DE69937084T2 - Regelung zur Aufrechterhaltung des Ladezustandes der Batterie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb - Google Patents

Regelung zur Aufrechterhaltung des Ladezustandes der Batterie in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Hybridsysteme, welche eine elektrisch gespeiste Last, eine Batterie und eine elektrische steuerbare Leistungsquelle aufweisen, insbesondere auf elektrische Hybridfahrzeuge mit Steuerungssystemen, um das Laden der Batterien von einem Drehmotor/Drehgenerator in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterien zu steuern.
  • Bei der Steuerung eines elektrischen Hybridfahrzeugs, welches einen Fahrmotor, eine Fahrbatterie (welche viele individuelle Batterieelemente aufweisen kann), und einen motorgetriebenen elektrischen Generator zum Laden der Batterie aufweist, wurde herausgefunden, dass eine einfache Batterieladesteuerung, welche auf die Batteriespannung anspricht, es verfehlt, die Batterien auf einem gesteuerten Ladezustandspegel zu halten, da die Batterien aufgrund der Wirkung der Steuersystemintegratoren bei dem Vorhandensein einer schwankenden Batterie- oder Busspannung sich während des Betriebs langsam entladen. Auch ist eine solche einfache Steuerung vom Energiestandpunkt her ineffizient, da der Batteriearbeitspunkt nicht gesteuert werden kann, was äquivalent zu der Aussage ist, dass die Batterieimpedanz nicht gesteuert werden kann.
  • Die US-5 778 997 beansprucht die Priorität aus dem Dokument JP 08205312 und offenbart ein Verfahren zum Steuern des Ladezustands einer Batterie eines elektrischen Hybridfahrzeugs bei einem festgelegten Ladezustand, der niedriger ist als eine volle Ladung, indem ein elektrischer Leistungsgenerator gesteuert wird, durch
    Schätzen des Ladezustands der Batterie, um Signale zu erzeugen, welche dem existierenden Ladezustand der Batterie entsprechen;
    Erzeugen von Signalen, welche einem gewünschten Ladezustand der Batterie entsprechen;
    Nehmen der Differenz zwischen den Signalen, welche dem existierenden (vorhandenen) Ladezustand und den Signalen entsprechen, welche dem gewünschten Ladezustand entsprechen, um Ladezustands-Fehlersignale zu erzeugen;
    Verarbeiten der Ladezustands-Fehlersignale.
  • Es werden verbesserte Batterielade-Steuerverfahren für elektrische Hybridfahrzeuge gewünscht.
  • Es wird ein Verfahren beschrieben, um den Ladezustand einer Batterie eines elektrischen Hybridfahrzeugs in der Nähe eines festgelegten Ladezustands zu steuern, der niedriger ist als die volle Ladung. Die Steuerung wird durch Steuern eines elektrischen Leistungsgenerators, der eine Motor-/Generatorkombination sein kann, einer Kraftstoffzelle, einer Solarzelle oder dgl. erreicht. Das Verfahren umfasst den Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie, um dadurch ein Signal zu erzeugen, welches für den existierenden (oder vorhandenen oder aktuellen) Ladezustand der Batterie repräsentativ ist. Ein Signal wird erzeugt, welches für einen gewünschten Ladezustand der Batterie repräsentativ ist, der ein Zustand ist, der niedriger ist als die volle Ladung. Die Differenz wird zwischen dem Signal genommen, welches für den existierenden Ladezustand repräsentativ ist, und dem Signal, welches für einen gewünschten Ladezustand repräsentativ ist, um dadurch ein Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen. Das Ladezustands-Fehlersignal wird durch zumindest Integration verarbeitet, um dadurch ein gewünschtes Generatorstromsignal zu erzeugen, welches für den gewünschten Generatorstrom repräsentativ ist. Der Generatorstrom wird erfasst, um ein existierendes Generatorstromsignal zu erzeugen. Die Differenz wird zwischen dem existierenden Generatorstromsignal und dem gewünschten Generatorstromsignal hergenommen, um dadurch ein Generatorstrom-Fehlersignal zu erzeugen. Das Generatorstrom-Fehlersignal wird durch zumindest Integration verarbeitet, um einen Generatorausgangsstrombefehl zu erzeugen. Die Generatorstromausgabe wird durch den Generatorausgabestrombefehl gesteuert. Bei einem anderen äquivalenten Verfahren gemäß der Erfindung wird die Batterieimpedanz auf einem vorher festgelegten Wert bevorzugt zum Ladezustand beibehalten. Die Batterieimpedanz kann dadurch bestimmt werden, indem Quotient der Busspannung oder der Batteriespannung geteilt durch ihren Entladestrom hergenommen wird. Die Batteriespannung und der Entladestrom können gemittelt sein.
  • Bei einer bestimmten Version des Verfahrens nach der Erfindung umfasst den Schritt zum Steuern der elektrischen Stromabgabe den Schritt zum Steuern der elektrischen Stromerzeugung einer Kraftstromzelle, und umfasst bei einer anderen Version den Schritt zum Steuern der Motordrehzahl eines elektrischen Generators, der durch eine drehende Maschine angetrieben wird.
  • Bei einer bestimmten Offenbarung der Erfindung umfasst der Schritt zum Verarbeiten des Ladezustands-Fehlersignals den weiteren Schritt einer Multiplikation des integrierten Ladezustandssignals mit dem Fahrzeugladestrom, um ein multipliziertes integriertes Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt zum Verarbeiten des multiplizierten integrierten Ladezustands-Fehlersignals die weiteren Schritte zum Erzeugen eines Batterieentladungs-Zustandssignals, und außerdem das Hinzufügen des Batterieentladungszustandssignals zu dem multiplizierten integrierten Ladezustands-Fehlersignal.
  • Bei einer bestimmten Version dieser Ausführungsform umfasst der Schritt zum Erzeugen des Batterieentladungs-Zustandssignals den Schritt zum Begrenzen des Ladezustands-Fehlersignals, um ein begrenztes Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen, und das Multiplizieren des begrenzten Ladezustands-Fehlersignals mit einem Verstärkungsfaktorwert.
  • Bei einem weiteren Merkmal umfasst der Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie den Schritt zum Integrieren der Summe des existierenden Generatorstroms und des Laststroms.
  • Der Schritt zum Steuern des elektrischen Stromausgangssignals des Generators als Antwort auf den Generatorausgangsstrombefehl kann den Schritt zum Anwenden des Generatorausgangsstroms-Befehlssignals umfassen, um die Drehzahl einer Brennkraftmaschine, welche mit einem elektrischen Drehgenerator gekoppelt ist, zu steuern.
  • Beispielsweise steuert eine Vorrichtung den Ladezustand einer Batterie in Verbindung mit einer steuerbaren Hilfsquelle der elektrischen Leistung und einer Last. Die Vorrichtung umfasst die Batterie und das Ladezustands-Schätzorgan in Verbindung mit der Batterie. Ein Laststromsensor ist mit der Last gekoppelt. Die Vorrichtung kann außerdem eine steuerbare elektrische Quelle aufweisen, und einen Quellenstromsensor, der mit der steuerbaren elektrischen Quelle gekoppelt ist, um ein Quellenstromsignal zu erzeugen, welches den Strom zeigt, der durch die steuerbare elektrische Quelle erzeugt wird. Eine Spannungsleitungseinrichtung ist mit der Batterie, der Last und mit der steuerbaren elektrischen Quelle gekoppelt, um zuzulassen, dass die Leistung zur Last von der Batterie, der elektrischen Quelle oder sowohl der Batterie als auch der elektrischen Quelle fließt.
