-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE
ANMELDUNG
-
Diese
Anmeldung bezieht sich auf die am 18. Dezember 2006 eingereichte
japanische Patentanmeldung Nr.
2006-339925 , deren Inhalt hierdurch durch Bezugnahme aufgenommen
ist.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung,
die eine Mehrzahl von Energieversorgungssystemen umfasst, die jeweils
einen Generator und eine Batterie haben und jeweils in Betrieb sind,
um unterschiedliche Spannungen zuzuführen.
-
2. Beschreibung der verwandten
Technik
-
Die
Bedeutung eines Verbesserns eines Fahrzeugkraftstoffverbrauchs nimmt
in den letzten Jahren wegen des in die Höhe schnellenden
Kraftstoffpreises immer mehr zu. Um einen Fahrzeugkraftstoffverbrauch
zu verbessern, hat die Anmelderin dieser Erfindung die Energieerzeugungssteuerung eines
Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps vorgeschlagen, bei
der ein Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP als eine Funktion eines
SOC (= state of charge = Ladezustands) einer Batterie berechnet wird
und eine Elektroenergieerzeugung durch einen Generator gesteigert
wird, wenn ein Energieerzeugungsaufwand Cg niedriger als der berechnete Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP ist, während die Elektroenergieerzeugung beschränkt
wird, wenn der Energieerzeugungsaufwand Cg höher als der
berechnete Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP ist. Bei dieser Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps wird, wenn
der Energieerzeugungsaufwand Cg niedrig ist, die Batterie durch
die gesteigerte Erzeugungsenergie geladen, und wenn der Energieerzeugungsaufwand
Cg hoch ist, wird eine Elektroenergie, die in der Batterie angesammelt
ist, verwendet, um die beschränkte Erzeugungsenergie zu
ergänzen. Für mehr Details ist beispielsweise
auf die
japanische Patentanmeldung
Offenlegungs-Nr. 2004-260908 Bezug zu nehmen.
-
Unterdessen
wird beispielsweise in der
japanischen
Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. 2001-309574 vorgeschlagen,
ein Fahrzeug mit einer Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps
zu versehen. Diese Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps
umfasst ein Hochspannungs-Energieversorgungssystem mit einem Hochspannungsgenerator
und einer Hochspannungsbatterie zum Versorgen von Hochspannungslasten
mit einer hohen Energieversorgungsspannung, ein Niederspannungs-Energieversorgungssystem
mit einem Niederspannungsgenerator und einer Niederspannungsbatterie
zum Versorgen von Niederspannungslasten mit einer niedrigen Energieversorgungsspannung
und einen Gleichstromwandler, der eine Elektroenergieübertragung
zwischen diesen Energieversorgungssystemen ermöglicht.
Gemäß der Energieversorgungsvorrichtung eines
Zweispannungstyps, die ermöglicht, dass relativ große
Lasten durch eine hohe Spannung mit Energie versorgt werden, wird
es möglich, einen Energieverlust zu reduzieren, um einen
Kraftstoffverbrauch zu verbessern.
-
Mit
Erwartungen, einen Kraftstoffverbrauch zu verbessern, wurden Versuche
unternommen, die im Vorhergehenden beschriebene Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps auf eine solche
Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps anzuwenden.
Die Resultate eines Verbesserns eines Kraftstoffverbrauchs sind
jedoch hinter den Erwartungen zurückgeblieben. Dies scheint
darauf zurückzuführen zu sein, dass die Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps nicht einfach in
der vorliegenden Form auf eine Energieversorgungsvorrichtung, die
eine Mehrzahl von Generatoren und Batterien umfasst, angewandt werden
kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung schafft eine Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung
eines Zweispannungstyps mit:
einem Hochspannungsgenerator,
der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird;
einem Niederspannungsgenerator,
der durch die Fahrzeugmaschine angetrieben wird;
einer Hochspannungsbatterie,
die durch den Hochspannungsgenerator geladen wird und die mit einer Hochspannungslast
verbunden ist;
einer Niederspannungsbatterie, die durch den
Niederspannungsgenerator geladen wird und die mit einer Niederspannungslast
verbunden ist; und
einem Steuerungsabschnitt, der Energieerzeugungsoperationen
des Hochspannungsgenerators und des Niederspannungsgenerators steuert;
wobei
der Hochspannungsgenerator und die Hochspannungsbatterie ein Hochspannungs-Energieversorgungssystem
bilden und der Niederspannungsgenerator und die Niederspannungsbatterie
ein Niederspannungs-Energieversorgungssystem bilden,
wobei
der Steuerungsabschnitt
in demselben als eine niederspannungsseitige
Aufwands-SOC-Korrelation eine negative Korrelation zwischen einem
niederspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand und einem
SOC der Niederspannungsbatterie speichert,
in demselben als
eine hochspannungsseitige Aufwands-SOC-Korrelation eine negative
Korrelation zwischen einem hochspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
und einem SOC der Hochspannungsbatterie speichert,
den SOC
der Hochspannungsbatterie basierend auf einem Lade-/Entladestrom
der Hochspannungsbatterie und den SOC der Niederspannungsbatterie
basierend auf einem Lade-/Entladestrom der Niederspannungsbatterie
bestimmt,
den niederspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
basierend auf der niederspannungsseitigen Aufwands-SOC-Korrelation
und dem SOC der Niederspannungsbatterie und den hochspannungsseitigen
Ziel-Energieerzeugungsaufwand basierend auf der hochspannungsseitigen
Aufwands-SOC-Korrelation und dem SOC der Hochspannungsbatterie bestimmt,
einen
Vergleich zwischen dem niederspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
und dem hochspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand durchführt,
wenn
der hochspannungsseitige Ziel-Energieerzeugungsaufwand niedriger
als der niederspannungsseitige Ziel-Energieerzeugungsaufwand ist,
ein hochspannungsseitiges Vorzugs-Energieverteilungsverfahren durchführt,
bei dem eine durch den Hochspannungsgenerator zu erzeugende Elektroenergie
als eine hochspannungsseitige Erzeugungsenergie innerhalb eines
vorbestimmten Bereichs, der von dem hochspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
abhängt, bestimmt wird, und dann eine durch den Niederspannungsgenerator
zu erzeugende Elektroenergie als eine niederspannungsseitige Erzeugungsenergie
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der von dem niederspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
abhängt, bestimmt wird, und,
wenn der hochspannungsseitige
Ziel-Energieerzeugungsaufwand nicht niedriger als der niederspannungsseitige
Ziel-Energieerzeugungsaufwand ist, ein niederspannungsseitiges Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
durchführt, bei dem eine durch den Niederspannungsgenerator
zu erzeugende Elektroenergie als die niederspannungsseitige Erzeugungsenergie
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der von dem niederspannungsseitigen
Ziel-Energieerzeugungsaufwand abhängt, bestimmt wird, und
dann eine durch den Hochspannungsgenerator zu erzeugende Elektroenergie
als die hochspannungsseitige Erzeugungsenergie innerhalb eines vorbestimmten Bereichs,
der von dem hochspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
abhängt, bestimmt wird.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung
eines Zweispannungstyps zu schaffen, die durch Durchführen
der Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
einen ausreichend hohen Grad einer Wirkung eines Reduzierens eines
Kraftstoffverbrauchs zeigen kann.
