DE102016122651A1

DE102016122651A1 - Fahrzeugstromquelle

Info

Publication number: DE102016122651A1
Application number: DE102016122651.3A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Kinoshita
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2016-11-24
Publication date: 2017-06-01
Also published as: CN107342619B; JP2017100521A; US10377246B2; US20170151876A1; CN107342619A; JP6456809B2

Abstract

Eine Fahrzeugstromquelle enthält einen Generator, einen Stromspeicher, eine Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe, eine Stromverbrauch-Schätzeinheit, eine Lade- und Entladestrom-Setzeinheit, eine Generierter-Strom-Setzeinheit und eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung. Die Stromverbrauch-Schätzeinheit schätzt den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe auf Basis eines vom Generator generierten Stroms und eines Lade- und Entladestroms des Stromspeichers. Die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit setzt einen Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf Basis des Ladezustands des Stromspeichers. Die Generierter-Strom-Setzeinheit setzt einen Soll-generierter-Strom des Generators auf Basis des Stromverbrauchs und des Soll-Lade- und Entladestroms. Die Generierter-Strom-Steuereinrichtung steuert den generierten Strom auf Basis des Soll-generierter-Stroms.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität aus der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-233839 , eingereicht am 30. November 2015, deren gesamte Inhalte hiermit unter Bezugnahme aufgenommen werden.
HINTERGRUND
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugstromquelle, die an einem Fahrzeug angebracht werden kann.
Als Fahrzeugstromquelle, die an einem Fahrzeug angebracht werden kann, ist eine Stromquelle vorgeschlagen worden, welche einen Stromspeicher enthält, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, eine Lithiumionen-Batterie und einen Kondensator (siehe japanische ungeprüfte Patentanmeldungsschrift (JP-A) Nr. 2014-36557 ). Die Anwendung des Stromspeichers mit geringem Innenwiderstand, z. B. der Lithiumionen-Batterie, macht es möglich, bei Fahrzeug-Verzögerung regenerative elektrische Energie effizient wiederzugewinnen. Die Stromquelle kann auch mit einem Generator versehen sein, der von einem Verbrennungsmotor angetrieben wird. In vielen Fällen kann die vom Generator erzeugte Spannung gemäß einem Stromverbrauchszustand des Fahrzeugs gesteuert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
In dem mit der Fahrzeugstromquelle ausgestatteten Fahrzeug ist es wünschenswert, eine Lade- und Entladesteuerung des Stromspeichers sowie eine Steuerung des Verbrennungsmotors stabil durchzuführen. Dies führt zu einer zunehmenden Erwartung nach einer stabileren Steuerung des Stromspeichers und des Verbrennungsmotors.
Es ist wünschenswert, eine Fahrzeugstromquelle anzugeben, die es möglich macht, einen Stromspeicher und einen Verbrennungsmotor stabil zu steuern.
Ein Aspekt der Erfindung gibt eine an einem Fahrzeug angebrachte Fahrzeugstromquelle an, wobei die Fahrzeugstromquelle einen Generator, einen Stromspeicher, eine Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe, eine Stromverbrauch-Schätzeinheit, eine Lade- und Entladestrom-Setzeinheit, eine Generierter-Strom-Setzeinheit sowie eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung enthält. Der Generator ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden. Der Stromspeicher ist mit dem Generator verbunden. Die Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe ist parallel zum Stromspeicher mit dem Generator verbunden. Die Stromverbrauch-Schätzeinheit schätzt den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe auf Basis eines vom Generator generierten Stroms und eines Lade- und Entladestroms des Stromspeichers. Die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit setzt einen Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf Basis eines Ladezustands des Stromspeichers. Die Generierter-Strom-Setzeinheit setzt einen Soll-generierter-Strom des Generators auf Basis des Stromverbrauchs der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe und des Soll-Lade- und Entladestroms des Stromspeichers. Die Generierter-Strom-Steuereinrichtung steuert den vom Generator generierten Strom auf Basis des Soll-generierter-Stroms des Generators.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugs, das eine Fahrzeugstromquelle gemäß einer Ausführung der Erfindung enthält.
2 ist ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels der Fahrzeugstromquelle.
3 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Konfiguration der Fahrzeugstromquelle.
4 ist ein Diagramm von Beziehungen zwischen Klemmenspannungen und Ladezuständen in Batterien.
5 ist ein Zeitdiagramm vom Übergang von Steuerzuständen in einem Motorgenerator und Ladezuständen in einer Lithiumionen-Batterie.
6 zeigt einen Stromversorgungszustand der Fahrzeugstromquelle.
7 zeigt einen Stromversorgungszustand der Fahrzeugstromquelle.
8 zeigt einen Stromversorgungszustand der Fahrzeugstromquelle.
9 zeigt ein Beispiel eines Setzzustands eines Soll-Lade- und Entladestroms.
10 zeigt einen Stromversorgungszustand der Fahrzeugstromquelle.
11 zeigt einen Stromversorgungszustand der Fahrzeugstromquelle.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden einige Ausführungen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. 1 zeigt schematisch ein Konfigurationsbeispiel eines Fahrzeugs 11, das eine Fahrzeugstromquelle 10 gemäß einer Ausführung der Erfindung enthält. Bezugnehmend auf 1 kann das Fahrzeug 11 eine Antriebseinheit 13 mit einem Verbrennungsmotor 12 enthalten. Der Verbrennungsmotor 12 kann eine Kurbelwelle 14 enthalten, mit der durch einen Riemenmechanismus 15 ein Motorgenerator 16 verbunden sein kann. Somit ist der Motorgenerator 16 mit dem Verbrennungsmotor 12 mechanisch verbunden. In einer Ausführung der Erfindung kann der Motorgenerator 16 als „Generator” dienen. Es kann auch ein Getriebemechanismus 18 mit dem Verbrennungsmotor 12 durch einen Drehmomentwandler 17 verbunden sein. Ein oder mehrere Räder 20 können mit dem Getriebemechanismus 18 durch einen Differenzialgetriebemechanismus 19 oder andere Teile verbunden sein. Die Antriebseinheit 13 kann ferner einen Startermotor 21 enthalten, der eine Startdrehung der Kurbelwelle 14 veranlasst.
Der Motorgenerator 16 kann ein so genannter integrierter Startermotor (ISG) sein. Der Motorgenerator 16 kann nicht nur als Generator dienen, der von der Kurbelwelle 14 zur Stromerzeugung angetrieben wird, sondern der Motorgenerator 16 kann auch als Elektromotor dienen, der die Startumdrehung der Kurbelwelle 14 veranlasst. Der Motorgenerator 16 kann einen Stator 22 und einen Rotor 23 enthalten; der Stator 22 kann eine Statorwicklung enthalten und der Rotor 23 kann eine Feldwicklung enthalten. Der Motorgenerator 16 kann ferner eine ISG-Steuereinrichtung 24 enthalten, um Anregungszustände der Statorwicklung und der Feldwicklung zu steuern. Die ISG-Steuereinrichtung 24 kann einen Wechselrichter, einen Regler, einen Mikrocomputer und andere Teile enthalten. Der Motorgenerator 16 kann ferner einen Spannungssensor 25 und einen Stromsensor 26 enthalten. Der Spannungssensor 25 kann eine generierte Spannung detektieren. Der Stromsensor 26 kann einen generierten Strom detektieren. Indem erlaubt wird, dass die ISG-Steuereinrichtung 24 die Anregungszustände der Feldwicklung und der Statorwicklung steuert, wird es möglich gemacht, die generierte Spannung und den generierten Strom des Motorgenerators 16 zu steuern, der als Generator dienen kann. Indem man der ISG-Steuereinrichtung 24 auch erlaubt, die Anregungszustände der Feldwicklung und der Statorwicklung zu steuern, wird es möglich gemacht, das Antriebsdrehmoment und die Drehzahl des Motorgenerators 16 zu steuern, der als der Elektromotor dienen kann.
