JP4482232B2 - 自動車におけるエネルギーの配分方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
従来技術
本発明は自動車におけるエネルギーの配分方法および装置に関するものである。
【０００２】
自動車構成要素の既知の制御においては、ソフトウェアが機能に基づいて構造化されている。この場合、種々の機能が同じ調節要素にアクセスする可能性が存在する。ソフトウェア部分の互換可能性は高い費用をかけた場合においてのみ可能である。モジュール的展開は行われていない。
【０００３】
この状況を改善するために、例えばドイツ特許公開第４１１１０２３号（米国特許第５３５１７７６号）において、自動車全体の制御を可能にし、かつ制御指令に対する階層指令構造を有する制御方法ないし制御装置が記載されている。ここに記載の制御構造は調整要素を含み、調整要素は、より上位の階層レベルから出力された命令を、後位の階層レベルに対する命令に変換する。階層構造において、上位から下位に順送される命令の内容は、個々の階層レベル間のインタフェースを決定する物理量を示している。この場合、上記のインタフェースは、車両運動の物理的データ、特に駆動列およびブレーキの物理的データを提供するものである。それ以上に、搭載電源におけるエネルギー配分を考慮した車両制御の考察は記載されていない。
【０００４】
設備される電気的出力は、ある場合には、将来１５ｋＷまで上昇する可能性がある。「最悪ケース」においては、電気的連続出力が７ｋＷになる可能性がある（個々の消費機器の最大電力を用いた、正常運転において考えられる消費機器の組み合わせに対応する）。短時間型消費機器をさらに操作することにより、この値は１０ｋＷ以上に上昇する可能性がある。電動機および／またはランプを同時に投入した場合、起動電流により無視できない追加の電力ピークが発生することがある。
【０００５】
この数値は将来の搭載電源並びにこのような搭載電源に対する制御装置への要求を示している。１つ以上のバッテリおよび発電機は、車両が常に利用可能なように設けられていなければならない。このことは、機関の起動を常に可能にするために、バッテリ充電状態が限界値を下回っていないことを境界条件として、電気的出力バランスが平均的に保持されなければならないことを意味している。消費機器の故障（例えば低電圧による制御装置の故障）を回避するために、所定の電圧限界を下回ったりまたは超えたりしてはならない。将来の、起動停止装置または運動量利用装置のような駆動装置設計は、機関の停止時においては機関に連結された発電機が出力を発生しないので、搭載電源にさらに厳しい要求を与えることになる。
【０００６】
電気的出力の発生は車両の燃料需要にも影響を与える。１００Ｗの電気的出力の発生は燃料需要を約０．１７リットル／１００ｋｍだけ上昇させる。車両重量を５０ｋｇ上昇させると、同じ量の燃料需要を発生させる。同時に電気的出力を著しく上昇させたときの燃料需要の減少は、一方で出力発生、出力配分および出力利用の効率が改善され、他方で駆動列および搭載電源の協働（全体効率）が最適化されたときにのみ可能である。
【０００７】
全体効率の改善は、搭載電源構成要素（例えば発電機、１つ以上のバッテリ、消費機器、電圧制御部、ＤＣ／ＤＣ変換器）の制御を調整する搭載電源管理により達成可能である。同様に、搭載電源管理により、最悪ケースにおけるバッテリおよび発電機への要求を低減させることができる（例えば−２５℃において起動可能）。稀に発生するこのようなケースは、搭載電源管理の手段により（例えば駆動装置の回転速度レベルの上昇または消費出力の低減により）抑制させることができる。
【０００８】
上記の要求をそれにより満たすことができ、かつ階層制御構造内に組み込まれている搭載電源管理構造を提供することが本発明の課題である。
１９９７年１０月１６日付けの未公開ドイツ特許出願第１９７４５８４９．１号に搭載電源管理が記載されている。エネルギー配分は搭載電源マネージャー（搭載電源管理部）として作動する制御装置により行われる。制御ユニットに、必要な情報が供給され、これらの情報から、制御ユニットは、搭載電源および内燃機関の構成要素の制御方式を実行する。搭載電源と内燃機関との間のエネルギー配分は、設定可能な要求により、搭載電源目標電圧（Ｕ＿ｓ）が設定可能な制限範囲内にあるという条件を考慮して行われる。搭載電源管理部の具体的な対応並びに階層制御構造内への組込みは記載されていない。
【０００９】
