JP2001505847A - 自動車のエネルギ配分用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 自動車でのエネルギ配分用の装置であって、内燃機関によって駆動される発電機を有しており、発電機は、車両搭載電源に電力を給電する。その際、エネルギ配分は、車両搭載電源マネージャとして作動する制御装置を用いて実施される。制御装置には、所要の情報が供給されて、該情報から、制御装置は、車両搭載電源及び内燃機関の各コンポーネントの調整用の調整ストラテジを実行する。車両搭載電源と内燃機関との間のエネルギ配分は、予め決めることができる要件に従い、車両搭載電源−目標電圧（Ｕ ｓ）が、予め決めることができる限界の下側であるという条件を考慮して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車のエネルギ配分用装置 本発明は、自動車でのエネルギ配分用の装置であって、内燃機関によって駆動 される発電機と制御装置とを有しており、前記発電機は、少なくとも１つのバッ テリを有する車両搭載電源及び幾つかの負荷に給電し、前記制御装置には、前記 車両搭載電源及び前記内燃機関から所要の情報が供給されて、前記車両搭載電源 又は前記内燃機関の相応のコンポーネント用の制御及び／又は調整量が求められ る装置に関する。 従来技術 自動車内に設けられている電気負荷の給電は、今日、車両内の電気負荷の個数 及び電力使用量が絶えず増大しているので、益々問題となっている。それと同時 に、電圧調整器を用いて調整される三相電流発電機を用いて発生される、利用し 得るエネルギは、任意に高めることはできない。と言うのは、発電機の大きさに 関しても、発電機を駆動する内燃機関に発電機が及ぼす作用に関しても、所定の 基準を保持する必要があるからである。電気負荷の、信頼性の高いエネルギ配分 を行うことができるためには、今日、種々異なる手段が用いられる。つまり、発 電機により送出される電気エネルギの出力を上昇させるか、又は、臨界的なエネ ルギ供給の場合に、安全上重要でない電気給電部を、少なくとも時間を決めて遮 断するようにして、その結果、準備される電気エネルギを低減することができる 。 電気負荷を、走行状態に依存してスイッチングすることが提案されている、自 動車での電気負荷用のエネルギ供給システムは、ヨーロッパ特許公開第０６０１ ３００号公報から公知である。この刊行物に記載されている車両搭載電源の場合 、電気エネルギは、通常のように、内燃機関により駆動される三相電流発電機を 用いて発生される。燃料節約のために、車両停止時に内燃機関がスイッチオフさ れ、従って、この時間中、発電機により電気エネルギは発生されない。それに対 して、種々の走行状態では、通常のように、車両バッテリの蓄電用、及び、電気 負荷の給電用に使用される電気エネルギが発生される。走行状態とは無関係に、 駆動にとって重要な電気負荷用の信頼度の高いエネルギ供給を達成するために、 種々異なるセンサ及びスイッチと接続されていて、電気調整部材並びに指示装置 に影響を及ぼすことがある制御装置を用いて、制御装置が所定の走行状態を検出 した場合に、自動的に負荷の遮断及び付加接続を行う電気負荷用の給電ストラテ ジが求められる。その際、付加接続及び遮断は、その階層が以下の通り選定され ている。つまり、先ず、重要でない負荷が遮断され、駆動のために必要な、乃至 、安全にとって重要な負荷は全く遮断されない。所定の走行状態では、電気エネ ルギ供給部は、車両バッテリ又は車両バッテリから減結合された補助バッテリを 有している。 車両搭載電源での公知のエネルギ供給では、車両状態は、既存のものであって 、制御不可能なものとされており、電気負荷用の十分なエネルギ供給を確実にす るためには、一群の電気負荷を、検出された走行状態に相応して付加接続又は遮 断することが示唆されているにすぎない。しかし、内燃機関を所要電力に依存し て制御することは、行われていない。 発明の利点 それに対して、自動車でのエネルギ配分用の本発明の装置を用いると、有利に は、電気エネルギ配分を更に一層改善することができるようになる。それと同時 に、バッテリの蓄電状態の充放電バランスを所望の範囲内に保持することができ るようになる。