DE4430670B4

DE4430670B4 - Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE4430670B4
Application number: DE4430670A
Authority: DE
Inventors: Takaji Kariya Murakawa; Toyoji Anjo Yagi; Hiroshi Nagoya Tashiro
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1993-09-02
Filing date: 1994-08-29
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: US5469816A; DE4430670A1

Abstract

Steuervorrichtung für einen in einem Fahrzeug montierten Motor/Generator (3), der als Elektromotor und als elektrischer Generator arbeitet, um eine elektrische Speichereinrichtung (8) zu laden, mit
mindestens einer Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung (14-19), die eine sich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Fahrt des Fahrzeugs beziehende Information erfaßt;
einer Einrichtung (20), die den momentan in der elektrischen Speichereinrichtung (8) vorhandenen Ladungszustand (Pn) erfaßt; und
einer Steuereinrichtung (4, 104, 105, 104a, 105a), die die elektrische Generatorbetriebsart und/oder die elektrische Motorbetriebsart des Motors/Generators (3) auf der Basis des ermittelten momentanen Ladungszustands (Pn) steuert,
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung zur Berechnung der Menge zurückspeicherbarer elektrischer Energie (4, 1011) vorgesehen ist, um eine Menge (Pa) an zurückspeicherbarer elektrischer Energie auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und
die Steuereinrichtung (4, 104, 105, 104a, 105a, 1015) den Motor/Generator (3) auf der Basis der berechneten Menge der zum Laden erforderlichen elektrischen Energie (Px) in der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor, der ein Drehmoment mit einem Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) eines Fahrzeugs und/oder elektrische Energie mit einer Speicherbatterie austauscht.

Die DE 41 42 863 A1 offenbart, die durch Nutzbremsen rückgewinnbare Bewegungsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und diese dann entweder zu speichern oder damit Zusatzaggregate (Beleuchtung, Lüftung, Klimaanlage...) zu betreiben.

Die DE 40 00 678 A1 schlägt vor, die Leistungsabgabe eines Verbrennungsmotors, der einen Generator antriebt, möglichst konstant zu halten und damit dann, wenn weniger Energie für das Fahren benötigt wird, als sie der Verbrennungsmotor im optimalen Betriebspunkt liefert, die überschüssige Energie in ein elektrisch betriebenes Schwungrad zu leiten, und umgekehrt dann, wenn zusätzliche Energie benötigt wird, diese gespeicherte Energie zu nutzen. Angetrieben wird das Fahrzeug über einen Elektromotor, der den Strom vom Generator nutzt.

Die US 5,081,365 A lehrt, ein Hybridfahrzeug mit elektrischem Generator/Motor und Verbrennungsmotor so zu steuern, dass stets sichergestellt ist, dass die Batterieladung nicht unter einen bestimmten Wert fällt.

In der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. JP61-038161 A ist eine Steuervorrichtung für einen für einen Verbrennungsmotor vorgesehenen elektrischen Generator/Motor offenbart, der während des Anlassens und des Beschleunigens bzw. Hochdrehens des Verbrennungsmotors ein Drehmoment an diesen anlegt und während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs elektrische Energie zurückspeichert, wobei der elektrische Generator/Motor so an den Verbrennungsmotor angeschlossen ist, daß eine gegenseitige Drehmomentübertragung möglich ist.

Da die vorstehend beschriebene Vorrichtung das Anlegen des Drehmoments und das Zurückspeichern der elektrischen Energie jedoch ohne Berücksichtigung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der momentanen Kapazität bzw. des Ladungszustands der elektrischen Speicherbatterie durchführt, tritt das Problem auf, daß die Speicherbatterie unzureichend oder übermäßig geladen wird.

Zu denjenigen Zeiten, während denen das Rückspeichern der elektrischen Energie möglich ist, ist es darüber hinaus im Hinblick auf den Treibstoffverbrauch von Vorteil, wenn das Zurückspeichern der Energie im größtmöglichen Ausmaß durchgeführt wird, wobei diese Rückspeicherenergie jedoch dann nur unzureichend gespeichert werden kann, wenn der mo mentane Ladungszustand der elektrischen Speicherbatterie zu hoch ist.

In Anbetracht der vorgenannten Probleme liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für den elektrischen Generator/Motor eines Verbrennungsmotors zu schaffen, die in der Lage ist, ohne jede Erhöhung des Treibstoffverbrauchs eine ausreichende Rückspeicherung der elektrischen Energie zu gewährleisten und gleichzeitig eine übermäßige Aufladung der elektrischen Speichereinrichtung wie beispielsweise einer Speicherbatterie zu verhindern.

Darüber hinaus soll die Erfindung die Anwendung einer Drehmomentanlegungsvorrichtung ermöglichen, die eine unzureichende Aufladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindern kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung wird ein elektrischer Generator/Motor sowohl dazu veranlaßt, als Generator zu arbeiten und während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs elektrische Energie zurückzuspeichern, als auch als Motor zu arbeiten und an den Verbrennungsmotor auf der Basis von Drehmomentanlegungsbefehlen ein Drehmoment anzulegen.

Wenn der Gesamtwert oder die Summe aus der Menge der zurückspeicherbaren elektrischen Energie, die unter Zugrundelegung des Zustands des Fahrzeugs berechnet wird, und aus dem momentanen Fassungsvermögen bzw. Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung kleiner als ein vorbestimmter Referenzladungszustand ist, wird der elektrische Generator/Motor während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs erfindungsgemäß dazu veranlaßt, als Generator zu arbeiten. Aufgrund dieser Maßnahme wird durch das Zurückspeichern der elektrischen Energie während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs kein übermäßig großer Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung im Vergleich zu einem bevorzugten Referenzladungszustandsbereich hervorgerufen, wobei das Anlegen des Drehmoments und das Zurückspeichern der elektrischen Energie unter gleichzeitigem Verhindern einer übermäßigen Aufladung der elektrischen Speichereinrichtung durchführbar ist.

Erfindungsgemäß führt die elektrische Speichereinrichtung darüber hinaus einen Motorbetrieb des elektrischen Generators/Motors – d.h. das Anlegen von Drehmoment – innerhalb eines solchen Bereichs herbei, bei dem der Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung nicht unter einen vorbestimmten Minimal-Ladungszustand fällt, der zur elektrischen Versorgung der Hilfseinrichtungen des Fahrzeugs erforderlich ist. Durch diese Maßnahme wird selbst dann, wenn der Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung (d.h. die Menge der gespeicherten elektrischen Energie) aufgrund des Anlegens des Drehmoments an den Verbrennungsmotor mittels des Generators/Motors abnimmt, sicher verhindert, daß die Hilfseinrichtungen anschließend nicht mehr versorgt werden könnten, wie beispielsweise dann, wenn der Verbrennungsmotor ausgeschaltet wird.

