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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Turboladersystem und ein Ladesystem
und insbesondere ein Verfahren zum Betreiben eines Turboladers und einer
Ladevorrichtung.
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Nach
dem Stand der Technik beispielsweise aus
US-5,706,078 ist
es bekannt, eine Brennkraftmaschine für Fahrzeuge mit einem Turboladersystem
zu versehen, um die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine zu erhöhen und
den Kraftstoffverbrauch unter Aufrechterhaltung einer ausreichenden
Leistungsfähigkeit
des Fahrzeugs zu verringern. Ein derartiges bekanntes Turboladersystem
setzt einen Verdichter ein, der durch eine Turbine betrieben wird,
die wiederum durch Abgas betrieben wird, das von der Brennkraftmaschine
ausgestoßen
wird. Der Verdichter erhöht
den Druck der Einlassluft, die zu den Brennkammern der Brennkraftmaschine
zugeführt wird.
Dadurch werden die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine und eine
Gesamteffizienz erhöht.
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Ferner
ist es nach dem Stand der Technik bekannt, eine Brennkraftmaschine
mit einer Ladevorrichtung zu versehen, die einen Verdichter aufweist, der
beispielsweise durch einen Elektromotor betrieben wird.
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Bei
einem solchen Turbolader oder Ladesystem ist eine Steuerung notwendig,
um den Betriebszustand des Turboladersystems an denjenigen der Brennkraftmaschine
anzupassen.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben
eines Turboladers und einer Ladevorrichtung zu schaffen, das die Leistungsfähigkeit
und Funktionalität
des Gesamtsystems der Brennkraftmaschine verbessern kann und das
das Ansprechverhalten derselben verbessert.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit der Kombination der Merkmale
von Anspruch 1 oder Anspruch 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterentwicklungen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Gemäß einem
ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Betreiben eines Turboladers vorgesehen, wobei der Turbolader einen
Verdichter zum Verdichten von Einlassluft, die zu einer Brennkraftmaschine
zuzuführen
ist, und eine Abgasturbine zum Antreiben des Verdichters aufweist.
Der Turbolader weist ferner einen Elektromotor zum Betreiben des
Verdichters auf, der durch ein elektrisches Versorgungssystem betreibbar
ist, das eine Lichtmaschine und eine elektrischen Energiespeichervorrichtung
aufweist. Eine Verbindung zwischen der Lichtmaschine und der elektrischen
Energiespeichervorrichtung ist trennbar. Gemäß der vorliegenden Erfindung
weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:
Erfassen eines Übergangszustands,
bei dem es erforderlich ist, die Brennkraftmaschine zu beschleunigen;
Zuführen von
elektrischer Energie zu dem Elektromotor nur von der elektrischen
Energiespeichervorrichtung zu Beginn des Übergangszustands, bis ein vorbestimmter
Zustand erreicht ist;
Zuführen
der elektrischen Energie zu dem Elektromotor aus dem elektrischen
Versorgungssystem, nachdem der vorbestimmte Zustand erreicht ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die elektrische Energie zum Betreiben des Elektromotors ausschließlich aus
der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu Beginn des Übergangszustands
und nicht aus der Lichtmaschine in dem Fall zugeführt, in dem
die Verbindung zwischen der Lichtmaschine und der Energiespeichervorrichtung
getrennt ist. Dadurch wird ein Anstieg der Last, die auf die Lichtmaschine aufgebracht
wird, verhindert, was wiederum bewirkt, dass die mechanische Last,
die zum Betreiben der Lichtmaschine erforderlich ist, aufgrund der
elektrischen Energie, die zu dem Elektromotor zugeführt wird,
nicht erhöht
wird.
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Gemäß dem Grundkonzept
der vorliegenden Erfindung wird das Ansprechverhalten des Turboladers
aufgrund einer Unterstützungsleistung
verbessert, die von dem Elektromotor zum Beschleunigen des Turboladers
in dem Fall bezogen wird, dass die Beschleunigung des Turboladers
erforderlich ist. Die Verbesserung des Ansprechverhaltens des Turboladers
bewirkt eine Verbesserung der Gesamtsystemfunktionsfähigkeit
einschließlich
der Brennkraftmaschine und des Turboladers. Durch Trennen der Lichtmaschine
von der Energiespeichervorrichtung, wie z. B. von der Batterie,
um zu verhindern, dass eine erhöhte
Last auf die Lichtmaschine aufgebracht wird, da die elektrische
Energie ausschließlich
von der elektrischen Energiespeichervorrichtung dem Elektromotor
zugeführt
wird, wird die Fahrzeugleistungsfähigkeit verbessert, indem ein
schädliches Schleppdrehmoment
aufgrund der Lichtmaschine während
der Fahrzeugbeschleunigung vermieden wird.
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Vorzugsweise
wird die Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine von dem Beginn des Übergangszustands getrennt,
bis der vorbestimmte Zustand erreicht ist. In einem Übergangszustand
ist es erforderlich, die Brennkraftmaschine zu beschleunigen. Daher
ist eine erhöhte
Einlassluftmenge zu der Brennkraftmaschine von dem Turbolader zuzuführen. Das ergibt
das Erfordernis, die Drehzahl des Turboladers in einer kurzen Zeitdauer
zu beschleunigen. Eine derartige Beschleunigung in einer kurzen
Zeitdauer kann durch den Elektromotor durch Zuführen von elektrischer Energie
zu dem Elektromotor unterstützt werden.
Jedoch ist zu Beginn des Übergangszustands
ein großer
Betrag elektrischer Leistung erforderlich, um den Turbolader zu
beschleunigen. Die Trennung der Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine von dem Beginn des Übergangszustands bewirkt, dass
die elektrische Leistung nicht von der Lichtmaschine sondern nur
von der elektrischen Energiespeichervorrichtung bezogen wird. Die
Trennung der Verbindung wird aufrechterhalten, bis der vorbestimmte Zustand
erreicht ist, um zu verhindern, dass der Ladezustand der elektrischen
Energiespeichervorrichtung unter einen minimalen Ladezustand fällt, oder um
eine Überlastung
mit Bezug auf einen Strom von der Batterie zu verhindern, der nur über eine
kurze Zeitdauer zulässig
ist.
