DE102011054158B4

DE102011054158B4 - Steuervorrichtung für ein Batteriesystem mit unterschiedlichen Sekundärbatterietypen

Info

Publication number: DE102011054158B4
Application number: DE102011054158.6A
Authority: DE
Inventors: Naoki Katayama; Takao SUENAGA; Shigenori Saito
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2011-10-04
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2031-10-05
Also published as: JP5434879B2; DE102011054158A1; JP2012080706A

Abstract

Vorrichtung zum Steuern eines Batteriesystems, das mit einem Generator (10), der durch eine Ausgangswelle einer internen Verbrennungsmaschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, angetrieben ist, um Leistung zu erzeugen, einer ersten Batterie (20) und einer zweiten Batterie (30), die zu der ersten Batterie (20) elektrisch parallel geschaltet ist, versehen ist, wobei die Leistung eine regenerative Leistung, die eine regenerative Energie des Fahrzeugs verwendet, aufweist, die erste und die zweite Batterie (30) Sekundärbatterien sind, die mit der Leistung wiederaufladbar sind, und die zweite Batterie (30) eine höhere Ausgangsleistungsdichte oder eine höhere Energiedichte als die erste Batterie (20) hat, gekennzeichnet durcheine Schalteinrichtung (50, 60), die mit einem Leitungsweg (5) zwischen dem Generator (10) und der ersten Batterie (20) und der zweiten Batterie (30) zum Schalten des Leitungswegs (5), um zum Leiten gebracht und blockiert zu werden, elektrisch verbunden ist; undeine beschränkende Einrichtung (11, 80) zum Beschränken einer Erhöhungsrate einer Leistungserzeugungsmenge, derart, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Generators (10) allmählich erhöht, wenn der Leitungsweg (5) durch die Schalteinrichtung (50, 60) zum Leiten gebracht ist, während die interne Verbrennungsmaschine angetrieben wird, wobeidie Schalteinrichtung (50, 60) aus einem Halbleiterschalter konfiguriert ist, und wobei die beschränkende Einrichtung (11, 80) konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung (50, 60) derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist, der Halbleiterschalter in einer ungesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung des Halbleiterschalters erhöht, und anschließend in einer gesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom ungeachtet der Gatespannung stabilisiert, um dadurch die Leistungserzeugungsmenge allmählich zu erhöhen.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung JP 2010 – 225 520 A ( JP 2012 - 80 706 A ), eingereicht am 05. Oktober 2010, und nimmt das Vorrecht der Priorität derselben in Anspruch.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(GEBIET DER ERFINDUNG)
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem, das in einem Fahrzeug angebracht ist. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Steuervorrichtung für ein Batteriesystem, das eine Mehrzahl von Sekundärbatterien aufweist: eine Bleisekundärbatterie und eine zweite Sekundärbatterie (wie z. B. eine Lithiumsekundärbatterie) mit einer höheren Leistungsdichte und Energiedichte als die Blei sekundärbatterie.
(BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK)
Eine Bleisekundärbatterie, die verschiedene elektrische Lasten, wie z. B. einen Startermotor, mit einer Leistung versorgt, ist gewöhnlich in Fahrzeugen, die eine interne Verbrennungsmaschine bzw. eine Maschine mit einer internen Verbrennung als eine Fahrantriebsquelle verwenden, angebracht. Obwohl die Bleisekundärbatterie weniger aufwendig als die Hochausgangsleistungs- und Hochenergiedichte-Sekundärbatterien (Hochleistungssekundärbatterien), wie z. B. Nickelsekundärbatterien und Lithiumsekundärbatterien, ist, ist ihre Haltbarkeit bei einer häufigen Ladung und Entladung (kumulativen Lade- und Entlademenge) niedrig. Die Bleisekundärbatterie wird insbesondere in Fahrzeugen, die eine Leerlaufstoppfunktion haben, häufig entladen, und ein früher Verschleiß der Bleisekundärbatterie wird zu einer Befürchtung. Die Bleisekundärbatterie wird zusätzlich in Fahrzeugen, die einen Wechselstromgenerator, der die Bleisekundärbatterie durch Erzeugen einer Leistung aus einer regenerativen Energie des Fahrzeugs lädt, haben, häufig geladen, und ein früher Verschleiß der Bleisekundärbatterie wird zu einer Befürchtung. Ein einfaches Ändern der Bleisekundärbatterie zu der im Vorhergehenden beschriebenen Hochleistungsbatterie, um sich diesen Befürchtungen zuzuwenden, führt zu einer bedeutsamen Erhöhung des Aufwands.
Bei Batteriesystemen, die in beispielsweise der JP 2007 - 046 508 A , der JP 2007 - 131 134 A , der JP 2008 - 029 058 A , der JP 2008 - 155 814 A und der JP 2009 - 126 395 A offenbart sind, wird ein Anbringen von sowohl der Hochleistungssekundärbatterie (mit anderen Worten der zweiten Sekundärbatterie), die eine hohe Haltbarkeit bei einer häufigen Ladung und Entladung hat, als auch der nicht aufwendigen Bleisekundärbatterie in einer Parallelschaltung vorgeschlagen. Die Hochleistungssekundärbatterie versorgt mit anderen Worten vorzugsweise die elektrischen Lasten mit Leistung und wird während eines Leerlaufstopps geladen (insbesondere durch eine regenerative Ladung), wodurch ein Verschleiß der Bleisekundärbatterie unterdrückt wird. Die unaufwendige Bleisekundärbatterie versorgt andererseits mit einer Leistung, die über eine lange Zeitdauer erforderlich ist (mit anderen Worten eine Dunkelstromversorgung), wenn z. B. das Fahrzeug geparkt ist, wodurch die Beanspruchung der Hochleistungssekundärbatterie reduziert wird und eine Erhöhung des Aufwands unterdrückt wird.
Eine regenerative Ladung der Lithiumsekundärbatterie (Hochleistungssekundärbatterie) wird vorzugsweise, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, durchgeführt. Die Menge einer regenerativen Ladung kann umso mehr erhöht werden, je niedriger die Menge einer Ladung der Lithiumsekundärbatterie bei dem Start der regenerativen Ladung ist (je größer mit anderen Worten die verbleibende ladbare Kapazität ist). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher das Vorsehen von Halbleiterschaltern (siehe Bezugsziffern 50 und 60 in 1) zwischen einem Leistungsgenerator und der Bleisekundärbatterie und der Lithiumsekundärbatterie erörtert. Die Halbleiterschalter werden betrieben, um die Menge einer Ladung zu der Lithiumsekundärbatterie während eines normalen Betriebs zu minimieren, bei dem die interne Verbrennungsmaschine ohne eine Regeneration betrieben wird.
Als ein Resultat dessen, dass die Halbleiterschalter während eines normalen Betriebs AUS-geschaltet werden, werden beispielsweise ein Laden der Lithiumsekundärbatterie durch den Leistungsgenerator und eine Leistungsversorgung der elektrischen Lasten von dem Leistungsgenerator blockiert. Die Lithiumsekundärbatterie wird als ein Resultat nicht geladen, und die Menge einer Entladung von der Lithiumsekundärbatterie zu den elektrischen Lasten wird erhöht. Die verbleibende ladbare Kapazität der Lithiumsekundärbatterie erhöht sich daher. Wenn dann die Halbleiterschalter während eines Regenerationsbetriebs EIN-geschaltet werden, wird die Lithiumsekundärbatterie, die eine große verbleibende ladbare Kapazität hat, mit einer regenerativen Leistung geladen.
Wenn jedoch die verbleibende ladbare Kapazität, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, erhöht wird, haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass, obwohl die Menge einer regenerativen Ladung erhöht werden kann, als ein Kompromiss das folgende Problem auftritt.
Wenn mit anderen Worten die Halbleiterschalter EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung (während eines Aktivierungsschaltens) zu starten, fließt von dem Leistungsgenerator zu der Lithiumsekundärbatterie ein umso höherer Strom, je größer die verbleibende ladbare Kapazität der Lithiumsekundärbatterie ist. Die Leistungserzeugungsmenge durch den Leistungsgenerator erhöht sich plötzlich. Ein Problem tritt dahin gehend auf, dass sich eine Drehmomentschwankung der internen Verbrennungsmaschine, die als die Antriebsquelle des Leistungsgenerators dient, anschließend erhöht, und sich eine Fahrbarkeit verschlechtert.
DE 10 2005 015 995 A1 offenbart das Folgende: Es wird ein Bordnetz mit Hochlastverbrauchern angegeben, bei dem der Hochlastverbraucher direkt mit dem Generator verbindbar ist und dem Hochlastverbraucher ein Kondensator, insbesondere ein Doppelschichtkondensator, zugeordnet ist und der übrige Teil des Bordnetzes mit Hilfe eines von einem elektrischen Energiemanagement ansteuerbaren Schaltmittels, vorzugsweise eines Halbleiterschalters, bei vorgebbaren Bedingungen wegschaltbar ist. Das elektrische Energiemanagement ist dabei Bestandteil eines Steuergerätes und wertet die ihm beispielsweise auch von einem weiteren Steuergerät und von Spannungsmessern zugeführten Informationen zur Bildung von Ansteuersignalen aus.
DE 10 2004 051 530 A1 offenbart das Folgende: Kraftfahrzeug mit einem Generator und wenigstens einem Kondensator, in dem vom als Rekuperator betreibbaren Generator in einer Schubphase des Kraftfahrzeugs erzeugte Rekuperationsenergie speicherbar ist, wobei der die Leistung des Generators begrenzende Erregerstrom im Erregerkreis des Generators in Abhängigkeit wenigstens eines fahrzeugspezifischen Betriebsparameters und/oder des momentanen Ladezustands des Kondensators variierbar ist.
DE 199 05 984 A1 offenbart das Folgende: In einer Steuervorrichtung für eine Kraftfahrzeug-Lichtmaschine wird unter Berücksichtigung einer Beziehung zwischen den Feldströmen, die durch die Feldentwicklungen von Lichtmaschinen mit unterschiedlichen Leistungen und Ausgangsströmen fließen, der Erhöhungsbetrag des Feldstroms, der einmalig und sofort beim Einschalten einer Last, jedoch vor einer Unterdrückung der Anstiegsgeschwindigkeit des Feldstroms erhöht werden soll, in der Weise gesteuert, dass er zum Feldstrom vor dem Einschalten der Last proportional ist. Selbst wenn hierbei die gleiche Steuervorrichtung für Lichtmaschinen mit unterschiedlichen Generatorkapazitäten verwendet wird, werden die Spannungsabfälle einer Batterie zum Zeitpunkt des Einschaltens der elektrischen Last in einem Kraftfahrzeug im Wesentlichen auf denselben Pegel reduziert.
DE 102 34 088 A1 offenbart das Folgende: Das Dokument bezieht sich auf ein Verfahren zur Beeinflussung einer Load-Response-Funktion an einem von einer Verbrennungskraftmaschine angetriebenen, fremd erregten Drehstromgenerator. Der Drehstromgenerator umfasst einen Erregerkreis und einen Läuferkreis. Die Load-Response-Funktion dient der Minimierung von Rückwirkungen des Drehstromgenerators auf die Verbrennungskraftmaschine beim Zuschalten einer hohen elektrischen Leistung aufnehmender elektrischer Verbraucher in ein Bordnetz eines Fahrzeuges, welches einen Energiespeicher umfasst. Der Verlauf der Load-Response-Funktion wird abhängig von der Spannung im Bordnetz des Fahrzeuges und unter Berücksichtigung des Betriebszustandes sowie der Fahrsituation des durch die Verbrennungskraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges ermittelt. Ferner kann eine Spannungsregelung des Generators erreicht werden, wobei mittels eines Eingangs am Generator sowohl sein Load-Response-Verhalten als auch seine Spannung gesteuert werden können.
