DE112013006969T5

DE112013006969T5 - Motorstoppsteuervorrichtung und Motorstoppsteuerverfahren

Info

Publication number: DE112013006969T5
Application number: DE112013006969.5T
Authority: DE
Inventors: Nozomu Kamioka; Noriya SAGAYAMA; Satoshi Wachi; Toshiaki Date
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2013-04-22
Publication date: 2016-01-07
Also published as: CN105143645A; US9624859B2; CN105143645B; JP5971668B2; WO2014174567A1; US20150377162A1; JPWO2014174567A1

Abstract

Es werden eine Motorstopp-Steuervorrichtung und ein Motorstopp-Steuerverfahren bereitgestellt, die einen Feldspulentyp-Generator verwenden, in der Lage sind, einen Motor genau an einer Zielstoppposition zu stoppen, ohne Rückschwingen zu verursachen, von kleinem Stromverbrauch sind, und hohe Energieeffizienz aufweisen. Ein Motorstoppabschnitt wählt zuerst, wenn eine Motorstoppbedingung erfüllt ist, einen Stromerzeugungs-Bremsmodus aus, in welchem ein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird durch eine Stromerzeugungsoperation des Generators, um dadurch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor anzulegen, und dann einen Kurzschluss-Bremsmodus auswählt, in welchem ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, indem jede Energetisierungsphase einer Ankerspule mit einem Halbleiterschalter kurzgeschlossen wird und indem ein Feldstrom veranlasst wird, durch einen Feldspule zu fließen, um dadurch das Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor anzulegen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Motorstopp-Steuervorrichtung und ein Motorstopp-Steuerverfahren, die auf ein Fahrzeug anzuwenden sind, das eine Leerlauf-Reduktionsfunktion aufweist, in der, wenn eine vorbestimmte Motorstoppbedingung erfüllt ist, während das Fahrzeug läuft, die Kraftstoffzufuhr an einem Motor gestoppt wird, und wenn eine vorbestimmte Motorneustartbedingung danach erfüllt ist, die Drehzahl des Motors unter Verwendung einer Startvorrichtung zum Neustarten der Kraftstoffzufuhr an den Motor erhöht wird.
Stand der Technik
In einem Fahrzeug, das eine Leerlauf-Reduktionsfunktion aufweist, wenn ein Motorneustart über eine Fahrerfahrbedienung verlangt wird, ist eine rasche Durchführung des Neustarts des Motors unmittelbar erforderlich. Zu dieser Zeit wird Kraftstoff in einem gestoppten Zustand in einem Expansionstakt in einen Zylinder eingespritzt, um einen raschen Neustart zu ermöglichen. Es ist bekannt, dass das Anhalten des Motors in einem spezifischen Kurbelwinkelbereich der Kurbelwinkelbereiche im Expansionstakt die Neustartleistung verbessert.
Im Hinblick darauf ist es notwendig, die Motorstoppposition auf eine geeignete Position zu steuern, aber die Drehzahl des Motors variiert aufgrund des Pumpens eines Kolbens dauernd. Weiter unterscheidet sich das Rotationsreduktionsverhalten (Abbremsung) in jedem Motor, aufgrund von Reibung oder dergleichen des Motors. Daher hat es ein Problem damit gegeben, dass die Motorstoppposition nicht genau auf die richtige Position gesteuert werden kann.
Als ein Verfahren zum Lösen eines solchen Problems ist ein Verfahren zum Steuern der Motorstoppposition unter Verwendung eines Leistungserzeugungs-Bremsdrehmoments eines Generators (siehe Beispiel aus Patentliteratur 1) und ein Verfahren zum Steuern der Motorstoppposition unter Verwendung eines durch eine Dreiphasen-Kurzschlussschaltung einer Ankerspule erzeugten Kurzschluss-Bremsdrehmoments (siehe beispielsweise Patentliteraturen 2 und 3) vorgeschlagen worden. Es ist zu beachten, dass Details der Steuerungen der Patentliteraturen später beschrieben werden.
Es ist zu beachten, dass als ein Typ von am Fahrzeug montierten Generator ein Generator eines Feldspulentyps allgemein bekannt ist (Synchronmaschinentyp), der konfiguriert ist, eine Stromerzeugungsoperation durch Erzeugen einer elektromotorischen Kraft über eine Ankerspule mit einem Magnetfluss durchzuführen, der erzeugt wird, indem ein Strom veranlasst wird, durch eine Feldspule zu fließen. Weiter sind zwei Verfahren zum Bremsen des Feldspulentyp-Generators bekannt. Ein Verfahren ist ein Stromerzeugungs-Bremsen unter Nutzung einer Stromerzeugung und das andere Verfahren ist ein Kurzschlussbremsen unter Verwendung eines Kurzschlusses der Ankerspule.
Die in der Spule erzeugte elektromotorische Kraft ist allgemein proportional zur Geschwindigkeit des die Spule querenden Magnetflusses. Der Generator wird synchron mit dem Motor über eine Riemenscheibe rotiert und daher kann die erzeugte Spannung des Generators vergrößert werden, wenn die Drehzahl des Motors erhöht wird. Es ist zu beachten, dass der Generator einen Ladezustand betritt, wenn die erzeugte Spannung des Generators höher als eine Spannung zwischen Anschlüssen einer Batterie ist. Daher wird die Stromerzeugungsoperation nicht ausgeführt, wenn die erzeugte Spannung unter die Spannung zwischen den Anschlüssen der Batterie fällt, und daher wird kein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment erzeugt.
Andererseits wird das Drehmoment aufgrund von Kurzschlussbremsen erzeugt, indem die elektromotorische Kraft der Ankerspule darin aufgebraucht wird. Daher ist das Drehmoment nicht der Beschränkung der Batteriespannung unterworfen und kann selbst in einem extrem niedrigen Drehzahlbereich erzeugt werden. Jedoch ist es im Gegensatz zu einem Magnettypgenerator, der keinen zusätzlichen Strom während des Kurzschlussbremsens erfordert, weil ein Magnetfluss konstant in einem Rotator erzeugt wird, im Feldspulentyp-Generator erforderlich, einen Strom zu veranlassen, durch die Feldspule zu fließen, um einen Magnetfluss zu erzeugen, wenn das Kurzschlussbremsen ausgeführt wird. Daher wird übermäßig Strom verbraucht.
Weiter, weil das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment von der Batteriespannung abhängt und das Kurzschlussbrems-Drehmoment unabhängig von der Batteriespannung ist, versteht sich, dass Bremsdrehmoment-Charakteristika während eines Stromerzeugungs-Bremsmodus und Bremsdrehmoment-Charakteristika während eines Kurzschlussbremsmodus im Allgemeinen nicht zueinander passen.
Es ist zu beachten, dass in Patentliteratur 1 ein Verfahren des Steuerns der Stoppposition unter Verwendung des Stromerzeugungs-Bremsdrehmomentes offenbart ist. Bei diesem Verfahren, wie oben beschrieben, kann ein ausreichendes Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment in einem niedrigen Drehzahlbereich nicht erzeugt werden. Daher wird das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment so gesteuert, dass es zu einer Zieldrehzahl für den Rotationsstopp passt (Rotationsreduktionsverhalten). Damit wird das Verhalten der Drehzahl im niedrigen Rotationsbereich, welcher durch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment unsteuerbar ist, einheitlich eingestellt, wodurch der Motor in einem spezifischen Kurbelwinkelbereich angehalten wird.
