DE112009001196T5

DE112009001196T5 - Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112009001196T5
Application number: DE112009001196T
Authority: DE
Inventors: Masaharu Toyota-shi Yamashita
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-04-04
Also published as: US8643212B2; WO2009138831A1; US20110057510A1; CN102224057B; DE112009001196T8; CN102224057A; JP4631930B2; JP2009274548A; DE112009001196B4

Abstract

Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit:
einer Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angesteuert wird, und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind;
einer Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zuführung der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Einsatz der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist;
einem Ladungsgrößensteuerabschnitt, der das Laden der Hilfsenergiequelle steuert, derart, dass eine Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie eine Sollladungsmenge;
einem Verzögerungszustandserfassungsabschnitt, der einen Verzögerungszustand eines Fahrzeugs erfasst; und
einem Sollladungsgrößeneinstellabschnitt, der die Sollladungsgröße auf der Basis des durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs so festlegt, dass die Sollladungsgröße dann,...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, das eine Hauptenergiequelle, die elektrische Energie zu einer Mehrzahl von elektrischen, fahrzeugmontierten Verbrauchern speist, und eine Hilfsenergiequelle aufweist, die mit von der Hauptenergiequelle abgegebener elektrischer Leistung geladen wird, und auf ein Verfahren zum Steuern der Energieversorgungseinrichtung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Als Beispiel enthält eine elektrische Lenkvorrichtung allgemein einen Elektromotor, der ein Lenkunterstützungsdrehmoment für eine Drehbetätigung eines Lenkrads bereitstellt. Das Lenkunterstützungsdrehmoment wird durch Steuern der Zuführung von elektrischer Leistung bzw. Strom oder Spannung zu dem Elektromotor eingestellt. Eine derartige elektrische Lenkvorrichtung bzw. Servolenkung arbeitet mit einer fahrzeugmontierten Energiequelle (einer Batterie und einem Kraft- oder Leistungsgenerator) als eine Energiequelle und verbraucht viel elektrische Leistung. Beispielsweise enthält eine Vorrichtung, wie sie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2007-91122 ( JP-A-2007-91122 ) vorgeschlagen ist, eine Hilfsenergiequelle, die die fahrzeugmontierte Energiequelle unterstützt. Die Hilfsenergiequelle ist parallel zu einer Energie- bzw. Strom- oder Spannungsversorgungsleitung geschaltet, die sich von der fahrzeugseitig montierten Energieversorgung (im Folgenden hier als ”Hauptenergiequelle” bezeichnet) zu einer Motortreiberschaltung erstreckt. Die Hilfsenergiequelle wird mit elektrischer Energie geladen, die von der Hauptenergiequelle abgegeben wird. Die Hilfsenergiequelle speist die elektrische Leistung zu der Motortreiberschaltung unter Verwendung der elektrischen Leistung, mit der die Hilfsenergiequelle geladen wird.
Die in der Veröffentlichung Nr. 2007-91122 vorgeschlagene Einrichtung enthält einen Energiezuführungsschalter, der die Zuführung von elektrischer Leistung von der Hilfsenergiequelle zu der Motortreiberschaltung bzw. Motorantriebsschaltung zulässt und sperrt. Wenn eine für den Betrieb des Elektromotors benutzte elektrische Ziel- bzw. Sollleistung größer ist als ein vorbestimmter Wert, wird der Energiezuführungsschalter eingeschaltet, um eine Energieversorgungsschaltung zu bilden, die elektrische Leistung von der Hilfsenergiequelle zu der Motortreiberschaltung speist. Die Einrichtung enthält weiterhin einen Ladeschalter, der das Laden der Hilfsenergiequelle mit der von der Hauptenergiequelle abgegebenen elektrischen Leistung zulässt und sperrt. Wenn auf der Grundlage einer Spannung zwischen beiden Anschlüssen der Hilfsenergiequelle ermittelt wird, dass sich die Hilfsenergiequelle nicht in einem vollständig geladenen Zustand befindet, wird der Ladeschalter eingeschaltet, um die Hilfsenergiequelle mit von der Hauptenergiequelle abgegebener elektrischer Leistung zu laden.
Bei der in der Veröffentlichung Nr. 2007-91122 vorgeschlagenen Vorrichtung wird die Hilfsenergiequelle geladen, wenn die Spannung zwischen den beiden Anschlüssen der Hilfsenergiequelle niedriger ist als eine Referenzspannung. Dies bedeutet, dass die Hilfsenergiequelle einfach auf der Basis der Spannung zwischen den beiden Anschlüssen der Hilfsenergiequelle geladen wird. Es wird daher keine effektive Ladungssteuerung in Abhängigkeit von dem Fahrzustand des Fahrzeugs ausgeführt.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug und auf ein Verfahren zum Steuern der Energieversorgungseinrichtung, bei der eine Hilfsenergiequelle in Abhängigkeit von einem Fahrzustand eines Fahrzeugs effektiv geladen wird.
Ein erster Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Energieversorgungseinrichtung enthält eine Hauptenergiequelle, die einen Leistungs- bzw. Strom- oder Spannungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung von elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; eine Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle mit der von der Hauptenergiequelle abgegebenen elektrischen Leistung geladen wird, und die Hilfsenergiequelle die Zuführung von elektrischer Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Leistung, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist oder wird, unterstützt; einen Lademengensteuerabschnitt, der das Laden der Hilfsenergiequelle steuert, derart, dass eine Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle gleich groß wie eine Ladungs-Ziel- bzw. Soll-Größe oder -Menge ist; einen Verzögerungszustandserfassungsabschnitt, der einen Verzögerungszustand eines Fahrzeugs erfasst; und einen Ziel- bzw. Sollladungsgrößeneinstellabschnitt bzw. Sollladungsmengeneinstellabschnitt, der die Zielgröße bzw. Zielmenge der Ladung auf der Basis des Verzögerungszustands des Fahrzeugs, der durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfasst ist, so einstellt, dass dann, wenn das Fahrzeug verzögert bzw. sich verlangsamt, die Sollladungsgröße bzw. -menge größer ist als die Sollladungsgröße bzw. -menge, wenn das Fahrzeug nicht verzögert bzw. nicht langsamer wird.
Gemäß dem ersten Aspekt ist die Hilfsenergiequelle parallel zu der Schaltung geschaltet, die die Hauptenergiequelle mit der spezifischen elektrischen Last verbindet. Die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung wird daher zu der spezifischen elektrischen Last und der Hilfsenergiequelle gespeist. Die Hilfsenergiequelle wird mit der elektrischen Leistung gespeist, die von der Hauptenergiequelle bereitgestellt wird, und es unterstützt die Hilfsenergiequelle die Zuführung von elektrischer Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Leistung, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist. Der Ladungsgrößensteuerabschnitt steuert das Laden der Hilfsenergiequelle derart, dass die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle gleich der Ladungssollgröße bzw. Ladungszielmenge ist.
Wenn das Fahrzeug verzögert bzw. langsamer wird, wird die im Fahrzeug vorhandene kinetische Energie üblicherweise durch eine Bremse verbraucht. In dieser Situation liegt eine überschüssige kinetische Energie vor. Demgemäß sind bei dem ersten Aspekt der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt und der Ziel- bzw. Sollladungsgrößeneinstellabschnitt vorgesehen. Die überschüssige kinetische Energie wird aktiv rückgewonnen, und es wird die rückgewonnene Energie zur Ladung der Hilfsenergiequelle benutzt.
Der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfasst den Verzögerungszustand des Fahrzeugs (d. h. den Zustand des Fahrzeugs, bei dem sich eine Fahrzeuggeschwindigkeit verringert). Als Beispiel kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt aufweisen, und es kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt die Verzögerung auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit berechnen. Weiterhin kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt auch einen Bremserfassungsabschnitt enthalten, der eine Bremsbetätigung bzw. einen Bremsvorgang erfasst, und es kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt den Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis des Bremsvorgangs erfassen. Weiterhin kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt einen Bremsdruckerfassungsabschnitt enthalten, der einen Bremsdruck erfasst, und es kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt den Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis des Bremsdrucks detektieren. Ferner kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt auch einen Beschleunigungserfassungsabschnitt enthalten, der die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs detektiert, und es kann der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt den Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis der Längsbeschleunigung des Fahrzeugs ermitteln.
Der Sollladungsmengeneinstellabschnitt legt die Sollladungsmenge bzw. Sollladungsgröße in der Hilfsenergiequelle derart fest, dass die Sollladungsmenge dann, wenn das Fahrzeug verzögert bzw. langsamer wird, größer ist als die Sollladungsmenge in dem Fall, dass das Fahrzeug nicht langsamer wird. Der Ladungsmengensteuerabschnitt steuert daher dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, die Ladung der Hilfsenergiequelle auf der Basis der Sollladungsmenge, die erhöht ist. Die überschüssige kinetische Energie wird demzufolge effektiv zur Ladung der Hilfsenergiequelle über den Leistungsgenerator eingesetzt. Als Ergebnis wird die Hilfsenergiequelle effizient geladen. Dies erhöht die Fähigkeit der Hilfsenergiequelle, elektrische Leistung zu der spezifischen elektrischen Last bzw. dem spezifischen elektrischen Verbraucher zu speisen.
Der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt kann das Ausmaß der Verzögerung des Fahrzeugs erfassen, und es kann die Sollladungsmenge so festgelegt werden, dass sie vergrößert wird, wenn das Ausmaß der Verzögerung des Fahrzeugs anwächst bzw. dass sie entsprechend dem Ausmaß der Verzögerung des Fahrzeugs vergrößert wird. Als Beispiel kann der Ladungsmengensteuerabschnitt auch einen Ladungsmengenerfassungsabschnitt enthalten, der das Ausmaß bzw. die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle erfasst, und es kann das Laden so gesteuert werden, dass die erfasste Größe der Ladung gleich der Sollladungsmenge bzw. Sollladungsgröße ist.
Bei dem ersten Aspekt kann die Energieversorgungseinrichtung weiterhin einen Ladestrombegrenzungsabschnitt, der einen zu der Hilfsenergiequelle fließenden Ladestrom auf einen Wert begrenzt, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; und einen Obergrenzen-Stromeinstellabschnitt aufweisen, der den oberen Grenzwert auf der Basis des Verzögerungszustands des Fahrzeugs, der durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfasst ist, so einstellt, dass der obere Grenzwert dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Bei dieser Konfiguration begrenzt der Ladestrombegrenzungsabschnitt den Ladestrom, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, auf einen Wert, der gleich groß wie oder kleiner als der obere Grenzwert ist. Der Ladestrombegrenzungsabschnitt verringert demzufolge die Möglichkeit, dass ein übermäßiger Strom zwischen der Hauptenergiequelle und der Hilfsenergiequelle fließt, wodurch die Energieversorgungseinrichtung geschützt wird. Der Obergrenzenstromeinstellabschnitt legt den oberen Grenzwert des Ladestroms so fest, dass der obere Grenzwert des Ladestroms dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als der obere Grenzwert in dem Fall, dass das Fahrzeug nicht verzögert wird. Demzufolge werden sowohl die Sollladungsmenge als auch der obere Grenzwert des Ladestroms dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, so festgelegt, dass sie größer sind als diejenigen in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird. Es ist daher möglich, die Hilfsenergiequelle effizient in einer kurzen Zeitdauer zu laden. Der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt kann das Ausmaß der Verzögerung des Fahrzeugs erfassen, und es kann der obere Grenzwert des Ladestroms so festgelegt werden, dass er sich vergrößert, wenn sich das Ausmaß der Verzögerung des Fahrzeugs erhöht bzw. sich der obere Grenzwert des Ladestroms entsprechend dem Ausmaß der Vergrößerung der Verzögerung des Fahrzeugs erhöht.
Gemäß dem ersten Aspekt kann die spezifische elektrische Last ein elektrischer Aktuator bzw. Aktor einer elektrischen Lenkhilfe bzw. Servolenkeinrichtung sein, die ein Lenkhilfsdrehmoment erzeugt, das einen von einem Fahrer durchgeführten Lenkvorgang unterstützt.
Bei dieser Konfiguration ist die spezifische elektrische Last der elektrische Aktuator der elektrischen Servolenkeinrichtung, die das Lenkhilfsdrehmoment generiert, das den von dem Fahrer durchgeführten Lenkvorgang unterstützt. Bei der elektrischen Servolenkeinrichtung ist die von dem elektrischen Aktuator aufgenommene elektrische Leistung groß, da ein großes Servolenkdrehmoment generiert werden muss. Wenn von dem elektrischen Aktuator große elektrische Leistung verbraucht bzw. aufgenommen wird, unterstützt demzufolge die Hilfsenergiequelle die Zufuhr der elektrischen Leistung.
Das Lenkunterstützungsverhalten wird bei einer Abnahme der Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle nachteilig beeinflusst. Bei dieser Konfiguration wird jedoch dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, die überschüssige kinetische Energie effektiv zum Laden der Hilfsenergiequelle über den Leistungsgenerator eingesetzt. Als Ergebnis dessen ist es möglich, die Fähigkeit der Hilfsenergiequelle zur Bereitstellung der elektrischen Energie auf einem hohen Pegel zu halten und demzufolge ein gutes Servolenkverhalten aufrechtzuerhalten.