DE 10 2004 061 839 A1 offenbart das Folgende: Ein Gasgenerator-Steuersystem für ein Fahrzeug enthält einen Wechselstromgenerator, eine Feldstrom-Steuereinheit, die das Tastverhältnis des Feldstroms des Wechselstromgenerators steuert, einen Feldstrom-Detektor, einen Laststrom-Detektor, einen Detektor für die Drehzahl des Generators, eine Drehmoment-Erhöhungs-Berechnungseinrichtung, welches eine Vorhersage-Erhöhung in dem Antriebsdrehmoment des Wechselstromgenerators anhand einer Erhöhung in dem Strom, welcher einer elektrischen Last zugeführt wird, berechnet. Die Antriebsdrehmoment-Erhöhungs-Berechnungseinrichtung enthält eine erste Ausgangsstrom-Berechnungseinrichtung, die den vorhandenen Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators anhand der Drehzahl des Generators und anhand des Feldstroms berechnet, und eine zweite Ausgangsstrom-Berechnungseinrichtung, die den Vorhersage-Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators anhand des ersten Ausgangsstromes und anhand der Erhöhung des Stromes, welcher der elektrischen Last zugeführt wird, berechnet. Eine Vorhersage-Erhöhung des Antriebsdrehmoments des Wechselstromgenerators wird aus einer Differenz zwischen dem vorhandenen Antriebsdrehmoment und einem Antriebsdrehmoment berechnet, welches dem Vorhersage-Ausgangsstrom entspricht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen, um die im Vorhergehenden beschriebenen Probleme zu lösen. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Batteriesystemsteuervorrichtung zu schaffen, die sowohl eine Erhöhung der Menge einer regenerativen Ladung durch Erhöhen einer verbleibenden ladbaren Kapazität einer zweiten Sekundärbatterie als auch eine Unterdrückung einer Fahrbarkeitsverschlechterung verwirklicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen sind Gegenstand der sich daran anschließenden Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Batteriesystems, das mit einem Generator (10), der durch eine Ausgangswelle einer internen Verbrennungsmaschine, die in einem Fahrzeug angebracht ist, angetrieben ist, um Leistung zu erzeugen, einer ersten Batterie (20) und einer zweiten Batterie (30), die zu der ersten Batterie elektrisch parallel geschaltet ist, versehen ist. Die Leistung weist eine regenerative Leistung, die eine regenerative Energie des Fahrzeugs verwendet, auf, die erste und die zweite Batterie sind Sekundärbatterien, die mit der Leistung wiederaufladbar sind, und die zweite Batterie hat eine höhere Ausgangsleistungsdichte oder höhere Energiedichte als die erste Batterie. Die Vorrichtung weist eine Schalteinrichtung (50, 60), die mit einem Leitungsweg (5) zwischen dem Generator und der ersten Batterie und der zweiten Batterie zum Schalten des Leitungswegs, um zum Leiten gebracht zu werden und zu blockieren, elektrisch verbunden ist, und eine beschränkende Einrichtung (11, 80) zum Beschränken einer Erhöhungsrate einer Leistungserzeugungsmenge auf, derart, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Generators allmählich erhöht, wenn der Leitungsweg durch die Schalteinrichtung zum Leiten gebracht wird, während die interne Verbrennungsmaschine angetrieben wird, wobei die Schalteinrichtung aus einem Halbleiterschalter konfiguriert ist, und wobei die beschränkende Einrichtung konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg zum Leiten gebracht ist, der Halbleiterschalter in einer ungesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung des Halbleiterschalters erhöht, und anschließend in einer gesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom ungeachtet der Gatespannung stabilisiert, um dadurch die Leistungserzeugungsmenge allmählich zu erhöhen.
Gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung wird als ein Resultat dessen, dass die beschränkende Einrichtung umfasst ist, eine Leistungserzeugung derart gesteuert, dass die Leistungserzeugungsmenge allmählich erhöht wird, wenn der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird. Eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während der Leitung wird verhindert. Wenn daher die Menge einer regenerativen Ladung erhöht wird, indem die verbleibende ladbare Kapazität der zweiten Batterie erhöht wird, wird eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens, das eine regenerative Ladung startet, unterdrückt. Eine Drehmomentschwankung der internen Verbrennungsmaschine kann unterdrückt werden. Sowohl eine Erhöhung der Menge einer regenerativen Ladung als auch eine Unterdrückung einer Fahrbarkeitsverschlechterung können daher erreicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung ist die Beschränkungseinrichtung konfiguriert, um einen Erregerstrom, der durch eine Spule (10a), die der Generator in sich aufweist, fließt, zu steuern, um allmählich erhöht zu werden, wenn der Leitungsweg durch die Schalteinrichtung geschlossen wird, wodurch sich die Leistungserzeugungsmenge des Leistungsgenerators allmählich erhöht.
Dieser Aspekt konzentriert sich darauf, dass eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens durch einen Betrieb des Leistungsgenerators, der gesteuert wird, verhinderbar ist. Eine Erhöhung des Erregerstroms während eines Aktivierungsschaltens kann daher unterdrückt werden. Als ein Resultat kann eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens einfach durch Steuern des Erregerstroms verhindert werden. Eine beschränkende Einrichtung, die die Erhöhungsrate der Leistungserzeugungsmenge derart beschränkt, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Leistungsgenerators während eines Aktivierungsschaltens allmählich erhöht, kann daher ohne Weiteres verwirklicht werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Offenbarung weist die Vorrichtung eine schätzende Einrichtung (80: S21) zum Schätzen einer Varianz einer erzeugten Leistung, die, bevor und nachdem der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird, wenn angenommen wird, dass die beschränkende Einrichtung die Beschränkung nicht durchführen wird, variiert. Die beschränkende Einrichtung reduziert die Erhöhungsrate des Erregerstroms, während der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird, umso mehr, je größer die geschätzte Varianz der erzeugten Leistung ist.
Selbst wenn hier keine Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung durchgeführt wird, erhöht sich möglicherweise im Gegensatz zu der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, bevor und nachdem der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird, nicht. Wenn beispielsweise die elektrische Last groß ist, oder wenn die Menge einer Ladung der ersten Batterie hoch ist, ist die Leistungserzeugungsmenge unmittelbar vor einem Aktivierungsschalten (einem Leitungswegschalten, um zum Leiten gebracht zu werden) bereits hoch. In diesem Fall erhöht sich die Leistungserzeugungsmenge nicht bedeutsam, selbst wenn die Schalteinrichtung zu dem zum Leiten gebrachten Zustand geschaltet ist. Wenn alternativ keine große verbleibende ladbare Kapazität in der zweiten Batterie sichergestellt werden kann, erhöht sich die Leistungserzeugungsmenge selbst dann nicht bedeutsam, wenn die Schalteinrichtung zu dem zum Leiten gebrachten Zustand geschaltet wird. In Fällen, wie z. B. jene, bei denen sich die Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens nicht bedeutsam erhöht, ist die Drehmomentschwankung in der internen Verbrennungsmaschine anfangs klein, und eine Fahrbarkeitsverschlechterung ist innerhalb eines zulässigen Bereichs. Es ist daher nicht erforderlich, dass die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird.
Wenn die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird, verringert sich die Menge einer regenerativen Ladung um die Menge, um die die Leistungserzeugung unterdrückt wird. Unter einer Bedingung, dass die Fahrbarkeitsverschlechterung innerhalb eines zulässigen Bereichs ist, kann daher, wenn die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung (Menge einer Beschränkung) reduziert ist, die Menge einer regenerativen Ladung erhöht werden.
Gemäß dem vorher beschriebenen Aspekt, der das Vorhergehende in Betracht zieht, wird die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, die vor und nach einem Aktivierungsschalten auftritt, wenn die Annahme gemacht wird, dass die Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung nicht durchgeführt wird, geschätzt. Die Erhöhungsrate des Erregerstroms wird umso mehr erhöht, je niedriger die geschätzte Menge einer Leistungserzeugungsvariation ist. Als ein Resultat verringert sich die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung. Die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung kann daher verringert werden, und die Menge einer regenerativen Ladung kann erhöht werden, während eine Fahrbarkeitsverschlechterung innerhalb des zulässigen Bereichs gehalten wird. Ein Gleichgewicht zwischen einer Unterdrückung einer Fahrbarkeitsverschlechterung und einer Erhöhung der Menge einer regenerativen Ladung kann mit anderen Worten optimiert werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Schalteinrichtung mit einer Mehrzahl von Halbleiterschaltern, die in dem Leitungsweg, in dem parasitäre Dioden, die den Halbleiterschaltern inhärent sind, in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, in Reihe geschaltet sind, konfiguriert. Die Halbleiterschalter haben einen Vorwärtsrichtungs- bzw. einen Durchlassrichtungsschalter (50), bei dem eine Durchlassrichtung der parasitären Diode ermöglicht, dass ein Strom von einer Generatorseite zu einer Seite einer zweiten Batterie fließt, und einen Rückwärtsrichtungs- bzw. Sperrrichtungsschalter (60), bei dem eine Durchlassrichtung der parasitären Diode ermöglicht, dass ein Strom von der Seite der zweiten Batterie zu der Generatorseite fließt. Die Beschränkungseinrichtung ist konfiguriert, um die Schalteinrichtung derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg zum Leiten gebracht ist, der Durchlassrichtungsschalter AUS-geschaltet ist, und der Sperrrichtungsschalter EIN-geschaltet ist, wobei anschließend sowohl der Durchlassrichtungsschalter als auch der Sperrrichtungsschalter EIN-geschaltet werden, um dadurch allmählich die Leistungserzeugungsmenge zu erhöhen.
Wenn hier die Mehrzahl von Halbleiterschaltern 50 und 60 (siehe 1) derart konfiguriert ist, um in entgegengesetzten Richtungen in Reihe geschaltet zu sein, fließt, wenn der Sperrrichtungsschalter 60 während einer Erzeugung einer regenerativen Leistung aktiviert ist (EIN-geschaltet ist), ein Strom durch die parasitäre Diode 51 des Durchlassrichtungsschalters 50, selbst wenn der Durchlassrichtungsschalter 50 blockiert ist. Die Menge eines fließenden Stroms verringert sich jedoch verglichen dazu, wenn beide Schalter 50 und 60 aktiviert sind. Dies gibt an, dass, wenn der Sperrrichtungsschalter 60 aktiviert ist, während der Durchlassrichtungsschalter 50 blockiert ist, die Menge einer regenerativen Ladung zu der zweiten Sekundärbatterie 30 verglichen dazu reduziert werden kann, wenn beide Schalter 50 und 60 aktiviert sind, und die Menge einer erzeugten Leistung kann reduziert werden.
Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung, die sich auf diesen Punkt konzentriert, ist während eines Aktivierungsschaltens der Sperrrichtungsschalter aktiviert, während der Durchlassrichtungsschalter blockiert ist. Beide Schalter werden anschließend aktiviert. Als ein Resultat kann, da sich die Menge einer Ladung (mit anderen Worten die Leistungserzeugungsmenge) in Stufen erhöht, eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens verglichen dazu unterdrückt werden, wenn beide Schalter von dem Start eines Aktivierungsschaltens aktiviert sind. Auf diese Weise kann, da eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens durch einfaches Steuern der Aktivierungszustände der Halbleiterschalter bei der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung verhindert werden kann, die beschränkende Einrichtung, die „die Erhöhungsrate der Leistungserzeugungsmenge derart beschränkt, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Leistungsgenerators während eines Aktivierungsschaltens allmählich erhöht“, ohne Weiteres verwirklicht werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist die Schalteinrichtung durch einen Halbleiterschalter konfiguriert. Die beschränkende Einrichtung ist konfiguriert, um die Schalteinrichtung derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg zum Leiten gebracht ist, der Halbleiterschalter in einer ungesättigten Region, in der sich der Drainstrom zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung des Halbleiterschalters erhöht, aktiviert ist und anschließend in einer gesättigten Region, in der sich der Drainstrom ungeachtet der Gatespannung stabilisiert, aktiviert ist, um dadurch die Leistungserzeugungsmenge allmählich zu erhöhen.
Wenn hier die Gatespannung des Halbleiterschalters allmählich erhöht wird, startet ein Strom (ein Drainstrom) damit, zwischen der Source und der Drain zu fließen, wenn die Gatespannung einen Schwellenwert überschreitet. Der Drainstrom erhöht sich zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung. Während sich jedoch die Drainspannung zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung innerhalb eines Bereichs erhöht, in dem die Gatespannung niedrig ist (ungesättigte Region), bleibt die Drainspannung ungeachtet des Werts der Gatespannung innerhalb eines Bereichs, in dem die Gatespannung hoch ist (gesättigte Region), ein konstanter Wert. Dies gibt an, dass, wenn eine Aktivierung innerhalb der ungesättigten Region durchgeführt wird, die Menge einer regenerativen Ladung zu der zweiten Sekundärbatterie verglichen dazu reduziert werden kann, wenn eine Aktivierung innerhalb der gesättigten Region durchgeführt wird. Die Leistungserzeugungsmenge kann daher reduziert werden.
Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung, die sich auf diesen Punkt konzentriert, wird während eines Aktivierungsschaltens in der ungesättigten Region und anschließend in der gesättigten Region eine Aktivierung durchgeführt. Als ein Resultat kann, da sich die Menge einer Ladung (mit anderen Worten, die Leistungserzeugungsmenge) in Stufen erhöht, eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens verglichen dazu unterdrückt werden, wenn die Aktivierung in der gesättigten Region von dem Start eines Aktivierungsschaltens durchgeführt wird. Auf diese Weise kann, da eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens durch einfaches Steuern des Aktivierungszustands des Halbleiterschalters bei der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung verhindert werden kann, die beschränkende Einrichtung, die die Erhöhungsrate der Leistungserzeugungsmenge derart beschränkt, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Leistungsgenerators während eines Aktivierungsschaltens allmählich erhöht, ohne Weiteres verwirklicht werden.
Wenn eine Aktivierung in der ungesättigten Region, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, durchgeführt wird, kann die Gatespannung auf einem konstanten Wert gehalten werden, und die Leistungserzeugungsmenge kann in Schritten erhöht werden. Die Gatespannung kann alternativ innerhalb der ungesättigten Region allmählich erhöht werden, und die Leistungserzeugungsmenge kann auf eine lineare Art und Weise erhöht werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist die Schaltereinrichtung durch eine Mehrzahl von Halbleiterschaltern, die in dem Leitungsweg, in dem parasitäre Dioden, die den Halbleiterschaltern inhärent sind, in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, in Reihe geschaltet sind, konfiguriert. Die beschränkende Einrichtung ist konfiguriert, um die Schalteinrichtung derart zu steuern, dass mindestens einer der Halbleiterschalter unter der Mehrzahl von Halbleiterschaltern von dem Zeitpunkt in der gesättigten Region aktiviert wird, zu dem der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird.
Wenn hier eine Aktivierung in der ungesättigten Region durchgeführt wird, ist ein Leistungsverlust, der in den Halbleiterschaltern auftritt, verglichen dazu groß, wenn eine Aktivierung in der gesättigten Region durchgeführt wird. Bei der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung, die das Vorhergehende in Betracht zieht, wird, da eine Aktivierung in der gesättigten Region von dem Start eines Aktivierungsschaltens in mindestens einem Halbleiterschalter durchgeführt wird, ein Leistungsverlust, der in den Halbleiterschaltern auftritt, reduziert, und die Menge einer regenerativen Ladung kann erhöht werden. Da eine Aktivierung in der gesättigten Region durchgeführt wird, nachdem eine Aktivierung in der ungesättigten Region in den anderen Halbleiterschaltern durchgeführt wurde, geht die Wirkung eines Beschränkens einer Leistungserzeugung während eines Aktivierungsschaltens und eines Verhinderns einer plötzlichen Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge nicht verloren.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine schätzende Einrichtung (80:S21) zum Schätzen einer Varianz einer erzeugten Leistung auf, die, bevor und nachdem der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird, wenn angenommen wird, dass die beschränkende Einrichtung die Beschränkung nicht durchführen wird, variiert. Die beschränkende Einrichtung ist konfiguriert, um die Schalteinrichtung zu steuern, um eine Erhöhungsrate der Gatespannung während einer Aktivierung in der ungesättigten Region umso mehr zu erhöhen, je niedriger die Menge einer Leistungserzeugungsvariation ist.
Selbst wenn hier keine Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung durchgeführt wird, ist es im Gegensatz zu der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung nicht erforderlich, dass die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird, wenn die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, die vor und nach einer Aktivierung auftritt, niedrig ist, wie es vorher beschrieben ist. Wenn die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird, verringert sich die Menge einer regenerativen Ladung um die Menge, um die die Leistungserzeugung unterdrückt wird. Wenn daher die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung unter einer Bedingung reduziert wird, dass die Fahrbarkeitsverschlechterung innerhalb des zulässigen Bereichs ist, kann die Menge einer regenerativen Ladung erhöht werden.
Gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung, die das Vorhergehende in Betracht zieht, wird die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, die vor und nach einem Aktivierungsschalten auftritt, wenn eine Annahme gemacht wird, dass die Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung nicht durchgeführt wird, geschätzt. Die Erhöhungsrate der Gatespannung während einer Aktivierung in der ungesättigten Region wird erhöht, wenn die geschätzte Menge der Leistungserzeugungsvariation niedrig ist. Als ein Resultat verringert sich die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung. Die Menge einer Leistungserzeugungsunterdrückung kann daher verringert werden, und die Menge einer regenerativen Ladung kann erhöht werden, während die Fahrbarkeitsverschlechterung innerhalb des zulässigen Bereichs gehalten wird. Ein Gleichgewicht zwischen einer Unterdrückung einer Fahrbarkeitsverschlechterung und einer Erhöhung der Menge einer regenerativen Ladung kann mit anderen Worten optimiert werden.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung weist die Vorrichtung eine schätzende Einrichtung (80:S21) zum Schätzen einer Varianz einer erzeugten Leistung auf, die, bevor und nachdem der Leitungsweg zum Leiten gebracht wird, wenn angenommen wird, dass die beschränkende Einrichtung die Beschränkung nicht durchführen wird, variiert. Die Beschränkungseinrichtung führt die Beschränkung durch, wenn die geschätzte Varianz der erzeugten Leistung ein vorbestimmter Wert oder mehr ist, und verbietet die Beschränkung, wenn die geschätzte Varianz der erzeugten Leitung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Selbst wenn hier keine Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung durchgeführt wird, ist es im Gegensatz zu der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung nicht erforderlich, dass die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird, wenn die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, die vor und nach einer Aktivierung auftritt, niedrig ist. Wenn die Beschränkungssteuerung durchgeführt wird, verringert sich die Menge einer regenerativen Ladung um die Menge, mit der die Leistungserzeugung unterdrückt wird, wie es vorher beschrieben ist.
Gemäß der im Vorhergehenden beschriebenen Erfindung, die das Vorhergehende in Betracht zieht, wird die Menge einer Leistungserzeugungsvariation, die vor und nach einem Aktivierungsschalten auftritt, wenn eine Annahme gemacht wird, dass die Beschränkungssteuerung durch die beschränkende Einrichtung nicht durchgeführt wird, geschätzt. Die Beschränkungssteuerung wird verboten, wenn die geschätzte Menge einer Leistungserzeugungsvariation kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Eine nicht notwendige Beschränkungssteuerung kann daher verhindert werden, und eine Reduzierung der Menge einer regenerativen Ladung kann unterdrückt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein elektrisches Blockdiagramm eines Batteriesystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Diagramm eines Betriebs während einer regenerativen Ladung, der in dem Batteriesystem in 1 durchgeführt wird;
3 ist ein Diagramm eines Betriebs während eines automatischen Neustarts, der in dem Batteriesystem in 1 durchgeführt wird;
4 ist ein Diagramm eines Betriebs während eines Leerlaufstopps (Vd(Pb) > Vd(Li)), der in dem Batteriesystem in 1 durchgeführt wird;
5 ist ein Diagramm eines Betriebs während eines Leerlaufstopps (Vd(Pb) < Vd(Li)), der in dem Batteriesystem in 1 durchgeführt wird;
6A, 6B und 6C sind Zeitdiagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Durchführen einer Steuerung (Beschränkungssteuerung) einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung;
7 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
8 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem ersten Variationsbeispiel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
9 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem zweiten Variationsbeispiel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
10A, 10B, 10C und 10D sind Zeitdiagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Durchführen einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
11 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
12A, 12B, 12C und 12D sind Zeitdiagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Durchführen einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
13 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden;
14A und 14B sind Zeitdiagramme zum Erläutern eines Verfahrens zum Durchführen einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem ersten Variationsbeispiel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel; und
15 ist ein Flussdiagramm zum Erläutern von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem zweiten Variationsbeispiel gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele, die die vorliegende Erfindung spezifizieren, sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Durch die Ausführungsbeispiele hindurch sind in den Zeichnungen Abschnitten, die gleich oder zueinander äquivalent sind, die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen der Abschnitte mit den gleichen Bezugsziffern sind zusammengeschlossen.
(ERSTES BEISPIEL)
Ein Fahrzeug, in dem eine Leistungsversorgungseinheit gemäß einem Beispiel angebracht ist, verwendet als eine Fahrantriebsquelle eine interne Verbrennungsmaschine. Das Fahrzeug hat eine Leerlaufstoppfunktion, die die interne Verbrennungsmaschine automatisch stoppt, wenn vorbestimmte Bedingungen eines automatischen Stopps erfüllt sind, und die interne Verbrennungsmaschine automatisch neu startet, wenn vorbestimmte Bedingungen eines automatischen Neustarts erfüllt sind. Das Fahrzeug weist ferner eine regenerative Ladefunktion, die durch Erzeugen einer Leistung aus einer regenerativen Energie eine Batterie lädt, auf. Obwohl ein Startermotor umfasst ist, der eine Kurbelwelle dreht, wenn die interne Verbrennungsmaschine gestartet wird, ist ein Fahrmotor, der ein Fahrzeugfahren unterstützt, nicht umfasst.
Wie in 1 gezeigt ist, weist das Fahrzeug einen Wechselstromgenerator 10 (einen Leistungsgenerator), einen Regler 11 (eine Erregerstromsteuervorrichtung), eine Bleisekundärbatterie 20 (erste Batterie), eine Lithiumsekundärbatterie 30 (zweite Batterie), verschiedene elektrische Lasten 41, 42 und 43 und zwei MOS-FET 50 und 60 (Schalteinrichtung und Halbleiterschalter) auf. Die Bleisekundärbatterie 20, die Lithiumsekundärbatterie 30 und die elektrischen Lasten 41 bis 43 sind zu dem Wechselstromgenerator 10 elektrisch parallel geschaltet. Es sei bemerkt, dass die Bleisekundärbatterie 20 und die Lithiumsekundärbatterie 30 als eine bekannte Sekundärbatterie, die mit einer elektrischen Leistung wiederaufladbar ist, kategorisiert sind.
Die MOS-FET 50 und 60 sind zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Bleisekundärbatterie 20 und der Lithiumsekundärbatterie 30 angeordnet. Die MOS-FET 50 und 60 funktionieren als eine Schalteinrichtung zum Schalten zwischen einem Aktivieren (EIN) und einem Blockieren (AUS) der Lithiumsekundärbatterie 30 in Bezug auf den Wechselstromgenerator 10 und die Bleisekundärbatterie 20. Die MOS-FET 50 und 60 schalten mit anderen Worten einen Leitungsweg zwischen dem Wechselstromgenerator 10 und der Bleisekundärbatterie 20 und der Lithiumsekundärbatterie 30, um EIN (zum Leiten gebracht) und AUS (blockiert) zu sein.
Die MOS-FET 50 und 60 können zusätzlich betrachtet werden, um notwendigerweise hinsichtlich der Innenstruktur derselben als eine gleichrichtende Einrichtung zu dienen. Die Innenschaltungen der MOS-FET 50 und 60 können mit anderen Worten als äquivalent zu Schaltungen, in denen Halbleiterschalterabschnitte 52 und 62 (Schalteinrichtungen) jeweils zu parasitären Dioden 51 und 61 (gleichrichtenden Einrichtungen) parallel geschaltet sind, betrachtet werden. Eingangssignale in die Gates der Halbleiterschalterabschnitte 52 und 62 sind durch eine elektronische Steuereinheit (ECU 80; ECU = electronic control unit) gesteuert. Ein EIN-Betrieb (aktivierender Betrieb) und AUS-Betrieb (blockierender Betrieb) der MOS-FET 50 und 60 sind derart gesteuert, um durch die ECU 80 geschaltet zu werden.
Die zwei MOS-FET 50 und 60 sind derart in Reihe geschaltet, dass die parasitären Dioden 51 und 61 in zueinander entgegengesetzte Richtungen gewandt sind. Wenn daher die zwei MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet sind, kann der Stromfluss durch die parasitären Dioden 51 und 61 vollständig blockiert werden. Wenn somit die zwei MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet sind, kann eine Entladung von der Lithiumsekundärbatterie 30 zu der Seite der Bleisekundärbatterie 20 vermieden werden, und eine Ladung von der Seite der Bleisekundärbatterie 20 zu der Lithiumsekundärbatterie 30 kann ebenfalls vermieden werden.