更に、発電機、バッテリ、車両駆動部乃至乃至駆動系列及び電気 負荷の共働を改善することができる。有利には、車両搭載電源の電圧変動を低減 することができ、その結果、例えば、特に敏感な負荷、例えば、制御装置の要す る条件も満たす、所定の電圧許容偏差領域を達成することができる。更に、有利 には、車両搭載電源の信頼度も高まり、発電機とバッテリとの設計基準も有利に 簡単にすることができる。この利点は、自動車でのエ ネルギ配分用の装置が、発電機を駆動する内燃機関も、車両搭載電源の電気負荷 も、電力配分ストラテジの際に考慮するように作動して達成される。そのために 、制御装置において、車両搭載電源及び内燃機関から供給された情報が、制御及 び／又は調整量を求めるために処理され、これらの量が、車両搭載電源又は内燃 機関の相応のコンポーネントに供給される。その際、エネルギ配分は、制御装置 によって、予め決めることができる要件に従って実行され、その際、車両搭載電 源−実際電圧が所定の限界の下側に位置しているという条件が考慮される。 所要の情報は、有利には、適切なセンサ又は状態検出手段を介して得られて、 制御装置に供給される。これは、求められた制御信号を介して、車両搭載電源の 種々のコンポーネント又は内燃機関自体に作用を及ぼす。有利には、目標電圧に 関する所要電力と、実現された電力との間の差に相応する差電力が求められる。 この差電力から、車両搭載電源−実際電圧を求めることができる。車両搭載電源 マネージャは、所要の電力及び／又は実現された電力を変化して、得られた車両 搭載電源−実際電圧が許容偏差領域内に保持され続けるようにする。 特に有利には、エネルギ配分を実行する制御装置は、車両搭載電源マネージャ として構成されており、その際、エネルギマネージメント構造は、電圧調整器、 予制御部及びマネージメントストラテジ部から構成されている。このエネルギマ ネージメント構造を用いて、発電機、バッテリ、駆動系列及び電気負荷が共働す ることができ、その際、所定基準には、特別な要件を考慮することができる。予 制御によって、車両搭載電源電圧を狭幅の許容偏差帯域内に保持することができ る。と言うのは、予め算出された差電力から得られた実際電圧を、車両搭載電源 マネージャの手段によって（実際電圧が許容偏差帯域内に保持されるように）制 御することができるからである。目標電圧からの偏差は、電圧調整器によって、 有利に調整される。 適切なマネージメントストラテジの選択により、車両、内燃機関及び車両搭載 電源のそれぞれの状態にとって、エネルギ発生、エネルギ配分及びエネルギ消費 の理想的な組み合わせを行うことができる。例えば、低いバッテリ蓄電状態では 、内燃機関の回転数を高めることができ、同様に、発電機を過励磁駆動状態に移 行させるか、及び／又は電気負荷の電力を低減するか、又は、必ずしも必要ない 電気負荷は、電力不足状態が検出された場合に、完全に遮断することができる。 車両搭載電源パラメータの変化により、車両加速中、全電力を加速のために使用 する必要がある場合に、駆動系列の負荷を軽減することができる。この場合には 、エンジンに負荷を掛ける発電機モーメントを、強い負荷をスイッチオフするこ とによって、又は、発 電機の完全な、又は、部分的な遮断によって低減することができる。内燃機関が フル運転状態でない状態で駆動されている限り、負荷を掛けられる発電機モーメ ントが上昇することがあり、その際、内燃機関の調整は、付加的な負荷を補償す る必要がある。 車両搭載電源マネージャは、全ての重要な負荷電力を配分するので、車両搭載 電源マネージャは、この負荷のスイッチオン乃至スイッチオフ特性も制御し、こ のことは、時間期間に対しても当てはまる。スイッチオン乃至スイッチオフ特性 及びエンジン制御、例えば、付加的な電気負荷の付加接続の前に、要求モーメン トと狭幅に結合することにより、有利には、今日部分的に通常用いられているロ ードーレスポンス機能をなくすことができ、つまり、強い負荷の付加接続後、遅 延して発電機電流を増大することができる。今日通常用いられている、発電機で のワーストケースの条件を低減することができる。と言うのは、必要に応じて、 蓄電の充放電バランスを、負荷電力低減乃至回転数上昇及び発電機過励磁のよう な手段によって、必要な程度に保持することができるからである。 