Die Energieversorgungseinrichtung kann weiterhin einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt umfassen, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst. Der Sollladungsgrößeneinstellabschnitt kann eine Sollgröße bzw. Sollmenge der Ladung einstellen bzw. festlegen, derart, dass die Sollgröße der Ladung dann, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, kleiner ist als die Sollgröße der Ladung in einem Fall, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, und dass die Sollgröße der Ladung dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als die Sollgröße der Ladung in dem Fall, dass das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Bei dieser Konfiguration wird die Sollgröße der Ladung auf der Grundlage des Verzögerungszustands des Fahrzeugs und der Fahrzeuggeschwindigkeit eingestellt. In der elektrischen Servolenkeinrichtung ist dann, wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, kein großes Lenkunterstützungsdrehmoment erforderlich, und es ist die von dem elektrischen Aktuator aufgenommene elektrische Leistung klein. Demzufolge ist die erforderliche Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle dann, wenn sich das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt, kleiner als in einem Fall, bei dem sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt. Bei der Konfiguration wird die Sollgröße der Ladung dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, so eingestellt, dass sie kleiner ist als dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist. Die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle liegt demzufolge bei einem geeigneten Wert. Es ist damit möglich, die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle zu erhöhen, wobei zugleich gutes Servolenkunterstützungsverhalten aufrechterhalten bleibt. Wenn das Fahrzeug verzögert wird, wird weiterhin die Sollgröße der Ladung so festgelegt, dass sie größer ist als in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird. Die überschüssige kinetische Energie wird demzufolge effektiv zum Laden der Hilfsenergiequelle über den Leistungsgenerator eingesetzt. Es ist somit möglich, die Hilfsquelle rasch zu laden, derart, dass die elektrische Leistung von der Hilfsenergiequelle zugeführt wird, wenn große elektrische Leistung nachfolgend aufgrund des durchgeführten Lenkvorgangs verbraucht wird, während das Fahrzeug angehalten ist oder sich das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit bewegt.
Die Energieversorgungseinrichtung kann weiterhin eine Spannungserhöhungsschaltung enthalten, die eine Ausgangsspannung der Hauptenergiequelle erhöht oder verstärkt. Eine Energieversorgungsschaltung, die elektrische Leistung von der spannungsverstärkenden Schaltung zu der spezifischen elektrischen Last speist, kann gebildet bzw. vorgesehen sein, und es kann die Hilfsenergiequelle parallel zu der Energieversorgungsschaltung geschaltet sein. Der Ladungsgrößensteuerabschnitt kann das Laden der Hilfsenergiequelle durch Steuern einer verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung steuern.
Bei dieser Konfiguration wird die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung durch die Spannungsverstärkungsschaltung verstärkt, und es wird die elektrische Leistung, deren Spannung verstärkt ist, zu der spezifischen elektrischen Last und der Hilfsenergiequelle gespeist. In diesem Fall wird die Hilfsenergiequelle mit der elektrischen Leistung geladen, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung höher ist als die Ausgangsspannung der Hilfsenergiequelle.
Die Leistungsquelle bzw. Strom- oder Spannungsquelle, die die elektrische Leistung zu der spezifischen elektrischen Last zuführt, ändert sich in natürlicher Weise entsprechend der Ausgewogenheit zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung und der Ausgangsspannung der Hilfsenergiequelle (Energieversorgungsspannung) (d. h. in Abhängigkeit von der Größenbeziehung zwischen den Spannungen). Dies bedeutet, dass dann, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung höher ist als die Ausgangsspannung der Hilfsenergiequelle, das Ausgangssignal von der Spannungsverstärkungsschaltung zu der spezifischen elektrischen Last gespeist wird. Wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung niedriger ist als die Ausgangsspannung der Hilfsenergiequelle, wird der Ausgang bzw. der Ausgangsstrom von der Hilfsenergiequelle zu der spezifischen elektrischen Last gespeist. Demzufolge ist es möglich, das Laden und Entladen der Hilfsenergiequelle einfach zu steuern, indem die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung gesteuert wird. Unter Ausnutzung dieses Sachverhalts steuert der Ladungsgrößensteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung derart, dass die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie die Sollgröße der Ladung.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Energieversorgungseinrichtung enthält eine Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie enthält, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; eine Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die elektrische Leistung geladen wird, die von der Hauptenergiequelle abgegeben wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zuführung der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Heranziehung der elektrischen Energie unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist oder wird; einen Ladestrombegrenzungsabschnitt, der einen zu der Hilfsenergiequelle fließenden Ladestrom auf einen Wert begrenzt, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; einen Verzögerungszustandserfassungsabschnitt, der einen Verzögerungszustand eines Fahrzeugs erfasst; und einen Obergrenzenstromeinstellabschnitt, der den oberen Grenzwert auf der Basis des Verzögerungszustands des Fahrzeugs, der durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfasst worden ist, derart einstellt, dass dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, der obere Grenzwert größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Bei dem zweiten Aspekt begrenzt der Ladestrombegrenzungsabschnitt den Ladestrom, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, auf einen Wert, der gleich groß wie oder kleiner als der obere Grenzwert ist. Demzufolge verringert der Ladestrombegrenzungsabschnitt die Möglichkeit, dass übermäßiger Strom zwischen der Hauptenergiequelle und der Hilfsenergiequelle fließt, wodurch die Energieversorgungseinrichtung geschützt wird. Der Obergrenzenstromeinstellabschnitt legt die Obergrenze des Ladestroms so fest, dass die Obergrenze des Ladestroms dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als die Obergrenze des Ladestroms dann, wenn das Fahrzeug nicht verzögert wird. Demzufolge ist es möglich, die Hilfsenergiequelle in einer kurzen Zeitdauer zu laden. Als Ergebnis dessen wird die überschüssige kinetische Energie effektiv ausgenutzt, wenn das Fahrzeug verzögert wird.
Bei dem zweiten Aspekt kann die Energieversorgungseinrichtung weiterhin eine Spannungsverstärkungsschaltung enthalten, die eine Ausgangsspannung der Hauptenergiequelle verstärkt. Eine Leistungsversorgungsschaltung, die die elektrische Leistung von der Spannungsverstärkungsschaltung zu der spezifischen elektrischen Last speist, kann vorgesehen sein, und es kann die Hilfsenergiequelle parallel zu der Leistungsversorgungsschaltung geschaltet sein. Der Ladestrombegrenzungsabschnitt kann den zu der Hilfsenergiequelle fließenden Ladestrom durch Steuern einer verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung begrenzen.
Bei diesem Aufbau ist es möglich, die Differenz zwischen der verstärkten Spannung der Hilfsenergiequelle und der Ausgangsspannung dadurch zu justieren bzw. festzulegen, dass die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung gesteuert wird. Demgemäß begrenzt der Ladestrombegrenzungsabschnitt den zu der Hilfsenergiequelle fließenden Ladestrom in einfacher Weise dadurch, dass die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung gesteuert wird.
Ein dritter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Energieversorgungseinrichtung umfasst eine Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie umfasst, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; und eine Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zuführung der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Heranziehung der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen wird. Das Verfahren umfasst das Steuern des Ladens der Hilfsenergiequelle derart, dass eine Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie eine Ziel- bzw. Sollladungsmenge bzw. -größe; das Erfassen eines Verzögerungszustands eines Fahrzeugs; und das Einstellen der Sollladungsgröße auf der Basis des erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs derart, dass dann, wenn das Fahrzeug verzögert bzw. gebremst wird, die Sollladungsgröße größer ist als die Sollladungsgröße in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Ein vierter Gesichtspunkt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug. Die Energieversorgungseinrichtung umfasst eine Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator (bzw. Stromgenerator oder Spannungsgenerator), der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; und eine Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zuführung der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Heranziehung der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist bzw. wird oder wurde. Das Verfahren umfasst das Begrenzen eines Ladestroms, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, auf einen Wert, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; das Erfassen eines Verzögerungszustands eines Fahrzeugs; und das Einstellen bzw. Festlegen des oberen Grenzwerts auf der Basis des erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs, derart, dass dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, der obere Grenzwert größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend genannten und weitere Aufgaben bzw. Objekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszahlen zur Bezeichnung gleichartiger Elemente verwendet werden, und wobei:
1 ein schematisches Konfigurationsdiagramm bzw. Schaubild ist, das eine elektrische Servolenkeinrichtung veranschaulicht, die eine Energieversorgungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthält;
2 ein Ablaufdiagramm zeigt, das eine Servolenksteuerroutine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
3 eine graphische Darstellung ist, die eine Unterstützungsdrehmomenttabelle in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
4 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Lade-/Entladesteuerroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das eine Sollladungsgrößeneinstellroutine in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
6 eine graphische Darstellung zeigt, die eine Soll-Grundladungsmengen-Einstelltabelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
7 eine graphische Darstellung ist, die eine Korrekturladungsgrößen-Einstelltabelle gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
8 eine Graphik zeigt, die eine Obergrenzenladestrom-Einstelltabelle in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht;
9 ein Ablaufdiagramm wiedergibt, das eine Ist-Ladungsmengen-Erfassungsroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
10 ein Ablaufdiagramm veranschaulicht, das eine Endzeit-Entladesteuerroutine gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
11A bis 11C Schaubilder zeigen, die Korrekturladungsgrößen-Einstelltabellen in Übereinstimmung mit modifizierten Beispielen der Erfindung veranschaulichen;
12A bis 12C Schaubilder sind, die Obergrenzenladestrom-Einstelltabellen in Übereinstimmung mit modifizierten Beispielen der Erfindung veranschaulichen; und
13 eine Graphik zeigt, die eine Basis-Solllademengen-Einstelltabelle in Übereinstimmung mit einem modifizierten Beispiel der Erfindung veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Im Folgenden wird eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine schematische Konfiguration einer elektrischen Servolenkeinrichtung, die eine Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug in Übereinstimmung mit dem Ausführungsbeispiel enthält.
Die elektrische Servolenkeinrichtung umfasst einen Lenkmechanismus 10, einen Elektromotor 20, eine Motortreiberschaltung 30, eine Spannungsverstärkungsschaltung 40, eine Hilfsenergiequelle 50 und eine elektronische Steuereinheit 60. Der Lenkmechanismus 10 lenkt gesteuerte Räder entsprechend der Lenkbetätigung eines Lenkrads 11. Der Elektromotor 20, der an den Lenkmechanismus 10 angepasst bzw. passend mit diesem verbunden ist, erzeugt ein Lenkhilfsdrehmoment, das den Lenkvorgang unterstützt. Die Motortreiberschaltung 30 treibt den Elektromotor 20 an. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 verstärkt eine Ausgangsspannung einer Hauptenergiequelle 100 und speist die verstärkte Spannung zu der Motortreiberschaltung 30. Die Hilfsenergiequelle 50 ist parallel zu einer Energieversorgungsschaltung zwischen die Spannungsverstärkungsschaltung 40 und die Motortreiberschaltung 30 geschaltet. Die elektronische Steuereinheit 60 steuert den Betrieb des Elektromotors 20 und den Betrieb der Spannungsverstärkungsschaltung 40.
Der Lenkmechanismus 10 lenkt rechte und linke Vorderräder FWR und FWL entsprechend der Drehbetätigung des Lenkrads 11. Der Lenkmechanismus 10 enthält eine Lenkwelle bzw. Lenksäule 12. Ein oberes Ende der Lenkwelle 12 ist mit dem Lenkrad 11 in einer solchen Weise verbunden, dass sich die Lenkwelle 12 integral bzw. gemeinsam mit dem Lenkrad 11 dreht. Das untere Ende der Lenkwelle 12 ist mit einem Zahnrad 13 in einer solchen Weise verbunden, dass sich das Zahnrad 13 integral bzw. gemeinsam mit der Lenkwelle 12 dreht. Das Zahnrad 13 steht mit Zahnstangenzähnen in Eingriff, die an einer Zahnstange 14 ausgebildet sind. Das Zahnrad 13 und die Zahnstange 14 bilden einen Zahnstangenmechanismus bzw. ein Zahnstangengetriebe. Gelenke bzw. Achsschenkelgelenke (nicht gezeigt) des rechten und des linken Vorderrads FWR und FWR sind mit Enden der Zahnstange 14 über Gelenkstangen 15R und 15L verbunden. Das rechte und das linke Vorderrad FWR und FWL werden in Übereinstimmung mit der Verlagerung der Zahnstange 14 in der axialen Richtung der Zahnstange 14 nach rechts oder links gelenkt. Die Zahnstange 14 wird in der axialen Richtung der Zahnstange 14 in Abhängigkeit von der Drehung der Lenkwelle 12 um die Achse der Lenkwelle 12 verlagert.
Der Elektromotor 20, der den Lenkvorgang unterstützt, ist an der Zahnstange 14 passend angebracht. Die Drehwelle des Elektromotors 20 ist mit der Zahnstange 14 über einen Kugelgewindemechanismus 16 so verbunden, dass Kraft von dem Elektromotor 20 auf die Zahnstange 14 übertragen wird. Wenn der Elektromotor 20 dreht, gibt der Elektromotor 20 eine Lenkkraft an das rechte und linke Vorderrad FWR und FWL ab, um den Lenkvorgang zu unterstützen. Der Kugelgewindemechanismus 16 funktioniert als eine Geschwindigkeitsuntersetzung und als ein Drehung-Geradlinige-Bewegung-Wandler. Der Kugelgewindemechanismus 16 verringert also die Geschwindigkeit der von dem Elektromotor 20 übertragenen Drehung, wandelt die Drehung in eine geradlinige Bewegung um und überträgt die geradlinige Bewegung auf die Zahnstange 14.