１９９７年３月７日付けの同様に未公開のドイツ特許出願第１９７０９３１７．５号から、車両全体装置の階層基本構造の原理が既知である。ここでは、車両調整部が、構成要素、即ち駆動装置（機械的出力発生源）、車両運動、車体および内部空間、および搭載電源（電気的出力発生源）に対する指令伝送部である。この構造の個々の構成要素間の通信は、上位の構成要素とこれに割り当てられた構成要素との間のみにおいて、固定の所定通信連絡の範囲内で行われる。これらの通信は、基本的に、より上位の階層レベルの構成要素からより下位の階層レベルの構成要素へ与えられかつ被指令構成要素により満たされなければならない指令、より下位の階層レベルの構成要素からより上位の階層レベルの構成要素へも与えられかつ被要求構成要素により満たされるべき要求、および被問い合わせ構成要素から問い合わせ構成要素への回答が期待される問い合わせである。構成要素間のこれらの所定の通信連絡の範囲内で、車両の制御が行われる。車両の制御のために、個々の構成要素間の定義されたインタフェースを示す固定の所定物理量が伝送される。搭載電源調整部の形態は示されていない。
【００１０】
発明の利点
上記の搭載電源管理部は、搭載電源の制御したがってエネルギー配分の制御を車両全体階層構造内に組み込むことを可能にする。これにより、エネルギー配分のための全体装置および制御装置のより大きな一覧性が達成され、およびソフトウェアのモジュール的展開が可能とされる。その理由は、搭載電源管理部（搭載電源マネージャー）のオブジェクト指向構造が全体装置の構造に対応して与えられるからである。
【００１１】
搭載電源ないし搭載電源管理部の構造が極めて簡単であることが特に有利である。個々の構成要素間のインタフェースおよび交換される変数は純論理的性質を有し、即ちハードウェアおよび実施形態に無関係である（例えば回転速度、出力、トルク、電圧等）。これにより、利点として、ソフトウェアの再使用性、容易な拡張可能性、良好な一覧性および容易な適用可能性が得られる。
【００１２】
さらに、以下に詳細に説明される搭載電源調整部が、発電機、電圧制御器、電気的消費機器、バッテリおよび場合により存在するＤＣ／ＤＣ変換器の協働を調整することが有利である。駆動列との調整は、搭載電源調整部の上位の構成要素（車両調整部）により提供される。他の実施形態においては、上位の構成要素のこの役目をさらに受け持ちかつ駆動列を同時に考慮する搭載電源管理部が設けられている。電気的出力の発生、配分、蓄積および利用のための適切な方法が決定される。これにより車両の利用性が向上される。その理由は、負荷バランスが確保され、搭載電源電圧が所定の範囲内に動的かつ静的に保持され、搭載電源と駆動装置との動的協働が改善され、そしてバッテリの寿命が延長されるからである。この場合、境界条件としてできるだけ少ない燃料需要が考慮される。
【００１３】
以下に説明される、下位の部分装置を調整する上位のブロックを有する構造により、部分装置が最適に調整される。この構造は上位のエネルギー管理を可能にする。
【００１４】
実施形態の説明
図１は、冒頭記載の従来技術から既知の、車両全体装置の階層基本構造の原理を示す。車両調整部は、構成要素、即ち駆動装置、車両運動、車体および内部空間、および搭載電源に対する指令伝送部である。以下に、搭載電源の構成要素、およびそれに付属の、車両調整部とのインタフェースを詳細に説明する。個々の構成要素は、実施形態に応じてそれぞれ、個々の制御装置として形成されてもよく、または制御装置において、個々のソフトウェア・ブロックとして、あるいはそれらの複合として形成されてもよい。
【００１５】
図２は搭載電源の構成要素の改良された統合原理を示す。搭載電源の役目は、車両の電気的消費機器に対する電気的出力（電力）の供給である。さらに、発電機の励磁したがって機械的出力（動力）の受入れが制御されることにより、搭載電源（発電機を介して）は、機械的出力を調節する可能性が存在する。特殊な例においては、発電機が機械的出力を放出するモータ運転において発電機が駆動されることにより、機械的出力の供給もまた可能である。搭載電源の機械的受取り出力の設定は、例えば内燃機関の暖機運転の支援に使用され、この場合、駆動装置は追加負荷トルクを要求し、したがって暖機運転過程を短縮し、または追加のブレーキ・トルクを形成するために、例えば車両運動の構成要素に要求を出す。搭載電源の機械的出力の放出は、駆動装置の「ブースト」として利用することができる。
【００１６】
