DE60033769T2

DE60033769T2 - Anlage und Steuerungsvorrichtung zum Erzeugen elektrischer Energie für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE60033769T2
Application number: DE60033769T
Authority: DE
Inventors: Yuji Hitachiota-shi Maeda; Keiichi Hitachinaka-shi Mashino; Hisaya Hitachinaka-shi Shimizu; Tatsuyuki Isehara-shi Yamamoto; Yoshinori Hitachinaka-shi Fukasaku; Susumu Hitachinaka-shi Tajima; Toshiyuki Tsuchiura-shi Innami; Keisuke Hitachinaka-shi Nishidate; Toshiro Matsuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2020-12-13
Also published as: JP2001333507A; DE60033769D1; EP1108606A3; EP1108606A2; US7044255B2; JP3698411B2; US20010042649A1; EP1108606B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und sein Steuerungsverfahren, insbesondere einen elektrischen Generator, der für ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb geeignet ist, der Räder, die nicht direkt durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, elektrisch antreibt.
Verwandter Stand der Technik
Als herkömmliche Technik einer Einrichtung, die Räder antreibt, die nicht direkt durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, offenbart die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift H07-151514 (1995) eine Einrichtung, die einen Elektromotor durch eine Kombination aus einem 14 V-Wechselstromgenerator und einer 12 V-Batterie für eine Hilfseinheit nur auf einer Straße mit niedrigem μ betreibt, die eine Starthilfe erfordert. Die ungeprüfte japanische Patentoffenlegungsschrift H07-231508 (1995) offenbart ein System, das einen Elektromotor durch eine Kombination aus einem 14 V-Wechselstromgenerator und einer 12 V-Batterie für Hilfseinheiten antreibt.
Weiterhin offenbart die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung S55-110328 (1980) ein Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb, das vier Räder nur antreibt, wenn das fahrende Fahrzeug ins Rutschen gerät. Mit anderen Worten, diese Veröffentlichung offenbart ein Kraftfahrzeug, das durch die Motorleistung entweder Vorderräder oder Hinterräder antreibt, wobei das Kraftfahrzeug eine Hilfsantriebsquelle (einen Elektromotor und einen Generator), die die Hinter- oder Vorderräder antreibt, die nicht direkt durch den Motor angetrieben werden, und eine Steuerung umfasst, die eine Differenz zwischen den Vorderradumdrehungen und den Hinterradumdrehungen erfasst und die Hilfsantriebsquelle steuert.
In einem Niederspannungs-Energieerzeugungssystem mit einem 14 V-Generator und einer 12 V-Batterie für eine Hilfseinheit ist ein großer Strom erforderlich, um den Elektromotor zu bewegen, ausreichend Energie abzugeben, um die volle Leistung des Kraftfahrzeugs mit Vierradantrieb zu erhalten. Mit anderen Worten ein solches Niederspannungs-Energieerzeugungssystem erfordert einen großen Strom, weil die Steuerspannung niedrig ist. Infolgedessen ist es erforderlich, dass Systemkomponenten wie Schalter, Stromkreise und Kabelbäume großen Strömen standhalten. Dies erhöht notwendigerweise die Herstellungskosten und die Ausmaße der Komponenten.
Wenn im Gegensatz dazu ein Antriebsmoment niedrig eingestellt ist, kann das System das Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb nicht vollständig unterstützen. Weiterhin erzeugt diese an den gesamten Stromkreis angelegte Energie mit niedriger Spannung und großem Strom Wärme und verringert die Effizienz.
Weiterhin ist, da die Größe der 12 V-Batterie (für normale elektrische Kraftfahrzeuglasten) begrenzt ist, die Abgabe elektrischer Energie aus der Batterie niedrig und die Lebensdauer der Batterie für das Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb wird sehr beschränkt. Daher ist diese Batterie nicht ausreichend, um eine lange, fortgesetzte Steigung hinaufzufahren, die während einer langen Zeit hohe Leistung erfordert.
Wenn ein Generator eingesetzt wird, um sowohl die Batterie für die Hilfseinheit zu laden als auch den Elektromotor anzutreiben, treten verschiedene Probleme auf, wie etwa ein Kostenanstieg aufgrund des Vorsehens des Umschalters, das Erfordernis der Zuverlässigkeit, eine Verringerung der Effizienz, da verschiedene erforderliche Abgabecharakteristiken erfüllt werden müssen, ein Anstieg der elektrischen Verluste, die durch den großen Strom verursacht werden, und eine Verringerung der zur Verfügung stehenden Energie.
Wenn eine Steuerschaltung eine Spannungsquelle wie etwa eine Batterie enthält, wird ihr Spannungswert automatisch durch die Charakteristiken der Spannungsquelle eingestellt und eine für den Motor erforderliche optimale Spannung kann nicht zugeführt werden.
Weiterhin bewirkt das durch die ungeprüfte japanische Gebrauchsmusterveröffentlichung S55-110328 (1980) offenbarte System stets einen Unterschied zwischen den Vorder- und Hinterradumdrehungen. Dieser Unterschied hängt von dem „μ"-Wert der Fahrstraße ab. Daher steuert dieses System die Abgabe des Generators der Hilfsantriebsquelle so, um den Umdrehungen der durch den Motor angetriebenen Räder zu folgen. Dieses System bewirkt, dass das Kraftfahrzeug nur dann als Kraftfahrzeug mit Vierradantrieb arbeitet, wenn das Kraftfahrzeug ins Rutschen gerät, aber gewöhnlich belässt dieses System das Kraftfahrzeug als Kraftfahrzeug mit Zweiradantrieb.
US 5 689 174 betrifft einen für Fahrzeuge eingestellten elektrischen Generator mit zwei sekundären Elektromotoren, die jeder ein Rad antreiben. Jeder der Sekundärmotoren ist über einen Regelschalter, eine Batterie und einen Wechselstromgenerator mit einem primären Elektromotor verbunden, der direkt durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird.
US 4 953 646 betrifft ein elektrisches Antriebssystem für Fahrzeuge, das zwei Reihenmotoren aufweist, die jeder ein Rad über Untersetzungsgetriebe antreibt. Die Motoren sind direkt mit einem Generator verbunden, der direkt durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die Abgabe des Generators wird durch den Motor gesteuert.
EP 0 911 941 A2 betrifft eine Energieversorgungseinheit für Fahrzeuge mit einem Generator, einer Feldstrom-Steuerschaltung, einem Umschaltrelais und einer Hochspannungslaststeuerung. Insbesondere betrifft das Dokument eine Hochspannungserzeugungsvorrichtung, wobei die Ausgangsspannung durch ein Ein-/Aus-Signal der Feldwicklung gesteuert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und eines Verfahrens hierfür, das einem von einem Elektromotor angetriebenen Kraftfahrzeug eine ausreichende Vierradantriebsleitung zuführen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und eines Verfahrens hierfür, das eine kostengünstige, hoch wirksame und hohe Vierradantriebsleistung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Ansprüche 1 und 17 gelöst.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, mit einem primären Generator, der durch einen Verbrennungsmotor eines Kraft fahrzeugs angetrieben wird und einer elektrischen Last des Kraftfahrzeugs Energie zuführt, und einem Elektromotor zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs, die nicht durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, weiterhin mit
einem sekundären Generator, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird; und
eine Steuereinheit, die den sekundären Generator und den Elektromotor steuert;
wobei die Steuereinheit eine Abgabe des sekundären Generators nach Maßgabe einer durch das Kraftfahrzeug angeforderten Antriebskraft steuert und die Antriebskraft des Elektromotors durch die Abgabe des sekundären Generators gesteuert wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, das einen primären Generator umfasst, der durch einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird und einer elektrischen Niederspannungslast des Kraftfahrzeugs Energie zuführt, und ein Elektromotor zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs, die nicht durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, weiterhin Folgendes umfasst:
einen sekundären Generator, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und
eine Steuereinheit, die den sekundären Generator und den Elektromotor steuert;
wobei der sekundäre Generator so aufgebaut ist, dass er eine Energie von variabler Spannung einer niedrigeren Spannung an eine höhere Spannung als die Energie für das Niederspannungssystem abgibt und die Steuereinheit die Abgabe des sekundären Generators nach Maßgabe der angeforderten Antriebskraft des Kraftfahrzeugs steuert, um die Antriebskraft des Elektromotors durch eine Spannung oder einen Strom, die bzw. der von dem sekundären Generator zugeführt wird, anzupassen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge mit einem primären Generator bereitzustellen, der durch einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird und einer elektrischen Niederspannungslast des Kraftfahrzeugs Energie zuführt, und ein Elektromotor zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs, die nicht durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden, umfasst weiterhin
einen sekundären Generator, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und
eine Steuereinheit, die den sekundären Generator und den Elektromotor steuert;
wobei der sekundäre Generator so ausgebaut ist, dass er eine Energie mit variabler Spannung einer niedrigeren Spannung zu einer höheren Spannung als der Energie für das Niederspannungssystem abgibt und die Steuereinheit die Abgabe des sekundären Generators nach Maßgabe der angeforderten Antriebskraft des Kraftfahrzeugs abgibt, um die Antriebskraft des Elektromotors durch eine Spannung oder einen Strom anzupassen, die bzw. der von dem sekundären Generator zugeführt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, wobei die Feldwicklung des sekundären Generators zwei Energiequellen aufweist und die Spannungsabgabe von dem sekundären Generator an den Elektromotor in mehreren Schritten oder in einem vorbestimmten Spannungsbereich umgeschaltet werden.
