DE69402802T2 - Steuer-verfahren für elektrische Geräte in Hybridfahrzeugen - Google Patents

Steuer-verfahren für elektrische Geräte in Hybridfahrzeugen

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DE69402802T2
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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug, bei dem eine Maschine bzw. Maschine einen Generator zur Erzeugung elektrischer Energie für einen Antriebsmotor antreibt, wobei die Ausgangsleistung der Maschine eine elektrische Einrichtung wie ein Klimasystem antreibt. Genauer betrifft die Erfindung ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung wie das Klimasystem, insbesondere zu dem Zeitpunkt des Startens und des Stoppens des Klimasystems.
    • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein sowohl mit einer Maschine wie auch mit einem Antriebsmotor ausgestattetes elektrisches Fahrzeug, nämlich ein Hybridfahrzeug, ist gut bekannt. Beispielsweise ist (vergl. die WOA-9 307 018) bei einem in Reihe geschalteten Hybridfahrzeug ein Generator durch die Maschine angetrieben, wobei der Motor durch die Ausgangsleistung des Generators angetrieben wird. Der Motor wird ebenfalls durch die Entladungsausgangsleistung einer bei dem Fahrzeug angeordneten Batterie angetrieben. Die Batterie wird sowohl durch die Ausgangsleistung des Generators als auch durch Energie von außerhalb und wiedergewonnene Energie aufgeladen. Diese Bauart eines Fahrzeugs ist deshalb dahingehend vorteilhaft, daß sowohl die Größe der darin angeordneten Batterie als auch die Häufigkeit der Aufladung der Batterie durch Energie von außen verringert werden kann.
  • Angesichts bequemer Fahrbedingungen ist es vorteilhaft, ein Klimasystem bei einem Fahrzeug wie ein elektrisches Fahrzeug anzuordnen. Zur Anordnung eines Klimasystems bei einem Fahrzeug ist es notwendig, irgendwie Leistung zum Antrieb des Systems in dem Fahrzeug zu erzeugen. Im Falle eines elektrischen Fahrzeugs ist es möglich, die Ausgangsleistung des Generators und die Entladungsenergie der Batterie als die Antriebsenergie für das Klimasystem zu verwenden. Dieses Verfahren ist jedoch im Hinblick auf die Kosten nachteilig, da, wenn das Klimasystem durch elektrische Energie angetrieben wird, ein Motor oder dergleichen zum Antrieb eines Kompressors für das Klimasystem notwendig ist. Im Gegensatz dazu gibt es als ein Verfahren, das im Hinblick auf die Kosten vorteilhaft ist, ein Verfahren zum Antrieb eines Klimasystems eines lediglich durch eine Maschine angetriebenen Fahrzeugs, d.h., daß die Ausgangswelle der Maschine mit dem Kompressor des Klimasystems derart verbunden wird, daß der Kompressor durch die mechanische Ausgangsleistung der Maschine angetrieben wird.
  • Bei einem derartigen Verfahren mit dem Antrieb des Kompressors durch die Ausgangsleistung der Maschine steigt jedoch die Last der Maschine zum Zeitpunkt des Einschaltens des Klimasystems stark an. Dieses verringert die Drehzahl der Maschine stark und stoppt im schlimmsten Fall die Maschine. Um zu verhindern, daß die Maschine auf diese Weise gestoppt wird, ist es möglich, die Ausgangsleistung der Maschine durch das Äquivalent des Verbrauchs durch das Klimasystem zu erhöhen, wenn das Klimasystem eingeschaltet wird. Jedoch führt der schnelle Anstieg der Ausgangsleistung der Maschine zu einer Erhöhung des aus der Maschine abgegebenen schädlichen Abgasanteils. Dies steht dem beabsichtigten Zweck eines elektrischen Fahrzeugs, d.h. die Vermeidung einer Umweltverschmutzung, entgegen. Zusätzlich wird. im Falle eines elektrischen Hybridfahrzeugs, bei dem die Maschine mit hoher Effizienz zum Erhalt eines guten Abgasausstoßes und eines guten Benzinverbrauchs während der Zeit des normalen Fahrens mit Vollgas betrieben wird, bei einem schnellen Anstieg in der Ausgangsleistung der Maschine von der Ausgangskennlinie der Maschine mit Vollgas abgewichen. Folglich steigt der Abgasausstoß und der Benzinverbrauch, wodurch die Vorteile des Hybridfahrzeugs durch Betreiben mit Vollgas zunichte gemacht werden.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebenen Nachteile des Stands der Technik zu beseitigen und zu verhindern, daß eine Maschine zum Zeitpunkt des Startens oder des Stoppens einer elektrischen Einrichtung wie ein Klimasystem gestoppt wird, indem die Maschine und der Generator bei Antrieb der elektrischen Einrichtung durch die Maschine gesteuert werden.
  • Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine Erhöhung des Abgasausstoßes zu verringern.
  • Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Anstieg in dem Benzinverbrauch zu verhindern.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben wird gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung bei einem Hybridfahrzeug geschaffen, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem ersten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zum Zeitpunkt des Startens der elektrischen Einrichtung zur Verringerung der Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagten Ausgangsleistung, während die Drehzahl beibehalten wird,
  • b) einem zweiten Schritt allmähliches Erhöhen der Drehzahl der Maschine durch Veränderung des Feldstroms des Generators, während die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich vergrößernden Sollwert davon verglichen wird, und
  • c) einem dritten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung, nachdem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat.
  • Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung bei einem Hybridfahrzeug geschaffen, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem vierten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zum Zeitpunkt des Stoppens der elektrischen Einrichtung zur Vergrößerung der Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagten Ausgangsleistung, während die Drehzahl beibehalten wird,
  • b) einem fünften Schritt allmähliches Verringern der Drehzahl der Maschine durch Veränderung des Feldstrons des Generators, während die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich verringerndem Sollwert davon verglichen wird, und
  • c) einem sechsten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung, nachdem die Ausgangsleistung des Generators einen verringerten Sollwert erreicht hat.
  • Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung bei einem Hybridfahrzeug geschaffen, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem ersten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zum Zeitpunkt des Startens der elektrischen Einrichtung zur Verringerung der Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagten Ausgangsleistung, während die Drehzahl beibehalten wird,
  • b) einem zweiten Schritt allmähliches Erhöhen der Drehzahl der Maschine durch Veränderung des Feldstroms des Generators, während die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich vergrößernden Sollwert davon verglichen wird,
  • c) einem dritten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung, nachdem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat,
  • d) einem vierten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zum Zeitpunkt des Stoppens der elektrischen Einrichtung zur Vergrößerung der Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagten Ausgangsleistung, während die Drehzahl beibehalten wird,
  • e) einem fünften Schritt allmähliches Verringern der Drehzahl der Maschine durch Veränderung des Feldstroms des Generators, während die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich verringerndem Sollwert davon verglichen wird,
  • f) einem sechsten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung, nachdem die Ausgangsleistung des Generators einen verringerten Sollwert erreicht hat,
  • Erfindungsgemäß wird, wenn die elektrische Einrichtung gestartet wird, der Feldstrom des Generators derart verändert, daß die Ausgangsleistung des Generators verringert wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird. Da die Verringerung äquivalent zu der von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagten Ausgangsleistung ist, wird die Last der Maschine trotz des Anschlusses der elektrischen Einrichtung nicht vergrößert. In diesem Zustand wird die Drehzahl der Maschinen allmählich durch allmähliche Veränderung des Feldstroms des Generators vergrößert, bis die Ausgangsleistung des Generators einen Sollwert erreicht hat. Wenn die Ausgangsleistung des Generators den Sollwert erreicht hat, wird die Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben. Demgegenüber wird, wenn die elektrische Einrichtung gestoppt wird, die Ausgangsleistung des Generators zeitweilig vergrößert, die Drehzahl der Maschine dann allmählich verringert und schließlich die Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben.
  • Auf diese Weise wird, da die Ausgangsleistung der Maschine zum Zeitpunkt des Startens oder des Stoppens der elektrischen Einrichtung nicht schnell verändert wird, die Drehzahl der Maschine weder schnell verringert noch wird die Maschine gestoppt. Es gibt weder einen Anstieg in dem Abgasausstoß der Maschine noch in dem Benzinverbrauch, im Gegensatz zur schnellen Veränderung der Ausgangsleistung der Maschine während des Zeitpunkts des Startens oder des Stoppens der elektrischen Einrichtung.