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Vorzugsweise
wird der vorbestimmte Zustand nach dem Ablauf einer vorbestimmten
Zeitdauer von dem Beginn des Übergangszustands
erreicht. Diese vorbestimmte Zeitdauer kann gemäß der Eigenschaft der elektrischen Energiespeichervorrichtung
eingerichtet werden. Eine Zerstörung
oder eine Überlastung
der elektrischen Energiespeichervorrichtung kann auf eine einfache
Weise verhindert werden.
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Vorzugsweise
beträgt
die vorbestimmte Zeitdauer im Wesentlichen eine Sekunde. In dem üblichen
Betrieb der Brennkraftmaschine dauert der Übergangszustand ungefähr eine
Sekunde lang an. Ferner kann die elektrische Energie, die von der
elektrischen Energiespeichervorrichtung zugeführt wird, über eine derartige Dauer aufrechterhalten
werden, ohne eine Beschädigung
an der elektrischen Energiespeichervorrichtung zu verursachen. Jedoch
kann die Zeitdauer auf jede andere geeignete vorbestimmte Dauer
eingerichtet werden, solange die Wirkungen der vorliegenden Erfindung
erzielt werden. Ebenso kann die vorbestimmte Zeitdauer in Abhängigkeit
von anderen Bedingungen oder Werten variabel eingerichtet werden.
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Vorzugsweise
wird eine Drehzahl der Brennkraftmaschine erfasst und ist der vorbestimmte
Zustand eine vorbestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine. Es wird
nämlich
angenommen, dass der Übergangszustand
beendet ist, nachdem eine vorbestimmte Drehzahl der Brennkraftmaschine
erreicht wurde. Ferner kann die Lichtmaschine einen ausreichenden
Betrag elektrischer Energie erzeugen, um die Anforderungen der Leistung
zu erfüllen,
die dem Elektromotor zuzuführen
ist. Vorzugsweise wird die Lichtmaschine durch die Brennkraftmaschine
betrieben und erzeugt elektrische Energie für das elektrische Versorgungssystem.
Ferner kann die Lichtmaschine die elektrische Energiespeichervorrichtung aufladen,
wenn die Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
der Lichtmaschine ermöglicht
ist.
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Vorzugsweise
wird ein Ladezustand der Energiespeichervorrichtung überwacht
und wird die Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine in dem Fall wieder verbunden, dass der Ladezustand
niedriger als ein vorbestimmter Ladezustand ist. Durch Wiederverbinden
der Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine in dem Fall, dass der Ladezustand niedriger als
ein vorbestimmter Ladezustand ist, kann die Beschädigung der
elektrischen Energiespeichervorrichtung verhindert werden, die sich
aus der Tatsache ergibt, dass der Ladezustand niedriger als eine
kritische Untergrenze ist. Ferner wird eine Fehlfunktion des Betriebs
des Elektromotors zum Unterstützen des
Turboladers verhindert.
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Vorzugsweise
wird eine Leistungsabgabekapazität
der Lichtmaschine überwacht
und wird die Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine wiederverbunden, wenn die Leistungsabgabekapazität der Lichtmaschine
höher als
der Bedarf des elektrischen Motors und der übrigen Verbrauchslasten ist,
die von dem elektrischen Energiezufuhrsystem abgenommen werden.
Durch Wiederverbinden der Verbindung, wenn die Leistungsabgabekapazität der Lichtmaschine
höher als
ein vorbestimmter Wert ist, kann jegliche Fehlfunktion der Zufuhr
der elektrischen Energie zu dem Elektromotor verhindert werden.
Ferner zeigt die Leistungsabgabe der Lichtmaschine einen Zustand
an, in dem das Zuführen
der elektrischen Energie ausschließlich aus der elektrischen
Energiespeichervorrichtung nicht mehr notwendig ist.
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Vorzugsweise
ist die Verbindung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine durch einen Schalter verbindbar und trennbar.
Ein Schalter kann offene und geschlossene Zustände bereitstellen, um die Verbindung
und Trennung zwischen der elektrischen Energiespeichervorrichtung
und der Lichtmaschine zu ermöglichen.
Ferner kann ein solcher Schalter durch Steuersignale gesteuert werden,
die von einem Steuerschaltkreis übertragen
werden.
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Vorzugsweise
weist der Verdichter und/oder die Abgasturbine eine variable Düse auf,
wobei die Düse
auf der Grundlage des Zustands der Verbindung zwischen der elektrischen
Energiespeichervorrichtung und der Lichtmaschine eingestellt wird.
Der Zustand der Verbindung zeigt den Übergangszustand oder zumindest
einen Zustand an, in dem der Turbolader nicht zu beschleunigen ist,
und verbessert das Anpassen der variablen Düse an den vorliegenden Zustand
die Effizienz und Leistungsfähigkeit des
Turboladers und des Gesamtsystems.
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Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zum Betreiben einer Ladevorrichtung vorgesehen, wobei die Ladevorrichtung
einen Verdichter zum Verdichten von Einlassluft, die zu einer Brennkraftmaschine
zuzuführen
ist, und einen Elektromotor zum Betreiben des Verdichters aufweist,
der durch ein elektrisches Versorgungssystem betreibbar ist, das
eine Lichtmaschine und eine elektrische Energiespeichervorrichtung aufweist,
wobei eine Verbindung zwischen der Lichtmaschine und der elektrischen
Energiespeichervorrichtung trennbar ist. Ferner weist das Verfahren
die folgenden Schritte auf: Erfassen eines Übergangszustands, in dem erforderlich
ist, die Brennkraftmaschine zu beschleunigen, Zuführen von
elektrischer Energie zu dem Elektromotor nur von der elektrischen Energiespeichervorrichtung
zu Beginn des Übergangszustands,
bis ein vorbestimmter Zustand erreicht ist, Zuführen der elektrischen Energie
zu dem Elektromotor von dem elektrischen Versorgungssystem, nachdem
der vorbestimmte Zustand erreicht ist.
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Gemäß dem zweiten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Ladevorrichtung
ein elektrisch betriebener Verdichter, der allein oder in Kombination
mit einem zusätzlichen
Abgas betriebenen Turbolader verwendet werden kann. Mit dem zweiten Gesichtspunkt
der vorliegenden Erfindung können die
gleichen Wirkungen wie mit dem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung erzielt werden. Insbesondere stellt das Verfahren zum
Betreiben der elektrischen Ladevorrichtung die gleichen Vorteile ungeachtet
der Bereitstellung der Abgasturbine zum Betreiben eines Turboladers
oder der Bereitstellung des Verdichters zur Verfügung, der nur durch den Elektromotor
betrieben wird.