Erfindungsgemäß wird der elektrische Generator/Motor mit der zurückgespeicherten elektrischen Energie, die sich kontinuierlich in positiver Korrelation bzw. in direkter Beziehung zu den Änderungen im wirksamen Betrag der Betätigung des Bremspedals ändert, als Motor betrieben, wenn festgestellt wird, daß das Zurückspeichern der elektrischen Energie möglich ist. Falls der Bereich des wirksamen Betrags der Betätigung des Bremspedals geändert wird, kann durch diese Maßnahme im Bereich des wirksamen Betrags der Betätigung des Bremspedals ein sanftes Bremsgefühl vermittelt werden, womit eine plötzliche Änderung in der Größe der zurückgespeicherten elektrischen Energie und das Auf treten einer ruckartigen Verzögerung verhindert werden kann.

Wenn der Gesamtwert oder die Summe aus der auf der Basis des Fahrzustand des Fahrzeugs errechneten Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie und aus dem momentanen Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung größer als ein vorbestimmter Minimal-Ladungszustand ist, wird erfindungsgemäß das Anlegen eines Drehmoments herbeigeführt. Aufgrund dieser Drehmomentanlegung kann daher verhindert werden, daß der momentane Ladungszustand auf einen unzureichenden Wert abfällt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 anhand eines Blockschaltbilds den Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor für ein Fahrzeug;
2 ein elektrisches Schaltbild einer in 1 gezeigten Leistungssteuereinheit;
3 anhand eines Flußdiagramms einen Gesamt-Steuerungsablauf, der von dem in 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Steuerungsvorrichtung durchgeführt wird;
4 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 3, mittels der eine Lade/Entlade-Energiemenge ermittelt wird;
5 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 3, die zum Anlegen eines Drehmoments dient;
6 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 3, die zum Zurückspeichern elektrischer Energie dient;
7 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 3, bei der eine Generator-Normalsteuerung durchgeführt wird;
8 anhand eines Zeitdiagramms die Beziehung zwischen dem Batterie-Ladungszustand und verschiedenen Mengen der elektrischen Energie bei dem Steuerungsvorgang gemäß 3;
9 anhand eines Flußdiagramms eine zum Anlegen eines Drehmoments dienende Unterroutine in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der in 1 gezeigten Steuervorrichtung;
10 anhand eines Flußdiagramms den bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Steuervorrichtung der 1 durchgeführten Gesamt-Steuerungsvorgang;
11 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 10, bei der eine Lade/Entlade-Energiemenge ermittelt wird;
12 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 10, die zum Anlegen eines Drehmoments dient;
13 anhand eines Flußdiagramms eine Unterroutine der 10, mittels der elektrische Energie zurückgespeichert wird;
14 anhand eines Flußdiagramms eine zur Generator-Normalsteuerung dienende Unterroutine der 10;
15 graphisch den Verlauf einer Kennlinie, aus der die Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und der Generatorausgangsleistung hervorgeht;
16 graphisch eine Kennlinie, die die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit und der rückspeicherbaren Energie zeigt;
17 anhand eines Zeitdiagramms die Beziehung zwischen dem Batterie-Ladungszustand und verschiedenen Mengen der elektrischen Energie, die beim Steuerungsvorgang des dritten Ausführungsbeispiels zeitlich zu steuern sind; und
18 anhand einer charakteristischen Kennlinie eine Tabelle, mittels der beim dritten Ausführungsbeispiel aus der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit der momentane Soll-Ladungszustand ermittelt wird.
In 1 ist der Gesamtaufbau bzw. die prinzipielle Struktur der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor für einen Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine, BKM) näher dargestellt.
Gemäß 1 ist ein elektrischer Generator/Motor 3 mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors 1 eines (nicht gezeigten) Fahrzeugs derart verbunden, daß eine gegenseitige Drehmomentübertragung möglich ist. Zusätzlich zu dem Generator/Motor 3, der elektrische Energie mit einer elektrischen Speichereinrichtung in Form einer Batterie 8 austauscht, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine (einen Teil einer Steuereinrichtung darstellende) elektrische Leistungssteuereinheit 5, die zwischen einer Generatorbetriebsart und einer Motorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 hin- und herschalten kann, einen (eine Fahrzeugzustand-Erfassungseinrichtung darstellenden) Kurbelwellenwinkelsensor 14, der den Winkel der Kurbelwelle erfaßt, einen (eine Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung darstellenden) Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 15, der die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erfaßt, einen (eine Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung darstellenden) Bremssensor 16, der die Bremsbetätigungskraft erfaßt, einen (eine Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung darstellenden) Drosselklappensensor 17, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe erfaßt, einen (eine Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung darstellenden) Getriebegang- bzw. Schaltpositionssensor 18, der die Schaltposition eines Geschwindigkeitsänderungsgangs eines (nicht gezeigten) Getriebes erfaßt, einen (eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung darstellenden) Direktüberbrückungssensor 19, der die Aktivierung oder Deaktivierung einer Direktüberbrückung bzw. Sper re eines Drehmomentwandlers an der Eingangsseite des Geschwindigkeitsänderungsgetriebes erfaßt, einen (eine Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung darstellenden) elektrischen Leistungssensor 20, der den Lade/Entlade-Strom und die Klemmenspannung der Batterie 8 erfaßt, sowie eine (einen Teil der Steuereinrichtung darstellende) Steuereinheit 4 auf, die unter Zugrundelegung der Signale aus den Sensoren 14 bis 20 die elektrische Leistungssteuereinheit 5 ansteuert, um dadurch den Betrieb des elektrischen Generators/Motors 3 zu steuern. Die Steuereinheit 4 enthält eine elektronische Steuereinheit 13 (ECU), bei der es sich um einen Computer zur Steuerung des Verbrennungsmotors handelt, sowie einen Festwertspeicher bzw. ein ROM, das verschiedene Daten in Tabellenform speichert. Die vorstehend genannten Sensoren 14 bis 20, die Steuereinheit 4 und die Leistungssteuereinheit 5 bilden die erfindungsgemäße Steuervorrichtung.