Ein Lenkdrehmomentsensor 21 ist in der Lenkwelle 12 vorgesehen. Der Lenkdrehmomentsensor 21 gibt ein Signal ab, das dem Lenkdrehmoment entspricht, das auf die Lenkwelle 12 entsprechend der Drehbetätigung des Lenkrads 11 ausgeübt wird. Im Folgenden wird der Wert des Lenkdrehmoments, der auf der Basis des von dem Lenkdrehmomentsensor 21 abgegebenen Signals erfasst wird, als ”Lenkdrehmoment Tx” bezeichnet. Die Richtung, in der das Lenkrad gedreht wird, wird auf der Basis dessen bestimmt, ob das Lenkdrehmoment Tx einen positiven Wert oder einen negativen Wert aufweist. Bei dem Ausführungsbeispiel ist das Lenkdrehmoment Tx in dem Fall, dass das Lenkrad 11 in einer Uhrzeigerrichtung bzw. im Uhrzeigersinn gedreht wird, durch einen positiven Wert angezeigt. Das Lenkdrehmoment Tx ist im Falle des Drehens des Lenkrads 11 in einer Gegenuhrzeigerrichtung durch einen negativen Wert bezeichnet. Hierbei ist die Größe des Lenkdrehmoments Tx durch die Größe des Absolutwerts des Lenkdrehmoments Tx angegeben.
Ein Drehwinkelsensor 22 ist in dem Elektromotor 20 vorgesehen. Der Drehwinkelsensor 22 ist in dem Elektromotor 20 inkorporiert bzw. eingebettet. Der Drehwinkelsensor 22 gibt ein Erfassungssignal aus, das der Drehwinkelposition eines Rotors des Elektromotors 20 entspricht. Das Erfassungssignal, das von dem Drehwinkelsensor 22 abgegeben wird, wird für Berechnungen des Drehwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 verwendet. Da der Drehwinkel des Elektromotors 20 proportional zu dem Lenkwinkel des Lenkrads 11 ist, wird der Drehwinkel des Elektromotors 20 auch als der Lenkwinkel des Lenkrads 11 verwendet. Die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20, die durch Differenzieren des Drehwinkels des Elektromotors 20 im Hinblick auf die Zeit erhalten wird, ist proportional zu der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 11. Demzufolge wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 auch als die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 11 herangezogen. Der Wert des Lenkwinkels des Lenkrads 11, der auf der Basis des von dem Drehwinkelsensor 22 abgegebenen Signals detektiert wird, wird als ”Lenkwinkel θx” bezeichnet, und es wird der Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 11, die durch Differenzieren des Lenkwinkels θx im Hinblick auf die Zeit erhalten wird, als ”Lenkgeschwindigkeit ωx” bezeichnet. Der Lenkwinkel θx in dem Uhrzeigersinn oder Gegenuhrzeigersinn mit Bezug zu der neutralen Position des Lenkrads 11 ist durch den positiven Wert oder den negativen Wert des Lenkwinkels θx angegeben. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Lenkwinkel θx gleich ”0”, wenn das Lenkrad 11 sich in der neutralen Position befindet. Der Lenkwinkel in der Uhrzeigerrichtung mit Bezug zu der neutralen Position wird durch einen positiven Wert angezeigt. Der Lenkwinkel in dem Gegenuhrzeigersinn mit Bezug zu der neutralen Position wird durch einen negativen Wert angezeigt.
Die Motortreiberschaltung 30 ist eine Drei-Phasen-Inverterschaltung (bzw. Wechselrichterschaltung), die unter Verwendung von sechs Schaltelementen 31 bis 36 aufgebaut ist. Jedes der Schaltelemente 31 bis 36 enthält einen Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET). Genauer gesagt, sind ein Schaltkreis, der durch Reihenschaltung des ersten Schaltelements 31 und des zweiten Schaltelements 32 gebildet ist, ein Schaltkreis, der durch Reihenschaltung des dritten Schaltelements 33 und des vierten Schaltelements 34 gebildet ist, und ein Schaltkreis, der durch Reihenschaltung des fünften Schaltelements 35 und des sechsten Schaltelements 36 gebildet ist, parallel zueinander geschaltet. Eine Spannungsversorgungsleitung 37 erstreckt sich von einem Abschnitt zwischen den beiden Schaltelementen in jeder Reihenschaltung zu dem Elektromotor 20 (dies bedeutet, dass sich die Spannungsversorgungsleitungen 37 von dem Abschnitt zwischen dem ersten Schaltelement 31 und dem zweiten Schaltelement 32, dem Abschnitt zwischen dem dritten Schaltelement 33 und dem vierten Schaltelement 34, und dem Abschnitt zwischen dem fünften Schaltelement 35 und dem sechsten Schaltelement 36 zu dem Elektromotor 20 erstrecken).
Ein elektrischer Stromsensor 38 ist in den Spannungsversorgungsleitungen 37 vorgesehen, die sich von der Motortreiberschaltung 30 zu dem Elektromotor 20 erstrecken. Der elektrische Stromsensor 38 erfasst (misst) den elektrischen Strom, der in jeder Phase fließt, und gibt ein dem erfassten Wert des elektrischen Stroms entsprechendes Erfassungssignal an die elektronische Steuereinheit 60 ab. Im Folgenden wird der gemessene Wert des elektrischen Stroms als ”Motorstrom iuvw” bezeichnet, und es wird der elektrische Stromsensor 38 als ”Motorstromsensor 38” bezeichnet.
Das Gate von jedem der Schaltelemente 31 bis 36 ist mit einem Hilfssteuerabschnitt 61 (im weiteren Text beschrieben) der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden. Ein Tastverhältnis wird auf der Basis eines Pulsbreitenmodulations-(PWM)-Steuersignals gesteuert, das von dem Hilfssteuerabschnitt 61 ausgegeben wird. Hierdurch bzw. hierbei wird die Treiberspannung für den Elektromotor 20 auf eine Ziel- bzw. Sollspannung eingestellt. Wie in 1 durch ein Schaltsymbol angezeigt ist, ist der MOSFET, der jedes bzw. ein jeweiliges der Schaltelemente 31 bis 36 bildet, mit einer Diode versehen.
Nachfolgend wird das Energie- bzw. Stromversorgungssystem der elektrischen Servolenkeinrichtung beschrieben. Die Energieversorgungseinrichtung der elektrischen Servolenkeinrichtung enthält die Hauptenergiequelle bzw. Hauptspannungsquelle 100, die Spannungsverstärkungsschaltung 40, die die Ausgangsspannung der Hauptenergiequelle 100 verstärkt; die Hilfsenergiequelle 50, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Spannungsverstärkungsschaltung 40 mit der Motortreiberschaltung 30 verbindet; und einen Spannungs- bzw. Energieversorgungssteuerabschnitt 62, der in der elektronischen Steuerung bzw. Steuereinheit 60 vorgesehen ist und die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 steuert. Der Elektromotor 20 und die Motortreiberschaltung 30, die elektrische Energie von der Energieversorgungseinrichtung empfangen, fungieren als die spezifische elektrische Last.
Die Hauptenergiequelle 100 ist dadurch gebildet, dass eine Hauptbatterie 101 parallel zu einem Generator bzw. einer Lichtmaschine oder einem Wechselstromgenerator 102 geschaltet ist. Die Hauptbatterie 101 ist eine herkömmliche, im Fahrzeug montierte Batterie. Die Nennausgangsspannung der Hauptbatterie 101 beträgt 12 Volt. Der Generator 102 erzeugt elektrische Leistung oder Spannung aufgrund der Drehung des Motors. Die Nennausgangsspannung des Generators 102 beträgt 14 Volt. Demgemäß bildet die Hauptenergiequelle 100 eine im Fahrzeug montierte Spannungsquelle mit einem 14-Volt-System. Die Hauptbatterie 101 fungiert als die Batterie. Der Generator 102 fungiert als der Leistungs- bzw. Spannungsgenerator.
Die Hauptenergiequelle 100 speist elektrische Energie zu der elektrischen Servolenkeinrichtung und zu weiteren am bzw. im Fahrzeug montierten elektrischen Lasten oder Verbrauchern wie etwa eines Fahrlichts bzw. Autoscheinwerfers. Der Spannungsversorgungsanschluss (der positive Anschluss) der Hauptbatterie 101 ist mit einer Spannungsquellenleitung 103 verbunden. Der Masseanschluss der Hauptbatterie 101 ist mit einer Masseleitung 111 verbunden. Der Generator 102 ist zwischen der Spannungsquellenleitung 103 und der Masseleitung 111 angeordnet und mit diesen verbunden.
Eine Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 und eine Antriebssystemspannungsversorgungsleitung 105 erstrecken sich von der Spannungsquellenleitung 103. Die Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 dient als die Spannungsversorgungsleitung, die zur Zuführung von elektrischer Leistung lediglich zu der elektronischen Steuereinheit 60 verwendet wird. Die Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 dient als die Spannungsversorgungsleitung, die zur Zuführung von elektrischer Leistung sowohl zu der Motortreiberschaltung 30 als auch zu der elektronischen Steuereinheit 60 verwendet wird.
Die Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 ist mit einem Zündschalter 106 verbunden. Die Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 ist mit einem Spannungsversorgungsrelais 107 verbunden. Das Spannungsversorgungsrelais 107 wird in Abhängigkeit von einem Steuersignal eingeschaltet, das von dem Hilfssteuerabschnitt bzw. Servosteuerabschnitt 61 der elektronischen Steuereinheit 60 ausgegeben wird, um hierdurch eine Energieversorgungsschaltung bzw. Spannungsquellenschaltung zu bilden, die elektrische Leistung zu dem Elektromotor 20 speist. Die Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 ist mit dem positiven Anschluss der Spannungsversorgung der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden. Eine Diode 108 ist an der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 an einer Position zwischen dem Zündschalter 106 und der Last (d. h. der elektronischen Steuereinheit 60) vorgesehen. Die Kathode der Diode 108 ist in Richtung zu der elektronischen Steuereinheit 60 gerichtet, und es ist die Anode der Diode 108 in Richtung zu der Hauptenergiequelle 100 gerichtet. Die Diode 108 erlaubt einen elektrischen Stromfluss lediglich in der Richtung, in der die elektrische Leistung zugeführt wird. Dies bedeutet, dass die Diode 108 ein einen Rückstrom verhinderndes Element ist.
Eine Verbindungsleitung 109, die mit der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 verbunden ist, erstreckt sich von einem Abschnitt der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105, der zwischen dem Spannungsversorgungsrelais 107 und der Last angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 109 ist mit einem Abschnitt der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 verbunden, der zwischen der elektronischen Steuereinheit 60 und einer Position liegt, an der die Diode 108 mit der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 verbunden ist. Eine Diode 110 ist mit der Verbindungsleitung 109 verbunden. Die Kathode der Diode 110 ist in Richtung zu der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 gerichtet. Die Anode der Diode 110 ist in Richtung zu der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 gerichtet. Folglich ist der Schaltkreis in einer solchen Weise aufgebaut, dass elektrische Leistung von der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 zu der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 über die Verbindungsleitung 109 gespeist werden kann, jedoch elektrische Leistung nicht von der Steuersystemspannungsversorgungsleitung 104 zu der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 zugeführt werden kann. Die Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 und die Masseleitung 111 sind mit der Spannungsverstärkungsschaltung 40 verbunden. Die Masseleitung 111 ist weiterhin mit dem Masseanschluss der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden.
Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 enthält einen Kondensator bzw. eine Kapazität 41, eine Spannungsverstärkungsspule 42, ein erstes Spannungsverstärkungsschaltelement 43, ein zweites Spannungsverstärkungsschaltelement 44 und einen Kondensator bzw. eine Kapazität 45. Der Kondensator 41 ist zwischen der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 und der Masseleitung 111 vorgesehen. Die Spannungsverstärkungsspule 42 ist in Reihe mit der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 an einer Position zwischen der Last und einem Punkt vorgesehen, an dem der Kondensator 41 mit der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 verbunden ist. Das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ist zwischen der Masseleitung 111 und einem Abschnitt der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 vorgesehen, der zwischen der Spannungsverstärkungsspule 42 und der Last angeordnet ist. Das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 ist in Reihe mit der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 an einer Position vorgesehen, die zwischen der Last und einem Punkt liegt, an dem das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 mit der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 verbunden ist. Der Kondensator 45 ist zwischen der Masseleitung 111 und einem Abschnitt der Treibersystemspannungsversorgungsleitung 105 vorgesehen, der zwischen dem zweiten Spannungsverstärkungsschaltelement 44 und der Last positioniert ist. Die Sekundärseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist mit einer für die verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112 verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der MOSFET als jedes bzw. jeweiliges der Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 verwendet. Jedoch können auch andere Schaltelemente als die jeweiligen Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 benutzt werden. Weiterhin ist der MOSFET, der jeweils die Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 bildet, mit einer Diode versehen, wie dies durch das Schaltungssymbol in 1 dargestellt ist.