Weiter wird in Patentliteratur 2 ein Verfahren des Steuerns der Stoppposition unter Verwendung des Kurzschluss-Bremsdrehmoments offenbart. Bei diesem Verfahren, wie oben beschrieben, wird das Kurzschluss-Bremsdrehmoment auch in dem niedrigen Rotationsbereich erzeugt, in welchem das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment nicht erzeugt werden kann, wodurch der Motor genau in der Umgebung der Ziel-Stoppposition gestoppt wird.
Weiter wird in Patentliteratur 3 ein Verfahren des Steuerns der Stoppposition unter Verwendung des Kurzschluss-Bremsdrehmomentes ähnlich zu Patentliteratur 2 offenbart. Bei diesem Verfahren, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist, wird eine Energetisierungsphase eines Motors kurzgeschlossen, um ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment zu erzeugen, wodurch der Motor angehalten wird.
Zitateliste
Patentliteratur

[PTL 1] JP 2010-43532 A
[PTL 2] JP 2001-193540 A
[PTL 3] JP 2008-137550 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Jedoch weist der Stand der Technik folgende Probleme auf. Bei der Erfindung gemäß Patentliteratur 1, um die Wiederstart-Leistungsfähigkeit zu verbessern, ist es notwendig, den oben erwähnten Kurbelwinkelbereich genauer zu steuern. Jedoch kann das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment nicht in einem extrem niedrigen Drehzahlbereich sichergestellt werden. Daher tritt eine reverse Rotation (Rückschwung) des Motors auf und wenn es eine Wiederstartanfrage während der Rückrotation gibt, ist eine größere Antriebskraft notwendig als während der Vorwärtsrotation. Als Ergebnis gibt es das Problem, dass die Startleistungsfähigkeit beeinträchtigt ist.
Weiter verwendet die Erfindung gemäß Patentliteratur 2 den Magnettypmotor, der das Kurzschluss-Bremsdrehmoment durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase erhalten kann. Es ist zu beachten, dass, wenn die Erfindung gemäß Patentliteratur 2 auf den Feldspulentyp-Generator angewendet wird, ein Magnetfluss durch einen Feldstrom erzeugt wird und sich das Kurzschluss-Bremsdrehmoment abhängig von der Größe des Stroms ändert. Daher kann das Kurzschluss-Bremsdrehmoment nicht durch einfaches Kurzschließen der Energetisierungsphase erhalten werden. Weiter gibt es ein Problem, dass es notwendig ist, den Feldstrom angemessen so zu steuern, dass der Motor seine Drehung an der Ziel-Stoppposition anhält.
Weiterhin wird in der Erfindung gemäß Patentliteratur 3, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist, die Energetisierungsphase des Motors kurzgeschlossen, um das Kurzschluss-Bremsdrehmoment zu erzeugen. Jedoch hat die Feldspule allgemein eine größere Induktanzkomponente als diejenige der Ankerspule und die Änderung beim Strom in Bezug auf die Änderung bei der Spannung weist eine Antwortverzögerung auf. Daher wird in der Erfindung gemäß Patentliteratur 3 eine Antwortverzögerung ab einer Zeit, wenn ein Motor angewiesen ist, das Kurzschluss-Bremsdrehmoment zu erzeugen, bis zu einer Zeit, wenn der Motor tatsächlich anhält, erzeugt, was das Problem verursacht, dass der Motor nicht prompt angehalten werden kann.
Es ist bekannt, dass ein zum Erreichen eines gewünschten Stroms ab einem Zustand, in welchem der Feldstrom fließt, erforderliche Zeitraum kürzer ist als ein Zeitraum, der zum Erreichen eines gewünschten Stroms ab einem Zustand erforderlich ist, in welchem der Feldstrom nicht fließt. Die Erfindung gemäß Patentliteratur 3 verwendet einen Magnettypmotor. Daher fehlt die Feldspule und der Zustand des Feldstroms gerade vor Umschalten in den Kurzschlussbremsmodus ist unklar. Daher kann eine Antwortverzögerung erzeugt werden, wenn die Erfindung gemäß Patentliteratur 3 auf den Feldspulentyp-Generator angewendet wird.
Weiter wird die vorbestimmte Drehzahl zum Umschalten in den Kurzschlussbremsmodus nicht unter Berücksichtigung des Zustands der Feldspule eingestellt. Daher kann der Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus umgeschaltet werden, selbst wenn der Motor in der Drehzahl rotiert, die Strom erzeugen kann. Als Ergebnis kann kinetische Energie während des Abbremsens verschwenderisch aufgebraucht werden.
Die vorliegende Erfindung ist gemacht worden, um die oben erwähnten Probleme zu lösen und hat als Aufgabe, eine Motorstopp-Steuervorrichtung und ein Motorstopp-Steuerverfahren zu erhalten, die einen Feldspulentyp-Generator verwenden, zum Anhalten eines Motors genau an einer Ziel-Stoppposition in der Lage sind, ohne Zurückschwingen zu verursachen, die einen kleinen Stromverbrauch haben und eine hohe Energieeffizienz aufweisen.
Problemlösung
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Motorstopp-Steuervorrichtung bereitgestellt, die auf ein Fahrzeug anzuwenden ist, welche einen Motorsteuerabschnitt enthält, der konfiguriert ist, Kraftstoffzufuhr an einen Motor zu stoppen, um den Motor anzuhalten, wenn eine Motorstoppbedingung erfüllt ist, und dann den Motor wieder zu starten, wenn eine Motorwiederstartbedingung erfüllt ist, wobei die Motorstopp-Steuervorrichtung enthält: einen Generator vom Feldspulentyp, der mit dem Motor verbunden ist, wobei der Generator konfiguriert ist, einen durch eine Feldspule fließenden Feldstrom zu steuern, um einen Stromerzeugungsbetrag zu steuern, und eine Energetisierungsphase einer Ankerspule mit einem Halbleiterschalter zu schalten; und einen Motorstoppabschnitt, der konfiguriert ist, zwischen einem Stromerzeugungs-Bremsmodus, in welchem ein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment auf den Motor durch eine Stromerzeugungsoperation des Generators angelegt wird, und einem Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment auf den Motor angewendet wird, durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase der Ankerspule mit dem Halbleiterschalter und durch Verursachen des Feldstroms, durch die Feldspule zu fließen, umzuschalten, wobei der Motorstoppabschnitt konfiguriert ist, um, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, zuerst den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Anlegen des Stromerzeugungs-Bremsdrehmomentes an den Motor auszuwählen und dann den Kurzschluss-Bremsmodus zum Anlegen des Kurzschluss-Bremsdrehmoments an den Motor auszuwählen.