In 2 ist ein elektrischer Schaltplan der Steuervorrichtung, und zwar insbesondere der Leistungssteuereinheit 5 gezeigt.
Bei dem elektrischen Generator/Motor 3 handelt es sich um einen Dreiphasen-Synchronmotor, auf dessen (nicht gezeigten) Rotorkern eine Erregerspule 31 aufgewickelt ist und auf dessen (nicht gezeigten) Statorkern eine Dreiphasen-Ankerspule 32 in Sternschaltungsanordnung aufgewickelt ist.
Die elektrische Leistungssteuereinheit 5 besteht aus einer Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51, die das Ein- und Ausschalten von Transistoren unter Zugrundelegung des Kurbelwellenwinkels steuert, und aus einem Transistor 52 zum intermittierenden Zuführen eines Erregungsstroms. Die Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 besteht aus Wechselrichtern 5u, 5v und 5w für jede Phase, die jeweils zwei in Reihe verbundene npn-Transistoren (oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate, IGBT) aufweisen. Die beiden Enden der Wechselrichter 5u, 5v und 5w jeder Phase sind mit den beiden Enden bzw. Anschlüssen der Batterie 8 verbunden und jeder der genannten Transistoren (oder IGBTs) der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 ist zu einer Diode parallelgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Wechselrichter 5u, 5v und 5w jeder Phase sind mit den jeweils entsprechenden Ausgangsanschlüssen der Dreiphasen-Ankerspule 32 verbunden. Eine Anschlußleitung der Erregerspule 31 ist mit einem Niedrigpegel- oder Masseanschluß der Batterie 8 verbunden, während ihre andere Anschlußleitung über den Transistor 52 mit dem den hohen Pegel aufweisenden bzw. positiven Anschluß der Batterie 8 verbunden ist.
Zwischen der Generatorbetriebsart und der Motorbetriebsart wird umgeschaltet durch geeignete Steuerung der Schaltzeitpunkte jedes Transistors der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 nach Maßgabe entsprechender Befehle aus der ECU 13 der in 1 gezeigten Steuereinheit 4; ferner wird das Leitungs-Tastverhältnis des Erregungsstroms durch geeigneten intermittierenden Betrieb des Transistors 52 zur Steuerung des Erregungsstroms gesteuert. Diese Steuerungsart ist im Stand der Technik bekannt und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung. Aufgrund dieser Ansteuerung führt der elektrische Generator/Motor 3 die Generatorbetriebsart und die Motorbetriebsart durch, um mit dem Verbrennungsmotor 1 ein Drehmoment auszutauschen oder um mit der Batterie 8 elektrische Energie auszutauschen.
Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen Steuerungsvorrichtung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in 3 gezeigte Flußdiagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, näher erläutert.
Gemäß 3 werden in einem Anfangsschritt 100 aus den Sensoren 14 bis 20 Signale gelesen, die den Fahrtsteuerungszustand und den Fahrzustand des Fahrzeugs, den Zustand des Verbrennungsmotors 1 und den Ladungszustand der Batterie 8 berücksichtigen (wobei diese Zustände mit dem Sammelbegriff "Fahrzeugzustand" oder "Fahrzeugstatus" bezeichnet werden), worauf in einem Folgeschritt 101 unter Zugrundelegung der gelesenen Signale eine Lade/Entladeenergiemenge-Ermittlungsunterroutine ausgeführt wird, in der Überprüfungen hinsichtlich derjenigen elektrischen Energie durchgeführt werden, mit der die Batterie 8 zu laden oder zu entladen ist.
Daraufhin wird in einem Schritt 102 unter Zugrundelegung des Ausgangssignals des Drosselklappensensors 17 überprüft, ob der Drosselklappenöffnungswinkel K einen vorbestimmten Schwellen- oder Grenzwert überschritten hat. Im Falle einer positiven Antwort (wenn der Grenzwert überschritten ist), wird entschieden, daß das Anlegen eines Drehmoments erforderlich ist, und es wird in einem Schritt 104 eine später noch näher beschriebene Drehmomentanlegungs-Unterroutine ausgeführt. Daraufhin kehrt der Ablauf wieder zum Schritt 100 zurück. Wenn im Schritt 102 demgegenüber eine negative Antwort erhalten wird (wenn also der Grenzwert nicht überschritten ist), verzweigt der Ablauf zu einem Schritt 106. Das heißt, der Schritt 102 dient zur Überprüfung, ob gerade ein Vorgang zum Erhöhen der Ausgangsleistung des Motors abläuft, wobei zu diesem Zweck anstelle des Drosselklappenöffnungswinkels auch die Betätigungskraft oder der Betätigungswinkel des Gaspedals, die Menge der Ansaugluft oder die Menge des dem Verbrennungsmotor 1 zugeführten Brennstoffs oder dergleichen verwendet werden kann.
Im Schritt 106 wird überprüft, ob der Betätigungswinkel des Bremspedals einen vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Wenn dieser Grenzwert im Schritt 106 überschritten ist, wird entschieden, daß die Rückspeicherung elektrischer Energie notwendig ist, weshalb im Schritt 105 eine später näher erläuterte Unterroutine zur Rückspeicherung elektri scher Energie ausgeführt wird. wenn im Schritt 106 demgegenüber eine negative Antwort erhalten wird (wenn der Grenzwert also nicht überschritten ist), wird nach Durchführung der normalen elektrischen Generatorsteuerung oder Generatornormalsteuerung in einem Schritt 110 zum Schritt 100 zurückverzweigt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 4 die im Schritt 101 aufgerufene Unterroutine zur Ermittlung der Lade/Entlade-Energiemenge näher erläutert.
Gemäß 4 wird zunächst die Menge der zurückspeicherbaren Energie Pa, d.h. die Menge derjenigen Energie, die während eines Bremsvorgangs mittels der Generatorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 bis zu der Zeit zurückgespeichert werden kann, bei der das Fahrzeug gestoppt ist, aus einer internen Tabelle herausgesucht oder unter Zugrundelegung der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit, des momentanen Getriebegangs und der Aktivierung oder Deaktivierung der Drehmomentwandlerüberbrückung berechnet (siehe Schritt 1011). Ferner wird in einem Schritt 1012 die momentane Speicherfähigkeit bzw. der Ladungszustand Pn der Batterie 8 unter Zugrundelegung der Klemmenspannung und des Stroms der Batterie 8 aus einer internen Tabelle herausgesucht. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stromwert gesucht bzw. überprüft. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß die Spannungsabfälle und dergleichen der internen Elektroden der Batterie 8 in Übereinstimmung mit Schwankungen im Stromwert schwanken, weshalb die Klemmenspannung der Batterie 8 aufgrund dessen kompensiert, die Klemmenspannung bei einem Stromwert von Null bestimmt und der momentane Ladungszustand Pn der Batterie 8 auf dieser Basis ermittelt wird. Da die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa proportional zum Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, ist es darüber hinaus auch möglich, die entsprechende Ermittlung auf einfache weise als Pa = kV² (wobei k eine Proportionalkonstante ist) durchzuführen. Darüber hin aus ist es akzeptabel bzw. möglich, die Konstante k in Abhängigkeit vom Getriebegang oder von der Aktivierung bzw. Deaktivierung der Wandlerüberbrückung zu ändern, anstelle einen festgelegten Wert zu verwenden.