-
Andere
Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
einschließlich der Zeichnungen und Ansprüche offensichtlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
In
den beigefügten Zeichnungen zeigen:
-
1 ein
Schaltungsdiagramm, das eine Schaltungsstruktur einer Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung
eines Zweispannungstyps gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
-
2 ein
charakteristisches Diagramm eines Ziel-Energieerzeugungsaufwands
CP, das eine Beziehung zwischen einem bevorzugten SOC einer Blei-Säure-Batterie
und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP zeigt;
-
3 ein
charakteristisches Diagramm eines Ziel-Energieerzeugungsaufwands
CP, das eine Beziehung zwi schen einem bevorzugten SOC einer Lithium-Batterie
und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP zeigt;
-
4 ein
charakteristisches Diagramm eines Ziel-Energieerzeugungsaufwands
CP, das eine Beziehung zwischen einem bevorzugten SOC einer kombinierten
Batterie, die eine Blei-Säure-Batterie und eine Lithium-Batterie
umfasst, und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP zeigt;
-
5 ein
Flussdiagramm, das eine Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps,
die durch die Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps durchgeführt
wird, zeigt;
-
6 ein
Flussdiagramm, das eine Unterroutine zum Berechnen eines niederspannungsseitigen
Elektroenergiemangels zeigt;
-
7 ein
Flussdiagramm, das eine Unterroutine zum Berechnen eines hochspannungsseitigen
Elektroenergiemangels zeigt;
-
8 bis 11 ein
Flussdiagramm, das ein hochspannungsseitiges Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
zeigt;
-
12 bis 18 charakteristische
Diagramme, die eine Beziehung zwischen einer Erzeugungsenergie W
und einem Energieerzeugungsaufwand Cg zeigen; und
-
19 ein
charakteristisches Diagramm, das Beziehungen zwischen einem Maschinendrehmoment,
einem Kraftstoffverbrauch und einem Energieerzeugungsaufwand Cg
zeigt.
-
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
DER ERFINDUNG
-
1 ist
ein Diagramm, das eine Schaltungsstruktur einer Fahrzeug-Energieversorgungsvorrichtung
eines Zweispannungstyps gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt.
-
Zuerst
erfolgt eine Erklärung hinsichtlich Energieversorgungssystemen
der Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps.
-
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 1 eine erste Batterie, deren Nennspannung
14 V ist, 2 bezeichnet eine zweite Batterie, deren Nennspannung
42 V ist, 3 bezeichnet eine Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung,
die eine Elektroenergieübertragung zwischen diesen Batterien 1 und 2 durchführt, 4 bezeichnet
einen Generator eines Zweispannungstyps, der zwei unterschiedliche
Spannungen als eine hohe und eine niedrige Energieversorgungsspannung
ausgibt, 5 bezeichnet eine Niederspannungslastgruppe, die
Niederspannungslasten, die mit der niedrigen Energieversorgungsspannung in
Betrieb sind, umfasst, 6 bezeichnet eine Hochspannungslastgruppe,
die Hochspannungslasten, die mit der hohen Energieversorgungsspannung
in Betrieb sind, umfasst, 7 bezeichnet eine Niederspannungs-Energieversorgungsleitung,
und 8 bezeichnet eine Hochspannungs-Energieversorgungsleitung.
-
Der
Generator 4 eines Zweispannungstyps ist als ein so genannter
Generator eines Tandemtyps gebildet, der einen Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a und
einen Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b umfasst, die
beide durch eine Fahrzeugmaschine 9 durch eine gemeinsame
Drehwelle angetrieben werden.
-
Die
erste Batterie 1, der Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a und
die Niederspannungslastgruppe 5 bilden ein Niederspannungs-Energieversorgungssystem.
Die zweite Batterie 2, der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b und
die Hochspannungslastgruppe 6 bilden ein Hochspannungs-Energieversorgungssystem.
-
Die
erste Batterie 1 ist durch eine Blei-Säure-Batterie 14 mit
einer Nennspannung von 14 V gebildet. Die erste Batterie 1 ist
bei dem positiven Anschluss derselben mit der Niederspannungs-Energieversorgungsleitung 7 verbunden
und bei dem negativen Anschluss derselben an Masse gelegt. Die Niederspannungs-Energieversorgungsleitung 7,
an die die niedrige Energieversorgungsspannung, die aus einem Niederspannungs-Ausgangsanschluss 4A des
Generators 4 eines Zweispannungstyps ausgegeben wird, angelegt
wird, dient dazu, die Niederspannungslastgruppe 5 mit einer
Elektroenergie zu versorgen. Die Niederspannungslastgruppe 5 ist durch
Niederspannungslasten L1 bis Ln gebildet, die mit der niedrigen
Energieversorgungsspannung in Betrieb sein müssen. Die
Niederspannungslasten L1 bis Ln umfassen elektronische Vorrichtungen,
wie Kommunikationsvorrichtungen, Steuerungsvorrichtungen und Rundfunkempfänger.
-
Die
zweite Batterie 2 ist durch eine aufladbare Lithium-Batterie
mit einer Nennspannung von 42 V gebildet, die eine geringere Verschlechterung
aufgrund einer Wiederholung von Lade-/Entladezyklen als eine Blei-Säure-Batterie
aufweist. Die zweite Batterie 2 kann durch eine andere
Ladeeinrichtung, wie einen elektrischen Doppelschichtkondensator,
gebildet sein. Die Hochspannungs-Energieversorgungsleitung 8,
an die die hohe Energieversorgungsspannung, die aus einem Hochspannungs-Ausgangsanschluss 4B des
Generators 4 eines Zweispannungstyps ausgegeben wird, angelegt
wird, dient dazu, die Hochspannungslastgruppe 6 mit einer
Elektroenergie zu versorgen. Die Hochspannungslastgruppe 6 ist
durch Hochspannungslasten H1 bis Hm gebildet, die mit der hohen
Energieversorgungsspannung in Betrieb sein müssen. Die
Hochspannungslasten H1 bis Hm umfassen Heizer und Motoren, wie einen
Luftkonditionierermotor und einen elektrischen Servolenkungsmotor.
-
Obwohl
bei diesem Ausführungsbeispiel die Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 durch
einen Gleichstromwandler gebildet ist, kann dieselbe durch einen
Schaltregler gebildet sein. Die Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 hat eine
Schaltungsstruktur, die eine bidirektionale Energieübertragung
ermöglicht. Dieselbe kann jedoch eine Schaltungsstruktur
haben, die eine unidirektionale Energieübertragung ermöglicht.
Da die Schaltungsstruktur und der Betrieb des Gleichstromwandlers
zum bidirektionalen oder unidirektionalen Übertragen einer
Elektroenergie gut bekannt sind, ist hier keine weitere Erklärung
zu der Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 gegeben.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich eines
Steuerungssystems der Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps.
Das Steuerungssystem umfasst eine Steuerungsvorrichtungsgruppe und
eine Sensorgruppe, wie im Folgenden erklärt ist.
-
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 eine Energieversorgungssteuerung, 11 bezeichnet einen
Regler, 13 bezeichnet eine Hochspannungslaststeuerung, 14 bezeichnet
eine Maschinensteuerung und 130 bezeichnet eine Niederspannungslaststeuerung.