Der Spannungsversorgungssteuerabschnitt 62 der elektronischen Steuereinheit 60 steuert die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Der Spannungsversorgungssteuerabschnitt 62 gibt ein Impulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate sowohl des ersten als auch des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 43 und 44 ab, um jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 ein-/auszuschalten, so dass die Spannung der von der Hauptenergiequelle 100 zugeführten elektrischen Leistung verstärkt ist, und eine vorbestimmte Ausgangsspannung auf der für die verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112 erzeugt wird. In diesem Fall werden das erste und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 43 und 44 in einer solchen Weise gesteuert, dass das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 dann, wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 eingeschaltet ist, ausgeschaltet ist, und wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ausgeschaltet ist, das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet ist. Genauer gesagt, wird oder ist das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 eingeschaltet, und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 wird oder ist abgeschaltet, so dass elektrischer Strom zu der Spannungsverstärkungsspule 42 nur für eine kurze Zeitdauer gespeist wird, und elektrische Leistung in der Spannungsverstärkungsspule 42 gespeichert wird, wonach dann das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 abgeschaltet und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet wird, so dass die in der Spannungsverstärkungsspule 42 gespeicherte elektrische Leistung ausgegeben wird.
Die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 44 wird durch den Kondensator 45 geglättet. Demgemäß wird eine stabile elektrische Leistung bzw. Spannung, deren Spannung verstärkt ist, von der für die verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112 ausgegeben. In diesem Fall können eine Mehrzahl von Kondensatoren bzw. Kapazitäten mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristika parallel zueinander geschaltet sein, um die Glättungseigenschaften zu verbessern. Hierbei beseitigt der Kondensator 41, der an der Eingangsseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen ist, Störungen, die in Richtung zur Hauptenergiequelle 100 übertragen werden.
Die verstärkte Spannung (d. h. die Ausgangsspannung) der Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird dadurch justiert bzw. eingestellt oder festgelegt, dass das Tastverhältnis sowohl des ersten als auch des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 43 und 44 gesteuert wird (d. h. durch Ausführen der PWM-Steuerung sowohl für das erste als auch für das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 43 und 44). Wenn sich das Ein-Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 44 (d. h. das Verhältnis einer Zeitdauer, während der das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet ist) vergrößert, erhöht sich die verstärkte Spannung. Als Beispiel ist die Spannungsverstärkungsschaltung 40 gemäß dem Ausführungsbeispiel so aufgebaut, dass die verstärkte Spannung in einem Bereich von 20 Volt bis 50 Volt eingestellt wird. Ein Vielzweck-Gleichspannungs-Gleichspannungswandler (DC-DC-Wandler) kann als Spannungsverstärkungsschaltung 40 verwendet werden.
Eine Treiberleitung 113 für die verstärkte Spannung und eine Lade-/Entladeleitung 114 erstrecken sich von der für die verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112. Die für erhöhte Spannung vorgesehene Treiberleitung 113 ist mit dem Leistungs- bzw. Spannungseingangsanschluss der Motortreiberschaltung 30 verbunden. Die Lade-/Entladeleitung 114 ist an den positiven Anschluss der Hilfsenergiequelle 50 angeschlossen.
Die Hilfsenergiequelle bzw. Hilfsspannungsquelle 50 wird durch die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegebene elektrische Leistung geladen. Die Hilfsenergiequelle 50 ist eine elektrische Leistungsspeichereinrichtung, die die Hauptenergiequelle 100 unterstützt, und die elektrische Leistung zu der Motortreiberschaltung 30 speist, wenn die Motortreiberschaltung 30 große elektrische Leistung benötigt. Demzufolge ist die Hilfsenergiequelle 50 durch Verbindung einer Mehrzahl von Energiespeicherzellen in Serie aufgebaut, so dass eine Spannung gleichwertig wie die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aufrechterhalten werden kann. Der Masseanschluss der Hilfsenergiequelle 50 ist mit der Masseleitung 111 verbunden. Als Hilfsenergiequelle kann beispielsweise ein Kondensator bzw. eine Kapazität (elektrischer Doppelschichtkondensator) benutzt werden.
Die Hilfsenergiequelle 50 ist imstande, elektrische Leistung auch zu der elektronischen Steuereinheit 60 zu speisen. Wenn die Hauptenergiequelle 100 nicht imstande ist, elektrische Leistung zu der elektronischen Steuereinheit 60 in angemessener Weise zu speisen, liefert die Hilfsenergiequelle 50 elektrische Energie zu der elektronischen Steuereinheit 60 anstelle der Hauptenergiequelle 100. Eine spannungsverringernde Schaltung (Gleichspannungswandler, DC-DC-Wandler; nicht gezeigt) ist in dem energieaufnehmenden bzw. spannungsempfangenden Abschnitt der elektronischen Steuereinheit 60 vorgesehen. Die spannungsverringernde Schaltung reduziert die Spannung der elektrischen Leistung, die von der Hilfsenergiequelle 50 zugeführt wird. Folglich wird die Spannung der von der Hilfsenergiequelle 50 zugeführten elektrischen Leistung auf eine geeignete Spannung unter Verwendung der spannungsreduzierenden Schaltung eingestellt.
Ein Spannungssensor 51 ist an der Ausgangsseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen. Der Spannungssensor 51 erfasst eine Spannung zwischen der für verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112 und der Masseleitung 111, und gibt ein dem erfassten Wert entsprechendes Signal an den Spannungsversorgungssteuerabschnitt 62 ab. Bei dem Schaltungsaufbau ist die Lade-/Entladeleitung 114 mit der für verstärkte Spannung vorgesehenen Spannungsversorgungsleitung 112 verbunden. Der durch den Spannungssensor 51 gemessene Wert ist daher die Ausgangsspannung (d. h. die verstärkte Spannung) der Spannungsverstärkungsschaltung 40 oder die Ausgangsspannung der Hilfsenergiequelle 50 (d. h. die Spannungsversorgungsspannung), je nach dem, welche Spannung höher als die andere ist. Im Folgenden wird der Wert der durch den Spannungssensor 51 gemessenen Spannung als eine ”Ausgangsspannung vout” bezeichnet.
Ein Hilfsenergiequellenstromsensor 52 ist an der Lade-/Entladeleitung 114 vorgesehen. Der Hilfsenergiequellenstromsensor 52 erfasst den elektrischen Strom, der zu/von der Hilfsenergiequelle 50 fließt. Der Hilfsenergiequellenstromsensor 52 ermittelt die Richtung, in der der elektrische Strom fließt, d. h. er unterscheidet zwischen einem Ladestrom, der von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu der Hilfsenergiequelle 50 fließt, und einem Entladestrom, der von der Hilfsenergiequelle 50 zu der Motortreiberschaltung 30 fließt. Der Hilfsenergiequellenstromsensor 52 misst die Größe sowohl des Ladestroms als auch des Entladestroms und gibt ein Erfassungssignal, das dem gemessenen Wert entspricht, an den Spannungsversorgungssteuerabschnitt 62 ab. Im Folgenden wird der gemessene Wert des elektrischen Stroms, der durch den Hilfsenergiequellenstromsensor 52 erfasst ist, als ein ”Hilfsenergiequellenstrom isub” bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel ist der Hilfsenergiequellenstrom isub durch einen positiven Wert bezeichnet, wenn der Ladestrom fließt. Wenn der Entladestrom fließt, ist der Hilfsenergiequellenstrom isub durch einen negativen Wert bezeichnet.
Die elektronische Steuereinheit 60 weist einen Mikrocomputer auf, der eine CPU, ein ROM und ein RAM aufweist. Die elektronische Steuereinheit 60 ist basierend den jeweiligen Funktionen in den Servosteuerabschnitt 61 und den Leistungs- bzw. Spannungsversorgungssteuerabschnitt 62 unterteilt. Der Servosteuerabschnitt 61 ist mit dem Lenkdrehmomentsensor 21, dem Drehwinkelsensor 22, dem Motorstromsensor 38 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 verbunden. Der Servosteuerabschnitt 61 empfängt demgemäß Sensorsignale, die das Lenkdrehmoment Tx, den Lenkwinkel θx, dem Motorstrom iuvw und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vx anzeigen. Auf der Grundlage der Sensorsignale gibt der Servosteuerabschnitt 61 das PWM-Steuersignal an die Motortreiberschaltung 30 für die Steuerung des Betriebs des Elektromotors 20 ab, wodurch der von dem Fahrer durchgeführte Lenkvorgang unterstützt wird.
Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 steuert das Laden/Entladen der Hilfsenergiequelle 50 durch Steuerung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 ist mit dem Spannungssensor 51 und dem Hilfsenergiequellenstromsensor 52 verbunden. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 empfängt die Sensorsignale, die die Ausgangsspannung vout und den Hilfsenergiequellenstrom isub angeben. Signale werden zwischen dem Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 und dem Servosteuerabschnitt 61 übertragen. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 empfängt weiterhin die Sensorsignale, die die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und den Motorstrom iuvw anzeigen, die in den Servosteuerabschnitt 61 eingespeist werden. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 gibt das PWM-Steuersignal an die Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf der Grundlage der Sensorsignale ab. Die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40, d. h. die Ausgangsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40, wird durch Steuerung des Tastverhältnisses sowohl des ersten als auch des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 43 und 44 entsprechend dem PWM-Steuersignal geändert, das in die Spannungsverstärkungsschaltung 40 eingespeist wird.
Im Folgenden wird eine Lenkunterstützungssteuerung bzw. Servolenkungssteuerung beschrieben, die durch den Servosteuerabschnitt 61 der elektronischen Steuereinheit 60 ausgeführt wird. 2 zeigt eine Lenkunterstützungssteuerroutine, die durch den Servosteuerabschnitt 61 ausgeführt wird. Die Lenkunterstützungssteuerroutine ist in Form eines Steuerprogramms in dem Festwertspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Lenkunterstützungssteuerroutine gestartet. Die Lenkunterstützungssteuerroutine wird in einem vorbestimmten, kurzen Zyklus ausgeführt und wiederholt durchgeführt.
Wenn die Steuerroutine gestartet wird, liest der Servosteuerabschnitt 61 die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasst ist, und das Lenkdrehmoment Tx, das durch den Lenkdrehmomentsensor 21 erfasst ist, in einem Schritt S11.
Nachfolgend berechnet der Servosteuerabschnitt 61 in einem Schritt S12 ein Basisunterstützungsdrehmoment Tas, das auf der Grundlage der eingespeisten Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und des eingespeisten Lenkdrehmoments Tx unter Bezugnahme auf eine Unterstützungsdrehmomenttabelle, die in 3 gezeigt ist, festgelegt wird. In der Unterstützungsdrehmomenttabelle ist die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment Tx und dem Basishilfsdrehmoment bzw. Basisunterstützungsdrehmoment Tas so festgelegt, dass sich das Basisunterstützungsdrehmoment Tas vergrößert, wenn sich das Lenkdrehmoment Tx erhöht. Weiterhin ist die Beziehung zwischen dem Lenkdrehmoment Tx und dem Basisunterstützungsdrehmoment Tas so festgelegt, dass sich mit verringernder Fahrzeuggeschwindigkeit Vx das Basisunterstützungsdrehmoment Tas, das dem gleichen Wert des Lenkdrehmoments Tx entspricht, vergrößert. Die Unterstützungsdrehmomenttabelle ist in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Die in 3 dargestellte Unterstützungsdrehmomenttabelle zeigt die Charakteristik bzw. Eigenheiten des Basisunterstützungsdrehmoments Tas mit Bezug zu dem Lenkdrehmoment Tx an, wenn das Lenkrad 11 in dem Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn das Lenkrad 11 in dem Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, ändert sich das Basisunterstützungsdrehmoment Tas im Hinblick auf den Absolutwert des Lenkdrehmoments Tx in der gleichen Weise wie es in 3 dargestellt ist.
Nachfolgend berechnet der Servosteuerabschnitt 61 in Schritt S13 ein Sollbefehlsdrehmoment T* durch Addition eines Kompensationsdrehmoments zu dem Basisunterstützungsdrehmoment Tas. Als Beispiel wird das Kompensationsdrehmoment dadurch berechnet, dass eine rückführende Kraft bzw. Rückstellkraft der Lenkwelle 12 in eine ursprüngliche Position und ein rückstellendes Drehmoment bzw. Rückstelldrehmoment, das einer Widerstandskraft entspricht, die der Drehkraft der Lenkwelle 12 widersteht bzw. entgegenwirkt, aufsummiert werden. Die Rückstellkraft erhöht sich proportional zu dem Lenkwinkel θx. Die Widerstandskraft erhöht sich proportional zu der Lenkgeschwindigkeit ωx. Wenn das Kompensationsdrehmoment berechnet wird, wird der Drehwinkel des Elektromotors 20 (dies ist äquivalent zu dem Lenkwinkel θx des Lenkrads 11) verwendet, der durch den Drehwinkelsensor 22 detektiert wird und in dem Unterstützungs- bzw. Servodrehmomentsteuerabschnitt 61 eingegeben wird. Die Lenkgeschwindigkeit ωx wird durch Differenzieren des Lenkwinkels θx des Lenkrads 11 mit Bezug zu der Zeit erhalten.
Nachfolgend berechnet der Servosteuerabschnitt 61 in Schritt S14 einen Ziel- bzw. Sollstrom ias*, der sich proportional zu dem Sollbefehlsdrehmoment T* ändert. Der Sollstrom ias* wird durch Dividieren des Sollbefehlsdrehmoments T* durch eine Drehmomentkonstante erhalten.
