DE10114011A1 - Steuerungssystem und Steuerungsverfahren eines kombinierten Systems mit Nebenbatterie und Generator - Google Patents
Steuerungssystem und Steuerungsverfahren eines kombinierten Systems mit Nebenbatterie und GeneratorInfo
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Abstract
Ein Steuerungssystem und ein Steuerungsverfahren eines kombinierten Systems mit einer Nebenbatterie und einem Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem werden offengelegt, wobei eine Fahrzeugsteuerung einen Nebenbatterielademode, in dem eine elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems der Nebenbatterie und dem Motor zugeführt wird, und einen Nebenbatterieentlademode wiederholt, in dem die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems und die elektrische Leistungsabgabe, die aus der Nebenbatterie entladen wird, dem Motor zugeführt werden. In solch einer Steuerung werden die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems und die elektrische Leistungsabgabe, die aus der Nebenbatterie entladen wird, auf Werte eingestellt, um den maximalen Gesamtwirkungsgrad vorzusehen, der in Verbindung mit einem Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie während des Nebenbatterielademodes berechnet wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungs
system und ein Steuerungsverfahren eines kombinierten Systems
mit Nebenbatterie und Generator.
In den vergangenen Jahren sind Forschung und Entwicklung
angestrengt worden, um ein Elektrofahrzeug mit einer Nebenbatte
rie und einem Generator (Generator für elektrische Leistung) als
eine kombinierte Kraftquelle für einen Antriebsmotor und Neben
aggregaten hinsichtlich der Verbesserung des Leistungswirkungs
grads der kombinierten Kraftquelle vorzusehen.
In solch einem Elektrofahrzeug wurde ein Brennstoffzellen
leistungserzeugungssystem als ein zu installierender Generator
elektrischer Leistung ausgewählt.
In Fahrzeugen, die mit Brennstoffzellenleistungserzeugungs
systemen und Nebenbatterien ausgerüstet sind, gibt es zwei Typen
von Betriebsmodes.
Ein typisches Beispiel ist ein erster Mode, bei dem die elek
trische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungs
systems dem Motor, den Nebenaggregaten und der Nebenbatterie
zugeführt wird, und wobei der erste Mode im Wesentlichen beibe
halten wird, selbst wenn das Fahrzeug zu einem Halt gekommen
ist. Dieser Mode wird im Folgenden als Nebenbatterielademode
bezeichnet.
Der andere Mode dient dazu, die elektrische Leistungsabgabe
sowohl der Nebenbatterie als auch des Generators elektrischer
Leistung dem Motor und den Nebenaggregaten zuzuführen, während
die Nebenbatterie nicht durch den Generator elektrischer Leis
tung geladen wird. Dieser Mode wird im Folgenden als Nebenbatte
rieentlademode bezeichnet.
In solch einem Fahrzeug mit diesen zwei Betriebsmodes ist es
erforderlich, den Gesamtwirkungsgrad des Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystems und der Nebenbatterie hinsichtlich der
beiden Betriebsmodes mit Blick auf eine Verbesserung des Ener
gieverbrauchs zu vergrößern.
Mit Blick auf die Untersuchungen des Erfinders der vorliegen
den Erfindung haben die Nebenbatterie und das Brennstoffzellen
leistungserzeugungssystem Betriebswirkungsgrade, deren Charakte
ristiken in Fig. 4 gezeigt sind.
Da die Nebenbatterie Energieverluste wegen Wärmeentwicklung
aufgrund des Innenwiderstands hat, nimmt der Betriebswirkungs
grad in dem Maß ab, wie die Menge der in die Nebenbatterie zu
ladenden oder aus der Nebenbatterie zu entladenden elektrischen
Leistung zunimmt, wie durch eine Kurve a für die Darstellung des
Entlademodes und eine Kurve b für die Darstellung des Lademodes
gezeigt wird.
Das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem hat eine ähnli
che Charakteristik auch dadurch, dass es dieselben Energiever
luste wegen Wärmeentwicklung wie die Nebenbatterie hat und
zusätzlich unter dem Betriebswirkungsgrad eines Kompressors für
die Zufuhr von Sauerstoff zu der Brennstoffzelle leidet, woraus
eine Abnahme des Betriebswirkungsgrads mit der Zunahme der Menge
der abgegebenen elektrischen Leistung folgt, wie durch eine
Kurve c in Fig. 4 gezeigt wird.
Aus den obigen Gründen steigt für den Fall, dass die elektri
sche Leistung im Nebenbatterielademode dem Antriebsmotor und den
Nebenaggregaten mit einer konstanten Rate zugeführt wird, das
Maß der elektrischen Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystem mit einer Zunahme der Menge der in die
Nebenbatterie zu ladenden elektrischen Leistung an, woraus sich
eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads des kombinierten Systems
ergibt.
Es wird hier bemerkt, dass unter dem Gesamtwirkungsgrad
typisch ein Gesamtbetriebswirkungsgrad verstanden wird, der sich
ergibt, wenn das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem mit
Brennstoff betrieben wird, mindestens ein Teil der elektrischen
Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems
für das Laden der Nebenbatterie verwendet wird, und anschließend
die Nebenbatterie entladen wird.
Um eine Abnahme des Gesamtwirkungsgrads zu vermeiden, wurde
bisher ein Betriebsverfahren zur Verwendung vorgeschlagen, das
die Menge der in die Nebenbatterie zu ladenden elektrischen
Leistung verringert, wenn die für den Antriebsmotor und die
Nebenaggregate angeforderte elektrische Leistung zunimmt.
Fig. 8 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Wirkungsgrad der
Erzeugung elektrischer Leistung des Brennstoffzellenleistungs
erzeugungssystems, dem Entladewirkungsgrad der Nebenbatterie und
dem Gesamtwirkungsgrad hinsichtlich der elektrischen Leistungs
abgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems (Abszisse
der Fig. 8). Hier werden verschiedene Kurven abgeleitet unter
einer Bedingung, bei der die angeforderte elektrische Leistung
für den Antriebsmotor und die Nebenaggregate 60 kW beträgt.
Da in dem Nebenbatterieentlademode die Summe der elektrischen
Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems
und der von der Nebenbatterie entladenen elektrischen Leistung
dem Antriebsmotor und den Nebenaggregaten zugeführt wird, wird
das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem eine elektrische
Leistungsabgabe bei einer Zunahme der von dem Brennstoffzellen
leistungserzeugungssystem produzierten Menge der elektrischen
Leistungsabgabe mit einem reduzierten Leistungserzeugungswir
kungsgrad erzeugen, wie durch die Kurve a in Fig. 8 gezeigt. Da
im Gegensatz dazu die Menge der von der Nebenbatterie zu entla
denen elektrischen Leistung in dem Maß abnimmt, wie die Menge
der elektrischen Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungs
erzeugungssystem zunimmt, nimmt der Entladewirkungsgrad der
Nebenbatterie zu, wie durch die Kurve b in Fig. 8 gezeigt.