Die Energieversorgungssteuerung 10, der Regler 11,
die Hochspannungslaststeuerung 13, die Maschinensteuerung 14 und
die Niederspannungslaststeuerung 130 bilden einen Steuerungsabschnitt
der Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps. Die Hochspannungslaststeuerung 13 führt
eine zentralisierte Steuerung einer Energieverteilung zu der Hochspannungslastgruppe 6 durch,
und die Niederspannungslaststeuerung 130 führt
eine zentralisierte Steuerung einer Energieverteilung zu der Niederspannungslastgruppe 5 durch.
-
Die
Sensorgruppe umfasst einen Stromsensor 15 zum Erfassen
eines Erzeugungsstroms des Niederspannungs-Energieversorgungssystems,
einen Stromsensor 16 zum Erfassen eines Erzeugungsstroms
des Hochspannungs-Energieversorgungssystems, einen Zweitbatteriezustandsüberwacher 18 zum
Erfassen eines Zustands der zweiten Batterie 2, einen Erstbatteriezustandsüberwacher 180 zum
Erfassen eines Zustands der ersten Batterie 1, einen Stromsensor 20 zum
Erfassen eines Lade-/Entladestroms der zweiten Batterie 2,
einen Stromsensor 200 zum Erfassen eines Lade-/Entladestroms
der ersten Batterie 1, einen Gaspedalsensor 21 und
einen Bremsensensor 22. Die Sensorgruppe kann andere Sensoren
umfassen.
-
Der
Stromsensor 15 erfasst den Erzeugungsstrom, der von dem
Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a des Generators 4 eines
Zweispannungstyps zu der Niederspannungs-Energieversorgungsleitung 7 fließt,
und sendet erfasste Stromdaten zu der Energieversorgungssteuerung 10.
Der Stromsensor 16 erfasst den Erzeugungsstrom, der von
dem Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b des Generators 4 eines
Zweispannungstyps zu der Hochspannungs-Energieversorgungsleitung 8 fließt, und
sendet erfasste Stromdaten zu der Energieversorgungssteuerung 10.
-
Nebenbei
bemerkt, wenn ein Dreiphasen-Wechselrichter anstelle eines üblichen
Dreiphasen-Zweiweggleichrichters eines Diodentyps für den Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b des
Generators 4 eines Zweispannungstyps verwendet wird, wird
es möglich, zu bewirken, dass der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b als
ein Motor in Betrieb ist, um eine Drehmomentunterstützung
für die Maschine 9 durchzuführen. In
diesem Fall erfasst der Stromsensor 16 einen Eingangsstrom
des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b.
-
Der
Zweitbatteriezustandsüberwacher 18 sendet Daten,
die einen Lade-/Entladestrom der zweiten Batterie 2, der
durch den Stromsensor 20 erfasst wird, eine Temperatur
der zweiten Batterie 2 etc. anzeigen, zu der Energieversorgungssteuerung 10.
Bei diesem Ausführungsbeispiel berechnet der Zweitbatteriezustandsüberwacher 18 einen
SOC der zweiten Batterie 2 auf der Basis des erfassten
Lade-/Entladestroms der zweiten Batterie 2 etc.
-
Der
Erstbatteriezustandsüberwacher 180 sendet Daten,
die einen Lade-/Entladestrom der ersten Batterie 1, der
durch den Stromsensor 200 erfasst wird, eine Temperatur
der ersten Batterie 1 etc. anzeigen, zu der Energieversorgungssteuerung 10. Bei
diesem Ausführungsbeispiel berechnet der Erstbatteriezustandsüberwacher 180 einen
SOC der ersten Batterie 1 auf der Basis des erfassten Lade-/Entladestroms
der ersten Batterie 1 etc. Die Berechnung der SOCs kann
durch die Energieversorgungssteuerung 10 durchgeführt
werden.
-
Niederdruckmengen
eines Gaspedals und eines Bremspedals, die durch den Gaspedalsensor 21 bzw.
den Bremsensensor 22 erfasst werden, werden ebenfalls zu
der Energieversorgungssteuerung 10 gesendet. Anstatt der
Niederdruckmenge, die durch den Gaspedalsensor 21 erfasst
wird, kann eine Drosselöffnung, die durch einen Drosselsensor
erfasst wird, zu der Energieversorgungssteuerung 10 gesendet
werden. Die Energieversorgungssteuerung 10 trifft auf der
Basis der Niederdruckmenge des Gaspedals oder des Bremspedals eine
Entscheidung dahingehend, ob ein regenerativer Bremsbetrieb oder
ein Drehmomentunterstützungsbetrieb durchgeführt
werden müssen, und bewirkt gemäß dem
Resultat der Entscheidung, dass der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b des
Generators 4 eines Zweispannungstyps als ein Generator
oder ein Motor in Betrieb ist.
-
Die
Energieversorgungssteuerung 10 gibt dem Regler 11 einen
Befehl einer Energieerzeugungsmenge, die auf der Basis von Daten,
die von der Sensorgruppe erhalten werden, sowie Daten, die von der
Hochspannungslaststeuerung 13, der Niederspannungslaststeuerung 130 und
der Maschinensteuerung 14 erhalten werden, bestimmt wird.
Die Energieversorgungssteuerung 10 gibt ferner der Maschinensteuerung 14 einen
Befehl eines angeforderten Drehmoments, das für die Energieerzeugung
notwendig ist, und gibt der Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 einen
Befehl einer Energieübertragungsmenge. Die Energieversorgungssteuerung 10 führt
zusätzlich einen Datenaustausch mit der Hochspannungslaststeuerung 13 aus,
um die Zustände der Hochspannungslasten H1 bis Hm zu erfassen
und eine Verbrauchsenergie-Verteilungssteuerung durchzuführen,
und führt ferner einen Datenaustausch mit der Niederspannungslaststeuerung 130 aus,
um die Zustände der Niederspannungslasten L1 bis Ln zu
erfassen und eine Verbrauchsenergie-Verteilungssteuerung durchzuführen.
Nebenbei bemerkt, in dem Fall eines Durchführens des Drehmomentunterstützungsbetriebs
wird die Energieerzeugungsmenge negativ.
-
Der
Regler 11 ist in Betrieb, um die Energieerzeugung des Generators 4 eines
Zweispannungstyps zu steuern. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist der Generator 4 eines Zweispannungstyps ein Einzelwellen-Tandemgenerator
mit dem Niederspannungs- Erzeugungsabschnitt 4a und dem
Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b, die ihre Energieerzeugungsmengen
einzeln aneinander anpassen können. Demgemäß erzeugt
die Energieversorgungssteuerung 10 einen Befehl einer Niederspannungs-Energieerzeugungsmenge
für das Niederspannungs-Energieversorgungssystem und einen Befehl
einer Hochspannungs-Energieerzeugungsmenge für das Hochspannungs-Energieversorgungssystem.
-
Diese
Befehle werden durch die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps,
die im Folgenden detailliert erklärt ist, berechnet.