  • Beispielsweise erzeugt eine Signalquelle ein Signal, welches einen gewünschten Batterieladezustand zeigt. Ein erster Fehlersignalgenerator ist mit den Ladezustands-Schätzorgan und mit der Signalquelle gekoppelt, welche einen gewünschten Batterieladezustand zeigt, um die Differenz zwischen den Signalen abzunehmen, um dadurch ein Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen. Eine erste Verarbeitungsanordnung ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator gekoppelt, um das Ladezustands-Fehlersignal zu verarbeiten, indem zumindest das Ladezustands-Fehlersignal integriert wird, um dadurch ein gewünschtes Quellensignal zu erzeugen, welches den Strom zeigt, der durch die steuerbare elektrische Quelle erzeugt werden soll. Ein zweiter Fehlersignalgenerator ist mit der ersten Verarbeitungsanordnung und mit dem Quellenstromsensor gekoppelt, um die Differenz zwischen dem gewünschten Quellensignal und dem Quellenstromsignal abzunehmen, um dadurch ein Quellenstrom-Fehlersignal zu erzeugen. Eine zweite Verarbeitungsanordnung ist mit dem zweiten Fehlersignalgenerator gekoppelt, um das Quellenstrom-Fehlersignal durch zumindest Integration zu verarbeiten, um dadurch ein steuerbares elektrisches Quellensteuersignal zu erzeugen. Eine Kopplungsanordnung ist mit der zweiten Verarbeitungsanordnung und mit der steuerbaren elektrischen Quelle gekoppelt, um das steuerbare elektrische Quellensteuersignal mit der steuerbaren elektrischen Quelle zu deren Steuerung zu koppeln.
  • Gemäß einer weiter besonderen Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Verarbeitungsanordnung eine erste Schaltanordnung. Die erste Schaltanordnung umfasst einen Steueranschluss, erste und zweite schaltbare Anschlüsse und einen gemeinsamen Anschluss, mit dem einer von dem ersten und dem zweiten schaltbaren Anschluss unter der Steuerung eines logischen Signals verbunden ist, welches an den Steueranschluss (320c) angelegt wird. Ein erster Pfad ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator und dem ersten schaltbaren Anschluss der ersten Schaltanordnung gekoppelt. Der erste Pfad umfasst einen ersten Integrator, um das Ladezustands-Fehlersignal mit einer Drehzahl, welche durch eine erste Konstante gesteuert wird, zu integrieren, um ein erstes integriertes Ladezustandssignal zu erzeugen. Eine Quelle eines konstanten Signals ist mit dem zweiten schaltbaren Anschluss der ersten Schaltanordnung gekoppelt. Das konstante Signal zeigt einen festen Prozentsatz des Laststroms. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der feste Prozentsatz 100% des Laststroms sein. Ein schneller Integrator ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator gekoppelt, um zumindest die Integration des Ladezustands-Fehlersignals mit einer Drehzahl zu integrieren, welche durch eine zweite Konstante gesteuert wird, wobei die zweite Konstante größer ist als die erste Konstante des ersten Generators, um ein zweites integriertes Ladezustandssignal zu erzeugen. Eine Signalquelle ist dazu vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, welches 100% des Laststroms zeigt. Eine Summenbildungsschaltung umfasst einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit dem schnellen Integrator gekoppelt ist, und umfasst außerdem einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, der mit der Signalquelle gekoppelt ist, welche 100% des Laststroms zeigt, um die Signale, welche an die Summenbildungsschaltung angelegt werden, zu summieren, um dadurch Signale zu erzeugen, welche den Bereich des Laststroms zeigen, der durch die Batterie zu liefern ist. Eine Signalvergleichsanordnung ist mit der Summenbildungsschaltung und mit dem Laststromsensor gekoppelt, um Signale, welche für den Laststrom repräsentativ sind, mit den Signalen zu vergleichen, welche den Bereich des Laststroms zeigen, der durch die Batterie zu liefern ist, um als Antwort auf den Vergleich einen ersten logischen Pegel zu erzeugen, und um den ersten logischen Pegel mit dem Steuereingangsanschluss der ersten Schaltanordnung zu koppeln, wenn der Laststrom der größere ist, und um einen zweiten logischen Pegel zu erzeugen, und um den zweiten logischen Pegel mit dem Steuereingangsanschluss zu koppeln, wenn das Signal, welches den Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, größer ist, um dadurch zu bewirken, dass die Schaltanordnung den gemeinsamen Anschluss mit dem ersten schaltbaren Anschluss koppelt, wenn der Laststrom größer ist, und um zu bewirken, dass die Schaltanordnung den gemeinsamen Anschluss mit dem zweiten schaltbaren Anschluss koppelt, wenn das Signal, welches den Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, der größere ist. Eine Summenbildungsanordnung umfasst einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Laststromsensor gekoppelt ist, und umfasst außerdem einen zweiten Eingangsanschluss, um das Signal, welches für den Laststrom repräsentativ ist, mit einem Signal miteinander zu addieren, welches an den zweiten Eingangsanschluss der Summenbildungsanordnung angelegt wird, um dadurch die gewünschten Quellenstromsignale zu erzeugen. Eine Multiplizieranordnung ist mit dem gemeinsamen Anschluss der ersten Schaltanordnung und mit dem zweiten Eingangsanschluss der Summenbildungsanordnung gekoppelt, um mit den Laststromsignalen das eine von (a) den integrierten Ladezustandssignalen und (b) den Signalen, welche einen festen Prozentsatz des Laststroms zeigen, der mit dem gemeinsamen Anschluss der ersten Schaltanordnung gekoppelt ist, zu multiplizieren.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Integrator ein Zustandsbegrenzungsintegrator. Bei einer anderen bestimmten Ausführungsform umfasst die erste Verarbeitungsanordnung einen Begrenzer, der mit der Summenbildungsanordnung und mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des zweiten Fehlerstromgenerators gekoppelt ist, um das gewünschte Stromquellensignal, welches an den zweiten Fehlersignalgenerator angelegt wird, zu begrenzen. Bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Verarbeitungsanordnung außerdem eine Signalquelle, welche den maximalen Strom zeigt, der von der Batterie zu ziehen ist, und einen Multiplizierer, der mit der Summenbildungsschaltung und mit der Signalquelle, welche den maximalen Strom zeigt, gekoppelt ist, um das Signal, welches den Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, mit dem Signal, welches den maximalen Strom zeigt, zu multiplizieren.