Nachfolgend liest bzw. ermittelt der Servosteuerabschnitt 61 den Motorstrom iuvw, der zu dem Elektromotor 20 fließt, von dem Motorstromsensor 38. In Schritt S16 berechnet der Servosteuerabschnitt 61 nachfolgend eine Differenz Δi zwischen dem Motorstrom iuvw und dem Sollstrom ias*, der in Schritt S14 berechnet wurde. Der Servosteuerabschnitt 61 berechnet dann eine Sollbefehlsspannung v* durch Ausführen einer Proportional-Integral-Steuerung (PI-Steuerung) auf der Grundlage der Differenz Δi.
Der Servosteuerabschnitt 61 gibt dann in Schritt S17 das der Sollbefehlsspannung v* entsprechende PWM-Steuersignal an die Motortreiberschaltung 30 ab, wonach die Steuerroutine endet. Die Steuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus ausgeführt und wiederholt abgearbeitet. Das Tastverhältnis von jedem der Schaltelemente 31 bis 36 in der Motortreiberschaltung 30 wird somit durch Ausführen der Steuerroutine gesteuert. Demgemäß ist es möglich, eingewünschtes Unterstützungsdrehmoment entsprechend dem von dem Fahrer ausgeführten Lenkvorgang zu erhalten.
Während der Lenkunterstützungssteuerung ist eine große elektrische Leistung erforderlich, insbesondere, wenn das Lenkrad 11 betätigt wird, während das Fahrzeug angehalten ist oder das Fahrzeug mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Jedoch ist es nicht wünschenswert, dass die Kapazität der Hauptenergiequelle 100 groß ausgelegt wird, um für temporären Verbrauch von großer elektrischer Leistung vorbereitet zu sein. Demzufolge ist die Kapazität der Hauptenergiequelle 100 bei der elektrischen Servolenkeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel nicht groß ausgelegt, und es ist die Hilfsenergiequelle 50 bereitgestellt. Die Hilfsenergiequelle 50 unterstützt die Zuführung von elektrischer Leistung, wenn temporär große elektrische Leistung verbraucht wird. Weiterhin ist in der elektrischen Servolenkeinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel die Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen, um den Elektromotor 20 effizient anzusteuern. Demzufolge ist das System so konfiguriert, dass elektrische Leistung, deren Spannung verstärkt ist, zu der Motortreiberschaltung 30 und der Hilfsenergiequelle 50 gespeist wird.
Wenn das Energieversorgungssystem konfiguriert ist, wird ausreichende Performance (ausreichendes Unterstützungsverhalten) der elektrischen Servolenkeinrichtung bereitgestellt, indem sowohl die Hauptenergiequelle 100 als auch die Hilfsenergiequelle 50 verwendet werden. Es ist daher notwendig, die Hilfsenergiequelle 50 geeignet in einem guten Zustand zu halten, damit ausreichendes Unterstützungsverhalten bereitgestellt ist. Falls die Hilfsenergiequelle 50 übermäßig geladen ist, oder das Laden und Entladen der Hilfsenergiequelle 50 wiederholt durchgeführt werden, verschlechtert sich die Hilfsenergiequelle 50 rasch, und es wird die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50 verkürzt. Ebenso wird dann, wenn die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle 50 unzureichend ist, kein ausreichendes Unterstützungsverhalten geboten. Die Hilfsenergiequelle 50 muss weiterhin effizient geladen werden, indem überschüssige Energie, die in dem Fahrzeug gehalten bzw. gespeichert ist, so umfangreich wie möglich eingesetzt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird demzufolge das Laden/Entladen der Hilfsenergiequelle 50 in der nachstehend beschriebenen Weise gesteuert.
4 zeigt eine Lade-/Entladesteuerroutine, die durch den Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 ausgeführt wird. Die Lade-/Entladesteuerroutine ist in der Form eines Steuerprogramms in dem Festwertspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Lade-/Entladesteuerroutine gestartet. Die Lade-/Entladesteuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus abgearbeitet und wiederholt ausgeführt.
Wenn die Steuerroutine gestartet wird, liest der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 zunächst Daten, die eine aktuelle Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge Jx, d. h. die aktuelle Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle 50, anzeigen. Die aktuelle Ladungsgröße Jx wird sequentiell mittels einer nachstehend beschriebenen Ist-Ladungsmengen-Erfassungsroutine (9) berechnet. Der Prozess in Schritt S31 ist somit der Prozess des Lesens der Daten, die die letzte bzw. jüngste aktuelle Ladungsgröße Jx angeben, die durch die Ist-Ladungsmengen-Erfassungsroutine berechnet worden ist.
Nachfolgend legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S32 eine Sollladungsgröße J* fest. Der Prozess in Schritt S32 wird unter Bezugnahme auf ein in 5 gezeigtes Ablaufdiagramm erläutert. 5 zeigt eine Sollladungsgrößeneinstellroutine. 5 beschreibt folglich den Prozess in Schritt S32 im Einzelnen.
In Schritt S320 liest der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 zunächst die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit Vx. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 berechnet nachfolgend in Schritt S321 eine Basis-Sollladungsgröße Ja*, die auf der Basis der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx festgelegt ist, unter Bezugnahme auf eine in 6 dargestellte Basis-Sollladungsgrößentabelle. Die Basis-Sollladungsgrößentabelle ist in dem Festwertspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Die Beziehung zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und der Basis-Sollladungsgröße Ja* ist so festgelegt, dass sich die Basis-Sollladungsgröße Ja* verringert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx vergrößert, wie dies in 6 durch die durchgezogene Linie veranschaulicht ist. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx niedriger ist als eine Referenzfahrzeuggeschwindigkeit Vx0, ist die Basis-Sollladungsgröße Ja* bei dem Ausführungsbeispiel so festgelegt, dass sie gleich groß wie eine Obergrenzen-Ladungsgröße Ja*max ist, die ein konstanter Wert ist. Die Obergrenzen-Ladungsgröße Ja*max ist die obere Grenze der Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle 50, die so festgelegt ist, dass ein Überladen der Hilfsenergiequelle 50 verhindert wird. Die Obergrenzen-Ladungsgröße Ja*max wird geeignet festgelegt, wobei z. B. die Kapazität der Hilfsenergiequelle 50 berücksichtigt wird.
Wenn die vorstehend beschriebene Lenkunterstützungssteuerung ausgeführt wird, wird oder ist das Basis-Unterstützungsdrehmoment Tas so festgelegt, dass es sich vergrößert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx verringert, wie dies in 3 gezeigt ist, und es erhöht sich demzufolge die in der Motortreiberschaltung 30 aufgenommene elektrische Leistung (d. h. die für die Ansteuerung des Elektromotors 20 verbrauchte elektrische Leistung). Demzufolge wird die Basis-Sollladungsgröße Ja* in der Hilfsenergiequelle 50 bei der Sollladungsgrößeneinstellroutine in Abhängigkeit von der geforderten elektrischen Leistung (der für die Unterstützung des Lenkvorgangs benötigten elektrischen Leistung), die sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert, festgelegt.
Nachfolgend berechnet der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S322 eine Verzögerung ”a” des Fahrzeugs. Die Verzögerung ”a” ist die Rate, mit der sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert (d. h. der differentielle bzw. differenzierte Wert der Fahrzeuggeschwindigkeit). Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Verzögerung ”a” dadurch berechnet, dass eine vorhergehende Fahrzeuggeschwindigkeit Vxn-1, die in einem unmittelbar vorhergehenden Zyklus berechnet wurde, von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx subtrahiert wird, die in einem aktuellen Zyklus erfasst wird (Vx – Vxn-1). Die vorhergehende Fahrzeuggeschwindigkeit Vxn-1 ist die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die einen Zyklus zuvor erfasst wurde, wenn die Sollladungsgrößeneinstellroutine in einem vorbestimmten Zyklus ausgeführt und wiederholt abgearbeitet wird. Im Folgenden wird die Größe der Verzögerung ”a” unter der Annahme beschrieben, dass sich die Verzögerung ”a” vergrößert, wenn sich der Wert ”a” (= Vx – Vxn-1) verringert (d. h., wenn sich der Absolutwert des negativen Werts vergrößert).
Nachfolgend ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S323 auf der Basis der Verzögerung ”a”, ob das Fahrzeug verzögert wird bzw. abbremst. Wenn die Verzögerung ”a” ein negativer Wert ist, verzögert das Fahrzeug. Wenn in Schritt S323 ermittelt wird, dass das Fahrzeug nicht verzögert, legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 die finale Sollladungsmenge bzw. Sollladungsgröße J* in Schritt S324 auf die Basis-Sollladungsgröße Ja* fest (J* ← Ja*).
Wenn ermittelt wird, dass das Fahrzeug verzögert (JA in Schritt S323), berechnet der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 eine Korrekturladungsmenge bzw. Korrekturladungsgröße ΔJ* in Schritt S325 unter Bezugnahme auf eine in 7 dargestellte Korrekturladungsgrößeneinstelltabelle. In der Korrekturladungsgrößeneinstelltabelle ist die Beziehung zwischen der Verzögerung ”a” und der Korrekturladungsgröße ΔJ* so festgelegt, dass sich die Korrekturladungsgröße ΔJ* vergrößert, wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht (d. h., wenn sich der Absolutwert von ”a” vergrößert). Die Korrekturladungsgrößeneinstelltabelle ist in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. In diesem Beispiel ist die Korrekturladungsgröße ΔJ* auf Null festgelegt, wenn die Verzögerung ”a” unterhalb einer Referenzverzögerung a0 liegt. Wenn die Verzögerung ”a” gleich groß wie oder größer als die Referenzverzögerung a0 ist, ist die Korrekturladungsgröße ΔJ* so festgelegt, dass sie sich proportional mit der Zunahme der Verzögerung ”a” erhöht. Eine Totzone ist demgemäß so festgelegt, dass die Korrekturladungsgröße ΔJ* nicht zu der Basis-Sollladungsgröße Ja* addiert wird, wenn die Verzögerung ”a” klein ist.
In Schritt S326 berechnet der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 nachfolgend eine Summen-Sollladungsgröße Jb* durch Addition der Korrekturladungsgröße ΔJ* zu der Basis-Sollladungsgröße Ja* (Jb* = Ja* + ΔJ*). Die Summen-Sollladungsgröße Jb* ist in 6 als ein Punkt auf der gestrichelten Linie dargestellt.
Nachfolgend bestimmt bzw. ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S327, ob die Summen-Sollladungsgröße Jb* gleich groß wie oder kleiner als die Obergrenzen-Ladungsgröße J*max ist. Wenn die Summen-Sollladungsgröße Jb* gleich groß wie oder kleiner als die Obergrenzen-Ladungsgröße J*max ist, legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 die finale Sollladungsgröße J* in Schritt S328 auf die Summen-Sollladungsgröße Jb* fest (J* ← Jb*). Wenn die Obergrenzen-Sollladungsgröße J*max übersteigt (NEIN in Schritt S327), legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 die finale Sollladungsgröße J* in Schritt S329 auf die Obergrenzen-Ladungsgröße J*max fest (J* ← J*max).
Bei der Sollladungsgrößeneinstellroutine ist oder wird die Sollladungsgröße J* so eingestellt, dass sie sich vergrößert, wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht. Die Routine endet, nachdem der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 die finale Sollladungsgröße J* festgelegt, und es schreitet der Prozess zu dem Schritt S33 in 4 weiter.
In Schritt S33 legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 einen Obergrenzen-Ladestrom isubmax unter Bezugnahme auf eine in 8 gezeigte Obergrenzen-Ladestrom-Einstelltabelle fest. In der Obergrenzen-Ladestrom-Einstelltabelle ist die Beziehung zwischen der Verzögerung ”a” und dem Obergrenzen-Ladestrom isubmax so festgelegt, dass sich der Obergrenzen-Ladestrom isubmax vergrößert, wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht (d. h., wenn sich der Absolutwert von ”a” erhöht). Die Obergrenzen-Ladestrom-Einstelltabelle ist in dem Direktzugriffsspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. In dem Beispiel ist der Obergrenzen-Ladestrom isubmax auf einen konstanten Wert festgelegt, wenn die Verzögerung ”a” einer Referenzverzögerung a1 liegt. Wenn die Verzögerung ”a” gleich groß wie oder größer als die Referenzverzögerung a1 ist, vergrößert sich der Obergrenzen-Ladestrom isubmax proportional zu der Zunahme der Verzögerung ”a”. Dies bedeutet, dass eine Totzone so festgelegt ist, dass der Obergrenzen-Ladestrom isubmax nicht geändert wird, wenn die Verzögerung ”a” klein ist.
Nachfolgend bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S34, ob der Wert einer Kennung F gleich ”0” ist. Die Kennung F gibt an, ob die Hilfsenergiequelle 50 geladen werden muss, wie dies durch den nachstehend näher beschriebenen Prozess veranschaulicht ist. Wenn der Wert der Kennung F gleich 0 ist (F = 0), muss die Hilfsenergiequelle 50 nicht geladen werden. Wenn der Wert der Kennung F gleich 1 ist (F = 1), muss die Hilfsenergiequelle 50 geladen werden. Wenn die Lade-/Entladesteuerroutine gestartet wird, wird der Wert der Kennung F auf ”0” gesetzt.