-
Die
Hochspannungslaststeuerung 13 ist in Betrieb, um Energieverbräuche
der Hochspannungslasten H1 bis Hm anzupassen. Jede der Hochspannungslasten
H1 bis Hm kann durch eine Mehrzahl von elektrischen Lasten gebildet
sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Hochspannungslaststeuerung 13 eine
Schaltungsstruktur, die eine Energieversorgung der Hochspannungslasten
H1 bis Hm einzeln steuert. Alternativ kann die Hochspannungslaststeuerung 13 eine
Schaltungsstruktur haben, die einen Energieverbrauch von jeder der
Hochspannungslasten H1 bis Hm erfasst. In einem Fall, bei dem lediglich
eine Summe der Energieverbräuche der Hochspannungslasten
H1 bis Hm erfasst werden muss, reicht es, obwohl es bevorzugt ist,
Energieverbräuche der Hochspannungslasten H1 bis Hm einzeln
zu erfassen, aus, die Differenz zwischen dem Wert des Erzeugungsstroms,
der durch den Stromsensor 16 erfasst wird, und dem Wert
des Lade-/Entladestroms der zweiten Batterie 2, der durch
den Stromsensor 20 erfasst wird, zu erfassen. In diesem Fall
wird jedoch eine Energieübertragung durch die Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 nicht betrachtet.
In einem Fall, bei dem die Hochspannungslaststeuerung 13 die
Hochspannungslasten H1 bis Hm einzeln steuert, kann der Energieverbrauch von
jeder der Hochspannungslasten H1 bis Hm durch eine einfache Ein-/Aus-Steuerung
oder eine Schaltsteuerung angepasst werden. In diesem Fall kann
die Hochspannungslaststeuerung 13 eine Vorrang-Energieverteilungssteuerung
durchführen, bei der die Hochspannungslasten H1 bis Hm
in einer Reihenfolge ihres Vorrangs mit einer Elektroenergie versorgt werden.
In einem Fall, bei dem eine Anpassung von Energieverbräuchen
der Hochspannungslasten H1 bis Hm nicht not wendig ist, das heißt
die zentralisierte Energieverteilungssteuerung nicht notwendig ist, kann
die Hochspannungslaststeuerung 13 beseitigt sein.
-
Die
Niederspannungslaststeuerung 130 ist in Betrieb, um Energieverbräuche
der Niederspannungslasten L1 bis Ln anzupassen. Jede der Niederspannungslasten
L1 bis Ln kann durch eine Mehrzahl von elektrischen Lasten gebildet
sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat die Niederspannungslaststeuerung 130 eine
Schaltungsstruktur, die eine Energieversorgung der Niederspannungslasten
L1 bis Ln einzeln steuert. Alternativ kann die Niederspannungslaststeuerung 130 eine
Schaltungsstruktur haben, die einen Energieverbrauch von jeder der
Niederspannungslasten L1 bis Ln erfasst. In einem Fall, bei dem
lediglich eine Summe der Energieverbräuche der Niederspannungslasten
L1 bis Ln erfasst werden muss, reicht es, obwohl es bevorzugt ist,
Energieverbräuche der Niederspannungslasten L1 bis Ln einzeln
zu erfassen, aus, die Differenz zwischen dem Wert des Erzeugungsstroms,
der durch den Stromsensor 15 erfasst wird, und dem Wert
des Lade-/Entladestroms der ersten Batterie 1, der durch den
Stromsensor 200 erfasst wird, zu erfassen. In diesem Fall
wird jedoch eine Energieübertragung durch die Gleichstrom-Energieübertragungsvorrichtung 3 nicht
betrachtet. In einem Fall, bei dem die Niederspannungslaststeuerung 130 die
Niederspannungslasten L1 bis Ln einzeln steuert, kann der Energieverbrauch
von jeder der Niederspannungslasten L1 bis Ln durch eine einfache
Ein-/Aus-Steuerung oder eine Schaltsteuerung angepasst werden. In
diesem Fall kann die Niederspannungslaststeuerung 130 eine
Vorrang-Energieverteilungssteuerung durchführen, bei der
die Niederspannungslasten L1 bis Ln in einer Reihenfolge ihres Vorrangs
mit einer Elektroenergie versorgt werden. In einem Fall, bei dem
eine Anpassung von Verbräuchen der Niederspannungslasten
L1 bis Ln nicht notwendig ist, das heißt die zentralisierte
Energieverteilungssteuerung nicht notwendig ist, kann die Niederspannungslaststeuerung 130 beseitigt
sein.
-
Die
Maschinensteuerung 14 empfängt einen Ziel-Energieerzeugungsaufwand
(der im Folgenden zu erklären ist) von der Energieversorgungssteuerung 10,
berechnet einen zugelassenen Drehmomentbereich, der einen Bereich
eines Drehmoments, der dem Generator 4 eines Zweispannungstyps
zugewiesen wird, um den Ziel-Energieerzeugungs aufwand zu erreichen,
anzeigt, und sendet den berechneten zugelassenen Drehmomentbereich
zu der Energieversorgungssteuerung 10.
-
Die
Energieversorgungssteuerung 10 bestimmt ein angefordertes
Drehmoment, das dem Generator 4 eines Zweispannungstyps
innerhalb des empfangenen zugelassenen Drehmomentbereichs zuzuweisen
ist, und sendet dieses angeforderte Drehmoment zu der Maschinensteuerung 14.
Die Maschinensteuerung 14 steuert eine Kraftstoffversorgung
der Maschine, so dass ein Maschinendrehmoment, das dem angeforderten
Drehmoment entspricht, erzeugt wird, um den Generator 4 eines Zweispannungstyps
anzutreiben.
-
Die
Energieversorgungssteuerung 10 sendet den im Vorhergehenden
beschriebenen Befehl einer Hochspannungs-Energieerzeugungsmenge
und den im Vorhergehenden beschriebenen Befehl einer Niederspannungs-Energieerzeugungsmenge
abhängig von einer Erzeugungsenergiemenge, die durch das angeforderte
Drehmoment, das zu der Maschinensteuerung 14 gesendet wurde,
erzeugbar ist, zu dem Regler 11. Der Regler 11 befiehlt
dem Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a, eine Energie
in einer Menge zu erzeugen, die durch den Befehl der Niederspannungs-Energieerzeugungsmenge
angezeigt wird, und befiehlt dem Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b,
eine Energie in einer Menge zu erzeugen, die durch den Befehl der
Hochspannungs-Energieerzeugungsmenge angezeigt wird.
-
Die
Energieversorgungssteuerung 10 führt ferner eine
Steuerung für eine Elektroenergieaufnahme zwischen dem
Niederspannungs-Energieversorgungssystem und dem Hochspannungs-Energieversorgungssystem
durch.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich der
Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps.
-
Zuerst
wird das Grundkonzept der Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
kurz erklärt.
-
Bei
der Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
wird die Energieerzeugung durch eine Verwendung eines Energieerzeugungsaufwands
Cg und eines Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP gesteuert.
-
Der
Energieerzeugungsaufwand Cg bedeutet einen Aufwand für
den Generator, um eine Elektroenergieeinheit zu, erzeugen. Derselbe
kann beispielsweise durch eine Menge eines Kraftstoffs, die verbraucht
wird, um eine Elektroenergie von 1 kWh zu erzeugen, dargestellt
werden. Der Energieerzeugungsaufwand Cg variiert abhängig
von einem Maschinenlaufzustand. Das heißt, der Energieerzeugungsaufwand
Cg variiert abhängig von einer Drehgeschwindigkeit der
Maschine und einem Maschinendrehmoment. Durch Speichern einer Abbildung, die
eine Beziehung zwischen dem Maschinenzustand und dem Energieerzeugungsaufwand
Cg zeigt, im Voraus wird es möglich, den Energieerzeugungsaufwand
Cg aus dem aktuellen Maschinenzustand zu berechnen.