Weiter, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird ein Motorstopp-Steuerverfahren bereitgestellt, das durch eine Motorstopp-Steuervorrichtung auszuführen ist, die in einem Fahrzeug angewendet wird, das konfiguriert ist, Kraftstoffzufuhr an einen Motor zu stoppen, um den Motor anzuhalten, wenn eine Motorstoppbedingung erfüllt ist, und einen Motor neu zu starten, wenn eine Motorneustart-Bedingung erfüllt ist, wobei das Motorstopp-Steuerverfahren beinhaltet: Auswählen, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, eines Stromerzeugungs-Bremsmodus, in welchem ein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, durch eine Stromerzeugungsoperation eines Generators, der mit dem Motor verbunden ist, und konfiguriert ist, einen durch die Feldspule fließenden Feldstrom zu steuern, um eine Stromerzeugungsmenge zu steuern; und Auswählen, nachfolgend der Auswahl des Stromerzeugungs-Bremsmodus, eines Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase einer Ankerspule des Generators mit einem Halbleiterschalter, der konfiguriert ist, die Energetisierungsphase der Ankerspule umzuschalten, und durch Veranlassen des Feldstroms, durch die Feldspule zu fließen, an den Motor angelegt wird.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Motorstopp-Steuervorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wählt der Motorstoppabschnitt zuerst, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, den Stromerzeugungs-Bremsmodus aus, in welchem das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, durch den Stromerzeugungsbetrieb des Generators, um dadurch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor anzulegen, und wählt dann den Kurzschluss-Bremsmodus aus, in welchem das Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase der Ankerspule mit dem Halbleiterschalter und durch Veranlassen des Feldstroms, durch die Feldspule zu fließen, um dadurch das Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor anzulegen.
Weiter beinhaltet das Motorstopp-Steuerverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung: Auswählen, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, des Stromerzeugungs-Bremsmodus, in welchem das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment durch die Stromerzeugungsoperation des Generators an den Motor angelegt wird; und Auswählen, nachfolgend dem Auswählen des Stromerzeugungs-Bremsmodus, des Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem das Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, indem jede Energetisierungsphase der Ankerspule mit dem Halbleiterschalter kurzgeschlossen wird, und indem der Feldstrom veranlasst wird, durch die Feldspule zu fließen.
Entsprechend ist es möglich, die Motorstopp-Steuervorrichtung und das Motorstopp-Steuerverfahren zu erhalten, die zum Stoppen des Motors genau an der Ziel-Stoppposition in der Lage sind, ohne das Rückschwingen zu verursachen, einen kleinen Stromverbrauch haben und hohe Energieeffizienz aufweisen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2(a) bis 2(c) sind erläuternde Graphen zum Zeigen einer Beziehung zwischen Zeit und jeder der Drehzahlen eines Motors, einer erzeugten Spannung und eines Batteriestroms in der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein erläuternder Graph zum Zeigen von Charakteristika eines Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments eines Generators in der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein erläuternder Graph zum Zeigen von Charakteristika eines Kurzschluss-Bremsdrehmoments des Generators in der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm der Steuerverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm einer Unterroutine einer Motorstoppverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Timing-Diagramm von Verarbeitungs-Ergebnissen der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Timing-Diagramm eines Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus bei der Steuerverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Timing-Diagramm eines Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus bei der Steuerverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nunmehr wird eine Motorstopp-Steuervorrichtung und ein Motorstopp-Steuerverfahren gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, und gleiche oder entsprechende Teile der jeweiligen Zeichnungen werden durch gleiche Bezugszeichen benannt.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 beinhaltet die Motorstopp-Steuervorrichtung einen Feldspulentypgenerator 10 (nachfolgend einfach als ”Generator 10” bezeichnet), eine Ankerspules-Antriebsschaltung 20, einen Generatorstromsensor 30, einen Batteriespannungssensor 40, eine Batterie 50, einen Generator-Antriebsabschnitt 60, einen Motorstoppabschnitt 70 und einen Motorsteuerabschnitt 80.
Der Generator 10 beinhaltet eine Ankerspule 11, eine Feldspule 12 und eine Feldspulen-Antriebsschaltung 13. Die Ankerspules-Antriebsschaltung 20 beinhaltet sechs Halbleiterschalter (UH, VH, WH, UL, VL und WL)). Weiter beinhaltet der Generator-Antriebsabschnitt 60 einen Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 und einen Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62.
Im Generator 10 ist die Ankerspule 11 ein Stator und ist die Feldspule 12 ein Rotator. Weiter wird die durch die Ankerspule 11 zu energetisierende Energetisierungsphase durch die Halbleiterschalter umgeschaltet. Der Generator 10 steuert einen durch die Feldspule 12 fließenden Feldstrom zur Steuerung einer erzeugten Spannung oder eines Stroms oder eines Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments und lädt die mit der Außenseite verbundene Batterie 50. Es ist zu beachten, dass eine Drehwelle des Generators 10 mit einem (nicht gezeigten) Motor verbunden ist und synchron mit der Drehung des Motors rotiert wird. Während der Stromerzeugung wird ein Teil der Motorabgabe in elektrischen Strom umgewandelt.
In der Ankerspule 11, wenn der durch den durch die Feldspule 12 fließenden Strom erzeugte Magnetfluss mit der Ankerspule 11 koppelt, wird eine elektromotorische Kraft erzeugt. In diesem Fall ist die Größe der elektromotorischen Kraft proportional zu einer Änderung pro Zeiteinheit, in welcher der in der Feldspule 12 erzeugte Magnetfluss koppelt. Mit anderen Worten wird mit größer werdendem, durch die Feldspule 12 fließendem Strom, und weiter, mit höher werdender Drehzahl des Motors, die erzeugte elektromotorische Kraft größer.
Die Feldspule 12 erzeugt darin einen Magnetfluss mit Strom aus der Batterie 50. Die Größe des in der Feldspule 12 erzeugten Magnetflusses ist proportional zur Größe des durch die Feldspule 12 fließenden Stroms. In diesem Fall wird der Zielwert der Größe des durch die Feldspule 12 fließenden Stroms durch den Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 bestimmt und wird die Größe des durch die Feldspule 12 fließenden Stroms durch die Feldspulen-Antriebsschaltung 13 gesteuert, um so zu diesem Zielwert zu passen.
Die Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 wird allgemein eine Vollwellen-Gleichrichterschaltung genannt, und ist konfiguriert, um in der Ankerspule 11 erzeugte Drei-Phasen-Wechselstromwellenform vollwellig zu gleichrichten, um dadurch eine Handhabung als einen Gleichstrom zu ermöglichen. Es ist zu beachten, dass im Allgemeinen Dioden als Gleichrichterelemente verwendet werden, aber eine Diode während der Gleichrichtung einen großen Verlust aufweist. Im Hinblick darauf werden in der Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 anstelle der Dioden die Halbleiterschalter mit kleinem Verlust ein- oder ausgeschaltet, anhand elektrischer Winkel von Drei-Phasen-Wechselströmen, um dadurch die Effizienz während der Gleichrichtung zu verbessern.
Der Generatorstromsensor 30 ist ein Sensor, der zum Detektieren einer Anschlussspannung und Strom des Generators 10 in der Lage ist, und ist mit dem Generator-Antriebsabschnitt 60 verbunden. Der Batteriespannungssensor 40 ist ein Sensor, der zum Detektieren der Spannung der Batterie 50 in der Lage ist und ist mit dem Motorstoppabschnitt 70 verbunden. Die Batterie 50 wird durch den Generator 10 geladen und ist mit einer elektrischen Fahrzeuglast in einem anderen System (nicht gezeigt) verbunden, um dadurch der elektrischen Last Strom zuzuführen.