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Vorzugsweise
weist die Ladevorrichtung ferner eine Abgasturbine zum Betreiben
des Verdichters auf. Dadurch ist die Ladevorrichtung als Turbolader
verwendbar und wird der Vorteil eines Turboladers bei dem Ladesystem
bereitgestellt.
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Jede
der vorstehend erklärten
bevorzugten Ausführungsformen
des Verfahrens zum Betreiben eines Turboladers gemäß dem ersten
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist auf das Verfahren zum Betreiben
der Ladevorrichtung gemäß dem zweiten Gesichtspunkt
anwendbar. Dadurch werden die gleichen Wirkungen und Vorteile mit
dem ersten Gesichtspunkt und dem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden
Erfindung erzielt.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
und weitere technische Lösungen
im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Darstellung des Gesamtsystems, das die Brennkraftmaschine, den
Turbolader und das zugehörige
Steuersystem zum Steuern derselben gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung des elektrischen Versorgungssystems,
auf das das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung anwendbar ist.
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3 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären einer
Routine zum Bestimmen des Erfordernisses der Durchführung der
Umschaltsteuerroutine gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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4 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären der
Umschaltsteuerroutine gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein Zeitdiagramm zum Darstellen der Steuervorgänge, die durch das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
werden.
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6 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären einer
Umschaltsteuerroutine gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären einer
Umschaltsteuerroutine gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären der
Umschaltsteuerroutine gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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9 ist
ein Ablaufdiagramm zum Erklären der
Umschaltsteuerroutine gemäß einem
fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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10 zeigt
eine schematische Darstellung des Gesamtsystems als Abwandlung des
Systems von 1 mit einem Turboladersystem,
das eine elektrisch betriebene Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung aufweist, auf die das Verfahren gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel
anwendbar ist.
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Im
Folgenden wird der Aufbau der Brennkraftmaschine gemeinsam mit zugehörigen Elementen
einschließlich
eines Turboladers und des Steuersystems unter Bezugnahme auf 1 und 2 erklärt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, weist der Aufbau eine Brennkraftmaschine 1 auf,
die Brennkammern 3 (vier Brennkammern gemäß 1)
aufweist, von denen jede mit einer Einlassluftleitung 7 und
einer Abgasleitung 5 verbunden ist. Ein Turbolader 20 ist
mit der Brennkraftmaschine 1 durch die Einlassluftleitung 7 und
die Abgasleitung 5 verbunden. Insbesondere weist der Turbolader 20 eine
Turbine 15 und einen Verdichter 11 auf, die an
der gleichen Welle montiert sind. Abgas, das von der Brennkraftmaschine 1 durch
die Abgasleitung 5 ausgestoßen wird, wird zu der Turbine 15 des
Turboladers 20 zugeführt,
um die Turbine 15 drehbar anzutreiben. Dadurch treibt die Turbine
den Verdichter 11 des Turboladers 20 an. Der Verdichter 11 saugt
Luft aus der Atmosphäre durch
einen Luftfilter 13 an, verdichtet die Luft und führt diese
verdichtete Luft über
einen Ladeluftkühler 9 den
Brennkammern 3 durch die Einlassluftleitung 7 zu.
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Die
Brennkraftmaschine 7 weist ferner ein Kraftstoffzufuhrsystem
zum Zuführen
von Kraftstoff zu jeder der Brennkammern 3 auf (nicht gezeigt).
Die Luft, die zu den Brennkammern 3 der Brennkraftmaschine 1 eingeführt wird,
wird mit zugeführtem
Kraftstoff gemischt und verbrannt, um auf eine bekannte Weise Leistung
zu erzeugen. Das Abgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird,
wird wiederum zu der Turbine 15 des Turboladers 20 geleitet.
Das Abgas wird zu einer Abgasleitung 17 geführt, um
dieses zur Atmosphäre
auszustoßen.
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Der
Turbolader 20 weist ferner einen Elektromotor 19 auf,
der montiert ist, um die Welle zu betreiben, an der die Turbine 15 und
der Verdichter 11 montiert sind. Der Elektromotor 19 kann
den Turbolader mit dem Turbinenrad der Turbine 15 und dem Verdichterrad
des Verdichters 11 betreiben und beschleunigen. Dem Elektromotor 19 wird
Wechselstrom durch die Elektromotorsteuerung 25 zugeführt. Diese
Elektromotorsteuerung 25 ist mit dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk 23,
das den notwendigen Gleichstrom zuführt, und mit der elektronischen
Steuereinheit 21 verbunden, die die Elektromotoraktivierungsanweisung
sendet, wenn es erforderlich ist.
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Ferner
weist der Aufbau eine elektronische Steuereinheit (ECU) 21 zum
Steuern des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 und des Turboladers 20 und
dergleichen auf. Die elektronische Steuereinheit 21 empfängt Sensorsignale
von der Brennkraftmaschine und von dem Turbolader 20, um
deren Betriebszustände
zu überwachen.
Zusätzlich
weist der Aufbau ein elektrisches Fahrzeugnetzwerk 23 auf, das
als elektrisches Versorgungssystem dient, wie unter Bezugnahme auf 2 nachstehend
beschrieben ist. Das elektrische Fahrzeugnetzwerk ist mit der ECU
verknüpft.
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Das
elektrische Fahrzeugnetzwerk 23 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist im Einzelnen in 2 gezeigt. Das elektrische Fahrzeugnetzwerk 23 weist
eine Lichtmaschine 27, einen intelligenten Schalter 29,
eine Batterie 31, die als elektrische Energiespeichervorrichtung
dient, und ein elektrisches Ladesystem 35 auf, das den
Elektromotor 19 des Turboladers 20 und dessen
elektronische Steuerung 25 aufweist.