Nun wird im Detail eine Konfiguration der Fahrzeugstromquelle 10 beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm eines Konfigurationsbeispiels der Fahrzeugstromquelle 10. 3 ist ein vereinfachter Schaltplan einer Konfiguration der Fahrzeugstromquelle 10. Bezugnehmend auf die 1 bis 3 kann die Fahrzeugstromquelle 10 eine Lithiumionen-Batterie 27 sowie eine Blei-Batterie 28 enthalten. Die Blei-Batterie 28 kann parallel zur Lithiumionen-Batterie 27 geschaltet sein. In einer Ausführung der Erfindung kann die Lithiumionen-Batterie 27 als „erster Stromspeicher” oder „Stromspeicher” dienen, und kann die Blei-Batterie 28 als „zweiter Stromspeicher” dienen. Die Lithiumionen-Batterie 27 ist mit dem Motorgenerator 16 verbunden. Die Blei-Batterie 28 kann parallel zur Lithiumionen-Batterie 27 mit dem Motorgenerator 16 verbunden sein.
Eine positive Elektrodenleitung 29 kann mit einer positiven Elektrodenklemme 27a der Lithiumionen-Batterie 27 verbunden sein. Eine positive Elektrodenleitung 30 kann mit einer positiven Elektrodenklemme 28a der Blei-Batterie 28 verbunden sein. Darüber hinaus kann der Motorgenerator 16 eine positive Elektrodenklemme 16a enthalten, die den vom Motorgenerator 16 generierten Strom liefert. Eine positive Elektrodenleitung 31 kann mit der positiven Elektrodenklemme 16a verbunden sein. Die positiven Elektrodenleitungen 29 bis 31 können durch einen Verbindungspunkt 32 miteinander verbunden sein. Ferner kann eine negative Elektrodenleitung 33 mit einer negativen Elektrodenklemme 27b der Lithiumionen-Batterie 27 verbunden sein. Eine negative Elektrodenleitung 34 kann mit einem negativen Elektrodenanschluss 28b der Blei-Batterie 28 verbunden sein. Eine negative Elektrodenleitung 35 kann mit einer negativen Elektrodenklemme 16b des Motorgenerators 16 verbunden sein. Die negativen Elektrodenleitungen 33 bis 35 können mit einem Referenz-Potentialpunkt 36 verbunden sein.
Die mit der Lithiumionen-Batterie 27 verbundene negative Elektrodenleitung 33 kann mit einem EIN/AUS-Schalter SW1 versehen sein. Die mit der Blei-Batterie 28 verbundene positive Elektrodenleitung 30 kann mit einem EIN/AUS-Schalter SW2 versehen sein. Die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 können jeweils in einem geschlossenen Zustand oder leitenden Zustand (d. h. EIN-Zustand) und einem offenen Zustand oder Abschaltzustand (d. h. AUS-Zustand) betätigt werden. In anderen Worten, der EIN/AUS-Schalter SW1 kann zwischen dem leitenden Zustand und dem Abschaltzustand geschaltet werden; der leitende Zustand kann eine elektrische Verbindung des Motorgenerators 16 mit der Lithiumionen-Batterie 27 enthalten, und der Abschaltzustand kann eine elektrische Trennung des Motorgenerators 16 von der Lithiumionen-Batterie 27 enthalten. Ähnlich kann der EIN/AUS-Schalter SW2 zwischen dem leitenden Zustand und dem Abschaltzustand umgeschaltet werden. Der leitende Zustand kann eine elektrische Verbindung des Motorgenerators 16 mit der Blei-Batterie 28 enthalten, und der Abschaltzustand kann eine elektrische Trennung des Motorgenerators 16 von der Blei-Batterie 28 enthalten. Übrigens kann im dargestellten Beispiel der EIN/AUS-Schalter SW1 in die mit der Lithiumionen-Batterie 27 verbundene negative Elektrodenleitung 33 eingesetzt sein, aber dies schränkt nicht ein. In einem Beispiel kann, wie mit der abwechselnd lang und kurz gestrichelten Linie in 3 angegeben, der EIN/AUS-Schalter SW1 auch in die mit der Lithiumionen-Batterie 27 verbundene positive Elektrodenleitung 29 eingesetzt sein.
Mit der positiven Elektrodenleitung 30 kann Gerät wie etwa, aber nicht beschränkt auf, eine Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37, eine Fahrzeugaufbaulast 38 und der Startermotor 21 verbunden sein. In anderen Worten, die Fahrzeugstromquelle 10 enthält eine Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39. Die Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 kann zum Beispiel die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37, die Fahrzeugaufbaulast 38, den Startermotor 21 und die Blei-Batterie 28 enthalten. Die Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 kann verschiedene Lasten enthalten, die mit Strömen von dem Motorgenerator 16 und der Lithiumionen-Batterie 27 versorgt werden. Die Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 kann parallel zur Lithiumionen-Batterie 27 mit dem Motorgenerator 16 verbunden sein. Auch kann die positive Elektrodenleitung 30 mit einer Sicherung 40 versehen sein. Die Sicherung 40 kann das Gerät, wie etwa die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37, die Fahrzeugaufbaulast 38 und den Startermotor 21 schützen.
Übrigens kann die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37 ein elektrisches Gerät sein, das beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors bei einer Leerlaufstoppsteuerung im Betrieb gehalten werden sollte. Nicht einschränkende Beispiele der Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37 können Hilfsaggregate des Verbrennungsmotors 12, einen Bremsaktuator, einen Servolenkaktuator und verschiedene Steuereinrichtungen enthalten. Auch kann die Fahrzeugaufbaulast 38 ein elektrisches Gerät sein, dessen plötzliches Abschalten beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors bei der Leerlaufstoppsteuerung erlaubt ist. Nicht einschränkende Beispiele der Fahrzeugaufbaulast 38 können einen Türspiegelmotor, einen elektrischen Fensterhebermotor und einen Kühlergebläsemotor enthalten.
Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann die Fahrzeugstromquelle 10 einen ersten Stromkreis 41 enthalten, der die Lithiumionen-Batterie 27 und den Motorgenerator 16 enthält. Die Fahrzeugstromquelle 10 kann auch einen zweiten Stromkreis 42 enthalten, der Komponenten, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, die Blei-Batterie 28, die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37, die Fahrzeugaufbaulast 38 und den Startermotor 21 enthält. Der erste Stromkreis 41 und der zweite Stromkreis 42 können durch den EIN/AUS-Schalter SW2 miteinander verbunden sein. Übrigens kann der im ersten Stromkreis 41 vorgesehene EIN/AUS-Schalter SW1 als Schalter dienen, der die Lithiumionen-Batterie 27 von der Fahrzeugstromquelle 10 elektrisch trennt. Ferner kann die Fahrzeugstromquelle 10 ein Batteriemodul 43 enthalten. In dem Batteriemodul 43 können die Lithiumionen-Batterie 27 und die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 eingebaut sein.
Das Batteriemodul 43 kann einen Batteriesensor 44 enthalten, der einen Strom, eine Spannung, eine Temperatur und andere Charakteristika der Lithiumionen-Batterie 27 detektiert. Darüber hinaus kann das Batteriemodul 43 eine Batterie-Steuereinrichtung 45 enthalten, um die Betriebszustände der EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 zu steuern. Die Batterie-Steuereinrichtung 45 kann zum Beispiel eine Treiberschaltung und einen Mikrocomputer enthalten. Die Batterie-Steuereinrichtung 45 kann die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 auf Basis von Steuersignalen von einer Steuereinheit 50 steuern, wie später beschrieben wird. Auch kann die Batterie-Steuereinrichtung 45 den EIN/AUS-Schalter SW1 öffnen, um die Lithiumionen-Batterie 27 von der Fahrzeugstromquelle 10 zu trennen, wenn ein zu starker Lade- und Entladestrom oder ein Temperaturanstieg der Lithiumionen-Batterie 27 detektiert wird.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Fahrzeugstromquelle 10 eine Steuereinheit 50, die den Motorgenerator 16, das Batteriemodul 43 und andere Teile steuert. Die Steuereinheit 50 kann eine Funktion haben, das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu steuern, indem die generierte Spannung und andere Charakteristika des Motorgenerators 16 gesteuert werden. Die Steuereinheit 50 kann einen Ladezustand der Lithiumionen-Batterie 27 sowie Betriebszustände eines Gaspedals und eines Bremspedals basierend auf Eingangssignalen von anderen Steuereinrichtungen und Sensoren bestimmen. Wie später beschrieben wird, kann die Steuereinheit 50 die generierte Spannung und den generierten Strom des Motorgenerators 16 auf Basis von Charakteristika, wie etwa dem Ladezustand der Lithiumionen-Batterie 27 und Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 steuern, und das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 steuern.
Die Steuereinheit 50 kann auch eine Funktion einer Stopp- und Wiederanlasssteuerung des Verbrennungsmotors 12 haben. Die Steuereinheit 50 kann eine Stoppbedingung und eine Startbedingung des Verbrennungsmotors 12 auf der Basis von Eingangssignalen von anderen Steuereinrichtungen und Sensoren bestimmen. Die Steuereinheit 50 kann den Verbrennungsmotor 12 automatisch stoppen, wenn die Stoppbedingung erfüllt ist, und den Verbrennungsmotor 12 wiederanlassen, wenn die Startbedingung erfüllt ist. Ein nicht einschränkendes Beispiel der Stoppbedingung des Verbrennungsmotor 12 kann sein, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit gleich oder niedriger als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit ist und das Bremspedal getreten ist. Nicht einschränkende Beispiele der Startbedingung des Verbrennungsmotors 12 können enthalten, dass das Treten des Bremspedals gelöst wird, und dass das Gaspedal getreten wird.
Die Steuereinheit 50 kann mit Sensoren verbunden sein, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, einen Batteriesensor 51, einen Gaspedalsensor 52 und einen Bremssensor 53. Der Batteriesensor 51 kann einen Lade- und Entladestrom, einen Ladezustand und andere Charakteristika der Blei-Batterie 28 detektieren. Der Gaspedalsensor 52 kann einen Tretbetrag des Gaspedals detektieren. Der Bremssensor 53 kann einen Tretbetrag des Bremspedals detektieren. Die Steuereinheit 50 kann auch mit anderen Sensoren verbunden sein, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 und einen Startschalter 55. Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 kann eine Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 11, detektieren. Der Startschalter 55 kann beim Start des Verbrennungsmotors manuell betätigt werden. Die Steuereinheit 50 kann von der ISG-Steuereinrichtung 24 die generierte Spannung, den generierten Strom, das Stromerzeugungsdrehmoment, das Antriebsdrehmoment und andere Charakteristika des Motorgenerators 16 erhalten. Ähnlich kann die Steuereinheit 50 von der Batterie-Steuereinrichtung 45 Charakteristika wie etwa den Lade- und Entladestrom und den Ladezustand der Lithiumionen-Batterie 27, sowie Betriebszustände der EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 erhalten. Ferner kann mit der Steuereinheit 50 eine Warnlampe 56 verbunden sein. Die Warnlampe 56 kann einen Insassen über eine Anomalität der Fahrzeugstromquelle 10 informieren.
Übrigens kann die Steuereinheit 50 auch einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltung enthalten. Der Mikrocomputer kann eine CPU, ein ROM, ein RAM und andere Komponenten enthalten. Die Treiberschaltung kann Steuerströme von verschiedenen Aktuatoren generieren. Die Steuereinheit 50, der Motorgenerator 16, das Batteriemodul 43 und andere Teile können durch ein fahrzeugeigenes Netzwerk 57 miteinander verbunden sein, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, CAN und LIN.
[Spannungscharakteristika von Batterien]
Als nächstes werden Spannungscharakteristika der Lithiumionen-Batterie 27 und der Blei-Batterie 28 beschrieben. 4 ist ein Diagramm von Beziehungen zwischen Klemmenspannungen und Ladezuständen SOC in den Batterien. Übrigens ist der Ladezustand SOC ein Wert, der einen Ladegrad einer Batterie bezeichnet oder ein Verhältnis einer geladenen Menge zur Auslegungskapazität einer Batterie. In 4 bezeichnen die Klemmenspannungen V1 und V2 Batteriespannungen, durch die kein Strom fließt, d. h. eine Leerlaufspannung. Auch bezeichnet in 4 das Bezugszeichen GH eine maximale generierte Spannung des Motorgenerators 16.
Bezugnehmend auf 4 kann die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher gelegt werden als die Klemmenspannung V2 der Blei-Batterie 28. In anderen Worten, eine untere Grenzspannung V1L eines Lade- und Entladebereichs X1 der Lithiumionen-Batterie 27 kann höher gelegt werden als eine obere Grenzspannung V2H eines Lade- und Entladebereichs X2 der Blei-Batterie 28. Darüber hinaus kann die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27 niedriger gelegt werden als eine Obergrenze (z. B. 16 V) einer Ladespannung der Blei-Batterie 28. In anderen Worten, eine obere Grenzspannung V1H des Lade- und Entladebereichs X1 der Lithiumionen-Batterie 27 kann niedriger gelegt werden als die Obergrenze der Ladespannung der Blei-Batterie 28. Dies macht es möglich, ein Überladen der Blei-Batterie 28 durch die Lithiumionen-Batterie 27 auch in einem Fall zu vermeiden, in dem die Lithiumionen-Batterie 27 und die Blei-Batterie 28 parallel verbunden sind, um eine Verschlechterung der Blei-Batterie 28 zu vermeiden. Übrigens ist eine Obergrenze einer Ladespannung ein oberer Grenzwert einer Ladespannung, der für jeden Stromspeicher-Typ im Hinblick auf das Vermeiden einer Verschlechterung eines Stromspeichers spezifiziert ist.