  • Der Feldstrom wird bei den ersten bis fünften Schritten durch Einstellung einer Referenzdrehzahl der Maschine und durch Steuerung des Tastverhältnisses des Feldstroms entsprechend einem Signal verändert, bei dem das Tastverhältnis auf der Basis der Differenz zwischen der Drehzahl der Maschine und deren Referenzdrehzahl moduliert wird. Der Feldstrom wird bei den zweiten bis vierten Schritten durch Wiederholen des Vorgangs einer minimalen Veränderung der Referenzdrehzahl der Maschine und des Vorgangs der Steuerung des Tastverhältnisses des Feldstroms entsprechend einem Signal verändert, bei dem das Tastverhältnis auf der Basis der Differenz zwischen der Drehzahl der Maschine und deren Referenzdrehzahl moduliert wird. Die Veränderung des Feldstroms bei jedem dieser Schritte wird unter Bezug auf ein Schema durchgeführt, das das Verhältnis zwischen der Drehzahl der Maschine sowie der Ausgangsleistung und dem Feldstrom des Generators darstellt.
  • Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung in einem Hybridfahrzeug, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem siebten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zu dem Zeitpunkt des Startens der elektrischen Einrichtung, damit die Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der Ausgangsleistung verringert wird, die von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagt wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird,
  • b) einem achten Schritt allmähliches Erhöhen der Ausgangsleistung der Maschine, während die Drehzahl der Maschine beibehalten und die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich vergrößernden Sollwert davon verglichen wird, und
  • c) einem neunten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat.
  • Gemäß einer fünften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung in einem Hybridfahrzeug, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem zehnten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zu dem Zeitpunkt des Stoppens der elektrischen Einrichtung, damit die Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der Ausgangsleistung erhöht wird, die von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagt wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird,
  • b) einem elften Schritt allmähliches Verringern der Ausgangsleistung der Maschine, während die Drehzahl der Maschine beibehalten und die Ausgangsleistung des Generators mit einen sich allmählich verringernden Sollwert davon verglichen wird, und
  • c) einem zwölften Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat.
  • Gemäß einer sechsten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung in einem Hybridfahrzeug, das einen Motor zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator, der einen Feldstrom steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor zuführt, und eine Maschine aufweist, die den Generator in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung antreibt, mit
  • a) einem siebten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zu dem Zeitpunkt des Startens der elektrischen Einrichtung, damit die Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der Ausgangsleistung verringert wird, die von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagt wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird,
  • b) einem achten Schritt allmähliches Erhöhen der Ausgangsleistung der Maschine, während die Drehzahl der Maschine beibehalten und die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich vergrößernden Sollwert davon verglichen wird,
  • c) einem neunten Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat,
  • d) einem zehnten Schritt Verändern des Feldstroms des Generators zu dem Zeitpunkt des Stoppens der elektrischen Einrichtung, damit die Ausgangsleistung des Generators um das Äquivalent der Ausgangsleistung erhöht wird, die von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagt wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird,
  • e) einem elften Schritt allmähliches Verringern der Ausgangsleistung der Maschine, während die Drehzahl der Maschine beibehalten und die Ausgangsleistung des Generators mit einem sich allmählich verringernden Sollwert davon verglichen wird, und
  • f) einem zwölften Schritt Betreiben der Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung zu den Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung des Generators einen vergrößerten Sollwert erreicht hat.
  • Erfindungsgemäß wird, wenn die elektrische Einrichtung gestartet wird, der Feldstrom des Generators derart verändert, daß die Ausgangsleistung des Generators verringert wird, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird. Da die Verringerung äquivalent zu der Ausgangsleistung der Maschine ist, die von der Maschine der elektrischen Einrichtung beaufschlagt wird, wird die Last der Maschine nicht vergrößert. In diesem Zustand wird die Ausgangsleistung der Maschine allmählich vergrößert, während die Drehzahl der Maschine beibehalten wird, bis die Ausgangsleistung des Generators einen Sollwert erreicht hat. Wenn die Ausgangsleistung des Generators den Sollwert erreicht hat, wird die Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben. Demgegenüber wird, wenn die elektrische Einrichtung gestoppt wird, die Ausgangsleistung des Generators zeitweilig vergrößert, die Ausgangsleistung der Maschine daraufhin allmählich verringert, schließlich die Maschine mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben.
