DE102009012908B4

DE102009012908B4 - Stromversorgung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009012908B4
Application number: DE102009012908.1A
Authority: DE
Inventors: Syuji Miyama; Kentaro Yasuoka
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: DE102009012908A1; US7847429B2; JP2009214839A; JP5155701B2; US20090230766A1

Abstract

Stromversorgung für Fahrzeuge (1), die folgendes aufweist:eine Sekundärbatterie (5), einen Kondensator (6), der der Sekundärbatterie (5) parallelgeschaltet ist, ein Relais (7), das zwischen der Sekundärbatterie (5) unddem Kondensator (6) angeordnet ist, und Relais-Steuereinrichtungen (21) zum Steuern des Relais (7) in einen offenen Zustand, nachdem ein Schlüssel (27) in den AUS-Zustand geschaltet worden ist,wobei die Fahrzeug-Stromversorgung ferner Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) zum Einschätzen eines Polarisationszustands der Sekundärbatterie (5) nach dem Ausschalten des Schlüssels (27) aufweist,wobei die Relais-Steuereinrichtungen (21) das Relais (7) öffnen, wenn die Polarisation in der Sekundärbatterie (5) gemäß der Einschätzung durch die Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) eliminiert worden ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgung für Fahrzeuge, bei der ein Kondensator parallel zu einer Sekundärbatterie angeordnet ist.
2. Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik
Im einschlägigen Stand der Technik ist vorgeschlagen worden, einen Kondensator, wie z.B. einen elektrolytischen Kondensator oder einen elektrischen Doppelschichtkondensator, parallel zu einer Sekundärbatterie, wie z.B. einem Bleiakkumulator, in einer Stromversorgung für verschiedene Arten von Fahrzeugen, wie z.B. ein benzinbetriebenes Fahrzeug, ein dieselbetriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug und ein elektrisch betriebenes Kraftfahrzeug, anzuordnen. Wenn diese Art von Stromversorgung in einem Elektrofahrzeug oder dergleichen angebracht ist, kann z.B. während eines Bremsvorgangs des Fahrzeugs erzeugte Energie in effizienter Weise als elektrische Energie zurückgewonnen werden, so dass eine Vergrößerung des Bereichs ermöglicht wird, der mit einem einzigen Ladezyklus zurückgelegt werden kann.
Bei einem bezinbetriebenen Fahrzeug oder einem Dieselfahrzeug kann eine Verbesserung in der Kraftstoffeffizienz beispielsweise durch eine vergleichsweise einfache Ausbildung erzielt werden, indem eine erzeugte Spannung einer Lichtmaschine bzw. eines Wechselstromgenerators zum Steuern des Ladens und Entladens des Kondensators variiert wird und infolgedessen solche Wirkungen, wie eine Verbesserung bei den Starteigenschaften einer sogenannten Leerlauf-Stoppfunktion, ohne die Notwendigkeit einer Vergrößerung der Größe und dergleichen bei der Sekundärbatterie erzielt werden können.
Bei dieser Art von Stromversorgung ist typischerweise ein Relais (Hauptrelais) vorgesehen, um den Kondensator von der Sekundärbatterie in solchen Fällen elektrisch zu trennen, in denen beispielsweise ein Zündschalter (IG SW) ausgeschaltet ist oder eine Anomalie in dem Kondensator auftritt. Um eine Beeinträchtigung des Kondensators aufgrund der an diesen angelegten Spannung zu verhindern, wird typischerweise eine Entladungssteuerung an dem Kondensator ausgeführt, wenn das Hauptrelais nach dem Ausschalten des Zündschalters geöffnet wird.
Ferner ist zum Verhindern eines hohen Einschaltstoßstroms bei eingeschaltetem Hauptrelais aufgrund einer Potentialdifferenz zwischen dem entladenen Kondensator und der Sekundärbatterie oder dergleichen ein Vorladerelais neben dem Hauptrelais vorhanden, um den Kondensator über einen Strombegrenzungswiderstand mit der Sekundärbatterie zu verbinden. Durch das Einschalten des Vorladerelais vor dem Hauptrelais zum Zweck des Vorladens des Kondensators wird die Potentialdifferenz zwischen dem Kondensator und der Sekundärbatterie vermindert.
Als ein Beispiel einer Technik zum Reduzieren der Häufigkeit des auf diese Weise ausgeführten Vorladevorgangs offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung JP H09 - 9 149 509 A eine Technik, bei der das Entladen des Kondensators unterbunden wird, bis ein Schlüssel aus einem Schlüsselzylinder entfernt wird, während der Zündschalter ausgeschaltet ist.
In diesem Zusammenhang sind Forderungen nach einer Steigerung der Kapazität des Kondensators bei dieser Art von Stromversorgung vom Standpunkt der Verbesserung der Energierückgewinnungseffizienz und dergleichen entstanden. Steigerungen bei der Kapazität des Kondensators führen jedoch zu einer Erhöhung bei der Energiemenge, die durch das Entladen des Kondensators beim Ausschalten des Zündschalters verlorengeht, sowie zu einer Verlängerung der Zeitdauer, die für das Vorladen vor dem Einschalten des Hauptrelais erforderlich ist.
Insbesondere in solchen Fällen, in denen das Fahrzeug wiederholt für eine kurze Zeit gefahren wird und dann bei ausgeschaltetem Schlüssel stehengelassen wird, nimmt somit die Häufigkeit, mit der Gelegenheiten für eine Energierückgewinnung usw. verlorengehen, während des Vorladens zu, und darüber hinaus steigt auch die Energiemenge an, die aufgrund eines Entladens des Kondensators verlorengeht, und infolgedessen kann die Energieeffizienz schlechter werden.
Die US 2005 / 0 073 315 A1 offenbart eine Berechnungseinheit für eine elektromotorische Kraft, die eine elektromotorische Kraft Veq der Batterie berechnet, wenn ein Bereich eines Netzschalters in einem ausgeschalteten Zustand ist und ein Lade-/Entladepfad der Sekundärbatterie in einem unterbrochenen Zustand ist. Dazu subtrahiert die Berechnungseinheit eine polarisierte Spannung Vpol, die in einem polarisierten Spannungsspeicherbereich gespeichert ist, von einer Leerlaufspannung OCV, die von einem Spannungsmessbereich gemessen wird. Basierend auf der elektromotorischen Kraft schätzt eine Ladezustandsschätzungseinheit einen Ladezustand (SOC). Auf diese Weise kann eine polarisierte Spannung begrenzt werden, die für die Schätzung des Ladezustands berücksichtigt werden muss. Der Ladezustand einer Sekundärbatterie kann mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit geschätzt werden.