Die Last, die durch eine Bezugsziffer 43 der elektrischen Lasten 41 bis 43 angegeben ist, ist eine eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43, die erfordert, dass die Spannung der versorgenden Leistung stabil ist, entweder grob konstant oder mindestens innerhalb eines vorbestimmten Bereichs variierend ist. Die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 ist auf der Seite der Lithiumsekundärbatterie 30 der MOS-FET 50 und 60 elektrisch angeschlossen. Als ein Resultat ist eine Leistungsversorgung der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Last 43 der Lithiumsekundärbatterie 30 zugewiesen.
Spezifische Beispiele der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Last 43 weisen Navigationsvorrichtungen und Audiovorrichtungen auf. Wenn beispielsweise die Spannung der versorgenden Leistung nicht konstant ist und bedeutsam variiert, oder bedeutsam variiert, um den vorbestimmten Bereich zu überschreiten, tritt ein Problem dahin gehend auf, dass der Betrieb der Navigationsvorrichtung oder dergleichen zurückgesetzt wird, wenn die Spannung momentan unter eine minimale Betriebsspannung fällt. Es ist daher erforderlich, dass die Spannung der Leistung, mit der die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 versorgt wird, auf einem konstanten Wert, der nicht unter die minimale Betriebsspannung fällt, stabil gehalten wird.
Die Last, die durch eine Bezugsziffer 41 der elektrischen Lasten 41 bis 43 angegeben ist, ist ein Startermotor, der die interne Verbrennungsmaschine startet. Die Last, die durch eine Bezugsziffer 42 angegeben ist, ist eine andere gewöhnliche elektrisch Last als die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 und der Startermotor 41. Spezifische Beispiele der gewöhnlichen elektrischen Last 42 weisen Scheinwerfer, Windschutzscheibenwischer für die Vorderwindschutzscheibe und dergleichen, ein Strahlgebläse für einen Luftkonditionierer bzw. eine Klimaanlage und einen Defrosterheizer für die Heckwindschutzscheibe und dergleichen auf.
Der Startermotor 41 und die gewöhnliche elektrische Last 42 sind auf der Seite der Bleisekundärbatterie 20 der MOS-FET 50 und 60 elektrisch angeschlossen. Eine Leistungsversorgung des Startermotors 41 und der gewöhnlichen elektrischen Last 42 ist als ein Resultat der Bleisekundärbatterie 20 zugewiesen.
Der Wechselstromgenerator 10 erzeugt aus der Drehungsenergie einer Kurbelwelle eine Leistung. Wenn genauer gesagt der Rotor des Wechselstromgenerators 10 durch die Kurbelwelle gedreht wird, wird basierend auf dem Erregerstrom, der zu einer Rotorspule 10a fließt, in einer Statorspule ein Wechselstrom induziert. Der Wechselstrom wird dann durch einen Gleichrichter (nicht gezeigt) in einen Gleichstrom gewandelt. Als ein Resultat dessen, dass der Regler 11 den Erregerstrom, der zu der Rotorspule 10a fließt, anpasst, wird anschließend die Spannung des erzeugten Gleichstroms angepasst, um eine Zielspannung Vtrg zu werden. Wenn beispielsweise die Ausgangsspannung (die geregelte Spannung Vreg) des Wechselstromgenerators 10 niedriger als die Zielspannung Vtrg ist, wird eine Steuerung durchgeführt, um den Erregerstrom zu erhöhen, um dadurch die geregelte Spannung Vreg zu erhöhen. Wenn die geregelte Spannung Vreg höher als die Zielspannung Vtrg ist, wird eine Steuerung durchgeführt, um den Erregerstrom zu reduzieren, um dadurch die geregelte Spannung Vreg zu reduzieren.
Mit der Leistung, die durch den Wechselstromgenerator 10 erzeugt wird, werden die verschiedenen elektrischen Lasten 41 bis 43 versorgt, und die Bleisekundärbatterie 20 und die Lithiumsekundärbatterie 30 werden ebenfalls versorgt. Wenn das Antreiben der internen Verbrennungsmaschine gestoppt wird, und der Wechselstromgenerator 10 keine Leistung erzeugt, versorgen die Bleisekundärbatterie 20 und die Lithiumsekundärbatterie 30 die elektrischen Lasten 41 bis 43 mit Leistung. Eine Anpassung der Zielspannung Vtrg wird gesteuert (Vreg normale Steuerung), und die Betriebsvorgänge der MOS-FET 50 und 60 werden gesteuert, derart, dass die Menge einer Entladung von der Bleisekundärbatterie 20 und der Lithiumsekundärbatterie 30 zu den elektrischen Lasten 41 bis 43 und die Menge einer Ladung von dem Wechselstromgenerator 10 innerhalb eines Bereichs (geeigneten Bereichs) sind, in dem der Ladezustand (SOC: Prozentsatz der tatsächlichen Menge einer Ladung in Bezug auf eine Menge einer Ladung bei voller Ladung) nicht überladen oder überentladen wird.
Gemäß dem Beispiel wird zusätzlich eine Bremsungsregeneration durchgeführt, bei der der Wechselstromgenerator 10 aus der regenerativen Energie des Fahrzeugs eine Leistung erzeugt und beide Sekundärbatterien 20 und 30 (hauptsächlich die Lithiumsekundärbatterie 30) lädt. Die Bremsungsregeneration wird durchgeführt, wenn Bedingungen, wie z. B., dass das Fahrzeug in einem Bremsungszustand ist und eine Kraftstoffeinspritzung in die interne Verbrennungsmaschine abgeschnitten ist, erfüllt sind.
Die Bleisekundärbatterie 20 ist eine bekannte Allgemeinzweck-Sekundärbatterie. Das aktive Kathodenmaterial der Bleisekundärbatterie 20 ist genauer gesagt Bleidioxid (Pb02), das aktive Anodenmaterial ist Blei (Pb), und die Elektrolytlösung ist Schwefelsäure (H2SO4). Die Bleisekundärbatterie 20 ist durch eine Mehrzahl von Batteriezellen konfiguriert, die aus diesen Elektroden, die in Reihe geschaltet sind, zusammengesetzt sind. Die Ladekapazität der Bleisekundärbatterie 20 ist auf größer als die Ladekapazität der Lithiumsekundärbatterie 30 eingestellt.
Ein Oxid enthaltendes Lithium (Lithium kombiniertes Metalloxid) ist andererseits als das aktive Kathodenmaterial der Lithiumsekundärbatterie 30 verwendet. Spezifische Beispiele desselben umfassen LiCoO2, LiMn2O4, LiNi02, LiFePO4 und dergleichen. Kohlenstoff (C), Grafit, Lithiumtitanat (wie z. B. LixTi02), eine Legierung, die Si oder Su enthält, und dergleichen sind als das aktive Anodenmaterial der Lithiumsekundärbatterie 30 verwendet. Eine organische Elektrolytlösung ist als die Elektrolytlösung der Lithiumsekundärbatterie 30 verwendet. Die Lithiumsekundärbatterie 30 ist durch eine Mehrzahl von Batteriezellen, die aus diesen Elektroden, die in Reihe geschaltet sind, zusammengesetzt sind, konfiguriert. Gemäß dem Beispiel ist insbesondere Lithiumtitanat als das aktive Anodenmaterial der Lithiumsekundärbatterie 30 verwendet.
Bezugsziffern 21 und 31 in 1 stellen Batteriezellenbaugruppen der Bleisekundärbatterie 20 und der Lithiumsekundärbatterie 30 dar. Bezugsziffern 22 und 32 stellen Innenwiderstände der Bleisekundärbatterie 20 und der Lithiumsekundärbatterie 30 dar. In der folgenden Beschreibung bezieht sich eine Leerlaufspannung V0 der Sekundärbatterie auf eine Spannung, die durch die Batteriezellenanordnungen 21 und 31 erzeugt wird. Anschlussspannungen Vd und Vc der Sekundärbatterie beziehen sich auf Spannungen, die durch die folgenden Gleichungen 1 und 2 ausgedrückt sind. $Vd = V0 - Id \times R$
$Vc = V0 + Ic \times R$
Der Entladestrom ist hier Id; der Ladestrom ist Ic; der Innenwiderstand der Sekundärbatterie ist R; und die Leerlaufspannung der Sekundärbatterie ist V0. Wie durch die Gleichungen 1 und 2 angegeben ist, wird die Anschlussspannung Vd während einer Entladung ein kleinerer Wert, sowie sich der Innenwiderstand R erhöht, und die Anschlussspannung Vc während der Ladung wird ein größerer Wert, so wie sich der Innenwiderstand R erhöht.
Da hier die Sekundärbatterien 20 und 30 parallel geschaltet sind, fließt, wenn eine Ladung durch den Wechselstromgenerator 10 durchgeführt wird, eine größere Menge eines induzierten Stroms des Wechselstromgenerators 10 in die Sekundärbatterie mit der niedrigeren Anschlussspannung Vc, wenn die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet wurden. Wenn andererseits die elektrischen Lasten 42 und 43 mit einer Leistung versorgt (entladen) werden, wird von der Sekundärbatterie mit der höheren Anschlussspannung Vd eine Leistung zu den elektrischen Lasten entladen, wenn die MOS-FET 50 und 60 während einer Nicht-Leistungserzeugung EIN-geschaltet wurden.
Während einer regenerativen Ladung ist zusätzlich die Lithiumsekundärbatterie 30 eingestellt, um vorzugsweise über die Bleisekundärbatterie 20 geladen zu werden, indem die Möglichkeit erhöht wird, dass die Anschlussspannung Vc(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 niedriger als die Anschlussspannung Vc(Pb) der Bleisekundärbatterie 20 ist. Während einer Entladung werden zusätzlich die MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet, und die Lithiumsekundärbatterie 30 wird eingestellt, um zu der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Last 43 Leistung zu entladen.
Details des Einstellens zum Erhöhen der Möglichkeit zum Erreichen von Vc(Li) < Vc(Pb) während der regenerativen Ladung und der Möglichkeit zum Erreichen von Vd(Li) > Vd(Pb) während der Entladung sind im Folgenden beschrieben.
Der geeignete Bereich (Pb) des SOC der Bleisekundärbatterie 20 ist beispielsweise ein SOC von 88 % bis 92 %, und der geeignete Bereich (Li) des SOC der Lithiumsekundärbatterie 30 ist beispielsweise ein SOC von 35 % bis 80 %. Die obere Grenze des geeigneten Bereichs (Li) ist niedriger als die obere Grenze des geeigneten Bereichs (Pb), und die untere Grenze des geeigneten Bereichs (Li) ist niedriger als die untere Grenze des geeigneten Bereichs (Pb). Die Lithiumsekundärbatterie 30 ist ferner derart eingerichtet, um Spannungscharakteristiken (eine Beziehung zwischen der Leerlaufspannung und dem SOC) der Lithiumsekundärbatterie 30 zu erreichen, die die folgenden Bedingungen (a) bis (c) erfüllen. Durch eine Auswahl der Kombination des aktiven Kathodenmaterials, des aktiven Anodenmaterials und der Elektrolytlösung der Lithiumsekundärbatterie 30 können die Spannungscharakteristiken, die die Bedingungen (a) bis (c) erfüllen, erzeugt werden.
Bedingung (a): ein Punkt, an dem die Leerlaufspannung V0(Pb) der Bleisekundärbatterie 20 und die Leerlaufspannung V0(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 übereinstimmen, ist innerhalb des geeigneten Bereichs (Pb) der Bleisekundärbatterie 20 und des geeigneten Bereichs (Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 anwesend.
Bedingung (b): auf der Seite einer oberen Grenze des Übereinstimmungspunkts in dem geeigneten Bereich (Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 ist die Leerlaufspannung V0(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 höher als die Leerlaufspannung V0(Pb) der Bleisekundärbatterie 20.
Bedingung (c): auf der Seite der unteren Grenze des Übereinstimmungspunkts in dem geeigneten Bereich (Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 ist die Leerlaufspannung V0(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 niedriger als die Leerlaufspannung V0(Pb) der Bleisekundärbatterie 20.
Ein Verfahren zum EIN- und zum AUS-Schalten der MOS-FET 50 und 60 ist als Nächstes abhängig von dem Betriebszustand der Maschine beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, werden, wenn der Wechselstromgenerator 10 durch eine Bremsungsregeneration eine Leistung erzeugt, die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet. Als ein Resultat lädt die Leistung, die durch eine Bremsungsregeneration erzeugt wird, die Lithiumsekundärbatterie 30. Die elektrischen Lasten 42 und 43 und die Bleisekundärbatterie 20 werden zusätzlich ferner mit einem Anteil der regenerativen Energie versorgt.