制御装置乃至車両搭載電源マネージャは、固有の制御装置として構成すること ができ、つまり、内燃機関の制御装置とも、電圧調整器の制御部とも共働し、そ の際、相応の接続端子乃至インターフェースを設ける必要がある。しかし、車両 搭載電源マネージャは、車 両制御装置の構成部品にしてもよく、又は、インテリジェント電圧調整器に統合 してもよく、その際、それぞれ、内燃機関制御装置と電圧調整器との接続を適切 に構成する必要がある。車両制御装置は、車両搭載電源マネージャの機能全てを 担当することができる。 図面 本発明の実施例は、図面の図１〜４に示されており、以下の説明では、テーブ ル１に記載した短縮記号を考慮して詳細に説明する。 テーブル１： 図１〜３に対して： ＢＮ 車両搭載電源 ＢＺ バッテリ状態 ＢＺＥ バッテリ状態検出（算出又は測定） ΔＰ ｇｅｎ 発電機により供給される電力の変化 ΔＰ ｓＶ 負荷マネージメント部により供給される電力の変化 ＦＺ 未来の走行周期についてのデータ Ｇ ｓ 発電機制御、例えば、パルスインバータの制御用のパラメータベクトル ＧＺ 発電機状態 ＧＺＥ 発電機状態検出（算出又は測定） Ｉ ｅｒｒ 励磁電流 Ｍ ｆ 駆動系列（Ｔｒｉｅｂｓｔｒａｎｇ）による車両搭載電源への要求モー メント Ｍ ｍｏｔ ａｎｆ 車両搭載電源による駆動系列への要求モーメント ｎ ｍｏｔ 内燃機関回転数 ｎ ｓ 発電機回転数を変える目的、即ち、発電機の動力伝達の変換比を変える 目的で、車両搭載電源による駆動系列への所望回転数 Ｐ Ｂａｔ バッテリ電力 Ｐ ｄｉｆｆ 差電力＝目標電圧に関しての所要電力−実現された電力 Ｐ ｆ 所要電力 Ｐ Ｇｅｎ 発電機電力 Ｐ ｎｓＶ Ｕｓ 目標電圧に関する非制御可能負荷の電力−実現可能な電力 Ｐ ｓｔｅｌｌ 調整器出力量（調整量）、電力送出 Ｐ ｓＶ Ｕｓ 目標電圧に関して制御可能な負荷の割当出力 Ｒｅｇ ｓ 調整器制御用、例えば、積分器のセット用のパラメータ ｔ ｓ 許容されたスイッチング時間（所要電力を実現する必要がある時間） Ｕ ｉｓｔ 車両搭載電源実際電圧 Ｕ ｓ 車両搭載電源目標電圧 図４に対して： Ｕ Ｂａｔ バッテリ電圧 Ｉ Ｂａｔ バッテリ電流 Ｔ Ｂａｔ バッテリ温度 Ｔ Ｆ 走行期間 Ｓｔｒ 道路の形式（自動車専用道路、街道、市街地） Ｚ Ｓｔｒ 道路の状態（交通頻度、．．．） Ｚ Ｂａｔ バッテリ状態（非常に臨界的、臨界的、十分、良好）＝ＢＺ ＬＺ バッテリ蓄電状態 Ｎ １１：Ｓ 無負荷回転目標回転数 ｎ ｓｃｈａｌｔ ｓ 動力伝達装置制御部のスイッチング限界値 Ｐ ｖｅｒ 利用可能な負荷出力 ｎ ｚｕｋ コンポーネントｎ ｋｕｒｚ：短時間の回転数供給を用いた未来の 平均回転数供給のベクトル ｎ ｍｉｔｔｅｌ 中期の回転数供給 ｎ ｌａｎｇ 長期の回転数供給 説明 図１には、車両搭載電源と内燃機関乃至エンジンとの間でのエネルギ分配を可 能にするエネルギマネージメント構造が示されている。エネルギ分配は、制御装 置１０（車両搭載電源マネージャとも呼ばれる）が行う。この制御装置は、実質 的に、図示していない中央処理ユニット並びにメモリ手段、及び、信号の導入及 び導出可能な入／出力手段を有するマイクロプロセッサである。制御装置１０は 、供給された情報（例えば 、適切なセンサ又は状態検出装置等により供給された）から、制御信号を求め、 この制御信号は、個別コンポーネントに供給可能である。短縮記号に関しては、 テーブル１を参照されたい。 制御装置１０によって構成された車両搭載電源マネージャの図１に示された、 車両搭載電源及び関連の駆動系列への結合は、ブロック表示部として構成されて いる。車両搭載電源関連の駆動系列を含む車両搭載電源１１の内、バッテリ１２ 、発電機１３、エンジンプラス動力伝達装置のユニット１４、スイッチ群１５並 びに加算点１６及びブロック１７（このブロック内では、後で更に定義される差 出力の関数が形成される）が図示されている。車両搭載電源１１に対して付加的 に、バッテリ状態検出部１８及び発電機状態検出部１９が記載されている。各ブ ロックは、相互に矢印によって結合されており、この矢印を介して、テーブル１ に詳細に定義された量が案内又は供給される。矢印の方向は、それぞれ信号方向 を決定する。 