Dieses bewirkt, dass der Gesamtwirkungsgrad der elektrischen
Leistungsabgaben, der von dem Brennstoffzellenleistungserzeu
gungssystem und der Nebenbatterie zu liefern sind, sich entlang
der in Fig. 8 gezeigten Kurve c verändert, mit einem sich erge
benden maximalen Gesamtwirkungsgrad, der sich aus dem besonderen
Verhältnis zwischen der Menge der elektrischen Leistungsabgabe
des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems und der Menge der
von der Nebenbatterie zu entladenden elektrischen Leistungsab
gabe ableitet.
Auf der Basis des obigen besonderen Verhältnisses wird die
Menge einer jeden Leistungsabgabe der Nebenbatterie und des
Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems auf jeweilige Werte
eingestellt, um den maximalen Gesamtwirkungsgrad zu erreichen.
Der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie verändert sich in dem
Nebenbatterielademode durch Steuerung der Nebenbatterie, wie in
Fig. 9 gezeigt. Auch wird der Ladewirkungsgrad der Nebenbatte
rie, der im Wesentlichen mit einem aktuelleren Ladewirkungsgrad
der Nebenbatterie korrespondiert, wenn die Nebenbatterie in dem
kombinierten System geladen wird, ermittelt durch Multiplizieren
des Leistungserzeugungswirkungsgrads des Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystems und dem Ladewirkungsgrad der Nebenbatte
rie, die beide auf der Basis aktueller Messungen oder Ähnlichem
ermittelt werden. Die Abszissenachse stellt die angeforderte
elektrische Leistung des Antriebsmotors und der Nebenaggregate
dar.
In Fig. 9 bezeichnet die Kurve a den Ladewirkungsgrad der
Nebenbatterie, wenn die Laderate der Nebenbatterie konstant
gehalten wird, die Kurve b bezeichnet den Ladewirkungsgrad der
Nebenbatterie, wenn die Laderate der Nebenbatterie proportional
zur Menge der an den Antriebsmotor und die Nebenaggregate zu
liefernden elektrischen Leistung ist, und die Kurve c bezeichnet
den Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie, wenn bei Absenken des
Ladewirkungsgrads auf einen gegebenen Pegel die Menge der in die
Nebenbatterie zu ladenden elektrischen Leistung verringert wird,
um zu verhindern, dass der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie
niedriger als ein gegebener Pegel ist.
Während die Nebenbatterie mit generativer Energie geladen
wird, die durch den Antriebsmotor während einer Abbremsung des
Fahrzeugs erzeugt wird, hat ferner der Leistungserzeugungswir
kungsgrad des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems keine
Beziehung zur Nebenbatterie, und der Ladewirkungsgrad der Neben
batterie, die mit der generativen Energie geladen wird, verän
dert sich entlang der Kurve d, die in Fig. 9 gezeigt wird.
In dem Nebenbatterielademode wurde versucht, verschiedene
Steuerungen zu kombinieren mit Blick auf die Verbesserung sowohl
des Energieverbrauchswirkungsgrads des Fahrzeugs als auch des
elektrischen Leistungswirkungsgrads.
Nebenbei ergaben weitere Forschungen und Entwicklungen, dass
selbst dann, wenn die Steuerungen auf die oben diskutierte Weise
eingestellt wurden, um so den maximalen Gesamtwirkungsgrad in
dem Batterieentlademode zu erreichen, es schwierig war, den
maximalen Gesamtwirkungsgrad über verschiedene Betriebsbedingun
gen des Fahrzeugs zu erreichen. D. h., in dem oben vorgeschlage
nen Verfahren kann der Gesamtwirkungsgrad nicht über alle
Betriebsbedingungen erreicht werden, in denen elektrische Ener
gie durch das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem unter
Nutzung von Brennstoff produziert und in die Nebenbatterie
geladen wird, die dann anschließend mit elektrischer Leistungs
abgabe entladen wird.
Hier wird ein Bezug gemacht auf Fig. 10, die verschiedene
Kurven für die Gesamtwirkungsgrade zeigt, welche ermittelt wer
den, wenn die Menge der dem Antriebsmotor und den Nebenaggrega
ten zuzuführende elektrischen Leistung in dem Nebenbatterie
entlademode 60 kW beträgt. Die Abszissenachse stellt die elek
trische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungs
systems dar, und mehrere Kurven sind für jeden Wirkungsgrad in
den Fällen aufgetragen, in denen die Nebenbatterie in dem Neben
batterielademode geladen wird.
Wie aus Fig. 10 zu erkennen ist, schwankt der Gesamtwirkungs
grad hinsichtlich der elektrischen Leistungsabgabe des Brenn
stoffzellenleistungserzeugungssystems (Abszisse von Fig. 10) in
Abhängigkeit von den Wirkungsgraden, die erreicht werden, wenn
die Nebenbatterie geladen wird. Z. B. wird in dem Fall, in dem
der Wirkungsgrad 70% beträgt, wenn die Nebenbatterie geladen
wird, der maximale Pegel des Gesamtwirkungsgrads 65%, wie durch
die Kurve B gezeigt wird.
In dem Fall, dass in einem Steuerungssystem ohne Berücksich
tigung des Ladewirkungsgrads der Nebenbatterie verlangt wird,
dass auf einer Charakteristikkurve 100% erreicht wird, wird der
maximale Gesamtwirkungsgrad erreicht, wenn die elektrische Leis
tungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 20 kW
beträgt und die von der Nebenbatterie entladene elektrische
Leistungsabgabe 40 kW (d. h. 60 kW - 20 kW) beträgt.
Angenommen jedoch, dass der Ladewirkungsgrad der Nebenbatte
rie 70% beträgt, wird der maximale Gesamtwirkungsgrad in einem
Punkt B in Fig. 10 unter Bedingungen erreicht, in denen die
elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeu
gungssystems 36 kW beträgt und die von der Nebenbatterie entla
dene elektrische Leistungsabgabe 24 kW (d. h. 60 kW - 36 kW)
beträgt. In diesem Fall wird der Gesamtwirkungsgrad in dem Punkt
A niedriger als, wie erwartet, der maximale Gesamtwirkungsgrad,
wobei die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystems 20 kW beträgt und die von der Nebenbatte
rie entladene elektrische Leistungsabgabe 40 kW beträgt.