  • Auf diese Weise wird, da die Ausgangsleistung der Maschine nicht plötzlich während des Zeitpunkt des Startens oder des Stoppens der elektrischen Einrichtung verändert wird, weder die Drehzahl der Maschine weder plötzlich verringert noch die Maschine gestoppt. Im Gegensatz zu dem Aufbau, bei dem die Ausgangsleistung der Maschine zum Zeitpunkt des Startens oder Stoppens der elektrischen Einrichtung schnell verändert wird, tritt keine Vergrößerung bei dem Abgasausstoß der Maschine auf.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus einer bevorzugten Vorrichtung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens für ein Klimasystem gemäß der Erfindung,
  • Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Teils des Aufbaus der Steuereinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 4 zeigt das Prinzip der Steuerung der Ausgangsleistung des Generators zum Zeitpunkt des Einschaltens/Ausschaltens des Klimasystems,
  • Fig. 5 zeigt den Betrieb der Maschine und des Generators gemäß dem in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel,
  • Fig. 6 zeigt ein Flußdiagramm gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel eines Steuerverfahrens für ein Klimasystem gemäß der Erfindung,
  • Fig. 7 zeigt ein Beispiel für ein gemäß dem in Fig. 6 gezeigten zweiten Ausführungsbeispiel verwendetes Schema,
  • Fig. 8 zeigt ein Flußdiagramm gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel für ein Steuerverfahren fur ein Klimasystem gemäß der Erfindung, und
  • Fig. 9 zeigt die Funktionsweise der Maschine und des Generators gemäß dem in Fig. 8 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels.
    • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
    • Systemaufbau
  • Fig. 1 zeigt den Aufbau einer bevorzugten Vorrichtung als Ausführungsbeispiel für die Erfindung. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung ist ein Antriebssystem eines in Serie geschalteten Hybridfahrzeugs.
  • Das in Fig. 1 gezeigte Fahrzeug weist einen Antriebsmotor 10 als Antriebsquelle auf. Antriebsräder 12 werden durch die Drehung des Motors 10 in Rotation versetzt, wodurch das Fahrzeug angetrieben wird. Bei dem Motor 10 handelt es sich um einen Dreiphasen-Wechselstrommotor, wobei die Antriebsenergie für den Motor 10 aus einer in dem Fahrzeug angeordneten Batterie 14 über einen Umrichter bzw. Inverter 16 zugeführt wird. Der Umrichter 16 wandelt die Entladungsenergie aus der Batterie 14 unter der Steuerung einer geeigneten (nicht gezeigten) Ausrüstung in einen Strom entsprechend dem notwendigen Ausgangsdrehmoment um und führt den Strom dem Motor 10 zu.
  • Es wird nicht nur die Entladungsenergie der Batterie 14, sondern auch die Ausgangsleistung eines Wechselstromgenerators 18 dem Umrichter 16 beaufschlagt. Die Ausgangsleistung des Wechselstromgenerators 18 wird durch einen Gleichrichter 20 gleichgerichtet und dem Umrichter 16 beaufschlagt. Deshalb wird der Motor 10 ebenfalls durch die Ausgangsleistung des Generators 18 angetrieben. Zusätzlich wird, da die Batterie 14 in bezug auf den Umrichter 16 parallel zu dem Generator 18 geschaltet ist, die Batterie 14 nicht nur durch eine (nicht gezeigte) externe Aufladeausrüstung und der wiedergewonnener Energie des Motors 10, sondern ebenfalls durch die Ausgangsleistung des Generators 18 aufgeladen.
  • Der Generator 18 wird durch die Ausgangsleistung der Maschine 22 in Drehung versetzt. Da die Ausgangsleistung der Maschine 22 dem Generator 18 zugeführt wird, nachdem die Drehzahl der Maschine 22 durch eine Drehzahlerhöhungseinheit 24 auf eine geeignete Drehzahl erhöht worden ist, ist es möglich, eine notwendige Ausgangsleistung aus dem Generator 18 durch Einprägen eines geeigneten Feldstroms If in eine Feldwicklung 26 zu erzeugen.
  • Ein Kompressor 28 für ein Klimasystem ist mit der Maschine 22 über eine Kupplung 27 verbunden. Deshalb werden, wenn die Kupplung 27 eingekuppelt ist, sowohl der Kompressor 28 für das Klimasystem wie auch der Generator 18 eine Last für die Maschine 22.