制御装置１０乃至車両搭載電源マネージャは、以下の信号乃至情報を供給する ：所要電力Ｐ ｆ、許容スイッチング時間ｔ ｓ（要求された電力を給電する必 要がある時間のこと）、走行周期についての情報、エンジン回転数ｎ ｍｏｔ、 駆動系列からの、車両搭載電源への要求モーメントＭ ｆ、発電機状態について の情報ＧＺ（ブロック１９で示された発電機状態検出 部を用いて得られる）。更に、車両搭載電源マネージャには、バッテリ状態につ いての情報が供給され（このバッテリ状態は、バッテリ状態検出部１８で得られ る）、最後に、更に、発電機電圧の調整のために必要な車両搭載電源−実際電圧 Ｕ ｉｓｔが供給される。これらの情報を用いて、並びに、場合によっては、別 の情報及び／又は制御装置１０のメモリ内に記憶されたデータ又は特性曲線を用 いて、最適なエネルギ配分が算出され、そのために必要な制御信号が形成される 。これは、制御装置１０によって、つまり、車両搭載電源マネージャによって送 出され、詳細には、以下である：車両搭載電源目標電圧Ｕ ｓ（バッテリ１２に 供給される）、予め設定できる励磁電流Ｉ ｅｒｒ、並びに、発電機制御用、例 えば、発電機に所属の整流器ブリッジのパルスインバータの制御用のパラメータ ベクトルＧ ｓ（それぞれ発電機１３に供給される）。エンジン及び動力伝達装 置１４には、車両搭載電源の所望回転数が駆動系列に、発電機回転数を変える目 的で、場合によっては、発電機動力伝達変換比ｎ ｓの制御によっても供給され 、更に、エンジン及び動力伝達装置１４には、車両搭載電源による、駆動系列Ｍ ｍｏｔ ａｎｆへの要求モーメントが供給される。加算点１６には、制御可能 な負荷の、目標電圧Ｐ ｓＶ Ｕｓに関して配分された電力が供給される。この 電力並びに更に給電可能な電力から、差電力Ｐ ｄｉ ｆｆ（目標電圧に関しての所要電力−給電された電力）が形成される。 車両搭載電源マネージャでの理論的な差電力を求めるために、車両搭載電源が モデルによりシミュレーションされる。このやり方について、ここでは、実際の 車両搭載電源（図１）で説明する。加算点１６には、実際に供給される発電機電 力Ｐ Ｇｅｎ、バッテリから実際に供給される電力Ｐ Ｂａｔ、並びに、目標電 圧での制御可能負荷の所要電力Ｐ ｓＶ Ｕｓ及び目標電圧での非制御可能負荷 の所要電力Ｐ ｎｓＶ Ｕｓが供給される。車両搭載電源では、常に、電力補償 されており、即ち、発電電力は消費電力と同じである。発電電力も、殊に、消費 電力も実際電圧に依存する。目標電圧で、供給電力と消費電力との間に差が生じ た場合、車両搭載電源−実際電圧は調整されて、実際電圧での負荷電力が発電電 力と同じであるようにされる。これは、ブロック１７に関数によって示されてい る。車両搭載電源マネージャでは、この電圧変化が予め算出され、つまり、車両 搭載電源の状態に変化が始まる前に、例えば、負荷がスイッチングされる。車両 搭載電源実際電圧は、車両搭載電源での変化が起こった後、許容偏差範囲外にな るということが予測される場合、車両搭載電源マネージャは、これを回避するた めの措置をとる。 エンジンと動力伝達装置１４並びに発電機１３との 間に、別の矢印が記入されており、この矢印は、エンジン乃至内燃機関回転数ｎ ｍｏｔが発電機１３の駆動にとって重要であるということをシンボル表示して いる。発電機１３は、公知のように、エンジン１４によって、場合によっては、 動力伝達装置を介して駆動される。従って、達成可能な発電機回転数は、エンジ ン回転数と、場合によっては、できる限り既存の動力伝達装置を考慮して相関さ れている。動力伝達装置の制御によって、発電機回転数の、エンジン回転数への 依存を制御することができる。 図１に記載された量及び相関関係図を用いて、本発明のエネルギマネージメン トは、制御装置１０内に含まれている車両搭載電源マネージャにより実施される 。その際、車両搭載電源マネージは、発電機１３、バッテリ１２、駆動系列、殊 に、エンジン及び動力伝達装置１４並びに車両の負荷を駆動し、これらは、図１ には、詳細に示されておらず、平均して、車両搭載電源での補償された充放電バ ランスがとられ、特定の範囲乃至帯域内の電圧状態が保持される。 車両搭載電源マネージャは、バッテリ状態、発電機状態、駆動系列状態、車両 搭載電源電圧乃至バッテリ電圧並びに所要の電力に基づいて、電力形成乃至電力 配分用の適切なストラテジについて判定する。