Wie in 3 gezeigt ist, sind während eines automatischen Neustarts der Leerlaufstoppfunktion die MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet. Als ein Resultat wird eine Leistungsversorgung des Startermotors 41 durch die Bleisekundärbatterie 20 durchgeführt, und eine Entladung von der Lithiumsekundärbatterie 30 zu dem Startermotor 41 wird vermieden. Die Leistung, mit der der Startermotor 41 versorgt wird, ist bedeutsam größer als die Leistung, mit der die anderen elektrischen Lasten 42 und 43 versorgt werden. Wenn daher die Lithiumsekundärbatterie 30, die eine kleinere Kapazität als die Bleisekundärbatterie 20 hat, den Startermotor 41 mit einer Leistung versorgt, betritt der SOC(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 unmittelbar einen überentladenen Zustand. Durch Vermeiden einer Entladung von der Lithiumsekundärbatterie 30 zu dem Startermotor 41, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann daher eine Überentladung der Lithiumsekundärbatterie 30 verhindert werden. Die Bleisekundärbatterie 20 versorgt die gewöhnliche elektrische Last 42 mit einer Leistung, und die Lithiumsekundärbatterie 30 versorgt die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 mit einer Leistung.
Wie in 4 gezeigt ist, werden, wenn die Anschlussspannung Vd(Pb) der Bleisekundärbatterie 20 höher als die Anschlussspannung Vd(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 während des Leerlaufstopps (automatischen Stopps) der Leerlaufstoppfunktion ist, die MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet. Als ein Resultat wird der Stromfluss von der Bleisekundärbatterie 20 zu der Lithiumsekundärbatterie 30 vermieden, und eine Überentladung der Lithiumsekundärbatterie 30 wird vermieden. Die Bleisekundärbatterie 20 versorgt die gewöhnliche elektrische Last 42 mit einer Leistung, und die Lithiumsekundärbatterie 30 versorgt die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 mit einer Leistung.
Wie in 5 gezeigt ist, werden andererseits, wenn Vd(Pb) < Vd(Li) während des Leerlaufstopps der Leerlaufstoppfunktion ist, die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet. Als ein Resultat wird die gewöhnliche elektrische Last 42 vorzugsweise von der Lithiumsekundärbatterie 30 mit einer Leistung versorgt. Die Bleisekundärbatterie 20 wird zusätzlich durch die Lithiumsekundärbatterie 30 geladen, und die Lithiumsekundärbatterie 30 versorgt die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 mit Leistung.
Während einer Nicht-Regeneration (wie z. B. während eines Leerlaufbetriebs, eines beschleunigten Fahrens und eines gleichmäßigen Fahrens) wird, wenn der Wechselstromgenerator 10 durch eine Bremsungsregeneration keine Leistung erzeugt, abhängig von dem SOC(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 ein EIN und ein AUS der MOS-FET 50 und 60 geschaltet, wodurch der SOC(Li) gesteuert wird, um innerhalb eines optimalen Bereichs zu sein.
Wenn genauer gesagt der SOC(Li) während einer Nicht-Regeneration größer als eine erste Schwelle TH1 (obere Schwelle) ist, werden die MOS-FET 50 und 60 AUS-geschaltet, wie in 4 gezeigt ist. Als ein Resultat wird die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 von der Lithiumsekundärbatterie 30 mit einer Leistung versorgt. Eine Ladung der Lithiumsekundärbatterie 30 durch den Wechselstromgenerator 10 oder die Bleisekundärbatterie 20 wird zusätzlich verboten, wodurch ein Überladen der Lithiumsekundärbatterie 30 vermieden wird. Wenn andererseits der SOC(Li) eine zweite Schwelle TH2 (untere Schwelle) oder unterhalb während einer Nicht-Regeneration ist, sind die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet, wie in 2 gezeigt ist. Als ein Resultat wird die eine konstante Spannung erfordernde elektrische Last 43 von der Bleisekundärbatterie 20 oder dem Wechselstromgenerator 10 mit einer Leistung versorgt.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird während einer Entladung, wenn die regenerative Ladung nicht durchgeführt wird, die Lithiumsekundärbatterie 30 eingerichtet, um vorzugsweise eine Leistung zu der eine konstante Spannung erfordernden elektrischen Last 43 zu entladen. Während einer Nicht-Regeneration wird daher eine Entladung von der Lithiumsekundärbatterie 30 gefördert, und die Menge einer Ladung kann, wenn der SOC(Li) innerhalb des optimalen Bereichs ist, minimiert werden. Die verbleibende ladbare Kapazität der Lithiumsekundärbatterie 30 kann mit anderen Worten erhöht werden. Die Menge einer regenerativen Ladung der Lithiumsekundärbatterie 30 während der Regeneration kann daher erhöht werden.
Wenn jedoch die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um über einen Leitungsweg, der (während eines Aktivierungsschaltens) zum Leiten gebracht ist, die regenerative Ladung zu starten, fließt von dem Wechselstromgenerator 10 zu der Lithiumsekundärbatterie 30 ein umso höherer Strom, je größer die verbleibende ladbare Kapazität der Lithiumsekundärbatterie 30 ist. Als ein Resultat erhöht sich die Leistungserzeugungsmenge durch den Wechselstromgenerator 10 plötzlich. Ein Problem tritt dahin gehend auf, dass sich eine Drehmomentschwankung in der Maschine, die als die Antriebsquelle des Wechselstromgenerators 10 dient, erhöht, und sich eine Fahrbarkeit des Fahrzeugs verschlechtert.
Gemäß dem Beispiel wird daher eine Leistungserzeugung derart unterdrückt, dass sich die Leistungserzeugungsmenge allmählich während eines Aktivierungsschaltens erhöht.
6A ist ein Zeitdiagramm eines Aktivierungsbefehlssignals, das von der ECU 80 zu den zwei MOS-FET 50 und 60 ausgegeben wird. 6B zeigt ein Befehlssignal, das von der ECU 80 zu dem Regler 11 ausgegeben wird, um die Zielspannung Vtrg zu spezifizieren. Der Erregerstrom, der zu der Rotorspule 10a fließt, wird durch das Befehlssignal gesteuert. 6B kann daher als einen Erregerstrombefehlswert Icom angebend betrachtet werden. 6C zeigt die Leistungserzeugungsmenge durch den Wechselstromgenerator 10.
Zu einer Zeit t1 (während eines Aktivierungsschaltens) wird, wenn die im Vorhergehenden beschriebenen Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind, der Aktivierungsbefehl ausgegeben, um die zwei MOS-FET 50 und 60 EIN-zuschalten. Zu dieser Zeit wird der Erregerstrombefehlswert Icom auf dem Wert vor der Zeit t1 gehalten. In dem Beispiel in 6B ist der Erregerstrombefehlswert Icom unmittelbar vor dem Aktivierungsschalten zu der Zeit t1 null, und eine Leistungserzeugung wird gestoppt. Während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge wird daher der Erregerstrombefehlswert Icom bei null gehalten, und der Zustand, in dem die Leistungserzeugung gestoppt ist, wird fortgesetzt.
Anstatt dass der Erregerstrombefehlswert Icom auf dem Wert vor der Zeit t1 gehalten wird, kann der Erregerstrombefehlswert Icom zu der Zeit t1 zwangsweise auf null eingestellt werden, wodurch eine Leistungserzeugung gestoppt wird. Der Wert des Erregerstrombefehlswerts Icom zu der Zeit t1 kann alternativ derart beschränkt werden, dass die geregelte Spannung Vreg niedriger als die Anschlussspannung V(Pb) der Bleisekundärbatterie 20 wird.
Der Erregerstrombefehlswert Icom wird dann allmählich von der Zeit t2 zu der Zeit t3 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge erhöht. Nach der Zeit t3 wird die im Vorhergehenden beschriebene normale Vreg-Steuerung durchgeführt. Der Zielwert Vtrg (Erregerstrombefehlswert Icom) wird mit anderen Worten derart angepasst, dass der SOC(Li) und SOC(Pb) in den geeigneten Bereichen sind. Anders als das Erhöhen der Zielspannung Vtrg sofort auf den optimalen Wert, wenn die normale Vreg-Steuerung zu der Zeit t1 (siehe gepunktete Linie in 6B) durchgeführt wird, wird mit anderen Worten der Zielwert Vtrg allmählich über eine vorbestimmte Zeitmenge von der Zeit t2 zu der Zeit t3 (siehe die durchgezogenen Linie in 6B) erhöht.
Auf diese Weise wird als ein Resultat dessen, dass der Erregerstrombefehlswert Icom allmählich erhöht wird, die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung ebenfalls allmählich erhöht (siehe durchgezogene Linie in 6C). Wenn andererseits der Erregerstrombefehlswert Icom auf einmal zu der Zeit 11, wie durch die gepunktete Linie in 6B gezeigt ist, erhöht wird, erhöht sich die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung ebenfalls auf einmal (siehe gepunktete Linie in 6C).
Bei dem Beispiel in 6B startet beispielsweise der Erregerstrombefehlswert Icom damit, sich zu der Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge seit der Zeit t1 zu erhöhen. Der Erregerstrombefehlswert Icom kann jedoch damit starten, sich zu der Zeit t1 zu erhöhen. Bei dem durch die durchgezogene Linie in 6B gezeigten Beispiel wird zusätzlich der Erregerstrombefehlswert Icom von null erhöht.
Wie durch die gestrichelte Linie L1 gezeigt ist, kann jedoch der Erregerstrombefehlswert Icom von einem Zustand erhöht werden, bei dem der Erregerstrom bereits fließt. Wie ferner durch die gestrichelte Linie L2 gezeigt ist, kann der Erregerstrombefehlswert Icom auf einen vorbestimmten Grenzwert Ia bis zu einer Zeit t2 beschränkt sein, und von dem Grenzwert Ia nach der Zeit t2 allmählich erhöht werden. Es ist erforderlich, dass der Grenzwert Ia auf einen Wert derart eingestellt ist, dass die geregelte Spannung Vreg niedriger als V(Pb) wird, und sich die Leistungserzeugungsmenge nicht zu der Zeit t2 plötzlich erhöht. Bei dem durch die durchgezogene Linie in 6B gezeigten Beispiel wird der Erregerstrombefehlswert Icom auf eine lineare Art und Weise erhöht. Der Erregerstrombefehlswert Icom kann jedoch auf eine gestufte Art und Weise, wie durch die Zweipunkt-Strichpunktlinie in 6B gezeigt ist, erhöht werden.
7 ist ein Flussdiagramm von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung (Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung oder Beschränkungssteuerung) zum allmählichen Erhöhen des Erregerstrombefehlswerts Icom, wie im Vorhergehenden beschrieben ist, durchgeführt werden. Die in dem Flussdiagramm gezeigten Verfahren werden durch einen Mikrocomputer, den die ECU 80 (die Erregerstromsteuereinrichtung) in sich aufweist, in einem vorbestimmten Intervall wiederholt ausgeführt.
Bei einem Schritt S10 und einem Schritt S20 in 7 entscheidet die ECU 80 erstens, ob die Maschine in Betrieb ist oder nicht, und ob die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind oder nicht, und ein Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wird. Wenn entschieden wird, dass der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei Schritt S10 und JA bei Schritt S20) gibt die ECU 80 bei dem anschließenden Schritt S30 das Befehlssignal zum EIN-schalten der Zwei MOS-FET 50 und 60 aus. Die ECU 80 führt genauer gesagt eine Steuerung durch, um an die Gates der zwei Halbleiterschalterabschnitte 52 und 62 eine Gatespannung anzulegen und zuzulassen, dass ein Drainstrom fließt.
Bei einem anschließenden Schritt S40 entscheidet die ECU 80, ob die Zeit t2 nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge seit der Zeit t1 erreicht ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeitmenge noch nicht verstrichen ist (NEIN bei dem Schritt S40), hält die ECU 80 den Erregerstrombefehlswert Icom auf seinem aktuellen Wert. Bei dem Beispiel in 6B wird mit anderen Worten Icom = 0 beibehalten. Wenn entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeitmenge verstrichen ist (JA bei dem Schritt S40), entscheidet die ECU 80 bei einem anschließenden Schritt S60, ob die geregelte Spannung Vreg die Zielspannung Vtrg erreicht hat oder nicht. Wenn entschieden wird, dass Vreg < Vtrg ist (JA bei dem Schritt S60), führt die ECU 80 bei einem anschließenden Schritt S70 die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung zum allmählichen Erhöhen des Erregerstrombefehlswerts Icom durch. Die ECU 80 erhöht genauer gesagt den Erregerstrombefehlswert Icom um eine vorbestimmte Menge von dem vorausgehenden Wert.