Die DE 10 2006 050 346 A1 offenbart eine Vorrichtung, die den Ladezustand für eine Sekundärbatterie detektiert, die dazu ausgebildet ist, eine Verschlechterung bei der Genauigkeit der Detektierung eines Ladezustandes, wie beispielsweise eines SOC-Wertes, zu unterdrücken. Dabei wird die Verschlechterung durch eine Schwankung in einem Polarisationszustand einer Batterie verursacht. Die den Ladezustand detektierende Vorrichtung stabilisiert einen Betrag der Polarisation der Batterie, stoppt die Energieerzeugung bei einer Bestätigung der Stabilisierung des Polarisationsausmaßes und ändert in ausreichender Weise den Strom der Batterie, um eine erforderliche Anzahl an Datenpaaren, bestehend aus Spannung und Strom, der Batterie abzutasten. Unter Verwendung dieser Datenpaare detektiert die Vorrichtung zum Detektieren des Ladezustandes einen Ladezustand wie beispielsweise den SOC-Wert der Batterie.
Die DE 42 05 175 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Stabilisieren der Spannung von Niederspannungsnetzen mit angeschalteten Verbrauchern mit variablem Strombedarf, die Siebkondensatoren hoher Kapazität verwendet. Ein Widerstand zur Begrenzung des anfänglichen Ladestroms und eine Diode zur Sicherstellung der richtigen Polung werden einem Siebkondensator vorgeordnet. Der Widerstand und die Diode können nach einer gewissen Zeitverzögerung mittels eines Schalters kurzgeschlossen werden, nachdem sie entsprechend der richtigen Polrichtung aufgeladen wurden. Parallel zum Siebkondensator sind zumindest ein Nichtelektrolytkondensator geringer Kapazität sowie eine Zenerdiode geschaltet, die Spannungsspitzen kappt. An den Siebkondensator und den Gleichrichter ist eine Leuchtdiode angeschlossen, die bei falscher Polung des Anschlusses aufleuchtet.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände geschaffen worden, und die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe einer Stromversorgung für Fahrzeuge, die in der Lage ist, eine Beeinträchtigung eines Kondensators zu unterbinden, eine Vorladezeitdauer zu verkürzen sowie einen Energieverlust zu verhindern.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Stromversorgung für Fahrzeuge gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Stromversorgung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
Die vorliegende Erfindung gibt eine Stromversorgung für Fahrzeuge an, die Folgendes aufweist: eine Sekundärbatterie, einen der Sekundärbatterie parallelgeschalteten Kondensator, ein zwischen der Sekundärbatterie und dem Kondensator angeordnetes Relais sowie Relais-Steuereinrichtungen zum Steuern des Relais in einen offenen Zustand, nachdem ein Schlüssel in den AUS-Zustand geschaltet worden ist, wobei die Fahrzeug-Stromversorgung ferner Polarisations-Einschätzeinrichtungen zum Einschätzen eines Polarisationszustands der Sekundärbatterie nach dem Ausschalten des Schlüssels aufweist, wobei die Relais-Steuereinrichtungen das Relais öffnen, wenn die Polarisation in der Sekundärbatterie gemäß der Einschätzung durch die Polarisations-Einschätzeinrichtung eliminiert worden ist.
Bei der Stromversorgung für Fahrzeuge gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Beeinträchtigung des Kondensators unterbunden werden, die Vorladezeitdauer kann verkürzt werden, und ein Energieverlust kann verhindert werden.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 ein schematisches Zustandsdiagramm einer Stromversorgung für Fahrzeuge;
2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Relais-Steuerroutine;
3 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Relaisverbindungs-Steuerunterroutine;
4 ein Flussdiagramm zur Erläuterung einer Relaisöffnungs-Steuerunterroutine;
5 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Ausschalt-Zeitsteuerung eines Hauptrelais, das mit der Unterroutine gemäß 4 gesteuert wird;
6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines modifizierten Beispiels der Relaisöffnungs-Steuerunterroutine;
7 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Ausschalt-Zeitsteuerung des Hauptrelais, das mit der Unterroutine gemäß 6 gesteuert wird; und
8 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines modifizierten Beispiels der Ausschalt-Zeitsteuerung des Hauptrelais.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine in 1 dargestellte Stromversorgung 1 für Fahrzeuge ist in erster Linie aus einer Batterie 5, die als Sekundärbatterie dient, und einem Kondensator 6 gebildet, der der Batterie 5 beispielsweise über ein Hauptrelais 7 parallelgeschaltet ist.
Bei der Batterie 5 handelt es sich um eine 12 V-Batterie, die durch einen Bleiakkumulator oder dergleichen gebildet ist, der mit in dem Fahrzeug vorhandenen Verbrauchern (nicht gezeigt) verbunden ist, wie z.B. mit verschiedenen Arten von Zubehöreinrichtungen, um diesen Energie zuführen zu können; ferner ist mit der Batterie 5 eine Lichtmaschine bzw. ein Wechselstromgenerator (nicht gezeigt) verbunden, der Energie während eines Fahrzeugbremsvorgangs zurückgewinnen kann.
Der Kondensator 6 ist in erster Linie aus einer Zellengruppe gebildet, die z.B. eine Vielzahl von elektrischen Doppelschicht-Kondensatorzellen, Lithiumionen-Kondensatorzellen (LIC-Zellen) oder dergleichen aufweist. Vom Standpunkt der Realisierung einer langen Lebensdauer bei dem Kondensator 6 werden vorzugsweise LIC-Zellen, deren Lebensdauer wahrscheinlich auch dann nicht geringer wird, wenn die Zellen in einem geladenen Zustand gehalten werden, in der Zellengruppe des Kondensators 6 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet. Ferner ist vorzugsweise eine große Anzahl von in Reihe verbundenen Kondensatorzellen in der Zellengruppe des Kondensators 6 vorhanden, so dass die an jede Zelle angelegte Spannung niedrig gewählt werden kann.
Das Hauptrelais 7 ist durch ein mechanisches, normalerweise geöffnetes Relais mit einem Kontakt 7a gebildet, der geöffnet (ausgeschaltet) ist, wenn eine elektromagnetische Spule 7b nicht mit elektrischem Strom versorgt wird. Eine Hauptrelais-Steuerschaltung 21 einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 20, die im Folgenden noch beschrieben wird, ist mit der elektromagnetischen Spule 7b des Hauptrelais 7 verbunden, und die elektromagnetische Spule 7b wird durch ein Hauptrelais-Steuersignal von der Hauptrelais-Steuerschaltung 21 mit elektrischem Strom gespeist, um einen Verbindungsvorgang (einen Einschaltvorgang) an dem Kontakt 7a auszuführen.
Wenn der Kontakt 7a eingeschaltet wird, ist das Hauptrelais 7 mit der Batterie 5 und dem Kondensator 6 elektrisch verbunden und diesen parallelgeschaltet. Infolgedessen wird der Kondensator 6 in die Lage versetzt, einen momentan hohen Strom während des Motoranfahrvorgangs und dergleichen zu erzeugen. Ferner wird der Kondensator 6 in die Lage versetzt, zusammen mit der Batterie 5 regenerierte Energie von dem Wechselstromgenerator während eines Fahrzeugbremsvorgangs und dergleichen in effizienter Weise aufzuladen.