Es ist eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge mit einem primären Generator bereitzustellen, der durch einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angetrieben wird und einer elektrischen Last des Kraftfahrzeugs Energie zuführt, und ein Elektromotor zum Antreiben von Rädern des Kraftfahrzeugs, die nicht von dem Verbrennungsmotor angetrieben werden, umfasst des Weiteren einen sekundären Generator, der durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, und
eine Steuereinheit, die den sekundären Generator und den Elektromotor steuert;
wobei der sekundäre Generator so aufgebaut ist, dass er eine Energie an den Elektromotor abgibt, und
die Steuereinheit eine externe Steuereinheit außer für eine Steuereinheit des sekundären Generators enthält und bewirkt, dass die externe Steuereinheit ein Feldstrom-Ein-/Aus-Signal als Befehl zum Steuern des sekundären Generators abgibt, und somit eine willkürliche Abgabespannung oder einen willkürlichen Abgabestrom des sekundären Generators einstellt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine ausreichende Antriebskraft durch Steuern der Antriebskraft eines Elektromotors zum Antreiben von Rädern durch die Abgabe eines zweckbestimmten Generators oder eines sekundären Generators erhalten werden. Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung kann ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren hierfür bereitstellen, das eine ausreichende Vierrad-Fahrleistung (stehender Vergleich mit mechanischen Vierradantriebssystemen) in einem breiten Bereich vom Anlassen des Kraftfahrzeugs bis zum Hinauffahren einer steilen Steigung mit hoher Geschwindigkeit sichern.
Das System zum Erzeugen elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren hierfür gemäß der vorliegenden Erfindung weisen auch originale Vierradantriebs-Verdienste auf (wie etwa keine Antriebswelle, flacher Fahrzeugboden) und erfordern keine Hochspannungsbatterie. Damit können die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs reduziert, der Generator irgendwo im Kraftfahrzeug platziert und die Wartung und der Ersatz einer Hochspannungsbatterie eliminiert werden. Daher kann das Antriebssystem einfach, hoch wirksam und von hoher Leistung sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm des gesamten Antriebssystems des Vierradantrieb-Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm des gesamten Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge der 1.
3 ist eine vertikale Schnittansicht eines Gleichstrommotors, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
4 ist eine vertikale Schnittansicht eines sekundären Generators, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
5 ist ein Blockdiagramm, das die Verarbeitung erläutert, die hauptsächlich durch die CPU der Steuerung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt.
6 ist ein Blockdiagramm, das die Verarbeitung erläutert, die hauptsächlich durch die CPU der Steuerung in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt.
7 zeigt durch die Steuerung verursachte Wellenformen, um den sekundären Generator und den Gleichstrommotor in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu starten und zu stoppen.
8 zeigt ein Beispiel für die Abgabecharakteristiken des sekundären Generators, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
9 zeigt den Graphen, der die Betätigung des sekundären Generators erläutert, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
10 zeigt die Charakteristiken des Gleichstrommotors in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 zeigt die detaillierte Konfiguration der Steuereinheit für den Generator in einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 zeigt eine detaillierte Konfiguration der Steuereinheit des Generators, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
13 ist ein Blockdiagramm eines gesamten Vierradantriebs-Kraftfahrzeugs, das eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
14 zeigt die detaillierte Konfiguration der Steuereinheit des sekundären Generators 9 der 13.
15 zeigt die Beziehung zwischen Steuerungsspannungen und Einschaltdauerwerten, die von der externen Steuereinheit der 5 gesendet werden.
16 zeigt, wie der primäre 14 V-Generator 7 und der sekundäre Generator 9 von variabler Ausgangsspannung, der als Energiequelle des Antriebsmotors dient, Energie an die elektrische Last des Kraftfahrzeugs verteilen.
17 zeigt, wie der primäre 14 V-Generator 7 und der sekundäre Generator 9 von variabler Ausgangsspannung, der als Energiequelle des Antriebsmotors dient, Energie an die elektrische Last des Kraftfahrzeugs verteilen.
18 zeigt, wie der primäre 14 V-Generator 7 und der sekundäre Generator 9 von variabler Ausgangsspannung, der als Energiequelle des Antriebsmotors dient, Energie an die elektrische Last des Kraftfahrzeugs verteilen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden einige Ausführungsformen mit einem System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung, die in einem Antriebssystem eines Vierradantriebs-Kraftfahrzeugs eingebaut sind, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. 1 ist ein Blockdiagramm des gesamten Antriebssystems des Vierradantriebs-Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 ist ein Blockdiagramm des gesamten Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge der 1.
Die Vorderräder 3 des Vierradantriebs-Kraftfahrzeugs werden durch den Motor 2 angetrieben und die Hinterräder werden durch den Gleichstrommotor 5 angetrieben. Der Motor 2 wird durch die Motor steuereinheit (ECU) 19 angetrieben. Die Abgabe des Motors 2 wird durch das Getriebe 16 und die Antriebswelle 13A an die Vorderräder übertragen. Der Motorraum enthält einen primären Generator 7 für eine Hilfseinheit, die einer normalen elektrischen Last des Kraftfahrzeugs Energie zuführt. Der primäre Generator 7 wird über einen Riemen durch den Motor 2 angetrieben und speichert einen Teil seiner Abgabe in der Batterie für Hilfseinheiten 8.
Diese Ausführungsform hat einen Generator (oder einen sekundären Generator) mit hoher Abgabe, der von dem Motor 2 nahe dem primären Generator im Motorraum riemengetrieben wird. Der sekundäre Generator 9 ist mit dem Gleichstrommotor zum Antreiben der Hinterräder verbunden. Der Gleichstrommotor 5 ist mit der Antriebswelle 13B der Hinterräder 4 durch das Differenzialgetriebe 12 und die Kupplung 12 verbunden. Wenn das Differenzialgetriebe 12 mit der Kupplung 11 gekoppelt ist, ist die Ausgangswelle des Gleichstrommotors 5 mittels der Kupplung 11 mit dem Differenzialgetriebe 12 verbunden. Wenn die Kupplung 11 ausrückt, wird der Gleichstrommotor 5 mit den Hinterrädern außer Eingriff gebracht.
Die Steuereinheit 14 steuert kollektiv die rotierenden elektrischen Einheiten des Vierradantrieb-Kraftfahrzeugs (den Gleichstrommotor 5, den primären Generator 7 und den sekundären Generator 9). Jedes der Vorderräder 3 und der Hinterräder 4 hat einen Radsensor 15, der die Geschwindigkeit und Richtung seiner Umdrehungen erfasst. In dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 14 außerhalb des Gleichstrommotors 5 und des sekundären Generators 9 vorgesehen.
Diese Steuereinheit 14 und die Regler, die im Gleichstrommotor 5 und dem sekundären Generator vorgesehen sind, bilden ein Steuerungssystem des gesamten Generators für das Kraftfahrzeug. Die Steuereinheit 14 empfängt Signale 203 und 204 von Radsensoren 15 und gibt Steuerungsbefehle 210 und 201 (oder 208) an den Gleichstrommotor 5 und den sekundären Generator 9 aus. Die Steuerung der Steuereinheit 14 über den primären Generator ist hier nicht erläutert.
Der primäre Generator 7 für die Hilfseinheiten ist ein Allzweckgenerator von beispielsweise ungefähr 12 V und 2 kW. Währenddessen ist der sekundäre Generator 9 ein Generator von beispielsweise ungefähr 36 V und 6 kW, der eine höhere Energie als der primäre Generator 7 abgibt.
Der Gleichstrommotor 5 ist vorzugsweise ein Gleichstrom-Nebenschlussgenerator, der leicht zwischen Rechtsdrehung und Linksdrehung oder einem separat erregten Gleichstrommotor umschalten kann. Die vorliegende Erfindung ist auch auf Fahrzeuge mit sechs Rädern oder mehr anwendbar, wie etwa Lastkraftwagen und Fahrzeugen wie Anhängern bzw. Wohnwagen, deren Räder unabhängig durch Motoren angetrieben werden.
