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Dokumentenidentifikation DE10053440B4 05.10.2006
Titel Stromdetektor, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird
Anmelder Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Tsurumi, Takafumi, Wako, Saitama, JP;
Ohnuki, Yasumichi, Wako, Saitama, JP
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Anmeldedatum 27.10.2000
DE-Aktenzeichen 10053440
Offenlegungstag 07.06.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.10.2006
IPC-Hauptklasse G01R 19/25(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G01R 15/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60K 6/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B60L 15/20(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Stromdetektor, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges, wie z.B. eines Elektrofahrzeuges oder eines Hybridfahrzeugs, verwendet wird, oder für die Verwendung in einem anderen System, das eine Stromerfassung erfordert.

4 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines herkömmlichen Stromdetektors zeigt, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Stromsensor, der ein Hall-Element verwendet. Das Hall-Element besitzt eine Funktion zum Ausgeben einer Spannung, die proportional ist zu (i) dem fließenden Strom und (ii) der erzeugten magnetischen Flußdichte.

5 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur des Stromsensors 1 zeigt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 7 ein Hall-Element. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet einen Kern, der einen magnetischen Fluß erzeugt, wenn Strom durch den Draht L fließt. Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung, die eine Spannung von 12V empfängt und diese in eine Spannung von 5V umsetzt und die umgesetzte Spannung ausgibt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Verstärkerschaltung, die unter Verwendung der Von der Stromversorgungsschaltung 9 ausgegebenen Spannung von 5V betrieben wird. Wenn die Spannung v1 vom Hall-Element 7 in die Verstärkerschaltung 10 eingegeben wird, verstärkt die Schaltung 10 die Spannung v1 und addiert ferner eine Offset-Spannung zur verstärkten Spannung hinzu und gibt die verstärkte Spannung einschließlich des Offsets als Spannung v2 aus. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Konstantstromerzeugungsschaltung zum Zuführen eines Konstantstroms zum Hall-Element 7. Die von der Stromversorgungsschaltung 9 ausgegebene Spannung von 5V wird als Referenzspannung der Konstantstromerzeugungsschaltung 11 zugeführt, wobei der obenerwähnte Konstantstrom definiert wird durch Potentialteilung der Referenzspannung unter Verwendung eines Widerstands.

In 4 bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen A/D-Umsetzer, der die über den Anschluß C vom Stromsensor 1 eingegebene Spannung empfängt und das Verhältnis der Eingangsspannung zu einer Referenzspannung berechnet, die von der Stromversorgungsschaltung 4 eingegeben wird, und das Verhältnis in einen digitalen Wert umsetzt und den digitalen Wert ausgibt. Hierbei setzt die Stromversorgungsschaltung 4 die Eingangsspannung 12V in die Spannung 5V um und liefert die Spannung 5V an den A/D-Umsetzer 3. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine CPU (Zentraleinheit) zum Empfangen des obenerwähnten Digitalwerts vom A/D-Umsetzer, die den Wert berechnet und ausgibt, der einen durch den Draht L fließenden Soll-Strom anzeigt. Das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung zum Betreiben der CPU 5.

Im folgenden wird die Operation des Stromdetektors, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird), mit der obenerwähnten Struktur erläutert.

Wenn eine Spannung von 12V über den Anschluß B in den Stromsensor 1 eingegeben wird, setzt die Stromversorgungsschaltung 9 die Spannung von 12V in die Spannung von 5V um und gibt die umgesetzte Spannung an das Hall-Element 7 und die Konstantstromerzeugungsschaltung 11 aus.

Wenn andererseits ein zu messender Soll-Strom durch den Draht L fließt, wird im Kern 8 ein magnetischer Fluß erzeugt. Wenn das Hall-Element 7 mit dem magnetischen Fluß beaufschlagt wird, gibt das Element 7 die Spannung v1, die proportional zum magnetischen Fluß ist, an die Verstärkerschaltung 10 aus. Die Verstärkerschaltung 10 verstärkt die Eingangsspannung v1 und addiert eine Offset-Spannung hinzu, so daß die Spannung v2 (0V ≤ v2 ≤ 5,0V) erhalten wird, und gibt die Spannung v2 über den Anschluß C an den A/D-Umsetzer 3 aus.