Ferner ist eine Vorladeschaltung 8, die ein Vorladerelais 9 und einen Vorladewiderstand (ersten Strombegrenzungswiderstand) 10 besitzt, dem Hauptrelais 7 parallelgeschaltet. Das Vorladerelais 9 ist durch ein mechanisches, normalerweise geöffnetes Relais mit einem Kontakt 9a gebildet, der geöffnet (ausgeschaltet) ist, wenn eine elektromagnetische Spule 9b nicht mit elektrischem Strom versorgt wird.
Eine Vorladerelais-Steuerungsausgangsschaltung 22 der ECU 20 ist mit der elektromagnetischen Spule 9b des Vorladerelais 9 verbunden, und die elektromagnetische Spule 9b wird durch ein Vorladerelais-Steuersignal von der Vorladerelais-Steuerschaltung 22 mit elektrischem Strom versorgt, um einen Verbindungsvorgang (einen Einschaltvorgang) an dem Kontakt 9a auszuführen.
Wenn der Kontakt 9a eingeschaltet wird, ist das Vorladerelais 9 der Batterie 5 und dem Kondensator 6 über den Vorladewiderstand 10 parallelgeschaltet. Infolgedessen wird ein durch die Vorladeschaltung 8 fließender Strom selbst dann auf einen vorbestimmten Strom oder geringer begrenzt, wenn eine hohe Spannungsdifferenz zwischen der Batterie 5 und dem Kondensator 6 auftritt, und auf diese Weise sind der Kontakt 9a usw. in angemessener Weise geschützt.
Aus Gründen der Vereinfachung ist die Vorladeschaltung 8 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine einzige Schaltung gebildet, die den Vorladewiderstand 10 beinhaltet, jedoch kann die Vorladeschaltung 8 auch durch eine Stromsteuerschaltung gebildet sein, die einen Feldeffekttransistor (FET), einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder dergleichen verwendet, oder aber durch eine Schaltung mit einem mehrstufigen Strombegrenzungswiderstand.
Ferner ist ein zweiter Strombegrenzungswiderstand 11 dem Hauptrelais 7 und der Vorladeschaltung 8 parallelgeschaltet. Der zweite Strombegrenzungswiderstand 11 wird verwendet, wenn sowohl das Hauptrelais 7 als auch das Vorladerelais 9 für eine lange Zeitdauer im geöffneten Zustand gehalten werden, beispielsweise zum Kompensieren einer Potentialdifferenz, die zwischen einer Batteriespannung Vb und einer Kondensatorspannung Vc aufgrund einer Spannungsverminderung in der Batterie 5, die durch einen Ruhestrom oder dergleichen in dem Fahrzeug-Verbraucher bedingt ist, einer Spannungsverminderung, die durch einen in dem Kondensator 6 erzeugten Leckstrom bedingt ist, usw. auftreten kann.
Zu diesem Zweck ist ein Widerstandswert R2 des zweiten Strombegrenzungswiderstands 11 auf einen viel höheren Wert gesetzt als ein Widerstandswert R1 des ersten Strombegrenzungswiderstands 10, und ein tolerierbarer Strom des zweiten Strombegrenzungswiderstands 11 ist derart vorgegeben, dass er dem in dem Kondensator 6 erzeugten Leckstrom entspricht, oder ist auf einem Pegel zum Aufheben eines Teils von diesem vorgegeben.
Mit anderen Worten, es ist der von dem zweiten Strombegrenzungswiderstand 11 tolerierte Strom extrem niedrig, so dass dann, wenn sowohl das Hauptrelais 7 als auch das Vorladerelais 9 geöffnet sind, die elektrische Verbindung zwischen der Batterie 5 und dem Kondensator 6 im wesentlichen blockiert ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass der zweite Strombegrenzungswiderstand 11 auch weggelassen werden kann, wenn dies zweckdienlich ist.
Wie vorstehend beschrieben, ist bei der Stromversorgung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die elektrische Verbindung zwischen dem Kondensator 6 und der Batterie 5 im wesentlichen blockiert, wenn die Relais (das Hauptrelais 7 und das Vorladerelais 5) geöffnet sind. Wenn die Relais geöffnet sind, hält ferner der Kondensator 6 die in diesem gespeicherte Energie, anstatt diese zu entladen.
Zum Verbessern der Sicherheit usw. sind die Vorladeschaltung 8 (das Vorladerelais 9 und der Vorladewiderstand 10), der zweite Strombegrenzungswiderstand 11 usw. vorzugsweise als Einheit ausgebildet, indem sie in einem Gehäuse untergebracht sind, das in integraler Weise mit einem Gehäuse 12 ausgebildet ist, in dem die Zellengruppe des Kondensators 6 usw. untergebracht ist.
Die ECU 20 ist mit einer Batteriespannungs-Überwachungsschaltung 23 zum Erfassen der Spannung der Batterie 5 sowie mit einer Kondensatorspannungs-Überwachungsschaltung 24 zum Erfassen der Spannung des Kondensators 6 versehen.
Weiterhin ist ein Stromsensor 25 zum Erfassen des Stroms der Batterie 5 während des Ladens und Entladens mit der ECU 20 verbunden, und ein von dem Stromsensor 25 erfasster Lade-/Entlade-Stromwert der Batterie 5 wird in die ECU 20 eingegeben.
Ferner ist ein Temperatursensor 26 zum Erfassen der Temperatur der Batterie 5 mit der ECU 20 verbunden, und eine von dem Temperatursensor 26 erfasste Batterietemperatur wird in die ECU 20 eingegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass vorzugsweise eine Fluidtemperatur der Batterie 5 als Batterietemperatur verwendet wird, jedoch kann stattdessen z.B. auch eine Umgebungstemperatur in der Nähe der Batterie 5, eine Wandtemperatur der Batterie 5 usw. verwendet werden.
Weiterhin ist ein Schlüsselschalter (key SW) 27, der in einem in der Zeichnung nicht dargestellten Schlüsselzylinder vorgesehen ist, mit der ECU 20 verbunden, und ein Zündschaltersignal, das einen EIN/AUS-Zustand eines Zündschalters (IG SW) anzeigt, wird als Schlüsselsignal in die ECU 20 eingegeben.
Auf der Basis dieser Information führt die ECU eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung an dem Hauptrelais 7 über die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 aus und führt eine Öffnungs-/Schließ-Steuerung an dem Vorladerelais 9 über die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 aus.