Die Steuereinheit 14 umfasst eine Verarbeitungseinheit 144 mit einem Mikrocomputer, der Sensorsignale eingibt und verarbeitet, und eine Treibereinheit, die den Feldstrom des Gleichstrommotors 5 und den Feldstrom des sekundären Generators antreibt. Ferner empfängt die Steuereinheit 14 Signale von dem Motorumdrehungssensor 23, dem Getriebepositionssensor 24, dem Geschwindigkeitssensor 15, dem Gaspedalöffnungssensor 25 und den Radsensoren 15 und steuert den Feldstrom des sekundären Generators und den Feldstrom des Gleichstrommotors 5 gemäß dem Fahrstatus des Kraftfahrzeugs. Der Gleichstrommotor kann bei Bedarf durch einen Wechselstrommotor ersetzt werden.
Die Steuereinheit 14 kann als Einheit bestehen, die das gesamte Kraftfahrzeug einschließlich des Generators und der ECU 19 kollektiv steuert. In diesem Fall gibt die Steuereinheit 14 Steuerbefehle zur Steuerung der Drosselventile des Motors und Steuerbefehle für die Kupplung 11 aus, die den Gleichstrommotor 5 aus dem Differenzialgetriebe 12 ausrückt. In der nachstehenden Beschreibung wird davon ausgegangen, dass die Steuereinheit 14 hauptsächlich den Generator steuert.
Die Bremse 17, die an jedem der Vorder- und Hinterräder 3 und 4 angebracht ist, weist ein Antiblockiersystem (ABS)-Stellglied auf, das durch eine Antiblockiersystem (ABS)-Steuereinheit (die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist) gesteuert wird. Auf die detaillierte Erläuterung der Antiblockiersystem (ABS)-Steuereinheit wird vorliegend unter der Annahme verzichtet, dass diese Ausführungsform eine allgemein bekannte Antiblockiersystem (ABS)-Steuereinheit verwendet.
Die Abgabe des Motors 2 wird durch ein elektrisch gesteuertes Drosselventil 18 gesteuert, das durch Befehle von der Motorsteuereinheit (ECU) 19 angetrieben wird. Das elektronisch gesteuerte Drosselventil 18 hat einen Gaspedalöffnungssensor zur Erfassung der Öffnung des Gaspedals. Wenn das elektronisch gesteuerte Drosselventil 18 durch eine mechanische Verbindung eines Gaspedals und eines Drosselventils ersetzt wird, kann der Gaspedalöffnungssensor am Gaspedal angebracht werden. Die Motorsteuereinheit (ECU) 19 steuert das Getriebe 16 (das ein Automatikgetriebe ist) so, dass es ein durch einen Wahlhebel ausgewähltes Getriebeverhältnis aufweist. Die ausgewählte Position wird durch einen Getriebepositionserfassungssensor erfasst. Das Getriebe kann ein Handschaltgetriebe sein.
2 zeigt eine detaillierte Konfiguration des Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und insbesondere der Steuer einheit 14 des Generators. Dieses System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge enthält die Batterie 8, den Gleichstrommotor 5, den primären Generator 7, den sekundären Generator und die Steuerung 146, die ein Treiber von diesem ist. Die Steuerung 146 zur Durchführung verschiedener Verarbeitungen und Berechnungen enthält eine E/A-Schaltung, einen A/D-Wandler, eine Zentraleinheit (CPU) 147 für Berechnungen und Verarbeitungen und einen Motortreiber 148. Weiterhin weist die Steuerung 146 einen Speicher zum Speichern von Programmen und Daten zur Steuerung des Elektromotors auf. Die Steuerung 146 berechnet die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs aus der eingegebenen Information, berechnet die Ausgangsspannung des sekundären Generators 9 (ALT2) und sendet das Ergebnis durch die E/A-Schaltung an den sekundären Generator 9 zur Steuerung der Ausgangsspannung des sekundären Generators. Die Steuerung des primären Generators 7 ist vorliegend unter der Annahme weggelassen, dass hier die allgemeine bekannte Technik angewendet wird.
Eine Batterie 8 ist eine 12 V-Batterie 8. Diese Batterie 8 und der primäre Generator 7 zum Laden der Batterie bilden ein Niederspannungs- oder Konstantspannungs (zum Beispiel 12 V)-Lade- und -Erzeugungssystem, das der vorhandenen elektrischen Last 83 des Kraftfahrzeugs Energie zuführt. Die Batterie 8 führt dem System Energie zu, wenn der Motor stoppt, und wird durch den primären Generator 7 nach dem Anlassen des Motors geladen. Solange der primäre Generator 7 Energie erzeugt, führt der primäre Generator 7 der normalen elektrischen Last des Kraftfahrzeugs Energie zu.
Die Feldspule 33 des sekundären Generators ist durch eine Diode 31 im Regler 160 mit dem Ladegenerator 7 und der Batterie 8 verbunden, die die Niederspannungsstromquellen sind. Die durch den Stator 34 induzierte Energie wird dem Gleichstrommotor 5 durch eine Gleichrichterdiode 35 zugeführt. Die Abgaben der Gleichrichterdioden 35 sind mit der Feldspule 33 und der Batterie 8 durch eine im sekundären Generator 9 vorgesehene Diode 32 verbunden. Auf diese Weise ist die Feldspule 33 des sekundären Generators 9 durch Feldstromschaltdioden 31 und 32 mit der Energiequelle verbunden. Mit anderen Worten, die Feldspule 33 ist mit dem Ladegenerator und der Batterie 8 (die die getrennt erregten Energiequellen sind) und weiterhin mit den Abgaben der Gleichrichterdioden 35 (die die selbsterregende Energiequelle sind) verbunden.
Der sekundäre Generator 9 bildet ein (Hochspannungs-) Energieerzeugungssystem, das dem Gleichstrommotor Energie mit variabler Spannung von niedriger Spannung bis hoher Spannung zuführt. Die Abgabe des sekundären Generators 9 hängt von den Umdrehungen des Motors und einem durch die Feldspule 33 fließenden Feldstrom ab, die durch eine Antriebsquelle verbunden sind. Eine voreingestellte Abgabespannung wird von dem sekundären Generator 9 durch Steuern des Feldstroms durch den Transistor 36 des Reglers 160 gemäß dem Spannungsbefehl 203 erhalten, der der Steuerung 146 von der CPU 147 erteilt wird. Diese Ausführungsform stellt die Abgabespannung von 50 V oder weniger unter Berücksichtigung des Hochspannungslecks und der Wärmebeständigkeit des sekundären Generators 9 ein.
Die CPU 147 der Steuerung 146 erhält zur Steuerung erforderliche Sensorsignale von der anderen Steuereinheit 170 im Kraftfahrzeug (zum Beispiel der ECU 19 oder ABS-Steuereinheit) durch den LAN (CAN)-Pfad 17 im Kraftfahrzeug. Mit anderen Worten, die CPU 147 empfängt Information über Umdrehungen und Richtungen der Räder, Information über Gaspedalöffnungen und Information über Getriebepositionen von der ECU oder dergleichen durch das Fahrzeug-LAN.
Die CPU 147 der Steuerung 146 berechnet den Fahrstatus des Kraftfahrzeugs und die erforderliche Antriebsmenge aus diesen Informationen, gibt einen Befehlswert 206 zur Erzeugung einer erforderlichen Ausgangsspannung an den sekundären Generator aus, so dass der Gleichstrommotor 5 ein erforderliches Drehmoment und erforderliche Umdrehungen bekommen kann. Auf diese Weise steuert die CPU 147 die Ausgangsspannung des sekundären Generators 9 und steuert infolgedessen den getrennt erregten Gleichstrommotor 5.
Weiterhin steuert die CPU 147 den Feldstrom, der durch die Feldwicklung 6 des Gleichstrommotors 5 fließt. Mit anderen Worten, der durch die Feldwicklung 6 des Gleichstrommotors 5 fließende Strom wird durch Steuern des zwischen der Batterie 8 und der Feldwicklung 6 verbundenen Motortreibers 148 durch einen von der CPU 147 kommenden Feldbefehl 210 bestimmt. Dies befähigt die CPU 147, den Gleichstrommotor 6 direkt zu steuern, und als Ergebnis wird die Reduzierung einer Antwort, die durch Steuern des Gleichstrommotors 5 durch die Abgabe des sekundären Generators bewirkt wird, gesenkt.