搭載電源構成要素である発電機およびバッテリは搭載電源の課題を満たすために必ず必要である。この場合、複数のバッテリ例えば２つのバッテリからなる搭載電源が考えられる。出力ポテンシャルに関するデータ、例えばバッテリ充電状態およびバッテリ劣化度の評価、発電機温度の評価等のデータが測定値として存在しないかぎり、これらのデータを作成可能にするために、上位の搭載電源管理部に対して、発電機構成要素のみならずバッテリ構成要素もまた状態検出部（ＧＺＥ発電機状態検出部、ＢＺＥバッテリ状態検出部）を有している。複数の電圧をもつ搭載電源においては、他の構成要素として、電圧変換のための１つまたは複数のＤＣ／ＤＣ変換器が必要である。
【００１７】
搭載電源調整部は搭載電源構成要素を制御し、即ち搭載電源調整部は車両調整部の要求が搭載電源に変換される方式を決定する。電気的消費機器調整部は、実施形態に応じてそれぞれ、固有の搭載電源構成要素または搭載電源調整部の一部分である。その課題は、搭載電源構成要素に付属の電気的消費機器（例えば加熱）の出力要求の集計、車両調整部におけるこの出力の要求、並びに消費機器への出力配分である。
【００１８】
搭載電源構成要素である電圧制御部は必ずしも必要ではない。この構成要素は、搭載電源管理において、発電機がその出力限界にあるとき、即ち電気的出力需要にもはや対応できなくなったとき、搭載電源電圧を所定の範囲に保持する働きをする。電圧制御部は、搭載電源管理部に、（搭載電源目標電圧Ｕ_sollと搭載電源実際電圧Ｕ_istとの差Ｕ_soll−Ｕ_istから決定された）出力需要不足を伝送する。搭載電源管理部は、それに基づいて、電気的出力需要を低減する措置（例えば電気的消費機器の遮断）、または例えば発電機回転速度の変化のようなより高い電気的出力の発生を可能にする措置を導く。電圧制御部は単に優先順位の高い仮想電気的消費機器とみなしてもよい。電圧制御部は、発電機構成要素に付属しかつ発電機励磁の制御により要求される搭載電源電圧を調節する発電機制御部と同じではない。
【００１９】
図３は電気的出力の供給を要求する構成要素間の通信を示す。車両調整部は搭載電源調整部に電気的出力供給ポテンシャルＰ_Potentialを問い合わせ（問い合わせ連絡）、電気的出力供給ポテンシャルＰ_Potentialは存在するすべての電圧レベルに配分される。この問い合わせは発電機およびバッテリに供給される。ポテンシャルは、必要ならば、優先順位を付けた異なる部分量で与えられる。したがって、バッテリのポテンシャルは、バッテリ側からの希望値であるバッテリ電力（充電電力または放電電力）、最大可能放電電力および最大可能充電電力に分割され、それぞれ付属のバッテリ電圧を含んでいる。バッテリ状態に応じてそれぞれ、これらの電力に優先順位が付けられている。したがって、バッテリ充電状態が低い場合、充電は極めて高い優先順位を有している。同時に、搭載電源調整部は、（ＤＣ／ＤＣ変換器が存在する場合）ＤＣ／ＤＣ変換器のポテンシャルを問い合わせる。このポテンシャルは、例えばパワー半導体の限界温度により制限されている。このポテンシャルは、バッテリおよび発電機の出力ポテンシャルを制限することができる。電気的出力ポテンシャルは、例えば全負荷特性曲線群の評価により決定され、その全負荷特性曲線群は、最大励磁における回転速度および異なる発電機出力電圧に対して、発電機出力電流を示している。１つ以上のバッテリのポテンシャルは、例えば搭載電源仕様から導かれる所定の電圧においてバッテリがいかなる出力を放出可能または供給可能であるかが評価されることにより決定される。ＤＣ／ＤＣ変換器のポテンシャルは、変換器のレイアウトおよび外部影響例えば温度の関数である。変換器はその仕様に対応する出力を転送できるが、構成要素の温度が高い場合、この転送量は低下される。変換器のポテンシャルは、例えば温度の関数である特性曲線により決定されてもよい。
【００２０】
搭載電源調整部は、バッテリおよび発電機のポテンシャル・データを解釈し、かつポテンシャルの問い合わせを車両調整部に回答する。