Wie in 4 dargestellt, kann, aufgrund optimaler Zykluseigenschaften der Lithiumionen-Batterie 27, die Lithiumionen-Batterie 27 mit dem breiten Lade- und Entladebereich X1 versehen sein. Im Gegensatz hierzu kann die Blei-Batterie 28 in der Nähe der vollen Ladung mit dem schmalen Lade- und Entladebereich X2 versehen sein, im Hinblick darauf, eine Verschlechterung der Batterie zu verhindern. Darüber hinaus kann der Innenwiderstand der Lithiumionen-Batterie 27 niedriger gelegt werden als der Innenwiderstand der Blei-Batterie 28.
[Lade- und Entladesteuerung der Lithiumionen-Batterie]
Nun wird die Lade- und Entladesteuerung der Lithiumionen-Batterie 27 unter Verwendung des Motorgenerators 16 beschrieben. 5 ist ein Zeitdiagramm vom Übergang von Steuerzuständen des Motorgenerators 16 und von Ladezuständen S1 der Lithiumionen-Batterie 27. Die 6 bis 8 zeigen Stromversorgungszustände der Fahrzeugstromquelle 10. 6 zeigt einen Zustand, in dem der Motorgenerator 16 auf einen Verbrennungs-Stromerzeugungszustand oder einen regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert wird. 7 zeigt einen Zustand, in dem der Motorgenerator 16 auf einen Regenerations-Standby-Zustand gesteuert wird. 8 zeigt einen Zustand, in dem der Motorgenerator 16 auf einen Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert wird.
Zuerst wird ein Fall beschrieben, bei dem, wie mit dem Bezugszeichen A1 in 5 angegeben, der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 niedriger als ein Schwellenwert Sb ist, d. h. ein Fall, in dem der Ladezustand S1 in eine Ladezone fällt. Der Schwellenwert Sb kann zum Beispiel, ohne Einschränkung, 30% sein. In einer Ausführung der Erfindung kann der Schwellenwert Sb als „zweiter Schwellenwert” dienen. Wenn der Ladezustand S1 in die Ladezone fällt, kann der Motorgenerator 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand gesteuert werden, um die Lithiumionen-Batterie 27 zu laden. Übrigens kann der Verbrennungs-Stromerzeugungszustand des Motorgenerators 16 beinhalten, dem Motorgenerator 16 zu erlauben, Strom mit Verbrennungsmotorkraft zu erzeugen, und thermische Energie vom dem Verbrennungsmotor 12 zugeführten Kraftstoff in elektrische Energie umzuwandeln. Beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand kann die vom Motorgenerator 16 generierte Spannung VG auf eine vorbestimmte Spannung Va gesteuert werden (Bezugszeichen B1), die höher ist als die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27. Dies erlaubt, dass der vom Motorgenerator 16 generierte Strom der Lithiumionen-Batterie 27 und der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 zugeführt wird, wie in 6 mit dem dicken schwarzen Pfeil angegeben. Übrigens können, beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Verbrennungs-Stromerzeugungszustand, die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 im geschlossenen Zustand gehalten werden.
Nun wird ein Fall beschrieben, bei dem, wie in 5 mit dem Bezugszeichen A2 angegeben, der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher ist als der Schwellenwert Sb und niedriger ist als der Schwellenwert Sa, d. h. ein Fall, in dem der Ladezustand S1 in eine Regenerations-Standby-Zone fällt. Der Schwellenwert Sa kann zum Beispiel, ohne Einschränkung, 40% sein. In einer Ausführung der Erfindung kann der Schwellenwert Sa als „erster Schwellenwert” dienen. Wenn der Ladezustand S1 in die Regenerations-Standby-Zone fällt, kann der Motorgenerator 16 auf den Regenerations-Standby-Zustand gesteuert werden, um auf eine Gelegenheit der regenerativen Stromerzeugung zu warten, während der vom Motorgenerator 16 erzeugte Strom unterdrückt wird. Beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Regenerations-Standby-Zustand kann die vom Motorgenerator 16 generierte Spannung VG auf eine vorbestimmte Spannung (Bezugszeichen B2) gesteuert werden, die niedriger ist als die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27 und höher als die Klemmenspannung V2 der Blei-Batterie 28. Dies erlaubt, dass der vom Motorgenerator 16 generierte Strom der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 zugeführt wird, wie in 7 mit dem dicken schwarzen Pfeil angegeben, um den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 abzudecken. Darüber hinaus kann im Regenerations-Standby-Zustand des Motorgenerators 16 der Lade- und Entladestrom der Lithiumionen-Batterie 27 auf im Wesentlichen „Null (0)” gesteuert werden. Übrigens können beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Regenerations-Standby-Zustand die EIN/AUS-Schalter SW1, SW2 im geschlossenen Zustand gehalten werden.
Nun wird ein Fall beschrieben, bei dem, wie in 5 mit dem Bezugszeichen A3 angegeben, der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher ist als der Schwellenwert Sa, d. h. ein Fall, in dem der Ladezustand S1 in eine Entladezone fällt. Wenn der Ladezustand S1 in die Entladezone fällt, kann der Motorgenerator 16 auf einen Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden, um positiv zu erlauben, dass die Lithiumionen-Batterie 27 die darin gespeicherte elektrische Energie entlädt. In anderen Worten, der Stromerzeugungsbetrieb des Motorgenerators 16 kann durch eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung 63 der Steuereinheit 50 ausgesetzt werden, wie später beschrieben wird. Beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand kann die vom Motorgenerator 16 generierte Spannung VG auf „Null (0)” (Bezugszeichen B4) gesteuert werden, die niedriger ist als die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27. Dies erlaubt, dass der Entladestrom der Lithiumionen-Batterie 27 der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 zugeführt wird, wie in 8 mit dem dicken schwarzen Pfeil angegeben, um den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 abzudecken. Übrigens können beim Steuern des Motorgenerators 16 zum Stromerzeugungs-Aussetzzustand die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 im geschlossenen Zustand gehalten werden.