Anschließend wird in einem Schritt 1013 die Summe aus der Menge der rückspeicherbaren Energie Pa und aus dem momentanen Ladungszustand Pn ermittelt und eine entsprechende Gesamt-Ladungsmenge ΣP berechnet.
Anschließend wird in einem Schritt 1014 die Menge der verbrauchbaren elektrischen Energie Pc = ΣP – PL zum Zeitpunkt des Anlegens eines Drehmoments oder dergleichen berechnet. Mit PL ist der Wert der minimalen Ladungsmenge bezeichnet, die in der Batterie 8 zum Zwecke der Ansteuerung der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen, zum erneuten Anlassen des Verbrennungsmotors und dergleichen verbleiben muß bzw. sollte.
Eine Referenz- bzw. Bezugs-Ladungsmenge PH der Gesamt-Ladungsmenge ΣP, welche die Summe aus der Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa und dem momentanen Ladungszustand Pn darstellt, wird hier im voraus festgelegt. Anschließend wird in einem Schritt 1015 eine Menge Px der zum Laden erforderlichen elektrischen Energie, welche die Differenz zwischen der Referenz-Ladungsmenge PH und der momentanen Gesamt-Ladungsmenge ΣP ist, berechnet, worauf der Ablauf zur Hauptsteuerungsroutine zurückkehrt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Referenz-Ladungsmenge PH auf einen Wert von 95% des Volladungspegels bzw. der Nennkapazität der Batterie 8 eingestellt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 5 die im Schritt 104 aufgerufene Unterroutine zum Anlegen eines Drehmoments näher erläutert.
Gemäß 5 wird in einem Anfangsschritt 1041 aus einer internen Tabelle zunächst ein anzulegendes Drehmoment T in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungswinkel herausgesucht bzw. ermittelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Drosselklappenöffnungswinkel (wobei für diesen der effektive Betrag der Gaspedalbetätigung ebenfalls verwendbar ist) und das Drehmoment T ungefähr proportional zueinander, so daß das Gesamt-Antriebsdrehmoment Änderungen im Drosselklappenöffnungswinkel gleichmäßig nachfolgt.
Anschließend wird in einem Schritt 1042 überprüft, ob die Menge der im Schritt 1014 ermittelten verbrauchbaren elektrischen Energie Pc einen verbrauchbaren Wert darstellt (Pc > 0), und es wird ferner überprüft, ob der momentane Ladungszustand Pn der Batterie 8 einen momentanen bzw. voreingestellten Minimal-Ladungszustand PnL, der den mindestens erforderlichen Minimalwert darstellt, überschreitet, wobei nur dann, wenn in beiden Fällen eine positive Antwort erhalten wird, zu einem Schritt 1043 verzweigt wird, bei dem das nächste Anlegen eines Drehmoments durchgeführt wird. Im Falle einer negativen Antwort wird hingegen zur Hauptsteuerungsroutine zurückverzweigt.
Im nachfolgenden Schritt 1043 wird aus einer internen Tabelle unter Zugrundelegung der Drehzahl des elektrischen Generators/Motors 3 und der Größe des im Schritt 1041 ermittelten anzulegenden Drehmoments T der Feldstrom If herausgesucht bzw. ermittelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Steuerung des Drehmoments durch Steuerung des Feldstroms If gesteuert, jedoch kann dies auch mittels einer Phasensteuerung durchgeführt werden, bei der die Schaltzeitsteuerung des Ankerstroms geeignet geändert wird.
In einem nachfolgenden Schritt 1044 wird der Feldstrom so gesteuert, daß er den Wert des im Schritt 1043 ermittelten Feldstroms If annimmt, und die Ein- und Ausschaltzeit steuerung jedes Transistors in der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51 der elektrischen Leistungssteuereinheit 5 wird so durchgeführt, daß die Motorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 herbeigeführt und auf diese weise das Anlegen eines Drehmoments durchgeführt wird.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das in 6 gezeigte Flußdiagramm die im Schritt 105 aufgerufene Unterroutine zur Rückspeicherung der elektrischen Energie näher erläutert.
Gemäß 6 wird in einem Anfangsschritt 1051 zunächst der wirksame Betrag K der Betätigung des Bremspedals ermittelt. Der wirksame Betrag der Bremsbetätigung K ist derjenige Betrag der Bremsbetätigung, der in dem eine tatsächliche Bremskraft der Bremse erzeugenden Betätigungsbereich liegt und sich von dem Betätigungsmaß, bei dem gerade noch keine Bremskraft der Bremse erzeugt wird, bis zu demjenigen Maß erstreckt, bei dem eine 100%ige Betätigung vorliegt.
Anschließend wird in einem Schritt 1052 berechnet, ob die im Schritt 1015 errechnete Menge der zum Laden erforderlichen Menge Px der elektrischen Energie größer als Null ist, d.h., ob die Gesamt-Ladungsmenge ΣP kleiner als die Referenz-Ladungsmenge PH der elektrischen Energie ist. Wenn dies verneint wird, ist eine Rückspeicherung bzw. Nachladung von elektrischer Energie nicht erwünscht, weshalb zum Hauptsteuerungsablauf zurückverzweigt wird, so daß eine Überladung der Batterie 8 verhindert wird. wenn demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, wird zu einem Schritt 1053 verzweigt.
Im Schritt 1053 wird die zurückzuspeichernde elektrische Energie Pr = b·K in Übereinstimmung mit dem effektiven Betätigungsbetrag K des Bremspedals berechnet, wobei mit b eine Proportionalkonstante bezeichnet ist.
In einem Folgeschritt 1054 wird der Feldstrom If anhand einer internen Tabelle als Funktion dieser zurückzuspeichernden elektrischen Energie Pr und der Motordrehzahl Ne ermittelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das Rückspeichern der elektrischen Energie mittels einer Steuerung des Feldstroms If durchgeführt, jedoch kann alternativ hierzu auch eine Phasensteuerung, bei der die Schaltzeitpunkte der an die Ankerspule angelegten Spannung gesteuert werden, oder auch eine Steuerung des Tastverhältnisses des dem Anker zugeführten Stroms durchgeführt werden.
In einem Folgeschritt 1055 wird der Feldstrom so gesteuert, daß er dem Wert des im Schritt 1054 ermittelten Feldstroms If entspricht, und die Ein- und Ausschaltsteuerung der elektrischen Leistungssteuereinheit 5, d.h. der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51, wird so durchgeführt, daß die Generatorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 herbeigeführt wird, und das Rückspeichern der elektrischen Energie wird auf diese Weise durchgeführt.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das in 7 gezeigte Flußdiagramm die im Schritt 110 aufgerufene Unterroutine für die normale Steuerung des elektrischen Generators näher beschrieben.