-
Der
Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP ist als eine Funktion des SOC der
Batterie, die als eine Energieversorgungs- und Energieverbrauchseinrichtung
dient, definiert. Auf diese Funktion kann im Folgenden als eine
Ziel-Energieerzeugungsaufwand-Funktion Bezug genommen sein. Mit
anderen Worten, der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP ist ein Energieerzeugungsaufwand
der Batterie, oder ein Batterieelektrizitätsaufwand, wenn
angenommen wird, dass die Batterie eine Energieerzeugungseinrichtung
ist. Wenn der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP (oder der Batterieelektrizitätsaufwand) niedriger
als der Energieerzeugungsaufwand des Generators ist, sollte die
Energieerzeugungsmenge des Generators reduziert werden, und der
Entladestrom der Batterie sollte erhöht werden. Wenn der Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP (oder der Batterieelektrizitätsaufwand) höher
als der Energieerzeugungsaufwand des Generators ist, sollte die
Energieerzeugungsmenge des Generators erhöht werden, und
der Entladestrom der Batterie sollte reduziert werden. Es ist selbstverständlich,
dass die Batterie vorzugsweise innerhalb eines gemäßigten
Bereichs des SOC der Batterie betrieben werden sollte.
-
Demgemäß ist
es, wenn der SOC der Batterie von diesem Bereich hin zu der Ladeseite
abweicht, bevorzugt, die Batterie zu entladen, und wenn der SOC
der Batterie von diesem Bereich hin zu der Entladeseite abweicht,
ist es bevorzugt, die Batterie zu laden. Ein Entladen der Batterie
sollte eine Reduzierung der Energieerzeugungsmenge des Generators
bewirken, und ein Laden der Batterie sollte eine Erhöhung
einer Energieerzeugungsmenge des Generators bewirken.
-
Demgemäß wird
die Ziel-Energieerzeugungsaufwand-Funktion (das heißt der
Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP) so eingestellt, um eine negative
Korrelation mit dem SOC zu haben. Daher wird, wenn der SOC niedrig
ist, der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP hoch, und wenn der SOC
hoch ist, wird der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP niedrig. Dieses
Ausführungsbeispiel kann so konfiguriert sein, um auf der
Basis einer Geschichte der Resultate der Steuerung eine optimale
Kurve der Ziel-Energieerzeugungsaufwand-Funktion zu lernen.
-
Durch
Berechnen des Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP und des Energieerzeugungsaufwands
Cg, Vergleichen derselben miteinander und Anpassen der Energieerzeugungsmenge
des Generators gemäß dem Vergleichsresultat wird
es möglich, eine solche Steuerung durchzuführen,
dass, wenn der Energieerzeugungsaufwand Cg beträchtlich
niedrig ist (beispielsweise, wenn ein regenerativer Bremsbetrieb
durchgeführt wird), die Energieerzeugungsmenge des Generators
wesentlich erhöht wird, um die Batterie zu laden, und wenn
der Energieerzeugungsaufwand Cg beträchtlich hoch ist (beispielsweise,
wenn das Fahrzeug eine steile Steigung hochfährt), die
Energieerzeugungsmenge des Generators wesentlich reduziert wird,
um die Batterie zu entladen.
-
Eine
höchst einfache Konfiguration, um die im Vorhergehenden
beschriebene Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
auf ein Fahrzeug-Energieversorgungssystem anzuwenden, das zwei Batterien
unterschiedlicher Typen umfasst, ist derart, dass angenommen wird,
dass diese zwei Batterien eine kombinierte Batterie bilden, der
Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP abhängig von dem SOC dieser
kombinierten Batterie berechnet wird und der Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP mit dem Energieerzeugungsaufwand Cg verglichen wird.
-
Es
hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Konfiguration das folgende
Problem mit sich bringt. Diese Batterien haben unterschiedliche
SOC-Werte, und die bevorzugten SOC-Bereiche derselben unterscheiden
sich voneinander aufgrund von Unterschieden bei dem Batterietyp
und der altersabhängigen Verschlechterung. 2 zeigt
eine bevorzugte charakteristische Kurve des Ziel-Energieerzeugungsaufwands
CP hinsichtlich eines SOC in dem Fall, bei dem eine Blei-Säure-Batterie
verwendet ist, und 3 zeigt eine bevorzugte charakteristische
Kurve des Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP hinsichtlich eines SOC
in dem Fall, bei dem eine Lithium-Batterie verwendet ist. Wie aus
diesen Zeichnungen ersichtlich ist, ist ein bevorzugter SOC-Bereich
der Blei-Säure-Batterie wegen der Notwendigkeit, eine altersabhängige
Verschlechterung zu unterdrücken, schmal, während
derselbe der Lithium-Batterie breit ist.
-
Demgemäß wird,
wenn die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
unter der Annahme durchgeführt wird, dass das Fahrzeug-Energieversorgungssystem
eine kombinierte Batterie hat, obwohl dasselbe tatsächlich zwei
Batterien unterschiedlicher Typen hat, ein bevorzugter SOC-Bereich
sehr schmal, wie in 4 gezeigt ist, da beide der
zwei Batterien unter guten Bedingungen innerhalb dieses SOC-Bereichs
in Betrieb sein sollten. Dies bedeutet, dass die Speicherkapazität
der Lithium-Batterie nicht wirksam genutzt werden kann.
-
Zwei
Generatoren in einem solchen Fahrzeug-Energieversorgungssystem haben
ferner unterschiedliche Verhaltenscharakteristiken. Dieselben haben
beispielsweise unterschiedliche Energieerzeugungs-Wirkungsgrade.
Demgemäß kann die Wirkung der Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps gemäß einer
solchen einfachen Konfiguration, wie im Vorhergehenden beschrieben,
lediglich unzureichend erhalten werden.
-
Als
Nächstes ist die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps, die
durch die Energieversorgungsvorrichtung eines Zweispannungstyps
dieses Ausführungsbeispiels durchgeführt wird,
erklärt. Um sich des Problems bei der vorhergehenden Konfiguration,
bei der die zwei Batterien und die zwei Generatoren mit einer einzigen
Batterie bzw. einem einzigen Generator gleichgesetzt sind, zu entledigen,
ist dieses Ausführungsbeispiel so konfiguriert, um die
Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
für sowohl das Hochspannungs-Energieversorgungssystem als
auch das Niederspannungs-Energieversorgungssystem durch eine Verwendung
unterschiedlicher Ziel-Energieerzeugungsaufwände durchzuführen.
-
Genauer
gesagt, der Ziel-Energieerzeugungsaufwand wird für jedes
der zwei Energieversorgungssysteme gemäß einem
SOC als eine Variable der eigenen Batterie desselben einzeln berechnet,
so dass die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
für jedes der zwei Energieversorgungssysteme einzeln durchgeführt werden
kann. Und durch geeignetes Verteilen der Elektroenergie, die auf
dieser Basis erzeugt wird, zu den zwei Energieversorgungssystemen
wird es möglich, die Wirkung einer Kraftstoffverbrauchsreduzierung
durch die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
in dem höchstmöglichen Ausmaß zu erhalten.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich eines
spezifischen Beispiels der Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 5.