Wenn der Wert der Kennung F gleich ”0” ist (JA in Schritt S34), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S35, ob die aktuelle Ladungsgröße oder Ladungsmenge Jx kleiner ist als die Sollladungsgröße J*. Der Prozess gemäß Schritt S35 wird ausgeführt, um zu ermitteln, ob die Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle 50 nicht ausreichend ist. Wenn die aktuelle Ladungsgröße Jx kleiner ist als die Sollladungsgröße J* (Jx < J*) (JA in Schritt S35), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, dass die Ladungsmenge bzw. Ladungsgröße nicht ausreichend ist und setzt die Kennung F in Schritt S36 auf ”1”. Wenn die aktuelle Ladungsgröße Jx gleich groß wie oder größer als die Sollladungsgröße J*, ist (Jx ≥ J*) (NEIN in Schritt S35), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, dass die Ladungsmenge oder Ladungsgröße nicht unzureichend ist und ändert den Wert der Kennung F nicht. Folglich wird der Wert der Kennung F mit ”0” beibehalten.
Wenn der Wert der Kennung F in Schritt S34 ”1” ist (NEIN in Schritt S34), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungsabschnitt 62 in Schritt S37, ob die aktuelle Ladungsgröße Jx eine Ladungsgröße (J* + A) erreicht hat, die durch Addition eines Totzonenwerts A (ein positiver Wert) zu der Sollladungsgröße J* erhalten wird. Der Prozess in Schritt S37 wird ausgeführt, um zu ermitteln, ob die aktuelle Ladungsgröße Jx, die nicht ausreichend war, ausreichend ist. Wenn die aktuelle Ladungsgröße Jx gleich groß wie oder größer als die Ladungsgröße (J* + A) ist (Jx ≥ J* + A) (JA in Schritt S37), ermittelt oder bestimmt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, dass die aktuelle Ladungsgröße Jx, die nicht ausreichend war, ausreichend ist. Demgemäß setzt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den Wert der Kennung F in Schritt S38 auf ”0”. Wenn die aktuelle Ladungsgröße Jx kleiner ist als die Ladungsgröße (J* + A) (Jx < J* + A) (NEIN in Schritt S37), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, dass die aktuelle Ladungsgröße Jx nicht ausreichend ist. Demgemäß ändert der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den Wert der Kennung F nicht. Folglich wird der Wert der Kennung F mit ”1” beibehalten.
Der Totzonenwert A ist so festgelegt, dass das Ergebnis des Vergleiches zwischen der aktuellen Ladungsgröße Jx und der Sollladungsgröße J* nicht häufig schwankt oder wechselt.
Nachdem der Wert der Kennung F gesetzt ist, wird der Wert der Kennung F in Schritt S39 bestätigt. Wenn der Wert der Kennung F gleich ”0” ist (NEIN in Schritt S39), d. h., wenn bestimmt oder ermittelt worden ist, dass die Hilfsenergiequelle 50 nicht geladen werden muss, legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S40 auf Null fest (isub* = 0). Wenn der Wert der Kennung F gleich ”1” ist (JA in Schritt S39), d. h. wenn bestimmt oder ermittelt worden ist, dass die Größe der Ladung bzw. die Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle 50 nicht ausreichend ist, wird der Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S41 gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet: isub* = (Wmax – Wx)/vout.
In der Gleichung bezeichnet Wmax eine zulässige elektrische Ausgangsleistung oder Ausgangsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40; Wx die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Leistung; und vout eine durch den Spannungssensor 51 erfasste Ausgangsspannung. Die zulässige elektrische Ausgangsleistung Wmax wird bereits vorab auf der Grundlage der Spezifikationen der Spannungsverstärkungsschaltung 40 festgelegt. Die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Leistung Wx wird hierbei durch Multiplikation der durch den Spannungssensor 51 erfassten Ausgangsspannung Vout mit dem durch den Motorstromsensor 38 erfassten Motorstrom iuvw berechnet. Demgemäß umfasst der Prozess in Schritt S41 den Prozess des Lesens des Werts der durch den Spannungssensor 51 gemessenen Spannung, und den Prozess des Lesens des Werts des durch den Motorstromsensor 38 gemessenen Stroms. Ein (nicht gezeigter) Stromsensor, der den in der für verstärkte Spannung vorgesehenen Treiberleitung 113 fließenden Strom misst, kann vorgesehen sein, und es kann die elektrische Leistung Wx, die in der Motortreiberschaltung 30 verbraucht wird, durch Multiplizieren des Werts des durch den Stromsensor erfassten elektrischen Stroms mit der durch den Spannungssensor 51 erfassten Ausgangsspannung vout berechnet werden.
Nachfolgend bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S42, ob der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist. Wie vorstehend beschrieben, wird der Solllade-/Entladestrom isub* dadurch berechnet, dass ein Wert durch Subtrahieren der in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchten elektrischen Leistung Wx von der zulässigen elektrischen Ausgangsleistung Wmax der Spannungsverstärkungsschaltung 40 erhalten oder gebildet wird, und der erhaltene Wert durch die Ausgangsspannung vout dividiert wird. Wenn die von dem Elektromotor 20 verbrauchte elektrische Leistung Wx kleiner ist als die zulässige elektrische Ausgangsleistung Wmax der Spannungsverstärkungsschaltung 40, ist demzufolge der Solllade-/Entladestrom isub* größer als 0/isub* > 0) (JA in Schritt S42). Wenn die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Leistung Wx gleich groß wie oder größer als die zulässige elektrische Ausgangsleistung Wmax der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist, ist der Solllade-/Entladestrom isub* gleich groß wie oder kleiner als 0 (NEIN in Schritt S42).
Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* gleich groß wie oder kleiner als Null ist (isub* ≤ 0), legt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S40 auf Null fest (isub* = 0). Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist (isub* > 0), bestimmt oder ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S43, ob der Solllade-/Entladestrom isub* den Obergrenzen-Ladestrom isubmax, der in Schritt S33 gesetzt wurde, überschreitet. Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* den Obergrenzen-Ladestrom isubmax nicht überschreitet (NEIN in Schritt S43), ändert der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den in Schritt S41 berechneten Solllade-/Entladestrom isub* nicht. Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* den Obergrenzen-Ladestrom isubmax überschreitet (JA in Schritt S43), legt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den finalen Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S44 auf den Obergrenzen-Ladestrom isubmax fest (isub ← isubmax).
Nachdem der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/Entladestrom isub* festgelegt hat, steuert der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 in Schritt 845 über eine Rückkopplung bzw. in rückgekoppelter Weise auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Solllade-/Entladestrom isub* und einem Hilfsenergiequellenstrom isub. Dies bedeutet, dass der Hilfsenergiequellenstrom isub, der durch den Hilfsenergiequellenstromsensor 52 erfasst ist, rückgekoppelt wird, und dass die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 so gesteuert wird, dass die Differenz (isub* – isub) zwischen dem Solllade-/Entladestrom isub* und dem Hilfsenergiequellenstrom isub verringert wird. Bei dem Ausführungsbeispiel wird eine Proportional-Integral-Differential-Steuerung (PID-Regelung) auf der Basis der Differenz (isub* – isub) ausgeführt. Der Prozess in Schritt S45 enthält den Prozess des Lesens des Hilfsenergiequellenstroms isub, der durch den Hilfsenergiequellenstromsensor 52 erfasst wird.
Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 gibt ein Impulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate sowohl des ersten als auch des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 43 und 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ab, um hierdurch sowohl das erste als auch das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 43 und 44 einzuschalten/auszuschalten, so dass die von der Hauptenergiequelle 100 zugeführte elektrische Leistung oder Spannung verstärkt wird. In diesem Fall wird die verstärkte Spannung durch Ändern des Tastverhältnisses des Impulssignals gesteuert.
Die Lade-/Entladesteuerroutine endet, nachdem der Leistungsquellensteuerabschnitt 62 den Prozess in S45 ausgeführt hat. Die Lade-/Entladesteuerroutine wird in bzw. mit dem vorbestimmten kurzen Zyklus ausgeführt und wiederholt durchgeführt.
In der Lade-/Entladesteuerroutine wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 dann, wenn der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist (isub* > 0), so gesteuert, dass der elektrische Strom in Richtung zu der Hilfsenergiequelle 50 fließt, um die Hilfsenergiequelle 50 zu laden, wobei der elektrische Strom gleich dem Solllade-/Entladestrom isub* ist. Demgemäß wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 so gesteuert, dass sie höher als die Spannung der Hilfsenergiequelle 50 ist. Wenn die aktuelle Ladungsgröße Jx also kleiner als die Sollladungsgröße J* ist und wenn die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegebene elektrische Leistung größer ist als die elektrische Leistung, die in der Motortreiberschaltung 30 verbraucht wird (die für die Ansteuerung des Elektromotors 20 verbrauchte elektrische Leistung), wird die Hilfsenergiequelle 50 von der Hauptenergiequelle 100 über die Spannungsverstärkungsschaltung 40 mit elektrischer Leistung geladen. Ferner ist der Solllade-/Entladestrom isub* so festgelegt, dass die Speisung der elektrischen Leistung zu der Motortreiberschaltung 30 sichergestellt ist, der Solllade-/Entladestrom isub* den Obergrenzen-Ladestrom isubmax nicht überschreitet und die Hilfsenergiequelle 50 unter voller Ausnutzung der Energieversorgungsfähigkeit der Spannungsverstärkungsschaltung 40 geladen wird. Die Hilfsenergiequelle 50 wird somit rasch geladen.
Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* auf Null gesetzt ist (isub* = 0), wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 so gesteuert, dass weder der Ladestrom noch der Entladestrom zu bzw. von der Hilfsenergiequelle 50 fließt. Demzufolge wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf eine Spannung gesteuert, die gleich der Spannung der Hilfsenergiequelle 50 ist. Die Hilfsenergiequelle 50 wird folglich nicht geladen. Ferner wird die verstärkte Spannung so aufrechterhalten, dass der Entladestrom nicht aus der Hilfsenergiequelle 50 fließt, solange die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Leistung oder Energie die obere Grenze der elektrischen Leistung nicht überschreitet, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegeben werden kann. Die Motortreiberschaltung 30 wird demzufolge unter Einsatz lediglich der von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegebenen elektrischen Leistung betrieben. Wenn die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Leistung den oberen Grenzwert der elektrischen Leistung, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegeben werden kann, überschreitet, ist es nicht möglich, den von der Hilfsenergiequelle 50 stammenden Entladestrom bei Null zu halten, und es nimmt als Ergebnis dessen die verstärkte Spannung ab, unabhängig von der Steuerung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Die elektrische Leistung wird damit von der Hilfsenergiequelle 50 zu der Motortreiberschaltung 30 gespeist, um die Knappheit an elektrischer Leistung zu kompensieren. Dies bedeutet, dass die elektrische Leistung in der Hilfsenergiequelle 50 nicht benutzt wird, wenn die in der Motortreiberschaltung 30 verbrauchte elektrische Energie gleich groß wie oder kleiner als die obere Grenze der elektrischen Leistung ist, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegeben werden kann. Lediglich dann, wenn die geforderte elektrische Leistung größer als die Obergrenze der elektrischen Leistung, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegeben werden kann, wird die elektrische Leistung von der Hauptenergiequelle 100 und der Hilfsenergiequelle 50 zu der Motortreiberschaltung 30 gespeist.
Ferner werden die Sollladungsgröße J* und der Obergrenzen-Ladestrom isubmax für die Hilfsenergiequelle 50 bei der Lade-/Entladesteuerung für die Hilfsenergiequelle 50 in Abhängigkeit von bzw. entsprechend der Verzögerung ”a” des Fahrzeugs festgelegt. Demzufolge wird die überschüssige kinetische Energie in dem Fahrzeug aktiv und effizient rückgewonnen, und es wird die rückgewonnene Energie zum Laden der Hilfsenergiequelle 50 benutzt.
Wenn das Fahrzeug verzögert wird, wird die kinetische Energie des Fahrzeugs üblicherweise durch eine Bremse verbraucht. In dieser Situation liegt überschüssige kinetische Energie vor. Insbesondere vergrößert sich die überschüssige kinetische Energie, wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht. Demgemäß wird bei dem Ausführungsbeispiel die Sollladungsgröße J* in der Hilfsenergiequelle 50 vergrößert, wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht. Die Ladesteuerung, die die Hilfsenergiequelle 50 lädt, wird auf der Basis der erhöhten Sollladungsgröße J* ausgeführt. Damit wird die überschüssige kinetische Energie effektiv zum Laden der Hilfsenergiequelle 50 über den Generator 102 benutzt. Da der Obergrenzen-Ladestrom isubmax gleichzeitig mit der Erhöhung der Sollladegröße J* vergrößert wird, ist es ferner möglich, die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der die Hilfsenergiequelle 50 geladen wird. Als Ergebnis wird die Hilfsenergiequelle 50 effizient geladen.
Ferner wird die Sollladungsgröße J* bei einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx so eingestellt, dass sie sich entsprechend der elektrischen, zur Unterstützung des Lenkvorgangs benötigten Leistung verringert. Dies erhöht die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50. Wenn das Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, wird oder ist die Sollladegröße J* so eingestellt, dass sie klein ist. Wenn das Fahrzeug verzögert wird, wird die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle 50 rasch erhöht. Wenn dann ein Lenkvorgang ausgeführt wird, während das Fahrzeug mit einer geringen Geschwindigkeit fährt, oder wenn das Fahrzeug angehalten ist, ist es möglich, ausreichende elektrische Leistung zu der Motortreiberschaltung 30 zu speisen.
