahrzeug, bei der es sich nicht um eine Batterie handelt", verwendet. Außerdem hat ein Fahrzeug, bei dem die mechanische Ausgangsleistung einer Brennkraftmaschine und die eines Motors parallel zum Antrieb der Räder addiert werden können, im wesentlichen dieselben Teile wie ein reines Elek trofahrzeug, so daß diese Erfindung ebenfalls darauf ange wandt werden kann. Insbesondere können die Verbesserungen un ter Annahme der elektrischen Energiequelle bei einem Fahr zeug, bei der es sich nicht um eine Batterie handelt, gemäß dieser Anmeldung ebenfalls bei einem Fahrzeug eingeführt wer den, bei dem ein Motor als durch eine Brennkraftmaschine be triebener Generator verwendet werden kann, wie ein Hybrid fahrzeug in Parallelanordnung mit einem Motor auf der Achse der Brennkraftmaschine.

Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wur den eine Hybridfahrzeug-Steuereinheit und eine Batterie-Steuer einheit als Steuereinrichtungen verwendet, wobei ver schiedene die Merkmale gemäß den Ausführungsbeispielen be treffende Steuerungsverarbeitungen unter diesen aufgeteilt worden sind, und ein Teil der die Merkmale gemäß den Ausfüh rungsbeispielen betreffenden Steuerungsverarbeitungen durch Kommunikation (Übertragung) zwischen den Steuereinheiten er reicht worden sind. Jedoch kann die Erfindung andere Formen annehmen, wie eine, bei der eine einzelne Steuereinheit alle Steuerungsverarbeitungen durchführt, weshalb es keinen Bedarf zur Kommunikation zwischen Steuereinheiten gibt, oder eine, bei der drei oder mehrere Steuereinheiten die Steuerungsver arbeitungen mittels der Kommunikation ausführen. Weiterhin kann mit einem Ein-Richtungs-Aufwärtssteller anstelle eines Zweirichtungs-Aufwärtsstellers die Verbindung zu den Batte rieblöcken entsprechend einer Veränderung bei der Auflade- oder Entladerichtung umgeschaltet werden. Zusätzlich sind ei ne Veränderung bei der Anzahl der Batterieblöcke und entspre chende Veränderungen bei der Schaltung und den Steuerungsver arbeitungen für den Fachmann offensichtlich. Außerdem sind bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele einige Bauele mente wie beispielsweise ein Geschwindigkeitserhöhungsmecha nismus zwischen der Brennkraftmaschine und der Motor-/Genera toreinheit insbesondere zur leichten Verständlichkeit ausge lassen, da diese für den Fachmann ohne eine besondere Zeich nung verständlich sind.

Wie vorstehend beschrieben, ist bei einem Elektromotorfahr zeug ein Zweirichtungs-Aufwärtssteller 44 bei einer Batterie schaltung 12 angeordnet. Ein Haupt-Schaltschütz SM wird zum Trennen eines Batterieblocks von einem anderen ausgeschaltet, wobei Schaltschütze S1 und S2 zur Verbindung eines ersten Batterieblocks mit einem Anschlußpaar des Zweirichtungs-Auf wärtsstellers und zur Verbindung eines zweiten Batte rieblocks mit einem anderen Anschlußpaar des Zweirichtungs-Auf wärtsstellers eingeschaltet werden. Eine Wiederauffri schungsentladung des ersten Batterieblocks oder eine An gleichsaufladung des zweiten Batterieblocks wird durch Anhe bung der Ausgangsleistung des ersten Batterieblocks und Ver wendung dieser Ausgangsleistung zur Aufladung des zweiten Batterieblocks ausgeführt. Die Anhebungsrichtung des Zwei richtungs-Aufwärtsstellers wird zur Ausführung einer An gleichsaufladung des ersten Batterieblocks oder einer Wieder auffrischungsentladung des zweiten Batterieblocks verändert. Die Anhebungsrichtung wird erneut zum Ausgleich der Batte rieblockladezustände verändert, wodurch der Bedarf nach einer Aufladeeinrichtung zur Angleichsaufladung oder einer Entlade einrichtung zur Wiederauffrischungsentladung beseitigt wird.

Claims

1. Elektromotorfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Batterieblocksatz (12), der Batterieblöcke (A, B) mit jeweils einer elektromotorischen Kraft aufweist,
eine das Fahrzeug antreibende Motor-Generatoreinheit (20) zur Abgabe von elektrischer Energie an die Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterieblöcke und zum Empfang von elektrischer Energie aus diesen,
eine Einrichtung (32) zur Entscheidung, ob vorbestimmte Ausführungsbedingungen für eine den Batterieblocksatz betref fende Angleichsaufladung zutreffen oder nicht, und
eine Einrichtung (44) zur Durchführung einer Angleich saufladung für jeden Batterieblock in dem Fall, daß kein Be darf zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batte rieblöcken und dem das Fahrzeug antreibenden Motor vorliegt, durch aufeinanderfolgende Durchführung eines erzwungenen La dungsaustauschs von einem Batterieblock zu einem anderen Bat terieblock für jeden Batterieblock unter der Bedingung, daß die Ausführungsbedingungen zutreffen, damit ein vorbestimmter angeglichener Ladezustand erreicht wird.

2. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (32) zur Beseitigung eines deutlichen Ladezustandunterschieds zwischen den Batterieblöcken durch eine aufeinanderfolgende Durchführung eines erzwungenen La dungsaustauschs von einem Batterieblock zu einem anderen Bat terieblock für jeden Batterieblock, nachdem eine Angleich saufladung für die Batterieblöcke abgeschlossen ist.

3. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (36), die einem Fahrer vor der Ausfüh rung einer Angleichsaufladung die zur Ausführung notwendige Zeit angibt, um eine Erlaubnis dafür zu erhalten, und
eine Einrichtung zur Ausführung der Angleichsaufladung, falls die Erlaubnis erhalten wird, und zum Verbieten einer Angleichsaufladung, falls die Erlaubnis nicht erhalten wird.

4. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine elektrische Energiequelle mit variabler Ausgangs leistung (10), die deren Ausgangsleistung an die in Reihe ge schalteten Batterien abgibt,
eine Einrichtung (22) zur Steuerung der Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung derart, daß ein Ladezustand der in Reihe geschalteten Batte rieblöcke stets innerhalb eines Sollwertbereichs in dem Fall liegt, daß ein Bedarf zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und dem das Fahrzeug antreiben den Motor-Generator vorhanden ist, und
eine Einrichtung zur Einstellung des Sollwertbereichs nahe an einem angeglichenen Ladezustand oder einem wiederauf gefrischten Ladezustand unter der Bedingung, das die Bedin gungen zutreffen, in dem Fall, daß die Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variablem Ausgang gesteuert wird.

5. Elektromotorfahrzeug, gekennzeichnet durch
einen Batterieblocksatz (12), der Batterieblöcke (A, B) mit jeweils einer elektromotorischen Kraft aufweist,
eine das Fahrzeug antreibende Motor-Generatoreinheit (20) zur Abgabe von elektrischer Energie an die Gesamtheit der in Reihe geschalteten Batterieblöcke und zum Empfang von elektrischer Energie aus diesen,
eine Einrichtung (32) zur Entscheidung, ob vorbestimmte Ausführungsbedingungen für eine den Batterieblocksatz betref fende Wiederauffrischungsentladung zutreffen oder nicht, und
eine Einrichtung (44) zur Durchführung einer Wiederauf frischungsentladung für jeden Batterieblock in dem Fall, daß kein Bedarf zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und dem das Fahrzeug antreibenden Motor vor liegt, durch eine aufeinanderfolgende Durchführung eines er zwungenen Ladungsaustauschs von einem Batterieblock zu einem anderen Batterieblock für jeden Batterieblock unter der Be dingung, daß die Ausführungsbedingungen zutreffen, damit ein vorbestimmter angeglichener Ladezustand erreicht wird.

6. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Beseitigung eines deutlichen Lade zustandunterschieds zwischen den Batterieblöcken durch eine aufeinanderfolgende Durchführung eines erzwungenen Ladungs austauschs von einem Batterieblock zu einem anderen Batte rieblock für jeden Batterieblock, nachdem eine Wiederauffri schungsentladung für die Batterieblöcke abgeschlossen ist.

7. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung (36), die einem Fahrer vor der Ausfüh rung einer Wiederauffrischungsentladung die zur Ausführung notwendige Zeit angibt, um eine Erlaubnis dafür zu erhalten, und
eine Einrichtung zur Ausführung der Wiederauffrischungs entladung, falls die Erlaubnis erhalten wird, und zum Verbie ten einer Wiederauffrischungsentladung, falls die Erlaubnis nicht erhalten wird.

8. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch
eine elektrische Energiequelle mit variabler Ausgangs leistung (10), die deren Ausgangsleistung an die in Reihe ge schalteten Batterien abgibt,
eine Einrichtung (22) zur Steuerung der Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung derart, daß ein Ladezustand der in Reihe geschalteten Batte rieblöcke stets innerhalb eines Sollwertbereichs in dem Fall liegt, daß ein Bedarf zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und dem das Fahrzeug antreiben den Motor-Generator vorhanden ist, und
eine Einrichtung zur Einstellung des Sollwertbereichs nahe an einem wiederaufgefrischten Ladezustand unter der Be dingung, das die Bedingungen zutreffen, in dem Fall, daß die Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variablem Ausgang gesteuert wird.

9. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zur Beseitigung einer deutlichen Lade zustandsdifferenz zwischen den Batterieblöcken während der Fahrt durch eine aufeinander folgende Durchführung eines er zwungenen Ladungsaustausches von einem Batterieblock zu einem anderen Batterieblock für jeden Batterieblock, wenn die Not wendigkeit zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreibenden Motor-Generatoreinheit nicht besteht oder wenn ein Freiraum zum zeitweiligen Stoppen der Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und der das Fahrzeug antreiben den Motor-Generatoreinheit auftritt.

10. Elektromotorfahrzeug nach Anspruch 1 oder 5, gekennzeichnet durch
eine elektrische Energiequelle mit variabler Ausgangs leistung (10), die deren Ausgangsleistung an die in Reihe ge schalteten Batterien abgibt,
eine Einrichtung (22) zur Steuerung der Ausgangsleistung der elektrischen Energiequelle mit variabler Ausgangsleistung derart, daß ein Ladezustand der in Reihe geschalteten Batte rieblöcke stets innerhalb eines Sollwertbereichs in dem Fall liegt, daß ein Bedarf zur Übertragung elektrischer Energie zwischen den Batterieblöcken und dem das Fahrzeug antreiben den Motor-Generator vorhanden ist, und
eine Einrichtung zur derartigen Einstellung das Soll wertbereichs in dem Fall eines Auftretens einer deutlichen Ladezustandsdifferenz zwischen den Batterieblöcken, daß die ser sehr eng ist und einen Ladezustand entsprechend dem Durchschnittspegel der Ladeszustände der Batterieblöcke auf weist.