  • Eine Steuereinrichtung 30 ist eine Einrichtung zur Steuerung der Maschine 22, des Generators 18 und der Kupplung 27. Die Steuereinrichtung 30 steuert den Drosselklappenwinkel, die Benzineinspritzung usw. der Maschine 22 als gelegentliche Anforderungen sowie den Feldstrom If des Generators 18. Die Steuereinrichtung 30 erfaßt nicht nur die erfaßte Drehzahl Ne der Maschine 22, sondern ebenfalls den Ausgangsstrom IG des Gleichrichters 20 und die Ausgangsspannung VG des Gleichrichters 20 jeweils durch einen Stromsensor 32 bzw. einen Spannungssensor 34. In die Steuereinrichtung 30 wird außerdem der Zustand des Klimasystemschalters 36 eingegeben, das durch den Fahrer oder dergleichen betätigt wird, wobei, wenn der Klimasystemschalter 36 eingeschaltet wird, die Kupplung 27 eingekuppelt wird, während beim Ausschalten des Klimasystemschalters 36 die Kupplung 27 ausgekuppelt wird.
    • Erstes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 2 zeigt die Funktionsweise der Steuereinrichtung 30 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die in Fig. 2 gezeigte Steuerung wird unter Verwendung eines Ein/Ausschalters für den Klimasystemschalter 36 als Auslöser durchgeführt (Schritt 100). Wie in Fig. 2 gezeigt, wird, wenn der Klimasystemschalter 36 eingeschaltet wird, die Referenzdrehzahl Nref der Maschine 22 zur Maschinensteuerung allmählich um einen vorbestimmten minimalen Betrag erhöht (Schritt 102), bis die Ausgangsleistung PG des Generators 18 die Ausgangsleistung (den Sollwert) A vor Betätigung des Klimasystemschalters 36 erreicht (Schritt 104). Wenn die Ausgangsleistung PG den Sollwert A erreicht, wird die Steuerung an eine normale Steuerung übergeben. Demgegenüber wird, wenn der Klimasystemschalter 36 ausgeschaltet wird, die Referenzdrehzahl Nref der Maschine 22 allmählich um einen vorbestimmten minimalen Betrag verringert (Schritt 106), bis die Ausgangsleistung PG des Generators 18 den Sollwert A erreicht (Schritt 108). Wenn die Ausgangsleistung PG den Sollwert A erreicht, wird die Steuerung zu der normalen Steuerung übergeben.
  • Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Feldstromausgabeabschnitts der Steuereinrichtung 30 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Eine Subtrahiereinrichtung 38 erhält die Differenz zwischen der Referenzdrehzahl Nref, die jeweils bei den Schritten 102 und 106 allmählich erhöht bzw. verringert wird, und der tatsächlichen Drehzahl Ne der Maschine 22. Eine PWM-Schaltung 40 erzeugt ein PWM-Signal (ein Pulsbreitenmodulationssignal) auf der Grundlage der erhaltenen Differenz. Das aus der PWM- Schaltung 40 ausgegebene Signal wird an die Basis eines Transistors 42 zur Feldstromsteuerung angelegt. Wenn der Transistor 42 eingeschaltet wird, wird der Feldstrom If aus einer Steuerungsstromquelle 44 in die Feldwicklung 26 eingegeben. Deshalb wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Impulsdauer und damit der Effektiv-wert des Feldstroms If durch Veränderung der Referenzdrehzahl Nref bei den Schritten 102 oder 106 verändert. Die Bezugszahl 46 gemäß Fig. 3 stellt eine Kommutierungsdiode dar.
  • Fig. 4 zeigt das Prinzip der Steuerung der Ausgangsleistung des Generators gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Wie in Fig. 4 gezeigt, entspricht, wenn die Maschine 22 mit Vollgas betrieben wird, die Drehzahl Ne der Maschine 22 direkt der Ausgangsleistung Pe der Maschine 22.
  • Nachstehend sei angenommen, daß der Klimasystemschalter 36 zu einem bestimmten Punkt ausgeschaltet ist. Bei diesem Punkt ist die Last der Maschine 22 lediglich der Generator 18. Es wird ebenfalls angenommen, daß die Ausgangsleistung PG des Generators 18 gleich der Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 gleich A ist. Falls die Drehzahl Ne der Maschine 22 an diesem Punkt durch "a" dargestellt ist, ist der Betriebspunkt der Punkt O. Die durchgezogene Linie stellt die Ausgangsleistungskennlinie der Maschine 22 dar, wenn die Maschine 22 mit Vollgas betrieben wird.