それに続いて、車両調整部から搭載電源調整部に、出力供給（電気的出力Ｐ_el）に関する指令が出される（指令連絡）。搭載電源調整部は、（出力供給に関する問い合わせにおいて、優先順位が付けられたポテンシャル・データに応じて）バッテリ状態および発電機状態の関数として、個々の部分構成要素（例えばバッテリおよび発電機）への出力指令の配分を決定し、およびそれに続いて、目標電圧（Ｕ_soll）の設定の下に出力発生を発電機に依頼する。消費出力が既知であるとき、Ｕ_sollは特定の発電機出力に対応し、即ち、Ｕ_sollの代わりに出力Ｐを設定することができる。消費出力が正確に既知でないとき、出力設定において、目標電圧から異なる出力が設定され、即ちバッテリ出力はもはや希望する値に対応しない。Ｕ_sollの設定において、発電機は、（可能なとき）電圧が調節されるように多くの出力を発生させる。得られた搭載電源電圧は、バッテリ出力を決定する（バッテリ出力は直接制御可能ではなく、バッテリ電圧により調節される）。同時に、搭載電源調整部はＤＣ／ＤＣ変換器のための出力電圧（Ｕ_out）を設定する（指令）。指令連絡の範囲内で、車両調整部は、搭載電源調整部に場合により低減すべき消費電力（Ｐ_eV）を割り当てる。
【００２１】
電圧制御部は、指令連絡の範囲内で電圧目標値（Ｕ_soll）を含む。電圧制御部は電圧目標値（Ｕ_soll）を電圧実際値と比較する。電圧制御部は、その結果の関数として、電圧差を解消することを目的として、搭載電源調整部を介して車両調整部から仮想電気的出力（Ｐ_eV）を要求する（要求連絡）。
【００２２】
図４は搭載電源の機械的出力（Ｐ_mech）の要求における通信流れを示す。この出力は、正（機械的出力の受取り）であるのみならず負（機械的出力の放出）であることもある。
【００２３】
車両調整部は搭載電源の機械的出力ポテンシャル（Ｐ_{mech,Potential}）を問い合わせる。搭載電源調整部は、発電機の機械的出力ポテンシャル、バッテリの電気的出力ポテンシャル、およびＤＣ／ＤＣ変換器の電気的出力ポテンシャルを問い合わせる（問い合わせ連絡）。発電機がモータ運転をしているときの機械的出力の放出ポテンシャル（発生可能な機械的出力）は、出力が放出されているときの回転速度および搭載電源電圧から計算される（Ｐ_mech＝ｆ（ｎ，Ｕ））。この場合、回転速度は問い合わせにおいて伝送される（許容されるギヤ段の関数として複数の値もまた伝送される）。回答は同時に必要な電気的出力に関するデータを含む。機械的出力の受取りポテンシャルは全負荷特性曲線群および効率から決定される。搭載電源への電気的出力要求、バッテリ・ポテンシャル、発電機ポテンシャルおよび変換器ポテンシャルの関数として、搭載電源調整部は機械的出力の供給ポテンシャルを決定する。この機械的出力の供給ポテンシャルは同様に種々の優先順位に従って配分される。機械的出力の放出に関する要求がある場合、バッテリは、搭載電源、および発電機のモータ運転のための電気的出力を供給しなければならないので、バッテリ・ポテンシャルが制限値である。機械的出力の追加受取りに関する要求は電気的出力の放出上昇を意味する。この出力をバッテリから受け取ることができない場合、追加の機械的出力の受取りは可能ではなく、または追加の電気的消費機器が投入されなければならない。即ち、この結果として、搭載電源調整部を介して車両調整部に、発電機の追加問い合わせ、即ち電気的消費ポテンシャル（Ｐ_eV）（出力をさらにどの程度受取り可能か）が挿入される。車両調整部は、搭載電源に、機械的出力（Ｐ_mech）の供給を依頼する。搭載電源調整部は、発電機に、機械的出力を設定することを依頼する（指令連絡）。これは直接出力設定（Ｐ_mech）により可能である。この出力は、例えば、暖機運転支援のような機能に対し、または目標電圧（Ｕ_soll）の設定により、車両調整部において駆動装置から要求される。Ｐ_mechは機械的出力の放出に関する要求があったときに設定され、Ｕ_sollは機械的出力の受取りに関する要求があったときに設定される。バッテリ出力はバッテリ電圧の関数として設定される。
【００２４】
電圧制御等は電気的出力要求の場合と同様に行われる。
同じ機能が達成される他の実施形態が図５に示されている。全体車両との結合は、構成要素即ち消費機器調整部および駆動列管理部を介して行われる。図１ないし図４に示した実施形態においては、構成要素即ちＤＣ／ＤＣ変換器制御部、発電機管理部およびバッテリ管理部が搭載電源を構成する。この場合、消費機器調整部は車両部分を含むすべての構成要素に分割され、一方、図５に示す実施形態における駆動列管理部は車両運動および駆動装置に対するインタフェースを示しているが、搭載電源に関係する部分を示しているにすぎない。
【００２５】
したがって、図１ないし図４の実施形態における搭載電源調整部は以下に記載の搭載電源管理部と同一ではない。搭載電源調整部は、図１ないし図４の実施形態においては、主として車両調整部内で行われる搭載電源管理の一部である。図１ないし図４に示す構造は全体車両構造を考慮している一方で、図５においては、搭載電源に関連する部分のみが示されている。