Nachfolgend wird eine Erfassungsroutine zum Erfassen einer aktuellen Ladungsgröße oder Ladungsmenge beschrieben. 9 zeigt die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladegröße, die durch den Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 ausgeführt wird. Die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladegröße ist in der Form eines Steuerprogramms in dem Festwertspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße gestartet. Die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße wird in bzw. mit einem vorbestimmten kurzen Zyklus ausgeführt und wiederholt abgearbeitet. Die aktuelle Ladungsgröße, die mittels der Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße erfasst wird oder ist, ist die in dem Schritt S31 gelesene aktuelle Ladungsgröße J*x.
Wenn die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße gestartet wird, liest bzw. ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in einem Schritt S51 den Hilfsenergiequellenstrom isub, der durch den Hilfsquellenstromsensor 52 erfasst worden ist. Nachfolgend wird die aktuelle Ladungsgröße Jx zum aktuellen Zeitpunkt in Schritt S52 in Übereinstimmung mit der nachfolgenden Gleichung berechnet: Jx = Jxn-1 + isub. In der Gleichung bezeichnet Jxn-1 eine vorhergehende aktuelle Ladungsgröße. Die vorhergehende aktuelle Ladungsgröße ist die aktuelle Ladungsgröße Jx, die einen Zyklus zuvor berechnet worden ist, während die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße in dem vorhergehenden Zyklus ausgeführt worden ist, und wiederholt ausgeführt wurde bzw. wird.
Wenn der Zündschalter 106 bei dem Ausführungsbeispiel abgeschaltet wird, wird die elektrische Ladung in der Hilfsenergiequelle 50 zu der Hauptbatterie 101 entladen. Wenn die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße gestartet wird, ist die aktuelle Ladungsgröße Jx in der Hilfsenergiequelle 50 daher ein niedriger Wert, der im Wesentlichen konstant ist. Demzufolge wird als der anfängliche Wert der vorhergehenden aktuellen Ladungsgröße Jxn-1 ein fester Wert verwendet, der vorab festgelegt ist (als Beispiel ist Jxn-1 = 0).
In Schritt S53 speichert der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 nachfolgend die aktuelle Ladungsgröße Jx zu dem aktuellen Zeitpunkt in dem Direktzugriffsspeicher RAM als die vorhergehende aktuelle Ladungsgröße Jxn-1. Damit endet die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße. Die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsgröße wird in dem vorhergehenden kurzen Zyklus ausgeführt, und wiederholt durchgeführt. Demzufolge wird die aktuelle Ladungsgröße Jx, die in dem gegenwärtigen Zyklus berechnet wird, als die vorhergehende aktuelle Ladungsgröße Jxn-1 in Schritt S52 in dem nächsten Zyklus verwendet (ein Zyklus später).
Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 führt die Routine während der Zeitdauer, in der der Zündschalter 106 eingeschaltet ist, wiederholt durch. Die aktuelle Ladungsgröße Jx wird somit durch Akkumulieren der Werte des Hilfsenergiequellenstroms isub bestimmt oder ermittelt. In diesem Fall werden, wenn der Ladestrom fließt, die Werte des Hilfsenergiequellenstroms isub akkumuliert, um die aktuelle Ladungsgröße Jx zu vergrößern. Wenn der Entladestrom fließt, werden die Werte des Hilfsenergiequellenstroms isub akkumuliert bzw. aufsummiert, um die aktuelle Ladungsgröße Jx zu verringern. Demgemäß ist es möglich, die Größe oder Menge der Ladung in der Hilfsenergiequelle 50 geeignet zu detektieren.
Nachfolgend wird die Entladesteuerung beschrieben, durch die die elektrischen Ladungen aus der Hilfsenergiequelle 50 entladen werden. In einem Fall, bei dem eine Kapazität bzw. ein Kondensator als die Hilfsenergiequelle 50 benutzt wird, wird die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50 durch ein Entladen der elektrischen Ladung erhöht, wenn die Hilfsenergiequelle 50 für eine lange Zeitdauer nicht benutzt wird. Wenn die tatsächliche Ladungsmenge bzw. Ladungsgröße Jx in der Hilfsenergiequelle 50 auf der Basis des Werts, der durch Akkumulieren bzw. Aufsummieren der Werte des Hilfsenergiequellenstroms isub erhalten wird, detektiert wird, ist es hierbei schwierig, den anfänglichen Wert der Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeugs zu schätzen. Bei dem Ausführungsbeispiel wird daher die in der Hilfsenergiequelle 50 vorhandene elektrische Ladung zu der Hauptbatterie 101 über die Spannungsverstärkungsschaltung 40 entladen, wenn der Zündschalter 106 abgeschaltet wird. Im Nachfolgenden wird der Steuerprozess unter Bezugnahme auf 10 erläutert.
10 zeigt eine durch den Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 abgearbeitete Steuerroutine für eine Endzeit- bzw. Ausschaltzeit- oder Ausschalt-Entladungssteuerung. Die Ausschalt-Entladungssteuerroutine ist in der Form eines Steuerprogramms in dem Festwertspeicher ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn detektiert wird, dass der Zündschalter 106 ausgeschaltet wird, wird die Ausschalt-Entladungssteuerroutine gestartet. Wenn die Ausschalt-Entladungssteuerroutine in Schritt S61 gestartet wird, gibt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 ein Impulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ab, um das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 mit einem vorbestimmten Tastverhältnis einzuschalten/auszuschalten. Da die Lenkunterstützungssteuerung während der Zeitdauer, in der der Zündschalter 106 ausgeschaltet ist, endet, wird jedes der Schaltelemente 31 bis 36 in der Motortreiberschaltung 30 in dem abgeschalteten Zustand gehalten. Demgemäß wird die in der Hilfsenergiequelle 50 vorhandene elektrische Ladung zu der Hauptbatterie 101 entladen. In diesem Fall ist es möglich, den Wert bzw. die Größe des Entladestroms, der von der Hilfsenergiequelle 50 zu der Hauptbatterie 101 fließt, zu begrenzen, indem das Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelements 44 geeignet festgelegt wird. Das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 wird in dem abgeschalteten Zustand gehalten.
Nachfolgend liest bzw. ermittelt der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62 in einem Schritt S62 den Hilfsenergiequellenstrom isub (den Wert bzw. die Größe des elektrischen Stroms, der in einer Richtung von der Hilfsenergiequelle 50 zu der Hauptbatterie 101 fließt), der von dem Hilfsenergiequellenstromsensor 52 gemessen wird. In einem Schritt S63 wird bestimmt oder ermittelt, ob der Hilfsenergiequellenstrom isub gleich groß wie oder kleiner als ein Entladungsbeendigungsbestimmungsstrom isubend ist. Als Beispiel ist der Entladungsbeendigungsbestimmungsstrom isubend auf 0 Ampere festgelegt.
Wenn der Hilfsenergiequellenstrom isub größer ist als der Entladungsbeendigungsbestimmungsstrom isubend, werden die Prozesse gemäß den Schritten S61 bis S63 wiederholt. Während dieser Zeitdauer dauert das Entladen der elektrischen Ladung von der Hilfsenergiequelle 50 zu der Hauptbatterie 101 an. Wenn der Hilfsenergiequellenstrom isub gleich groß wie oder kleiner als der Entladungsbeendigungsbestimmungsstrom isubend ist (beispielsweise hört der Entladestrom zu fließen auf), wird das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 in einem Schritt S64 abgeschaltet, und es endet die Ausschaltentladungssteuerroutine.
Demgemäß wird die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50 erhöht, indem die Ausschaltentladungssteuerroutine ausgeführt wird. Weiterhin ist es möglich, die tatsächliche Ladungsmenge bzw. Ladungsgröße exakt zu detektieren, nachdem der Zündschalter 106 eingeschaltet wird. Hierbei wird die tatsächliche Ladungsgröße durch Akkumulieren der Werte des Lade-/Entladestroms, der zu der/von der Hilfsenergiequelle 50 fließt, berechnet, wobei es schwierig ist, den anfänglichen Wert der Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge zum Startzeitpunkt zu schätzen. Demzufolge wird die Erfassungsroutine zur Erfassung der aktuellen Ladungsmenge ausgeführt, nachdem die elektrische Ladung aus der Hilfsenergiequelle 50 entladen worden ist. Hierdurch wird ein Erfassungsfehler aufgrund einer Variation des anfänglichen Werts der Ladungsmenge unterdrückt. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird weiterhin zur Steuerung des Werts bzw. der Stärke des Entladestroms verwendet, der zu der Hauptbatterie 101 fließt. Es ist demzufolge nicht erforderlich, eine spezielle Schaltung vorzusehen, die zur Steuerung des Entladestroms eingesetzt wird. Es ist daher möglich, eine Kostenerhöhung zu vermeiden.
Mit der elektrischen Servolenkeinrichtung, die die Energieversorgungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält, ist es möglich, die nachfolgenden Wirkungen zu erzielen.

1. Wenn sich die Verzögerung ”a” erhöht, vergrößern sich die Sollladungsgröße J* und der Obergrenzeladestrom isubmax für die Hilfsenergiequelle 50. Der Generator 102 verwendet daher überschüssige kinetische Energie zur Erzeugung elektrischer Leistung, und es wird die Hilfsenergiequelle 50 effizient geladen.
2. Wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx erhöht, wird die Sollladungsgröße J* so festgelegt, dass sie sich in Abhängigkeit von der zur Unterstützung des Lenkvorgangs erforderlichen elektrischen Leistung verringert. Die Hilfsenergiequelle 50 wird daher nicht übermäßig geladen. Dies erhöht die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50. Auch in diesem Fall wird die Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle 50 rasch vergrößert, wenn das Fahrzeug verzögert wird. Es ist dann möglich, ausreichende elektrische Leistung zu der Motortreiberschaltung 30 zu speisen, wenn der Lenkvorgang durchgeführt wird, während sich das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit bewegt oder das Fahrzeug angehalten hat.
3. Selbst wenn die Sollladungsgröße J* vergrößert wird, während sich das Fahrzeug verlangsamt, ist die Sollladungsgröße J* auf einen Wert begrenzt, der gleich groß wie oder kleiner als die Obergrenzenladungsgröße J*max ist. Es ist damit möglich, ein Überladen der Hilfsenergiequelle 50 zu verhindern und nachteilige Auswirkungen auf die Beständigkeit bzw. Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50 zu unterdrücken.
4. Der obere Grenzwert des Ladestroms, der zu der Hilfsenergiequelle 50 fließt, ist gesetzt bzw. wird festgelegt. Es ist daher möglich, ein übermäßiges Fließen des elektrischen Stroms aus der Hauptbatterie 101 zu der Hauptenergiequelle 100 zu verhindern. Damit ist es möglich, eine Verschlechterung der Hauptbatterie 101 und der Hilfsenergiequelle 50 zu unterdrücken und demzufolge die gesamte Energieversorgungseinrichtung zu schützen.
5. Die Zuführung von elektrischer Leistung aus der Hilfsenergiequelle 50 wird angehalten bzw. beendet, solange die in der Motortreiberschaltung 30 aufgenommene elektrische Leistung die obere Grenze der elektrischen Leistung, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, nicht übersteigt. Lediglich wenn die in der Motortreiberschaltung 30 aufgenommene elektrische Leistung die obere Grenze der elektrischen Leistung übersteigt, die aus der Spannungsverstärkungsschaltung 40 abgegeben werden kann, wird elektrische Leistung aus der Hilfsenergiequelle 50 zugeführt, um hierdurch die Knappheit an elektrischer Leistung zu kompensieren. Es ist daher möglich, die Benutzung der elektrischen Energie in der Hilfsenergiequelle 50 zu minimieren. Die elektrische Leistung wird damit in der Hilfsenergiequelle 50 gespeichert, so dass die elektrische Leistung in der Hilfsenergiequelle 50 eingesetzt wird, wenn große elektrische Leistung verbraucht wird. Es ist demzufolge möglich, die Lenkunterstützungssteuerung geeignet auszuführen.
6. Wenn die tatsächliche Ladungsgröße Jx in der Hilfsenergiequelle 50 mit der Sollladungsgröße J* verglichen wird, wird bzw. ist eine Totzone festgelegt. Daher ist es möglich, eine Pendelerscheinung (hunting phenomenon) zu unterdrücken, bei der das Laden und Entladen häufig wiederholt werden. Dies erhöht die Lebensdauer der Hilfsenergiequelle 50 noch weiter.
7. Als Energieversorgungseinrichtung für die elektrische Servolenkeinrichtung werden die Hauptenergiequelle 100 und die Hilfsenergiequelle 50 benutzt, um ausreichendes Lenkunterstützungsverhalten bereitzustellen. Es ist daher möglich, eine Erhöhung der Kapazität der Hauptenergiequelle 100 zu vermeiden.
8. Der Elektromotor 20 wird unter Einsatz der Spannungsverstärkungsschaltung 40 effizient angesteuert. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird auch zur Steuerung der Ladung/Entladung der Hilfsenergiequelle 50 benutzt. Die Konfiguration der Schaltung ist daher nicht kompliziert, und es wird eine Kostenzunahme unterdrückt. Beispielsweise ist es nicht erforderlich, eine Schaltschaltung oder einen Schalter zum Umschalten zwischen Laden und Entladen zu benutzen.