-
Die
Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
beginnt durch Berechnen, bei Schritten S100, S102, eines Elektroenergiemangels
Wf1 in dem Niederspannungs-Energieversorgungssystem (auf den im
Folgenden als ein „niederspannungsseitiger Energiemangel
Wf1" Bezug genommen sein kann) und eines Elektroenergiemangels Wf2
in dem Hochspannungs-Energieversorgungssystem (auf den im Folgenden
als ein „hochspannungsseitiger Energiemangel Wf2" Bezug
genommen sein kann). Die Routine für diese Berechnung ist
im Folgenden erklärt.
-
Danach
werden bei Schritten S104 bzw. S106 ein Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP1 in dem Niederspannungs-Energieversorgungssystem (auf den im
Folgenden als ein „niederspannungsseitiger Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP1" Bezug genommen sein kann) und ein Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP2 in dem Hochspannungs-Energieversorgungssystem (auf den im Folgenden
als ein „hochspannungsseitiger Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP2" Bezug genommen sein kann) berechnet.
-
Das
Verfahren dieser Berechnungen ist grundsätzlich wie im
Vorhergehenden beschrieben. Hier wird der niederspannungsseitige
Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1 auf der Basis des SOC der Batterie 1,
der durch ein herkömmlicherweise bekanntes Verfahren berechnet
wird, unter Bezugnahme auf die vorgespeicherte Abbildung, die in 2 gezeigt
ist, berechnet, und der hochspannungsseitige Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP2 wird auf der Basis des SOC der Batterie 2, der auf
eine gleiche Art und Weise berechnet wird, unter Bezugnahme auf die
vorgespeicherte Abbildung, die in 3 gezeigt ist,
berechnet.
-
Als
Nächstes erfolgt bei einem Schritt S107 ein Vergleich zwischen
dem hochspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 und
dem niederspannungsseitigen Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1. Wenn
der hochspannungsseitige Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 niedriger
als der niederspannungsseitige Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1
ist, wird bei einem Schritt S108 ein niederspannungsseitiges Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
(das im Folgenden zu erklären ist) durchgeführt,
und sonst wird bei einem Schritt S110 ein hochspannungsseitiges
Vorzugs-Energieverteilungsverfahren (das im Folgenden zu erklären
ist) durchgeführt.
-
Danach
wird dem Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a bei einem
Schritt S112 befohlen, eine Elektroenergie in einer Menge zu erzeugen,
die durch einen niederspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswert
WG1, der durch das im Vorhergehenden beschriebene niederspannungsseitige Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
bestimmt wird, angezeigt wird, und dem Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b wird bei
einem Schritt S114 befohlen, eine Elektroenergie in einer Menge
zu erzeugen, die durch einen hochspannungsseitigen angeforderten
Energieerzeugungswert WG2, der durch das im Vorhergehenden beschriebene
hochspannungsseitige Vorzugs-Energieverteilungsverfahren bestimmt wird,
angezeigt wird. Und dann wird diese Routine (die Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps) beendet, und
es erfolgt eine Rückkehr zu einer Hauproutine. Die Routine,
die in 5 gezeigt ist, wird in regelmäßigen
kurzen Intervallen durchgeführt.
-
Wie
im Vorhergehenden erklärt, passt diese Routine den niederspannungsseitigen
angeforderten Energieerzeugungswert WG1 und den hochspannungsseitigen
angeforderten Energieerzeugungswert WG2 durch Auswählen
zwischen dem niederspannungsseitigen Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
und dem hochspannungsseitigen Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
optimal an.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich eines
Beispiels des Verfahrens der Berechnung des niederspannungsseitigen
Energiemangels Wf1, das bei dem Schritt S100 durchgeführt
wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 6 gezeigt
ist.
-
Dieses
Berechnungsverfahren startet durch Berechnen, bei einem Schritt
S1000, einer Summe WfLo von Elektroenergieverbräuchen der
Niederspannungslastgruppe 5, die die Niederspannungslasten
L1 bis Ln umfasst, (auf die als ein niederspannungsseitiger Gesamtenergieverbrauch
WfLo Bezug genommen sein kann) auf der Basis der Betriebszustände
der Niederspannungslasten L1 bis Ln. Anschließend wird
bei einem Schritt S1002 auf der Basis der restlichen Kapazität
der Batterie 1 eine niederspannungsseitige zuführbare
Batterieenergie WgLo, die eine Elektroenergie, die die Batterie 1 der
Niederspannungslastgruppe 5 zuführen kann, anzeigt,
berechnet. Diese Berechnung kann durch ein beliebiges bekanntes
Verfahren erfolgen. Beispielsweise kann eine Abbildung, die eine
Beziehung zwischen dem SOC und der WgLo der Batterie 1 zeigt,
im Voraus gespeichert sein.
-
Danach
erfolgt bei einem Schritt S1004 ein Vergleich zwischen der Summe
WfLo und der niederspannungsseitigen zuführbaren Batterieenergie WgLo.
Wenn die niederspannungsseitige zuführbare Batterieenergie
WgLo kleiner als der niederspannungsseitige Gesamtenergieverbrauch
WfLo ist, wird bei einem Schritt S1006 ein Flag auf „1"
eingestellt, um anzuzeigen, dass ein niederspannungsseitiger Elektroenergiemangel
Wf1 (= WfLo – WgLo) vorliegt, und sonst wird bei einem
Schritt S1008 das Flag auf „0" eingestellt.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich eines
Beispiels des Verfahrens der Berechnung des hochspannungsseitigen
Energiemangels Wf2, das bei dem Schritt S102 durchgeführt
wird, unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm, das in 7 gezeigt
ist.
-
Dieses
Berechnungsverfahren startet durch Berechnen, bei einem Schritt
S1020, einer Summe WfHi von Elektroenergieverbräuchen der
Hochspannungslastgruppe 6, die die Hochspannungslasten
H1 bis Hm umfasst, (auf die als ein hochspannungsseitiger Gesamtenergieverbrauch
WfHi Bezug genommen sein kann) auf der Basis der Betriebszustände der
Hochspannungslasten H1 bis Hm. Anschließend wird bei einem
Schritt S1022 auf der Basis der restlichen Kapazität der
Batterie 2 eine hochspannungsseitige zuführbare
Batterieenergie WgHi, die eine Elektroenergie, mit der die Batterie 2 die
Hochspannungslastgruppe 6 versorgen kann, anzeigt, berechnet.
Diese Berechnung kann durch ein beliebiges bekanntes Verfahren erfolgen.
Beispielsweise kann eine Abbildung, die eine Beziehung zwischen
dem SOC und der WgHi der Batterie 2 zeigt, im Voraus gespeichert
sein.
-
Danach
erfolgt bei einem Schritt S1024 ein Vergleich zwischen der Summe
WfHi und der hochspannungsseitigen zuführbaren Batterieenergie WgHi.
Wenn die hochspannungsseitige zuführbare Batterieenergie
WgHi kleiner als der hochspannungsseitige Gesamtenergieverbrauch
WfHi ist, wird ein Flag auf „1" eingestellt, um anzuzeigen,
dass ein hochspannungsseitiger Elektroenergiemangel Wf2 (= WfHi – WgHi)
vorliegt, und sonst wird bei einem Schritt S1028 das Flag auf „0"
eingestellt.
-
Als
Nächstes erfolgt eine Erklärung hinsichtlich des
hochspannungsseitigen Vorzugs-Energieverteilungsverfahrens, das
bei dem Schritt S110 durchgeführt wird, unter Bezugnahme
auf das Flussdiagramm, das in 8 bis 11 gezeigt
ist.