So variiert der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie in dem
Nebenbatterielademode in Abhängigkeit von den Betriebsbedingun
gen des Fahrzeugs, und der Gesamtwirkungsgrad hat ein Maximum,
das in Abhängigkeit von dem Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie
in dem Nebenbatterielademode schwankt.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die durch
den Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten, obigen
Situationen zu überwinden und ein Steuerungssystem und ein Steu
erungsverfahren eines kombinierten Systems mit einer Nebenbatte
rie und einem elektrischen Leistungserzeuger vorzusehen, um den
maximalen Gesamtwirkungsgrad zu im Wesentlichen allen Zeitpunk
ten über alle Betriebsbedingungen hinweg vorzusehen, wobei
selbst dann, wenn der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie vari
iert, der elektrische Leistungserzeuger elektrische Energie
erzeugt, die in die Nebenbatterie geladen wird, welche dann mit
einer elektrischen Leistungsabgabe entladen wird.
In der vorliegenden Erfindung steuert ein Steuerungssystem
ein kombiniertes System mit einer Nebenbatterie und einem elek
trischen Leistungserzeuger, der als eine Leistungsversorgung für
eine Last dient, wobei die Nebenbatterie unter Nutzung des elek
trischen Leistungserzeugers geladen wird. Das Steuerungssystem
wird vorgesehen mit: einem Ladewirkungsgradberechnungsabschnitt,
der den Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie in Verbindung mit der
elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers
berechnet; einem Gesamtwirkungsgraddatenberechnungsabschnitt,
der die Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der angefor
derten elektrischen Leistung der Last berechnet; und einem elek
trischen Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt, der die Zuwei
sung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der
elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers
steuert, die beide an die Last geführt werden. Der elektrische
Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt stellt die elektrische
Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungs
abgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die
Last geführt werden, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der
Gesamtwirkungsgraddaten ein.
Mit anderen Worten: ein Steuerungssystem, das solch ein kom
biniertes System der vorliegenden Erfindung steuert, wird vorge
sehen mit: einer Einrichtung für die Berechnung des Ladewir
kungsgrads der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen
Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers; einer Ein
richtung für die Berechnung von Gesamtwirkungsgraddaten in
Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung der Last;
und einer Einrichtung für die Steuerung der Zuweisung der elek
trischen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der elektrischen
Leistungsabgabe der elektrischen Leistungserzeugers, die beide
der Last zugeführt werden, wobei sie die elektrische Leistungs
abgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des
elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen
sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungs
graddaten eingestellt.
Daneben berechnet ein Verfahren der Steuerung solch eines
kombinierten Systems der vorliegenden Erfindung den Ladewirkungs
grad der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen Leis
tungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers; berechnet das
Verfahren Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der gefor
derten elektrischen Leistung der Last; und steuert das Verfahren
die Zuweisung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbatterie
und der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungs
erzeugers, die beide der Last zuzuführen sind, während es die
elektrische Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elektri
sche Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die
beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungs
grads und der Gesamtwirkungsgraddaten eingestellt.
Andere und weitere Merkmale, Vorteile und Nutzen der vorlie
genden Erfindung werden offensichtlicher werden aus der folgen
den Beschreibung, die in Verbindung mit den folgenden Zeichnun
gen genommen wird.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm für die Veranschaulichung einer
bevorzugten Ausführungsform eines Steuerungssystems nach der
vorliegenden Erfindung, wobei das Steuerungssystem in einer
Anwendung auf ein von einer Brennstoffzelle angetriebenes Fahr
zeug gezeigt wird;
Fig. 2 ist ein allgemeines Flußdiagramm für die Veranschauli
chung der grundlegenden Abfolge der Steuerung, die durch das in
Fig. 1 gezeigte Steuerungssystem erreicht wird;
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm für die Veranschaulichung der
grundlegenden Abfolge der Berechnung der elektrischen Leistungs
abgabe, die durch die Nebenbatterie entladen wird, und der elek
trischen Leistungsabgabe, die durch das Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystem produziert wird;
Fig. 4 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristik der Lade- und Entladewirkungsgrade einer Nebenbatterie
und des Wirkungsgrads der elektrischen Leistungsabgabe eines
Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem, das durch den Erfin
der der vorliegenden Erfindung untersucht wurde;
Fig. 5 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristiken der Gesamtwirkungsgrade, die für die jeweiligen Lade
wirkungsgrade der Nebenbatterie in Verbindung mit der Menge der
elektrischen Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeu
gungssystem aufgetragen wurden;
Fig. 6 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristiken der Gesamtwirkungsgrade, die für die jeweiligen Lade
wirkungsgrade der Nebenbatterie in Verbindung mit der Menge der
elektrischen Leistungsabgaben des Brennstoffzellenleistungs
erzeugungssystem aufgetragen wurden;
Fig. 7 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristiken der Gesamtwirkungsgrade, die für die jeweiligen Lade
wirkungsgrade der Nebenbatterie in Verbindung mit der Menge der
elektrischen Leistungsabgaben des Brennstoffzellenleistungs
erzeugungssystem aufgetragen wurden;
Fig. 8 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristiken des Wirkungsgrads der elektrischen Leistungsabgabe des
Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem und des Ladewirkungs
grads und des Gesamtwirkungsgrads der Nebenbatterie während
eines durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten
Nebenbatterieentlademodes;
Fig. 9 ist ein Graph für die Veranschaulichung der Charakte
ristiken der Ladewirkungsgrade der Nebenbatterie für jeden Steu
erungsmode während eines durch den Erfinder der vorliegenden
Erfindung untersuchten Nebenbatterielademodes; und
Fig. 10 ist ein Graph, der die Charakteristiken zeigt für die
Veranschaulichung der Ladewirkungsgrade der Nebenbatterie hin
sichtlich der jeweiligen Gesamtwirkungsgrade während eines durch
den Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten Nebenbatte
rieentlademodes.
Im Folgenden wird ein Steuerungssystem und ein Steuerungsver
fahren eines kombinierten Systems mit einer Nebenbatterie und
einem elektrischen Leistungserzeuger nach einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeich
nungen im Detail beschrieben.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform
eines Steuerungssystems und eines Steuerungsverfahrens eines
kombinierten Systems mit einer Nebenbatterie und einem elektri
schen Leistungserzeuger nach der vorliegenden Erfindung gezeigt,
wobei das Steuerungssystem in einer Anwendung auf ein durch eine
Brennstoffzelle angetriebenes Fahrzeug FV gezeigt wird.