Wie oben beschrieben, kann, auf der Basis vom Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27, der Motorgenerator 16 auf den Verbrennungs-Stromerzeugungszustand, den Regenerations-Standby-Zustand oder den Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden. Unterdessen kann, im Hinblick auf verbesserte Energieeffizienz des Fahrzeugs 11 und geringeren Kraftstoffverbrauch, bei Fahrzeugverzögerung der Motorgenerator 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden. Übrigens kann der regenerative Stromerzeugungszustand des Motorgenerators 16 beinhalten, dem Motorgenerator 16 zu erlauben, bei der Fahrzeugverzögerung Strom zu erzeugen, um kinetische Energie des Fahrzeugs 11 in elektrische Energie umzuwandeln. Ob die regenerative Stromerzeugung des Motorgenerators 16 ausgeführt werden soll oder nicht, kann basierend auf Bedingungen bestimmt werden, wie etwa, aber nicht beschränkt auf, die Betätigungszustände des Gaspedals und des Bremspedals. Zum Beispiel kann der Motorgenerator 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand bei Fahrzeugverzögerung gesteuert werden in einem Fall, in dem der Tritt auf das Gaspedal gelöst wird, oder bei Fahrzeugverzögerung, in dem das Bremspedal getreten wird. Im Gegensatz hierzu kann der regenerative Stromerzeugungszustand des Motorgenerators 16 aufgehoben werden, wenn das Gaspedal getreten wird, oder wenn der Tritt auf das Bremspedal gelöst wird. Wenn übrigens der regenerative Stromerzeugungszustand des Motorgenerators 16 aufgehoben wird, kann, auf der Basis vom Ladezustand S1 während der Aufhebung, der Motorgenerator 16 auf den Verbrennungs-Stromerzeugungszustand, den Regenerations-Standby-Zustand oder den Stromerzeugungs-Aussetzzustand gesteuert werden.
Wenn das Bremspedal getreten wird, kann zum Beispiel, wie in 5 mit dem Bezugszeichen C1 angegeben, der Motorgenerator 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand gesteuert werden. Beim Steuern des Motorgenerators 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand kann die vom Motorgenerator 16 generierte Spannung VG auf die vorbestimmte Spannung Vb gesteuert werden (Bezugszeichen B3), die höher ist als die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27. Dies erlaubt, dass der vom Motorgenerator 16 generierte Strom der Lithiumionen-Batterie 27 und der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 zugeführt wird, wie in 6 mit dem dicken schwarzen Pfeil angegeben. Übrigens können, beim Steuern des Motorgenerators 16 zum regenerativen Stromerzeugungszustand, die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 im geschlossenen Zustand gehalten werden.
Wie insoweit beschrieben, macht es das Steuern der vom Motorgenerator 16 generierten Spannung VG möglich, das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu steuern. In einer bestimmten aber nicht einschränkenden Ausführung erlaubt das Anheben der generierten Spannung VG über die Klemmenspannung V1, dass die Lithiumionen-Batterie 27 geladen wird, wohingegen das Absenken der generierten Spannung VG unter die Klemmenspannung V1 erlaubt, dass die Lithiumionen-Batterie 27 entladen wird. Darüber hinaus kann die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher gelegt werden als die Klemmenspannung V2 der Blei-Batterie 28. Dies erlaubt das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27, während die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 im geschlossenen Zustand gehalten werden. Mit anderen Worten, es wird möglich, ein Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu erlauben, ohne die Blei-Batterie 28 von der Lithiumionen-Batterie 27 zu trennen. Dies macht es möglich, das Laden oder Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 positiv zu erlauben, ohne eine Schaltungsstruktur oder eine Schaltersteuerung der Fahrzeugstromquelle 10 kompliziert zu machen. Somit wird es möglich, die Energieeffizienz des Fahrzeugs 11 zu verbessern und die Kosten der Fahrzeugstromquelle 10 zu senken.
Wie in 6 dargestellt, wird es, wenn dem Motorgenerator 16 die Stromerzeugung erlaubt wird, möglich, die Lithiumionen-Batterie 27 gut zu laden, während das Laden der Blei-Batterie 28 unterdrückt wird. Insbesondere weil der Innenwiderstand der Lithiumionen-Batterie 27 niedriger ist als der Innenwiderstand der Blei-Batterie 28, ist es möglich, die Lithiumionen-Batterie 27 richtig zu laden. Darüber hinaus wird es, wie in 8 dargestellt, beim Aussetzen der Stromerzeugung des Motorgenerators 16 möglich, das Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 positiv zu erlauben, während das Entladen der Blei-Batterie 28 unterdrückt wird. Insbesondere weil die Klemmenspannung V1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher ist als die Klemmenspannung V2 der Blei-Batterie 28, ist es möglich, das Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 positiv zu erlauben. Dieses Unterdrücken von Laden und Entladen der Blei-Batterie 28 macht es möglich, die Anforderungen an Leistungs-Charakteristiken und Zyklus-Charakteristiken der Blei-Batterie 28 zu verringern, was zu einer Kostenminderung der Blei-Batterie 28 führt. Auch aus diesem Gesichtspunkt ist es möglich, die Kosten der Fahrzeugstromquelle 10 zu senken.
[Steuerung des vom Motorgenerator generierten Stroms]
Wie oben beschrieben, kann in der Fahrzeugstromquelle 10 die vom Motorgenerator 16 generierte Spannung gesteuert werden, um das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu steuern. Wegen des niedrigen Innenwiderstands der Lithiumionen-Batterie 27 besteht jedoch die Möglichkeit, dass ein zu starker Strom vom Motorgenerator 16 in die Lithiumionen-Batterie 27 fließen könnte, in Abhängigkeit von Bedingungen wie etwa, aber nicht beschränkt auf den Ladezustand der Lithiumionen-Batterie 27. Die Fahrzeugstromquelle 10 kann daher den vom Motorgenerator 16 generierten Strom auf der Basis eines Soll-generierter-Stroms Iisgt steuern, damit der vom Motorgenerator 16 generierte Strom nicht zu stark ansteigt. Im Folgenden wird die Steuerung des vom Motorgenerator 16 generierten Stroms beschrieben.
Wie in 2 dargestellt, kann die Steuereinheit 15 eine Stromverbrauch-Schätzeinheit 60, eine Lade- und Entladestrom-Setzeinheit 61, eine Generierter-Strom-Setzeinheit 62 sowie eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung 63 enthalten. Wie mit dem folgenden Ausdruck (1) angegeben, kann die Stromverbrauch-Schätzeinheit 60 der Steuereinheit 50 einen Lade- und Endladestrom Ilib der Lithiumionen-Batterie 27 sowie einen Lade- und Entladestrom Ipb der Blei-Batterie 28 von dem vom Motorgenerator 16 generierten Strom lisg subtrahieren, um einen Fahrzeugaufbaustrom Ivl zu berechnen, der dem Gerät wie etwa, aber nicht beschränkt auf, der Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37 und der Fahrzeugaufbaulast 38, zugeführt werden kann. Ivl = Iisg – Ilib – Ipb (1)
Übrigens hat in dieser Beschreibung der Lade- und Entladestrom Ilib einen positiven Wert, wenn der Lade- und Entladestrom Ilib der Ladestrom ist. Der Lade- und Entladestrom Ilib hat einen negativen Wert, wenn der Lade- und Entladestrom Ilib der Entladestrom ist. Ähnlich hat der Lade- und Entladestrom Ipb einen positiven Wert, wenn der Lade- und Entladestrom Ipb der Ladestrom ist. Der Lade- und Entladestrom Ipb hat einen negativen Wert, wenn der Lade- und Entladestrom Ipb der Entladestrom ist.