Wenn der A/D-Umsetzer 3 die Spannung v2 über den Anschluß C empfängt, berechnet der Umsetzer 3 das Verhältnis von v2 zur Referenzspannung (d.h. 5V), die über den Anschluß A von der Stromversorgungsschaltung 4 eingegeben wird, und setzt das berechnete Ergebnis in einen digitalen Wert um und gibt den digitalen Wert an die CPU 5 aus.

Um die Genauigkeit des Stromsensors 1 zu verbessern, sollte ein Konstantstrom (von der Konstantstromerzeugungsschaltung) stabil sein, d.h. er sollte nicht durch die Umgebung beeinflußt werden. Dementsprechend sollte die der Konstantstromerzeugungsschaltung zugeführte Spannung genau sein, weshalb als Stromversorgungsschaltung 9 eine genau betreibbare Stromversorgungsschaltung verwendet werden muß.

Außerdem sollte der A/D-Umsetzer 3 den Meßwert des Stromsensors 1 genau digitalisieren, weshalb die Stromversorgungsschaltung 4 ebenfalls genau sein sollte.

Um den Soll-Strom genau zu messen, müssen somit bei einem Stromdetektor in herkömmlicher Weise beide Stromversorgungsschaltungen 4 und 9 genau sein, so daß die Kosten hoch sind.

Außerdem können die Werte der Referenzspannung (5V) der Stromversorgungsschaltungen nicht genau gleich sein, wodurch ein Fehler erzeugt wird.

In der Steuerung des Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verursacht ferner ein solcher Fehler des Stromsensors gewiß einen Fehler in der Drehmomentsteuerung des Motors. Außerdem wirkt die Differenz zwischen dem wirklichen Wert und dem aktuellen erfaßten Wert wie ein Fehler des Steuerwerts, so daß Überschätzungen oder Unterschätzungen der Steuerung einen Stoß auf das Fahrzeug hervorrufen können, oder eine übermäßige Entladung oder Aufladung der Batterie, die als Stromquelle dient.

Somit muß das System z.B. unter Berücksichtigung eines Fehlers im erfaßten Strom konfiguriert sein; daher kann die Konfiguration beschränkt sein oder die Systemkosten können hoch sein.

Aus der DE 44 10 180 A1 ist ein Stromstärkenmeßgerät mit Hallsensoren bekannt, die in Abhängigkeit von einem Strom eine Spannung ausgeben. Diese wird einem Verstärker und anschließend direkt einem A/D-Wandler zugeführt.

Aus der DE 39 42 167 C2 ist eine Fehlererfassungseinrichtung mit einem Stromsensor, einem A/D-Wandler und einer CPU bekannt.

Aus der DE 43 32 555 A1 ist eine elektrische Verteilungseinrichtung mit Drehmomentschätzvermögen bekannt, die Stromsensoren aufweist. Deren Signale werden über Widerstände als Spannungen ausgegebenen und in einer Computereinrichtung vorverstärkt und einer A/D-Wandlung unterzogen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stromdetektor zu schaffen, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird, wobei eine genaue Strommessung durchgeführt werden kann ohne Verwendung spezieller genauer Stromversorgungsschaltungen.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Stromdetektor gemäß Anspruch 1 angegeben, Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Ausgangsspannung von einer einzelnen Stromversorgungsschaltung zum Detektor zum Erfassen des Soll-Stroms und zum Analog/Digital-Umsetzer geliefert; somit ist keine besonders genaue Stromversorgungsschaltung erforderlich, wobei ein genaues Meßergebnis erhalten werden kann durch Verwenden einer kostengünstigen Stromversorgungsschaltung, deren Genauigkeit relativ gering ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur einer Ausführungsform des Stromdetektors zeigt, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird, gemäß der vorliegenden Erfindung.

2 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines Stromsensors als Bestandteil des in 1 gezeigten Stromdetektors zeigt.

3 ist ein Graph, der die von der Verstärkerschaltung 30 ausgegebene Spannung bezüglich des durch den Draht L fließenden Stroms zeigt.

4 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines herkömmlichen Stromdetektors zeigt, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird.

5 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur eines Stromsensors als Bestandteil des in 4 gezeigten Stromdetektors zeigt.