In Fig. 1 enthält das durch eine Brennstoffzelle angetriebene
Fahrzeug FV einen Elektromotor 11, der als Antriebsquelle für
den Antrieb der Räder 10 dient, eine elektrische Leistungsversor
gung mit einem Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 und
einer Nebenbatterie 15 und eine Fahrzeugsteuerung 20, die das
Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 und die Nebenbatte
rie 15 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs
steuert.
Das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 arbeitet so,
dass es Wasserstoffgas durch Umformung von aus Methanol und Was
serstoff bestehendem Brennstoff in einer Brennstoffzelle in Reak
tion mit Sauerstoff bringt, um eine elektrische Leistungsabgabe
zu produzieren.
Das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 ist über
einen Gleichspannungswandler 13 mit einem Inverter 14 verbunden,
der die Gleichspannungsausgabe in eine Wechselspannungsausgabe
umwandelt, die dem Elektromotor 11 und den Hilfsgeräten oder
Nebenaggregaten 16 zugeführt wird, und es ist ebenfalls über den
Gleichspannungswandler 13 mit der Nebenbatterie 15 verbunden.
Der Gleichspannungswandler 13 ist mit der Fahrzeugsteuerung
20 verbunden und wird von ihr gesteuert. Die Fahrzeugsteuerung
20 dient dazu, Steuerungskommandosignale zu erzeugen, um zwi
schen einem ersten Betriebsmode, bei dem die elektrische Leis
tungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 dem
Elektromotor 11, den Nebenaggregaten 16 und der Nebenbatterie 15
zugeführt wird, und einem zweiten Betriebsmode umzuschalten, bei
dem sowohl die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellen
leistungserzeugungssystem 12 als auch die elektrische Leistungs
abgabe, die aus der Nebenbatterie 15 entladen wird, dem Elektro
motor 11 und den Nebenaggregaten 16 zugeführt wird.
Mit solch einer Steuerung der Leistungsabgabe wird die elek
trische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungs
system 12 in der Spannung angehoben oder abgesenkt, und wird der
Nebenbatterie 15 und dem Elektromotor 11 und den Nebenaggregaten
16 über den Inverter 14 zugeführt.
Die elektrische Leistung der Nebenbatterie 15 wird über den
Gleichspannungswandler 13 dem Inverter 14 zugeführt, von dessen
Wechselspannung eine Leistungsabgabe dem Elektromotor 11 und den
Nebenaggregaten 16 zugeführt wird. Wenn der Elektromotor 11 wäh
rend einer Abbremsung des Fahrzeugs eine generative Leistungsab
gabe erzeugt, wird mit der generativen Leistungsabgabe die Neben
batterie 15 über den Inverter 14 und den Gleichspannungswandler
13 geladen.
Die Fahrzeugsteuerung 20 ist verbunden mit einem Gaspedalsen
sor 28, der ein Niederdrücken des Gaspedals erkennt, um ein
dafür bezeichnendes Ausgabesignal zu erzeugen, und einem Dreh
geschwindigkeitssensor 29, der die Drehgeschwindigkeit des Elek
tromotors 11 erkennt, um ein dafür bezeichnendes Ausgabesignal
zu erzeugen. So berechnet die Fahrzeugsteuerung 20 die angefor
derte Menge der elektrischen Leistung in Abhängigkeit von den
Betriebsparametern wie das Niederdrücken des Gaspedals und der
Drehgeschwindigkeit des Elektromotors 11.
Die Fahrzeugsteuerung 20 ist auch verbunden mit einem Span
nungssensor 21, der die Gesamthöhe der Ausgangsspannung der
Nebenbatterie 15 erkennt, um ein dafür bezeichnendes Erkennungs
signal zu erzeugen, einem elektrischen Stromsensor 22, der die
Gesamtmenge des elektrischen Stroms erkennt, um ein dafür
bezeichnendes Erkennungssignal zu erzeugen, und einem Tempera
tursensor 23, der die Temperatur der Nebenbatterie 15 erkennt,
um ein dafür bezeichnendes Erkennungssignal zu erzeugen. Die
Fahrzeugsteuerung 20 berechnet die Restkapazität (den Ladungs
zustand) SOC, mit dem die Nebenbatterie 15 geladen ist, die
Menge der zu entladenden elektrischen Leistung, die Menge der zu
ladenden elektrischen Leistung, einen elektrischen Entladewir
kungsgrad und einen elektrischen Ladewirkungsgrad in Abhängig
keit von diesen Erkennungssignalen.
Ferner ist die Fahrzeugsteuerung auch verbunden mit einem
Spannungssensor 25, der die Gesamtspannung der elektrischen Leis
tungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12
erkennt, um ein dafür bezeichnendes Erkennungssignal zu erzeu
gen, und einen elektrischen Stromsensor 26, der den elektrischen
Strom des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12 erkennt,
um ein dafür bezeichnendes Erkennungssignal zu erzeugen. Die
Fahrzeugsteuerung 20 berechnet den elektrischen Leistungserzeu
gungswirkungsgrad in Abhängigkeit von diesen Erkennungssignalen.
Nebenbei gesagt, berechnet ein Ladewirkungsgradberechnungsab
schnitt C1 der Fahrzeugsteuerung 20 den Ladewirkungsgrad der
Nebenbatterie 15, berechnet ein Gesamtwirkungsgraddatenberech
nungsabschnitt C2 der Fahrzeugsteuerung 20 die Gesamtwirkungs
graddaten des kombinierten Systems mit der Nebenbatterie 15 und
dem Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12, und steuert
ein Versorgungssteuerungsabschnitt C3 der elektrischen Leistung
der Fahrzeugsteuerung 20 die Zuweisung der elektrischen Leis
tungsabgabe der Nebenbatterie 15 und der elektrischen Leistungs
abgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12 wie ein
elektrischer Leistungsgenerator.
Bei solch einer Struktur des Brennstoffzellen angetriebenen
Fahrzeugs FV steuert das Steuerungssystem der Erfindung wieder
holt das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12 und die
Nebenbatterie 15 in einem "Nebenbatterieentlademode", in dem
sowohl die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystems 12 als auch die elektrische Leistungsab
gabe, die aus der Nebenbatterie 15 entladen wird, dem Elektromo
tor 11 und den Nebenaggregaten 16 zugeführt werden, während die
Nebenbatterie 15 nicht von dem Brennstoffzellenleistungserzeu
gungssystem 12 geladen wird, und in einem "Nebenbatterielade
mode", in dem die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzel
lenleistungserzeugungssystems 12 dem Elektromotor 11 und den
Nebenaggregaten 16 zugeführt wird und auch der Nebenbatterie 15
zugeführt wird, um sie zu laden, in Abhängigkeit von den
Betriebsbedingungen des Fahrzeugs.