Die Eingabeschaltung für den getrennt erregten Gleichstrommotor 5 wird durch eine Schaltung für die Ankerwicklung 5A und eine Schaltung für die Feldwicklung 6 gebildet. Die Schaltung für die Ankerwicklung 5A ist durch einen Schalter 150 direkt mit dem sekundären Generator verbunden. Die Feldwicklung 6 empfängt Energie von der 12 V-Batterie 8 über die Signalleitung von dem Motortreiber 148. Die CPU 147 steuert den durch die Feldwicklung 6 des Gleichstrommotors 5 fließenden Strom durch den Motortreiber 148, um die charakteristische Anforderung des Gleichstrommotors 5 zu erfüllen.
Weiterhin wird Energie von einer Niederspannung zu einer Hochspannung, die proportional den Motorumdrehungen ist, von dem se kundären Generator zur Ankerwicklung 5A des Motors 5 durch einen Drahtweg und einen Umschalter 150 zugeführt. Das Teil 21 ist ein Strommesser.
Wenn sich das Kraftfahrzeug rückwärts bewegt, lässt der Motortreiber 148 einen Feldstrom der entgegengesetzten Richtung (Gegenuhrzeigersinn) fließen. Dies erzeugt eine Rückwärts-Antriebskraft, die so stark wie die Vorwärts-Antriebskraft ist. Die CPU 147 erzeugt ein intermittierendes Kupplungssignal und speist es durch die E/A-Schaltung in die Kupplung ein.
Durch Verwenden einer Parallelschaltung als Eingabeschaltung des Gleichstrommotors 5 und Ändern der Durchmesser und Anzahl der Windungen der Ankerwicklung und der Feldwicklung ist es möglich, den in die Ankerwicklung des Gleichstrommotors 5 eingespeisten Strom zu erhöhen und den in die Feldwicklung eingespeisten Strom zu senken. Beispielsweise wird der in den Anker eingespeiste Strom auf ein Maximum von ungefähr 250 A eingestellt und der in die Feldwicklung eingespeiste Strom ist ein Maximum von ungefähr 20 A oder mehr.
Wenn die erzeugte Spannung im Niederspannungssystem nicht gesteuert werden kann, steuert die CPU 147 den Strom, der durch die Feldwicklung 6 des Gleichstrommotors fließt, um die charakteristische Anforderung des Gleichstrommotors 5 zu erfüllen. In diesem Fall wird nur entweder die erzeugte Spannung oder der Feldstrom des Motors rückführungsgeregelt. Dadurch soll verhindert werden, dass das System instabil wird. Um das Kraftfahrzeug zurückzubewegen, wird ein Feldstrom der entgegengesetzten Richtung (Gegenuhrzeigersinn) angelegt, um den Gleichstrommotor in die umgekehrte Richtung zu drehen. Dies erzeugt eine Rückwärts-Antriebskraft, die so stark wie die Vorwärts-Antriebskraft ist.
Nachstehend wird die Konfiguration des Gleichstrommotors 5 unter Bezugnahme auf 3 erläutert. 3 ist eine vertikale Schnittansicht eines Gleichstrommotors, der eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Dieser Motor 5 ist ein Gleichstrom-Nebenschlussmotor. Eine Energie von 50 V vom sekundären Generator 9 wird der Ankerwicklung 5A des Motors 5 zugeführt. Eine Energie von 12 V wird der Feldwicklung des Motors 5 zugeführt. In diesem Fall wird der in die Ankerwicklung eingespeiste Strom erhöht und der in die Feldwicklung eingespeiste Strom wird verringert. Da der Ankerwicklung 5A eine vergleichsweise hohe Spannung und hohe Stromenergie zugeführt wird, kann die Anzahl der Windungen der Ankerwicklung verringert und infolgedessen kann der Kern 5C des Ankers (oder der Durchmesser des Kerns) kleiner sein. Im Gegensatz dazu wird, da der Feldwicklung 6 eine vergleichsweise niedrige Spannung und geringe Stromenergie zugeführt wird, die Anzahl der Windungen der Feldwicklung erhöht.
Im Einzelnen wird der Ankerwicklung 5A und der Feldwicklung 6 Energie von zwei Energiequellen verschiedener Spannungen und Ströme zugeführt. Die axiale Dicke (L) der Feldwicklung 6 wird möglichst lang ausgeführt, d. h. annähernd gleich dem Radius (1/2 D) des Ankerkerns 5C des Nebenschlussmotors 5, obwohl normale Elektromotoren eine Beziehung von L < 1/2D erfüllen.
Als Ergebnis werden der Radius des Ankerkerns 5C und der Radius des Kommutators 5D kleiner, die axiale Länge der Bürste 5E kann ausreichend länger gemacht werden und somit kann die Bürste 5E eine längere Lebensdauer haben. In Anbetracht des Raums, in dem der Motor 5 unter dem Boden des Kraftfahrzeugs angebracht ist, wird der Außendurchmesser des Raums für die Bürste 5E des Motors 5 annähernd gleich dem Außendurchmesser des Differenzialgetriebes 12 ausgeführt und die Bürste kann vollständig lang ausgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die Zufuhr verschiedener Energien von zwei Energiequellen zur Ankerwicklung 5A und zur Feldwicklung 6B die Erweiterung der Länge der Bürste auf das Maximum unter der Bedingung L < 1/2D und die Außendimensionen der Bürste können gleich oder kleiner als diejenigen des Differenzialgetriebes, beispielsweise 200 mm oder weniger, ausgeführt werden.
Als Nächstes wird nachstehend die Konfiguration des in Kraftfahrzeugen verwendeten sekundären Generators 9 erläutert, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 4 ist eine vertikale Schnittansicht des sekundären Generators 9.
Der sekundäre Generator 9 mit einem Rotor 34 und einem Stator 35 auf einer Klammer 94 ohne ein Ausstellfenster ist am Motor angebracht. Der sekundäre Generator empfängt ein Kühlmedium von einem Kühlmediumeinlass 95A, zirkuliert das Medium angemessen im sekundären Generator 9, um den sekundären Generator 9 abzukühlen, bringt das Medium durch den Mediumauslass 95B zum Motor zurück, um das Medium im Kühler abzukühlen und nimmt dann das gekühlte Medium wieder auf (zur erneuten Zirkulation).
Der sekundäre Generator 9, wie er in 4 gezeigt ist, ist vergleichsweise nahe am Boden eingebaut. Da der sekundäre Generator 9 weder einen Lüfter noch ein Ausstellfenster aufweist, kann kein Gegenstand (der Korrosion und Probleme im sekundären Generator verursachen kann) in den sekundären Generator geraten. Insbesondere würde, selbst wenn der sekundäre Generator mit Eis bedeckt ist, während das Fahrzeug fährt, kein Eiswasser und Staub in den sekundären Generator geraten.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 die Berechnung und Verarbeitung in der Steuerung 146 erläutert, die hauptsächlich durch die CPU 147 vorgenommen wird.
Im Vorgangsschritt 140a gibt die CPU 147 Raddrehzahlen 203 und 204 (insgesamt 4 Signale) von den Vorder- und Hinterrädern ein, verarbeitet sie als Niederdrehzahldaten und ermittelt eine Fahrzeuggeschwindigkeit. Im Schritt 140b berechnet die CPU 147 ein erforderliches Motordrehmoment 202 aus der in Schritt 140a ermittelten Fahrzeuggeschwindigkeit.
In Schritt 140c berechnet die CPU 147 eine Motoreingabespannung 206, um ein Solldrehmoment 202 aus den Motorumdrehungen zu erhalten, die aus den Raddrehzahlen geschätzt werden. In Schritt 140d berechnet die CPU 147 einen Feldstrom-Befehlswert, um den sekundären Generator 9 aufzufordern, diese erforderliche Spannung auszugeben. Inzwischen nimmt die CPU 147 eine Abgabe der Spannung 201 von dem sekundären Generator 9 in dem Spannungs-Rückführungsregelungsschritt 140e auf, wandelt sie in Schritt 140f in einen Stromwert um, vergleicht den sich ergebenden Stromwert mit einem in Schritt 140d ermittelten Feldstrom-Befehlswert und gibt deren Differenz als Befehlswert 206 an den sekundären Generator 9 aus.
In Schritt 140g berechnet die CPU 147 einen Feldstrom-Befehlswert 210, der an den Feldblock 6 des Gleichstrommotors 5 gesendet wurde, um den Gleichstrommotor 5 aufzufordern, die Motoreingabespannung, die in Schritt 140c berechnet wird, auszugeben.
Der sekundäre Generator 9 führt seine Abgabespannung zurück, um einen Befehlswert 206 zu erhalten, und gibt sie als Abgabespannung 201 an den Gleichstrommotor 5 aus. Als Antwort auf diese Spannung V wird das tatsächliche Drehmoment des Gleichstrommotors 5 den Hinterrädern 4 zugeführt und die tatsächliche Raddrehzahl 203 wird erhalten. Dies ist die Rückführungsregelung des gesamten Systems.