  • Ein Hauptvorteil der Anordnung und des Verfahrens nach der Erfindung ist der, dass die Batterie konstant bei einem Ladezustand gehalten werden kann, der niedriger ist als der volle Ladezustand. Dies wiederum bedeutet, dass regeneratives Bremsen, welches Energie zur Batterie zurückbringt, unter den meisten Betriebszuständen eines elektrisch getriebenen Fahrzeugs genutzt werden kann, ohne die Batterie durch Überladen zu beschädigen. Die Fähigkeit, regeneratives Bremsen unter meisten Zuständen zu nutzen, führt wiederum dazu, dass dieses einen hohen Betriebswirkungsgrad zur Folge hat.
  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems gemäß einem Merkmal der Erfindung, welches einen Batterielade-Schätzbereich aufweist;
  • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Batterielade-Schätzbereichs des Systems von 1; und
  • 3 ist ein ausführlicheres noch weiter vereinfachtes Blockdiagramm eines Verarbeitungsbereichs der Anordnung von 1.
  • 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Systems gemäß einem Merkmal der Erfindung. In 1 kann das System ein elektrisches Hybridfahrzeug 10 sein, welches einen elektrischen Generator 12 aufweist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der elektrische Generator 12 eine Dreh-Brennkraftmaschine sein, welche mit einem elektrischen Drehgenerator gekoppelt ist. Der Strom, der durch den Generator 12 erzeugt wird, wird über einen Weg 14 an einen Hall-Effekt-Generatorstromsensor 16 angelegt, der den Generatorstrom abtastet, um ein Signal zu erzeugen, welches den aktuellen Generatorstrom auf dem Weg (Pfad) 18 zeigt. Der Generatorstrom wird vom Sensor 16 über einen Bus 20 an eine Fahrbatterie angelegt, welche durch ein Batteriesymbol 22 dargestellt wird, welche parallel zu einer Reihenkombination eines Laststromsensors 23 und einer Last 24 geschaltet ist, welche bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ein Fahrmotor für das elektrische Hybridfahrzeug 10 ist.
  • Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Batterie-Ladezustands-Schätzorgan vorgesehen, welches in 1 dargestellt wird, welches innerhalb einer gestrichelten Box 26 sich befindet, welches mit der Batterie 22 verknüpft ist. Das Ladezustands-Schätzorgan 26 erzeugt auf einem Signalweg 28 ein Signal, welches eine Schätzung des Ladezustands der Batterie 22 zeigt. Das Signal auf dem Signalweg 28 wird an eine Verarbeitungsanordnung angelegt, welche so gezeigt ist, dass diese sich innerhalb einer strichpunktierten Außenlinie 29 befindet. Ein Fehlersignalgenerator 30 entnimmt die Differenz zwischen der Ladezustandsschätzung, welche über den Signalweg 28 empfangen wird, und einem Signal, welches den gewünschten Ladezustand zeigt, der durch einen Block 32 erzeugt wird, um ein Ladezustands-Fehlersignal auf einem Signalweg 34 zu erzeugen. Das Ladezustands-Fehlersignal wird in einem Block 36 durch zumindest Integration verarbeitet, um auf einem Signalweg 38 ein Signal, welches den gewünschten Strom zeigt, den der Generator 12 erzeugen muss, zu integrieren.
  • Ein weiterer Fehlersignalgenerator 40 empfangt das Signal, welches den gewünschten Generatorstrom zeigt, vom Signalweg 38, und empfangt außerdem das Signal, welches den Generatorstrom zeigt, vom Signalweg 18, und nimmt die Differenz dazwischen, um ein Generatorstromfehlersignal auf einem Signalweg 42 zu erzeugen. Die weitere Verarbeitung umfasst zumindest Integration, welche in einem Verarbeitungsblock 44 durchgeführt wird, um ein Generatorsteuersignal zu erzeugen. Das Generatorsteuersignal wird über einen Signalweg 46 angelegt, um die elektrische Stromabgabe des elektrischen Generators 12 zu steuern. In Verbindung mit einem Motor/Generator steuert das Generatorsteuersignal Befehle der Motordrehzahl.
  • Wie oben erwähnt kann im Zusammenhang mit einem elektrischen Hybridfahrzeug der elektrische Generator eine Kombination eines Motors/Generators sein. In diesem Zusammenhang ist die Last 24 ein Fahrmotor, um das Fahrzeug anzutreiben, und die Batterie ist eine Fahrbatterie. Die Fahrbatterie kann eine Hilfsfahrzeugsleistungsquelle versorgen oder nicht, beispielsweise eine Klimaanlage, Beleuchtung und dgl., in Abhängigkeit von dem Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Hilfsbatterie für diese Zwecke. Es sollte besonders angemerkt sein, dass der elektrische Generatorblock 12 eine Kraftstoffzelle sein kann, bevorzugt zu einem Motor/Generator.
  • 2 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Ladezustands-Schätzorgans 26 von 1. In 2 sind die Elemente, welche denen von 1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Wie in 2 gezeigt ist, misst ein Hall-Effekt-Stromsensor 210 den Batteriestrom und erzeugt ein Signal, welches für einen Batteriestrom repräsentativ ist, auf einem Weg 212. Das Signal, welches für den Batteriestrom repräsentativ ist, wird an einen Verstärkungsfaktorblock 214 angelegt, um dies mit einer Integratorkonstante zu multiplizieren, und das multiplizierte Batteriestromsignal wird dann in einem Zustandsbegrenzungsintegrator 212 integriert (1/S), um das Ladezustandssignal auf dem Signalweg 28 zu erzeugen.
  • 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, welches die Verarbeitungsanordnung des Blocks 29 von 1 zeigt. Die Elemente von 1, welche in 3 erscheinen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In 3 wird das geschätzte Ladezustandssignal (SOC-Signal) vom Anschluss 3 auf der linken Seite der Figur über den Signalweg 28 an einen invertierenden (–) Eingangsanschluss der Summenbildungsschaltung 30 angelegt. Das gewünschte Ladezustandssignal wird im Block 32 erzeugt und an den invertierenden Eingangsanschluss der Summenbildungsschaltung 30 angelegt. Das Ladezustands-Fehlersignal, welches durch die Summenbildungsschaltung 30 erzeugt wird, wird an einen Strombegrenzer 316, einen Multiplizierer 314 und einen Multiplizierer 310 angelegt. Der Multiplizierer 310 multipliziert das Ladezustands-Fehlersignal mit einer Konstanten, welche die Integrationsdrehzahl eines Zustandsbegrenzungsintegrators 312 steuert. Das multiplizierte zustandsbegrenzte integrierte SOC-Fehlersignal, welches am Abgabeanschluss des Zustandsbegrenzungsintegrators 312 erzeugt wird, wird an einen ersten Kontakt 320a eines einpoligen Umschalters, der durch ein mechanisches Schaltsymbol 320 dargestellt ist, angelegt, der mit einem logischen Pegel gesteuert wird, der an dessen Steuereingangsanschluss 320c auftritt. Der Fachmann auf dem Gebiet weiß, dass die bevorzugte Verwirklichung eines Schalters für Zwecke eines Steuersystems ein Festkörperschalter bevorzugt zu einem mechanischen Schalter ist.