Der Generator-Antriebsabschnitt 60 beinhaltet den Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 und den Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 und steuert den Generator 10, basierend auf einem Stromerzeugungsbefehl aus dem Motorsteuerabschnitt 80 und einem Bremsbefehl (Stromerzeugungs-Bremsbefehl und Kurzschluss-Bremsbefehl) aus dem Motorstoppabschnitt 70.
Der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 berechnet einen Zielwert des Stroms, der veranlasst wird, durch die Feldspule 12 zu fließen, basierend auf dem Stromerzeugungsbefehl aus dem Motorsteuerabschnitt 80 und dem Bremsbefehl aus dem Motorstoppabschnitt 70.
Wenn der Motorsteuerabschnitt 80 den Stromerzeugungsbefehl erteilt oder der Motorstoppabschnitt 70 den Stromerzeugungs-Bremsbefehl erteilt, weist der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62, basierend auf den elektrischen Winkeln der Drei-Phasen-Wechselströme, die Halbleiterschalter an, ein- und auszuschalten, so dass der erzeugte Strom als Gleichstrom abgenommen werden kann.
Weiterhin, wenn der Motorstoppabschnitt 70 den Kurzschluss-Bremsbefehl erteilt, schaltet der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 die oberen Halbleiterschalter (UH, VH und WH) ab und schaltet die unteren Halbleiterschalter (UL, VL und WL) ein, um dadurch die Energetisierungsphase der Ankerspule 11 kurz zu schließen (Drei-Phasen-Kurzschluss). Es ist zu beachten, dass die oberen Halbleiterschalter eingeschaltet werden können und die unteren Halbleiterschalter ausgeschaltet werden können.
Der Motorstoppabschnitt 70 bestimmt ein optimales Motorstoppverfahren, basierend beispielsweise auf Information zur Drehzahl des Motors, welche aus dem Motorsteuerabschnitt 80 gesendet wird, und Information zur Spannung, die aus dem Batteriespannungssensor 40 oder dergleichen ausgegeben wird, und weist den Generator-Antriebsabschnitt 60 an, den Motor zu bremsen (Stromerzeugungsbremsen oder Kurzschlussbremsen).
Der Motorsteuerabschnitt 80 steuert, basierend auf Information zu einem Gaspedal oder einem Schalthebel (nicht gezeigt) beispielsweise die Menge an in den Motor einströmender Luft, den Zündzeitpunkt des Motors, die Menge an Kraftstoffeinspritzung oder dergleichen, um so die vom Fahrer oder dem Fahrzeug angeforderte Abgabe zu erhalten, um dadurch die Abgabe des Motors zu steuern.
Weiter stoppt der Motorsteuerabschnitt 80 die Kraftstoffeinspritzung in den Motor, wenn eine vorbestimmte Motorstoppbedingung (beispielsweise Bremsherunterdrückbedienung bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 15 km/h oder weniger) erfüllt ist und rotiert den Motor durch einen Anlasser (Startvorrichtung) (nicht gezeigt), um die Kraftstoffeinspritzung in den Motor neu zu starten, wenn eine vorbestimmte Motorneustartbedingung (beispielsweise Bremsfreigabe-Betätigung, Gaspedal-Herunterdrückbetätigung oder dergleichen) erfüllt ist (sogenannte Leerlaufreduktionsfunktion).
Nunmehr wird unter Bezugnahme auf 2 die Beziehung zwischen Zeit und jeder der Drehzahlen des Motors (2(a)), der erzeugten Spannung (2(b)) und des Batteriestroms (2(c)) in der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den 2(a) bis 2(c), wenn die Drehzahlen des Motors abnehmen, sinkt die erzeugte Spannung des Generators 10 zusammen mit dem Abfall bei den Drehzahlen des Motors. Weiter ändert sich zu einem Zeitpunkt T1, zu welchem die erzeugte Spannung des Generators 10 unter eine Batterieanschlussspannung fällt, der durch die Batterie fließende Strom von Laden zu Entladen.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 3 und 4 Charakteristika des Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments und Charakteristika des Kurzschluss-Bremsdrehmoments des Generators 10 in der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In den Charakteristika des in 3 gezeigten Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments, wird in einer Region, in der die Drehzahl kleiner als A ist und der Generator 10 keinen Strom nach außen abgibt, kein Bremsdrehmoment aufgrund der Stromerzeugung erzeugt. Weiter wird in der Charakteristik des in 4 gezeigten Kurzschluss-Bremsdrehmoments, selbst in der Region, in der die Drehzahl kleiner als A ist und der Generator 10 Strom nicht nach außen abgibt, das Bremsdrehmoment aufgrund des Kurzschlusses erzeugt. Zu dieser Zeit versteht sich, dass das Bremsdrehmoment aus im Wesentlichen einer Nullrotation erzeugt wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm der 5 die Steuerverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem Fall wird die Verarbeitung von 5 durch den Motorstoppabschnitt 70 ausgeführt.
Zuerst wird festgestellt, ob die vorbestimmte Motorstoppbedingung erfüllt ist oder nicht (Schritt S101).
Im Schritt S101, wenn festgestellt wird, dass die Motorstoppbedingung nicht erfüllt ist (d. h. Nein), wird die Steuerverarbeitung von 5 direkt beendet.
Andererseits wird, wenn in Schritt S101 festgestellt ist, dass die Motorstoppbedingung erfüllt ist (d. h. Ja) unter Verwendung eines Kennfeldes der Zielstoppposition, das vorab für jeden Bereich einer vorbestimmten Drehzahl des Motors eingestellt ist, die Zielstoppposition berechnet (Schritt S102).
Nachfolgend, basierend auf der in Schritt S102 berechneten Zielstoppposition und einer vorab eingestellten vorbestimmten Verlangsamung wird eine Zieldrehzahl (deren Trajektorie) berechnet (Schritt S103).
Als Nächstes wird die Unterroutine der Motorstoppverarbeitung ausgeführt (Schritt S104) und wird die Steuerverarbeitung von 5 beendet.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm von 6 die Unterroutine der Motorstoppverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In diesem Fall wird die Verarbeitung von 6 durch den Motorstoppabschnitt 70 ausgeführt, außer für den besonders beschriebenen Fall.
Zuerst wird festgestellt, ob eine vorab eingestellte, vorbestimmte Bremsmodus-Umschaltbedingung erfüllt ist oder nicht (Schritt S201).
Im Schritt S201, wenn festgestellt wird, dass die Bremsmodus-Umschaltbedingung nicht erfüllt ist (d. h. Nein), wird der Bremsmodus auf einen Stromerzeugungs-Bremsmodus eingestellt (Schritt S202).
Es ist zu beachten, dass spezifische Beispiele der Bremsmodus-Umschaltbedingung eine Bedingung beinhalten, bei der die Drehzahl des Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist, und eine Bedingung, bei der ein aus dem Generator 10 zur Batterie 50 fließender Strom, der durch den Generatorstromsensor 30 detektiert wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Umgebung von 0 A fällt. Weiter kann die vorbestimmte Drehzahl basierend auf einer elektrischen Zeitkonstante der Feldspule 12 berechnet werden, oder kann die Drehzahl sein, bei der, wenn ein Nennstrom veranlasst wird, durch die Feldspule 12 zu fließen, die erzeugte Spannung des Generators 10, die durch den Generatorstromsensor 30 detektiert wird, kleiner als die durch den Batteriespannungssensor 40 detektierte Batteriespannung ist.