Ferner erzeugt der Elektromotor 11 beim Abbremsen des Fahr
zeugs generative Leistung, die der Nebenbatterie 15 zugeführt
wird, um sie zu laden.
Nun wird der Steuerungsfluß der Fahrzeugsteuerung 20 mit
Bezug auf Fig. 2 beschrieben, die ein generelles Flußdiagramm
für die Veranschaulichung der Grundabfolge des Betriebs der
Fahrzeugsteuerung 20 zeigt.
Zu Beginn, d. h. wenn in Schritt 101 ein Zündschalter (nicht
gezeigt) für den Start des Betriebs des Fahrzeugs eingeschaltet
wird, wird in Schritt 102 die Restkapazität SOC der Nebenbatte
rie 15 auf der Basis der Gesamtausgangsspannung der Nebenbatte
rie 15 berechnet.
In Schritt 103 wird der Betriebsmode "Nebenbatterieentlade
mode" in der Fahrzeugsteuerung 20 eingestellt.
In Schritt 104 wird der Betriebsmode erneut geprüft, ob der
gegenwärtige Betriebsmode der "Nebenbatterieentlademode" oder
der "Nebenbatterielademode" ist.
Falls die Fahrzeugsteuerung 20 sich im "Nebenbatterieentlade
mode" befindet, geht der Betrieb zu Schritt 111, in dem geprüft
wird, ob die Restkapazität SOC der Nebenbatterie 15 größer als
ein niedrigst voreingestellter Wert SOC1 ist.
Falls die Restkapazität SOC der Nebenbatterie 15 größer als
der untere Grenzwert SOC1 ist, geht der Betrieb zu Schritt 112,
während die Fahrzeugsteuerung 20 kontinuierlich in dem "Neben
batterieentlademode" gehalten wird, und die elektrische Leis
tungsabgabe, die von der Nebenbatterie 15 entladen wird, und die
elektrische Leistungsabgabe, die von dem Brennstoffzellenleis
tungserzeugungssystem 12 zu erzeugen ist, auf der Basis der
angeforderten elektrischen Leistung und dem zuletzt im "Neben
batterielademode" ermittelten Ladewirkungsgrad berechnet wird.
Es wird bemerkt, dass der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie in
einem Anfangsschritt auf einen Anfangsvoreinstellungswert von
z. B. 90% eingestellt wird.
In Schritt 113 wird der Gleichspannungswandler 13 so gesteu
ert, dass sowohl die elektrische Leistungsabgabe, die aus der
Nebenbatterie 15 entladen wird, als auch die elektrische Leis
tungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12
dem Elektromotor 11 und den Nebenaggregaten 16 zugeführt werden.
In dem nächsten Schritt 114 wird die Restkapazität SOC der
Nebenbatterie 15 berechnet durch Berechnung der Gesamtspannung
der Nebenbatterie 15 oder der Gesamtwerte ihrer elektrischen
Entladeströme, und der Betrieb kehrt zu Schritt 111 zurück.
Falls in dem Schritt 111 die Restkapazität SOC der Neben
batterie 15 niedriger als der untere Grenzwert SOC1 des vorein
gestellten Werts ist, kehrt der Betrieb zu Schritt 115 zurück,
um ein weiteres Entladen der Nebenbatterie 15 zu verhindern.
In Schritt 115 wird der Betriebsmode umgeschaltet zum "Neben
batterielademode", und der Betrieb kehrt zu Schritt 104 zurück.
Falls in Schritt 104 der Betriebsmode als "Nebenbatterielade
mode" erkannt wird, geht der Betrieb zu Schritt 121, in dem
geprüft wird, ob die Restkapazität der Nebenbatterie 15 niedri
ger als der obere Grenzwert SOC2 des voreingestellten Werts ist.
Falls die Restkapazität SOC der Nebenbatterie 15 niedriger
als der obere Grenzwert SOC2 des voreingestellten Werts ist,
wird der "Nebenbatterielademode" beibehalten, und der Betrieb
geht zu Schritt 122.
In Schritt 122 wird die Zuweisung der elektrischen Leistungs
abgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12 auf die
elektrische Leistungsabgabe, die durch den Elektromotor und die
Nebenaggregate angefordert wird, und auf die elektrische Leis
tung, die der Nebenbatterie 15 zuzuführen ist, innerhalb eines
zulässigen Bereichs eingestellt, der durch den gegebenen Erzeu
gungswirkungsgrad für elektrische Leistung des Brennstoffzellen
leistungserzeugungssystems 12 bestimmt wird. Auch wird in
Schritt 123 die elektrische Leistungsabgabe dem Elektromotor 11
und den Nebenaggregaten 16 in Abhängigkeit von der Zuweisung der
elektrischen Leistungserzeugung zugeführt, und sie wird eben
falls der Nebenbatterie 15 zugeführt, die geladen wird.
In Schritt 124 wird der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15
in einer vorbestimmten Zeitabfolge während einer Zeitspanne
berechnet, in der die Nebenbatterie 15 geladen wird, und in
Schritt 125 wird ein durchschnittlicher Ladewirkungsgrad der
Nebenbatterie 15 in Korrespondenz zu der vorbestimmten Zeitab
folge ermittelt.
In Schritt 126 wird ferner die Restkapazität SOC der Neben
batterie 15 berechnet, und der Betrieb kehrt zu Schritt 121
zurück.
Falls in Schritt 121 die Restkapazität SOC der Nebenbatterie
15 den oberen Grenzwert SOC2 übersteigt, ist ein weiteres Laden
der Nebenbatterie 15 nicht erforderlich, und der Betrieb kehrt
zu Schritt 127 zurück, in dem der Betriebsmode auf den "Neben
batterieentlademode" eingestellt wird. Dann kehrt der Betrieb zu
Schritt 104 zurück.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm für die detaillierte Veranschau
lichung der Grundabfolge der in Schritt 112 angeführten Berech
nung der elektrischen Leistungsabgabe, die aus der Nebenbatterie
15 entladen wird, und der elektrischen Leistungsabgabe, die
durch das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12 erzeugt
wird.
Im Anfangsschritt 131 berechnet die Fahrzeugsteuerung 20 die
von dem Elektromotor 11 und den Nebenaggregaten 16 angeforderte
elektrische Leistungsabgabe auf der Basis der Betriebsbedingun
gen durch Berechnung gegebener Betriebsparameter, wie den Wert
des Niederdrückens, der durch den Gaspedalsensor 28 erkannt
wird.