【００２６】
電気的出力の発生および利用を調整可能にするために、図５に示す実施形態においては、発電機状態、バッテリ状態、駆動装置状態および消費機器状態に関するデータが使用される。それに対応して、部分構成要素即ちバッテリ管理部、発電機管理部、駆動列管理部、消費機器調整部および多重電圧搭載電源においてはＤＣ／ＤＣ変換器制御部が与えられる。
【００２７】
バッテリは電気エネルギーのための蓄積器である。バッテリは電力を受け取るのみでなく電力を放出する。バッテリ管理部は搭載電源内に存在するすべてのバッテリ（例えば３６Ｖバッテリおよび１２Ｖバッテリ）の運転を調整する。バッテリ管理部はバッテリ側から見た最適バッテリ電圧を決定し、かつ付属のバッテリ電力並びに放電ポテンシャルおよび充電ポテンシャル（最大充電電力ないし放電電力）を決定する。充電ないし放電の緊急性を強調するために、出力データが判定される。したがって、例えば限界バッテリ充電状態に到達した場合、高い優先順位で充電電力が要求されるが、安全に関係する消費機器に対しては、さらにバッテリから電力を放出させることができる。
【００２８】
発電機管理部は、電気的出力発生ポテンシャル、即ちその瞬間に放出される出力、その時点の発電機回転速度における最大放出可能出力および回転速度情報を計算する。回転速度情報は、全励磁において発電機が最大出力を放出可能な回転速度範囲を表わしている。機械的出力ポテンシャル、即ちその瞬間に受け取られる機械的出力、およびモータ運転における最大放出可能機械的出力（駆動列と結合された始動充電発電機のみにおける車両駆動装置のブースト）が同様に決定される。同様に搭載電源管理部から要求される電気的出力の発生のために必要となる予期される機械的出力が、同様に評価される。発電機管理部は、搭載電源管理部からの出力発生に関する指令を変換し、これにより所定の目標電圧に制御させる。
【００２９】
搭載電源および駆動装置は発電機を介して相互に影響を与えているので、駆動列管理部は搭載電源管理のために必要である。即ち、駆動装置はそのときの発電機回転速度を決定し、したがって瞬間最大発生可能電気的出力を決定するからである。これに対し、発電機は駆動装置に対して追加の機械的負荷を示す。駆動装置したがって発電機の回転速度レベルは、長期の出力バランスしたがって搭載電源の設計における重要な変数に対して重要である。搭載電源に対して、駆動装置の下記の変数、即ち回転速度ポテンシャルおよび機械的出力ポテンシャルが重要である。即ち、駆動装置が（一定速度において）その時点の回転速度をどの範囲で変化可能であるか、ないし駆動装置が発電機の駆動に対して必要な機械的出力を供給可能であるか、が重要である。これは、特に全負荷過程において、および上記の出力要求に対応可能な今後の発電機においては自明ではない。ポテンシャル・データがそれぞれ判定され、即ち駆動装置は、回転速度ないし出力の変化のために必要な措置を、効率、エミッション等へのその影響に関して評価し、その結果の関数として、個々のポテンシャルに対する優先順位を決定する。他方で、搭載電源は、トルク反作用により駆動装置をも調節する。したがって、駆動装置は搭載電源にその効率を改善する出力要求を出すことができる。低負荷過程において発電機により上昇された内燃機関の負荷または全負荷において発電機により低減された負荷がこれに属する。
【００３０】
電気的消費機器は消費機器調整部を介して出力を要求する。同時に、消費機器調整部は、搭載電源管理部により割り当てられた出力を個々の消費機器に配分する課題を有している。
【００３１】
搭載電源管理部は上記の構成要素の上位にある。搭載電源管理部は、電気的消費機器の出力要求を出力発生ポテンシャルと比較し、そして個々の構成要素の要求を考慮して、出力発生および出力利用方式を決定する。この場合、出力発生は、電気的消費機器の出力要求の優先順位、バッテリ要求の優先順位および駆動装置からの要求の優先順位の関数である。この場合、常に考慮すべき境界条件は、仕様の電圧限界から外れていないこと、およびバッテリ充填状態が限界値以下に低下していないことである。搭載電源管理部は、設定すべき発電機出力、利用可能な消費機器出力およびバッテリ出力を決定し、そして必要な場合に駆動装置に回転速度レベルの変更を要求する。搭載電源管理部が電気的出力発生のための指令を与える前に、搭載電源管理部は発電機により予期される負荷を駆動装置に通信する（負荷応答）。