  • Das Ladezustands-Fehlersignal (SOC-Fehlersignal), welches durch den Multiplizierblock 314 empfangen wird, wird mit einer Integratorkonstante multipliziert, welche größer ist als die Konstante, welche im Multiplizierer 310 verwendet wird, zur schnelleren Integration durch einen Zustandsbegrenzungsintegrator 318, der die Abgabewerte begrenzt, damit diese zwischen den Werten 0 und 1 liegen. Das zustandsbegrenzte integrierte Ausgangsignal des Zustandsbegrenzungsintegrators 318 wird an einen invertierenden Eingangsanschluss einer Summenbildungsschaltung 322 angelegt.
  • Die Summenbildungsschaltung 322 von 3 summiert das zustandsbegrenzte integrierte Signal mit einem Wert einer Einheit oder einem, der durch einen Generator 324 erzeugt wird. Der Wert der Einheit, der durch die Quelle erzeugt wird, oder den Generator 324 kann so betrachtet werden, dass dieser die Vollständigkeit des Ladestroms darstellt, und das zustandsbegrenzte integrierte Signal vom Zustandsbegrenzungsintegrator 318 kann so angesehen werden, dass dies auf die Höhe des Stroms bezogen ist, den der Generator 12 (von 1) liefern soll. Die Summe, welche durch die Summenbildungsschaltung 322 erzeugt wird, zeigt 100% des Laststroms abzüglich des Prozentsatzes des Laststroms, den das Zustandsbegrenzungsintegral zeigt, welches der Laststrom ist, den die Batterie liefern muss. Wenn insbesondere der Wert des Zustandsbegrenzungsintegrals am Abgabeanschluss des Integrators 318 0,6 sein würde, würde dies dann 60% des Referenzwerts der Einheit zeigen, welches durch die Quelle 324 erzeugt wird, und das resultierende Abgabesignal der Summenbildungsschaltung 322 würde 0,4 sein, d.h. 40% des Laststroms, der durch die Batterien zu liefern ist. Somit zeigt der Wert, der am Abgabeanschluss der Summenbildungsschaltung 322 erzeugt wird, den Prozentsatz oder das Verhältnis des Laststroms, den die Batterien liefern sollen.
  • Das Ausgangssignal von der Summenbildungsschaltung 322 wird an einen Multiplizierer 324 angelegt, in welchem das Signal, welches den Prozentsatz des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, mit einem Wert multipliziert wird, der durch einen Batterieleistungs-Schwellenwert-Signalgenerator 326 erzeugt wird, welches die maximale Leistung, welche die Fahrbatterie 22 (von 1) liefern kann, zeigt. Somit wird der Prozentsatz des Laststroms, der durch die Batterie geliefert wird, der durch das Ausgangssignal von der Summenbildungsschaltung 322 dargestellt wird, mit einem Wert multipliziert, der die maximale Leistung zeigt, den die Batterie liefern darf, um ein Multiplikationssignal am Ausgangsanschluss des Multiplizierers 322 zu erzeugen, welches den Strom zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist. Ein Komparator 328 ist mit dem Multiplikationsausgang vom Multiplizierer 324 und dem Signalweg 25 gekoppelt, um das Laststromsignal zu empfangen, und erzeugt eine logisch hohes Signal oder eine 1, wenn das Multiplikationsabgabesignal vom Multiplizierer 324 niedriger ist als der Laststrom, und erzeugt ansonsten eine logische Null. Der resultierende logische Zustand wird angelegt, um den Zustand des Schalters 320 zu steuern. Wenn insbesondere das Multiplikationsausgangssignal vom Multiplizierer 324 niedriger als der Laststrom auf dem Weg 25 ist, erzeugt der Komparator 328 ein wahres oder logisch hohes Signal, welches den Schalter 320 steuert, um dessen bewegliches Element 320M mit dem oberen Kontakt (T) zu verbinden, wie in 3 gezeigt ist. Wenn entsprechend der Wert des Multiplikationsausgangssignals vom Multiplizierer 324 größer ist als die Größe als der Laststrom, der durch das Signal auf dem Signalweg 24 gezeigt wird, erzeugt der Komparator 328 ein falsches oder logisch niedriges Signal, worauf das bewegbare Element 320M den F-Anschluss bevorzugt mit dem T-Anschluss verbindet, worauf die Einheit oder ein Signal, welches durch den Generator auf dem Signalweg 322 erzeugt wird, gekoppelt wird.
  • Das Ladezustands-Fehlersignal, welches durch die Summenbildungsschaltung 30 erzeugt wird (3), wird im Begrenzer 316 begrenzt und mit einer Konstanten in einem Multiplizierer 334 multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers 334 stellt einen Kompensator dar, der den Strombefehl steigert, wenn die Batterie bei einem Niedrigladezustand sich befindet.
  • Ein Multiplizierer 336 in 3 empfangt über den Signalweg 332 das Signal des Prozentsatzes der Laststromsignale, welche durch den Schalter 320 ausgewählt werden, und empfangt außerdem das Laststromsignal und multipliziert diese zusammen, um ein Signal zu erzeugen, welches die Höhe des Laststroms zeigt, der durch den Generator zu liefern ist. Das Signal vom Multiplizierer 336 wird an eine Summenbildungsschaltung 338 angelegt, in welcher das Signal, welches die Höhe des Laststroms zeigt, der durch den Generator zu liefern ist, mit dem Kompensatorsignal summiert wird, um den Generatorstrom zu steigern, wenn die Batterieladung niedrig ist, um dadurch ein Signal zu erzeugen, welches den gesamten Generatorstrom Itg zeigt.
  • Der Gesamtgeneratorstrom Itg wird an eine Begrenzerschaltung 340 angelegt, welche die maximale Generatorstrombegrenzung zeigt. Das begrenzte gesamte Generatorstromsignal wird vom der Begrenzerschaltung 340 an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss der Summenbildungsschaltung 40 angelegt, und der Generatorstrom, der für das Signal repräsentativ ist, wird über den Signalweg 18 an den invertierenden Eingangsanschluss angelegt. Die Summenbildungsschaltung 40 erzeugt ein Fehlersignal auf dem Signalweg 42, welches die Differenz zwischen dem gewünschten Generatorstrom und dem tatsächlichen Generatorstrom zeigt.
  • Das Generatorstrom-Fehlersignal, welches durch den Fehlersignalgenerator 40 von 3 erzeugt wird, wird an die seriell geschalteten Blöcke 44a und 44b angelegt, welche zusammen den Verstärkungsfaktor des Zustandsbegrenzungsintegrators bzw. des Zustandsbegrenzungsintegrators selbst zeigen. Das integrierte Signal am Abgabeanschluss des Zustandsbegrenzungsintegrators 44b wird über den Signalweg 46 an den Anschluss 4 angelegt, um den Abgabestrom des Generators 12 von 1 zu steuern. In dem Zusammenhang einer Motor/Generatorkombination zeigt dieses Signal die Motordrehzahl der Motor-/Generatorkombination.