Es wird angenommen, dass sich die geregelte Spannung Vreg zusammen mit der allmählichen Erhöhung des Erregerstrombefehlswerts Icom allmählich erhöht. Wenn entschieden wird, dass die geregelte Spannung Vreg die Zielspannung Vtrg erreicht hat (NEIN bei dem Schritt S60), schließt die ECU 80 die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei dem Schritt S70 ab und schreitet zu einem Schritt S80 fort. Die ECU 80 führt dann die im Vorhergehenden beschriebene normale Vreg-Steuerung durch, um die Zielspannung Vtrg derart anzupassen, dass der SOC(Li) und der SOC(Pb) in den geeigneten Bereichen sind. Bei dem Beispiel in 6B wird die Erhöhung des Erregerstrombefehlswerts Icom zu der Zeit t3 abgeschlossen, zu der die Vreg Vtrg erreicht hat, und der Betrieb wird zu einer normalen Vreg-Steuerung geschaltet.
Als ein Resultat wird gemäß dem Beispiel während eines Aktivierungsschaltens, bei dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet sind, um eine regenerative Ladung durchzuführen, eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge unterdrückt, und die Leistungserzeugungsmenge wird allmählich erhöht. Während eines Aktivierungsschaltens wird daher der Fluss eines hohen Stroms von dem Wechselstromgenerator 10 zu der Lithiumsekundärbatterie 30, in der eine große verbleibende ladbare Kapazität sichergestellt ist, unterdrückt. Eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge durch den Wechselstromgenerator 10 kann dadurch verhindert werden. Als ein Resultat kann eine Drehmomentschwankung in der Maschine, die als die Antriebsquelle des Wechselstromgenerators 10 dient, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs kann verhindert werden.
(ERSTES VARIATIONSBEISPIEL DES BEISPIELS)
Bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung, die bei dem Schritt S70 in 7 durchgeführt wird, ist die Erhöhungsrate des Erregerstrombefehlswerts Icom (der Winkel von der Zeit t2 zu der Zeit t3 in 6B) auf einen konstanten Wert eingestellt. Die Erhöhungsrate kann basierend auf einem Schätzungsresultat einer Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP, die später beschrieben ist, variabel eingestellt werden.
8 ist ein Flussdiagramm von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem ersten Variationsbeispiel durchgeführt werden. Schritten, bei denen ein Verfahren, das gleich demselben in 7 ist, durchgeführt wird, sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen derselben sind zusammengeschlossen.
Bei einem Schritt S20 in 8 schätzt, wenn entschieden wird, dass die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind, und der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei dem Schritt S20), bevor die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S30 EIN-geschaltet werden, die ECU 80 die Variationsmenge ΔP einer Leistungserzeugung bevor und nachdem die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S21 EIN-geschaltet werden (Leistungserzeugungsvariationsmengen schätzende Einrichtung). Es wird sich genauer gesagt auf die Variationsmenge ΔP einer Leistungserzeugung konzentriert, die sich erhöht, sowie sich der Spannungsunterschied zwischen der geregelten Spannung Vreg (= V(Pb)) und der Anschlussspannung V(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 unmittelbar vor dem EIN-Betrieb erhöht. Die ECU 80 berechnet den Spannungsunterschied und schätzt basierend auf dem berechneten Spannungsunterschied die Variationsmenge ΔP.
Bei einem anschließenden Schritt S22 berechnet die ECU 80 basierend auf der geschätzten Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP eine Rate ΔIcom, mit der sich der Erregerstrombefehlswert Icom bei einem anschließenden Schritt 71 allmählich erhöht. Die Erhöhungsrate ΔIcom erhöht sich genauer gesagt, sowie sich die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP verringert. Zu einer Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge von dem Zeitpunkt, zu dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, wird dann das Verfahren bei dem Schritt S71 durchgeführt, um den Erregerstrombefehlswert Icom mit der Erhöhungsrate ΔIcom, die bei dem Schritt S22 berechnet wird, allmählich zu erhöhen. Wenn sich genauer gesagt der Erregerstrombefehlswert Icom eine vorbestimmte Menge von dem vorausgehenden Wert erhöht, wird basierend auf der Erhöhungsrate ΔIcom die vorbestimmte Menge variabel eingestellt.
Wenn hier die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Regenerationsleistungserzeugung durchgeführt wird, kann die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP umso mehr reduziert werden, je niedriger die Erhöhungsrate des Erregerstrombefehlswerts Icom ist. Die Wirkung eines Unterdrückens einer Fahrbarkeitsverschlechterung kann dadurch verbessert werden. Als ein Kompromiss ist jedoch die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung während der Periode, während der die Leistungserzeugungsmenge allmählich erhöht wird (der Periode von der Zeit t2 zu der Zeit t3 in 6C) verglichen dazu niedrig, wenn die Leistungserzeugungsmenge auf einmal während eines Aktivierungsschaltens (siehe die gepunktete Linie in 6C) erhöht wird. Bei dem ersten Variationsbeispiel, das das Vorhergehende in Betracht zieht, erhöht sich die Erhöhungsrate bei einer Leistungserzeugung während eines Aktivierungsschaltens umso mehr, je niedriger die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP ist. Ein Gleichgewicht zwischen der Wirkung eines Unterdrückens einer Fahrbarkeitsverschlechterung und der Wirkung eines Erhöhens der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung kann daher optimiert werden.
(ZWEITES VARIATIONSBEISPIEL DES BEISPIELS)
Bei der in 8 gezeigten Steuerung wird die Erhöhungsrate Icom basierend auf der geschätzten Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP variabel eingestellt. Wenn jedoch die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ΔPth ist, kann die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung, die bei dem Schritt S70 durchgeführt wird, verboten werden.
9 ist ein Flussdiagramm der Prozeduren, die bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem zweiten Variationsbeispiel durchgeführt werden. Schritten, bei denen ein Verfahren, das gleich demselben in 8 ist, durchgeführt wird, sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen derselben sind zusammengeschlossen.
Bei einem Schritt S20 in 9 schätzt, wenn entschieden wird, dass die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind, und der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei dem Schritt S20), bevor die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S30 EIN-geschaltet werden, die ECU 80 die Variationsmenge ΔP einer Leistungserzeugung, bevor und nachdem die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S21 EIN-geschaltet werden.
Bei einem anschließenden Schritt S23 entscheidet dann die CPU 80, ob die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP ein vorbestimmter Schwellenwert ΔPth oder mehr ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass ΔP ≥ ΔPth (JA bei dem Schritt S23) ist, wird eine Vermutung angestellt, dass sich die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP erhöhen wird, um einen zulässigen Bereich zu überschreiten, es sei denn, dass die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem Schritt S70 durchgeführt wird. Die ECU 80 führt die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem Schritt S70 zu einer Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge seit dem Zeitpunkt, zu dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, durch. Wenn andererseits entschieden wird, dass ΔP < ΔPth ist (NEIN bei dem Schritt S23), wird eine Vermutung angestellt, dass die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP innerhalb des zulässigen Bereichs ist, selbst wenn die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung nicht durchgeführt wird. Die ECU 80 verbietet die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei dem Schritt S70 und schreitet zu einem Schritt S80 fort. Die ECU 80 führt dann eine normale Vreg-Steuerung durch.
Gemäß dem zweiten Variationsbeispiel wird als ein Resultat, wenn ΔP ≥ ΔPth ist, die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung durchgeführt, wodurch eine Fahrbarkeitsverschlechterung, die durch eine Leistungserzeugungsvariation verursacht wird, unterdrückt wird. Wenn ΔP < ΔPth ist, wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung verboten, und die Menge einer regenerativen Ladung wird erhöht. Ein Gleichgewicht zwischen der Wirkung eines Unterdrückens einer Fahrbarkeitsverschlechterung und der Wirkung eines Erhöhens der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung kann daher optimiert werden.
(DRITTES VARIATIONSBEISPIEL DES BEISPIELS)
Bei den Verfahren gemäß dem Beispiel, die in 6B gezeigt sind, wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung zum Verhindern einer plötzlichen Erhöhung der Erzeugung einer regenerativen Leistung dadurch durchgeführt, dass der Erregerstrombefehlswert Icom gesteuert wird. Die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung kann jedoch dadurch durchgeführt werden, dass die geregelte Spannung Vreg gesteuert wird. Bei dem Schritt S70 in 7 wird genauer gesagt die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung zum Verhindern einer plötzlichen Erhöhung der Erzeugung einer regenerativen Leistung dadurch durchgeführt, dass das Ziel Vtrg allmählich erhöht wird.
(ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Gemäß dem im Vorhergehenden beschriebenen Beispiel wird eine Steuerung zum allmählichen Erhöhen der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung (eine Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung) dadurch durchgeführt, dass die Zielspannung Vtrg der geregelten Spannung Vreg oder der Erregerstrom des Wechselstromgenerators 10 gesteuert wird. Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel steuert andererseits die ECU 80 (die Schalter steuernde Einrichtung) die Aktivierungszustände der zwei MOS-FET 50 und 60 wie folgt, um dadurch die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung zu steuern, um dieselbe allmählich zu erhöhen (Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung).
In der folgenden Beschreibung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist von den zwei MOS-FET 50 und 60 auf den MOS-FET 50, der derart angeordnet ist, dass die Richtung, in der der Strom von der Seite des Wechselstromgenerators 10 zu der Seite der Lithiumsekundärbatterie 30 fließt, die Durchlassrichtung der parasitären Diode 51 ist, als ein Durchlass-MOS 50 (Durchlassrichtungsschalter) Bezug genommen. Auf den MOS-FET 60, der verbunden ist, um in die zu der parasitären Diode 51 des Durchlass-MOS 50 entgegengesetzte Richtung gewandt zu sein, ist als ein Sperr-MOS 50 (Sperrrichtungsschalter) Bezug genommen.
Wenn der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet ist, während eine Erzeugung einer regenerativen Leistung durchgeführt wird, fließt selbst dann ein Strom durch die parasitäre Diode 51 des Durchlass-MOS 50, wenn der Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet ist. Da sich jedoch die Spannung als ein Resultat des Widerstands (Barrierewiderstands) in der parasitären Diode 51 verringert, ist verglichen dazu, wenn die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet sind, die Aktivierungsmenge niedrig. Dies bedeutet, dass, wenn der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet ist, während der Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet ist, die Menge einer regenerativen Ladung zu der zweiten Sekundärbatterie 30 verglichen dazu reduziert werden kann, wenn beide MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet sind, und daher kann die Leistungserzeugungsmenge reduziert werden.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, das das vorhergehende in Betracht zieht, wird während eines Aktivierungsschaltens (Zeit 11), wenn die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung zu starten, wie in 10A und 10B gezeigt ist, zuerst der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet, während der Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet wird. Zu der Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge werden dann sowohl der Sperr-MOS 60 als auch der Durchlass-MOS 50 EIN-geschaltet. Hinsichtlich des Reglers 11 wird die normale Vreg-Steuerung durchgeführt, ohne dass die plötzliche Erhöhung des Erregerstrombefehlswerts Icom (oder der geregelten Spannung Vreg) unterdrückt ist (siehe 10C).
Während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2, während der der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet ist, während der Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet ist, ist daher verglichen mit der Aktivierungsmenge nach der Zeit t2, zu der sowohl der Sperr-MOS 60 als auch der Durchlass-MOS 50 EIN-geschaltet sind, die Aktivierungsmenge der MOS-FET 50 und 60 niedrig. Die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2 ist daher kleiner als die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung nach der Zeit t2 (siehe 10d). Eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens kann mit anderen Worten verhindert werden, und es kann eine Leistungserzeugung derart unterdrückt werden, dass sich die Leistungserzeugungsmenge allmählich erhöht.