Gemäß 7 wird in einem Anfangsschritt 1101 zunächst berechnet, ob die im Schritt 1015 berechnete Menge Px der zum Laden erforderlichen elektrischen Energie größer als Null ist, d.h., ob die Gesamt-Ladungsmenge ΣP kleiner als die Referenz-Ladungsmenge PH der elektrischen Energie ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird entschieden, daß eine Rückspeicherung elektrischer Energie nicht erforderlich ist, worauf der Ablauf zur Hauptsteuerungsroutine zurückkehrt. Eine Überladung der Batterie 8 wird daher verhindert. Wenn demgegenüber eine positive Antwort erhalten wird, wird zu einem Schritt 1102 verzweigt.
Im Schritt 1102 wird der Feldstrom If aus einer internen Tabelle auf der Basis dieser Menge Px der zum Aufladen erforderlichen elektrischen Energie und der Motordrehzahl Ne ermittelt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Steuerung der zurückzuspeisenden elektrischen Energie durch eine geeignete Steuerung des Feldstroms If durchgeführt; alternativ hierzu kann jedoch auch eine Phasensteuerung, bei der die Schaltcharakteristik der an die Ankerspule angelegten Spannung gesteuert wird, oder auch eine Tastverhältnis-Steuerung für den Ankerstrom durchgeführt werden.
In einem Folgeschritt 1103 wird das Tastverhältnis des Feldstroms If so gesteuert, daß es dem Wert des im Schritt 1054 ermittelten Feldstroms If entspricht, und die Ein- und Ausschaltzeitsteuerung der elektrischen Leistungssteuereinheit 5, nämlich der Dreiphasen-Wechselrichterschaltung 51, wird so durchgeführt, daß die Generatorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors herbeigeführt wird, in der die für den normalen Betrieb der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen benötigte elektrische Energie erzeugt und eine unzureichende Ladungsmenge der Batterie 8 nachgeladen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert PH, der den Referenzwert der Gesamt-Ladungsmenge bzw. -Kapazität ΣP darstellt, auf 95% der Volladungs-Kapazität der Batterie 8 eingestellt; jedoch ist es ebenfalls möglich, hierfür einen größeren bzw. den vollen Wert von 100% zu verwenden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird als elektrische Speichereinrichtung eine Batterie 8 verwendet; alternativ hierzu kann beispielsweise auch ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator oder dergleichen verwendet werden.
Da die jeweils verwendete elektrische Speichereinrichtung, wie beispielsweise eine Batterie 8, ein elektrischer Doppelschicht-Kondensator oder dergleichen aufgrund von sich über die Jahre einstellenden Änderungen eine Verschlechterung bzw. Abnahme des elektrischen Speichervermögens bzw. der Nenn-Speicherkapazität erleiden kann, ist es darüber hinaus möglich, diese Abnahme des elektrischen Speichervermögens durch bekannte Mittel zu berechnen und eine Verkleinerung des Referenzwerts PH der Gesamt-Ladungsmenge ΣP unter Berücksichtigung der berechneten Größe der Verschlechterung vorzunehmen. Alternativ hierzu ist es ebenfalls möglich, eine vorausgesagte Verschlechterung des elektrischen Speichervermögens in Übereinstimmung mit der Benutzungszeit oder der Anzahl von Lade/Entlade-Zyklen zu schätzen und den Referenzwert PH auf der Basis der auf diese weise geschätzten Volladungs-Kapazität zu bestimmen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der momentane Ladungszustand der Batterie 8 unter Zugrundelegung der Klemmenspannung und des Stroms der Batterie 8 (oder des elektrischen Doppelschicht-Kondensators) ermittelt; jedoch ist es ebenso möglich, einen wesentlichen Wert des zufließenden und abfließenden Stroms der Batterie 8 aus der Differenz zwischen dem Strom, den die Batterie 8 (oder der elektrische Doppelschicht-Kondensator) und der elektrische Generator/Motor 3 miteinander austauschen, einerseits und dem aus der Batterie 8 an die elektrische Last des Fahrzeugs (einschließlich der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen) gelieferten Strom andererseits zu berechnen und den momentanen Ladungszustand der Batterie 8 (oder des elektrischen Doppelschicht-Kondensators) anhand des akkumulierten Werts dieses wesentlichen Abfluß/Zufluß-Stroms zu schätzen.
Darüber hinaus ist es möglich, den Ladungszustand der Batterie 8 aus dem spezifischen Gewicht ihres Elektrolyten zu berechnen, während die Kapazität bzw. der Ladungszustand eines elektrischen Doppelschicht-Kondensators durch Multiplikation der Differenz zwischen dessen Klemmenspannung V1 und der Klemmenspannung V2 zum Zeitpunkt der endgültigen Entladung mit einem bekannten elektrostatischen Kapazitivwiderstand C berechnet werden kann.
In 8 ist ein Zeitdiagramm gezeigt, das die vorstehend beschriebene Beziehung zwischen den verschiedenen Ladungszuständen und der jeweiligen Menge der elektrischen Energie sowie die Änderungen in der Gesamt-Ladungsmenge ΣP zeigt.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, daß die Steuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel sich durch folgende Betriebsarten und Wirkungen auszeichnet.
Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß die elektrische Generatorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 derart gesteuert wird, daß die Gesamtmenge ΣP, die Summe der aufgrund des Fahrzeugzustands rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa und des momentanen Ladungszustands Pn der elektrischen Speichereinrichtung, in einen vorbestimmten Referenz-Ladungsmengenbereich PH fällt. Das heißt, wenn die rückspeicherbare elektrische Energie einen Maximalwert aufweist, wird der momentane Ladungszustand kleiner gemacht. Folglich kann durch die Rückspeicherung elektrischer Energie oder dergleichen während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs das Anlegen von Drehmoment und das Rückspeichern der elektrischen Energie durchgeführt werden, während gleichzeitig eine Überladung der elektrischen Speichereinrichtung verhindert wird, ohne daß der Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung im Vergleich zu dem bevorzugten Referenz-Ladungsmengenbereich PH übermäßig groß wird.