Insbesondere vergleicht die ECU 20 nach der Feststellung, dass der Zündschalter eingeschaltet worden ist, wobei dies auf der Basis des durch den Schlüsselschalter 27 eingegebenen Zündschaltersignals stattfindet, die von der Batteriespannungs-Überwachungsschaltung 23 erfasste Batteriespannung Vb mit der von der Kondensatorspannungs-Überwachungsschaltung 24 erfasste Kondensatorspannung Vc periodisch im Anschluss daran, und wenn eine Spannungsdifferenz ΔV innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, führt die ECU 20 eine Verbindungssteuerung an dem Hauptrelais 7 aus, indem sie die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 einschaltet, so dass die Batterie 5 und der Kondensator 6 direkt verbunden werden.
Wenn die Spannungsdifferenz ΔV nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, führt die ECU 20 eine Verbindungssteuerung (Einschaltsteuerung) an dem Vorladerelais 9 aus, indem sie die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 einschaltet, so dass die Batterie 5 und den Kondensator 6 über den Vorladewiderstand 10 elektrisch miteinander verbunden werden.
Infolgedessen wird der Kondensator 6 über den Vorladewiderstand 10 aufgeladen oder entladen (vorgeladen). Nach der Feststellung, dass die Spannungsdifferenz ΔV aufgrund des Vorladens in den vorbestimmten Bereich eingetreten ist, führt die ECU 20 eine Verbindungssteuerung an dem Hauptrelais 7 aus, indem sie die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 einschaltet, so dass die Batterie 5 und der Kondensator 6 direkt miteinander verbunden werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass die ECU 20 das Vorladerelais 9 nach dem Verbinden des Hauptrelais 7 öffnet.
Ein als Polarisation bekanntes Phänomen tritt sowohl bei Bleiakkumulatoren und dergleichen als auch bei normalen Batterien auf, wobei die Batteriespannung aufgrund dieser Polarisation schwankt. Beispielsweise sinkt die Batteriespannung nach einem Ladevorgang von der unmittelbar nach dem Laden vorhandenen Spannung allmählich ab, wenn die Batterie nach dem Ladevorgang unbenutzt belassen bleibt, und sie stabilisiert sich dann auf einer Spannung, die dem Ladezustand (SOC bzw. state of charge) entspricht. Nach einem Entladen z.B. steigt ferner die Batteriespannung von der unmittelbar nach dem Entladen vorhandenen Spannung allmählich an, wenn die Batterie nach dem Entladevorgang unbenutzt belassen bleibt, wobei sie sich dann auf einer Spannung stabilisiert, die dem Ladezustand (SOC) entspricht.
Wenn das Hauptrelais 7 (und das Vorladerelais 9) geöffnet wird, während sich die Batteriespannung Vb aufgrund von Polarisation in einem instabilen Zustand befindet, tritt nach dem Eliminieren der Polarisation eine große Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Batteriespannung Vb und der Kondensatorspannung Vc auf. Die Spannungsdifferenz ΔV führt zu einer unnötigen Verlängerung der Zeitdauer, die für das Vorladen vor der Verbindung des Hauptrelais 7 erforderlich ist, wenn der Zündschalter von einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand geschaltet wird.
Wenn die Relais geöffnet werden, nachdem die Batteriespannung Vb aufgrund der Polarisation zur Veränderung auf eine Seite mit hoher Spannung veranlasst worden ist, wird die Kondensatorspannung Vc auf einer unnötig hohen Spannung gehalten, wobei dies im Hinblick auf die Lebensdauer des Kondensators 6 nicht wünschenswert ist.
Nach Feststellung, dass der Zündschalter ausgeschaltet worden ist, wobei dies auf der Basis der Zündschaltersignaleingabe von dem Schlüsselschalter 27 stattfindet, schätzt somit die ECU 20 einen Polarisationszustand der Batterie 5 nach dem Ausschalten des Zündschalters ein, und sie öffnet das Hauptrelais 7, nachdem sie das Eliminieren des Polarisationszustands der Batterie 5 abgewartet hat.
Hierbei wird eine für das Eliminieren der Polarisation in der Batterie 5 ausreichende Zeitdauer (eine Polarisations-Eliminierungszeit To) gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Basis von Versuchen oder dergleichen vorab vorgegeben, um somit zu der Einschätzung zu gelangen, dass der Polarisationszustand der Batterie eliminiert worden ist.
Wenn eine verstrichene Zeitdauer T nach dem Ausschalten des Zündschalters die Polarisations-Eliminierungszeit To überschreitet, trifft die ECU 20 die Einschätzung, dass der Polarisationszustand eliminiert ist, und sie öffnet das Hauptrelais 7 (schaltet dieses aus). Es ist darauf hinzuweisen, dass aufgrund der Steuerung des Hauptrelais 7 in einer derartigen Weise, dass dieses nach Verstreichen der Polarisations-Eliminierungszeit To ausschaltet, die Polarisations-Eliminierungszeit To in der nachfolgenden Beschreibung auch als Ausschalt-Bestimmungszeit To bezeichnet wird.
Zum Unterdrücken einer unnötigen Energiezufuhr zu der ECU 20, der elektromagnetischen Spule 7b usw. nach dem Ausschalten des Zündschalters sowie zum Verbessern der Genauigkeit, mit der eine Eliminierung des Polarisationszustands festgestellt wird, kann ferner eine optimale Ausschalt-Bestimmungszeit To unter Verwendung der Batterietemperatur usw. als Parameter in der ECU 20 in variabler Weise vorgegeben werden.
Es ist z.B. bekannt, dass im Fall einer Bleiakkumulator-Polarisation aufgrund des Ladevorgangs die Polarisation dann auftritt, wenn ein Elektrolyt, der sich in der Nähe einer Elektrodenplatte befindet oder innerhalb sehr kleiner Öffnungen eines aktiven Materials enthalten ist, aufgrund des Ladevorgangs mit dem aktiven Material reagiert. Infolgedessen kommt es zu einem lokalen Anstieg der Sulfationenkonzentration und damit wiederum zu einer Erhöhung der elektromotorischen Kraft.
Diese lokalen Konzentrationsdifferenzen gleichen sich letztendlich aufgrund von Dispersion aus, und in Abhängigkeit von diesem Ausgleich wird die Spannung geringer. Die Polarisation wird durch dieses Dispersions-Phänomen eliminiert, und daher wird die Eliminierungszeit durch die Fluidtemperatur der Batterie stark beeinflusst.
Durch Bestimmen der Ausschalt-Bestimmungszeit To auf der Basis der Batteriefluidtemperatur können somit unnötige Operationen der ECU 20, der elektromagnetischen Spule 7b usw. verhindert werden, wenn keine lange Polarisations-Eliminierungszeit erforderlich ist, beispielsweise wenn die Temperatur der Batterie hoch ist, und infolgedessen kann eine Energieverschwendung der Batterie 5 unterbunden werden.
Dabei wird eine Relation zwischen der Batterietemperatur und der Polarisations-Eliminierungszeit vorab experimentell bestimmt, so dass die Ausschalt-Bestimmungszeit To auf der Basis der von dem Temperatursensor 26 erfassten Batterietemperatur mittels Tabelleninterpolation oder dergleichen in variabler Weise vorgegeben werden kann.