Danach kann die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit 61 der Steuereinheit 50 einen Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf der Basis des Ladezustands S1 der Lithiumionen-Batterie 27 setzen. Der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt kann ein Sollwert des Lade- und Entladestroms der Lithiumionen-Batterie 27 sein. 9 zeigt ein Beispiel eines Setzzustands des Soll-Lade- und Entladestroms Ilibt. Bezugnehmend auf 9 kann in einem Fall, in dem der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 niedriger als der Schwellenwert Sb ist, d. h. in einem Fall, in dem der Ladezustand S1 in die Ladezone fällt, der Soll-Lade- und Entladestrom Ilbt auf einen Ladestromwert Ia gesetzt werden. Der Schwellenwert Sb kann zum Beispiel, ohne Einschränkung, 30% sein. Der Ladestromwert Ia kann zum Beispiel, ohne Einschränkung, 20A sein. Somit kann in dem Fall, in dem der Ladezustand S1 niedriger als der Schwellenwert Sb ist, der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf den Ladestromwert Ia gesetzt werden, um zu erlauben, dass der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf die Ladeseite gelegt wird. In einer Ausführung der Erfindung kann der Schwellenwert Sb als der „zweite Schwellenwert” dienen, und kann der Ladestromwert Ia als der „erste Stromwert” dienen.
In einem Fall, in dem der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher ist als der Schwellenwert Sb und niedriger als der Schwellenwert Sa, d. h. in einem Fall, in dem der Ladezustand S1 in die Regenerations-Standby-Zone fällt, kann der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf „Null (0)” gesetzt werden. Der Schwellenwert Sa kann zum Beispiel, ohne Einschränkung, 40% sein. Somit kann in dem Fall, in dem der Ladezustand S1 niedriger als der Schwellenwert Sa und höher als der Schwellenwert Sb ist, der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf „Null (0)” gesetzt werden. In einer Ausführung der Erfindung kann „Null (0)” als „zweiter Stromwert” dienen. Übrigens ist der „zweite Stromwert”, auf den der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt in der Regenerations-Standby-Zone gesetzt werden kann, nicht auf „Null” beschränkt. Stattdessen kann der „zweite Stromwert” auch auf einen beliebigen Ladestromwert oder einen beliebigen Entladestromwert gesetzt werden, solange sein Absolutwert kleiner als ein Absolutwert des Ladestromwerts Ia ist, der in einer Ausführung der Erfindung als der „erste Stromwert” dienen kann.
Ferner kann in einem Fall, in dem der Ladezustand S1 der Lithiumionen-Batterie 27 höher als der Schwellenwert Sa ist, d. h. in einem Fall, in dem der Ladezustand S1 in die Entladezone fällt, der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf einen Entladestromwert Ib gesetzt werden. Der Entladestromwert Ib kann eine Addition (Ib = Ivl + Ipb) des Fahrzeugaufbaustroms Ivl und des Lade- und Entladestroms Ipb der Blei-Batterie 28 sein, d. h. der Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39. Der Fahrzeugaufbaustrom Ivl kann den Geräten zugeführt werden wie etwa, aber nicht beschränkt auf, die Fahrzeugaufbaulast 38. Somit kann in dem Fall, in dem der Ladezustand S1 höher als der Schwellenwert Sa ist, der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf den Entladestromwert Ib gesetzt werden, um zu erlauben, dass der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt auf die Entladeseite gelegt wird.
Danach kann, wie mit dem folgenden Ausdruck (2) angegeben, die Generierter-Strom-Setzeinheit 62 der Steuereinheit 50 den Fahrzeugaufbaustrom Ivl, den Lade- und Entladestrom Ipb der Blei-Batterie 28 und den Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt der Lithiumionen-Batterie 27 addieren, um einen Soll-generierter-Strom Iisgt des Motorgenerators 16 zu berechnen. Iisgt = Ivl + Ipb + Ilibt (2)
Dann kann die Generierter-Strom-Setzeinheit 62 der Steuereinheit 50 der ISG-Steuereinrichtung 24 ein Steuersignal zuführen, um zu erlauben, dass der vom Motorgenerator 16 generierte Strom zu dem Soll-generierter-Strom Iisgt konvergiert. Übrigens kann der vom Motorgenerator 16 generierte Strom durch den Soll-generierter-Strom Iisgt auch in einer Situation begrenzt werden, in der andere Faktoren eine Zunahme im vom Motorgenerator 16 generierten Strom verursachen. In anderen Worten, der Soll-generierter-Strom Iisgt kann auch als Obergrenze des vom Motorgenerator 16 generierten Stroms fungieren.
Wie insoweit beschrieben, kann beim Setzen des Soll-generierter-Stroms Iisgt des Motorgenerators 16 der Soll-Lade- und Entladestrom Ilbt zu dem Fahrzeugaufbaustrom Ivl und dem Lade- und Entladestrom Ipb addiert werden. Der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt kann für die Lithiumionen-Batterie 27 angefordert werden. Der Fahrzeugaufbaustrom Ivl kann der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe 39 zugeführt werden. Somit wird es möglich, die Lithiumionen-Batterie 27 und den Verbrennungsmotor 12 stabil zu steuern. In anderen Worten, das Laden oder Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 kann gemäß dem Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt erlaubt werden. Dies macht es möglich, eine rasche Änderung im Lade- und Entladestrom Ilib der Lithiumionen-Batterie 27 zu unterdrücken, und die Lithiumionen-Batterie 27 stabil zu steuern. Darüber hinaus macht es das Unterdrücken der raschen Änderung des Lade- und Entladestroms Ilib der Lithiumionen-Batterie 27 möglich, das Regenerations-Drehmoment des Motorgenerators 16 zu stabilisieren und den Verbrennungsmotor 12, der mit dem Motorgenerator 16 verbunden ist, stetig zu steuern. In anderen Worten, es wird möglich, ein Abwürgen des Verbrennungsmotors, einhergehend mit einem zu starken Anstieg des Regenerations-Drehmoments, zu verhindern.
Wie beschrieben, kann diese Ausführung der Erfindung beinhalten, die generierte Spannung und den generierten Strom des Generators zu steuern, was es möglich macht, die Stromspeicherung und den Verbrennungsmotor stabil zu steuern. In anderen Worten könnte das Steuern der vom Generator erzeugten Spannung ohne Steuerung des vom Generator erzeugten Stroms eine Instabilität der Lade- und Entladesteuerung der Stromspeicherung verursachen, oder eine Instabilität der Steuerung vom Verbrennungsmotor. Wegen des geringen Innenwiderstands des Stromspeichers wie etwa der Lithiumionen-Batterie besteht die Möglichkeit, dass der generierte Strom rasch ansteigen könnte und von dem Generator in den Stromspeicher fließen könnte, auch wenn zum Beispiel die generierte Spannung des Generators unter einem niedrigen Ladezustand begrenzt ist. Ein solcher rascher Anstieg des vom Generator erzeugten Stroms könnte, aufgrund eines raschen Anstiegs des Ladestroms in den Stromspeicher, nicht nur eine Instabilität der Lade- und Entladesteuerung des Stromspeichers verursachen, sondern auch die Instabilität der Steuerung des Verbrennungsmotors aufgrund eines raschen Anstiegs des Stromerzeugungs-Drehmoments des Generators, der als Last des Verbrennungsmotors dienen kann. Die Ausführung der Erfindung kann daher beinhalten, den vom Generator erzeugten Strom zu steuern, um zu verhindern, dass der vom Generator erzeugte Strom zu stark ansteigt. Somit wird es möglich, den Stromspeicher und den Verbrennungsmotor stabil zu steuern.