Darüber hinaus wird die Motorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors 3 – d.h. das Anlegen von Drehmoment – innerhalb eines derartigen Bereichs durchgeführt, daß der momentane Ladungszustand Pn der elektrischen Speichereinrichtung nicht unterhalb eines bestimmten Minimal-Ladungs zustands PnL fällt, der zum Ansteuern des Motors oder der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen benötigt wird. Obgleich der momentane Ladungszustand Pn der elektrischen Speichereinrichtung (d.h. die gespeicherte elektrische Energiemenge) beim Durchführen des Anlegens von Drehmoment abnimmt, kann erfindungsgemäß gleichwohl verhindert werden, daß beispielsweise die Fahrzeug-Hilfseinrichtungen unzureichend oder gar nicht mehr angesteuert werden können, wenn der Verbrennungsmotor gestoppt wird.
Der elektrische Generator/Motor 3 wird darüber hinaus in eine Motorbetriebsart versetzt, bei der sich die rückgespeicherte elektrische Energie kontinuierlich ändert, so daß eine positive Korrelation bzw. Beziehung zum effektiven Betätigungsmaß des Bremspedals vorliegt. Wenn das Betätigungsmaß innerhalb des Bereichs des effektiven Betätigungsmaßes des Bremspedals geändert wird, kann daher ein feinfühliges Bremsgefühl im Bereich des effektiven Betätigungsmaßes des Bremspedals erzielt werden, ohne die Größe bzw. Menge der rückzuspeichernden elektrischen Energie Pr abrupt zu ändern und ohne daß aus diesem Grund ein ruckartiger Abbremsvorgang auftritt.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf 9 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung näher erläutert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Schritte 1043 und 1044 der zum Anlegen von Drehmoment dienenden Unterroutine 104 nur dann durchgeführt, wenn die Gesamtmenge ΣP der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa, die unter Zugrundelegung des Fahrzeugzustands und des momentanen Ladungszustands Pn der elektrischen Speichereinrichtung berechnet wird, größer als der vorbestimmte minimale Ladungszustandswert PL ist. Diese zum Anlegen des Drehmoments dienende Unterroutine wird in dem Fall nicht durchgeführt, wenn ΣP nicht größer als der vorbestimmte minimale Ladungszustandswert PL ist.
Darüber hinaus ist es möglich, den vorbestimmten minimalen Ladungszustandswert PL gleich groß wie oder kleiner als die Referenz-Ladungsmenge PH zu machen. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird PL auf 90% von PH eingestellt.
Wenn beispielsweise nunmehr das Gaspedal betätigt und das Öffnungsmaß der Drosselklappe entsprechend vergrößert wird, beschleunigt das Fahrzeug aufgrund der vergrößerten Abgabeleistung des Verbrennungsmotors 1. Dem elektrischen Generator/Motor 3 wird elektrische Energie zugeführt, um ein Drehmoment anzulegen, das dem auf diese Beschleunigung zurückzuführenden Ausmaß der Zunahme in der Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa entspricht, und der Wert PL – PH, also die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa, nimmt aufgrunddessen wegen der zunehmenden Beschleunigung weiter zu und eine dementsprechende Menge der elektrischen Energie wird durch das Anlegen von Drehmoment weiterhin verbraucht.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 10 bis 14 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Modifikation der zur Ermittlung der Lade/Entlade-Energiemenge dienenden Unterroutine des Schritts 101, der zum Anlegen von Drehmoment dienenden Unterroutine des Schritts 104, der zum Rückspeisen der elektrischen Energie dienenden Unterroutine des Schritts 105 und der zur normalen elektrischen Generatorsteuerung dienenden Unterroutine des Schritts 110 im Steuerungsablauf des ersten Ausführungsbeispiels. Das heißt, während beim ersten Ausführungsbeispiel der Wert ΣP mit PH oder PL verglichen wird und die Schritte 1043 und 1044, oder 1053, 1054 und 1055, oder 1102 und 1103 durchgeführt werden, wird beim vorliegenden dritten Ausführungsbeispiel Pn mit Werten Pna oder PnL verglichen.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels werden nachstehend die entsprechenden Unterroutinen der Schritte 101a, 104a, 105a und 110a der 10 näher erläutert.
Zunächst wird in diesem Zusammenhang die zur Ermittlung der Lade/Entlade-Energiemenge dienende Unterroutine des Schritts 101a unter Bezugnahme auf das in 11 gezeigte Flußdiagramm näher erläutert.
Gemäß 11 wird in einem Anfangsschritt 1011a ein momentaner Soll-Ladungszustand Pna unter Verwendung einer in 18 gezeigten internen Tabelle aus der erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, worauf in einem Folgeschritt 1012 der momentane Ladungszustand Pn der Batterie aus einer internen Tabelle unter Zugrundelegung der Klemmenspannung und des Stroms der Batterie 8 ermittelt wird.
Daraufhin wird in einem Schritt 1014a die Menge der verbrauchbaren elektrischen Energie Pc = Pn – PnL zum Zeitpunkt der Drehmomentanlegung oder dergleichen berechnet. Der Wert PnL ist ein momentaner Minimal-Ladungszustand, der in der Batterie 8 zum Zwecke der elektrischen Versorgung der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen, zum Wiederanlassen des Verbrennungsmotors und dergleichen verbleibt.
In einem Schritt 1015a wird anschließend die zum Laden erforderliche Menge PY an elektrischer Energie, die die Differenz zwischen Pna (das den Sollwert für Pn darstellt) und dem momentanen Ladungszustand Pn ist, berechnet, worauf der Ablauf zur Hauptsteuerungsroutine zurückkehrt.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das in 12 gezeigte Flußdiagramm die zum Anlegen von Drehmoment dienende Unterroutine des Schritts 104a näher erläutert.
Gemäß 12 wird nach Aufruf dieser Routine in einem Anfangsschritt 104a das anzulegende Drehmoment T mit Hilfe der internen Tabelle in einem Schritt 1041 ermittelt, der dem Schritt 1041 der 5 entspricht.
Daraufhin wird in einem Schritt 1042a überprüft, ob die im Schritt 1014a ermittelte Menge Pc der verbrauchbaren elektrischen Energie größer als Null bleibt, wobei im Falle einer positiven Antwort zu einem Schritt 1043 verzweigt wird, bei dem mittels der Schritte 1043 und 1044 das nächste Anlegen von Drehmoment durchgeführt wird. Falls dies hingegen nicht der Fall ist, kehrt der Ablauf zum Hauptprogramm zurück.
Nachstehend wird unter Bezugnahme auf das in 13 gezeigte Flußdiagramm die zum Zurückspeichern der elektrischen Energie dienende Unterroutine näher erläutert.
Gemäß 13 wird beim Eintritt in diese Unterroutine bei einem Schritt 105a zunächst das Betätigungsmaß K des Bremspedals in einem Schritt 1051 erfaßt, der dem entsprechenden Schritt des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich ist.