Die Steuerungssystemkonfiguration der 5 kann durch eine Steuerungssystemkonfiguration der 6 ersetzt werden, die in einem Strommodus arbeitet. In der Systemkonfiguration der 6 nimmt der Strom-Rückführungsregelungs-Block 140h in der Steuerung 146 eine Abgabe des Stroms 208 von dem sekundären Generator 9 auf und führt eine Rückführungsregelung durch.
7 zeigt durch die CPU 147 in der Steuerung 146 verursachte Wellenformen zum Starten und Stoppen des sekundären Generators und des Gleichstrommotors 5. In einer voreingestellten Zeitdauer 75, nachdem ein Strom 71 der Feldwicklung des Nebenschlussmotors zugeführt wird, beginnt die CPU 147 der Feldwicklung des Generators einen Strom 7 zuzuführen und gleichzeitig gibt sie ein Signal ein, um den durch die Feldwicklung des Generators fließenden Strom zu steuern, so dass der erzeugte Strom 72 in den Anker des Motors fließen kann. Diese voreingestellte Zeitdauer 75 ist länger als die Antwortzeit des Motorfeldstroms, aber minimal. Wenn der sekundäre Generator 9 und der Motor 5 angehalten werden, stoppt die CPU 147 das Generator-Feldstrom-Steuerungssignal 74, um den Generatorfeldstrom 73 abzuschalten, wartet eine voreingestellte Zeitdauer 76 lang, dann stoppt sie den Motorfeldstrom 71. Diese voreingestellte Zeitdauer 76 ist eine Zeitdauer, die erforderlich ist, bevor die Abgabe des Generators ein voreingestelltes Niveau erreicht.
8 zeigt ein Beispiel für Abgabecharakteristiken des sekundären Generators gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Feldwicklung des sekundären Generators 9 wird sowohl von einer Batterie als auch von dem sekundären Generator selbst Energie zugeführt. Wenn das Kraftfahrzeug anspringt oder wenn der sekundäre Generator startet oder langsam läuft, wird der Feldwicklung des sekundären Generators 9 von der Batterie 8 (die als „getrennt erregt" bezeichnet wird) Energie zugeführt. In diesem Fall geht die Charakteristikenkurve in 8 tiefer links. Nach dem Anlassen des Kraftfahrzeugs führt der sekundäre Generator seiner Feldwicklung (die als „selbst erregt" bezeichnet wird) Leistung zu. Die Abgabe des sekundären Generators ist proportional zur Anzahl der Umdrehungen des Motors und der Abgabebereich (sowohl die Anschlussspannung als auch der Strom) expandiert parabolisch. Es kann angenommen werden, dass die Abgabespannung V des sekundären Generators 9 eine Eingabespannung des Gleichstrommotors (ausschließlich der Drahtwiderstände) ist. Daher ist es möglich, die Spannungsabgabe an den Motor 5 in mehreren Schritten oder kontinuierlich in einen voreingestellten Spannungsbereich durch Steuern des Feldstroms des sekundären Generators umzuschalten.
9 zeigt eine Beziehung zwischen den Abgabecharakteristiken des sekundären Leistungsgenerators und den Eingabecharakteristiken des Elektromotors 5. Der Motor 5 erfordert eine hohe Spannung proportional zur Drehzahl und das Abgabedrehmoment des Motors 5 ist proportional zum Strom. Jedoch wird der Strom weniger, wenn sich das angeforderte Drehmoment von den grundlegenden Kraftfahrzeug-Charakteristiken reduziert. Mit anderen Worten, da das Kraftfahrzeug bei Fahrtbeginn ein großes Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit benötigt, werden Generatorspannung und -strom gesteuert, so dass der Fahrpunkt in den Bereich A kommen kann. In diesem Fall wird der Feldstromwert des Motors höher eingestellt, so dass ein hohes Drehmoment erhalten werden kann. Wenn das Kraftfahrzeug schneller fährt, bewegt sich der Fahrpunkt durch den Bereich B und erreicht schließlich den Hochspannungs-Steuerungsbereich C. Bei einer Steigung, wenn das Antriebsdrehmoment mit dem Strom übereinstimmt, wenn die Geschwindigkeit einen voreingestellten Wert erreicht, fährt das Kraftfahrzeug durch den Motor kontinuierlich während einer voreingestellten Zeitdauer. Wenn das Kraftfahrzeug schneller fährt und die Umdrehungen des Motors zunehmen, erzeugt der Energiegenerator mehr Energie und eine höhere Spannung kann erhalten werden, wie durch den Bereich D gezeigt ist. Jedoch reduziert sich das Drehmoment im Verhältnis dazu. Weiterhin muss, da die Spannung gleich oder kleiner als die maximale Spannung sein muss, der Feldstrom verringert werden, um die angeforderte Motorspannung zu unterdrücken.
Die Bereiche A, B, C und D in 9 bezeichnen jeweils die Betriebsbereiche beim Anlassen des Kraftfahrzeugs, während das Kraftfahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt, während das Kraftfahrzeug eine Steigung mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 20 km/Stunde hinauffährt und während das Kraftfahrzeug mit einer Geschwindigkeit von etwa 30 km/Stunde fährt, und zwar in dieser Reihenfolge.
Unter Bezugnahme auf 8 und 9 wird, wenn ein hohes Drehmoment bei niedriger Geschwindigkeit erforderlich ist, beispielsweise, wenn das Kraftfahrzeug zu fahren beginnt oder aus einer Wagenspur fährt, die Abgabe des sekundären Generators 9 gesteuert, um einen Betriebsbereich zu verwenden, der in den Gleichstrommotor 5 Energie mit hohem Stromwert und niedrigem Spannungswert einspeist, der ein Punkt (V₃, I₂) oder Punkt (V₂, I₂) in 8 ist oder der Betriebsbereich A oder B in 9. Gleichermaßen wird, wenn das Kraftfahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt, d. h. mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h bis 20 km/h, die Abgabe des sekundären Generators 9 gesteuert, um einen Betriebsbereich zu verwenden, der in den Gleichstrommotor 5 Energie mit vergleichsweise niedrigem Stromwert und vergleichsweise hohem Spannungswert einspeist, das ist ein Punkt (V₁, I₁) in 8 oder der Betriebsbereich C oder D in 9, da etwas Drehmoment an die Hinterräder überragen wird und der Gleichstrommotor sich mit den Umdrehungen der Hinterräder durch das Untersetzungsgetriebe synchronisiert.
Wenn ein höherer Energiesollwert vorhanden ist, kann der Gleichstrommotor durch Energie mit höherer Abgabe und niedrigerer Abgabe durch Steuern der Feldströme des sekundären Generators und des Gleichstrommotors in den zulässigen Bereichen des sekundären Generators 9, des Gleichstrommotors 5 und der Batterie 8 angetrieben werden. Mit anderen Worden, es gibt zwei Steuerungsverfahren durch Bereistellen von zwei Energiequellen: ein Verfahren des Steuerns des Feldstroms des sekundären Generators 9 und ein Verfahren des Steuerns des Feldstroms des Gleichstrommotors. Zum Beispiel wird, wenn der Elektromotor beim Anlassen des Kraftfahrzeugs oder dergleichen niedrige Drehzahlen und ein hohes Drehmoment erfordert, der sekundäre Generator 9 veranlasst, Energie mit niedriger Spannung und hohem Strom auszugeben. Wenn der Elektromotor bei gleichmäßiger Fahrt hohe Drehzahlen und ein niedriges Drehmoment erfordert, wird der sekundäre Generator 9 veranlasst, Energie mit hoher Spannung auszugeben. Weiterhin können die Drehzahlen des Elektromotors durch Senken des Feldstroms des Gleichstrommotors erhöht werden, da dies das Drehmoment reduziert und die Erhöhung der induzierten Spannung unterdrückt. Weiterhin wird, wenn die Vorderräder 3 höhere Drehmomente als die Hinterräder 4 verlangen, der Feldstrom des sekundären Generators 9 reduziert, um die Verteilung von Drehmomenten an die Vorder- und Hinterräder zu variieren.
Wie vorstehend erläutert ist, können die vorliegende Erfindung, die die vorgenannten Strukturcharakteristiken des Elektromotors und des Generators kombiniert, und eine schwache Feldsteuerung des Gleichstrommotors Niederspannungsdrehmomente, die für Antriebsräder erforderlich sind, unter der Bedingung erzeugen, dass die Abgabe des Generators 50 V oder weniger betragen muss.