これにより、機関は動的負荷変化に対する準備をすることができる。その後、搭載電源管理部は出力供給および出力引取りに対する指令を与える。割り当てられたバッテリ出力からバッテリ電圧が与えられる。例えば、１４Ｖ／４２Ｖ搭載電源においては、３６Ｖバッテリの電圧が発電機出力に対する目標値であり、したがって発電機出力を決定する。１４Ｖ電圧は、１つ以上のＤＣ／ＤＣ変換器（電源変換器、バッテリ変換器）を介して４２Ｖ発電機電圧から発生される。即ち、１４Ｖバッテリの電圧は、出力電圧値としてＤＣ／ＤＣバッテリ変換器に与えられる（バッテリ変換器は電源変換器と同一であってもよい）。引き取るべき消費出力は消費機器調整部に割り当てられ、消費機器調整部は消費機器を切り換える。
【００３２】
したがって、搭載電源管理部から部分構成要素へ次のインタフェースが与えられる。
ＤＣ／ＤＣ変換器へ：
仕様書に記載の最高温度（半導体限界温度）Ｔ_Grenzおよびその時点の測定変換器電流Ｉ_Wandlerを同時に通信することによる（測定により決定される）変換器温度Ｔ_Wandlerに関する各変換器タイプ（例えば電源変換器、バッテリ変換器）の問い合わせ。指令として、電源変換器に対してのみならずバッテリ変換器（存在する場合）に対する出力電圧Ｕ_Wandler__outの設定。出力電圧は、搭載電源管理部により、例えば設定すべきバッテリ電圧を考慮して決定される。
【００３３】
消費機器調整部へ：
その値が、例えば個々の消費機器に割り当てられている固定値から決定される消費出力Ｐ_v__Forderungの要求。
【００３４】
問い合わせインタフェースは消費機器の投入ポテンシャル（Ｐ_v__pot）を示し、投入ポテンシャル（Ｐ_v__pot）は、作動していない個々の消費機器の集計により、表の値から得られる。
【００３５】
他の問い合わせインタフェースは、一時的に割り当てられた（公称出力およびピーク出力に従って配分された）出力がどの程度利用可能であるかの問い合わせである（Ｐ_v__verwert）。これもまた表から決定される。これは、ある実施形態においては、１２Ｖおよび４２Ｖ消費機器に対する構成要素を含む。このことは、連続的な出力調節が可能でない場合に必要である。この問い合わせが行われない場合、搭載電源管理部は消費されなかった出力を割り当て、この結果、搭載電源電圧が上昇することになる。
【００３６】
問い合わせインタフェースは、構成要素Ｐ_12V、Ｐ_42Vを用いてＰ_vを形成する。このインタフェースを介して、搭載電源管理部は、消費出力の設定（引取り）に関する問い合わせを伝送する。個々の消費機器への出力の配分は消費機器調整部において行われる。
【００３７】
発電機管理部へ：
搭載電源管理部は、発電機管理部において、上記のように決定された出力発生ポテンシャルＰ_gen__potを問い合わせる。この問い合わせにおいて、例えば次の構成要素、即ちそのときに発生された測定電気的出力Ｐ_istおよび最大発生可能出力Ｐ_maxが含まれる。この値は回転速度の関数である。最大発生可能出力は調節可能な発電機回転速度に対して与えられ、発電機回転速度は駆動装置の回転速度および駆動装置と発電機との間の変速比の関数である。発電機の実際回転速度、最大可能回転速度および最小可能回転速度における最大出力もまた与えられる。さらに、最大出力における可能な発電機過励磁もまた使用される。この場合、発電機管理部は発電機のブースト能力を独自に決定する。出力値の種々のクラスへの分割、例えば効率を最適にした出力発生、出力を最適にした出力発生、発電機の熱的状態（過励磁）に基づく時間的に制限された可能な出力発生が考えられる。出力ポテンシャルの境界条件は、出力を利用可能にするために必要な時間である。
【００３８】
さらに、発生すべき所定の電気的出力における発電機の上記のように決定された機械的出力需要（Ｐ_mech）が問い合わされる。駆動列と結合された始動充電発電機、またはモータ運転において車両駆動装置を増幅しまたは置換え可能な発電機を有する車両においては、インタフェースの拡張が必要である。このとき、Ｐ_mechは所定の回転速度における電気機械のモータ運転における出力でもある。Ｐ_mechはこの場合、負である（電気機械が出力を放出する）。
【００３９】
搭載電源と発電機との間の指令連絡は出力発生に関する発電機への指令（Ｐ_gen）を示す。このインタフェースは、発電機制御の目標電圧として与えられる発電機の出力電圧を定義する。即ち、発生すべき出力の対応電圧への変換を、搭載電源管理部においても行うことができる。このインタフェースは、このとき電圧インタフェースＵ_gen__outに変化する。