Als nächstes wird in einem Schritt 1052a überprüft, ob die im Schritt 1015a berechnete Menge PY der zur erzeugenden elektrischen Energie größer als Null ist, d.h., ob Pn kleiner als Pna ist. Falls dies nicht der Fall ist, ist eine Rückspeicherung elektrischer Energie nicht erwünscht, weshalb der Ablauf zur Hauptsteuerungsroutine zurückkehrt und eine übermäßige Aufladung bzw. Überladung der Batterie 8 verhindert wird. Wenn dies hingegen der Fall ist, wird zu einem Schritt 1053 verzweigt.
Der Steuerungsablauf der Schritte 1053, 1054 und 1055 ist den entsprechenden Schritten des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das in 14 gezeigte Flußdiagramm die für die normale elektrische Generatorsteuerung dienende Unterroutine näher erläutert.
Gemäß 14 wird nach Eintritt in diese Unterroutine bei einem Schritt 110a berechnet, ob die im Schritt 1015a der 11 berechnete Menge PY der zum Laden erforderlichen elektrischen Energie größer als Null ist, d.h., ob Pn kleiner als Pna ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird entschieden, daß die Durchführung der elektrischen Generatorbetriebsart unnötig ist, worauf zum Hauptsteuerungsablauf zurückverzweigt wird, so daß eine Überladung der Batterie 8 verhindert wird. Andernfalls wird zu einem Schritt 1102 verzweigt.
Der in den Schritten 1102 und 1103 durchgeführte Steuerungsablauf ähnelt dem entsprechenden Steuerungsablauf des ersten Ausführungsbeispiels.
Der vorstehenden Beschreibung ist entnehmbar, daß die Steuervorrichtung des vorliegenden, anhand der 10 bis 14 erläuterten Ausführungsbeispiels gemäß der Darstellung in 17 arbeitet.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie aus der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt; es ist jedoch ebenso möglich, diese Ermittlung auf der Basis einer Information durchzuführen, die sich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bezieht, so daß die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, eine direkte Ermittlung ausschließlich anhand des Fahrzeuggeschwindigkeitsignals durchzuführen.
Was die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit bezogene Information betrifft, so ist es auch möglich, ein solches Signal zu verwenden, das eine Zunahme in der kinetischen Energie des Fahrzeugs erfassen kann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. Beispielsweise kann zu diesem Zweck der Durchschnittswert der Motordrehzahl, der Drehzahl der im Drehmomentwandler des Automatikgetriebes befindlichen Turbine, der Raddrehzahl, der Windgeschwindigkeit, des Winddrucks, des Übersetzungsverhältnisses oder der aufintegrierte wert der Fahrzeug-Längsbeschleunigung verwendet werden.
Da die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie Pa in einer einfachen Näherung proportional zum Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit V ist, wurde vorstehend darauf hingewiesen, daß es akzeptabel ist, die entsprechende Ermittlung auf einfache weise als Pa = kV² (wobei k eine Proportionalitätskonstante ist) durchzuführen; um die diesbezüglich erzielbare Genauigkeit zu erhöhen, ist es indes möglich, die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie mittels einer Tabelle bzw. Kennlinie, wie sie beispielsweise in 16 gezeigt ist, zu ermitteln. Eine entsprechende Erläuterung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 15 und 16 gegeben.
In 15 ist die elektrische Generator- bzw. Ausgangsleistung gezeigt, die im voraus aus der mittels der Motordrehzahl bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem Getriebegang berechnet werden kann, wenn die Wandlerüberbrückung eingeschaltet ist. In 16 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem bezüglich der elektrischen Generator-Ausgangsleistung der 15 eine Standardverzögerung angenommen wird, die Verzögerungsdauer von der jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeit zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von Null berechnet wird und die elektrische Generator-Ausgangsleistung während dieser Verzögerungszeitdauer integriert wird, um die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie zu erhalten. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß eine Standardverzögerung bei jeder Fahrzeuggeschwindigkeit unveränderlich ist; es ist jedoch ebenso möglich, die Verzögerung bei jeweiligen Fahrzeuggeschwindigkeiten in Übereinstimmung mit den Charakteristiken des betreffenden Fahrzeugs zu gewichten, die Integrationszeitdauer zu modifizieren und hieraus eine entsprechende Tabelle bzw. Kennlinie zu erstellen, deren Präzision entsprechend erhöht ist. In Anbetracht derjenigen Fälle, bei denen in einem elektronisch gesteuerten Automatikgetriebe Änderungen im Herabschaltmuster auftreten, die auf Unterschiede im Schaltbereich (D, L, S) oder dergleichen oder in den Schaltmuster-Betriebsartschaltern (sportliche Fahrweise, ökonomische Fahrweise) oder dergleichen zurückzuführen sind, ist es darüber hinaus möglich, eine Gangwechsel-Information und eine Schaltmusterbetriebsart-Information vorzusehen und eine entsprechende Vielzahl von Kennlinien bzw. Tabellen vorzubereiten. wenn die Wandlerüberbrückung ausgeschaltet ist, ändert sich die ermittelte Drehzahl mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und die Schaltposition unterscheidet sich von der in 16 gezeigten, so daß es angeraten ist, eine diesem Fall entsprechende getrennte Tabelle bzw. Kennlinie für die Menge der rückspeicherbaren elektrischen Energie vorzubereiten.
Vorstehend wurde eine Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor offenbart, die eine Überladung und einen unzureichenden Ladungszustand einer elektrischen Leistungsspeichereinrichtung verhindern kann. Eine Steuereinrichtung steuert den elektrischen Generator/Motor in der elektrischen Generatorbetriebsart, wenn ein Gesamtwert der rückspeicherbaren elektrischen Energie, die auf der Basis des Fahrzeugzustands berechnet wird, und eines momentanen Ladungszustands der elektrischen Speichereinrichtung kleiner als ein bestimmter Referenz-Ladungszustand ist. Die Steuereinrichtung führt die Motorbetriebsart des Generators/Motors, d.h. das Anlegen von Drehmoment, innerhalb ei nes Bereichs durch, in dem der Ladungszustand der elektrischen Speichereinrichtung nicht unterhalb eines bestimmten Minimal-Ladungszustands fällt, der zum Ansteuern der Fahrzeug-Hilfseinrichtungen benötigt wird. Die Steuereinrichtung bewirkt eine Motorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors mit sich kontinuierlich ändernder rückspeicherbarer elektrischer Energie, die in einer positiven Korrelation zu einem effektiven Betätigungsmaß eines Bremspedals steht. Die Steuereinrichtung führt das Anlegen des Drehmoments durch, wenn ein Gesamtwert der rückspeicherbaren elektrischen Energie größer als ein bestimmter Minimal-Ladungszustandswert ist.