Ferner wird die Intensität der Polarisation durch den Ladezustand/Entladezustand bis zu diesem Punkt beeinflusst, und somit kann ein Parameter, der die Intensität der Polarisation (die im Folgenden als Polarisations-Korrekturkoeffizient bezeichnet wird) auf der Basis eines Stromsensorsignals von dem Stromsensor 25 oder dergleichen berechnet werden, so dass die Ausschalt-Bestimmungszeit To auf der Basis des Polarisations-Korrekturkoeffizienten und der Batterietemperatur berechnet wird.
In diesem Fall kann z.B. der Ladezustand (SOC) aus einem integrierten Wert des Lade-/Entladestroms der Batterie 5 berechnet werden, der auf der Basis des Stromsensorsignals berechnet wird, woraufhin der Polarisations-Korrekturkoeffizient in Abhängigkeit von dem Ladezustand und der Batteriespannung Vb aus einer zweidimensionalen Tabelle berechnet wird, die vorab auf der Basis von Experimenten oder dergleichen vorgegeben worden ist. Die Ausschalt-Bestimmungszeit To, die anhand einer vorab experimentell vorgegebenen Tabelle unter Verwendung der Batterietemperatur als Parameter berechnet wird, kann dann einer Integrationskorrektur unter Verwendung des Polarisations-Korrekturkoeffizienten unterzogen werden.
Bei diesem Verfahren kann z.B. eine repräsentative Ausschalt-Bestimmungszeit bei der jeweiligen Batterietemperatur gemessen und in einer Tabelle vorgegeben werden, die die Batterietemperatur als Parameter aufweist, und durch Bestimmen einer Vielzahl von Ausschalt-Bestimmungszeitpunkten in einem repräsentativen Ladezustand, dem die Ausschalt-Bestimmungszeit in einem anderen Ladezustand entspricht, kann der Polarisations-Korrekturkoeffizient in einer zweidimensionalen Tabelle vorgegeben werden, die durch den Ladezustand und die Batteriespannung Vb gebildet ist.
Somit hat die ECU 20 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Funktion einer Relaissteuereinrichtung und einer Polarisations-Einschätzeinrichtung.
Im Folgenden wird die Öffnungs-/Schließ-Steuerung des Hauptrelais 7 und des Vorladerelais 9, die von der ECU 20 ausgeführt wird, gemäß dem Flussdiagramm einer in 2 dargestellten Relais-Steuerroutine beschrieben.
Diese Routine wird in vorgegebenen Perioden (z.B. in Intervallen von 100 ms) ausgeführt. Bei Beginn der Routine stellt die ECU 20 als erstes in einem Schritt S101 auf der Basis des von dem Schlüsselschalter 27 eingegebenen Zündschaltersignals fest, ob der Zündschalter derzeit eingeschaltet ist oder nicht.
Stellt die ECU 20 in dem Schritt S101 fest, dass der Zündschalter eingeschaltet ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S102 fort, in dem ein Zündschalter-Ausschalt-Zeitgeber zum Messen der verstrichenen Zeit T nach dem Ausschalten des Zündschalters gelöscht wird. In einem Schritt S103 führt die ECU 20 dann eine im Folgenden zu beschreibende Relais-Verbindungssteuerung aus und verlässt dann die Routine.
Wenn die ECU 20 dagegen in dem Schritt S101 feststellt, dass der Zündschalter ausgeschaltet ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S104 fort, in dem der Zündschalter-Ausschalt-Zeitgeber inkrementiert wird. Danach führt die ECU 20 in einem Schritt S105 eine nachfolgend noch zu beschreibende Relais-Öffnungssteuerung aus und verlässt dann die Routine.
Als nächstes wird die Relais-Verbindungssteuerung, die in dem vorstehend beschriebenen Schritt S103 der Hauptroutine ausgeführt wird, gemäß einer in 3 gezeigten Relaisverbindungs-Steuerunterroutine beschrieben.
Wenn diese Unterroutine startet, wird zuerst in einem Schritt S201 von der ECU 20 festgestellt, ob das Hauptrelais 7 derzeit eingeschaltet (verbunden) ist oder nicht. Stellt die ECU 20 fest, dass das Hauptrelais 7 bereits eingeschaltet ist, wird die Verbindungssteuerung des Hauptrelais 7 als abgeschlossen bewertet, und aus diesem Grund verlässt die ECU 20 die Unterroutine, ohne irgendeine weitere Verarbeitung auszuführen.
Wenn die ECU 20 dagegen in dem Schritt S201 feststellt, dass das Hauptrelais 7 noch AUS (geöffnet) und noch nicht EIN ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S202 fort, in dem das Vorladerelais 9 über die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 eingeschaltet wird. Die ECU 20 fährt dann mit einem Schritt S203 fort.
In dem Schritt S203 stellt die ECU 20 fest, ob ein Absolutwert |ΔV| der Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Batteriespannung Vb und der Kondensatorspannung Vc gleich einer oder größer als eine vorbestimmte Spannung V0 ist.
Wenn die ECU 20 in dem Schritt S203 feststellt, dass der Absolutwert |ΔV| der Spannungsdifferenz gleich der oder größer als die vorbestimmte Spannung V0 ist, trifft die ECU 20 die Feststellung, dass die Vorladung noch nicht ausreichend ist, und sie verlässt die Unterroutine ohne jeglichen weiteren Verarbeitungsvorgang. Es ist darauf hinzuweisen, dass beim erstmaligen Anlegen einer Energieversorgung nach der Montage der Fahrzeugkarosserie oder wenn die Differenz zwischen der Kondensatorspannung Vc und der Batteriespannung Vb aufgrund einer leeren Batterie oder dergleichen groß ist, der sich bis zu dem Schritt S203 fortsetzende Kreislauf wiederholt wird, bis die Vorladung abgeschlossen ist.
Die Vorladung wird mit zunehmendem Anstieg der bei dieser Bestimmung verwendeten vorbestimmten Spannung V0 rascher abgeschlossen, doch zum Vermeiden einer beschleunigten Beeinträchtigung des Hauptrelais 7 sowie eines Kontakt-Schmelzens usw. wird die vorbestimmte Spannung V0 vorab innerhalb eines Potentialdifferenzbereichs vorgegeben, der den tolerierbaren Einschaltstoßstrom des Hauptrelais 7 nicht überschreitet.
Wenn dagegen die ECU 20 in dem Schritt S203 feststellt, dass der Absolutwert |ΔV| der Spannungsdifferenz kleiner ist als die vorbestimmte Spannung V0, trifft die ECU 20 die Feststellung, dass der Vorladevorgang abgeschlossen ist, und sie fährt mit einem Schritt S204 fort, in dem das Hauptrelais 7 über die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 eingeschaltet wird. Als nächstes schaltet die ECU 20 in einem Schritt S205 das Vorladerelais 9 über die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 aus und verlässt dann die Unterroutine.