その際、付加的に、更に、制御可 能電気負荷と非制御可能電気負荷とを区別し、その際、後者は、制御可能でない 電気負荷を形成する。この負荷には、装置全体の正常な機能にとってどうしても 必要であるので、どんな状況下でもスイッチオフする必要がない負荷が属してい る。 制御可能な電気負荷には、車両搭載電源マネージャが、その都度使用される電 力を割り当てて給電する。この割当給電時には、スイッチオン特性及びスイッチ オフ特性並びにスイッチオン乃至スイッチオフ時点が用いられる。更に、車両搭 載電源マネージャは、発電機制御にとって重要な量を供給する。例えば、発電機 の励磁巻線によって給電される励磁電流が、車両搭載電源マネージャによって調 整され、その際、その都度優勢な条件を考慮することができる。車両搭載電源マ ネージャは、最適な車両搭載電源目標電圧を算出して、その電圧を実際電圧と比 較し、適切な接続を介して、発電機回転数を決めるバラメータを制御することが できる。 図２には、車両搭載電源マネージャの主要部が詳細に示されている。その際、 制御装置は、車両搭載電源マネージャプラス予制御部として示されている。車両 搭載電源マネージャプラス予備制御部には、以下の入力量が供給される：駆動系 列及び車両搭載電源による所要トルクＭ ｆ、所要電力Ｐ ｆ、許容スイッチン グ時間、つまり、所要電力を給電する必要がある時間ｔ ｓ、未来の走行周期に ついての情報ＦＺ、調整器 ２１によって供給された調整量（調整器出力量Ｐ ｓｔｅｌｌとして電力情報を 含む）。更に、車両搭載実際電圧Ｕ ｉｓｔ、バッテリ状態についての情報ＢＺ 、発電機状態ＧＺ、並びにエンジン乃至内燃機関の回転数ｎ ｍｏｔが供給され る。 この各量並びに別の量から、車両搭載電源マネージメントプラス制御部は、エ ネルギマネージメント乃至エネルギ配分のために必要な制御量を求め、接続部を 介して、車両搭載電源の相応の構成要素乃至エンジン自体に送出する。 車両搭載電源マネージメントプラス予制御部から送出される出力量は：目標電 圧に関する制御可能な負荷の割り当てられた電力Ｐ ｓＶ Ｕｓ、発電機回転数 を変える目的で（場合によっては、発電機動力伝達装置の変換比の変化によって も）、車両搭載電源による駆動系列への所望回転数ｎ ｓ、車両搭載電源駆動系 列による所要トルクＭ ｍｏｔ ａｎｆ、励磁電流Ｉ ｅｒｒ、発電機制御用、 例えば、パルスインバータの制御用のパラメータベクトルＧ ｓ、車両搭載電源 −目標電圧Ｕ ｓである。更に、調整器２１には、出力量、調整器制御用、例え ば、調整器内に集積化された積分器Ｒｅｇ ｓの設定用パラメータが供給される 。車両搭載電源−目標電圧Ｕ ｓは、調整器２１の入力側と接続されている加算 点２２に供給され、そこで、車両搭載電源−実際電圧Ｕ ｉｓｔと重畳されて、 調整器２１用の電圧依存入力量が形成される。 車両搭載電源の出力量の決定について、図３に示された関連図を用いて説明す る。図３のブロック接続図では、第１のブロック２３は、予制御部を示し、この 予制御部には、バッテリ状態及び発電機状態に関する情報が供給されている。更 に、予制御部２３には、エンジン回転数ｎ ｍｏｔ、車両搭載電源−実際電圧Ｕ ｉｓｔ、所要電力Ｐ ｆ及び車両搭載電源−目標電圧Ｕ ｓが供給されている 。これらの各量は、適切な検出手段を用いて測定乃至求められる。これらの各量 は、予制御部２３で、目標電圧に関する所要電力と供給された電力との差に相応 する差電力Ｐ ｄｉｆｆの形成のために使用される。 予制御部内で検出された差電力は、ブロック２４に、つまり、第１の入力量と してのバッテリマネージメントを含むマネージメントストラテジ部に供給される 。マネージメントストラテジ部のブロック２４の別の入力量は：調整器（ブロッ ク２１）の出力量ｐ ｓｔｅｌｌ、駆動系列による、車両搭載電源への所要トル クＭ ｆ、エンジン回転数ｎ ｍｏｔ、所要電力Ｐ ｆ、許容スイッチング時間 ｔ ｓ、つまり、所要電力Ｐ ｆを供給する必要がある時間である。マネージメ ントストラテジ部のブロック２４には、更に、未来の走行周期ＦＺについての情 報が供給され、同様に、バッテリ状態及び発電機状態に関 する情報が供給される。 供給された情報並びに予制御部２３で求められた差電力に依存して、ブロック ２４で、つまり、マネージメントストラテジ部で、電圧調整器用の制御信号Ｒｅ ｇ ｓが送出される。