【００４０】
駆動列管理部へ：
搭載電源と駆動列との間の要求連絡として、例えば暖機運転支援（より高い負荷）または加速時における負荷の軽減に対する機械的出力Ｐ_BNの搭載電源管理部への要求が存在する。要求された出力の割当を搭載電源管理部が決定する。出力は主として発電機により設定される（電気的出力発生の機械的逆結合）。発電機のモータ運転による可能な駆動支援を有する車両においては、これは所定の回転速度における支援すべき出力の要求（トルク要求に対応する）でもある。しかしながら、この場合、他のインタフェース、即ち駆動装置の搭載電源へのポテンシャル問い合わせ、例えば所定の回転速度における発電機の機械的駆動ポテンシャルＰ_BN__Pが設けられている。
【００４１】
問い合わせ連絡は搭載電源管理部による駆動装置の出力発生ポテンシャル（Ｐ_Antrieb__max）の問い合わせを示す。このポテンシャルは駆動装置の最大出力であり、これは電気的出力発生のために利用可能でありかつ特性曲線群から得られる。この場合、境界条件はそれぞれ、発電機回転速度に対応する値である。トルク変化のために一定発電機回転速度における最大出力が問い合わされた場合、回転速度変化が目的であり、したがって電気的出力発生が改善され、回転速度の変化における最大出力が伝送される。この問い合わせに対する回答はさらに、ポテンシャルが利用可能な時間を含む。
【００４２】
他の要求連絡はＰ_Antriebである。この要求連絡は、電気的出力発生に対する機械的出力の設定に関する要求を表わす。境界条件として、出力要求の理由、即ち回転速度変化による出力変化または（一定回転速度における）トルク変化による出力変化が伝送される。
【００４３】
バッテリ管理部へ：
問い合わせ連絡として、充電並びに放電に対する１つ以上のバッテリおよび付属の１つ以上のバッテリ電圧の電気的出力ポテンシャルＰ_bat__opt即ち受取り出力ないし放出出力に関する問い合わせが存在する。ポテンシャルは最大充電出力および充電電圧ないし最大放電出力ないし放電電圧の関数として形成される。さらに、問い合わせ連絡として、バッテリ側からの１つ以上の希望電圧Ｕ_bat__optおよび付属の出力Ｐ_bat__optに関する問い合わせが設定されている。電圧は充電／放電方式および有効時間に影響を与える要因の関数である。
【００４４】
この場合、上記の構成要素は、発電機、バッテリ、ＤＣ／ＤＣ変換器のようなハードウェア部分の管理および制御のためのソフトウェア部分である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態が図面の図１に示され、かつ上記の記載において詳細に説明される。
【図２】 本発明の実施形態が図面の図２に示され、かつ上記の記載において詳細に説明される。
【図３】 本発明の実施形態が図面の図３に示され、かつ上記の記載において詳細に説明される。
【図４】 本発明の実施形態が図面の図４に示され、かつ上記の記載において詳細に説明される。
【図５】 本発明の実施形態が図面の図５に示され、かつ上記の記載において詳細に説明される。

Claims (11)

1. 上位の構成要素（搭載電源調整部、搭載電源管理部）およびこれより下位の、少なくとも１つの発電機および少なくとも１つのバッテリを制御するための構成要素からなる階層制御構造が使用され、
   所定の通信連絡を有する所定のインタフェースが上位の構成要素と下位の構成要素との間に存在する、
   自動車内において搭載電源が少なくとも１つのバッテリおよび少なくとも１つの発電機を有する、自動車におけるエネルギーの配分方法において、
   全車両構造内に階層制御構造が埋め込まれ、全車両構造内において、上位の構成要素が車両調整部と通信し、かつ上位の構成要素が車両調整部の要求を搭載電源に転送すること、および
   通信連絡として、被指令構成要素により満たされなければならない指令、被要求構成要素により満たされるべき要求、および被問い合わせ構成要素により回答されなければならない問い合わせが設定され、
   下位の少なくとも１つの発電機構成要素と上位の構成要素との間で、指令として、設定すべき出力ないし電圧が伝送され、問い合わせとして、発電機の出力発生ポテンシャルが伝送され、