11 ist ein Flussdiagramm der Prozeduren, die bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden. Schritten, bei denen ein Verfahren, das gleich demselben in 7 ist, durchgeführt wird, sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen derselben sind zusammengeschlossen. Bei einem Schritt S20 in 11 gibt, wenn entschieden wird, dass die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind, und der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei dem Schritt S20), bei einem anschließenden Schritt S31 die ECU 80 ein Befehlssignal aus, um den Sperr-MOS 60 EIN-zuschalten, während der Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet gehalten wird. Die ECU 80 führt genauer gesagt eine Steuerung durch, um an das Gate des Halbleiterschalterabschnitts 62 eine Gatespannung anzulegen, und um zuzulassen, dass ein Drainstrom zu dem Sperr-MOS 60 fließt. Bei einem anschließenden Schritt S41 entscheidet dann die ECU 80, ob die Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge seit der Zeit t1 erreicht ist oder nicht. Wenn entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeitmenge nicht verstrichen ist (NEIN bei dem Schritt S41), hält bei einem anschließenden Schritt S51 die ECU 80 den Durchlass-MOS 50 AUS-geschaltet. Wenn entschieden wird, dass die vorbestimmte Zeitmenge verstrichen ist (JA bei dem Schritt S41), schaltet bei einem anschließenden Schritt S72 die ECU 80 den Durchlass-MOS 50 EIN.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird daher während eines Aktivierungsschaltens, bei dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung durchzuführen, der Durchlass-MOS 50, nachdem eine vorbestimmte Zeitmenge seit dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet wurde, EIN-geschaltet. Die Menge einer regenerativen Ladung (oder mit anderen Worten die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung) wird daher in Schritten erhöht. Verglichen dazu, wenn bei dem Start des Aktivierungsschaltens beide MOS-FET 50 und 60 gleichzeitig EIN-geschaltet werden, kann eine Leistungserzeugung während eines Aktivierungsschaltens unterdrückt werden, wodurch eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge verhindert wird. Eine Drehmomentschwankung in der Maschine, die als die Antriebsquelle des Wechselstromgenerators 10 dient, kann als Resultat unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs kann verhindert werden.
(ERSTES VARIATIONSBEISPIEL DES ERSTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS)
Wenn Betriebsvorgänge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, kann die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP auf eine ähnliche Art und Weise zu derselben bei dem in 9 gezeigten Steuerbetrieb geschätzt werden. Wenn die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP kleiner als die vorbestimmte Schwelle ΔPth ist, kann die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung, die durch die Verfahren in 11 durchgeführt wird, verhindert werden. Als ein Resultat wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung durchgeführt, wenn ΔP ≥ ΔPth ist, wodurch eine Fahrbarkeitsverschlechterung unterdrückt wird, die durch eine Leistungserzeugungsvariation verursacht wird. Wenn ΔP < ΔPth ist, wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung verboten, und die Menge einer regenerativen Ladung wird erhöht. Ein Gleichgewicht zwischen der Wirkung eines Unterdrückens einer Fahrbarkeitsverschlechterung und der Wirkung eines Erhöhens der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung kann daher optimiert werden.
(ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL)
Gemäß dem im Vorhergehenden beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird während des Aktivierungsschaltens, bei dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung zu starten, der Durchlass-MOS 50 mit einer Verzögerung, nachdem der Sperr-MOS 60 EIN-geschaltet wurde, EIN-geschaltet. Eine Steuerung wird daher derart durchgeführt, dass die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung allmählich erhöht wird (Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung). Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel passt andererseits, wenn die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, wie im Folgenden beschrieben ist, die ECU 80 (schaltersteuernde Einrichtung) die Gatespannung Vg an, um dadurch eine Steuerung durchzuführen, um die Menge einer Erzeugung einer regenerativen Leistung allmählich zu erhöhen (Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung).
Wenn mit anderen Worten die Gatespannung Vg, die an das Gate des MOS-FET angelegt ist, allmählich erhöht wird, startet der Drainstrom damit, zu fließen, wenn die Gatespannung Vg eine Schwellenwert überschreitet. Der Drainstrom erhöht sich, sowie sich die Gatespannung Vg erhöht. Obwohl sich jedoch der Drainstrom zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung Vg in einem Bereich erhöht, in dem die Gatespannung Vg niedrig ist (ungesättigte Region), ist der Drainstrom ungeachtet des Werts der Gatespannung Vg in einem Bereich, in dem die Gatespannung Vg hoch ist (gesättigte Region), ein konstanter Wert.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird, wenn die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung zu starten, zuerst eine Aktivierung eine vorbestimmte Zeitmenge in der ungesättigten Region durchgeführt. Eine Aktivierung wird anschließend in der gesättigten Region durchgeführt. Unter Bezugnahme auf 12 wird genauer gesagt zuerst zu der Zeit 11, zu der der Befehl ausgegeben wird, die MOS-FET 50 und 60 EIN-zuschalten, um die regenerative Ladung (während eines Aktivierungsschaltens) zu starten, die Gatespannung Vg, die an die MOS-FET 50 und 60 angelegt ist, über eine vorbestimmte Zeitmenge innerhalb der ungesättigten Region (siehe durchgezogenen Linie in 12B) allmählich erhöht. Die Erhöhungsrate der Gatespannung Vg ist derart gesteuert, dass die Gatespannung Vg die gesättigte Region zu einer Zeit t2 nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitmenge erreicht.
Hinsichtlich des Reglers 11 wird die normale Vreg-Steuerung durchgeführt, ohne dass eine plötzliche Erhöhung des Erregerstrombefehlswerts Icom (oder der geregelten Spannung Vreg) unterdrückt wird (siehe 12C). Bei dem in 12A bis 12D gezeigten Beispiel wird zu den zwei MOS-FET 50 und 60 ein gewöhnliches Befehlssignal ausgegeben. Eine Steuerung wird derart durchgeführt, dass sich die Gatespannungen von beiden MOS-FET 50 und 60 auf die gleiche Art und Weise ändern.
Die Aktivierungsmenge der MOS-FET 50 und 60 während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2, während der ein EIN-Betrieb in der ungesättigten Region durchgeführt wird, ist daher niedriger als die Aktivierungsmenge nach der Zeit t2, wenn ein EIN-Betrieb in der gesättigten Region durchgeführt wird. Die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2 ist daher kleiner als die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung nach der Zeit t2 (siehe 12D). Eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens kann mit anderen Worten verhindert werden, und eine Leistungserzeugung kann derart unterdrückt werden, dass sich die Leistungserzeugungsmenge allmählich erhöht.
13 ist ein Flussdiagramm der Prozeduren, die bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden. Schritten, bei denen ein Verfahren, das gleich demselben in 7 ist, durchgeführt wird, sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen derselben sind zusammengeschlossen. Bei einem Schritt S20 in 13 entscheidet, wenn entschieden wird, dass die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind, und der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei dem Schritt S20), und das Befehlssignal zum EIN-Schalten der MOS-FET 50 und 60 bei einem anschließenden Schritt S30 ausgegeben wird, die ECU 80, ob die geregelte Spannung Vreg die Zielspannung Vtrg erreicht hat oder nicht. Wenn entschieden wird, dass Vreg < Vtrg (JA bei einem Schritt S60), führt bei einem anschließenden Schritt S73 die ECU 80 eine Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung durch, um eine Aktivierung mit der Gatespannung Vg in der ungesättigten Region durchzuführen. Die ECU 80 erhöht genauer gesagt die Gatespannung Vg um eine vorbestimmte Menge von dem vorausgehenden Wert, wodurch eine Steuerung durchgeführt wird, um die Gatespannung VG innerhalb der ungesättigten Region allmählich zu erhöhen.
Eine Annahme wird gemacht, dass sich die geregelte Spannung Vreg ebenfalls zusammen mit der allmählichen Erhöhung der Gatespannung Vg erhöht. Wenn entschieden wird, dass die geregelte Spannung Vreg die Zielspannung Vtrg erreicht hat (NEIN bei dem Schritt S60), schließt die ECU 80 die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem Schritt S73 ab und schreitet zu einem Schritt S80 fort. Die ECU 80 führt die im Vorhergehenden beschriebene normale Vreg-Steuerung durch, um die Zielspannung Vtrg derart anzupassen, dass der SOC(Li) und der SOB(Pb) in den geeigneten Bereichen sind, und hält die Gatespannung Vg auf einem vorbestimmten Wert, der in der gesättigten Region eingestellt ist. Wenn sich alternativ die Gatespannung Vg auf einen vorbestimmten Wert erhöht hat, kann die ECU 80 bei dem Schritt S60 NEIN entscheiden und zu dem Schritt S80 fortschreiten.
Wenn hier die Gatespannung Vg auf einmal zu der gesättigten Region während eines Aktivierungsschaltens erhöht wird, erhöht sich im Gegensatz zu dem Betrieb gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung plötzlich (siehe die gepunktete Linie in 12B). Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird andererseits während eines Aktivierungsschaltens, bei dem die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, um eine regenerative Ladung durchzuführen, eine Aktivierung unter Verwendung der Gatespannung Vg in der ungesättigten Region und dann unter Verwendung der Gatespannung Vg in der gesättigten Region durchgeführt. Die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung erhöht sich daher allmählich (siehe durchgezogene Linien in 12B und 12D). Während eines Aktivierungsschaltens wird mit anderen Worten der Fluss eines hohen Stroms von dem Wechselstromgenerator 10 zu der Lithiumsekundärbatterie 30, in der eine große verbleibende ladbare Kapazität sichergestellt ist, unterdrückt. Eine plötzliche Erhöhung der Leistungserzeugungsmenge durch den Wechselstromgenerator 10 kann dadurch verhindert werden. Als ein Resultat kann eine Drehmomentschwankung in der Maschine, die als die Antriebsquelle des Wechselstromgenerators 10 dient, unterdrückt werden, und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs kann verhindert werden.
Bei dem in 12A bis 12D gezeigten Beispiel wird die Gatespannung Vg während der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2, während der eine Aktivierung in der nicht gesättigten Region (siehe durchgezogene Linie in 12B) durchgeführt wird, allmählich erhöht. Wie durch die gestrichelte Linie in 12B angegeben ist, kann jedoch die Gatespannung Vg auf einem vorbestimmten Wert in der ungesättigten Region gehalten werden und anschließend in Schritten erhöht werden, um auf einem konstanten Wert in der gesättigten Region gehalten zu werden. In diesem Fall erhöht sich die Leistungserzeugungsmenge ebenfalls in Schritten (siehe die gestrichelte Linie in 12D).
(ERSTES VARIATIONSBEISPIEL DES ZWEITEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS)
Gemäß dem im Vorhergehenden beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird zu den zwei MOS-FET 50 und 60 das gleiche Gate-Signal ausgegeben. Beide MOS-FET 50 und 60 werden in der ungesättigten Region und dann in der gesättigten Region aktiviert. Bei einem ersten Variationsbeispiel, wie es in 14A und 14B gezeigt ist, wird andererseits zu der Zeit 11, zu der die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt wurden (Aktivierungsschalten), auf eine zu derselben in 12B ähnliche Art und Weise eine Aktivierung des Sperr-MOS 60 in der ungesättigten Region und dann in der gesättigten Region (siehe 14A) durchgeführt. Eine Aktivierung des Durchlass-MOS 50 wird andererseits mit der Gatespannung in der gesättigten Region von dem Start eines Aktivierungsschaltens durchgeführt (siehe 14B).
Wenn hier eine Aktivierung in der ungesättigten Region durchgeführt wird, ist ein Leistungsverlust, der in dem MOS-FET auftritt, verglichen zu demselben, wenn eine Aktivierung in der gesättigten Region durchgeführt wird, groß. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, das das vorhergehende in Betracht zieht, wird unter Verwendung der Gatespannung in der gesättigten Region von dem Start eines Aktivierungsschaltens eine Aktivierung des Durchlass-MOS 50 durchgeführt. Ein Leistungsverlust, der in dem Durchlass-MOS 50 auftritt, kann daher reduziert werden, und die Menge einer regenerativen Ladung kann erhöht werden. Da der Sperr-MOS 60 in der gesättigten Region aktiviert wird, nachdem derselbe in der ungesättigten Region aktiviert wurde, wird die Wirkung eines Unterdrückens einer Leistungserzeugung während eines Aktivierungsschaltens und eines Verhinderns einer plötzlichen Erhöhung der Leistungserzeugung nicht beeinträchtigt.
Bei dem in 14A und 14B gezeigten Beispiel wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung an dem Sperr-MOS 60 und nicht an dem Durchlass-MOS 50 durchgeführt. Die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung kann jedoch an dem Durchlass-MOS 50 statt dem Sperr-MOS 60 durchgeführt werden.
(ZWEITES VARIATIONSBEISPIEL DES ZWEITEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS)
Bei der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung, die bei einem Schritt S73 in 13 durchgeführt wird, ist die Erhöhungsrate der Gatespannung Vg (der Winkel von der Zeit t1 zu der Zeit t2 in 12B) auf einen konstanten Wert eingestellt. Die Erhöhungsrate kann basierend auf einem Schätzungsresultat der Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP, was im Folgenden beschrieben ist, variabel eingestellt werden.