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Die
Lichtmaschine 27 wird durch mechanische Leistung betrieben,
die von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben wird. Die Lichtmaschine 27 erzeugt
elektrische Energie, indem sie durch die Brennkraftmaschine 1 betrieben
wird. Die elektrische Energie, die durch die Lichtmaschine 27 erzeugt
wird, wird zu dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk 23 zugeführt. Das
elektrische Fahrzeugnetzwerk 23 weist weitere Verbraucher 33 auf,
die beispielsweise aus einem elektrischen Beleuchtungssystem L1,
weiteren Elektromotoren L2, wie z. B. diejenigen, die für Fensterheber
und Schiebedächer
verwendet werden, und dergleichen bestehen.
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Die
Batterie 31 ist mit der Lichtmaschine 27 so verbindbar,
dass die Lichtmaschine die Batterie laden kann. Ferner ist das elektrische
Ladesystem 35 mit dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk 23 verbunden
und wird durch die elektronische Steuereinheit 21 gesteuert.
Der Elektromotor 19 und seine zugehörige Steuerelektronik (Elektromotorsteuerung 25) werden
mit einer Anweisung betrieben, die von der elektronischen Steuereinheit 21 abgegeben
wird. Die elektrische Motorsteuerung 25 steuert die Zufuhr
der elektrischen Energie zu dem Elektromotor 19 in Abhängigkeit
von Anweisungsabgaben von der elektronischen Steuereinheit 21,
die auf den Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine 1 und/oder des elektrischen Fahrzeugnetzwerks 23 und
dergleichen basieren.
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Der
intelligente Schalter 29 ist in die Verbindung zwischen
der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 eingesetzt.
Der intelligente Schalter 29 kann die Verbindung zwischen
der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 trennen.
Die elektronische Steuereinheit 21 steht in Verbindung
mit dem intelligenten Schalter 29, um den intelligenten
Schalter 29 auf einen offenen Zustand oder einen geschlossenen
Zustand in Abhängigkeit
von den Anweisungen zu setzen, die von der elektronischen Steuereinheit 21 abgegeben
werden.
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Eine
vorbereitende Routine zum Bestimmen des Erfordernisses des Betriebs
des elektrischen Ladesystems, die auf den Aufbau in 1, 2 und die
Abwandlung von 10 anwendbar ist, ist in 3 gezeigt.
Das in 3 gezeigte Ablaufdiagramm ist eine Routine, die
durch die elektronische Steuereinheit 21 wiederholt während des
Betriebs des Systems durchgeführt
wird.
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In
Schritt S1 bestimmt die elektronische Steuereinheit 21,
ob der Betrieb des elektrischen Ladesystems erforderlich ist oder
nicht. Diese Bestimmung basiert auf dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 und
des elektrischen Fahrzeugnetzwerks 23. Wenn „NEIN" in Schritt S1 erhalten
wird, wird der Schalter 29 in Schritt S3 auf die geschlossene
Position gesetzt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und
der Batterie 31 gebildet. Dem Elektromotor 19 des
elektrischen Ladesystems 35 kann nämlich die elektrische Energie zugeführt werden,
die von der Lichtmaschine 27 und der Batterie 21 bezogen
wird, da sowohl die Lichtmaschine 27 als auch die Batterie 31 mit
dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk 23 verbunden sind. Dann kehrt
die Routine zu dem Start zurück
und wird wiederholt.
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Wenn „JA" in Schritt S1 erhalten
wird, schreitet die Routine zu Schritt S2 voran, bei dem eine Schaltersteuerroutine
durchgeführt
wird. Die Schaltersteuerroutine gemäß Schritt S2 ist in den folgenden
Figuren gezeigt und im Einzelnen nachstehend erklärt.
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Die
Schaltersteuerroutine wird auf der Grundlage von 4 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung erklärt.
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In
Schritt S100 wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine erfasst.
Die elektronische Steuereinheit bezieht nämlich Sensorsignale, wie z.
B. Drehzahlsignale, ein Beschleunigerpositionssignal usw., um den
Verbrennungsmotorbetriebszustand zu bestimmen.
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In
Schritt S104 wird bestimmt, ob ein Übergangszustand gebildet ist
oder nicht. Die elektronische Steuereinheit 21 bewertet
nämlich
die Signale, die von den Sensoren bezogen werden, und beurteilt, dass
es erforderlich ist, die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zu
beschleunigen.
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Wenn
ein derartiges Erfordernis einer beschleunigten Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 durch
die elektronische Steuereinheit 21 beurteilt wird, wird
bestimmt, dass ein Übergangszustand
gebildet ist, so dass „JA" in Schritt S104
erhalten wird. In dem Fall, dass die elektronische Steuereinheit 21 nicht
beurteilt, dass das Erfordernis einer Beschleunigung der Brennkraftmaschine 1 vorhanden
ist, wird „NEIN" in Schritt S104
erhalten. Wenn in Schritt S104 „NEIN" erhalten wird, schreitet die Routine
zu Schritt S112 voran. In Schritt S112 wird der Schalter auf die geschlossene
Position gesetzt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und
der Batterie 31 gebildet. Ferner schreitet die Routine
zu „zurück" voran, um die Routine
erneut zu starten.
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Wenn
in Schritt S104 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S106 voran. In Schritt S106 wird bestimmt,
ob die Übergangszustandsdauer
geringer als eine vorbestimmte Dauer ist oder nicht. Wenn die Übergangszustandsdauer
für weniger
als eine vorbestimmte Dauer andauert, wird in Schritt S106 „JA" erhalten. In dem
Fall, dass die Übergangszustandsdauer
die vorbestimmte Dauer übersteigt,
wird in Schritt S106 „NEIN" erhalten.
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Wenn
in Schritt S106 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S112 voran. In Schritt S112 wird der Schalter 29 auf
die geschlossene Position gesetzt. Dadurch wird die Verbindung zwischen der
Lichtmaschine 27 und dem Schalter 29 gebildet. Ferner
schreitet die Routine von Schritt S112 voran, um die Routine zurückzuführen. Wenn
in Schritt S106 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S110 voran. In Schritt S110 wird der Schalter auf
die offene Position gesetzt. Das bedeutet, dass die Verbindung zwischen
der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 getrennt
wird. Die Routine schreitet von S110 voran, um zu dem Start der
Routine zurückzukehren.
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Die
in 4 gezeigte Routine wird in vorbestimmten Zeitintervallen
wiederholt, um die Position des Schalters 29 auf der Grundlage
der Bestimmung eines Übergangszustands
in Schritt S104 und auf der Grundlage der Übergangszustandsdauer in Schritt S106
zu steuern.