-
Dieses
Verfahren startet durch Berechnen, bei einem Schritt S1100, einer
Charakteristik des Energieerzeugungsaufwands Cg des Generators 4, wenn
der Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a eine Elektroenergie
erzeugt, um den niederspannungsseitigen Energiemangel Wf1 auszugleichen.
-
Der
Energieerzeugungsaufwand Cg ist äquivalent zu einer Menge
eines Kraftstoffs, die verbraucht wird, um eine Elektroenergieeinheit
bei dem Maschinenbetriebspunkt zu erzeugen, der durch ein Maschinendrehmoment,
das gleich einer Summe eines Lastdrehmoments, das einer Summe der
Elektroenergie, die durch den Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b erzeugt
wird, und des niederspannungsseitigen Energiemangels Wf1 entspricht,
und eines aktuellen Antriebsdrehmoments ist, und durch eine aktuelle
Maschinengeschwindigkeit bestimmt wird. Demgemäß ist
bei diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung (beispielsweise
eine Abbildung, die in 19 gezeigt ist), die Beziehungen
zwischen den im Vorhergehenden beschriebenen Parametern zeigt, im
Voraus gespeichert, und durch Bezugnehmen auf diese Abbildung wird
eine Beziehung zwischen dem Energieerzeugungsaufwand Cg und der Erzeugungsenergie
des Generators 4, wenn der Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a eine
Elektroenergie erzeugt, die gleich dem niederspannungsseitigen Energiemangel
Wf1 ist, und der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b die
hochspannungsseitige Erzeugungsenergie erzeugt, erhalten. Die erhaltene
Beziehung bildet die im Vorhergehenden beschriebene Charakteristik
des Energieerzeugungsaufwands Cg. 12 zeigt
ein Beispiel dieser Charakteristik.
-
Danach
wird bei einem Schritt S1102 eine maximale Energie des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b als
eine hochspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg2max (siehe 12)
eingestellt. Und dann wird bei einem Schritt S1104 aus der im Vorhergehenden
beschriebenen Charakteristik ein minimaler Wert des Energieerzeugungsaufwands Cg
des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b in einem Bereich
unter der hochspannungsseitigen erzeugbaren Elektroenergie Wg2max
als ein minimaler Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands Cg (siehe 13)
erhalten.
-
Als
Nächstes erfolgt bei einem Schritt S1106 ein Vergleich
zwischen dem erhaltenen minimalen Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands
Cg und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 in dem hochspannungsseitigen
Energieversorgungssystem. Wenn der minimale Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands
Cg kleiner als der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 ist, schreitet
dieses Verfahren zu einem Schritt S1110 fort, und sonst schreitet
dasselbe zu einem Schritt S1108 fort.
-
Bei
dem Schritt S1108 wird der hochspannungsseitige angeforderte Energieerzeugungswert WG2,
der eine Elektroenergie anzeigt, deren Erzeugung bei dem Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b angefordert
wird, auf den hochspannungsseitigen Elektroenergiemangel Wf2 eingestellt.
Das Hochspannungs-Energieversorgungssystem wird also lediglich in
einer Menge des hochspannungsseitigen Elektroenergiemangels Wf2
oder einer minimalen Elektroenergie, die das Hochspannungs-Energieversorgungssystem
benötigt, mit einer Elektroenergie versorgt.
-
Bei
dem Schritt S1110 wird der Energieerzeugungsaufwand Cg des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b,
wenn angenommen wird, dass die Erzeugungsenergie des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b die
hochspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg2max ist, auf der
Basis der im Vorhergehenden beschriebenen Charakteristik berechnet,
und dieser berechnete Energieerzeugungsaufwand Cg wird als ein Energieerzeugungsaufwand
Cg2voll eingestellt. Und dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt
S1112 fort (siehe 14).
-
Bei
dem Schritt S1112 erfolgt ein Vergleich zwischen dem Energieerzeugungsaufwand
Cg2voll und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 in dem Hochspannungs-Energieversorgungssystem. Wenn
der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 nied riger als der Erzeugungsaufwand
Cg2voll ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt S1114 fort, und
sonst schreitet dasselbe zu einem Schritt S1116 fort.
-
Bei
dem Schritt S1108 wird der hochspannungsseitige angeforderte Energieerzeugungswert WG2,
der eine Elektroenergie anzeigt, deren Erzeugung bei dem Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b angefordert
wird, als die hochspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg2max
eingestellt. Es wird somit eine maximale Elektroenergie, die der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b erzeugen kann,
angefordert.
-
Bei
dem Schritt S1114 wird eine Elektroenergie, die bei einem Punkt
des Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP2, der bei dem Schritt S106
in der Abbildung erhalten wird (siehe 15), erzeugt
wird, als eine Erzeugungsenergie Wcp2 eingestellt. Diese Erzeugungsenergie
Wcp2 bedeutet eine Elektroenergie, die der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b den
Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP2 einhaltend erzeugen kann.
-
Anschließend
erfolgt bei einem Schritt S1118 ein Vergleich zwischen dem hochspannungsseitigen Elektroenergiemangel
Wf2 und der Erzeugungsenergie Wcp2. Wenn der hochspannungsseitige
Elektroenergiemangel Wf2 kleiner als die Erzeugungsenergie Wcp2
ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt S1120 fort, um den
hochspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswert WG2 als
die Erzeugungsenergie Wcp2 einzustellen, und sonst schreitet dasselbe
zu einem Schritt S1122 fort, um den hochspannungsseitigen angeforderten
Energieerzeugungswert WG2 als den hochspannungsseitigen Elektroenergiemangel
Wf2 einzustellen. Das Hochspannungs-Energieversorgungssystem wird
somit mit lediglich dem hochspannungsseitigen Elektroenergiemangel
Wf2, das heißt einer minimalen Elektroenergie, die das
Hochspannungs-Energieversorgungssystem benötigt, versorgt.
-
Bei
einem anschließenden Schritt S1124 wird eine Charakteristik
des Energieerzeugungsaufwands Cg des Generators 4, wenn
der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b eine Elektroenergie erzeugt,
um den hochspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswert
WG2 einzuhalten, berechnet. Der Energieerzeugungsaufwand Cg ist äquivalent
zu einer Menge eines Kraftstoffs, die verbraucht wird, um eine Elektroenergieeinheit
bei dem Maschinenbetriebspunkt zu erzeugen, der durch ein Maschinendrehmoment,
das gleich einer Summe eines Lastdrehmoments, das einer Summe der
Elektroenergie, die durch den Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a erzeugt
wird, und des hochspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswerts
WG2 entspricht, und eines aktuellen Antriebsdrehmoments ist, und
durch eine aktuelle Maschinengeschwindigkeit bestimmt wird. Demgemäß ist bei
diesem Ausführungsbeispiel eine Abbildung (beispielsweise
die Abbildung, die in 19 gezeigt ist), die Beziehungen
zwischen den im Vorhergehenden beschriebenen Parameter zeigt, im
Voraus gespeichert, und durch Bezugnehmen auf diese Abbildung wird
eine Beziehung zwischen der Erzeugungsenergie des Generators 4 und
dem Energieerzeugungsaufwand Cg des Niederspannungs-Erzeugungsabschnitts 4a,
wenn der Hochspannungs-Erzeugungsabschnitt 4b eine Elektroenergie
um den hochspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswert
WG2 erzeugt, erhalten. Die erhaltene Beziehung bildet die im Vorhergehenden
beschriebene Charakteristik des Energieerzeugungsaufwands Cg. 16 zeigt
ein Beispiel dieser Charakteristik.