In dem nächsten Schritt 132 wird der Gesamtwirkungsgrad
(Gesamtwirkungsgraddaten) in Verbindung mit der Menge der durch
das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12 erzeugten
elektrischen Leistungsabgabe aus der angeforderten elektrischen
Leistungsabgabe berechnet.
Hier wird der Gesamtwirkungsgrad in Verbindung mit der Menge
der durch das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12
erzeugten elektrischen Leistungsabgabe abgeleitet, wie in Fig. 5
gezeigt, während der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 als
Parameter behandelt wird, auf der Basis der Beziehung zwischen
dem von der Nebenbatterie 15 entladenen elektrischen Leistungs
abgabe und eines Wirkungsgrads, wie durch eine Kurve a in Fig. 4
gezeigt wird, und der Beziehung zwischen der elektrischen Leis
tungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems 12
und einem Wirkungsgrad, wie durch eine Kurve c in Fig. 4
gezeigt. Auch zeigt Fig. 5 dieselben Charakteristikkurven für
die Ladewirkungsgrade, wenn die angeforderte elektrische Leis
tung 60 kW beträgt, wie in Fig. 10 gezeigt, hinsichtlich der
elektrischen Leistungsabgabe des Brennstoffzellenleistungserzeu
gungssystems (Abszisse von Fig. 10).
Im sich anschließenden Schritt 133 werden die von dem Brenn
stoffzellenleistungserzeugungssystem 12 zu erzeugende elektri
sche Leistungsabgabe und die von der Nebenbatterie 15 zu entla
dende elektrische Leistungsabgabe berechnet, um den maximalen
Gesamtwirkungsgrad zu ermitteln. Dies wird erreicht durch
Berechnung der von dem Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem
12 zu erzeugenden elektrischen Leistungsabgabe, um den Maximal
wert in der Charakteristikkurve vorzusehen, der mit dem durch
schnittlichen Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 korrespon
diert, der in dem Nebenbatterielademode erreicht wurde, wie in
Fig. 5 gezeigt. Auch wird bemerkt, dass die aus der Nebenbatte
rie 15 zu entladende elektrische Leistungsabgabe gleich der
Summe ist, in der die elektrische Leistungsabgabe des Brenn
stoffzellenleistungserzeugungssystems 12 von der angeforderten
elektrischen Leistungsabgabe abgezogen wird.
Mit solch einer Berechnung wird bei einer angeforderten
elektrischen Leistung von 60 kW und einem Ladewirkungsgrad von
70% der Gesamtwirkungsgrad von einem Punkt A von 62%, der in
einem Steuerungsverfahren unter Nichtbeachtung des Ladewirkungs
grads der Nebenbatterie erreicht wird, verbessert auf einen
Punkt B von 65%, wie aus dem Graphen von Fig. 5 erkannt wird.
In gleicher Weise zeigen Fig. 6 und 7 die Gesamtwirkungsgrade
eines Falls, in dem die angeforderte elektrische Leistung 40 kW
beträgt, bzw. in einem Fall, in dem die angeforderte elektrische
Leistung 20 kW beträgt, mit Blick auf die elektrische Leistungs
abgabe des Brennstoffzellenleistungserzeugungssystems (Abszissen
von Fig. 6 und 7). Wie aus Fig. 6 zu erkennen ist, wird dann,
wenn der Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 70% beträgt, der
Gesamtwirkungsgrad von einem Punkt C von 62% verbessert auf
einen Punkt D von 69%. Wie aus Fig. 7 zu erkennen ist, wird der
Gesamtwirkungsgrad von einem Punkt E von 65% verbessert auf
einen Punkt F von 73%. Für den Fall, dass der Ladewirkungsgrad
der Nebenbatterie 15 niedriger als 70% ist, wird der Gesamtwir
kungsgrad in einem weiteren breiten Bereich verbessert.
Nebenbei bemerkt, sind in der veranschaulichten Ausführungs
form die Charakteristikdaten, wie in Fig. 4 bis 7 gezeigt, im
Speicher (nicht gezeigt) in der Steuerung 20 als Tabelle oder
Ähnliches gespeichert.
Die vorgenannten Schritte 124 und 125 werden durch den Lade
wirkungsgradberechnungsabschnitt C1 ausgeführt, die Schritte 131
und 132 werden durch den Gesamtwirkungsgraddatenberechnungsab
schnitt C2 ausgeführt, und die Schritte 133 und 134 werden durch
den Versorgungssteuerungsabschnitt für elektrische Leistung C3
ausgeführt.
Mit solch einer Struktur der oben beschriebenen Ausführungs
form werden der Nebenbatterieentlademode und der Nebenbatterie
lademode abwechselnd wiederholt, um so die Restkapazität der
Nebenbatterie 15 in einem Bereich zwischen den voreingestellten
Werten SOC1 und SOC2 zu halten, und während dieses Zeitinter
valls werden die elektrische Leistungsabgabe des Brennstoffzel
lenleistungserzeugungssystems 12 und die von der Nebenbatterie
15 entladene elektrische Leistungsabgabe auf jeweilige Werte
eingestellt, um so den Wirkungsgrad, der in Verbindung mit dem
Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 in dem Nebenbatterielade
mode berechnet wurde, auf maximalen Pegel zu halten. Dementspre
chend ist es möglich, den Gesamtwirkungsgrad über alle Betriebs
bedingungen hinweg auf einen höheren Pegel stark zu verbessern,
wobei die von dem Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem 12
unter Verbrauch von Brennstoff erzeugte elektrische Leistungs
abgabe in die Nebenbatterie 15 geladen wird, und in einem nach
folgenden Schritt die Nebenbatterie 15 mit elektrischer Leis
tungsabgabe entladen wird.
Während in der veranschaulichten Ausführungsform die Last als
aus dem Elektromotor 11 und den Nebenaggregaten 16 bestehend
gezeigt und beschrieben wurde, ist die Last nicht hierauf
begrenzt.
Obgleich der Nebenbatterieentlademode und der Nebenbatterie
lademode so beschrieben wurden, dass sie abwechselnd wiederholt
werden, um so die Restkapazität der Nebenbatterie 15 innerhalb
eines Bereichs zwischen den voreingestellten Werten SOC1 und
SOC2 zu halten, können ferner die zwei vorgenannten Betriebs
modes nach Wunsch in passenden Abfolgen umgeschaltet werden,
solange die Restkapazität in dem Bereich zwischen den Kapazi
tätspegeln SOC1 und SOC2 gehalten werden.