  • Obwohl das oben beschriebene Verfahren den Ladezustand der Batterie dadurch schätzt, dass die Eingangs- und Ausgangsströme integriert werden, kann der Ladezustand dadurch geschätzt werden, dass die Batterieimpedanz oder der Batteriewiderstand gemessen werden, welches durch Messen der Batteriespannung oder einer batteriebezogenen Spannung begleitet wird, beispielsweise der Busspannung simultan mit der Messung des Batterieentladestroms, und durch Bestimmung des Durchschnittskoeffizienten:
    Figure 00110001
    wobei
    • V1 und V2 die batteriebezogene Spannung während der Batterieentladungs-Abtastintervalle 1 und 2 ist; und
    • i2 und i2 die entsprechenden Batterieentladeströme während der entsprechenden Abtastintervalle 1 bzw. 2 sind.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden dem Fachmann deutlich werden. Beispielsweise kann, obwohl das Steuersystem der Erfindung im Zusammenhang mit einem elektrischen Hybridfahrzeug beschrieben wurde, dieses bei einem System verwendet werden, welches Batterien, eine Last und eine elektrische Leistungsquelle zum Wiederaufladen der Batterie aufweist. Obwohl die Last bei dem oben beschriebenen Beispiel eine Gleichstromlast ist, kann ein Inverter zwischen der Last und dem Bus elektrisch geschaltet sein, wenn die Last eine Wechselstromlast verwendet. Bei einer aktuellen Ausführungsform der Erfindung ist die Last ein FOC-Mehrphasen-Induktionsmotor, wobei Details des Motorantriebs nicht notwendig sind, um die Erfindung zu verstehen. Obwohl das Verfahren gemäß der Erfindung durch eigens dafür bestimmte Hardware durchgeführt werden kann, ist die bevorzugte Ausführungsform der Signalverarbeitung Software; insbesondere ist der Schalter 320 vorzugsweise ein Software-Schalter. Obwohl die digitale oder analoge Natur der Steuerung nicht beschrieben wurde, wird die Digitalverarbeitung für die meisten Zwecke bevorzugt. Während Digitalsignale seriell oder parallel sein können, können Verarbeitungsgeschwindigkeitsbetrachtungen parallele Verarbeitung wünschenswerter machen, wobei jedoch einige Elemente des Systems auf serielle Daten beschränkt sein können, wobei in dem Fall eine geeignete Umsetzung verwendet werden muss. Obwohl Stromsensoren so beschrieben wurden, dass diese Hall-Effekt-Sensoren sind, können andere Arten von Sensoren verwendet werden.
  • Damit wurde ein Verfahren zum Steuern des Ladezustands einer Batterie (22) eines elektrischen Hybridfahrzeugs (10) in der Nähe eines festgelegten Ladezustands beschrieben, der niedriger ist als die Vollladung. Die Steuerung wird durch Steuern eines elektrischen Leistungsgenerators (12) erreicht, der eine Motor/Generatorkombination, eine Kraftstoffzelle, eine Solarzelle oder dgl. sein kann. Das Verfahren umfasst den Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie (22), um dadurch (auf dem Signalweg 28) ein Signal zu erzeugen, welches für einen existierenden oder aktuellen Ladezustand der Batterie (22) repräsentativ ist. Ein Signal wird (durch einen Block 32) erzeugt, welches für den gewünschten Ladezustand der Batterie (22) repräsentativ ist, welches ein Zustand ist, der niedriger ist als die volle Ladung. Die Differenz wird zwischen dem Signal, welches für den existierenden Ladezustand repräsentativ ist, und dem Signal, welches für den gewünschten Ladezustand repräsentativ ist, abgenommen (Summenbildungsschaltung 30), um dadurch (auf dem Signalweg 34) ein Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen. Das Ladezustands-Fehlersignal wird (im Block 36) durch zumindest Integration verarbeitet, um ein gewünschtes Generator (12)-Stromsignal (auf dem Signalweg 38) zu erzeugen, welches für den gewünschten Generator (12)-Strom repräsentativ ist. Der Generator (12)-Strom wird durch den Sensor 16 erfasst, um ein existierendes Generator (12)-Stromsignal (auf dem Signalweg 18) zu erzeugen. Die Differenz wird zwischen dem existierenden Generator (12)-Stromsignal und dem gewünschten Generator (12) Stromsignal abgenommen (in der Summenbildungsschaltung 40), um dadurch ein Generatorstrom-Fehlersignal (auf dem Signalweg 42) zu erzeugen. Das Generatorstrom-Fehlersignal wird (im Block 44) durch zumindest Integration verarbeitet, um einen Generator (12)-Abgabestrombefehl (auf dem Signalweg 46) zu erzeugen. Die Generator (12)-Stromabgabe wird durch den Generator (12)-Abgabestrombefehl gesteuert.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung umfasst der Schritt zum Steuern der elektrischen Stromabgabe den Schritt zum Steuern der elektrischen Stromerzeugung einer Kraftstoffzelle, und bei einer anderen Version umfasst diese den Schritt zum Steuern der Motordrehzahl bei einem elektrischen Generator, der durch einen Drehmotor angetrieben wird.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt zum Verarbeiten des Ladezustands-Fehlersignals den weiteren Schritt zum Multiplizieren (214) des integrierten Ladezustandssignals mit einem Fahrzeug (100)-Laststrom, um ein integriertes Multiplikations-Ladezustands-Fehlersignal (auf dem Signalweg 28) zu erzeugen. Bei einer bestimmten Version dieser Ausführungsform der Erfindung umfasst der Schritt zum Verarbeiten des integrierten Multiplikations-Ladezustands-Fehlersignals die weiteren Schritte zur Erzeugung eines Batterieentladungs-Zustandssignals, und zusätzlich vom Batterieentladungs-Zustandssignal zum integrierten Multiplikations-Zustandsfehlersignal. Bei einer bestimmten Version dieser Ausführungsform umfasst der Schritt zum Erzeugen eines Batterieentladungs-Zustandssignals den Schritt zum Begrenzen des Ladezustands-Fehlersignals, um ein Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen, und um das begrenzte Ladezustands-Fehlersignal mit einem Verstärkungsfaktor zu multiplizieren.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst der Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie (22) den Schritt zum Integrieren der Summe des existierenden Generator (12)-Stroms und des Laststroms.
  • Der Schritt zum Steuern der elektrischen Stromabgabe des Generators (12) als Antwort auf den Generator (12)-Abgabestrombefehl kann den Schritt zum Anwenden des Generator (12)-Abgabestroms-Befehlssignals umfassen, um die Drehgeschwindigkeit eines Brennkraftmotors zu steuern, der mit einem elektrischen Drehgenerator gekoppelt ist.