Als Nächstes wird eine Differenz zwischen der Zieldrehzahl und der aktuellen Drehzahl des Motors mit einer beliebigen, vorbestimmten Zahl multipliziert, um dadurch ein Zielbremsdrehmoment zu berechnen (Schritt S203).
Nachfolgend berechnet der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 einen Zielfeldstrom, welcher erforderlich ist, um das in Schritt S203 berechnete Zielbremsdrehmoment zu realisieren, basierend auf der oben erwähnten Charakteristik des Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments (Schritt S204).
Als Nächstes weist der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 die Feldspulen-Antriebsschaltung 13 zum in Schritt S204 berechneten Zielfeldstrom an (Schritt S205).
Nachfolgend schaltet der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 die Energetisierungsphase unter Verwendung der Halbleiterschalter, um die Stromerzeugungsoperation auszuführen (Schritt S206), und dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S222 fort. Zu dieser Zeit schaltet die Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 die Halbleiterschalter, basierend auf dem Betrag aus dem Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62, um.
Wenn andererseits in Schritt S201 festgestellt wird, dass die Bremsmodus-Umschaltbedingung erfüllt ist (d. h. Ja), wird festgestellt, ob die aktuelle Drehzahl des Motors (Ne) kleiner als die Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus (vorbestimmte Ne, vorab eingestellt) ist, oder nicht (Schritt S207). In diesem Fall wird die Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus basierend auf der elektrischen Zeitkonstante der Feldspule 12 berechnet.
In Schritt S207, wenn festgestellt wird, dass die aktuelle Drehzahl des Motors gleich oder größer einer Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus ist (d. h. Nein), wird der Bremsmodus auf einen Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus eingestellt (Schritt S206).
Als Nächstes wird eine Differenz zwischen der Zieldrehzahl und einer aktuellen Durchschnittsdrehzahl des Motors mit einer beliebigen, vorbestimmten Zahl multipliziert, um dadurch das Zielbremsdrehmoment zu berechnen (Schritt S209).
Nachfolgend berechnet der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 den Zielfeldstrom, der erforderlich ist, um das im Schritt S208 berechnete Zielbremsdrehmoment zu realisieren, basierend auf der oben erwähnten Charakteristik des Kurzschluss-Bremsdrehmoments (Schritt S210).
Als Nächstes weist der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 die Feldspulen-Antriebsschaltung 13 bezüglich dem in Schritt S210 berechneten Zielfeldstrom an (Schritt S211). Zu dieser Zeit wird der Feldstrom geregelt, konstant zu sein.
Nachfolgend wird ein Zeitderivat der Drehzahl des Motors ermittelt, um eine Motorrotations-Beschleunigung (dNe) zu berechnen (Schritt S212).
Als Nächstes wird das Vorzeichen der im Schritt S212 berechneten Motorrotations-Beschleunigung festgestellt (Schritt S213).
Im Schritt S213, wenn festgestellt wird, dass die Motorrotations-Beschleunigung positiv ist (größer als Null) (d. h., Ja), schließt der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 die Energetisierungsphase unter Verwendung der Halbleiterschalter kurz, um so die Kurzschluss-Bremsoperation auszuführen (Schritt S214), und dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S222 fort. Zu dieser Zeit schaltet die Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 die Halbleiterschalter, basierend auf dem Befehl aus dem Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62, um.
Andererseits, wenn in Schritt S213 festgestellt wird, dass die Motorrotations-Beschleunigung negativ ist (gleich oder kleiner als Null) (d. h. Nein), öffnet der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 die Schaltung unter Verwendung der Halbleiterschalter, um so die Kurzschluss-Bremsoperation nicht auszuführen (Schritt S215), und dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S222 fort. Zu dieser Zeit schaltet die Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 die Halbleiterschalter um, basierend auf dem Befehl aus dem Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62.
Wenn andererseits im Schritt S207 festgestellt wird, dass die aktuelle Drehzahl des Motors kleiner als die Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus ist (d. h. Ja), wird der Bremsmodus auf einen Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus eingestellt (Schritt S216).
Nachfolgend wird die Zeitableitung der Drehzahl des Motors ermittelt, um die Motorrotations-Beschleunigung zu berechnen (Schritt S217).
Als Nächstes wird die Differenz zwischen der Zieldrehzahl und der aktuellen Durchschnittsdrehzahl des Motors mit einer beliebigen vorbestimmten Zahl multipliziert, um dadurch das Zielbremsdrehmoment zu berechnen (Schritt S218).
Nachfolgend berechnet der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 den Zielfeldstrom, der erforderlich ist, um das im Schritt S218 berechnete Zielbremsdrehmoment zu realisieren, basierend auf der oben erwähnten Charakteristik des Kurzschluss-Bremsdrehmoments (Schritt S219).
Als Nächstes weist der Feldspulen-Antriebsbefehlswert-Erzeugungsabschnitt 61 die Feldspulen-Antriebsschaltung 13 bezüglich dem im Schritt S219 berechneten Zielfeldstrom an (Schritt S220).
Nachfolgend schließt der Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 die Energetisierungsphase unter Verwendung der Halbleiterschalter kurz, um so die Kurzschluss-Bremsoperation auszuführen (Schritt S221) und dann schreitet die Verarbeitung zu Schritt S222 fort. Zu dieser Zeit schaltet die Ankerspulen-Antriebsschaltung 20 die Halbleiterschalter basierend auf dem Befehl aus dem Halbleiterschalter-Steuerabschnitt 62 um.
Als Nächstes wird bestimmt, ob der Motor angehalten wird oder nicht (Schritt S222). In diesem Fall wird der Stopp des Motors festgestellt, wenn der Motor innerhalb eines Bereichs einer vorgegebenen Drehzahl, die willkürlich in der Nähe der Nullrotation eingestellt ist, einen vorab eingestellten vorbestimmten Zeitraum lang rotiert.
Im Schritt S222, wenn festgestellt wird, dass der Motor gestoppt ist (d. h. Ja), wird die Verarbeitung von 6 beendet.
Wenn andererseits im Schritt S222 festgestellt wird, dass der Motor nicht gestoppt ist (der Motor rotiert) (d. h. Nein), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S201 zurück, um die Verarbeitung wiederholt auszuführen.
Nun werden unter Bezugnahme auf das Timing-Diagramm von 7 die Verarbeitungsergebnisse (Flussdiagramme der 5 und 6) der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, während sie mit einem Fall verglichen werden, bei dem die Motorstoppposition unter Verwendung nur des Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments (nur im Stromerzeugungs-Bremsmodus) gesteuert wird, und einem Fall, bei dem die Motorstoppposition gesteuert wird, indem nur das Kurzschlussbremsen verwendet wird (nur im Kurzschluss-Bremsmodus). Es ist zu beachten, dass bezüglich des Kurzschluss-Bremsmodus der Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus und der Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, welche in Schritten S208 und S216 von 6 repräsentiert sind, später unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben werden.
In 7 repräsentiert die seitliche Achse die Zeit. Weiter präsentiert in 7 die vertikale Achse in der Reihenfolge ab oben die Fahrer-Bremsbetätigung, die im Motorsteuerabschnitt 80 berechnete Motorstoppbedingung, den im Motorstoppabschnitt 70 berechneten Motorbremsmodus, die Geschwindigkeit des Motors, die Drehzahl des Motors, das Zielbremsdrehmoment, das Ist-Bremsdrehmoment und den Motorkurbelwinkel.