6 ist ein Blockschaltbild, das ein Steuersystem eines Parallel-Hybridfahrzeuges zeigt, auf das der Stromdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im folgenden wird eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen genauer beschrieben.

6 ist ein Blockschaltbild, das ein Steuersystem eines Parallel-Hybridfahrzeuges (einer Art Hybridfahrzeug) zeigt, auf das ein Stromdetektor gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet wird. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 110 eine Maschine, die betrieben wird durch Verbrennen einer geeigneten Menge an Kraftstoff, während das Bezugszeichen 102 einen Motor bezeichnet, der zusammen mit der Maschine verwendet wird und unter Verwendung elektrischer Energie betrieben wird. Die Antriebskraft, die sowohl von der Maschine 110 als auch vom Motor 102 erzeugt wird, wird über ein Getriebe (nicht gezeigt: automatisches oder manuelles Getriebe) auf die Antriebsräder (ebenfalls nicht gezeigt) übertragen. Wenn das Fahrzeug verzögert, wird die Drehung der Antriebsräder auf den Motor 102 übertragen und der Motor 102 wirkt wie ein Generator, so daß die kinetische Energie der Fahrzeugkarosserie wiedergewonnen wird und als elektrische Energie gespeichert wird.

Das Bezugszeichen 101 bezeichnet eine Hauptbatterie zum Zuführen elektrischer Leistung zum Motor 102, wenn das Fahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft des Motors 102 angetrieben wird. Wie oben erläutert worden ist, dient der Motor 102 als Generator bei der Verzögerung (des Fahrzeugs) oder dergleichen, wobei die Hauptbatterie 102 die durch die Generatorwirkung unter Verwendung des Motors 102 erhaltene elektrische Energie speichert. Die Hauptbatterie 110 enthält mehrere Module, die in Serie verbunden sind, wobei in jedem Modul mehrere Zellen in Serie verbunden sind, um eine hohe Spannung (hier 144 V) auszugeben. Ein Temperatursensor 117 ist am jeweiligen Modul der Hauptbatterie 101 angebracht, wobei die Module in einem Batteriekasten enthalten sind, der einen Lufteinlaß und einen Luftauslaß für eine Luftkühlung der Module umfaßt. Außerdem ist ein Kühlgebläse 118 am Luftauslaß vorgesehen. Der Lufteinlaß des Batteriekastens ist geeignet angeordnet, um Luft von innerhalb des Fahrzeuges einzulassen, während der Luftauslaß geeignet angeordnet ist, um die vom Kühlgebläse 118 ausgestoßene Luft aus dem Fahrzeug nach außen zu leiten.

Das Bezugszeichen 109 bezeichnet eine Maschinensteuereinheit, die die Maschinendrehzahl Ne, die Fahrzeuggeschwindigkeit, den Niederdrückungsgrad Ap des Gaspedals und dergleichen in vorgegebenen Intervallen überwacht. Auf der Grundlage des Überwachungsergebnisses ermittelt ein (nicht gezeigter) Fahrmodusermittlungsabschnitt, der in der Maschinensteuereinheit 109 enthalten ist, den Fahrmodus des Fahrzeuges. Das vorliegende Fahrzeug besitzt vier Fahrmodi: (i) einen Unterstützungsmodus, in dem das Fahrzeug beschleunigt wird, (ii) einen Verzögerungsmodus, in dem das Fahrzeug verzögert wird, (iii) einen Reisemodus, in dem das Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit fährt, und (iv) einen Leerlaufmodus, in welchem das Fahrzeug hält, während die Maschine läuft.

Die Maschinensteuereinheit 109 sendet ferner Daten zur Motorsteuereinheit 108, die sich auf den Fahrmodus beziehen. Wenn die Motorsteuereinheit 108 die Daten, die sich auf den Fahrmodus beziehen, von der Maschinensteuereinheit 109 empfängt, schaltet (d.h. wählt) der (nicht gezeigte) Verstärkungsfaktorschaltabschnitt in der Steuereinheit 108 den Verstärkungsfaktor auf der Grundlage der Daten, wobei ein Rückkopplungsverarbeitungsabschnitt (ebenfalls nicht gezeigt) eine Leistungsansteuereinheit 103 entsprechend dem ausgewählten Verstärkungsfaktor steuert, so daß die Leistungsansteuereinheit 103 die Menge an elektrischer Leistung steuert, die vom Motor 102 empfangen wird oder zu diesem gesendet wird.