これらの信号は、調整器制御用のパラメータ、例えば、電 圧調整器内に集積化された積分器の設定用のパラメータを示す。 マネージメントストラテジ部２４の別の出力量として、発電機により実施され る電力変化量ΔＰ ｇｅｎが、ブロック２５（発電機制御部を発電機駆動部を含 めて示す）に供給される。このブロック２５では、発電機にとって重要な量が求 められる。例えば、この量は、励磁電流Ｉ ｅｒｒ、発電機制御、例えば、発電 機のパルスインバータの制御用に使用されるパラメータベクトルＧ ｓである。 更に、車両搭載電源によって、駆動系列ｎ ｓへの所要回転数が、発電機回転数 を変える目的で送出され、その際、この信号に、発電機動力伝達装置の変換比の 変化を含んでもよい。最後に、更に、車両搭載電源による、駆動系列への所要ト ルクＭ ｍｏｔ ａｎｆが送出される。別のブロック２６内では、負荷制御が行 われる。そのために、ブロック２６内には、マネージメントストラテジ部２４か ら、負荷マネージメントを介して実施される電力変化量ΔＰ ｓＶが供給される 。車両搭載電源目標電圧Ｕ ｓは、マネージメントストラテジ部２４によって、 一方では、発電機制御部２５に、他方では、負荷制御部２６に供給され、別の評 価装置で固有の信号として使用される。 車両搭載電源一目標電圧Ｕ ｓ及び負荷マネージャを介して実施される電力変 動ΔＰ ｓＶに依存して、負荷制御部は、目標電圧ｐ ｓｖ Ｕｓに関して制御 可能な負荷の配分された電力を検出する。この配分された電力に依存して、制御 可能な負荷は、車両搭載電源マネージメントからスイッチングオン又はスイッチ ングオフされる。 図２及び３に示されているように、車両搭載電源マネージャは、２つの主要ブ ロック、つまり、調整器２１とブロック、車両搭載電源マネージメント及び予制 御部２０とから構成されている。予制御部は、実現された電力と未来の所要電力 とから、調整すべき電力差を算出する。つまり：Ｐ ｄｉｆｆ＝Ｐ ｇｅｆ−Ｐ ｒｅａｌを算出する。発生した差は、車両搭載電源マネージャの手段によって 、車両搭載電源での電圧降下を回避乃至最小にするために、所要電力の配分に至 る迄補償される必要がある。特定の電圧許容偏差帯域を離れないようにする必要 がある。電力整合用の可能な手段は、例えば、発電機励磁の制御又は所定負荷用 の電力配分の変化である。この手段は、車両搭載電源マネージャが、所望のエネ ルギ配分に問題があることを確定した場合に開始される必要がある。 未来に実施可能な電力を正確に評価しないことによる、目標電圧からの電圧の 偏差は、電圧調整器により補償される。その調整量、電力変化は、電力変化を、 どのように実施すべきかを判定するマネージメントストラテジ部の入力量である 。 マネージメントストラテジ部の範囲内で、付加的に、車両搭載電源−目標電圧 が測定され、この電圧は、実質的に、所望のバッテリ電圧により決定される。調 整器並びに予制御及びマネージメントストラテジを含むエネルギマネージメント 構造の共働により、発電機、バッテリ、駆動系列及び電気負荷の共働を所定の所 望の経過に適合させることができる。常に、実際電圧も供給される予制御部によ って、車両搭載電源電圧を狭幅の許容偏差帯域内に保持することができる。目標 電圧からの偏差は、調整器２１によって調整される。 適切なマネージメントストラテジによって、それぞれの状態にとって理想的な 、エネルギ発生、エネルギ配分及びエネルギ消費の組み合わせを設定することが できる。適切な手段としては、例えば、エンジン回転数、例えば、低バッテリ蓄 電状態での無負荷回転数の上昇、又は、過度に強い負荷、例えば、熱形式の負荷 を生じない条件での発電機の過励磁がある。また、バッテリ蓄電状態の劣化時に 非臨界的な負荷を遮断することもできる。同様に、車両の加速中、発電機の遮断 又は負荷の遮断によって、エンジンを負荷する発電機 モーメントを低減してもよい。どのようなストラテジにより、エネルギ配分する かについては、予め設定することができ、車両搭載電源マネージャによって考慮 される。 既述のエネルギマネージメントの拡張用の１手段について、以下、図４を用い て説明する。図４には、予期される走行周期ＦＺの検出の際、多数の車両内に何 れにせよ設けられているナビゲーションシステムが一緒に考慮されている実施例 が示されている。