10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Motorabgabedrehmoment und der Kraftfahrzeuggeschwindigkeit. Die Kurven A, B und C zeigen jeweils die erforderlichen Charakteristiken des Elektromotors, die dem Antriebsmoment des Motors, den Abgabecharakteristiken des Gleichstrommotors 5 gemäß der vorliegenden Erfindung und den Abgabecharakteristiken des Gleichstrommotors 5 in Kombination mit einem herkömmlichen Lade- und Anlasssystem in dieser Reihenfolge äquivalent sind. In dem herkömmlichen Lade- und Anlasssystem ohne zweckbestimmten Generator ist das System durch eine 12 V-Batterie mit einer Last verbunden. Daher werden die Anschlussspannung und der Abgabestrom lediglich in dem begrenzten niedrigen Bereich unabhängig von den Motordrehzahlen und der Effizienz der Energieerzeugung des Generators gesteuert und die Eingabe in den Antriebsmotor kann nur in diesem beschränkten Bereich gegeben werden, wie in C der 10 gezeigt. Im Gegensatz hierzu kann diese ein getrennt erregtes Verfahren verwendende Ausführungsform ausreichend Antriebsleistung in einem breiten Bereich vom Anlassen des Kraftfahrzeugs bis zu einer Fahrt mit hoher Geschwindigkeit erzeugen. Dementsprechend kann der Antriebsmotor in dem durch B gezeigten breiten Bereich selektiv gesteuert werden und alle Vierradantriebs-Steuermodi sind wählbar.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Gleichstrommotor 5 getrennt von dem Motor 2 und wird unabhängig vom Motor 2 gesteuert. Mit anderen Worten, nur wenn das Kraftfahrzeug (bei einer Geschwindigkeit 0) zu fahren beginnt, bei einer Geschwindigkeit unterhalb einer voreingestellten Geschwindigkeit (zum Beispiel 20 km/h) langsam fährt oder rückwärts fährt, ist die Kupp lung 11 eingerückt, um die Hinterräder anzutreiben. Wenn die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit über die voreingestellte Geschwindigkeit (zum Beispiel 20 km/h) hinausgeht, fährt das Kraftfahrzeug nur mit dem Motor 2 mit ausgerückter Kupplung 11. Im Vergleich zu einem Antriebssystem, in dem der Motor die Hinterräder über eine Antriebswelle antreibt, erfordert die vorliegende Ausführungsform keine Getriebeeinrichtung und Antriebswelle. Dies macht den Vierradantriebsmechanismus kompakt und leichtgewichtig und erhöht infolgedessen die Kraftstoffeffizienz, da die Hinterräder bei einer höheren Geschwindigkeit als der voreingestellten Geschwindigkeit von den Vorderrädern getrennt sind. Diese Ausführungsform hat eine hohe Startbeschleunigung, da die Anlasshilfe ab der Anlassgeschwindigkeit (0 km/h) arbeitet.
Die Energieleitung der Kupplung 11 ist mit der Batterie 8 für die Hilfseinheit verbunden, so dass die Kupplung 11 durch die Steuerung 14 ein- und ausgerückt werden kann. Daher kann, wenn die Vierradantriebsfunktion nicht erforderlich ist, die mechanische Verbindung des Gleichstrommotors 5 und der Hinterräder 4 unabhängig von der durch den sekundären Generator 9 erzeugten Last durch Kraft unterbrochen werden. Wenn zum Beispiel die Kraftfahrzeuggeschwindigkeit 20 km/h erreicht, wird die Kupplung ausgerückt (AUS) und nur die Vorderräder werden angetrieben. Daher können die Bürsten des Gleichstrommotors 5 weniger abgenutzt sein als diejenigen in einem herkömmlichen System, dessen Motor in dem gesamten Geschwindigkeitsbereich arbeitet. Wenn die Kupplung 11 ausgerückt ist, verwendet die Ausführungsform nicht den Gleichstrommotors. Dementsprechend ist es möglich, den sekundären Generator 9 umzuschalten, um ihn als Energiequelle für eine Ladeeinheit und die andere Hilfseinheit einzusetzen.
In der Ausführungsform der 2 enthält die Feldeingabe des sekundären Generators 9 eine Diode 32 im Korpus des sekundären Generators 9 und eine Diode 31 im Regler 160. Bei der Konfiguration dieser Dioden 31 und 32 kann auf einen Energieblock in der Steuereinheit 14 verzichtet und das System leicht standardisiert werden. Bei dieser Konfiguration wird auch die Anzahl von Leistungsleitungen rund um den sekundären Generator 9 reduziert und die Verteilung von Energiekomponenten im sekundären Generator ermöglicht. Dies erhöht die Wirksamkeit der Strahlung.
11 zeigt die detaillierte Konfiguration der Steuereinheit 14 für den Generator in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Unterschied zwischen dieser zweiten Ausführungsform und der ersten Ausführungsform ist die Position der Feldeingabe des sekundären Generators 9. Mit anderen Worten, die gesamte Feldeingabe einschließlich der Dioden 31 und 32 ist auf dem sekundären Generator 9 vorgesehen. Bei der Konfiguration dieser Dioden 31 und 32 kann auf einen Energieblock in der Steuereinheit 14 verzichtet und das System leicht standardisiert werden. Diese Konfiguration verringert auch die Anzahl der Energieleitungen rund um den sekundären Generator 9.
Es ist ebenfalls möglich, die gesamte Feldeingabe des sekundären Generators 9 einschließlich der Dioden 31 und 32 in der Steuereinheit 14 bereitzustellen. Diese Feldeingabenkonfiguration kann den Kreislauf des sekundären Generators 9 standardisieren und vereinfachen.
Gleichermaßen ist es möglich, die gesamte Feldeingabe des sekundären Generators 9 im Regler 160 bereitzustellen. Bei dieser Feldeingabekonfiguration wird auf den Energieblock in der Steuereinheit 14 verzichtet und der Kreislauf kann standardisiert werden. Diese Konfi guration verringert die Anzahl von Energieleitungen rund um den sekundären Generator 9 und ermöglicht eine Standardisierung des Kreislaufs des sekundären Generators 9.
12 zeigt eine detaillierte Konfiguration der Steuereinheit 14 des Generators gemäß der vorliegenden Erfindung, d. h. die Konfiguration eines Energiesystems mit dem Regler 316 und der Steuerung 145 der Motorsteuereinheit.
Die Abgabe des sekundären Generators 9 wird durch die Anzahl der Umdrehungen des Motors, der durch eine Antriebsquelle verknüpft ist, und einen durch die Feldspule 33 fließenden Strom bestimmt und eine in den Stator 34 induzierte Energie wird durch Gleichrichterdioden 35 einem Elektromotor (zum Beispiel einem Gleichstrommotor) zugeführt, der eine Last ist.
Im Allgemeinen gibt es zwei Wege der Statorverbindung: eine Sternschaltung (wie in der vorliegenden Ausführungsform) und eine Deltaschaltung und es kann irgendeine der Verbindungen verwendet werden. Jedoch ist experimentell eine Deltaschaltung zu bevorzugen, da sie bis zu einer hohen Abgabe mit Hochspannung mit weniger Wellungen gesteuert werden kann.
Die Steuerung 145 erfasst am S-Anschluss 313 die Ausgangsspannung des direkt zu steuernden Generators oder eine an den Gleichstrommotor, der eine Last ist, angelegte Spannung, vergleicht sie mit einer Anforderungsbefehlsspannung und bestimmt die EIN-Zeit des Transistors 36 zum Steuern des Feldstroms. Die Steuerung 145 steuert direkt den Transistor 36 zum Steuern des Feldstroms, um von einer niedrigen Spannung nahe 0 V zu einer hohen Spannung schnell zu variieren. Jedoch wird, um die Abgabe des sekundären Generators 9 schneller zu steuern oder das Antriebsmoment präziser zu steuern, eine Gleichstrom-Rückführungsregelung bevorzugt. Der Strom des sekundären Generators wird ebenfalls verwendet, um in den Anker des Gleichstrommotors 5 eingespeist zu werden und den Feldstrom zu regeln. Die Stromsteuerung unabhängig vom Stromtyp hat schnellere Antworten als die Spannungssteuerung. Jedoch ist die Stromsteuerung nicht beständig und der Steuermodus wird zwischen dem Spannungssteuermodus und dem Stromsteuermodus nach Maßgabe des Fahrzustands umgeschaltet.
13 ist ein Blockdiagramm eines Vierradantrieb-Kraftfahrzeugs insgesamt, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 14 zeigt die detaillierte Konfiguration der Steuereinheit des sekundären Generators 9 der 13. Das Generatorsteuersystem der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einer Steuerung 14 und einem Regler, die in einer Einheit auf dem sekundären Generator 9 angebracht sind.