   下位の少なくとも１つのバッテリ構成要素と上位の構成要素との間で、問い合わせとして、バッテリの電気的出力ポテンシャルが伝送されることを特徴とする自動車におけるエネルギーの配分方法。
2. 問い合わされた出力発生ポテンシャルが、そのときに発生される発電機の電気的出力および最大発生可能出力を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 問い合わせとして、上位の構成要素から発電機構成要素へ発電機の機械的出力需要が伝送されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 問い合わせとして、上位の構成要素からバッテリ構成要素へバッテリの希望電圧および希望出力が伝送されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 構成要素として少なくとも１つのＤＣ／ＤＣ変換器が設けられ、ＤＣ／ＤＣ変換器と上位の構成要素との間で、指令として、ＤＣ／ＤＣ変換器の出力電圧が伝送され、問い合わせとして、出力ポテンシャルが伝送されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 出力ポテンシャルの問い合わせの代わりに、ＤＣ／ＤＣ変換器電流、ＤＣ／ＤＣ変換器温度および制限温度が問い合わされることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. 構成要素として少なくとも１つの搭載電源電圧制御部が設けられ、搭載電源電圧制御部と上位の構成要素との間で、指令として、目標電圧が伝送され、要求として、電気的出力が搭載電源電圧制御部から上位の構成要素へ伝送されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記上位の構成要素のさらに上位に車両調整部が設けられ、前記上位の構成要素に、前記上位の構成要素に対する指令として、電気的および／または機械的出力の供給および／または低減すべき電気的消費出力が伝送され、問い合わせとして、車両調整部から電気的および／または機械的出力供給ポテンシャルが伝送され、場合により要求として、電気的出力が伝送されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
9. 構成要素として消費機器調整部が設けられ、消費機器調整部は上位の構成要素において消費出力を要求し、消費機器調整部において、上位の構成要素は、消費機器の投入ポテンシャルを問い合わせ、かつ指令として、設定すべき消費出力を伝送することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
10. 構成要素として駆動列管理部が設けられ、駆動列管理部は上位の構成要素において機械的出力を要求し、駆動列管理部において、上位の構成要素から駆動装置の出力発生ポテンシャルが問い合わされ、かつ上位の構成要素が、駆動列管理部から設定すべき機械的出力を要求することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
11. 上位の構成要素およびこれより下位の、少なくとも１つの発電機および少なくとも１つのバッテリを制御するための構成要素からなる階層制御構造を備え、
    所定の通信連絡を有する所定のインタフェースを上位の構成要素と下位の構成要素との間に備えた、
    自動車内において搭載電源が少なくとも１つのバッテリおよび少なくとも１つの発電機を有する、自動車におけるエネルギーの配分装置において、
    全車両構造内に階層制御構造が埋め込まれ、全車両構造内において、上位の構成要素が車両調整部と通信し、かつ上位の構成要素が車両調整部の要求を搭載電源に転送すること、および
    通信連絡として、被指令構成要素により満たされなければならない指令、被要求構成要素により満たされるべき要求、および被問い合わせ構成要素により回答されなければならない問い合わせが設定され、かつインタフェースが、少なくとも１つの発電機構成要素と上位の構成要素との間で、指令として、設定すべき出力ないし電圧を含み、問い合わせとして、発電機の出力発生ポテンシャルを含み、少なくとも１つのバッテリ構成要素と上位の構成要素との間で、問い合わせとして、バッテリの電気的出力ポテンシャルを含むことを特徴とする自動車におけるエネルギーの配分装置。

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