このナビゲーションシステムは、多数の情報を提供し、この情 報は、予期される未来のエンジン回転数の評価の際に一緒に考慮することができ る。 図４では、ナビゲーションシステムが２７で示されている。これは、走行期間 についての情報Ｔ Ｆ、直ぐ次の時間に予期される道路の形式（自動車道路、街 道、市街地）についての情報Ｓｔｒ、並びに、予期される交通発生を考慮した、 道路の状態についての情報Ｚ Ｓｔｒを供給する。ナビゲーションシステムで利 用される情報は、ブロック２８で、未来の平均エンジン回転数の評価のために使 用される。その際、短期間の、中期間の、又は、長期間の回転数を測定すること ができる。未来の平均エンジン回転数の評価のためのブロック２８では、ベクト ルｎ ｚｕｋが形成され、このベクトルは、未来の平均回転数供給のベクトルと して使用され、コンポーネントｎ ｋｕｒｚを有して いる。このコンポーネントは、予期される短期間の回転数供給である。同様のベ クトルは、中期間の回転数供給ｎ ｍｉｔｔｅｌ及び長期間の回転数供給ｎ ｌ ａｎｇを形成することができる。そのようにして形成されたベクトルは、ブロッ ク２９内で、バッテリ状態の評価時に一緒に考慮される。バッテリ蓄電状態を最 適に評価するために、ブロック２９内には、更に、バッテリ蓄電状態についての 情報ＬＺが供給され、この情報は、バッテリ蓄電状態検出部３０で検出される。 バッテリ蓄電状態検出部３０は、その際、例えば、バッテリ電圧Ｕ Ｂａｔ、バ ッテリ電流Ｉ Ｂａｔ、バッテリ温度Ｔ Ｂａｔ及び場合によっては別の量を評 価する。 ブロック２９でのバッテリ状態の評価の際、バッテリ状態Ｚ Ｂａｔは、バッ テリ蓄電状態、未来の予期される回転数及び場合によっては別の予期される量の 関数として特定される。バッテリ状態Ｚ Ｂａｔは、エネルギマネージメント部 ３１に供給される。バッテリ状態Ｚ Ｂａｔとして、例えば、４つの状態（非常 に臨界的、臨界的、十分、良好）を定義することができる。この状態に依存して 、エネルギマネージメント３１は、車両及び車両搭載電源のエネルギ配分全体を 調整する。そのために、エネルギマネージメント３１は、制御信号を相応のコン ポーネントに送出し、例えば、無負荷−目標回転数ｎ １１ ｓ、動力伝達装置 制御部のスイッチング切換値ｎ ｓｃｈａｌｔ ｓ、利用可能な負荷電力Ｐ ｖ ｅｒ等を送出する。 ナビゲーションシステムのデータから得られた、未来の平均エンジン回転数の 評価に関する情報を考慮して、エネルギマネージメントの際、予期される回転数 を考慮することができる。従って、未来のエンジン回転数の評価により、例えば 、自動車道路走行が続く結果、高い回転数供給が予期される場合には、場合によ っては、劣化した蓄電状態では、エンジン回転数を上昇させないようにしてもよ い。そのようなやり方により、不必要な回転数上昇を回避し、従って、不必要な 燃費を低減することができる。バッテリ状態の評価時に、実際の蓄電状態を、未 来の回転数供給と一緒に評価し、相応の手段を作動開始することができる。未来 の予期される渋滞走行での劣悪な蓄電状態は、その際、高い回転数供給で引き続 いて自動車道路走行する際の同じ蓄電状態よりも一層臨界的に評価される。未来 の走行周期についての情報が分からない場合には、最悪の場合から出発する必要 があり、固定的に決められた蓄電状態限界値を下回ると即座に、バッテリ蓄電状 態の改善のための手段を作動開始する必要がある。その際、既述の手段により、 電気負荷を遮断し、無負荷運転回転数を上昇させ、回転数レベル等の上昇用の動 力伝達装置制御部を制御し始める必要がある。この手段により、比較的高い燃料 需要乃至機能損失となる。 