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Gemäß dem Grundkonzept
der vorliegenden Erfindung wird der Schalter geschlossen, wenn kein Übergangszustand
gebildet ist. Wenn ein Übergangszustand
gebildet wird, wird der Schalter 29 auf die offene Position
gesetzt, wenn die Übergangszustandsdauer
geringer als eine vorbestimmte Dauer ist. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
der Schalter in Schritt S112 in dem Fall geschlossen, dass die Übergangszustandsdauer
eine vorbestimmte Dauer übersteigt.
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Diese
vorbestimmte Dauer kann frei eingestellt werden. Jedoch ist die
vorbestimmte Dauer gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
eine Sekunde.
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Das
Betriebsverhalten des elektrischen Ladesystems mit dem Schalter
ist in einem Zeitdiagramm in 5 gezeigt.
Der Bereich A von 5 zeigt die Position des Schalters 29 mit
Bezug auf die Zeit. Der Bereich B von 5 zeigt
die Anweisung der variablen Düse,
die von der elektronischen Steuereinheit 21 abgegeben wird,
mit Bezug auf die Zeit. Der Bereich C von 5 zeigt
die elektrische Ladesystemmotoranweisung mit Bezug auf die Zeit,
die von der Elektromotorsteuerung 25 auf der Grundlage von
Signalen abgegeben wird, die von der elektronischen Steuereinheit 21 abgegeben
werden.
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Zu
einem Zeitpunkt t0 ist der Schalter 29 geschlossen und
ist die elektrische Ladesystemmotoranweisung ausgeschaltet. In dem
Fall, dass das Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt,
dass ein Übergangszustand
gebildet ist, wird die elektrische Ladesystemmotoranweisung über eine
Rampe eingeschaltet, wie in der Zeitdauer t2 in dem Bereich C gezeigt
ist. Wenn ferner der Übergangszustand
durch das Steuerverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung bestimmt wird, wird der Schalter über eine Zeitdauer t1 geöffnet, wie
in dem Bereich von 5 gezeigt ist. Die Verbindung zwischen
der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 wird
nämlich über die
Zeitdauer t1 getrennt. In dieser Zeitdauer t1 wird die elektrische
Energie, die dem Elektromotor 19 des Turboladers 20 zugeführt wird, ausschließlich durch
die Batterie 31 zugeführt.
Nachdem die Zeitdauer t1 abgelaufen ist, wird der intelligente Schalter
geschlossen, wie in dem Bereich A von 5 entnehmbar
ist. Das bedeutet, dass die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und
der Batterie 31 wieder verbunden wird. Daher kann die Lichtmaschine 27 elektrische
Energie zu dem elektrischen Ladesystem 35 und zu der Batterie 31 zuführen, um
diese zu laden. Während
der Aktivierung des elektrischen Ladesystems in einer Zeitdauer
t2 wird die Anweisung der variablen Düse auf einen ausreichenden
Wert entsprechend den Erfordernissen des Turboladers 20 und
der Brennkraftmaschine 1 eingestellt, wie den Bereich B
von 5 entnehmbar ist. Am Ende der Zeitdauer t2, wie
in dem Bereich C in 5 gezeigt ist, wird die elektrische
Ladesystemmotoranweisung durch eine Rampe verringert, um einen „Ausschaltzustand" des elektrischen
Ladesystems am Ende der Zeitdauer t2 zu erreichen.
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Die
Umschaltsteuerroutine gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird auf der Grundlage von 6 erklärt. Die
in 6 gezeigte Routine ist derjenigen ähnlich,
die in 4 gezeigt ist, wobei daher nur die Unterschiede zwischen
den in 4 und 6 gezeigten Routinen erklärt werden.
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In
der in 6 gezeigten Routine wird der Verbrennungsmotorbetriebszustand
in Schritt S200 erfasst und wird in Schritt S204 bestimmt, ob ein Übergangszustand
gebildet ist oder nicht. Wenn in Schritt S204 „NEIN" erhalten wird, wird der Schalter auf
die geschlossene Position in Schritt S212 gesetzt. Dann kehrt die
Routine zu dem Start zurück und
wird wiederholt.
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Wenn
in Schritt S204 „JA" erhalten wird, wird in
Schritt S205 eine Verbrennungsmotordrehzahl erfasst und schreitet
die Routine zu Schritt S206 voran.
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In
Schritt S206 wird bestimmt, ob die Verbrennungsmotordrehzahl geringer
als eine vorbestimmte Drehzahl ist. Wenn die Verbrennungsmotordrehzahl
geringer als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird in Schritt S206 „JA" erhalten. Wenn die
Verbrennungsmotordrehzahl gleich wie oder höher als die vorbestimmte Verbrennungsmotordrehzahl
ist, wird in Schritt S206 „NEIN" erhalten. Wenn in
Schritt S206 „NEIN" erhalten wird, wird
der Schalter auf die geschlossene Position in Schritt S212 gesetzt.
Dann kehrt die Routine zu dem Start zurück. Wenn in Schritt S206 „JA" erhalten wird, wird
der Schalter auf die offene Position in Schritt S210 gesetzt. Dann kehrt
die Routine zu dem Start zurück.
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Die
in 6 gezeigte Routine wird wiederholt durch die elektronische
Steuereinheit 21 durchgeführt.
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Gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung, wie in 6 gezeigt
ist, wird die Verbrennungsmotordrehzahl in Schritt S205 erfasst
und wird der Schalter in Schritt S210 auf die offene Position in
dem Fall gesetzt, dass die Verbrennungsmotordrehzahl geringer als
eine vorbestimmte Drehzahl ist. Daher wird der Schalter offen gehalten, bis
die Drehzahl des Verbrennungsmotors eine vorbestimmte Drehzahl erreicht.
Da die Lichtmaschine 27 durch die Brennkraftmaschine 1 betrieben
wird, sollte die Drehzahl derselben eine erforderliche Drehzahl
haben, um zu ermöglichen,
dass die Lichtmaschine 27 die vorbestimmte elektrische
Leistung abgibt. Ferner erhöht
sich eine Menge des Abgases, das von der Brennkraftmaschine 1 abgegeben
wird, gemeinsam mit einem Anstieg der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1.
Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 eine vorbestimmte
Drehzahl erreicht, wird eine erforderliche Menge des Abgases, das
zu der Turbine 15 des Turboladers 20 zugeführt wird,
sichergestellt.
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Solange
die Verbrennungsmotordrehzahl geringer als die vorbestimmte Drehzahl
ist, während der Übergangszustand
gebildet ist, wird der Schalter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
offen gehalten. Wenn der Übergangszustand
nicht mehr gebildet ist oder die Verbrennungsmotordrehzahl die vorbestimmte
Drehzahl erreicht, wird der Schalter auf die geschlossene Position
gesetzt.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auf der Grundlage der in 7 gezeigten
Routine erklärt.
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Die
in 7 gezeigte Routine ist derjenigen ähnlich,
die in 4 gezeigt ist, wobei daher nur die Unterschiede
zwischen den in 4 und 7 gezeigten
Routinen erklärt
werden.
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In
der in 7 gezeigten Routine wird in Schritt S300 der Verbrennungsmotorbetriebszustand erfasst
und wird in Schritt S304 bestimmt, ob ein Übergangszustand gebildet ist
oder nicht. Wenn in Schritt S304 „NEIN" erhalten wird, wird der Schalter auf
die geschlossene Position in Schritt S312 gesetzt. Dann kehrt die
Routine zu dem Start zurück.
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Wenn
in Schritt S304 „JA" erhalten wird, wird in
Schritt S305 eine Verbrennungsmotordrehzahl erfasst und schreitet
die Routine zu Schritt S306 voran.
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In
Schritt S306 wird bestimmt, ob die Übergangszustandsdauer geringer
als eine vorbestimmte Dauer ist. Ferner wird in Schritt S306 bestimmt,
ob die Verbrennungsmotordrehzahl geringer als eine vorbestimmte
Drehzahl ist. Wenn die Übergangszustandsdauer
geringer als eine vorbestimmte Dauer ist und zusätzlich die Verbrennungsmotordrehzahl geringer
als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird in Schritt S306 „JA" erhalten. Wenn eine
der Bedingungen, dass die Verbrennungsmotordrehzahl gleich wie oder
höher als
die vorbestimmte Verbrennungsmotordrehzahl ist und die Übergangszustandsdauer gleich
wie oder länger
als die vorbestimmte Dauer ist, erfüllt ist, wird in Schritt S306 „NEIN" erhalten. Wenn in
Schritt S306 „NEIN" erhalten wird, wird
der Schalter auf die geschlossene Position in Schritt S312 gesetzt.
Dann kehrt die Routine zum Start zurück. Wenn in Schritt S306 „JA" erhalten wird, wird
der Schalter auf die offene Position in Schritt S310 gesetzt.
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Dann
kehrt die Routine zu dem Start zurück und wird wiederholt.
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Die
in 7 gezeigte Routine wird durch die elektronische
Steuereinheit 21 wiederholt durchgeführt.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
bildet eine Kombination des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. In Schritt S306 wird nämlich die Übergangszustandsdauer
und die Drehzahl bestimmt und wird der Schalter auf die offene Position
in Schritt S310 in dem Fall gesetzt, dass die Übergangszustandsdauer geringer
als die vorbestimmte Dauer ist und zusätzlich die Verbrennungsmotordrehzahl
geringer als eine vorbestimmte Drehzahl ist. Wenn eine der zwei
Bedingungen nicht erfüllt
ist, wird der Schalter auf die geschlossene Position in Schritt
S312 gesetzt.
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Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel wird
die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 nur
in dem Fall getrennt, dass die zwei Bedingungen gemäß Schritt
S306 erfüllt
sind. Wenn die Übergangszustandsdauer
die vorbestimmte Dauer übersteigt,
wird der Schalter auf die geschlossene Position gesetzt und wird
die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und der Batterie 31 ungeachtet
der Drehzahl mit Bezug auf die vorbestimmte Drehzahl wieder verbunden.
Andererseits wird ungeachtet der Übergangszustandsdauer mit Bezug
auf die vorbestimmte Dauer der Schalter auf die geschlossene Position
in Schritt S312 gesetzt, wenn die Drehzahl die vorbestimmte Drehzahl übersteigt.
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Ein
viertes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auf der Grundlage der in 8 gezeigten
Routine erklärt.
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Die
in 8 gezeigte Routine ist derjenigen ähnlich,
die in 4 gezeigt ist, wobei daher nur die Unterschiede
zwischen den Routinen erklärt
werden, die in 4 und 8 gezeigt
sind.
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In
der in 8 gezeigten Routine wird der Verbrennungsmotorbetriebszustand
in Schritt S400 erfasst. Dann schreitet die Routine zu Schritt S410 voran,
in dem der Ladezustand der Batterie 31 (SOC) erfasst wird.
Dann schaltet die Routine zu Schritt S402 voran.
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In
Schritt S402 wird bestimmt, ob der Ladezustand der Batterie 31 höher als
ein vorbestimmter Ladezustand ist. Wenn der Ladezustand höher als ein
vorbestimmter Ladezustand ist, wird in Schritt S402 „JA" erhalten. Wenn der
Ladezustand nicht höher
als der vorbestimmte Ladezustand ist, wird in Schritt S402 „NEIN" erhalten.
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Wenn
in Schritt S402 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S412 voran, bei dem der Schalter auf die
geschlossene Position gesetzt wird. Dann kehrt die Routine zu dem
Start zurück
und wird wiederholt.
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Wenn
in Schritt S402 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S404 voran. In Schritt S404 wird bestimmt,
ob ein Übergangszustand
gebildet ist oder nicht. Wenn in Schritt S404 „NEIN" erhalten wird, wird der Schalter in
Schritt S412 auf die geschlossene Position gesetzt. Dann kehrt die
Routine zu dem Start zurück.
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Wenn
in Schritt S404 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S406 voran. In Schritt S406 wird bestimmt,
ob die Übergangszustandsdauer
geringer als eine vorbestimmte Dauer ist oder nicht. Wenn die Übergangszustandsdauer
für weniger
als die vorbestimmte Dauer andauert, wird in Schritt S406 „JA" erhalten. In dem
Fall, dass die Übergangszustandsdauer
die vorbestimmte Dauer übersteigt,
wird in Schritt S406 „NEIN" erhalten.