Weiter repräsentiert in 7 die durchgezogene Linie einen Betrieb in einem Fall, bei dem die Motorstoppposition durch die Verarbeitung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, repräsentiert die Strichpunktlinie eine Operation im Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition unter Verwendung nur des Stromerzeugungs-Bremsdrehmoments gesteuert wird, und repräsentiert die Punktlinie eine Operation im Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition unter Verwendung nur des Kurzschluss-Bremsdrehmoments gesteuert wird.
Zuerst wird in einer Region vor einer Zeit T1 das Bremspedal nicht heruntergedrückt und das Fahrzeug gleitet.
Nachfolgend drückt zu einer Zeit T2 der Fahrer das Bremspedal herunter, um die Abbremsung des Fahrzeugs zu beginnen.
Als Nächstes wird zu einer Zeit T2 die vorbestimmte Motorstoppbedingung erfüllt. Zu dieser Zeit bestimmt der Motorstoppabschnitt 70, ob die vorbestimmte Motorbremsmodus-Umschaltbedingung erfüllt ist oder nicht, in Reaktion auf die Erfüllung der aus dem Motorsteuerabschnitt 80 gesendeten Motorstoppbedingung. Im Ergebnis ist die Bedingung erfüllt und daher stellt der Motorstoppabschnitt 70 den Motorbremsmodus auf den Stromerzeugungs-Bremsmodus ein.
Damit setzt das Fahrzeug die Abbremsung fort und nimmt auch die Drehzahl des Motors ab. Simultan wird das Zielbremsdrehmoment berechnet und der Feldstrom steigt mit einer vorbestimmten Zeit konstant an, um dadurch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment zu erzeugen. Es ist zu beachten, dass gemäß dem Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Kurzschluss-Bremsmodus gesteuert wird, das Bremsen durch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment in dieser Region nicht ausgeführt wird und daher der Abfall bei der Drehzahl des Motors sanfter ist als diejenige in dem Fall, bei dem das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment angelegt wird.
Nachfolgend wird zu einer Zeit T3 die vorbestimmte Motorbremsmodus-Umschaltbedingung umgeändert von Erfüllt zu Unerfüllt. Als Ergebnis stellt der Motorstoppabschnitt 70 den Motorbremsmodus auf den Kurzschluss-Bremsmodus ein.
Damit wird die Fahrzeuggeschwindigkeit weiter verlangsamt und wird auch der Abfall bei der Drehzahl des Motors fortgesetzt. Zu dieser Zeit wird der Stromerzeugungs-Bremsmodus gerade vor dem Umschalten eingesetzt und daher weist der Feldstrom bereits einen konstanten Wert auf. Somit, selbst wenn der Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus umgeschaltet wird, kann das Zielbremsdrehmoment kontinuierlich aufrechterhalten werden.
Es ist zu beachten, dass gemäß dem verwandten Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Stromerzeugungs-Bremsmodus gesteuert wird, zur Zeit T3 die Drehzahl des Motors unter die Drehzahl NE1 an der Untergrenze für die Stromerzeugung abfällt und das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment absinkt. Weiter kann nach der Zeit T3 das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment nicht angelegt werden. Daher wird das Verhalten bis zum Motorstopp durch die Trägheitsrotation des Motors festgelegt. Somit wird der Motor nicht notwendigerweise in der Umgebung der berechneten Zielstoppposition angehalten.
Im Gegensatz dazu fließt gemäß dem Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Kurzschluss-Bremsmodus ab der Zeit T3 gesteuert wird, kein Feldstrom gerade vor dem Umschalten und daher steigt der Feldstrom bei einer vorbestimmten Zeitkonstante an. Daher ist ein gewisser vorbestimmter Zeitraum notwendig, um das Zielbremsdrehmoment zu realisieren.
Während dieses Zeitraums geht die Drehzahl des Motors sanft zur Zieldrehzahl über. Als Ergebnis wird die Zeit, die zum Erreichen der Zielstoppposition benötigt wird, verzögert.
Als Nächstes erreicht zu einer Zeit T4 der Motor die Zielstoppposition. Zu dieser Zeit wird das Zielbremsdrehmoment auf Null geändert, aber der Feldstrom nimmt mit einer Zeitkonstante ab und daher wird das Bremsdrehmoment einen gewissen vorbestimmten Zeitraum lang erzeugt. Daher tritt die reverse Rotation (Rückschwingen) des Motors nicht auf.
Nachfolgend erreicht zu einer Zeit T5 die Drehzahl des Motors im Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Stromerzeugungs-Bremsmodus gesteuert wird, Null. Es ist zu beachten, dass während des Zeitraums von der Zeit T3 bis zur Zeit T5 kein Bremsdrehmoment angelegt wird (das Bremsdrehmoment ist nicht gesteuert) und daher die Stromerzeugungsoperation während der Nullrotation signifikant gegenüber der Zielstoppposition abweicht. Weiter wird gerade vor dem Stopp der Motorrotation kein Bremsdrehmoment angelegt und daher tritt reverse Rotation (Rückschwingen) des Motors auf.
Als Nächstes erreicht zu einer Zeit T6 die Drehzahl des Motors im Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Kurzschluss-Bremsmodus gesteuert wird, Null. In diesem Fall wird das Bremsdrehmoment genau vor dem Stopp der Motorrotation angelegt und daher ist die Stoppposition während der Nullrotation in der Nähe der Zielstoppposition. Weiterhin tritt die reverse Rotation des Motors nicht auf.
Jedoch wird die kinetische Energie des Fahrzeugs nicht durch den Stromerzeugungs-Bremsmodus in Strom umgewandelt und ist der Zeitraum des Kurzschluss-Bremsmodus länger als der Zeitraum des Kurzschluss-Bremsmodus gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Daher ist die zum Bremsen notwendige Energie größer als in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend erreicht zu einer Zeit T7 die Drehzahl des Motors im Stand der Technik, in welchem die Motorstoppposition nur im Stromerzeugungs-Bremsmodus gesteuert wird, nach der reversen Rotation Null. In diesem Fall wird der Motor revers rotiert und daher versteht sich, dass, obwohl der Motor näher an der Zielstoppposition als der Motorkurbelwinkel zur Zeit T5 ist, weil das Bremsdrehmoment in der Umgebung der Zielstoppposition nicht gesteuert wird, der Motor nicht in der Umgebung der Zielstoppposition gesteuert wird.
Nunmehr werden unter Bezugnahme auf die Zeitdiagramme von 8 und 9 der Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus und der Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, die in den Schritten S208 und S216 von 6 in der Steuerverarbeitung der Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert sind, beschrieben. Es ist zu beachten, dass in 8 der Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus (Umgebung der Zeit T3 im in 7 gezeigten Kurzschluss-Bremsmodus) gezeigt ist und in 9 der Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus (Umgebung der Zeit T4 im in 7 gezeigten Kurzschluss-Bremsmodus) gezeigt ist.
In den 8 und 9 repräsentiert die seitliche Achse die Zeit. Weiter repräsentiert die vertikale Achse in den 8 und 9 in der Reihenfolge ab oben die Drehzahl des Motors, die Rotationsbeschleunigung, den Feldstrom, der Halbleiterschalter und das Bremsdrehmoment. Es ist zu beachten, dass in 8 und 9 die Zieldrehzahl, das Zieldrehmoment und das Ist-Bremsdrehmoment tatsächlich durch geneigte Linien repräsentiert sind, aber aus Gründen der Vereinfachung durch lineare Linien repräsentiert werden.