Claims

Steuervorrichtung für einen in einem Fahrzeug montierten Motor/Generator (3), der als Elektromotor und als elektrischer Generator arbeitet, um eine elektrische Speichereinrichtung (8) zu laden, mit mindestens einer Fahrzeugzustands-Erfassungseinrichtung (14-19), die eine sich auf die Fahrzeuggeschwindigkeit während der Fahrt des Fahrzeugs beziehende Information erfaßt; einer Einrichtung (20), die den momentan in der elektrischen Speichereinrichtung (8) vorhandenen Ladungszustand (Pn) erfaßt; und einer Steuereinrichtung (4, 104, 105, 104a, 105a), die die elektrische Generatorbetriebsart und/oder die elektrische Motorbetriebsart des Motors/Generators (3) auf der Basis des ermittelten momentanen Ladungszustands (Pn) steuert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Berechnung der Menge zurückspeicherbarer elektrischer Energie (4, 1011) vorgesehen ist, um eine Menge (Pa) an zurückspeicherbarer elektrischer Energie auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit zu berechnen, und die Steuereinrichtung (4, 104, 105, 104a, 105a, 1015) den Motor/Generator (3) auf der Basis der berechneten Menge der zum Laden erforderlichen elektrischen Energie (Px) in der elektrischen Generatorbetriebsart ansteuert.
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4, 104, 105, 104a, 105a) eine Gesamtladungsmenge (ΣP), die Summe aus der Menge der zurückspeicherbaren elektrischen Energie (Pa), die der Motor/Generator (3) zurückspeichern wird, und aus dem momentanen Ladungszustand (Pn), berechnet, die berechnete Gesamtladungsmenge (ΣP) mit einem bestimmten Referenzwert (PH) vergleicht (1052) und den Betrieb des Motors/Generators (3) steuert.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor (3) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) die Generatorbetriebsart des elektrischen Generators/Motors (3) durchführt, wenn eine Gesamtladungsmenge (ΣP), die Summe aus der zurückspeicherbaren elektrischen Energie (Pa) und dem Ladungszustand (Pn), kleiner als ein bestimmter Referenz-Ladungszustand (PH) ist, der kleiner als ein voll-Ladungzustand der elektrischen Speichereinrichtung (8) ist (1052).
Steuervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (4, 104), die den elektrischen Generator/Motor (3) derart in der Motorbetriebsart ansteuert, daß das Drehmoment innerhalb eines Bereichs angelegt wird, in dem der momentane Ladungszustand (Pn) der elektrischen Speichereinrichtung (8) oberhalb eines bestimmten momentanen Minimal-Ladungszustands (PnL) liegt und die Menge der verbrauchbaren elektrischen Energie (Pc) positiv ist (1042).
Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch: eine Betätigungsmaß-Erfassungseinrichtung (16), die eine Zustandsgröße erfaßt, die ein effektives Betätigungsmaß eines Bremspedals des Fahrzeugs berücksichtigt (1051); wobei die zur Berechnung der zurückzuspeichernden elektrischen Energie vorgesehene Einrichtung (4) die zurückzuspeichernde elektrische Energiemenge (Pr) so berechnet, daß sie sich proportional zu einer Änderung in der die Bremsbetätigung berücksichtigenden Zustandsgröße ändert, (1053), und den elektrischen Generator/Motor (3) zur Durchführung der elektrischen Generatorbetriebsart veranlaßt.
Steuervorrichtung für einen elektrischen Generator/Motor (3), der mit einem Verbrennungsmotor (1) zusammenwirkt, wobei die Steuervorrichtung (4) die Generatorbetriebsart des Generators/Motors (3) zur Zufuhr elektrischer Energie zu einer elektrischen Speichereinrichtung (8) während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs herbeiführt und die Motorbetriebsart des Generators/Motors (3) zum Anlegen eines Drehmoments an den Verbrennungsmotor (1) im Ansprechen auf einen Drehmomentanlegungsbefehl herbeiführt, wobei die Steuervorrichtung aufweist: mindestens eine Fahrzeugzustand-Erfassungseinrichtung (14-19), welche den Fahrzeugzustand einschließlich einer Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt; eine Ladungszustands-Erfassungseinrichtung (20, 1012), die den momentanen Ladungszustand (Pn) der elektrischen Speichereinrichtung (8) erfaßt; gekennzeichnet durch eine zur Berechnung der zurückspeicherbaren elektrischen Energiemenge dienende Einrichtung (4, 1011), die die Menge der zurückspeicherbaren elektrischen Energie (Pa) auf der Basis des Fahrzeugzustands berechnet; und eine Steuereinrichtung (4, 5), die die Berechnung des vom Generator an den Motor anzulegenden Drehmoments durchführt, wenn eine Gesamtladungsmenge (ΣP), die Summe der berechneten Menge der zurückspeicherbaren elektrischen Energie (Pa) und des Ladungszustands (Pn), größer als ein bestimmter minimaler Ladungszustandswert (PL) ist (1042).