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Wenn
in Schritt S406 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S412 voran. In Schritt S412 wird der Schalter 29 auf
die geschlossene Position gesetzt. Ferner schreitet die Routine
von Schritt S412 voran, um die Routine zu dem Start zurückzuführen und
diese zu wiederholen.
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Wenn
in Schritt S406 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S410 voran. In Schritt S410 wird der Schalter
auf die offene Position gesetzt. Dann kehrt die Routine zu dem Start
zurück und
wird wiederholt.
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Gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird der Ladezustand der Batterie 31 erfasst
und in den Schritten S401 und S402 bewertet. Auf der Grundlage des
Ergebnisses wird der Schalter in dem Fall auf die geschlossene Position
gesetzt, dass der Ladezustand der Batterie 31 nicht ausreichend
zum Antreiben des elektrischen Ladesystems 19 ausschließlich durch
die Leistung ist, die von der Batterie 31 bezogen wird.
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Wenn
andererseits der Ladezustand zwischen der Batterie 31 als
ausreichend zum Betrieben des elektrischen Ladesystems 35 und
insbesondere des Elektromotors 19 desselben bestimmt wird,
wird der Schalter auf die offene Position gesetzt, um elektrische
Leistung zum Betreiben des Elektromotors 19 ausschließlich durch
die Batterie 31 zuzuführen.
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Ein
fünftes
Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung wird auf der Grundlage der in 9 gezeigten
Routine erklärt.
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Die
in 9 gezeigte Routine ist derjenigen ähnlich,
die in 4 gezeigt ist, wobei daher nur die Unterschiede
zwischen den Routinen erklärt
werden, die in 4 und 9 gezeigt
sind.
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In
der in 9 gezeigten Routine wird in Schritt S500 der Verbrennungsmotorbetriebszustand erfasst
und schreitet die Routine zu Schritt S501 voran. In Schritt S501
wird die von der Lichtmaschine verfügbare Leistungsabgabe überwacht.
Die von der Lichtmaschine verfügbare
Leistungsabgabe ist die Differenz zwischen der maximalen Lichtmaschinenleistungskapazität und der
Leistung, die durch Verbraucher 33 aufgenommen wird, die
gegenwärtig
mit dem elektrischen Netzwerk verbunden sind. Die maximale Lichtmaschinenleistungskapazität kann einfach
durch eine Berechnung erhalten werden, die durch die ECU auf der
Grundlage eines Kennfelds durchgeführt wird, das beispielsweise
die Verbrennungsmotordrehzahl gegenüber der maximalen Leistungsabgabe
durch die Lichtmaschine aufweist. Die gegenwärtige Leistungsaufnahme kann
ebenso durch die ECU überwacht
werden, wobei daher die von der Lichtmaschine verfügbare Leistungsabgabe durch
die ECU zu jedem Zeitpunkt bestimmt werden kann.
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Dann
schreitet die Routine zu Schritt S504 voran. In Schritt S504 wird
bestimmt, ob ein Übergangszustand
gebildet ist oder nicht. Wenn der Übergangszustand gebildet ist,
wird in Schritt S504 „JA" erhalten. Wenn kein Übergangszustand
gebildet ist, wird in Schritt S504 „NEIN" erhalten.
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Wenn
in Schritt S504 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S512 voran, um den Schalter auf die geschlossene
Position zu setzen. Dann kehrt die Routine zu dem Start zurück und wird wiederholt.
Wenn in Schritt S504 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S506 voran.
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In
Schritt S506 wird bestimmt, ob die Übergangszustandsdauer geringer
als die vorbestimmte Dauer ist. Wenn die Übergangszustandsdauer geringer
als die vorbestimmte Dauer ist, wird in Schritt S506 „JA" erhalten. Wenn die Übergangszustandsdauer
nicht geringer als eine vorbestimmte Dauer ist, wird in Schritt
S506 „JA" erhalten.
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Wenn
in Schritt S506 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S512 voran, um den Schalter auf die geschlossene
Position zu setzen. Dann kehrt die Routine zu dem Start zurück und wird wiederholt.
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Wenn
in Schritt S506 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S508 voran. In Schritt S508 wird bestimmt,
ob die von der Lichtmaschine verfügbare Leistungsabgabe geringer
als ein vorbestimmter Wert ist. Insbesondere ist die von der Lichtmaschine
verfügbare
Abgabe die Differenz zwischen der berechneten oder erfassten maximalen
Lichtmaschinenleistungsabgabekapazität und den Lasten, die mit der
Lichtmaschine verbunden sind. Wenn die von der Lichtmaschine verfügbare Leistungsabgabe geringer
als der vorbestimmte Wert ist, wird in Schritt S508 „JA" erhalten. Wenn die
von der Lichtmaschine verfügbare
Abgabe nicht geringer als der vorbestimmte Wert ist, wird in Schritt
S508 „NEIN" erhalten.
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Wenn
in Schritt S508 „NEIN" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S512 voran, bei dem der Schalter auf die
geschlossene Position gesetzt wird. Dann kehrt die Routine zu dem
Start zurück
und wird wiederholt.
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Wenn
in Schritt S508 „JA" erhalten wird, schreitet
die Routine zu Schritt S510 voran. In Schritt S510 wird der Schalter
auf die offene Position gesetzt. Dann kehrt die Routine zu dem Start
zurück und
wird wiederholt.
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Gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird die von der Lichtmaschine verfügbare Leistungsabgabe
bei der Steuerung des Schalters 29 berücksichtigt. Der Schalter 29 wird nämlich nur
dann auf die geschlossene Position gesetzt, wenn die von der Lichtmaschine
verfügbare Leistungsabgabe
höher als
eine vorbestimmte Abgabe ist. Anderenfalls wird der Schalter auf
die offene Position gesetzt.
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Dadurch
wird die Energiezufuhr zu dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk sichergestellt.
Wenn insbesondere der Schalter auf die offene Position gesetzt wird,
werden die Batterie 31 und das elektrische Ladesystem von
dem Rest des elektrischen Fahrzeugnetzwerks 23 getrennt.
Die Batterie und das EBS werden nur dann mit dem gesamten elektrischen
Fahrzeugnetzwerk wieder verbunden, wenn die Lichtmaschinenkapazität ausreichend
ist, um Energie zu dem EBS und den anderen Verbrauchern zuzuführen, um
einen Spannungsabfall während
des EBS-Betriebs zu vermeiden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
und ihre Abwandlungen beschränkt.