Obgleich das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem als
der Typ beschrieben wurde, in dem Methanol umgeformt wird, um
Wasserstoff zu erzeugen, welches der Brennstoffzelle zugeführt
wird, ist das Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem nicht
darauf begrenzt, sondern kann modifiziert werden, dass Benzin
benutzt wird oder Wasserstoffgas direkt der Brennstoffzelle
zugeführt wird, um elektrische Leistung zu erzeugen.
Obgleich die Restkapazität der Nebenbatterie 15 beschrieben
wurde, dass sie in den Schritten 102, 114 oder 126 in dem Fluß
diagramm berechnet wird, kann zusätzlich die Restkapazität auf
der Basis der Gesamtspannung der Nebenbatterie 15 berechnet
werden oder kann aus der Restkapazität der Nebenbatterie 15 wie
im Speicher (nicht gezeigt) in der Steuerung 20 gespeichert
ausgelesen werden, wenn der Zündschalter des Brennstoffzellen
angetriebenen Fahrzeugs ausgeschaltet ist.
Ferner kann der Anfangswert des Ladewirkungsgrads der Neben
batterie 15 in Anfangsschritten nach der Einschaltung des Zünd
schalters bis zu Schritt 112 in ähnlicher Weise von dem Ladewir
kungsgrad der Nebenbatterie 15 ausgelesen werden, der vor dem
letzten Ausschalten des Zündschalters in einem Speicher (nicht
gezeigt) der Steuerung 20 gespeichert worden ist.
Obgleich Parameter wie die Restkapazität SOC der Nebenbatte
rie 15 und der Temperatur der Nebenbatterie 15 bei den Lade- und
Entladewirkungsgraden der Nebenbatterie 15 in Fig. 4 weggelassen
wurden, können die Charakteristikkurven für den Lade- und Entla
dewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 in Verbindung mit der Rest
kapazität SOC bzw. der Temperatur vorbereitet werden, da der
Lade- und Entladewirkungsgrad der Nebenbatterie 15 von der Rest
kapazität SOC und der Temperatur der Nebenbatterie abhängen, was
zu eine weiter verbesserten, präzisen Steuerung führt.
Während das elektrische Leistungserzeugungssystem in der ver
anschaulichten Ausführungsform als ein Brennstoffzellenleistungs
erzeugungssystem enthaltend gezeigt und beschrieben wurde, ist
die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt, und die vorlie
gende Erfindung kann auch angewendet werden auf einen Fall, in
dem der elektrische Leistungserzeuger einen elektrischen Leis
tungserzeuger des Typs enthält, welcher durch einen Motor ange
trieben wird.
Da entsprechend einem Merkmal der vorliegenden Erfindung die
Mengen der elektrischen Leistungsabgaben der Nebenbatterie und
des elektrischen Leistungserzeugers, die der Last zuzuführen
sind, in Verbindung mit dem Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie
in dem Nebenbatterielademode eingestellt werden, wird die Zuwei
sung der elektrischen Leistung der Nebenbatterie und der elek
trischen Leistung des elektrisches Leistungserzeugers hinsicht
lich der angeforderten elektrischen Leistung so bestimmt, dass
der Gesamtwirkungsgrad über alle Betriebsbedingungen verbessert
wird, wobei die Nebenbatterie geladen und dann entladen wird.
Mit dieser Bestimmung wird der Energieverbrauchswirkungsgrad
selbst dann verbessert, wenn der elektrische Leistungserzeuger
irgendeinen Typ von elektrischen Leistungserzeuger enthält, wie
etwa ein Brennstoffzellenleistungserzeugungssystem oder ein
durch einen Motor angetriebenes elektrisches Leistungserzeugungs
system.
Da nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung die
Gesamtwirkungsgraddaten für jeden Ladewirkungsgrad in Abhängig
keit von der angeforderten elektrischen Leistung berechnet und
die jeweiligen elektrischen Leistungsabgaben der Nebenbatterie
und des elektrischen Leistungserzeugers auf jeweilige Werte ein
gestellt werden, um den maximalen Gesamtwirkungsgrad in allen
Gesamtwirkungsgraddaten in Korrespondenz zu den aktuellen Lade
wirkungsgraden vorzusehen, ist es möglich, den maximalen Gesamt
wirkungsgrad über eine Betriebsabfolge vorzusehen, in der die
Nebenbatterie geladen und dann entladen wird.
Da nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung das
Steuerungssystem einen Durchschnittswert der Ladewirkungsgrade
verwendet, die ermittelt werden, wenn die Nebenbatterie mit der
durch den elektrischen Leistungserzeuger erzeugten elektrischen
Leistung geladen wird, ist es möglich, die Last der Berechnung
der Mengen der elektrischen Leistung der Nebenbatterie und der
elektrischen Leistung des elektrischen Leistungserzeugers zu
reduzieren auf die Last in Abhängigkeit auf die Ladewirkungs
grade, verglichen mit dem Fall, in dem ein Berechnungsschritt
erreicht wird durch die direkte Nutzung der Wirkungsgrade, die
sich mit der Zeit verändern.
Nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung ist es
möglich, in einem Fahrzeug mit einem Antriebsmotor, der darauf
ausgerichtet ist, durch die elektrische Leistungsabgaben der
Nebenbatterie und des elektrischen Leistungserzeugers angetrie
ben zu werden, die Restkapazität der Nebenbatterie innerhalb
eines passenden Bereichs zu halten, um dadurch den Gesamtwir
kungsgrad durch abwechselndes Wiederholen des ersten Betriebsmo
des, in dem das Fahrzeug während des Ladens der Nebenbatterie
fährt, und des zweiten Betriebsmodes, in dem das Fahrzeug wäh
rend des Entladens der Nebenbatterie fährt, zu verbessern. Mit
solch einem Betrieb wird die Nebenbatterie wirksam genutzt, und
eine Verschlechterung der Nebenbatterie wird verhindert, mit
einem sich ergebenden Absinken beim Brennstoffverbrauch.
Der gesamte Inhalt einer Patentanmeldung Nr. 2000-85155 mit
einem Einreichungsdatum vom 24. März 2000 in Japan wird hiermit
durch Bezug eingebracht.
Obgleich die Erfindung oben beschrieben wurde mit Bezug auf
eine gewisse Ausführungsform der Erfindung, ist die Erfindung
nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt. Ver
schiedene Modifikationen und Auswechselungen der oben beschrie
benen Ausführungsform wird den in der Technik Bewanderten im
Licht der Ausführungen einfallen. Der Umfang der Erfindung wird
mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.