  • Wenn in diesem Zustand die Kupplung 27 eingekuppelt wird, falls keine Steuerung vorliegt, wird die Drehzahl Ne der Maschine 22 aufgrund eines schnellen Anstiegs der Last verringert. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird jedoch die Ausgangsleistung PG, nämlich die Last des Generators 18, zeitweilig bei der Last der Maschine 22 durch Steuerung des Feldstroms If verringert. Das heißt, durch Steuerung des Feldstroms If wird die Drehzahl Ne der Maschine 22 derart gesteuert, daß ein konstanter Referenzwert (a) vorliegt. Die Verringerung der Ausgangsleistung PG des Generators 18 zu diesem Zeitpunkt entspricht der Ausgangsleistung, die aus der Maschine 22 dem Kompressor 28 für das Klimasystem beaufschlagt wird, wobei, falls die Ausgangsleistung PG des Generators 18 nach der Verringerung durch B dargestellt ist, die Verringerung durch A - B dargestellt ist. Anders ausgedrückt wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel, da die Drehzahl Ne der Maschine 22 durch Steuerung des Feldstroms If derart gesteuert wird, daß ein Referenzwert erhalten wird, weder die Drehzahl Ne der Maschine nicht plötzlich verändert noch die Maschine 22 gestoppt, was bei der Verbindung bzw. Einkupplung des Kompressors 28 bei einem Klimasystem gemäß dem Stand der Technik der Fall wäre. Zusätzlich wird, da die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 nicht schnell vergrößert wird, der Abgasausstoß nicht erhöht.
  • In diesem Zustand erreicht die Ausgangsleistung PG des Generators 18 jedoch nicht den Sollwert A. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Feldstrom If justiert, während die Ausgangsleistung PG des Generators 18 überwacht wird, damit die Referenzdrehzahl Nref um einen minimalen Betrag allmählich vergrößert wird, bis die Ausgangsleistung PG des Generators 18 den Sollwert A erreicht. Die Ausgangsleistung PG des Generators 18 wird auf der Grundlage des Ausgangsstroms IG und der Ausgangsspannung VG erhalten, die durch die Sensoren 32 bzw. 34 erfaßt werden.
  • Wenn die Referenzdrehzahl Nref allmählich vergrößert wird, wird zwischen der Referenzdrehzahl Nref und der tatsächlichen Drehzahl Ne der Maschine 22 eine Differenz verursacht. Der Feldstrom If wird zum Ausgleich der Differenz verändert. Durch diesen Vorgang wird die Last des Generators 18 bei der Last der Maschine 22 derart verändert, daß die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 allmählich ansteigt. Danach wird, wenn PG > A gilt, die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 2A - B, was der durch Addition des Verbrauchs A - B des Kompressors 28 für das Klimasystem mit der Ausgangsleistung PG = A des Generators 18 erhaltene Wert C ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Steuerung zu einer normalen Steuerung übergeben, wobei die Maschine 22 mit einer konstanten Drehzahl "b" und einer konstanten Ausgangsleistung C bei dem Betriebspunkt P betrieben wird. Entsprechend dieser Steuerung bewegt sich die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 sich auf der Ausgangskennlinie der Maschine mit Vollgas derart, daß sowohl der Benzinverbrauch als auch der Abgasausstoß verbessert wird. Wenn der Kompressor 28 für das Klimasystem mit der Maschine 22 verbunden wird, werden wie in Fig. 5 gezeigt verschiedene Werte einer Veränderung unterzogen. Der Feldstrom If wird nicht immer verringert, wie nachstehend beschrieben ist.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel stoppt die Maschine 22 nicht, noch liegt irgend eine Erhöhung in dem Abgasausstoß oder in dem Benzinverbrauch vor, wenn der Kompressor 28 für das Klimasystem mit der Maschine 22 verbunden wird. Ein ähnlicher Effekt wird erzeugt, wenn der Kompressor 28 für das Klimasystem von der Maschine 22 getrennt wird. Obwohl bei der Verbindung des Kompressors 28 eine leichte Fluktuation der Referenzdrehzahl Nref der Maschine 22 auftritt, ist diese vernachlässigbar, da das Ansprechen der Ausgangsleistung PG des Generators 18 auf die Steuerung des Feldstroms If sehr schnell ist.