In 8 pulsiert eine Momentandrehzahl bei einer vorbestimmten Breite, weil eine vertikale Bewegung einer Mehrzahl von Kolben in einer Rotationsbewegung umgewandelt wird. Weiter wird eine Durchschnittsdrehzahl so berechnet, dass sie in der Umgebung des Zentrums der Amplitude liegt.
Die Rotationsbeschleunigung wird durch die Differentialberechnung der Momentandrehzahl bestimmt. Weiter wird der Feldstrom gesteuert, einen Konstantwert aufzuweisen, basierend auf dem Durchschnittszieldrehmoment (später beschrieben) und der Charakteristik des Kurzschluss-Bremsdrehmoments.
Die Halbleiterschalter werden eingeschaltet, wenn die Rotationsbeschleunigung positiv ist (Drei-Phasen-Kurzschluss wird ausgeführt) und werden abgeschaltet, wenn die Rotationsdrehzahl negativ ist (Schaltung ist offen, kein Drei-Phasen-Kurzschluss). Weiter wird das Bremsdrehmoment nicht erzeugt, wenn die Halbleiterschalter ausgeschaltet werden (Schaltung ist offen, kein Drei-Phasen-Kurzschluss), und das Bremsdrehmoment einer vorbestimmten Größe wird erzeugt, wenn die Halbleiterschalter eingeschaltet sind (Drei-Phasen-Kurzschluss wird ausgeführt).
In diesem Fall wird während des Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus der Feldstrom konstant veranlasst zu fließen und daher wird der Verlust des Stroms verursacht, ob das Drei-Phasen-Kurzschlussbremsen ein- oder ausgeschaltet ist. Das Durchschnittszieldrehmoment wird basierend auf der Differenz zwischen der Durchschnittsdrehzahl und der Zieldrehzahl bestimmt.
In 9 pulsiert die Momentandrehzahl bei der vorbestimmten Breite, weil die vertikale Bewegung der Mehrzahl von Kolben in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird. Weiter wird die Durchschnittsdrehzahl so berechnet, dass sie in der Umgebung des Zentrums der Amplitude ist.
Die Rotationsbeschleunigung wird durch Ableitungsberechnung der Momentandrehzahl bestimmt. Weiter wird eine Größe des Feldstroms gesteuert, eine Größe zu sein, die zum Realisieren des Zieldrehmoments erforderlich ist, basierend auf der Charakteristik des Kurzschluss-Bremsdrehmoments des Generators 10.
Die Halbleiterschalter werden konstant eingeschaltet (Drei-Phasen-Kurzschluss wird ausgeführt). Weiter wird das Bremsdrehmoment auf einen Wert entsprechend der Rotationsbeschleunigung gesteuert. Das heißt, dass das Bremsdrehmoment ansteigt, wenn die Rotationsbeschleunigung positiv ist und das Bremsdrehmoment abfällt, wenn die Rotationsbeschleunigung negativ ist.
In diesem Fall wird das Durchschnittsziel-Drehmoment basierend auf der Differenz zwischen der Durchschnittsdrehzahl und der Zieldrehzahl bestimmend. Weiter wird das Zieldrehmoment als ein Wert berechnet, der durch Addieren zum Durchschnitts-Zieldrehmoment eines Wertes, der durch Multiplizieren der Rotationsbeschleunigung mit einer beliebigen vorbestimmten Zahl erhalten wird, erhalten wird.
Wie oben beschrieben, wählt gemäß der ersten Ausführungsform der Motorstoppabschnitt zuerst, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, den Stromerzeugungs-Bremsmodus aus, in welchem das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment am Motor angelegt wird. Durch die Stromerzeugungsoperation des Generators, um dadurch das Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment am Motor anzulegen und wählt dann den Kurzschluss-Bremsmodus aus, in welchem das Kurzschluss-Bremsdrehmoment am Motor angelegt wird, durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase der Ankerspule des Halbleiterschalters und indem der Feldstrom veranlasst wird, durch die Feldspule zu fließen, um dadurch das Kurzschluss-Bremsdrehmoment am Motor anzulegen.
Daher ist es möglich, die Motorstopp-Steuervorrichtung und das Motorstopp-Steuerverfahren zu erhalten, welche in der Lage sind, den Motor genau an der Zielstoppposition anzuhalten, ohne ein Rückschwingen zu verursachen, von kleinem Stromverbrauch sind und hohe Energieeffizienz aufweisen.
Das heißt, dass der Zeitraum des Kurzschluss-Bremsmodus soweit als möglich verkürzt werden kann, um den Stromverbrauch zu reduzieren, und kinetische Energie als elektrische Energie soweit als möglich gewonnen werden kann.
Weiter werden der Stromerzeugungs-Bremsmodus und der Kurzschluss-Bremsmodus miteinander kombiniert und somit ist Umschalten zum Kurzschluss-Bremsmodus in einem Zustand möglich, in welchem der Feldstrom erhöht wird. Daher kann eine hohe Antwortleistung realisiert werden.
Weiter kann durch Umschalten zwischen den Bremsmodi, welche verschiedene Drehmoment-Charakteristika aufweisen, die Leistungsfähigkeit des Steuerns der Stoppposition in einem breiten Rotationsbereich verbessert werden.
Weiter schaltet der Motorstoppabschnitt den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus um, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als die vorbestimmte Drehzahl ist.
In diesem Fall weist ein übliches Fahrzeug einen Drehsensor für den darin montierten Motor auf, und daher kann der Bremsmodus zu einem angemessenen Zeitpunkt umgeschaltet werden, ohne eine spezielle Vorrichtung hinzuzufügen.
Weiter wird die vorbestimmte Drehzahl basierend auf der Zeitkonstanten der Feldspule berechnet.
Daher ist es in einer Region, in der ein Zylinder-zu-Zylinder-Zeitraum des Motors länger als die Zeitkonstante der Feldspule ist, möglich, unnötigen Stromverbrauch und einen Zustand, in welchem genaue Steuerung unmöglich ist, zu verhindern, weil die Stopppositionssteuerung durch das Kurzschlussbremsen nicht effektiv funktionierte.
Weiter ist die vorbestimmte Drehzahl eine Drehzahl, an welcher, wenn der Nennstrom veranlasst wird, durch die Feldspule zu fließen, die erzeugte Spannung des Generators kleiner als die Batteriespannung der mit dem Generator verbundenen Batterie ist.
Daher wird der Stromerzeugungs-Bremsmodus bis zur Drehzahl an der Grenze zur Stromerzeugung aufrechterhalten. Daher kann die kinetische Energie als zu speichernder Strom regeneriert werden und somit kann eine hohe Energieeffizienz realisiert werden.
Weiter schaltet der Motorstoppabschnitt den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus um, wenn der aus dem Generator zur Batterie fließende Strom innerhalb des vorbestimmten Bereichs in die Nähe von 0 A fällt.
In diesem Fall wird der geladene Strom direkt detektiert, und somit kann der Stromerzeugungs-Bremsmodus bis zur letzten Minute aufrechterhalten werden. Daher kann die kinetische Energie als zu speichernder Strom regeneriert werden und somit kann eine hohe Energieeffizienz realisiert werden.