Unter Bezugnahme auf 13 ist die Steuerung 14 mit einem Mikrocomputer in einer Einheit auf dem sekundären Generator 9 angebracht. Der Mikroprozessor (Mikrocomputer) der Steuerung 14 empfängt Signale von dem Kraftfahrzeuggeschwindigkeitssensor und dem Gaspedalöffnungssensor und erzeugt verschiedene Signale (Abgabe des sekundären Generators 9, Feldstromwert des Gleichstrommotors 5 und Ein/Aus-Signal der Kupplung 11). Das Teil 20 ist eine Antiblockiersystem (ABS)-Steuereinheit. Die anderen Komponenten dieser Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform (siehe 1). Auf ihre Erläuterung wird hier verzichtet.
Unter Bezugnahme auf 14 wird die Abgabe des sekundären Generators 9 durch die Anzahl der Umdrehungen des Motors bestimmt, der durch eine Antriebsquelle und einen durch die Feldspule 33 fließenden Strom verknüpft ist, und in den Stator 34 induzierte Energie wird durch Gleichrichterdioden 35 einem Elektromotor (zum Beispiel einem Gleichstrommotor) zugeführt, der eine Last ist.
Der Regler 316 erfasst die Abgabespannung des Generators am S-Anschluss 313, vergleicht sie mit einer Anforderungsbefehlsspannung und legt die EIN-Zeit des Transistors 36 zum Steuern des Feldstromsfest. Wenn er einen Ein/Aus-Einschaltdauerbefehlswert von einer externen Steuereinheit 14 erhält, vergleicht ihn der Regler 316 mit der Referenzspannung 312 im Komparator 311, formt die Wellenform, wandelt sie durch den Einschaltdauerspannungswandler 310 in einen Spannungsbefehl um und speist sie als Referenzspannung durch den Umschalter 38 in den Komparator 37 ein.
15 zeigt die Beziehung zwischen Einschaltdauerwerten und Steuerspannungen der Ausführungsform der 14. Wie in 14 zu sehen ist, kann der Steuerbereich zwischen dem unteren blinden Sektor 41 und dem oberen blinden Sektor 42 Spannung von einem Niederspannungsbereich unter 12 V und einem Hochspannungsbereich über 42 V im Verhältnis zum Einschaltdauerwert variieren. Wenn kein Steuersignal kommt oder wenn das Ein/Aus-Signal einen EIN- oder AUS-Status hat, der eine voreingestellte Zeitdauer lang oder länger kontinuierlich ist, wird der Umschalter 38 in Vref2 (39) umgeschaltet.
In diesem Steuersystem wird, wenn die Last lediglich der Elektromotor ist, die Abgabespannung des Generators auf fast 0 V eingestellt, um der Sicherheit wegen ein übermäßiges Drehmoment zu unterdrücken. Dies ist in 15 durch 43 (auf der Seite der unteren Grenze) und durch 44 (auf der Seite der oberen Grenze) dargestellt.
Der Feldstrom wird sowohl von der 14 V-Batterie als auch von dem Generator (Alternator) 9 zugeführt, die durch Dioden ODER-verbun den sind. Dies ermöglicht eine Feldstromzufuhr von der Batterie, wenn der Generator zu langsam läuft, um Energie zu erzeugen, oder wenn der Steuerbefehlswert unter eine Batteriespannung fällt. Als Ergebnis ist die Steuerantwort verbessert. Wenn die Abgabe des Generators 9 gleich der oder größer als die Batteriespannung ist, wird der Feldstrom von dem Generator 9 selbst zugeführt und erhöht, was die Erzeugung einer hohen Abgabe ermöglicht.
Die Positionen der Steuerung 14 und des Reglers sind nicht auf die in 1 und 13 gezeigten Positionen beschränkt. Die Steuerung 14 und der Regler können beispielsweise im Motorraum, insbesondere nahe dem Gleichstrommotor 5, platziert sein.
16 bis 18 zeigen, wie der primäre 14 V-Generator 7 und der sekundäre Generator 9 mit variabler Abgabespannung, der als Energiequelle des Antriebsmotors 5 dient, Energie an die elektrische Last des Kraftfahrzeugs verteilen.
Unter Bezugnahme auf 16 ist der sekundäre Generator 9 ein zweckbestimmter Generator, der unabhängig von einem Satz der elektrischen 14 V-Last 83 und dem primären Generator 7 ist, der der Batterie 8 Energie zuführt. Wenn dem Motor 5 keine Energie zugeführt wird, wird die Abgabe des sekundären Generators 9 mittels des Schalters 81 und der Diode 82 zur elektrischen 14 V-Last 83 umgeschaltet. Zur Verhinderung einer Strom-Rückkopplung ist die Diode 82 in eine Leitung eingefügt, die der elektrischen 14 V-Last 83 eine Energie von dem sekundären Generator 9 zuführt.
Dieses Umschalten auf die elektrische 14 V-Last 83 durch den Schalter 81, wenn dem Motor 5 keine Energie zugeführt wird, wird durchgeführt, indem die Steuerspannung des sekundären Generators 9 niedriger oder höher als die Spannung des Generators 7 gemacht wird, der der elektrischen 14 V-Last 83 Energie entsprechend der Menge der elektrischen Last zuführt und einen der Generatoren auswählt, der eine höhere Erzeugungseffizienz aufweist oder die Strombedingung erfüllt. Wenn zum Beispiel die Abgabespannung des sekundären Generators 9 niedriger als die Spannung des Generators 7 gemacht wird, der der elektrischen 14 V-Last Energie zuführt, wirkt sich die Rückführungsregelung des Spannungsreglers des Generators nur auf den primären Generator aus und der sekundäre Generator 9 stoppt die Leistungserzeugung.
In 17 ist der sekundäre Generator 9 unabhängig von einem Satz von der elektrischen 14 V-Niederspannungs-Last 83 und dem Generator 7, der der Batterie 8 Energie zuführt, vorgesehen. Wenn dem Motor 5 keine Energie zugeführt wird, wird die Abgabe des sekundären Generators durch den Schalter 84 zur elektrischen Last des Kraftfahrzeugs 85 umgeschaltet, das eine Hochspannungs-Hochleistung für schnelle Frontscheibenenteisung und elektrohydraulische Steuerung erfordert, was kaum ein Problem bewirkt, selbst wenn eine Energiezufuhr beim Anlassen des Kraftfahrzeugs vorübergehend ausgeschaltet ist.
In 18 ist der Generator 9 ein zweckbestimmter Generator (sekundärer Generator), der von einem Satz der elektrischen 14 V-Last 73 und dem primären Generator 7, der der Batterie 8 Energie zuführt, unabhängig ist. Wenn dem Motor 5, der die Räder antreibt, keine Energie zugeführt wird, wird nur die selbst-erregte Komponente der erzeugten Energie minimal gemacht. Zu diesem Zweck wird der Strom der Feldwicklung des sekundären Generators 9 unterdrückt. In diesem Fall ist es normal, wenn der Motor 5 nicht durch die selbst-erregte Komponente der erzeugten Energie angetrieben wird. Wenn der Motor eventuell durch eine solche Energiekomponente angetrieben wird, muss der sekundäre Generator durch den Schalter 81 entkoppelt werden, so dass der sekundäre Generator nicht durch eine solche selbst-erregte Energiekomponente beschädigt wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung treibt ein zweckbestimmter Generator, der ein sekundärer Generator ist, einen Elektromotor zum Antreiben von Rädern direkt an. Mit anderen Worten, die Antriebskraft des Elektromotors wird durch die Abgabe des sekundären Generators gesteuert. Dies stellt eine ausreichende Antriebskraft sicher. Daher stellt die vorliegende Erfindung ein System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren dafür zur Verfügung, die eine ausreichende Vierradantriebsleistung (die der mechanischen Vierradantriebsleistung nicht unterlegen ist) in einem breiten Antriebsumfang vom Anlassen des Kraftfahrzeugs bis zum Hinauffahren auf eine Steigung mit hoher Geschwindigkeit bereit.
Weiterhin weisen das System zur Erzeugung elektrischer Energie für Kraftfahrzeuge und ein Verfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung auch ursprüngliche Vierradantriebs-Vorzüge auf (wie zum Beispiel keine Antriebswelle, flacher Fahrzeugboden) und benötigen keine Hochspannungsbatterie. Es kann dies die Herstellungskosten des Kraftfahrzeugs senken, wenn der Generator irgendwo im Kraftfahrzeug platziert wird und die Wartung und der Ersatz einer Hochspannungsbatterie eliminiert werden. Daher kann das Antriebssystem einfach, hoch wirksam und mit hoher Leistung ausgestattet sein.