    • Zweites Ausführungsbeispiel
  • Fig. 6 zeigt den Betrieb der Steuereinrichtung 30 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird ein wie in Fig. 3 gezeigter Ausgabeabschnitt nicht verwendet. Die in Fig. 6 gezeigte Steuerung ist dieselbe wie die in Fig. 2 gezeigte, mit der Ausnahme, daß nach dem Schritt 102 ein Schritt 110 hinzugefügt ist, und daß ein Schritt 106 nach einem Schritt 112 eingefügt worden ist. Bei den Schritten 110 und 112 wird der Feldstrom If berechnet und auf der Grundlage der Referenzdrehzahl Nref unter Bezug auf ein Schema eingestellt, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Da die Drehzahl Ne der Maschine 22 bei dem in Fig. 7 gezeigten Schema konstant ist, ist entsprechend der Anzahl der Drehzahlen Ne eine Vielzahl von Schemen erforderlich. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel werden ähnliche Auswirkungen wie die gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt. Jedoch gibt es eine Tendenz der Kurve, die das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung VG und dem Ausgangsstrom IG darstellt, wenn die Ausgangsleistung PG des Generators 22 konstant ist, von der Kurve unterschiedlich zu sein, die das Verhältnis zwischen der Ausgangsspannung VG und dem Ausgangsstrom IG darstellt, wenn der Feldstrom If konstant ist, so daß der Anstieg bei der Referenzdrehzahl Nref nicht immer die Verringerung des Feldstroms If bewirkt, wodurch die Steuerung etwas kompliziert wird.
    • Drittes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 8 zeigt den Betrieb der Steuereinrichtung 30 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei der in Fig. 8 gezeigten Steuerung wird, wenn der Klimasystemschalter 36 eingeschaltet wird, die Ausgangsleistung Pe des Generators 18 allmählich verringert (Schritt 114), bis die Ausgangsleistung PG des Generators 18 den Sollwert A erreicht (Schritt 104). Wenn die Ausgangsleistung PG den Sollwert A erreicht, wird die Steuerung zu einer normalen Steuerung übergeben. Demgegenüber wird, wenn der Klimasystemschalter 36 ausgeschaltet wird, die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 allmählich verringert (Schritt 116), bis die Ausgangsleistung PG des Generators 18 den Sollwert A erreicht (Schritt 108). Wenn die Ausgangsleistung PG den Sollwert A erreicht, wird die Steuerung zu einer normalen Steuerung übergeben. Wenn der Kompressor 28 für das Klimasystem mit der Maschine 22 verbunden wird, verändern sich wie in Fig. 9 gezeigt verschiedene Werte.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Kompressor 28 für das Klimasystem mit der Maschine 22 verbunden wird, der Feldstrom If des Generators 18 derart gesteuert, daß die Drehzahl Ne der Maschine auf einen konstanten Wert gehalten wird, die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 zeitweilig um A - B verringert wird, und daraufhin die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 allmählich um A - B durch allmähliches Vergrößern des Drosselklappenwinkels unter Benzineinspritzung der Maschine 22 vergrößert wird. Durch diese Steuerung verändert sich der Betriebspunkt von O auf Q. Da diese Ausgangsleistung der Maschine 22 von der Ausgangskennlinie der Maschine 22 mit Vollgas im Vergleich zu dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel abweicht, ist der Benzinverbrauch etwas nachteilig.
  • Obwohl der Kompressor 28 für das Klimasystem als elektrische Einrichtung beschrieben worden ist, die durch die Maschine 22 gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen angetrieben wird, ist die Erfindung auf jede andere durch die Maschine 22 angetriebene elektrische Einrichtung anwendbar. Beispielsweise kann die Erfindung auf eine Pumpe für eine Lenkhilfe, eine Pumpe für eine Bremshilfe, einen Generator zum Aufladen einer Batterie für eine elektrische Einrichtung (einer Batterie zur Energieversorgung einer elektrischen Einrichtung) usw. angewendet werden.
  • Obwohl vorstehend Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, die dabei als die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung angesehen werden, ist es verständlich, daß innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Ansprüche verschiedene Abänderungen an diesen vorgenommen werden können.
  • Wenn eine elektrische Einrichtung 28 angeschlossen wird, wird die Ausgangsleistung Pe einer Maschine 22 durch Verringerung der Ausgangsleistung eines Generators 28 um das Äquivalent der durch die elektrische Einrichtung 28 verbrauchten Leistung A - B beibehalten, während die Drehzahl Ne der Maschine 22 beibehalten wird. Die Drehzahl Ne der Maschine 22 wird dann allmählich durch Justieren des Feldstroms If des Generators 18 erhöht, während die Ausgangsleistung PG des Generators 18 überwacht wird. Wenn die Ausgangsleistung Pe der Maschine 22 durch diese Steuerung vergrößert wird, wird die Maschine 22 mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung bei dem Betriebspunkt P betrieben. Somit wird verhindert, daß die Maschine 22 aufgrund eines schnellen Anstiegs in der Last gestoppt wird. Aufgrund einer sanften Veränderung in der Ausgangsleistung ist der Abgasausstoß vorteilhaft. Da die Ausgangsleistung der Maschine nicht von der Ausgangskennlinie der Maschine mit Vollgas abweicht, ist auch der Benzinverbrauch vorteilhaft.