この比較的高い燃料需要乃至機能損失は、ナビゲーションシステムにより供給さ れた情報の評価の際に回避することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カール−ハインツ カイザー ドイツ連邦共和国 Ｄ―71732 タム ウ ラッハー ヴェーク 12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 自動車でのエネルギ配分用の装置であって、内燃機関によって駆動される 発電機と制御装置とを有しており、前記発電機は、少なくとも１つのバッテリを 有する車両搭載電源及び幾つかの負荷に給電し、前記制御装置には、前記車両搭 載電源及び前記内燃機関から所要の情報が供給されて、前記車両搭載電源又は前 記内燃機関の相応のコンポーネント用の制御及び／又は調整量が求められる装置 において、制御装置（１０，２０，２４）は、エネルギマネージメントを実行し 、該エネルギマネージメントは、車両搭載電源と内燃機関との間のエネルギ配分 を、予め決めることができる要件に従って行い、前記エネルギ配分は、車両搭載 電源−目標電圧（Ｕ ｓ）が、予め決めることができる限界の下側であるという 条件を考慮して行われることを特徴とするエネルギ配分用の装置。 ２． 制御装置は、マイクロプロセッサとして構成されており、適切なユニット として設けられているか、又は、内燃機関の制御装置内又は電圧調整器内に統合 されている請求項１記載のエネルギ配分用の装置。 ３． 制御装置は、車両搭載電源マネージャ及び予制御用手段を有しており、供 給された情報から、予め 決めることができるエネルギ配分ストラテジを用いて少なくとも１つの目標電圧 （Ｕ ｓ）を求め、該目標電圧は、求められた実際電圧（Ｕ ｉｓｔ）と比較さ れ、該比較の際、調整器は、電力調整量（ｐ ｓｔｅｌｌ）を形成し、該電力調 整量は、発電機調整時に考慮される請求項１又は２記載のエネルギ配分用の装置 。 ４． バッテリ状態検出部（１８）及び発電機状態検出部が設けられており、該 バッテリ状態検出部（１８）及び発電機状態検出部は、それぞれ車両搭載電源マ ネージャと接続されている請求項１〜３までのいずれか１記載のエネルギ配分用 の装置。 ５． 以下の情報又は予め設定可能な数の以下の情報が、最適なエネルギ配分を 検出するために、車両搭載電源マネージャによって評価される： 所要電力（Ｐ ｆ） 所要電力を形成する必要がある、許容されたスイッチング時間（ｔ ｓ） バッテリ状態（ＢＺ） 発電機状態（ＧＺ） 車両搭載電源−実際電圧（Ｕ ｉｓｔ） 駆動系列（Ｔｒｉｅｂｓｔｒａｎｇ）による車両搭載電源への要求モーメント （Ｍ ｆ） 走行周期（ＦＺ） 電力送出としての調整器出力量（調整量）（Ｐ ｓｔｅｌｌ） 内燃機関回転数（ｎ ｍｏｔ） 請求項１〜４までのいずれか１記載のエネルギ配分用の装置。 ６． 制御装置乃至車両搭載電源マネージャは、以下の出力信号又は以下の出力 信号の幾つかを発生する： 目標電圧に関する非制御可能負荷の電力（Ｐ ｎｓＶ Ｕｓ） 発電機回転数を変える目的、即ち、発電機の動力伝達の変換比を考慮して、車 両搭載電源による駆動系列への所望回転数（ｎ ｓ） 車両搭載電源による駆動系列への要求モーメント（Ｍ ｍｏｔ ａｎｆ） 励磁電流（Ｉ ｅｒｒ） 発電機制御用、例えば、整流器ブリッジのパルスインバータの制御用のパラメ ータベクトル（Ｇ ｓ） 車両搭載電源目標電圧（Ｕ ｓ） 請求項１〜５までのいずれか１記載のエネルギ配分用の装置。 ７． マネージメントストラテジが決定される車両搭載電源マネージメント部（ ２４）及び予制御部（２３）及び調整器（２１）は、別個のユニットとして構成 されている請求項１〜６までのいずれか１記載 のエネルギ配分用の装置。 ８． 車両搭載電源マネージメント部（２４）は、発電機制御部（２５）に制御 信号を供給し、該制御信号は、発電機によって実施すべき電力変化を行い、負荷 制御部（２６）に信号を伝送し、該信号は、電力変化を負荷マネージメント部を 介して行い、その際、発電機制御部（２５）も負荷制御部（２６）も当該各制御 部側で制御信号を送出する請求項１〜７までのいずれか１記載のエネルギ配分用 の装置。 ９． 予期される走行周期（ＦＺ）の検出は、車両内に既存のナビゲーションシ ステム（２７）を用いて行われ、該ナビゲーションシステムは、走行期間及び／ 又は道路の形式及び／又は道路の状態についての情報を供給し、その際、ブロッ ク（２８）内で、前記ナビゲーションシステムにより供給された前記情報を用い て、未来の平均エンジン回転数の評価が行われる請求項１〜８までのいずれか１ 記載のエネルギ配分用の装置。 １０． バッテリ蓄電状態の評価の際、未来のエンジン回転数の評価が一緒に考 慮され、その際、バッテリ状態の評価を用いて、エネルギマネージメントの操作 が行われる請求項１〜９までのいずれか１記載のエネルギ配分用の装置。