Das Bezugszeichen 119 bezeichnet eine Batteriesteuereinheit, die die Restbatterieladung (bezeichnet mit "SOC" (Ladezustand)) der Hauptbatterie 101 berechnet. Um die Hauptbatterie 101 zu schützen, steuert die Batteriesteuereinheit 119 ferner das Kühlgebläse 118, das in dem Batteriekasten eingebaut ist, der die Hauptbatterie 101 enthält. Bei dieser Steuerung wird die Temperatur der Hauptbatterie 101 kleiner oder gleich einem vorgegebenen Wert gehalten.

Die obenerwähnte Maschinensteuereinheit 109, die Motorsteuereinheit 108und die Batteriesteuereinheit 119 sind unter Verwendung einer CPU (Zentraleinheit) und eines Speichers verwirklicht, wobei die Funktion der jeweiligen Steuereinheit verwirklicht wird durch Ausführen eines jeweils spezifischen Softwareprogramms.

Das Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Leistungsansteuereinheit, die drei parallel verbundene Sätze von zwei Schaltelementen umfaßt, die in Serie geschaltet sind. Die Ein/Aus-Schaltoperationen der Schaltelemente in der Leistungsansteuereinheit 103 werden von einem (nicht gezeigten) Rückkopplungsverarbeitungsabschnitt ausgeführt, der in der Motorsteuereinheit 108 vorgesehen ist. Entsprechend den Ein/Aus-Schaltoperationen wird der von der Hauptbatterie 101 zur Leistungsansteuereinheit 103 zugeführte Gleichstrom in einen Dreiphasen-Wechselstrom umgesetzt, wobei der umgesetzte Dreiphasen-Wechselstrom über drei Phasenleitungen 103u, 103v und 103w dem Motor 102 zugeführt wird.

Das Bezugszeichen 120 bezeichnet eine 12V-Batterie zum Betreiben verschiedener Arten elektrischer Anlagen 5. Diese 12V-Batterie 120 ist über einen Gleichstromumsetzer 104 mit den Leitungen zum Verbinden der Hauptbatterie 101 und der Leistungsansteuereinheit 103 verbunden. Der Gleichstromumsetzer 104 reduziert die Spannung (144V), die von der Hauptbatterie 101 geliefert wird, auf 12V und liefert die reduzierte Spannung an die elektrische Anlage 105 und die 12V-Batterie 120.

Das Bezugszeichen 121 bezeichnet einen Vorladeschaltschütz, während das Bezugszeichen 122 einen Hauptschaltschütz bezeichnet. Die Hauptbatterie 101 und die Leistungsansteuereinheit 103 sind über diese Schaltschütze verbunden. Die Ein/Aus-Schaltoperationen des Vorladeschaltschützes 121 und des Hauptschaltschützes 122 werden von der Motorsteuereinheit 108 ausgeführt. Das Bezugszeichen 123 bezeichnet einen Widerstand zum Begrenzen des Vorladestroms zur Hauptbatterie 101 bei der Vorladeoperation, d.h. wenn der Vorladeschaltschütz 121 eingeschaltet ist.

Das Bezugszeichen 124 bezeichnet einen Rotationssensor zum Erfassen der Drehzahl des Motors 102. Die Bezugszeichen 125u, 125v und 125w bezeichnen Stromdetektoren im vorliegenden Steuersystem zum Steuern des Motors zum Antreiben des Fahrzeuges, wobei die Stromdetektoren 125u, 125v und 125w jeweils Ströme erfassen, die durch die drei Phasenleitungen 103u, 103v und 103w fließen. Die vom Drehzahlsensor 124 erfaßte Drehzahl und die von den obenerwähnten Stromdetektoren 125u, 125v und 125w erfaßten Stromwerte werden in die Motorsteuereinheit 108 eingegeben. Die interne Struktur der jeweiligen Stromdetektoren (125u, 125v und 125w) wird später mit Bezug auf 1 genauer erläutert.