Darüber hinaus kann, wie in 9 dargestellt, der Lade- und Entladebereich der Lithiumionen-Batterie 27 mit der Regenerations-Standby-Zone versehen werden, die zwischen die Ladezone und die Entladezone gelegt ist. In der Regenerations-Standby-Zone kann der Soll-Lade- und Entladestrom Ilibt der Lithiumionen-Batterie 27 auf „Null (0)” gesetzt werden. Dies erlaubt eine Steuerung des Motorgenerators 16 zum Regenerations-Standby-Zustand, um das Laden und Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu unterdrücken, d. h. den vom Motorgenerator 16 generierten Strom zu drücken. Somit wird der Lade- und Entladebereich der Lithiumionen-Batterie 27 nicht nur einfach in die Ladezone und die Entladezone unterteilt, sondern kann mit der Regenerations-Standby-Zone versehen werden, die zwischen die Ladezone und die Entladezone eingefügt ist. Dies macht es möglich, den Verbrennungs-Stromerzeugungszustand des Motorgenerators 16 zu begrenzen, was zu einer Verbesserung im Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs 11 führt.
In anderen Worten, die benachbarte Anordnung der Ladezone und der Entladezone kann ein Faktor sein, der einen Übergang zwischen der Ladezone und der Entladezone verursacht. Dies resultiert in der Möglichkeit, dass durch Verbrennungs-Stromerzeugung in der Ladezone elektrische Energie in der Lithiumionen-Batterie 27 gespeichert werden kann, aber danach die so gespeicherte elektrische Energie in der Entladezone sofort verbraucht wird. Im Gegensatz hierzu macht es die Regenerations-Standby-Zone, die zwischen die Ladezone und die Entladezone eingefügt ist, möglich, den Übergang zwischen der Ladezone und der Entladezone zu unterdrücken, was zu einer Unterdrückung der Verbrennungs-Stromerzeugung in der Ladezone führt. in diesem Fall erlaubt, wie in 9 mit dem hohl umrissenen Pfeil angegeben, die Ausführung der regenerativen Stromerzeugung und das Entladen der Batterie den Übergang des Ladezustands zwischen der Regenerations-Standby-Zone und der Entladezone. Dies führt zu einer Verbesserung in der Energieeffizienz des Fahrzeugs 11 und dem Kraftstoffverbrauch.
Übrigens kann in der vorstehenden Beschreibung der Lade- und Entladestrom Ibp der Blei-Batterie 28 bei der Berechnung des Soll-generierter-Stroms Iisgt des Motorgenerators 16 verwendet werden. Jedoch soll dies nicht einschränken. Statt des Lade- und Entladestroms Ipb kann auch ein Soll-Lade- und Entladestrom Ipbt verwendet werden. Der Soll-Lade- und Entladestrom Ipbt kann ein Sollwert des Lade- und Entladestroms der Blei-Batterie 28 sein. In diesem Fall kann der Soll-Lade- und Entladestrom Ipbt der Blei-Batterie 28 auf der Basis eines Ladezustands S2 der Blei-Batterie 28 gesetzt werden.
[Startsteuerung des Verbrennungsmotors]
Nun werden die Stromversorgungszustände der Fahrzeugstromquelle 10 beim Start des Verbrennungsmotors beschrieben. Die 10 und 11 zeigen die Stromversorgungszustände der Fahrzeugstromquelle 10. 10 zeigt den Stromversorgungszustand beim anfänglichen Start des Verbrennungsmotors durch Betätigen des Startschalters. 11 zeigt den Stromversorgungszustand beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors durch die Leerlaufstoppsteuerung.
Bezugnehmend auf 10 kann, beim anfänglichen Start des Verbrennungsmotors durch Betätigung des Startschalters durch einen Fahrer, der EIN/AUS-Schalter SW2 im Batteriemodul 42 geschlossen werden, und kann danach ein Starter-Relais 64 geschlossen werden. Dies kann eine Stromzufuhr von der Blei-Batterie 28 zum Startermotor 21 bewirken, um zu erlauben, dass der Verbrennungsmotor 12 durch Andrehbetrieb des Startermotors 21 gestartet wird. Übrigens kann der EIN/AUS-Schalter SW1 im Batteriemodul 43 geschlossen sein, nachdem der Verbrennungsmotor 12 gestartet ist. In der vorstehenden Beschreibung kann, im Hinblick darauf, ein Entladen der Lithiumionen-Batterie 27 zu unterdrücken, der EIN/AUS-Schalter SW1 geöffnet werden. Jedoch soll dies nicht einschränken. Zum Beispiel können, unter Niedertemperatur-Umgebung wie etwa, aber nicht beschränkt auf, eine kalte Gegend, die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2 geschlossen werden, um zu erlauben, dass der Startermotor 21 sowohl von der Blei-Batterie 28 als auch der Lithiumionen-Batterie 27 mit Strom versorgt wird.
Bezugnehmend auf 11 kann beim Wiederanlassen des Verbrennungsmotors durch die Leerlaufstoppsteuerung der EIN/AUS-Schalter SW2 im Batteriemodul 43 geöffnet werden, und kann danach das Soll-Antriebsdrehmoment des Motorgenerators 16 angehoben werden. Dies kann eine Stromzufuhr von der Lithiumionen-Batterie 27 zum Motorgenerator 16 bewirken, was erlaubt, dass der Verbrennungsmotor 12 durch den Andrehbetrieb des Motorgenerators 16 gestartet wird. Beim Wiederanlassen des Motors durch die Leerlaufstoppsteuerung kann der EIN/AUS-Schalter SW2 geöffnet werden, um den ersten Stromkreis 41 von dem zweiten Stromkreis 42 elektrisch zu trennen. Dies macht es möglich, einen plötzlichen Spannungsabfall des zweiten Stromkreises 42 in Bezug auf die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37 zu verhindern. Somit wird es möglich gemacht, während des Wiederanlassens vom Verbrennungsmotor die Momentanspannungsabfall-Schutzlast 37 in Betrieb zu halten, was zu einer verbesserten Fahrzeugqualität führt.