-
Danach
wird bei einem Schritt S1126 eine maximale Energie des Niederspannungs-Erzeugungsabschnitts 4a als
eine niederspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg1max eingestellt.
Und dann wird bei einem Schritt S1128 aus der im Vorhergehenden
beschriebenen Charakteristik (siehe 16) ein
minimaler Wert des Energieerzeugungsaufwands Cg des Niederspannungs-Erzeugungsabschnitts 4a in
einem Bereich unter der niederspannungsseitigen erzeugbaren Elektroenergie
Wg1max als ein minimaler Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands
Cg erhalten.
-
Als
Nächstes erfolgt bei einem Schritt S1130 ein Vergleich
zwischen dem erhaltenen minimalen Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands
Cg und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1 des niederspannungsseitigen
Energieversorgungssystems. Wenn der minimale Wert Cgmin des Energieerzeugungsaufwands
Cg kleiner als der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1 ist, schreitet
das Verfahren zu einem Schritt S1132 fort, und sonst schreitet dasselbe
zu einem Schritt S1134 fort.
-
Bei
dem Schritt S1134 wird der niederspannungsseitige angeforderte Energieerzeugungswert WG1,
der eine Elektroenergie anzeigt, deren Erzeugung bei dem Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a angefordert
wird, auf den niederspannungsseitigen Elektroenergiemangel Wf1 eingestellt. Das
Niederspannungs-Energieversorgungssystem wird also lediglich in
einer Menge des niederspannungsseitigen Elektroenergiemangels Wf1
oder einer minimalen Elektroenergie, die das Niederspannungs-Energieversorgungssystem
benötigt, mit einer Elektroenergie versorgt.
-
Bei
dem Schritt S1132 wird der Energieerzeugungsaufwand Cg, wenn angenommen
wird, dass die Erzeugungsenergie des Niederspannungs-Erzeugungsabschnitts 4a die
niederspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg1max ist, auf
der Basis der im Vorhergehenden beschriebenen Charakteristik berechnet,
und dieser berechnete Energieerzeugungsaufwand Cg wird als ein Energieerzeugungsaufwand
Cg1voll eingestellt. Und dann schreitet das Verfahren zu einem Schritt
S1136 fort (siehe 17).
-
Bei
dem Schritt S1136 erfolgt ein Vergleich zwischen dem Energieerzeugungsaufwand
Cg1voll und dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1 in dem Niederspannungs-Energieversorgungssystem. Wenn
der Ziel-Energieerzeugungsaufwand CP1 niedriger als der Energieerzeugungsaufwand
Cg1voll ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt S1138 fort,
und sonst schreitet dasselbe zu einem Schritt S1140 fort.
-
Bei
dem Schritt S1140 wird der niederspannungsseitige angeforderte Energieerzeugungswert WG1,
der eine Elektroenergie anzeigt, deren Erzeugung bei dem Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a angefordert
wird, als die niederspannungsseitige erzeugbare Elektroenergie Wg1max
eingestellt. Es wird somit eine maximale Elektroenergie, die der
Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a erzeugen kann, angefordert.
-
Bei
dem Schritt S1138 wird eine Erzeugungsenergie bei einem Punkt des
Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP1 in dem Niederspannungs-Energieversorgungssystem,
der bei dem Schritt S104 berechnet wird, aus der Abbildung als eine
erzeugbare Energie Wcp1 erhalten (siehe 18). Diese
erzeugbare Energie Wcp1 bedeutet eine Elektroenergie, die der Niederspannungs-Erzeugungsabschnitt 4a bei
einem Punkt des Ziel-Energieerzeugungsaufwands CP1 erzeugen kann.
-
Anschließend
erfolgt bei einem Schritt S1142 ein Vergleich zwischen dem niederspannungsseitigen
Elektroenergiemangel Wf1 und der erzeugbaren Energie Wcp1. Wenn
der niederspannungsseitige Elektroenergiemangel Wf1 kleiner als
die erzeugbare Energie Wcp1 ist, schreitet das Verfahren zu einem Schritt
S1144 fort, um den niederspannungsseitigen angeforderten Energieerzeugungswert
WG1 als diese erzeugbare Energie Wcp1 einzustellen, und sonst schreitet
dasselbe zu einem Schritt S1146 fort, um den niederspannungsseitigen
angeforderten Energieerzeugungswert WG1 als den niederspannungsseitigen
Elektroenergiemangel Wf1 einzustellen. Das Niederspannungs-Energieversorgungssystem
wird also mit lediglich dem niederspannungsseitigen Elektroenergiemangel
Wf1, das heißt einer minimalen Elektroenergie, die das
Niederspannungs-Energieversorgungssystem benötigt, versorgt.
-
Wie
im Vorhergehenden erklärt, wird bei dem im Vorhergehenden
beschriebenen hochspannungsseitigen Vorzugs-Energieverteilungsverfahren
die Energieerzeugungssteuerung eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps
vorzugsweise auf der Seite des Hochspannungs-Energieversorgungssystems durchgeführt,
um eine Elektroenergieerzeugung in einem Bereich unter dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP2 zu fördern, während die Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps auf der Seite
des Niederspannungs-Energieversorgungssystems durchgeführt
wird, um eine Elektroenergieerzeugung bei dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP1 zu fördern. Und es wird ferner eine Steuerung zum Versorgen
jedes dieser Systeme mit deren minimaler notwendiger Elektroenergie
ungeachtet des Resultats eines Vergleichs zwischen dem Ziel-Energieerzeugungsaufwand
CP und dem Energieerzeugungsaufwand Cg durchgeführt.
-
Gemäß diesem
Ausführungsbeispiel kann somit die Energieerzeugungssteuerung
eines Elektrizitätsaufwandsreduzierungstyps in der Energieversorgungsvorrichtung
ei nes Zweispannungstyps auf eine umfassende Art und Weise optimal
durchgeführt werden.
-
Obwohl
bei der vorhergehenden Erklärung der Energieerzeugungsaufwand
Cg des Hochspannungs-Erzeugungsabschnitts 4b als im Wesentlichen identisch
mit dem Energieerzeugungsaufwand Cg des Niederspannungs-Erzeugungsabschnitts 4a beschrieben
wurde, können dieselben unterschiedlich berechnet werden.
-
Die
Details des niederspannungsseitigen Vorzugs-Energieverteilungsverfahrens,
das bei dem Schritt S108 durchgeführt wird, sind grundsätzlich
die gleichen wie diejenigen, die in dem Flussdiagramm, das das hochspannungsseitige
Vorzugs-Energieverteilungsverfahren erklärt, gezeigt sind,
wobei der Ausdruck „Hochspannung" und der Ausdruck „Niederspannung"
ausgetauscht wurden.
-
Die
im Vorhergehenden erklärten bevorzugten Ausführungsbeispiele
sind exemplarisch für die Erfindung der vorliegenden Anmeldung,
die allein durch die im Folgenden beigefügten Ansprüche
beschrieben ist. Es versteht sich von selbst, dass Modifikationen
der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgen können,
wie sie Fachleuten einfallen würden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2006-339925 [0001]
- - JP 2004-260908 [0003]
- - JP 2001-309574 [0004]