Das Bezugszeichen 106a bezeichnet einen Spannungssensor, der sehr dicht an den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101 zwischen den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101 und den Anschlüssen 103a der Leistungsansteuereinheit 103 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 106b bezeichnet einen Stromsensor, der sehr dicht an einem Anschluß 101a der Hauptbatterie 101 angeordnet ist. Das heißt, der Spannungssensor 106a erfaßt die Spannung zwischen den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101, während der Stromsensor 106b den durch den relevanten Anschluß 101a der Hauptbatterie 101 fließenden Strom erfaßt. Diese zwei Sensoren, d.h. der Spannungssensor 106a und der Stromsensor 106b, bilden den ersten Leistungserfassungsabschnitt 106. Der vom Spannungssensor 106a erfaßte Spannungswert und der vom Stromsensor 106b erfaßte Stromwert werden in die Motorsteuereinheit 108 und in die Batteriesteuereinheit 119 eingegeben.

Das Bezugszeichen 107a bezeichnet einen Spannungssensor, der sehr dicht an den Anschlüssen 103a der Leistungsansteuereinheit 103 zwischen den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101 und den Anschlüssen 103a der Leistungsansteuereinheit 103 angeordnet ist. Das Bezugszeichen 107b bezeichnet einen Stromsensor, der sehr dicht an einem Anschluß 103a der Leistungsansteuereinheit 103 angeordnet ist. Das heißt, der Spannungssensor 107a erfaßt die Spannung zwischen den Anschlüssen 103a der Leistungsansteuereinheit 103, während der Stromsensor 107b den durch den relevanten Anschluß 103a der Leistungsansteuereinheit 103 fließenden Strom erfaßt. Diese zwei Sensoren, d.h. der Spannungssensor 107a und der Stromsensor 107b, bilden den zweiten Leistungserfassungsabschnitt 107. Der vom Spannungssensor 107a erfaßte Spannungswert und der vom Stromsensor 107b erfaßte Stromwert werden in die Motorsteuereinheit 108 eingegeben.

Der Gleichspannungsumsetzer 104 ist mit einer Position zwischen den Stromsensoren 106b und 107b verbunden, die in der Leitung zum Verbinden des relevanten Anschlusses 101a der Hauptbatterie 101 und des relevanten Anschlusses 103a der Leistungsansteuereinheit 103 vorgesehen sind; somit ist der vom Stromsensor 107b erfaßte Strom die Summe des vom Stromsensor 106b erfaßten Stroms und des durch den Gleichspannungsumsetzer 104 fließenden Stroms.

Im folgenden wird die Operation des Steuersystems des Hybridfahrzeugs mit der obenerwähnten Struktur erläutert. Zuerst berechnet die Batteriesteuereinheit 119 die Restbatterieladung SOC der Batterie 101 auf der Grundlage des Stroms und der Spannung an den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101 und sendet den berechneten Wert zur Motorsteuereinheit 108. Die Motorsteuereinheit 108 sendet die empfangene SOC zur Maschinensteuereinheit 109.

Ein (nicht gezeigter) Soll-Leistung-Berechnungsabschnitt, der in der Maschinensteuereinheit 109 vorgesehen ist, berechnet einen Soll-Leistungswert auf der Grundlage der Restbatterieladung SOC, des Niederdrückungsgrades Ap des Gaspedals, der Maschinendrehzahl Ne, der Fahrzeuggeschwindigkeit, des Luftansaugdurchlaß-Unterdrucks Pb, des Ein/Aus-Zustands der Maschine und dergleichen. Außerdem ermittelt ein (nicht gezeigter) Fahrmodusermittlungsabschnitt den aktuellen Fahrmodus des Fahrzeugs aus dem Unterstützungsmodus, dem Verzögerungsmodus, dem Reisemodus und dem Leerlaufmodus.