Weiterhin steuert der Motorstoppabschnitt den Feldstrom so, dass nach Umschalten zum Kurzschluss-Bremsmodus das Kurzschluss-Bremsdrehmoment mit verstreichender Zeit ansteigt.
Daher wird der Feldstrom so gesteuert, dass ein Drehmoment im Niederrotationsbereich ansteigt und somit das Rückschwingen verhindert werden kann.
Weiter ist der Motorstoppabschnitt konfiguriert, um: den Kurzschluss-Bremsmodus in den Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem der Feldstrom auf einen konstanten Stromwert gesteuert wird und Kurzschlussbremsen durch den Halbleiterschalter ein- und ausgeschaltet wird, und den Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem das Kurzschlussbremsen in einem Zustand gesetzt wird durch den Halbleiterschalter, und der Feldstrom gesteuert wird, einen Stromwert aufzuweisen, der ein Drehmoment erzeugt, das rotationale Fluktuationen des Motors aufhebt, zu unterteilen; und zwischen dem Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus und dem Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus umzuschalten, basierend auf der Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus, die basierend auf der Zeitkonstanten der Feldspule berechnet wird.
Daher wird im Niederrotationsbereich das Kurzschlussbremsen unter Verwendung des Feldstroms, in welchem die Steuerungsleistungsfähigkeit des Bremsdrehmoments hoch ist, eingeführt. Somit kann der Motor genau an der Zielstoppposition angehalten werden und können die Zylinder-zu-Zylinder-Variationen unabhängig von der Drehzahl reduziert werden. Auf diese Weise kann die Fahrbarkeit verbessert werden.
Weiterhin wird die Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus basierend auf der Zeitkonstanten der Feldspule berechnet. Somit kann der Effekt des Unterdrückens von Variationen bei der Drehzahl des Motors verbessert werden.
Weiterhin ist der Generator ein Generatormotor.
Daher, selbst in einem Fahrzeug, das einen Generatormotor als Startvorrichtung zum Neustart enthält, ist die vorliegende Erfindung anwendbar und kann die Fahrbarkeit ohne signifikante Hardware-Änderung verbessert werden.

Claims

Motorstopp-Steuervorrichtung, die auf ein Fahrzeug anzuwenden ist, welche einen Motorsteuerabschnitt enthält, der konfiguriert ist, Kraftstoffzufuhr an einen Motor zu stoppen, um den Motor anzuhalten, wenn eine Motorstoppbedingung erfüllt ist, und dann den Motor wieder zu starten, wenn eine Motorwiederstartbedingung erfüllt ist, wobei die Motorstopp-Steuervorrichtung umfasst: einen Generator vom Feldspulentyp, der mit dem Motor verbunden ist, wobei der Generator konfiguriert ist, einen durch eine Feldspule fließenden Feldstrom zu steuern, um einen Stromerzeugungsbetrag zu steuern, und eine Energetisierungsphase einer Ankerspule mit einem Halbleiterschalter zu schalten; und einen Motorstoppabschnitt, der konfiguriert ist, zwischen einem Stromerzeugungs-Bremsmodus, in welchem ein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment auf den Motor durch eine Stromerzeugungsoperation des Generators angelegt wird, und einem Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment auf den Motor angewendet wird, durch Kurzschließen jeder Energetisierungsphase der Ankerspule mit dem Halbleiterschalter und durch Verursachen des Feldstroms, durch die Feldspule zu fließen, umzuschalten, wobei der Motorstoppabschnitt konfiguriert ist, um, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, zuerst den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Anlegen des Stromerzeugungs-Bremsdrehmomentes an den Motor auszuwählen und dann den Kurzschluss-Bremsmodus zum Anlegen des Kurzschluss-Bremsdrehmoments an den Motor auszuwählen.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Motorstoppabschnitt den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus umschaltet, wenn eine Drehzahl des Motors kleiner als eine vorbestimmte Drehzahl ist.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Drehzahl basierend auf einer Zeitkonstante der Feldspule berechnet ist.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die vorbestimmte Drehzahl eine Drehzahl umfasst, bei der, wenn ein Nennstrom veranlasst wird, durch die Feldspule zu fließen, eine erzeugte Spannung des Generators kleiner als die Batteriespannung einer mit dem Generator verbundenen Batterie ist.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Motorstoppabschnitt den Stromerzeugungs-Bremsmodus zum Kurzschluss-Bremsmodus umschaltet, wenn ein Strom, der aus dem Generator zu einer mit dem Generator verbundenen Batterie fließt, innerhalb eines vorbestimmten Bereichs in der Umgebung von 0 A fällt.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Motorstoppabschnitt den Feldstrom so steuert, dass nach Umschalten in den Kurzschluss-Bremsmodus das Kurzschluss-Bremsdrehmoment mit Zeitverlauf ansteigt.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Motorstoppabschnitt konfiguriert ist, um: den Kurzschluss-Bremsmodus in einen Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem der Feldstrom auf einen konstanten Stromwert gesteuert ist, und das Kurzschlussbremsen durch den Halbleiterschalter ein- und ausgeschaltet ist, und einen Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem das Kurzschlussbremsen durch den Halbleiterschalter zu einem Ein-Zustand gesetzt wird und der Feldstrom gesteuert wird, einen Stromwert aufzuweisen, der ein Drehmoment erzeugt, das rotationale Fluktuationen des Motors aufhebt, zu unterteilen; und nach Umschalten zum Kurzschluss-Bremsmodus den Hochrotations-Kurzschluss-Bremsmodus auszuwählen, wenn die Drehzahl des Motors gleich oder größer als eine Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus ist, welche basierend auf der Zeitkonstante der Feldspule berechnet wird; und den Niederrotations-Kurzschluss-Bremsmodus auszuwählen, wenn die Drehzahl des Motors kleiner als die Drehzahl zum Umschalten des Kurzschluss-Bremsmodus ist.
Motorstopp-Steuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Generator einen Generatormotor umfasst.
Motorstopp-Steuerverfahren, das durch eine Motorstopp-Steuervorrichtung auszuführen ist, die in einem Fahrzeug angewendet ist, das konfiguriert ist, Kraftstoffzufuhr an einen Motor zu stoppen, um den Motor zu stoppen, wenn eine Motorstoppbedingung erfüllt ist, und dann den Motor neu zu starten, wenn eine Motorneustartbedingung erfüllt ist, wobei der Motorstopp-Steuerverfahren umfasst: Auswählen, wenn die Motorstoppbedingung erfüllt ist, eines Stromerzeugungs-Bremsmodus, in welchem ein Stromerzeugungs-Bremsdrehmoment an den Motor durch einen Stromerzeugungsbetrieb eines Generators angelegt wird, der mit dem Motor verbunden ist und konfiguriert ist, einen durch die Feldspule fließenden Feldstrom zu steuern, um den Stromerzeugungsbetrag zu steuern; und Auswählen, nachfolgend dem Auswählen des Stromerzeugungs-Bremsmodus, eines Kurzschluss-Bremsmodus, in welchem ein Kurzschluss-Bremsdrehmoment an den Motor angelegt wird, indem jede Energetisierungsphase einer Ankerspule des Generators mit einem Halbleiterschalter kurzgeschlossen wird, der konfiguriert ist, die Energetisierungsphase der Ankerspule zu schalten, und indem der Feldstrom veranlasst wird, durch die Feldspule zu fließen.