  • Außerdem steuert eine Vorrichtung (12) gemäß einer Ausführungsform der Erfindung den Ladezustand einer Batterie (22), welche mit einer steuerbaren Hilfsquelle (12) einer elektrischen Leistungsquelle oder eine Last (24) verknüpft ist. Die Vorrichtung (10) umfasst die Batterie (22) und ein Ladezustands-Schätzorgan (26), welches mit der Batterie (22) verbunden ist. Ein Laststromsensor (23) ist mit der Last (24) verbunden. Die Vorrichtung (10) umfasst außerdem eine steuerbare elektrische Quelle (12), und ein Quellenstromsensor (16) ist mit der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt, um ein Quellenstromsignal zu erzeugen, welches den Strom zeigt, der durch die steuerbare elektrische Quelle (12) erzeugt wird. Ein Leistungsbeförderer (20) ist mit der Batterie (22), der Last (24) und der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt, um zuzulassen, dass Strom zwischen der Last (24), der Batterie (22) und der elektrischen Quelle (12) fließt. Eine Signalquelle (32) erzeugt ein Signal, welches einen gewünschten Ladezustand (niedriger als die volle Ladung) der Batterie (22)-Ladung zeigt. Ein erster Fehlersignalgenerator (30) ist mit dem Ladezustands-Schätzorgan (26) und der Signalquelle (32) gekoppelt, welche einen gewünschten Ladezustand der Batterie (22) zeigt, um die Differenz zwischen den (Ladezustands-Schätz- und den gewünschten Ladezustands-)Signalen abzunehmen, um dadurch ein Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen. Ein erster Prozessor (36) ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) gekoppelt, um das Ladezustands-Fehlersignal zu verarbeiten, über zumindest Integration des Ladezustands-Fehlersignals, um dadurch ein gewünschtes Quellenstromsignal zu erzeugen, welches den Strom zeigt, der durch die steuerbare elektrische Quelle (12) erzeugt werden soll. Ein zweiter Fehlersignalgenerator (40) ist mit dem ersten Prozessor (36) und dem Quellenstromsensor (16) gekoppelt, um die Differenz zwischen dem gewünschten Quellenstromsignal und dem Quellenstromsignal abzunehmen, um dadurch ein Quellenstrom-Fehlersignal zu erzeugen. Ein zweiter Prozessor (44) ist mit dem zweiten Fehlersignalgenerator (40) gekoppelt, um das Quellenstrom-Fehlersignal durch zumindest Integration zu verarbeiten, um dadurch ein steuerbares elektrisches Quellen (12)-Steuersignal zu erzeugen. Eine Koppelanordnung (46) ist mit dem zweiten Prozessor (44) und der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt, um das steuerbare elektrische Quellen (12)-Steuersignal mit der steuerbaren elektrischen Quelle (12) zu koppeln, um die steuerbare elektrische Quelle (12) zu steuern.
  • Gemäß einer spezielleren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Verarbeitungsanordnung (36) eine erste Schaltanordnung (320). Die erste Schaltanordnung umfasst einen Steueranschluss (320c), erste (320a) und zweite (320b) schaltbare Anschlüsse, und einen gemeinsamen Anschluss (320M), mit dem einer der ersten (320a) und zweiten (320b) schaltbaren Anschlüsse verbunden ist, unter der Steuerung eines logischen Signals, welches an den Steueranschluss (320c) angelegt wird. Ein erster Weg (310, 312) ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) und dem ersten schaltbaren Anschluss (320a) der ersten Schaltanordnung (320) gekoppelt. Der erste Weg umfasst einen ersten Integrator (312), um das Ladezustands-Fehlersignal mit einer Drehzahl zu integrieren, welche mit einer ersten Konstanten gesteuert wird, um ein erstes integriertes Ladezustandssignal zu erzeugen. Eine Quelle (330) eines konstanten Signals ist mit dem zweiten schaltbaren Anschluss (320b) der ersten Schaltanordnung (320) gekoppelt. Das konstante Signal zeigt einen festen Prozentsatz des Laststroms. Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann der feste Prozentsatz 100% des Laststroms sein. Ein schneller Integrator (314, 318) ist mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) gekoppelt, um zumindest das Ladezustands-Fehlersignal mit einer Drehzahl zu integrieren, welches durch eine zweite Konstante gesteuert wird, wobei die zweite Konstante größer ist als die erste Konstante des ersten Integrators, um ein zweites integriertes Ladezustands-Fehlersignal zu erzeugen. Eine Signalquelle (324) ist vorgesehen, um ein Signal zu erzeugen, welches 100% des Laststroms zeigt. Eine Summenbildungsschaltung (322) umfasst einen invertierenden Eingangsanschluss, der mit dem schnellen Integrator (314, 318) gekoppelt ist, und umfasst außerdem einen nichtinvertierenden Eingangsanschluss, der mit der Quelle des Signals (324) gekoppelt ist, welche 100% des Laststroms zeigt, um die Signale, welche an die Summenbildungsschaltung angelegt werden, zu summieren, um dadurch Signale zu erzeugen, welche den Bereich des Laststroms, der durch die Batterie zu liefern ist, zu zeigen. Eine Signalvergleichsanordnung (328) ist mit der Summenbildungsschaltung (322) und dem Laststromsensor (23) gekoppelt, um Signale, welche für den Laststrom repräsentativ sind, mit den Signalen zu vergleichen, welche für diesen Bereich des Laststroms repräsentativ sind, der durch die Batterie zu liefern ist, und um als Antwort auf den Vergleich einen ersten logischen Pegel zu erzeugen und um den ersten logischen Pegel mit dem Steuereingangsanschluss (320c) der ersten Schaltanordnung (320) zu koppeln, wenn der Laststrom der größere ist, und um einen zweiten logischen Pegel zu erzeugen und um den zweiten logischen Pegel mit dem Steuereingangsanschluss (320c) zu koppeln, wenn das Signal, welches diesen Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, der größere ist, um dadurch zu veranlassen, dass die Schaltanordnung (320) den gemeinsamen Anschluss (320M) mit dem ersten schaltbaren Anschluss (320a) koppelt, wenn der Laststrom der größere ist, um zu veranlassen, dass die Schaltanordnung (320) den gemeinsamen Anschluss (320M) mit dem zweiten schaltbaren Anschluss (320b) koppelt, wenn das Signal, welches diesen Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie zu liefern ist, der größere ist. Eine Summenbildungsanordnung (338) umfasst einen ersten Eingangsanschluss, der mit dem Laststromsensor (23) gekoppelt ist, und umfasst außerdem einen zweiten Eingangsanschluss, um das Signal, welches für den Laststrom repräsentativ ist, mit einem Signal, welches an den zweiten Eingangsanschluss der Summenbildungsschaltung (338) angelegt ist, zusammen zu addieren, um dadurch die gewünschten Quellenstromsignale zu erzeugen. Eine Multiplizieranordnung (336) ist mit dem gemeinsamen Anschluss (320M) der ersten Schaltanordnung (320) und dem zweiten Eingangsanschluss der Summenbildungsanordnung (338) gekoppelt, um mit den Laststromsignalen dieses von einem (a) der integrierten Ladezustandssignale und (b) der Signale zu multiplizieren, welche einen festen Prozentsatz des Laststroms zeigen, der mit dem gemeinsamen Anschluss (320M) der ersten Schaltanordnung (320) gekoppelt ist.
  • Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Integrator ein Zustandsbegrenzungsintegrator. Bei einer anderen bestimmten Ausführungsform umfasst die erste Verarbeitungsanordnung außerdem einen Begrenzer (340), der mit der Summenbildungsanordnung (338) und dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des zweiten Fehlersignalgenerators (40) gekoppelt ist, um das gewünschte Quellenstromsignal (Itg), welches an den zweiten Fehlersignalgenerator angelegt wird, zu begrenzen. Bei einer noch weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die erste Verarbeitungsanordnung außerdem eine Signalquelle (326), welche den Maximalstrom zeigt, der von der Batterie (22) gezogen werden kann, und einen Multiplizierer (324), der mit der Summenbildungsschaltung (338) und der Signalquelle gekoppelt ist, welche den maximalen Strom zeigt, um das Signal, welches diesen Bereich des Laststroms zeigt, der durch die Batterie (22) zu liefern ist, mit dem Signal zu multiplizieren, welches den Maximalstrom zeigt.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Steuern des Ladezustands einer Batterie (22) eines elektrischen Hybridfahrzeugs (10) in der Nähe eines festgelegten Ladezustands, der niedriger ist als die volle Ladung, durch Steuern eines elektrischen Leistungsgenerators (12), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Schätzen des Ladezustands der Batterie, um Signale entsprechend dem existierenden Ladezustand der Batterie (22) zu erzeugen; Erzeugen von Signalen, welche für den gewünschten Ladezustand der Batterie (22) bezeichnend sind; Nehmen der Differenz zwischen den Signalen, welche für den existierenden (aktuellen) Ladezustand repräsentativ sind, und den Signalen, welche für den gewünschten Ladezustand repräsentativ sind, um Ladezustands-Fehlersignale zu erzeugen; Verarbeiten der Ladezustands-Fehlersignale durch zumindest Integration, um gewünschte Generatorstromsignale zu erzeugen; Abtasten des Generatorstroms, um existierende Generatorstromsignale zu erzeugen; Nehmen der Differenz zwischen den existierenden Generatorstromsignalen und den gewünschten Generatorstromsignalen, um Generatorstrom-Fehlersignale zu erzeugen; Verarbeiten der Generatorstrom-Fehlersignale durch zumindest Integration, um einen Generatorausgangsstrombefehl zu erzeugen; und Steuern des elektrischen Stroms, der vom Generator ausgegeben wird, als Antwort auf den Generatorausgangsstrombefehl.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Steuern des elektrischen Stromausgangssignals den Schritt zum Steuern der elektrischen Stromproduktion einer Kraftstoffzelle umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt zum Steuern des elektrischen Stromausgangssignals den Schritt zum Steuern der Motordrehzahl des motorgetriebenen elektrischen Generators aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Schritt zum Verarbeiten der Ladezustands-Fehlersignale den weiteren Schritt zum Multiplizieren des integrierten Ladezustands mit dem Fahrzeuglaststrom aufweist, um multiplizierte integrierte Ladezustands-Fehlersignale zu erzeugen.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt zum Verarbeiten der multiplizierten integrierten Ladezustands-Fehlersignale die weiteren Schritte zum Erzeugen von Batterieentladungs-Zustandssignalen und das Hinzufügen der Batterieentladungs-Zustandssignale zu den multiplizierten integrierten Ladezustands-Fehlersignalen aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Schritt zum Erzeugen der Batterieentladungs-Zustandssignale den Schritt zum Begrenzen der Ladezustands-Fehlersignale, um Grenz-Ladezustands-Fehlersignale zu erzeugen, und das Multiplizieren der Grenz-Ladezustands-Fehlersignale mit einem Verstärkungsfaktorwert aufweist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie (22) die folgenden Schritte aufweist: Integrieren der Summe des existierenden Generatorstroms und des Laststroms.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Schritt zum Schätzen des Ladezustands der Batterie (22) den Schritt zum Messen des Entladestroms der Batterie (22) und den Schritt zum Messen der Batteriespannung während der Entladung und den weiteren Schritt zum Berechnen der Batterieimpedanz als den Quotienten der Batteriespannung geteilt durch den Batteriestrom aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Schritte zum Messen des Batterieentladestroms und der Batteriespannung in einer wiederkehrenden Weise ausgeführt werden, um einen zeitquantisierten Strom von Strom- und Spannungsdaten zu erzeugen, und der Schritt zum Berechnen den Schritt zum Mitteln des zeitquantisierten Stroms der Spannungs- und Stromdaten über eine ausgewählte Anzahl von zeitquantisierten Ereignissen aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Schritt zum Steuern der elektrische Stromausgabe des Generators (12) als Antwort auf den Generatorausgangsstrombefehl den Schritt zum Anwenden der Generatorausgangs-Strombefehlsignale aufweist, um die Drehzahl einer Brennkraftmaschine zu steuern, welche mit einem Elektro-Drehgenerator gekoppelt ist.
  11. Verfahren zum Steuern der Impedanz einer Batterie (22) eines elektrischen Hybridfahrzeugs (10) in der Nähe einer gesetzten Impedanz durch Steuern eines elektrischen Leistungsgenerators (12), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Schätzen der Impedanz der Batterie (22), um Signale zu erzeugen, welche für die existierende Impedanz der Batterie (22) repräsentativ sind; Erzeugen von Signalen, welche für die gewünschte Impedanz der Batterie (22) repräsentativ sind; Nehmen der Differenz zwischen den Signalen, welche für die existierende Impedanz repräsentativ sind, und den Signalen, welche für die gewünschte Impedanz repräsentativ sind, um Impedanzfehlersignale zu erzeugen; Verarbeiten der Impedanzfehlersignale durch zumindest Integration, um gewünschte Generatorstromsignale zu erzeugen; Abtasten des Generatorstroms, um existierende Generatorstromsignale zu erzeugen; Nehmen der Differenz zwischen existierenden Generatorstromsignalen und den gewünschten Generatorstromsignalen, um Generatorstrom-Fehlersignale zu erzeugen; Verarbeiten der Generatorstrom-Fehlersignale durch zumindest Integration, um einen Generatordrehzahlbefehl zu erzeugen; und Steuern des elektrischen Stroms, der von dem Generator (12) ausgegeben wird, als Antwort auf den Generatordrehzahlbefehl.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schritt zum Schätzen der Impedanz der Batterie (22) folgende Schritte umfasst: Messen des Batterieentladestroms, um erste und zweite Stromabtastungen in ersten und zweiten Zeitpunkten zu erzeugen; Messen einer Spannung bezogen auf die Batteriespannung in den ersten und zweiten Zeitpunkten, um dadurch erste und zweite Batteriespannungsabtastungen zu erzeugen; Mitteln der ersten und zweiten Stromabtastungen, um einen gemittelten Batterieentladestrom zu erzeugen; Mitteln der ersten und zweiten Batteriespannungsabtastungen, um eine gemittelte Batteriespannung zu erzeugen; und Bestimmen der Batterieimpedanz als den Quotienten der gemittelten Batteriespannung geteilt durch den Batterieentladestrom.