Gemäß der Soll-Leistung berechnet der (nicht gezeigte) Rückkopplungsverarbeitungsabschnitt, der in der Motorsteuereinheit 108 vorgesehen ist, die für den Motor 102 erforderliche Leistung. Wenn außerdem die Motorsteuereinheit 108 von der Maschinensteuereinheit 109 Daten empfängt, die sich auf dem Fahrmodus beziehen, führt die Steuereinheit 108 eine Steueroperation aus, die für den Fahrmodus geeignet ist. Genauer, wenn der Fahrmodus der Unterstützungsmodus oder der Verzögerungsmodus ist, führt die Motorsteuereinheit 108 eine Rückkopplungssteuerung aus, um die an den Anschlüssen 103a der Leistungsansteuereinheit 103 gemessene Leistung, d.h. die vom zweiten Leistungserfassungsabschnitt 107 erfaßte Leistung, an die obenerwähnte Soll-Leistung anzupassen. Wenn andererseits der Fahrmodus der Reisemodus oder der Leerlaufmodus ist, führt die Motorsteuereinheit 108 eine Rückkopplungssteuerung aus, um die an den Anschlüssen 101a der Hauptbatterie 101 gemessene Leistung, d.h. die vom ersten Leistungserfassungsabschnitt 106 erfaßte Leistung, an die obenerwähnte Soll-Leistung anzupassen. Wenn außerdem die Maschine 101 gestartet wird, steuert die Motorsteuereinheit 108 die Leistungsansteuereinheit 103 so, daß die Startoperation der Maschine 110 unter Verwendung des Motors 102 gesteuert wird.

Die Maschinensteuereinheit 109, die Motorsteuereinheit 108 und die Batteriesteuereinheit 119 arbeiten wie oben erläutert mit einer vorgegebenen Operationszeitsteuerung, um die Maschine 110, den Motor 102 und die Hauptbatterie 101 zu steuern, wodurch das Hybridfahrzeug gesteuert wird.

1 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur des Stromdetektors 125u (siehe 6) im obenerwähnten Steuersystem zum Steuern des Motors zum Antreiben des Fahrzeuges zeigt. Hierbei weisen die anderen Stromdetektoren 125v und 125w die gleiche Struktur auf.

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Stromsensor, der ein Hall-Element verwendet.

2 ist ein Blockschaltbild, das die Struktur des Stromsensors 21 zeigt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 27 ein Hall-Element, während das Bezugszeichen 28 einen Kern bezeichnet, das Bezugszeichen 30 eine Verstärkerschaltung bezeichnet und das Bezugszeichen 31 eine Konstantstromerzeugungsschaltung bezeichnet. Diese Strukturelemente sind dieselben wie diejenigen in 5. Der in der Verstärkerschaltung 30 verwendete Operationsverstärker hat hier die Funktion des Ausgebens einer Spannung bis zu ungefähr demselben Pegel wie demjenigen der zugeführten Spannung.

Der Unterschied der in 2 gezeigten Schaltung zu der in 5 gezeigten Schaltung besteht darin, daß die Stromversorgungsschaltung 9 in 5weggelassen ist.

In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 23 einen A/D-Umsetzer, während das Bezugszeichen 25 eine CPU bezeichnet, wobei diese Elemente ebenfalls dieselben sind wie diejenigen, die in 4 gezeigt sind. Das Bezugszeichen 33 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung zum Umsetzen der Eingangsspannung (z.B. 12V) auf 5V und zum Ausgeben der umgesetzten Spannung. Diese Stromversorgungsschaltung 33 ist nicht besonders genau.

Wie oben erläutert worden ist, wird im Stromdetektor 125u im Steuersystem zum Steuern des Motors zum Antreiben des Fahrzeuges der Ausgang von der Stromversorgungsschaltung 33 sowohl an den A/D-Umsetzer 33 als auch an die Konstantstromerzeugungsschaltung 31 angelegt.

Im folgenden wird die Operation des Sensors zum Steuern des Motors mit der obenerwähnten Struktur erläutert.

Die Stromversorgungsschaltung 33 setzt die 12V-Gleichstromversorgungsspannung auf eine stabilisierte Spannung Vs von 5V um und gibt die Spannung Vs aus. Wie oben erläutert worden ist, ist die Stromversorgungsschaltung 33 nicht besonders genau; somit wird angenommen, daß die Ausgangsspannung Vs sich innerhalb eines Bereiches von 4,8 bis 5,2V aufgrund von Schwankungen der 12V-Stromquelle, Schwankungen der Temperatur oder dergleichen ändert.