Die Erfindung ist keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt und kann auf unterschiedliche Weisen modifiziert werden, ohne vom Umfang des Gegenstands der Erfindung abzuweichen. Wie oben beschrieben, kann die Lithiumionen-Batterie 27 als der „erste Stromspeicher” verwendet werden, und kann die Blei-Batterie 28 als der „zweite Stromspeicher” verwendet werden. Jedoch sind der „erste Stromspeicher” und der „zweite Stromspeicher” darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel können als der „erste Stromspeicher” auch eine Blei-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie, ein elektrischer Doppelschichtkondensator oder andere Batterien oder Kondensatoren angewendet werden. Als der „zweite Stromspeicher” können eine Lithiumionen-Batterie, eine Nickel-Wasserstoff-Batterie, ein elektrischer Doppelschichtkondensator und andere Batterien oder Kondensatoren angewendet werden. Ferner sollte es sich verstehen, dass als der „erste Stromspeicher” und der „zweite Stromspeicher” auch die gleiche Art von Stromspeichern verwendet werden können, deren Klemmenspannungen oder Innenwiderstände sich unterscheiden. Übrigens kann bei kombinierter Verwendung der Lithiumionen-Batterie 27 und der Blei-Batterie 28 auch eine Eisenphosphat-Lithiumionen-Batterie für die Lithiumionen-Batterie 27 verwendet werden. Die Eisenphosphat-Lithiumionen-Batterie enthält Eisenphosphat-Lithium als positives Elektrodenmaterial. Darüber hinaus kann die Erfindung effektiv auch auf eine Fahrzeugstromquelle verwendet werden, bei der die Blei-Batterie 28, die als der „zweite Stromspeicher” dient, fehlt.
Die vorstehende Beschreibung beinhaltet die Verwendung des Motorgenerators 16, der als Generator und Elektromotor dienen kann. Jedoch soll dies nicht einschränken. Es kann auch ein Generator verwendet werden, der nicht als Elektromotor dient. Darüber hinaus ist der Motorgenerator 16 nicht auf einen Induktionsgenerator beschränkt, und es können auch Generatoren anderer Formen angewendet werden. Darüber hinaus können die EIN/AUS-Schalter SW1 und SW2, die in der Fahrzeugstromquelle 10 vorgesehen sind, ein Halbleiterschalter sein, der ein Halbleiterelement enthält, oder ein elektromagnetischer Schalter, der eine Kontaktbetätigung durch elektromagnetische Kraft erlaubt.
In der vorstehenden Beschreibung kann die Steuereinheit 50 als einzelne Einheit die Stromverbrauch-Schätzeinheit 60, die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit 61, die Generierter-Strom-Setzeinheit 62 und die Generierter-Strom-Steuereinrichtung 63 enthalten. Jedoch soll dies nicht einschränken. Zum Beispiel können die Stromverbrauch-Schätzeinheit, die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit 61, die Generierter-Strom-Setzeinheit 62 und die Generierter-Strom-Steuereinrichtung 63 auch separat in einer Mehrzahl von Steuereinheiten 50 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann in der vorstehenden Beschreibung die Fahrzeugaufbaulast 38 mit dem zweiten Stromkreis 42 verbunden werden. Jedoch soll dies nicht einschränken. Die Fahrzeugaufbaulast 38 kann auch nur mit dem ersten Stromkreis 41 verbunden werden oder kann mit sowohl dem ersten Stromkreis 41 als auch dem zweiten Stromkreis 42 verbunden werden.
Obwohl im Vorstehenden einige bevorzugten Ausführungen der Erfindung als Beispiel unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden sind, ist die Erfindung keineswegs auf die oben beschriebenen Ausführungen beschränkt. Es sollte sich verstehen, dass Fachkundige Modifikationen und Änderungen vornehmen können, ohne vom Umfang abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Die Erfindung soll diese Modifikationen und Änderungen beinhalten, insofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente fallen.
Eine Fahrzeugstromquelle enthält einen Generator, einen Stromspeicher, eine Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe, eine Stromverbrauch-Schätzeinheit, eine Lade- und Entladestrom-Setzeinheit, eine Generierter-Strom-Setzeinheit und eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung. Die Stromverbrauch-Schätzeinheit schätzt den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe auf Basis eines vom Generator generierten Stroms und eines Lade- und Entladestroms des Stromspeichers. Die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit setzt einen Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf Basis des Ladezustands des Stromspeichers. Die Generierter-Strom-Setzeinheit setzt einen Soll-generierter-Strom des Generators auf Basis des Stromverbrauchs und des Soll-Lade- und Entladestroms. Die Generierter-Strom-Steuereinrichtung steuert den generierten Strom auf Basis des Soll-generierter-Stroms.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2015-233839 [0001]
JP 2014-36557 A [0003]

Claims

An einem Fahrzeug angebrachte Fahrzeugstromquelle, wobei die Fahrzeugstromquelle aufweist: einen Generator, der mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist; einen Stromspeicher, der mit dem Generator verbunden ist; eine Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe, die parallel zu dem Stromspeicher mit dem Generator verbunden ist; eine Stromverbrauch-Schätzeinheit, die einen Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe auf Basis eines vom Generator generierten Stroms und eines Lade- und Entladestroms des Stromspeichers schätzt; eine Lade- und Entladestrom-Setzeinheit, die einen Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf Basis eines Ladezustands des Stromspeichers setzt; eine Generierter-Strom-Setzeinheit, die einen Soll-generierter-Strom des Generators auf Basis des Stromverbrauchs der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe und des Soll-Lade- und Entladestroms des Stromspeichers setzt; und eine Generierter-Strom-Steuereinrichtung, die den vom Generator generierten Strom auf Basis des Soll-generierter-Stroms des Generators steuert.
Fahrzeugstromquelle nach Anspruch 1, wobei die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit den Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf die Entladeseite setzt, wenn der Ladezustand des Stromspeichers höher als ein erster Schwellenwert ist, und die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit den Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf die Ladeseite setzt, wenn der Ladezustand des Stromspeichers niedriger als ein zweiter Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist.
Fahrzeugstromquelle nach Anspruch 2, wobei die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit den Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf den Stromverbrauch der Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe setzt, um den Soll-Lade- und Entladestrom auf die Entladeseite zu setzen, wenn der Ladezustand des Stromspeichers höher als der erste Schwellenwert ist; die Lade- und Endladestrom-Setzeinheit den Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf einen ersten Stromwert setzt, um den Soll-Lade- und Entladestrom auf die Ladeseite zu setzen, wenn der Ladezustand des Stromspeichers niedriger als der zweite Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist; und die Lade- und Entladestrom-Setzeinheit den Soll-Lade- und Entladestrom des Stromspeichers auf einen zweiten Stromwert setzt, wenn der Ladezustand des Stromspeichers niedriger als der erste Schwellenwert und höher als der zweite Schwellenwert ist, wobei ein Absolutwert des zweiten Stromwerts kleiner als ein Absolutwert des ersten Stromwerts ist.
Fahrzeugstromquelle nach Anspruch 3, wobei der zweite Stromwert Null ist.
Fahrzeugstromquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Generierter-Strom-Steuereinrichtung die Stromerzeugung des Generators aussetzt, wenn der Ladezustand des Stromspeichers höher als der erste Schwellenwert ist.
Fahrzeugstromquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Stromspeicher einen ersten Stromspeicher aufweist, und die Fahrzeugaufbau-Gerätegruppe einen zweiten Stromspeicher enthält, wobei eine Klemmenspannung des zweiten Stromspeichers niedriger als eine Klemmenspannung des ersten Stromspeichers ist.