Claims

System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Hybridfahrzeug, das in dem Fahrzeug angebracht ist, in dem entweder die Vorderräder oder die Hinterräder des Fahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor (2) angetrieben werden, der einen primären Generator (7) antreibt, um einer elektrischen Last des Fahrzeugs elektrische Energie zuzuführen, und andere Räder, die sich von den durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Rädern unterscheiden, durch eine Antriebskraft angetrieben werden, wobei das System zur Erzeugung elektrischer Energie folgendes umfasst: einen Elektromotor (5) zum Erzeugen der Antriebskraft; einen sekundären Generator (9), der durch den Verbrennungsmotor (2) angetrieben wird; und eine Steuereinheit (14) zum Steuern des Elektromotors (5) und des sekundären Generators (9); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (14) eine Abgabe des sekundären Generators (9) nach Maßgabe einer durch das Fahrzeug angeforderten Antriebskraft steuert; der Elektromotor (5) die Antriebskraft durch Empfangen der Abgabe des sekundären Generators (9) erzeugt; die erzeugte Antriebskraft durch die gesteuerte Abgabe des sekundären Generators (9) angepasst wird; und eine dem Elektromotor (5) von dem sekundären Generator (9) zugeführte Abgabespannung durch Steuern eines durch eine Feldspule (33) des sekundären Generators (9) fließenden Feldstroms gesteuert wird.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der primäre Generator (7) einer elektrischen Niederspannungs-Last (83) des Fahrzeugs Energie zuführt, und der sekundäre Generator (9) für die Zuführung einer Abgabe zu dem Elektromotor (5) mit einer Spannung im Bereich von einer niedrigeren Spannung bis zu einer höheren Spannung im Vergleich mit einer Niederspannungs-Systemspannung der elektrischen Last gebaut ist.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei der primäre Generator (7) eine Batterie des Fahrzeugs lädt, und der sekundäre Generator (9) von der in dem Fahrzeug eingebauten Batterie, die durch den primären Generator (7) geladen wird, getrennt ist und eine Abgabe der Erzeugung elektrischer Energie des sekundären Generators (9) zur direkten Zuführung zu dem Elektromotor (5) aufgebaut ist.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der sekundäre Generator (9) für die Zuführung einer Abgabe mit einer Spannung in einem Bereich von einer niedrigeren Spannung bis zu einer höheren Spannung gebaut ist.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Abgabespannung des sekundären Generators (9) in einem Spannungsbereich von 1 V bis 50 V durch die Steuereinheit (14) gesteuert wird.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Feldwicklung (33) des sekundären Generators (9) zwei Stromversorgungsquellen aufweist.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 3 bis 6, wobei eine Feldwicklung (33) des sekundären Generators (9) durch die von dem primären Generator (7) geladene Batterie und dem sekundären Generator (9) selbst versorgt wird; und die zwei Stromversorgungsquellen in einer ODER-Verbindung unter Verwendung von Dioden (31, 32) verbunden sind.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit (14) eine externe Steuereinheit, außer einer Steuereinheit für den sekundären Generator (9), einschließt; und die Steuereinheit für den sekundären Generator (9) einen Steuerbefehlswert des sekundären Generators (9) von der externen Steuereinheit eingibt; und die Steuereinheit für den sekundären Generator (9) eine Erzeugung elektrischer Energie stoppt, wenn ein Eingabesignal von der externen Steuereinheit als anormal beurteilt wird.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei die Steuereinheit für den sekundären Generator (9) eine Eingabesignalform von der externen Steuereinheit mit einem EIN:AUS-Einschaltdauerverhältnis beurteilt; wenn ein EIN- oder AUS-Signal mit mehr als einer vorgegebenen Zeitdauer kontinu ierlich wird, urteilt die Steuereinheit, dass es eine Anormalität aufweist; und ein blinder Sektor in der anormalen Beurteilungszeitspanne vorgesehen ist.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, wobei ein Abgabeanschluss des sekundären Generators (9) mit dem Elektromotor (5) durch einen Umschalter (150) verbunden ist; und, wenn dem Elektromotor (5) keine Abgabe des sekundären Generators (9) zugeführt wird, die Steuereinheit (14) eine Erzeugungsmenge der elektrischen Energie des sekundären Generators (9) so minimiert, dass sie nur einen Selbsterregungsanteil hat.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei, wenn dem Elektromotor (5) keine Abgabe des sekundären Generators (9) zugeführt wird, die Steuereinheit (14) einen Abgabezuführungsanteil in eine normale elektrische Fahrzeuglast (83) umschaltet; die Steuereinheit (14) eine Steuerspannung des sekundären Generators (9) steuert, um sie niedriger oder höher als eine Spannung des primären Generators (7) nach Maßgabe einer Menge der elektrischen Fahrzeuglast (83) zu machen; und die Steuereinheit (14) bestimmt, die elektrische Energie entweder von dem primären Generator (7) oder dem sekundären Generator (9) zuzuführen.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 10, wobei, wenn dem Elektromotor (5) keine Abgabe des sekundären Generators (9) zugeführt wird, die Steuereinheit (14) umschaltet, um die Abgabe einer elektrischen Fahrzeuglast mit Hochspannungssystem zuzuführen.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Steuereinheit (14) eine externe Steuereinheit, außer einer Steuereinheit für den sekundären Generator (9), beinhaltet; die Steuereinheit (14) ein EIN-/AUS-Signal eines Feldstroms des sekundären Generators (9) als Steuersignal des sekundären Generators (9) aus der externen Steuereinheit (14) an die Steuereinheit für den sekundären Generator (9) abgibt; und die Steuereinheit (14) eine Abgabespannung oder einen Abgabestrom für den sekundären Generator (9) frei einstellt.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die externe Steuereinheit zwischen einer Spannungs-Feedbackregelung und einer Strom-Feedbackregelung als Abgabeanforderungswert des sekundären Generators (9) umschaltet, der nach Maßgabe eines Status und einer Anforderung des Fahrzeugs und des Elektromotors (5) bestimmt wird.
System zur Erzeugung elektrischer Energie nach Anspruch 13 oder 14, wobei die externe Steuereinheit steuert, um zuerst einen Strom in die Feldwicklung des Elektromotors (5) einzuspeisen und dann den Ankerstrom einzuspeisen, der die Abgabe des Generators nach einer vorgegebenen Zeitspanne und zu Beginn der Energieerzeugung ist, wenn Energie von dem sekundären Generator (9) in den Elektromotor (5) eingespeist wird.
System zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Fahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, wobei die externe Steuereinheit eine Elektroenergiezuführung zu dem Elektromotor (5) von dem sekundären Generator (9) steuert, indem sie den sekundären Generator (9) stoppt und nach einer vorgegebenen Zeit abfällt, um eine Zuführung eines Ankerstroms abzuschalten, der die Abgabe des sekundären Generators (9) an den Elektromotor (5) ist.
Verfahren zur Steuerung eines Systems zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Hybridfahrzeug, das in dem Fahrzeug angebracht ist, in dem entweder die Vorderräder oder die Hinterräder des Fahrzeugs durch einen Verbrennungsmotor (2) angetrieben werden, der einen primären Generator (7) antreibt, um einer elektrischen Last des Fahrzeugs und einem zweiten Generator (9) elektrische Energie zuzuführen, und andere Räder, die sich von den durch den Verbrennungsmotor angetriebenen Rädern unterscheiden, durch eine Antriebskraft angetrieben werden, die durch einen Motor (5) erzeugt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst: Eingeben eines Steuersignals des sekundären Generators (9) nach Maßgabe eines Betriebszustands des Fahrzeugs als EIN-/AUS-Signal eines Feldstroms des sekundären Generators (9) und Steuern eines Betriebs des sekundären Generators (9); Ausgeben der durch den Betrieb des sekundären Generators (9) erhaltenen elektrischen Energie und Steuern der von dem Elektromotor (5) abgegebenen Antriebskraft nach Maßgabe der ausgegebenen elektrischen Energie des sekundären Generators (9); und Steuern einer dem Elektromotor (5) zugeführten Abgabespannung des sekundären Generators (9) durch Steuern eines durch eine Feldspule (33) des sekundären Generators (9) fließenden Feldstroms.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Abgabe einer Batterie (8) und die Abgabe des sekundären Generators (9) als die Feldstromquellen für den sekundären Generator (9) nach Maßgabe des Fahrstatus des Fahrzeugs verwendet werden, und wobei die Abgabe der Batterie (8) als die Feldstromquelle beim Anlassen des Fahrzeugs verwendet wird und die Abgabe des sekundären Generators (9) als die Feldstromquelle verwendet wird, während das Fahrzeug fährt, und wobei die Abgabeenergie des sekundären Generators dem Elektromotor (5) zugeführt wird.