Wenn angenommen wird, daß der zu erfassende Soll-Strom innerhalb des Bereiches von –100 A bis +100 A liegt, wie in 3 gezeigt, ändert sich der Ausgang der Verstärkerschaltung 30 von 4,8V bis 5,2V bezüglich des maximalen Stroms von 100 A. Bezüglich des Stroms unterhalb von 100 A ändert sich ferner die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 30 aufgrund von Schwankungen in der Spannung Vs. Andererseits liegt die Spannung Vs ferner am A/D-Umsetzer 23 an; wenn somit die Spannung Vs schwankt, verändert sich auch die für die A/D-Umsetzung verwendete Referenzspannung in derselben Richtung wie die Ausgangsspannung der Verstärkerschaltung 30. Als Ergebnis wird der A/D-Umsetzer durch die Änderung der Spannung Vs nicht beeinflußt und gibt ein stabiles Umsetzungsergebnis aus, unabhängig von der Änderung der Spannung Vs.

Der Stromdetektor in der obigen Ausführungsform kann ferner als Stromsensor 106a und 107b verwendet werden.

Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde mit Bezug auf die Zeichnungen genauer erläutert, jedoch sind spezifische Ausführungsformen nicht auf die obenerwähnten Ausführungsformen beschränkt, wobei eine Konfigurationsabwandlung oder -änderung innerhalb des Umfangs und Geistes der vorliegenden Erfindung möglich ist.

Ein Stromdetektor, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird, wobei der Stromdetektor keine besonders genaue Stromversorgungsschaltung erfordert und ein genaues Meßergebnis erhalten werden kann durch Verwenden einer kostengünstigen Stromversorgungsschaltung, deren Genauigkeit relativ gering ist. Der Stromdetektor umfaßt einen Detektor zum Ausgeben einer Spannung, die einem Soll-Strom entspricht, wobei der Detektor ein Stromerfassungselement zum Erfassen des Soll-Stroms, einen Verstärker zum Verstärken und Ausgeben des Ausgangssignals vom Detektor, einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umsetzen des Ausgangssignals vom Verstärker in digitale Daten und eine Stromversorgungsschaltung zum Liefern einer Ausgangsspannung sowohl an den Detektor als auch an den Analog/Digital-Umsetzer aufweist.


Anspruch[de]
Stromdetektor, der in einem Steuersystem zum Steuern eines Motors zum Antreiben eines Fahrzeuges verwendet wird, und der umfaßt:

einen Detektor (27) zum Ausgeben einer Spannung, die einem zu erfassenden Strom entspricht, wobei der Detektor ein Stromerfassungselement (7) besitzt zum Erfassen des Stroms;

einen Verstärker (30) zum Verstärken und Ausgeben des Ausgangssignals vom Detektor;

einen Analog/Digital-Umsetzer (23) zum Umsetzen des Ausgangssignals vom Verstärker (30) in digitale Daten;

und eine Stromversorgungsschaltung (33) zum Umsetzen einer Eingangsspannung in eine vorbestimmte Gleichspannung und zum Zuführen der vorbestimmten Gleichspannung an den Detektor (27), den Verstärker (30) und Analog-Digital-Umsetzer (23), wobei die vorbestimmte Gleichspannung an das Stromerfassungselement (7) des Detektors (27) angelegt wird, der Verstärker (30) durch die vorbestimmte Gleichspannung betrieben wird und

der Analog/Digital-Umsetzer (23) das Verhältnis des Ausgangsignals des Verstärkers (30) zu einer Referenzspannung bestimmt und dieses Verhältnis in einen digitalen Wert umsetzt.
Stromdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (27) umfaßt:

ein Hall-Element (7), das als das Stromerfassungselement (7) dient;

einen Kern (8) zum Beaufschlagen des Hall-Elements mit einem magnetischen Fluß, der dem zu erfassenden Strom entspricht; und

eine Konstantstromerzeugungsschaltung (11) zum Zuführen eines Konstantstroms zum Hall-Element (7).
Stromdetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker (30) eine Offset-Spannung zur verstärkten Spannung addiert und die verstärkte Spannung einschließlich des Offsets ausgibt. Stromdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug ist, das den Motor (102) zum Unterstützen der Ausgangsleistung einer Maschine (110) verwendet.






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