Claims (5)

1. Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung (28) bei einem Hybridfahrzeug, das einen Motor (10) zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator (18), der einen Feldstrom (If) steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie den Motor (10) zuführt, und eine Maschine (22) aufweist, die den Generator (18) in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung (28) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn die elektrische Einrichtung (28) gestartet oder gestoppt wird, die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) um das Äquivalent (A - B) der Ausgangsleistung verringert oder vergrößert wird, die von der Maschine (22) der elektrischen Einrichtung (28) beaufschlagt wird, während die Drehzahl (Ne) der Maschine (22) durch Veränderung des Feldstroms (If) des Generators (18) bei einem ersten Schritt (102, 106) beibehalten wird,
nachdem der erste Schritt ausgeführt worden ist, die Drehzahl (Ne) der Maschine (22) allmählich durch Veränderung des Feldstroms (If) des Generators (18) vergrößert oder verringert wird, während die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) mit einem sich allmählich vergrößernden oder verringernden Sollwert davon bei einem zweiten Schritt (102, 106, 110, 112) verglichen wird, und
zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) einen vergrößerten oder verringerten Sollwert (C) erreicht hat, nachdem der zweite Schritt ausgeführt worden ist, die Maschine (22) bei einem dritten Schritt (104, 108) mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben wird.
2. Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstrom (If) bei dem ersten Schritt durch Einstellung einer Referenzdrehzahl (Nref) der Maschine (22) und Steuerung des Tastverhältnisses des Feldstroms (If) entsprechend einem Signal verändert wird, bei den das Tastverhältnis auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl (Ne) der Maschine (22) und deren Referenzdrehzahl (Nref) moduliert wird.
3. Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstrom (If) bei dem zweiten Schritt durch Einstellung einer Referenzdrehzahl (Nref) der Maschine (22) und Steuerung des Tastverhältnisses des Feldstroms (If) entsprechend einen Signal verändert wird, bei dem das Tastverhältnis auf der Grundlage der Differenz zwischen der Drehzahl (Ne) der Maschine (22) und deren Referenzdrehzahl (Nref) moduliert wird.
4. Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung (28) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstrom (If) bei den ersten und zweiten Schritten unter Bezug auf ein Diagramm verändert wird, das das Verhältnis zwischen der Drehzahl (Ne) der Maschine (22), der Ausgangsleistung (PG) und den Feldstrom (If) des Generators (18) darstellt.
5. Steuerverfahren für eine elektrische Einrichtung (28) in einem Hybridfahrzeug, das einen Motor (10) zur Erzeugung von Antriebsenergie für das Fahrzeug, einen Generator (18), der einen Feldstrom (If) steuern kann und der die erzeugte Antriebsenergie dem Motor (10) zuführt, und eine Maschine (22) aufweist, die den Generator (18) in Drehung versetzt und die elektrische Einrichtung (28) antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß,
wenn die elektrische Einrichtung (28) gestartet oder gestoppt wird, die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) um das Äquivalent (A - B) der Ausgangsleistung verringert oder vergrößert wird, die von der Maschine (22) der elektrischen Einrichtung (28) beaufschlagt wird, während die Drehzahl (Ne) der Maschine (22) durch Veränderung des Feldstroms (If) des Generators (18) bei einen vierten Schritt (102, 106) beibehalten wird,
nachdem der vierte Schritt ausgeführt worden ist, die Ausgangsleistufig (Pe) der Maschine (22) allmählich vergrössert oder verringert wird, während die Drehzahl (Ne) der Maschine (22) beibehalten und die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) mit einem sich allmählich vergrößernden oder verringernden Sollwert davon bei einem fünften Schritt verglichen wird, und
zu dem Zeitpunkt, zu dem die Ausgangsleistung (PG) des Generators (18) einen vergrößerten oder verringerten Sollwert (C) erreicht hat, nachdem der fünfte Schritt ausgeführt worden ist, die Maschine (22) bei einem sechsten Schritt mit einer konstanten Drehzahl und einer konstanten Ausgangsleistung betrieben wird.
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