Als nächstes wird die Relais-Öffnungssteuerung, die in dem vorstehend beschriebenen Schritt S105 der Hauptroutine ausgeführt wird, gemäß einer in 4 dargestellten Relaisöffnungs-Steuerunterroutine beschrieben.
Bei Beginn dieser Unterroutine schaltet die ECU 20 als erstes in einem Schritt S301 das Vorladerelais 9 über die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 aus, und sie fährt dann mit einem Schritt S302 fort. Wie vorstehend bei den Schritten S204 und S205 der Relais-Verbindungssteuerung beschrieben worden ist, wird das Vorladerelais 9 in den AUS-Zustand gesteuert, wenn das Hauptrelais 7 eingeschaltet wird, jedoch wird in dieser Unterroutine die Steuerung ausgeführt, um das Vorladerelais 9 als Vorsichtsmaßnahme auszuschalten.
In dem Schritt S302 stellt die ECU 20 dann fest, ob das Hauptrelais 7 ausgeschaltet ist oder nicht. Stellt die ECU 20 fest, dass das Hauptrelais 7 bereits AUS ist, trifft die ECU 20 die Feststellung, dass die Öffnungssteuerung des Hauptrelais 7 abgeschlossen ist und sie verlässt die Unterroutine, ohne jegliche weitere Verarbeitung auszuführen.
Wenn die ECU 20 in dem Schritt S302 dagegen feststellt, dass das Hauptrelais 7 noch EIN und noch nicht AUS ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S303 fort, in dem eine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob die aktuelle Verarbeitung erstmalig seit dem Zugreifen auf die Unterroutine nach dem Ausschalten des Zündschalters erfolgt.
Stellt die ECU 20 in dem Schritt S303 fest, dass die aktuelle Verarbeitung nicht erstmalig nach dem Zugreifen auf die Unterroutine nach dem Ausschalten des Zündschalters erfolgt, springt die ECU 20 zu einem Schritt S305.
Stellt die ECU 20 dagegen in dem Schritt S303 fest, dass die aktuelle Verarbeitung erstmalig nach dem Zugreifen auf die Unterroutine nach dem Ausschalten des Zündschalters erfolgt, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S304 fort, in dem die Ausschalt-Bestimmungszeit To vorgegeben wird. Danach fährt die ECU 20 mit dem Schritt S305 fort.
Hierbei erfolgt das Vorgeben der Ausschalt-Bestimmungszeit To in dem Schritt S304 beispielsweise unter Berücksichtigung des Ausmaßes an Genauigkeit, das zum Bestimmen der Polarisations-Eliminierung erforderlich ist, der Wirkung einer zeitlichen Verzögerung beim Ausschalten des Hauptrelais 7 usw. Insbesondere kann dann, wenn der tolerierbare Einschaltstoßstrom des Hauptrelais 7 ausreichend hoch ist, die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Batteriespannung Vb und der Kondensatorspannung Vc nach dem Ausschalten des Zündschalters aufgrund der Widerstandsfähigkeit des Hauptrelais 7 recht groß sein, und daher kann ein geringfügiges Ausmaß an Polarisation verbleiben, ohne dass es dadurch zu Problemen kommt.
Wenn der Stromverbrauch der ECU 20 und des Hauptrelais 7 ausreichend gering ist, kann das Hauptrelais 7 für eine längere Zeitdauer als die ursprüngliche Polarisations-Eliminierungszeit mit wenigen mit der Energie verbundenen Effekten eingeschaltet bleiben. In solchen Fällen kann die Polarisations-Eliminierungszeit (die Ausschalt-Bestimmungszeit To) unter Verwendung eines einfacheren Verfahrens berechnet werden, so dass eine Reduzierung der Anzahl von Schritten, beispielsweise ein Datenabgleichschritt, ermöglicht wird. In Anbetracht dieser Faktoren wird die Ausschalt-Bestimmungszeit To gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel z.B. unter Verwendung von einem der nachfolgenden Verfahrensweisen (1) bis (3) vorgegeben.

(1) Es wird eine vorbestimmte, feststehende Konstante als Ausschalt-Bestimmungszeit To vorgegeben.
(2) Die Ausschalt-Bestimmungszeit To wird anhand einer Tabelle oder dergleichen vorgegeben, die vorab in Abhängigkeit von der Batterietemperatur unter Verwendung einer Interpolationsrechnung vorgegeben wird.
(3) Der Ladezustand (SOC) wird durch Integrieren des Lade-/Entladestroms der Batterie 5 berechnet, der von dem Stromsensor 25 erfasst wird, und der Polarisations-Korrekturkoeffizient wird anhand des Ladezustands und der Batteriespannung Vb unter Bezugnahme auf eine zweidimensionale Tabelle berechnet. Die abschließende Ausschalt-Bestimmungszeit To wird dann dadurch berechnet, dass man die anhand der Batterietemperatur unter Bezugnahme auf die Tabelle festgestellte Ausschalt-Bestimmungszeit To einer Integrationskorrektur unter Verwendung des Polarisations-Korrekturkoeffizienten unterzieht.

Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ausschalt-Bestimmungszeit To auch unter Verwendung einer Kombination aus den vorstehend beschriebenen Verfahrensweisen (1) bis (3) vorgegeben werden kann.
Wenn die ECU 20 von dem Schritt S303 oder dem Schritt S304 mit dem Schritt S305 fortfährt, erfolgt eine Bestimmung dahingehend, ob die verstrichene Zeit T auf der Basis des Zündschalter-Ausschalt-Zeitgebers gleich der oder länger ist als die Ausschalt-Bestimmungszeit To.
Wenn die ECU 20 in dem Schritt S305 feststellt, dass die verstrichene Zeit T kürzer ist als die Ausschalt-Bestimmungszeit To, verlässt die ECU 20 die Unterroutine ohne irgendeine weitere Verarbeitung auszuführen.
Stellt die ECU20 dagegen in dem Schritt S305 fest, dass die verstrichene Zeit T gleich der oder länger als die Ausschalt-Bestimmungszeit T0 ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S 306 fort, in dem das Hauptrelais 7 über die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 ausgeschaltet wird. Anschließend verlässt die ECU 20 die Unterroutine.
Wie in 5 gezeigt ist, wird z.B. dann, wenn eine Polarisation aufgrund eines Ladens oder dergleichen von dem Wechselstromgenerator auftritt, so dass die Batteriespannung Vb ansteigt, das Hauptrelais 7 geöffnet, nachdem die Eliminierung der Polarisation in der Batterie 5 gemäß der vorstehend beschriebenen Öffnungssteuerung abgewartet worden ist. Dabei wird die erzeugte Spannung eines typischen Wechselstromgenerators z.B. auf ca. 14,5 V gesetzt, doch bei dem vorliegenden System, bei dem der Kondensator der Batterie (Bleiakkumulator) 5 parallelgeschaltet ist und eine Energierückgewinnung während eines Bremsvorgangs ausgeführt wird, wird die normale erzeugte Spannung auf einen geringfügig niedrigeren Wert von ca. 13,5 V gesetzt, und die Energierückgewinnung an den Kondensator 6 erfolgt durch Erhöhen der erzeugten Spannung auf oder über 14,5 V nur während des Bremsvorgangs.