Claims (10)
1. Steuerungssystem, das ein kombiniertes System mit einer
Nebenbatterie und einem elektrischen Leistungserzeuger steuert,
der als eine Leistungsversorgung für eine Last dient, und die
Nebenbatterie unter Nutzung des elektrischen Leistungserzeugers
geladen wird, enthält:
einen Ladewirkungsgradberechnungsabschnitt, der den Ladewir kungsgrad der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers berechnet;
einen Gesamtwirkungsgraddatenberechnungsabschnitt, der die Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der angeforderten elektrischen Leistung der Last berechnet; und
einen elektrischen Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt, der die Zuweisung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbat terie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leis tungserzeugers steuert, die beide an die Last zu führen sind;
wobei der elektrische Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt die elektrische Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elek trische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungs grads und der Gesamtwirkungsgraddaten einstellt.
einen Ladewirkungsgradberechnungsabschnitt, der den Ladewir kungsgrad der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers berechnet;
einen Gesamtwirkungsgraddatenberechnungsabschnitt, der die Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der angeforderten elektrischen Leistung der Last berechnet; und
einen elektrischen Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt, der die Zuweisung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbat terie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leis tungserzeugers steuert, die beide an die Last zu führen sind;
wobei der elektrische Leistungsversorgungssteuerungsabschnitt die elektrische Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elek trische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungs grads und der Gesamtwirkungsgraddaten einstellt.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Gesamtwirkungs
graddatenberechnungsabschnitt die Gesamtwirkungsgraddaten in
Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung der Last
auf der Basis des elektrischen Leistungserzeugungswirkungsgrads
des elektrischen Leistungserzeugers und dem Entladewirkungsgrad
der Nebenbatterie für jeden Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie
berechnet.
3. Steuerungssystem nach Anspruch 2, wobei der Gesamtwirkungs
grad mit einem Gesamtwirkungsgrad korrespondiert, der ermittelt
wird, wenn eine elektrische Leistungsabgabe durch den elektri
schen Leistungserzeuger produziert wird, die Nebenbatterie durch
die elektrische Leistungsabgabe geladen und die Nebenbatterie
entladen wird.
4. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der elektrische Leis
tungsversorgungssteuerungsabschnitt die elektrische Leistungs
abgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des
elektrischen Leistungserzeugers, die beide der Last zuzuführen
sind, so einstellt, dass ein maximaler Gesamtwirkungsgrad hin
sichtlich des korrespondierenden Ladewirkungsgrads der Nebenbat
terie vorgesehen wird, indem er die Gesamtwirkungsgraddaten ver
wendet.
5. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei der Ladewirkungsgrad
berechnungsabschnitt den Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie auf
solch eine Weise berechnet, dass ein durchschnittlicher Ladewir
kungsgrad der Nebenbatterie ermittelt wird, wenn die Nebenbatte
rie mit einer elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen
Leistungserzeugers geladen wird.
6. Steuerungssystem nach Anspruch 1, wobei die Nebenbatterie und
der elektrische Leistungserzeuger in einem Fahrzeug installiert
sind, und die Last einen Elektromotor des Fahrzeugs einschließt,
der es antreibt, und wobei der elektrische Leistungsversorgungs
steuerungsabschnitt die Zuweisung der elektrischen Leistungsab
gabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des
elektrischen Leistungserzeugers steuert in Korrespondenz mit
einem ersten Betriebsmode, in dem die elektrische Leistungsab
gabe des elektrischen Leistungserzeugers der Last für ihren
Antrieb und der Nebenbatterie für ihr Laden zugeführt wird, und
mit einem zweiten Betriebsmode, in dem die elektrische Leistungs
abgabe des elektrischen Leistungserzeugers und eine elektrische
Leistungsabgabe, die aus der Nebenbatterie entladen wird, der
Last für ihren Antrieb zugeführt werden.
7. Steuerungssystem nach Anspruch 6, wobei der elektrische Leis
tungsversorgungssteuerungsabschnitt die elektrische Leistungs
abgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des
elektrischen Leistungserzeugers, die beide der Last zuzuführen
sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungs
graddaten in dem ersten Betriebsmode einstellt.
8. Steuerungssystem nach Anspruch 6, wobei der Ladewirkungsgrad
berechnungsabschnitt den Ladewirkungsgrad in Verbindung mit der
elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers
in dem zweiten Betriebsmode berechnet.
9. Steuerungssystem, das ein kombiniertes System mit einer Neben
batterie und einem elektrischen Leistungserzeuger steuert, der
als eine Leistungsversorgung für eine Last dient, und die Neben
batterie unter Nutzung des elektrischen Leistungserzeugers gela
den wird, enthält:
eine Einrichtung für die Berechnung des Ladewirkungsgrads der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers;
eine Einrichtung für die Berechnung von Gesamtwirkungsgrad daten in Abhängigkeit von der angeforderten elektrischen Leis tung der Last; und
eine Einrichtung für die Steuerung der Zuweisung der elektri schen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, während sie die elektrische Leistungs abgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungs graddaten einstellt.
eine Einrichtung für die Berechnung des Ladewirkungsgrads der Nebenbatterie in Verbindung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers;
eine Einrichtung für die Berechnung von Gesamtwirkungsgrad daten in Abhängigkeit von der angeforderten elektrischen Leis tung der Last; und
eine Einrichtung für die Steuerung der Zuweisung der elektri schen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, während sie die elektrische Leistungs abgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungs graddaten einstellt.
10. Verfahren der Steuerung eines kombinierten Systems mit einer
Nebenbatterie und einem elektrischen Leistungserzeuger, der als
Leistungsversorgung für eine Last dient, und die Nebenbatterie
unter Nutzung des elektrischen Leistungserzeugers geladen wird,
enthält:
Berechnen des Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie in Verbin dung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers;
Berechnen von Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung der Last; und
Steuern der Zuweisung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektri schen Leistungserzeugers, die beide der Last zuzuführen sind, während die elektrische Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeu gers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungsgraddaten eingestellt wird.
Berechnen des Ladewirkungsgrad der Nebenbatterie in Verbin dung mit der elektrischen Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeugers;
Berechnen von Gesamtwirkungsgraddaten in Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung der Last; und
Steuern der Zuweisung der elektrischen Leistungsabgabe der Nebenbatterie und der elektrischen Leistungsabgabe des elektri schen Leistungserzeugers, die beide der Last zuzuführen sind, während die elektrische Leistungsabgabe der Nebenbatterie und die elektrische Leistungsabgabe des elektrischen Leistungserzeu gers, die beide an die Last zu führen sind, auf der Basis des Ladewirkungsgrads und der Gesamtwirkungsgraddaten eingestellt wird.
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