15 ist ein Flussdiagramm von Prozeduren, die bei einer Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung bei einem zweiten Variationsbeispiel durchgeführt werden. Schritten, bei denen ein Verfahren, das gleich demselben in 8 ist, durchgeführt wird, sind die gleichen Bezugsziffern gegeben, und Beschreibungen derselben sind zusammengeschlossen.
Bei einem Schritt S20 in 15 schätzt, wenn entschieden wird, dass die Bedingungen für eine Bremsungsregeneration erfüllt sind und der Befehl einer regenerativen Ladung ausgegeben wurde (JA bei dem Schritt S20), bevor die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S30 EIN-geschaltet werden, die ECU 80 die Variationsmenge ΔP der Leistungserzeugung, bevor und nachdem die MOS-FET 50 und 60 bei einem Schritt S21 EIN-geschaltet werden. Es wird sich genauer gesagt auf die Variationsmenge ΔP einer Leistungserzeugung, die sich erhöht, sowie sich der Spannungsunterschied zwischen der geregelten Spannung Vreg (= V(Pb)) und der Anschlussspannung V(Li) der Lithiumsekundärbatterie 30 unmittelbar vor dem EIN-Betrieb erhöht, konzentriert. Die ECU 80 berechnet den Spannungsunterschied und schätzt basierend auf dem berechneten Spannungsunterschied die Variationsmenge ΔP.
Bei einem anschließenden Schritt S23 berechnet die ECU 80 basierend auf der geschätzten Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP eine Rate ΔVg, mit der sich die Gatespannung Vg bei einem anschließenden Schritt S74 allmählich erhöht. Die Erhöhungsrate ΔVg erhöht sich genauer gesagt, sowie sich die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP verringert. Zu der Zeit 11, zu der die MOS-FET 50 und 60 EIN-geschaltet werden, wird dann das Verfahren bei dem Schritt S74 durchgeführt, um die Gatespannung Vg allmählich mit der Erhöhungsrate ΔVg, die bei dem Schritt S23 berechnet wird, zu erhöhen. Wenn sich genauer gesagt die Gatespannung Vg um eine vorbestimmte Menge von dem vorausgehenden Wert erhöht, wird die vorbestimmte Menge basierend auf der Erhöhungsrate ΔVg variabel eingestellt.
Beim Durchführen der Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Regenerationsleistungserzeugung kann hier die Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP reduziert werden, wenn die Erhöhungsrate der Gatespannung Vg gesenkt wird. Die Wirkung eines Unterdrückens der Fahrbarkeitsverschlechterung kann dadurch verbessert werden. Als Kompromiss ist jedoch die Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung während der Periode, während der die Leistungserzeugungsmenge allmählich erhöht wird (der Periode von der Zeit t1 zu der Zeit t2 in 12C), verglichen dazu niedrig, wenn die Leistungserzeugungsmenge während eines Aktivierungsschaltens (siehe die gepunkteten Linien in 12B und 12D) auf einmal erhöht wird. Bei dem zweiten Variationsbeispiel, das das Vorhergehende in Betracht zieht, erhöht sich die Erhöhungsrate der Leistungserzeugung während eines Aktivierungsschaltens, wenn die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP gesenkt wird. Ein Gleichgewicht zwischen der Wirkung eines Unterdrückens einer Fahrbarkeitsverschlechterung und der Wirkung eines Erhöhens der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung kann daher optimiert werden.
(DRITTES VARIATIONSBEISPIEL DES ZWEITEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS)
Wenn eine Steuerung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird, wird die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP auf eine ähnliche Art und Weise zu derselben bei der in 9 gezeigten Steuerung geschätzt. Wenn die geschätzte Leistungserzeugungsvariationsmenge ΔP kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ΔPth ist, kann die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung in 13 bis 15 verboten werden. Als ein Resultat wird, wenn ΔP ≥ ΔPth ist, die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung durchgeführt, wodurch die Fahrbarkeitsverschlechterung, die durch eine Leistungserzeugungsvariation verursacht wird, unterdrückt wird. Wenn ΔP < ΔPth ist, wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung verboten, und die Menge einer regenerativen Ladung wird erhöht. Ein Gleichgewicht zwischen der Wirkung eines Unterdrückens der Fahrbarkeitsverschlechterung und der Wirkung eines Erhöhens der Erzeugungsmenge einer regenerativen Leistung kann daher optimiert werden.
(ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Beschreibungen gemäß den im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispielen begrenzt und kann, wie im Folgenden beschrieben ist, im Lichte der Merkmale der beigefügten Ansprüche modifiziert sein. Charakteristische Konfigurationen jedes Ausführungsbeispiels können ebenfalls im Lichte der Merkmale der beigefügten Ansprüche beliebig kombiniert sein.
Gemäß jedem der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung (Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung) durchgeführt, wenn eine regenerative Ladung durchgeführt wird. Die Steuerung einer allmählichen Erhöhung einer Erzeugung einer regenerativen Leistung (Leistungserzeugungsbeschränkungssteuerung) kann jedoch zu anderen Zeitpunkten als dem Start der regenerativen Ladung durchgeführt werden, wenn der Zeitpunkt während eines Aktivierungsschaltens ist, bei dem die MOS-FET 50 und 60 von AUS- zu EIN-geschaltet werden, während die Maschine in Betrieb ist.
Gemäß jedem der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind die Sourceanschlüsse der zwei MOS-FET 50 und 60 miteinander verbunden. Die Positionen des MOS-FET 50 und des MOS-FET 60 können jedoch umgekehrt sein, und die Drainanschlüsse derselben können miteinander verbunden sein. Die Zahl der MOS-FET 50 und 60 ist zusätzlich nicht auf zwei begrenzt und kann drei oder mehr sein.
Gemäß jedem der im Vorhergehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele ist eine Lithiumsekundärbatterie 30 eines Typs mit einer nicht wässrigen Elektrolytlösung als eine zweite Sekundärbatterie verwendet. Die zweite Sekundärbatterie der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die Lithiumsekundärbatterie 30 begrenzt, und es kann beispielsweise eine Nickelsekundärbatterie, die eine Nickelverbindung in ihren Elektroden verwendet, verwendet sein. Die im Vorhergehenden beschriebenen Bedingungen (a) bis (c) werden jedoch vorzugsweise erfüllt.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Batteriesystems, das mit einem Generator (10), der durch eine Ausgangswelle einer internen Verbrennungsmaschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, angetrieben ist, um Leistung zu erzeugen, einer ersten Batterie (20) und einer zweiten Batterie (30), die zu der ersten Batterie (20) elektrisch parallel geschaltet ist, versehen ist, wobei die Leistung eine regenerative Leistung, die eine regenerative Energie des Fahrzeugs verwendet, aufweist, die erste und die zweite Batterie (30) Sekundärbatterien sind, die mit der Leistung wiederaufladbar sind, und die zweite Batterie (30) eine höhere Ausgangsleistungsdichte oder eine höhere Energiedichte als die erste Batterie (20) hat, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (50, 60), die mit einem Leitungsweg (5) zwischen dem Generator (10) und der ersten Batterie (20) und der zweiten Batterie (30) zum Schalten des Leitungswegs (5), um zum Leiten gebracht und blockiert zu werden, elektrisch verbunden ist; und eine beschränkende Einrichtung (11, 80) zum Beschränken einer Erhöhungsrate einer Leistungserzeugungsmenge, derart, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Generators (10) allmählich erhöht, wenn der Leitungsweg (5) durch die Schalteinrichtung (50, 60) zum Leiten gebracht ist, während die interne Verbrennungsmaschine angetrieben wird, wobei die Schalteinrichtung (50, 60) aus einem Halbleiterschalter konfiguriert ist, und wobei die beschränkende Einrichtung (11, 80) konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung (50, 60) derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist, der Halbleiterschalter in einer ungesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom zusammen mit der Erhöhung der Gatespannung des Halbleiterschalters erhöht, und anschließend in einer gesättigten Region aktiviert ist, in der sich der Drainstrom ungeachtet der Gatespannung stabilisiert, um dadurch die Leistungserzeugungsmenge allmählich zu erhöhen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schalteinrichtung (50, 60) aus einer Mehrzahl von Halbleiterschaltern konfiguriert ist, die in dem Leitungsweg (5), in dem parasitäre Dioden, die den Halbleiterschaltern inhärent sind, in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, in Reihe geschaltet sind, wobei die beschränkende Einrichtung (11, 80) konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung (50, 60) derart zu steuern, dass mindestens ein Halbleiterschalter unter der Mehrzahl von Halbleiterschaltern in der gesättigten Region von dem Zeitpunkt aktiviert ist, zu dem der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Vorrichtung eine schätzende Einrichtung (80:S21) zum Schätzen einer Varianz einer erzeugten Leistung, die, bevor und nachdem der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist, wenn angenommen wird, dass die beschränkende Einrichtung (11, 80) die Beschränkung nicht durchführen wird, variiert, aufweist, wobei die beschränkende Einrichtung (11, 80) konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung (50, 60) zu steuern, um eine Erhöhungsrate der Gatespannung während einer Aktivierung in der ungesättigten Region umso mehr zu erhöhen, je niedriger die Menge einer Leistungserzeugungsvariation ist.
Vorrichtung zum Steuern eines Batteriesystems, das mit einem Generator (10), der durch eine Ausgangswelle einer internen Verbrennungsmaschine, die an einem Fahrzeug angebracht ist, angetrieben ist, um Leistung zu erzeugen, einer ersten Batterie (20) und einer zweiten Batterie (30), die zu der ersten Batterie (20) elektrisch parallel geschaltet ist, versehen ist, wobei die Leistung eine regenerative Leistung, die eine regenerative Energie des Fahrzeugs verwendet, aufweist, die erste und die zweite Batterie (30) Sekundärbatterien sind, die mit der Leistung wiederaufladbar sind, und die zweite Batterie (30) eine höhere Ausgangsleistungsdichte oder eine höhere Energiedichte als die erste Batterie (20) hat, gekennzeichnet durch eine Schalteinrichtung (50, 60), die mit einem Leitungsweg (5) zwischen dem Generator (10) und der ersten Batterie (20) und der zweiten Batterie (30) zum Schalten des Leitungswegs (5), um zum Leiten gebracht und blockiert zu werden, elektrisch verbunden ist; und eine beschränkende Einrichtung (11, 80) zum Beschränken einer Erhöhungsrate einer Leistungserzeugungsmenge, derart, dass sich die Leistungserzeugungsmenge des Generators (10) allmählich erhöht, wenn der Leitungsweg (5) durch die Schalteinrichtung (50, 60) zum Leiten gebracht ist, während die interne Verbrennungsmaschine angetrieben wird, wobei die Schalteinrichtung (50, 60) aus einer Mehrzahl von Halbleiterschaltern, die in dem Leitungsweg (5), in dem parasitäre Dioden, die den Halbleiterschaltern inhärent sind, in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, in Reihe geschaltet sind, wobei die Halbleiterschalter einen Durchlassrichtungsschalter (50), bei dem die Durchlassrichtung der parasitären Diode ermöglicht, dass ein Strom von einer Generatorseite zu einer Seite einer zweiten Batterie (30) fließt, und einen Sperrrichtungsschalter (60) haben, bei dem die Durchlassrichtung der parasitären Diode ermöglicht, dass ein Strom von der Seite der zweiten Batterie (30) zu der Generatorseite fließt, und die Beschränkungseinrichtung konfiguriert ist, um die Schalteinrichtung (50, 60) derart zu steuern, dass, wenn der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist, der Durchlassrichtungsschalter (50) AUS-geschaltet ist und der Sperrrichtungsschalter (60) EIN-geschaltet ist, wobei anschließend sowohl der Durchlassrichtungsschalter (50) als auch der Sperrrichtungsschalter (60) EIN-geschaltet werden, um dadurch die Leistungserzeugungsmenge allmählich zu erhöhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Vorrichtung eine schätzende Einrichtung (80: S21) zum Schätzen einer Varianz einer erzeugten Leistung, die, bevor und nachdem der Leitungsweg (5) zum Leiten gebracht ist, wenn angenommen wird, dass die beschränkende Einrichtung (11, 80) die Beschränkung nicht durchführen wird, variiert, aufweist, wobei die Beschränkungseinrichtung die Beschränkung durchführt, wenn die geschätzte Varianz der erzeugten Leistung ein vorbestimmter Wert oder mehr ist, und die Beschränkung verbietet, wenn die geschätzte Varianz der erzeugten Leistung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.