Daher ist die Batteriespannung Vb an dem Punkt, an dem der Zündschalter ausgeschaltet wird, normalerweise 13,5 V oder höher, und da diese Spannung höher ist als eine Spannung der offenen Schaltung bzw. offene Schaltungsspannung (OCV bzw. open circuit voltage), gelangt die Batterie 5 in einen geladenen Zustand, und es kommt zu einer ladungsseitigen Polarisation. Selbst wenn die Stromerzeugung angehalten wird, bleibt die Batteriespannung Vb aufgrund der Polarisation höher als die ursprüngliche Spannung der offenen Schaltung, doch wenn die Polarisation eliminiert wird, sinkt die Batteriespannung Vb, wie dies in 5B gezeigt ist.
Auch in diesem Fall öffnet die ECU 20 das Hauptrelais 7, nachdem sie das Eliminieren der Polarisation in der Batterie 5 abgewartet hat, und somit wird ein Ungleichgewicht zwischen der Batteriespannung Vb nach dem Öffnen des Hauptrelais 7 und der Kondensatorspannung Vc in angemessener Weise eliminiert.
Dabei ist die Batteriespannung Vb, die sich bei Eliminierung der Polarisation in einem Bleiakkumulator oder dergleichen stabilisiert, im wesentlichen gleich der Spannung der offenen Schaltung (OCV), die dem Ladezustand (SOC) entspricht. Anstatt der Bestimmung der Ausschalt-Bestimmungszeit To (Polarisations-Eliminierungszeit) kann die Spannung der offenen Schaltung (OCV) aus dem Ladezustand (SOC) auf der Basis einer vorgegebenen Tabelle oder dergleichen bestimmt werden, so dass dann, wenn die Differenz zwischen der Spannung der offenen Schaltung (OCV) und der Batteriespannung Vb einen vorbestimmten Wert erreicht, das Hauptrelais 7 geöffnet wird.
In diesem Fall wird die in dem vorstehend beschriebenen Schritt S105 ausgeführte Relais-Öffnungssteuerung z.B. nach Maßgabe von einer in 6 dargestellten Relaisöffnungs-Steuerunterroutine anstatt der in 4 dargestellten Relaisöffnungs-Steuerunterroutine ausgeführt.
Bei Beginn dieser Unterroutine schaltet die ECU 20 zuerst in einem Schritt S401 das Vorladerelais 9 über die Vorladerelais-Steuerschaltung 22 aus.
Anschließend stellt die ECU 20 in einem Schritt S402 fest, ob das Hauptrelais 7 ausgeschaltet ist oder nicht. Bei Feststellung, dass das Hauptrelais 7 bereits AUS ist, gelangt die ECU 20 zu der Feststellung, dass die Öffnungssteuerung des Hauptrelais 7 abgeschlossen ist, und sie verlässt die Unterroutine, ohne irgendeinen weiteren Verarbeitungsvorgang auszuführen.
Wenn die ECU 20 dagegen in dem Schritt S402 feststellt, dass das Hauptrelais 7 noch EIN und noch nicht AUS ist, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S403 fort, in dem eine Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo zum Bestimmen des Ausschaltzeitpunkts des Hauptrelais 7 berechnet wird.
Hierbei wird die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo in dem Schritt S403 durch Ausführen einer Interpolationsberechnung in bezug auf eine vorgegebene zweidimensionale Tabelle z.B. auf der Basis des Ladezustands (SOC) und der Batteriespannung berechnet. In diesem Fall wird die zweidimensionale Tabelle zum Berechnen der Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo derart vorgegeben, dass eine Spannung berechnet wird, die um eine vorbestimmte Spannung höher ist als die dem Ladezustand (SOC) und der Batterietemperatur entsprechende Spannung der offenen Schaltung (OCV).
Nach Fortschreiten von dem Schritt S403 zu dem Schritt S404 stellt die ECU 20 fest, ob die Batteriespannung Vb die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo erreicht hat oder nicht. Genauer gesagt, es stellt die ECU 20 dabei fest, dass die Batteriespannung Vb die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo erreicht hat, wenn die Batteriespannung Vb unter die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo abfällt.
Wenn die ECU 20 in dem Schritt S404 feststellt, dass die Batteriespannung Vb die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo nicht erreicht hat, verlässt die ECU 20 die Unterroutine, ohne irgendeine weitere Verarbeitung auszuführen,
Wenn die ECU 20 dagegen in dem Schritt S404 feststellt, dass die Batteriespannung Vb die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo erreicht hat, fährt die ECU 20 mit einem Schritt S405 fort, in dem das Hauptrelais 7 über die Hauptrelais-Steuerschaltung 21 ausgeschaltet wird. Anschließend verlässt die ECU 20 die Unterroutine.
Wie in 7 gezeigt, wird bei Auftreten einer Polarisation z.B. aufgrund eines Ladens oder dergleichen von dem Wechselstromgenerator, so dass die Batteriespannung Vb ansteigt, das Hauptrelais 7 geöffnet, nachdem die Eliminierung der Polarisation in der Batterie 5 gemäß der vorstehend beschriebenen Öffnungssteuerung abgewartet worden ist.
Genauer gesagt, es wird die dem Ladezustand (SOC) und der Batterietemperatur entsprechende Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo berechnet, wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist, und wenn die Batteriespannung Vb unter die Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo abfällt, wird das Hauptrelais 7 ausgeschaltet. Hierbei wird die Batteriespannung Vb typischerweise mit der nachfolgenden Gleichung (1) zum Ausdruck gebracht: $Vb = OCV - r \times Ib + Vp$
Hierbei bezeichnen r den internen Widerstand, Ib den Batteriestrom und Vp eine Polarisationsspannung. In der Gleichung (1) ist der Batteriestrom bei ausgeschaltetem Zündschalter gering, und aus diesem Grund kann der durch den internen Widerstand verursachte Spannungsabfall als ausreichend gering betrachtet werden. Durch vorab experimentell erfolgende Bestimmung der Spannung der offenen Schaltung (OCV) sowie Vorgeben der Ausschalt-Bestimmungsspannung mit einer höheren Spannung als der Spannung der offenen Schaltung (OCV) kann z.B. die Polarisationseliminierung zu einem angemessenen Zeitpunkt eingeschätzt werden, und das Hauptrelais 7 kann ausgeschaltet werden.
In diesem Zusammenhang ist es bekannt, dass sich die Batteriespannung mit fortschreitender Eliminierung der Polarisation stabilisiert (zu schwanken aufhört). Eine Bestimmung dahingehend, ob sich die Batteriespannung stabilisiert hat oder nicht, kann z.B. durch Vergleichen der Batteriespannung Vb mit einer Batteriespannung Vbs mit einer Verzögerung erster Ordnung erfolgen.