  13. Vorrichtung zum Steuern des Ladezustands einer Batterie (22) in Verbindung mit einer steuerbaren Hilfsquelle einer elektrischen Leistung und einer Last, wobei die Vorrichtung umfasst: ein Ladezustands-Schätzorgan in Verbindung mit der Batterie (26); eine Last (24); einen Laststromsensor (23), der mit der Last (24) gekoppelt ist; eine steuerbare elektrische Quelle (12); einen Quellenstromsensor (16), der mit der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt ist, um Quellenstromsignale zu erzeugen, welche den Strom zeigen, der durch die steuerbare elektrische Quelle (12) erzeugt wird; eine Leistungsleiteinrichtung, welche mit der Batterie (22), der Last (24) und der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt ist, um zuzulassen, dass Leistung unter der Last (24), der Batterie (22) und der elektrischen Quelle (12) fließt; eine Quelle von Signalen (32), welche einen gewünschten Zustand der Batterieladung zeigen; einen ersten Fehlersignalgenerator (30), der mit dem Ladezustands-Schätzorgan und der Quelle des Signals (32) gekoppelt ist, welches einen gewünschten Zustand der Batterieladung zeigt, um die Differenz dazwischen herzunehmen, um Ladezustands-Fehlersignale zu erzeugen; eine erste Verarbeitungseinrichtung (36), welche mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) gekoppelt ist, um die Ladezustands-Fehlersignale durch zumindest Integration der Ladezustands-Fehlersignale zu verarbeiten, um dadurch gewünschte Quellenstromsignale zu erzeugen, welche den Strom zeigen, der durch die steuerbare elektrische Quelle (12) erzeugt wird; eine zweite Fehlersignal-Erzeugungseinrichtung (40), welche mit der ersten Verarbeitungseinrichtung (36) und dem Quellenstromsensor (16) gekoppelt ist, um die Differenz zwischen den gewünschten Quellenstromsignalen und den Quellenstromsignalen zu nehmen, um dadurch Quellenstrom-Fehlersignale zu erzeugen; eine Verarbeitungseinrichtung (44), welche mit der zweiten Fehlersignal-Erzeugungseinrichtung (40) gekoppelt ist, um die Quellenstrom-Fehlersignale durch zumindest Integration zu verarbeiten, um dadurch steuerbare elektrische Quellensteuersignale zu erzeugen; und eine Koppeleinrichtung, welche mit der zweiten Verarbeitungseinrichtung (44) und mit der steuerbaren elektrischen Quelle (12) gekoppelt ist, um die steuerbaren elektrischen Quellensteuersignale mit der steuerbaren elektrischen Quelle zu koppeln, um die steuerbare elektrische Quelle (12) zu steuern.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die erste Verarbeitungseinrichtung (36) aufweist: eine erste Schalteinrichtung (320), die einen Steuerport (320c), einen ersten (320a) und einen zweiten (320b) schaltbaren Port, und einen gemeinsamen Port, mit dem einer der ersten und zweiten schaltbaren Ports unter der Steuerung logischer Signale verbunden wird, welche durch den Steuerport (320c) angelegt werden, aufweist; einen ersten Pfad, der mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) und mit dem ersten schaltbaren Port (320a) der ersten Schalteinrichtung (320) gekoppelt ist, wobei der erste Pfad einen ersten Integrator (312) aufweist, um die Ladezustands-Fehlersignale mit einer Drehzahl zu integrieren, welche durch eine erste Konstante gesteuert wird, um erste integrierte Ladezustandssignale zu erzeugen; eine Quelle eines konstanten Signals (330), welche mit dem zweiten schaltbaren Port (320b) der ersten Schalteinrichtung (320) gekoppelt ist, wobei das konstante Signal einen festen Prozentsatz des Laststroms zeigt, der 100% des Laststroms sein kann; einen schnellen Integrator (318), der mit dem ersten Fehlersignalgenerator (30) gekoppelt ist, um zumindest die Ladezustands-Fehlersignale mit einer Geschwindigkeit zu integrieren, welche durch eine zweite Konstante gesteuert wird, welche größer ist als die erste Konstante des ersten Integrators (312), um zweite integrierte Ladezustandssignale zu erzeugen; eine Quelle eines Signals (324), welches 100% des Laststroms darstellt; eine Summierschaltung (322), welche einen invertierenden Eingangsport, der mit dem schnellen Integrator (318) gekoppelt ist, und einen nichtinvertierenden Eingangsport, der mit der Quelle der Signale (324) gekoppelt ist, welche 100% des Ladestroms darstellen, um die angelegten Signale miteinander zu addieren, um dadurch Signale zu erzeugen, die diesen Bereich des Laststroms zeigen, der durch die Batterie (22) zu liefern ist, aufweist; eine Signalvergleichseinrichtung, welche mit der Addierschaltung (322) und dem Laststromsensor (23) gekoppelt ist, um die Signale, die für den Laststrom repräsentativ sind, mit den Signalen, welche diesen Bereich des Ladestroms, der durch die Batterie (22) zu liefern ist, zu vergleichen, und um einen ersten logischen Pegel zu erzeugen, und um den ersten logischen Pegel mit dem Steuereingangsport (320c) der ersten Schalteinrichtung (320) zu koppeln, wenn der Laststrom größer ist, und um einen zweiten logischen Pegel zu erzeugen, und um den zweiten logischen Pegel mit dem Steuereingangsport (320c) zu koppeln, wenn die Signale, welche diesen Bereich des Laststroms zeigen, der mit der Batterie zu beliefern ist, größer ist, um dadurch zu bewirken, dass die Schalteinrichtung (320) den gemeinsamen Port mit dem ersten schaltbaren Port koppelt, wenn der Laststrom größer ist, und um zu bewirken, dass die Schalteinrichtung (320) den gemeinsamen Port mit dem schaltbaren zweiten Port (320b) koppelt, wenn die Signale zeigen, dass der Bereich des Ladestroms, der durch die Batterie zu liefern ist, der größere ist; eine Addiereinrichtung (338), welche einen ersten Eingangsport, der mit dem Laststromsensor (23) gekoppelt ist, und außerdem einen zweiten Eingangsport aufweist, um die Signale, welche für den Laststrom repräsentativ sind, mit Signalen zu addieren, welche an den zweiten Eingangsport der Addiereinrichtung (338) angelegt werden, um dadurch die gewünschten Quellenstromsignale zu erzeugen; eine Multipliziereinrichtung (338), welche mit dem gemeinsamen Port der ersten Schalteinrichtung (320) und mit dem zweiten Eingangsport der Addiereinrichtung (336) gekoppelt ist, um dadurch mit den Ladestromsignalen dieses eine von den integrierten Ladezustandssignalen und die Signale, welche einen festen Prozentsatz des Laststroms zeigen, zu multiplizieren, der mit dem gemeinsamen Port der ersten Schalteinrichtung (320) gekoppelt ist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei der erste Integrator (312) ein Zustandsbegrenzungsintegrator ist.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, welche außerdem einen Begrenzer (340) aufweist, der mit der Addiereinrichtung (338) und dem nichtinvertierenden Eingangsport des zweiten Fehlersignalgenerators (40) gekoppelt ist, um die gewünschten Quellenstromsignale, welche an den zweiten Fehlersignalgenerator (40) angelegt werden, zu begrenzen.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, welche außerdem aufweist: eine Quelle von Signalen (326), welche den maximalen Strom zeigen, der von der Batterie (22) zu ziehen ist; einen Multiplizierer (324), der mit der Addierschaltung und der Quelle von Signalen (326) gekoppelt ist, welche den maximalen Strom zeigen, um die Signale, welche diesen Bereich des Laststroms zeigen, der durch die Batterie zu liefern ist, mit den Signalen zu multiplizieren, welche den maximalen Strom zeigen.
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