Insbesondere können
die einzelnen Strukturen gemäß den vorstehend
erklärten
Ausführungsbeispielen
und deren Abwandlungen frei miteinander kombiniert werden.
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Insbesondere
kann die Energiespeichervorrichtung 31 in zumindest zwei
Teile geteilt werden und kann die Verbindung zwischen nur einem
Teil der Batterie und der Lichtmaschine 27 durch den Schalter 29 trennbar
sein.
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Ferner
kann das elektrische Fahrzeugnetzwerk 23 eine weitere elektrische
Energiespeichervorrichtung aufweisen, die als Hilfsbatterie dienen
kann. Die Verbindung zwischen der Lichtmaschine 27 und dem
Schalter 29 kann derart sein, dass diese Verbindung nicht
trennbar ist, um ein Notsystem bereitzustellen.
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Im
Folgenden wird eine Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
erklärt.
Gemäß dem ersten
bis fünften
Ausführungsbeispiel
wird der elektrisch unterstützte
Turbolader 20 durch Durchführen der Verfahren gesteuert,
die in den 3–4 und 6–9 gezeigt
sind. Dieser Turbolader 20, wie in 1 gezeigt
ist, weist einen Verdichter 11 auf, der durch eine Abgas
betriebene Turbine 15 betrieben wird, um den Druck der
Einlassluft zu erhöhen,
die zu der Brennkraftmaschine 1 gefördert wird. Jedoch ist das
Verfahren gemäß den vorstehend
genannten Ausführungsbeispielen
ebenso auf eine Ladevorrichtung anwendbar, die einen Verdichter
zum Erhöhen
des Drucks der Einlassluft aufweist, die zu der Brennkraftmaschine
direkt oder durch einen Verdichter eines Turboladers gefördert wird,
der zusätzlich
zu der Ladevorrichtung vorgesehen ist.
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Der
Aufbau mit einer Ladevorrichtung und einem Turbolader ist im Einzelnen
in 10 gezeigt. In der folgenden Beschreibung werden
nur die Unterschiede zwischen den Strukturen erklärt, die
in 1 und 10 gezeigt
sind.
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Wie
in 10 gezeigt ist, weist der Aufbau eine Brennkraftmaschine 1 auf,
die Brennkammern 3 (vier Brennkammern gemäß 1)
aufweist, von denen jede mit einer Einlassluftleitung 7 und
einer Abgasleitung 5 verbunden ist. Ein Turbolader 20a ist
mit der Brennkraftmaschine 1 durch die Einlassluftleitung 7 und
die Abgasleitung 5 verbunden. Insbesondere weist der Turbolader 20a eine
Turbine 15 und einen Verdichter 11 auf, die an
der gleichen Welle montiert sind. Abgas, das von der Brennkraftmaschine 1 durch
die Abgasleitung 5 ausgestoßen wird, wird der Turbine 15 des
Turboladers 20a zugeführt,
um die Turbine 15 drehbar anzutreiben. Dadurch treibt die Turbine
den Verdichter 11 des Turboladers 20a an.
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Zusätzlich ist
eine Ladevorrichtung 40 mit einem Verdichter 37 vorgesehen,
der durch einen Elektromotor 19 betrieben wird. Der Verdichter 37 saugt Luft
aus der Atmosphäre
durch einen Luftfilter 13 an, verdichtet die Luft und führt diese
verdichtete Luft dem Verdichter 11 des Turboladers 20 zu.
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Dadurch
wird der Druck der Einlassluft, die in den Verdichter 11 des
Turboladers 20a eingeführt wird,
vor dem Eintreten in den Verdichter 11 verstärkt.
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Die
Ladevorrichtung 40 wird durch den Elektromotor 39 betrieben,
der montiert ist, um die Welle anzutreiben, an der der Verdichter 37 montiert
ist. Dem Elektromotor 39 wird elektrische AC-Energie durch
die Elektromotorsteuerung 25 zugeführt. Diese Elektromotorsteuerung 25 ist
mit dem elektrischen Fahrzeugnetzwerk 23, das die notwendige
elektrische DC-Energie
zuführt,
und mit der elektronischen Steuereinheit 21 verbunden,
die die Elektromotoraktivierungsanweisung sendet, wenn es nötig ist.
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Der
Hauptunterschied zwischen dem Aufbau von 1 und dem
Aufbau von 10 ist, dass der Turbolader 20a von 10 eine
gemeinsame Vorrichtung ist, die nicht durch einen Elektromotor unterstützt wird,
und dass die Ladevorrichtung 40 mit dem Elektromotor 39 zum
Aufladen des Drucks an dem Einlass des Turboladers 20a in
dem Fall, dass ein Übergangszustand
erfasst wird, vorgesehen wird. Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung, die in den 4 und 6–9 zusätzlich zu
der vorläufigen
Routine von 3 gezeigt sind, sind auf das
Turboladersystem anwendbar, das in 10 gezeigt
ist. Dabei entspricht der Elektromotor 39 der Ladevorrichtung 40 von 10 dem
Elektromotor 19 des Turboladersystems von 1.
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Die
elektrisch betriebene Ladevorrichtung 40 wird stromaufwärts des
Verdichters 37 des Turboladers 20a installiert,
wie in 10 gezeigt ist. Jedoch kann
die elektrisch betriebene Ladevorrichtung 40 stromabwärts des
Turboladers 20a oder sogar stromabwärts des Ladeluftkühlers 9 installiert
werden. Die elektrisch betriebene Ladevorrichtung 40 kann
auch ohne den Turbolader 20a verwendet werden.
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In
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen werden verschiedenartige
Kombinationen von Parametern in dem Steuerverfahren verwendet. Jedoch
ist das Verfahren nicht auf die Parameter beschränkt, die in den Ausführungsbeispielen definiert
sind. Vielmehr können
alle sich auf den Verbrennungsmotor oder das Fahrzeug beziehenden Parameter,
wie z. B. eine Verbrennungsmotordrehzahl, die Übergangsdauer, die Turboladerdrehzahl oder
verschiedene elektrische Größen, wie
z. B. der Ladezustand, die Leistungsabgabe von der Lichtmaschine
frei in dem gleichen Verfahren kombiniert werden.