Bei der in 6 dargestellten Relaisöffnungs-Steuerungsunterroutine kann somit die Batteriespannung Vbs mit einer Verzögerung erster Ordnung anstelle der Spannung der offenen Schaltung (OCV) als Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo vorgegeben werden, so dass dann, wenn die Differenz zwischen der Ausschalt-Bestimmungsspannung Vo und der Batteriespannung Vb einen vorgegebenen, vorbestimmten Wert erreicht, die Polarisation als eliminiert betrachtet wird.
Gleichermaßen wird bei dieser Steuerung z.B. in der in 8 dargestellten Weise, wenn eine durch Laden oder dergleichen von dem Wechselstromgenerator verursachte Polarisation auftritt, so dass die Batteriespannung Vb ansteigt, das Hauptrelais 7 geöffnet, nachdem die Eliminierung der Polarisation in der Batterie 5 abgewartet worden ist. In diesem Fall kann die Batteriespannung Vbs mit einer Verzögerung erster Ordnung z.B. unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (2) berechnet werden. ${Vbs}_{n} = {Vbs}_{n - 1} + k \times (Vb - {Vbs}_{n - 1})$
Dabei stellt k eine Konstante dar.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie es vorstehend beschrieben worden ist, wird der Polarisationszustand der Batterie 5 nach dem Ausschalten des Schlüssels (Zündschalter AUS) abgeschätzt, und wenn die Feststellung getroffen wird, dass der Polarisationszustand der Batterie 5 eliminiert worden ist, wird das Hauptrelais 7 geöffnet. Dabei kann die Spannungsdifferenz ΔV zwischen der Batteriespannung Vb und der Kondensatorspannung Vc beim anschließenden wieder Verbinden des Hauptrelais 7 vermindert werden.
Selbst wenn die Kapazität des Kondensators 6 erhöht wird, kann somit die für das Vorladen erforderliche Zeitdauer verkürzt werden, und die Energierückgewinnung usw. kann innerhalb kurzer Zeitdauer nach dem Einschalten des Schlüssels in effizienter Weise realisiert werden. Dabei wird das Hauptrelais 7 geöffnet, nachdem ein Absinken der Batteriespannung Vb auf eine geeignete Spannung abgewartet worden ist, wenn eine Lade-Polarisation in der Batterie 5 auftritt, und auf diese Weise kann eine Situation verhindert werden, in der die nach der Freisetzung vorhandene Kondensatorspannung Vc auf einem unnötig hohen Pegel gehalten wird, so dass eine Beeinträchtigung des Kondensators unterdrückt werden kann.
Durch das Halten des Kondensators 6 auf einer angemessenen Spannung ohne Entladen der darin gespeicherten Energie selbst nach dem Öffnen des Hauptrelais 7 können zugleich der Kondensator 6 geschützt und ein Energieverlust unterbunden werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Beispiel beschrieben worden ist, bei dem eine Relais-Öffnungssteuerung ausgeführt wird, indem ein AUS-Zustand des Zündschalters als Schlüssel-AUS-Zustand des Fahrzeugsystems festgestellt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und eine Relais-Öffnungssteuerung kann auch durch Feststellen eines Zustands ausgeführt werden, in dem der Schlüssel z.B. aus dem Schlüsselzylinder entfernt ist und dies als Schlüssel-AUS-Zustand gewertet wird.
Bezugszeichenliste

1: = Stromversorgung für Fahrzeuge
5: = Batterie
6: = Kondensator
7: = Hauptrelais
7a: = Kontakt
7b: = elektromagnetische Spule
8: = Vorladeschaltung
9: = Vorladerelais
9a: = Kontakt
9b: = elektromagnetische Spule
10: = Vorladewiderstand
11: = zweiter Strombegrenzungswiderstand
12: = Gehäuse
20: = elektronische Steuereinheit (ECU)
21: = Hauptrelais-Steuerschaltung
22: = Vorladerelais-Steuerschaltung
23: = Batteriespannungs-Überwachungsschaltung
24: = Kondensatorspannungs-Überwachungsschaltung
25: = Stromsensor
26: = Temperatursensor
27: = Schlüsselschalter
Vb: = Batteriespannung
Vc: = Kondensatorspannung
Vp: = Polarisationsspannung
SOC: = Ladezustand
OCV: = Spannung der offenen Schaltung

Claims

Stromversorgung für Fahrzeuge (1), die folgendes aufweist: eine Sekundärbatterie (5), einen Kondensator (6), der der Sekundärbatterie (5) parallelgeschaltet ist, ein Relais (7), das zwischen der Sekundärbatterie (5) und dem Kondensator (6) angeordnet ist, und Relais-Steuereinrichtungen (21) zum Steuern des Relais (7) in einen offenen Zustand, nachdem ein Schlüssel (27) in den AUS-Zustand geschaltet worden ist, wobei die Fahrzeug-Stromversorgung ferner Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) zum Einschätzen eines Polarisationszustands der Sekundärbatterie (5) nach dem Ausschalten des Schlüssels (27) aufweist, wobei die Relais-Steuereinrichtungen (21) das Relais (7) öffnen, wenn die Polarisation in der Sekundärbatterie (5) gemäß der Einschätzung durch die Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) eliminiert worden ist.
Stromversorgung für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) zu der Einschätzung gelangen, dass die Polarisation in der Sekundärbatterie (5) eliminiert worden ist, nachdem eine nach dem Ausschalten des Schlüssels verstrichene Zeitdauer (T) eine vorbestimmte Zeitdauer (To) erreicht oder überschreitet.
Stromversorgung für Fahrzeuge nach Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Zeitdauer (To) auf der Basis einer Temperatur der Sekundärbatterie (5) variabel vorgegeben wird.
Stromversorgung für Fahrzeuge nach Anspruch 2 oder 3 wobei die vorgegebene Zeitdauer (To) auf der Basis eines Parameters, der auf der Basis eines Ladezustands (SOC) und einer tatsächlichen Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (5) berechnet wird, variabel vorgegeben wird.
Stromversorgung für Fahrzeuge nach Anspruch 4, wobei die Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) eine offene Schaltungs-Spannung (OCV) auf der Basis zumindest von dem Ladezustand (SOC) der Sekundärbatterie (5) berechnen und zu der Einschätzung gelangen, dass die Polarisation in der Sekundärbatterie (5) eliminiert worden ist, wenn eine tatsächliche Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (5) unter die offene Schaltungs-Spannung (OCV) absinkt.
Stromversorgung für Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Polarisations-Einschätzeinrichtungen (20) zu der Einschätzung gelangen, dass die Polarisation in der Sekundärbatterie (5) eliminiert worden ist, wenn eine Schwankung bei einer Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (5) unter eine vorgegebene Schwankung absinkt.