9. Selbst wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aufgrund der Lade-/Entladesteuerung für die Hilfsenergiequelle 50 schwankt, ist es möglich, den Betrieb des Elektromotors 20 geeignet zu steuern, da der Servosteuerabschnitt 160 die PWM-Steuerung für die Motortreiberschaltung 30 ausführt.

Es ist also eine elektrische Servosteuereinrichtung beschrieben, die die Energieversorgungseinrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung aufweist. Jedoch ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Verschiedenartige Modifikationen können durchgeführt werden, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
Als Beispiel wird bei dem Ausführungsbeispiel als Verzögerungszustandserfassungsabschnitt eine Konfiguration eingesetzt, die den Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis der Größe der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx erfasst, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 detektiert wird. Jedoch kann auch ein Drucksensor, der einen Druck in einem hydraulischen Bremsdruckkreis detektiert, zur Erfassung des Verzögerungszustands des Fahrzeugs auf der Grundlage des hydraulischen Drucks eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein Drucksensor verwendet werden, der einen hydraulischen Bremsdruck in einem Radzylinder oder einem Hauptzylinder detektiert, und es kann bestimmt werden, dass das Fahrzeug verzögert wird, wenn der erfasste Druck höher ist als ein vorbestimmter Wert. Weiterhin kann die Verzögerung ”a” auf der Grundlage des hydraulischen Bremsdrucks geschätzt werden, und es kann die Verzögerung ”a” detektiert werden, die sich mit zunehmendem hydraulischem Bremsdruck erhöht. In diesem Fall kann die Abszissenachse in 7 den hydraulischen Bremsdruck angeben. Weiterhin kann ein Druck in einem Bremskraftverstärker bzw. Brems-Booster detektiert werden, und es kann auf der Grundlage des Drucks in dem Bremskraftverstärker ermittelt werden, ob das Fahrzeug verzögert wird, oder es kann die Verzögerung ”a” auf der Basis des Drucks in dem Bremskraftverstärker detektiert werden. Es kann auf der Grundlage dessen, ob das Bremspedal betätigt wird, bestimmt werden, ob das Fahrzeug verzögert wird. Die Verzögerung ”a” kann auf der Basis der Bremspedalkraft geschätzt werden.
Es kann ein Längsbeschleunigungssensor vorgesehen werden, der die Längsbeschleunigung des Fahrzeugs detektiert, und es kann der Verzögerungszustand des Fahrzeugs auf der Basis der Längsbeschleunigung detektiert werden, die durch den Längsbeschleunigungssensor erfasst wird (d. h., es kann auf der Basis der Längsbeschleunigung bestimmt werden, ob das Fahrzeug verzögert wird, oder es kann die Verzögerung ”a” auf der Basis der Längsbeschleunigung detektiert werden).
Weiterhin wird bei dem Ausführungsbeispiel die Größe, bei der die Sollladungsgröße J* geändert wird (d. h. die Korrekturladungsgröße ΔJ*), in Abhängigkeit von der Verzögerung ”a” festgelegt, wie dies in 7 gezeigt ist. Jedoch kann die Korrekturladungsgröße ΔJ* auch entsprechend der Verzögerung ”a” festgelegt werden, wie dies in 11A bis 11C gezeigt ist. 11A zeigt einen Fall, bei dem die Korrekturladungsgröße ΔJ* in einer nicht linearen Weise geändert wird. 11B veranschaulicht einen Fall, bei dem die Obergrenze der Korrekturladungsgröße ΔJ* festgelegt wird. In diesem Fall ist es möglich, ein Überladen im Hinblick auf die geeignete Ladungsmenge, die in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx festgelegt wird, zu unterdrücken. 11C veranschaulicht einen Fall, bei dem eine Totzone nicht festgelegt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird der Obergrenzenladestrom isubmax in Abhängigkeit von der Verzögerung ”a” festgelegt, wie dies in 8 gezeigt ist. Jedoch kann der Obergrenzenladestrom isubmax beispielsweise auch in Abhängigkeit von der Verzögerung ”a” festgelegt werden, wie dies in 12A bis 12C gezeigt ist. 12A veranschaulicht einen Fall, bei dem der Obergrenzenladestrom isubmax in einer nicht linearen Weise geändert wird. 12B veranschaulicht einen Fall, bei dem die Obergrenze des Obergrenzenladestroms isubmax festgelegt wird. In diesem Fall ist es möglich, zu verhindern, dass elektrischer Strom übermäßig aus der Hauptbatterie 101 abfließt, wenn die Verzögerung ”a” groß ist. Dies ermöglicht es, die Hauptbatterie 101 und die Hilfsenergiequelle 50 noch zuverlässiger zu schützen. 12C zeigt einen Fall, bei dem keine Totzone festgelegt ist.
Weiterhin sind bei dem Ausführungsbeispiel die Sollladungsgröße J* und der Obergrenzenladestrom isubmax so festgelegt, dass sie sich erhöhen, wenn sich die Verzögerung ”a” vergrößert. Jedoch können die Sollladungsgröße J* und der Obergrenzenladestrom isubmax auch auf der Basis der Verzögerung oder Nichtverzögerung des Fahrzeugs festgelegt werden. Dies bedeutet, dass dann, wenn bestimmt bzw. ermittelt wird, dass das Fahrzeug verzögert wird, die Sollladungsgröße J* und der Obergrenzenladestrom isubmax so festgelegt werden, dass sie größer sind als diejenigen in einem Fall, bei dem ermittelt wird, dass das Fahrzeug nicht verzögert wird. Weiterhin müssen sowohl die Sollladungsgröße J* als auch der Obergrenzenladestrom isubmax nicht notwendigerweise auf der Basis des Verzögerungszustands des Fahrzeugs geändert werden. Es kann auch lediglich nur die Sollladungsgröße J* oder nur der Obergrenzenladestrom isubmax geändert werden.
Bei dem Ausführungsbeispiel wird die Sollladungsgröße J* (die Basis-Sollladungsgröße Ja* in 6) weiterhin so gesteuert, dass sie kleiner wird, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx vergrößert. Beispielsweise kann, wie in 13 gezeigt ist, die Sollladungsgröße J* (die Basis-Sollladungsgröße Ja* in dem Beispiel) zwischen zwei Pegeln auf der Grundlage dessen umgeschaltet werden, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx größer ist als eine Referenzfahrzeuggeschwindigkeit Vx1. Auch kann die Sollladungsgröße J* (die Basis-Sollladungsgröße Ja*) zwischen drei Pegeln umgeschaltet werden. Die Konfiguration kann weiterhin derart getroffen sein, dass die Sollladungsgröße nicht in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit geändert wird.
Weiterhin werden bei dem Ausführungsbeispiel sowohl das Basis-Unterstützungsdrehmoment Tas als auch die Basis-Sollladungsgröße Ja* und die Korrekturladungsgröße ΔJ* sowie der Obergrenzenladestrom isubmax unter Verwendung der Referenztabelle berechnet. Jedoch kann jeder dieser Parameter, d. h. das Basis-Unterstützungsdrehmoment Tas, die Basis-Sollladungsgröße Ja*, die Korrekturladungsgröße ΔJ* und der Obergrenzenladestrom isubmax unter Verwendung anderer Informationen hinsichtlich der Relation berechnet werden, beispielsweise mittels einer Funktion.
Ferner muss die Energieversorgungseinrichtung nicht notwendigerweise bei der elektrischen Servolenkeinrichtung eingesetzt werden. Die Energieversorgungseinrichtung kann auch bei verschiedenartigen anderen Einrichtungen eingesetzt werden. Als Beispiel kann die Energieversorgungseinrichtung bei verschiedenen Fahrzeugsteuersystemen, einschließlich elektrischer Aktuatoren bzw. Aktoren, die in dem Fahrzeug als Geräte vorhanden sind, zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann die Energieversorgungseinrichtung bei einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage, einer elektrisch gesteuerten Federungs- bzw. Aufhängungseinrichtung und einer elektrisch gesteuerten Stabilisierungseinrichtung eingesetzt werden. Weiterhin kann die Energieversorgungseinrichtung bei einer drahtgesteuerten Lenkeinrichtung (”Steer-by-Wire”-Lenkeinrichtung) als Lenkeinrichtung eingesetzt werden, die eine Lenkkraft für die Räder bereitstellt. Die ”Steer-by-Wire”- bzw. Lenkenmittels-Draht-Lenkeinrichtung trennt das Lenkrad mechanisch von einer Raddrehwelle und dreht die Räder unter Verwendung lediglich einer Kraft, die von einem Elektromotor bereitgestellt wird, der in Abhängigkeit von dem Lenkvorgang angesteuert wird.
Weiterhin wird bei dem Ausführungsbeispiel die Ladungsmenge oder Ladungsgröße in der Hilfsenergiequelle 50 durch Steuerung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gesteuert. Jedoch muss die Spannungsverstärkungsschaltung 40 nicht notwendigerweise benutzt werden. Als Beispiel kann eine Eingabe-/Ausgabe-Schaltung, die zwischen Laden und Entladen der Hilfsenergiequelle 50 umschaltet, an der Lade-/Entladeleitung 114 vorgesehen werden, und es kann die Größe der Ladung in der Hilfsenergiequelle 50 dadurch justiert werden, dass die Eingabe-/Ausgabe-Schaltung unter Verwendung eines Mikrocomputers gesteuert wird.
Weiterhin enthält die elektronische Steuereinheit 60 bei dem Ausführungsbeispiel den Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der einen Teil der Energieversorgungseinrichtung bildet, und den Servosteuerabschnitt 61, der einen Teil der elektrischen Servolenkeinrichtung bildet. Jedoch können die Steuerabschnitte 61 und 62 durch die jeweiligen Mikrocomputer gebildet sein.
Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der die Lade-/Entladesteuerroutine ausführt, und die Spannungsverstärkungsschaltung 40 fungieren als der Ladungsgrößen- bzw. Ladungsmengensteuerabschnitt. Weiterhin fungieren der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 und der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der die Prozesse bzw. Abläufe in den Schritten S320 und S322 in der Sollladungseinstellroutine ausführt, als der Verzögerungszustandserfassungsabschnitt. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der die Sollladungsgrößeneinstellroutine ausführt, fungiert als der Sollladungsgrößeneinstellabschnitt. Der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der den Prozess gemäß Schritt S44 in der Lade-/Entladesteuerroutine ausführt, fungiert als der Ladestrombegrenzungsabschnitt. Ferner fungiert der Leistungsversorgungssteuerabschnitt 62, der den Prozess bzw. Ablauf gemäß Schritt S33 in der Lade-/Entladesteuerroutine durchführt, als der Obergrenzenstromeinstellabschnitt.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Hilfsenergiequelle, die eine elektrische Leistungsspeichereinrichtung darstellt, ist parallel zu einer Schaltung geschaltet, die eine Hauptenergiequelle mit einer Motortreiberschaltung verbindet. Ein Leistungsquellensteuerabschnitt steuert eine verstärkte Spannung einer Spannungsverstärkungsschaltung derart, dass eine tatsächliche Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie eine Sollladungsmenge. Die Sollladungsmenge wird so festgelegt, dass sie sich erhöht, wenn die Verzögerung eines Fahrzeugs zunimmt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2007-91122 A [0002]
JP 2007-91122 [0003, 0004]

Claims

Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit: einer Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angesteuert wird, und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; einer Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zuführung der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Einsatz der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist; einem Ladungsgrößensteuerabschnitt, der das Laden der Hilfsenergiequelle steuert, derart, dass eine Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie eine Sollladungsmenge; einem Verzögerungszustandserfassungsabschnitt, der einen Verzögerungszustand eines Fahrzeugs erfasst; und einem Sollladungsgrößeneinstellabschnitt, der die Sollladungsgröße auf der Basis des durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs so festlegt, dass die Sollladungsgröße dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als die Sollladungsgröße in einem Fall, bei dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, die weiterhin aufweist: einen Ladestrombegrenzungsabschnitt, der einen zu der Hilfsenergiequelle fließenden Ladestrom auf einen Wert begrenzt, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; und einen Obergrenzenstromeinstellabschnitt, der den oberen Grenzwert auf der Basis des durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs so festlegt, dass der obere Grenzwert dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, wenn das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die spezifische elektrische Last ein elektrischer Aktuator einer elektrischen Servolenkeinrichtung ist, die ein Lenkunterstützungsdrehmoment generiert, das einen von einem Fahrer durchgeführten Lenkvorgang unterstützt.
Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, die weiterhin umfasst: einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt, der eine Fahrzeuggeschwindigkeit erfasst, wobei der Sollladungsgrößeneinstellabschnitt die Sollladungsgröße so festlegt, dass die Sollladungsgröße dann, wenn die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, kleiner ist als die Sollladungsgröße in einem Fall, bei dem die erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist, wobei die Sollladungsgröße dann, wenn das Fahrzeug langsamer wird, größer ist als die Sollladungsgröße in einem Fall, wenn das Fahrzeug nicht langsamer wird.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin aufweist: eine Spannungsverstärkungsschaltung, die eine Ausgangsspannung der Hauptenergiequelle verstärkt, wobei: eine Leistungsversorgungsschaltung, die die elektrische Leistung von der Spannungsverstärkungsschaltung zu der spezifischen elektrischen Last speist, gebildet ist, und wobei die Hilfsenergiequelle parallel zu der Leistungsversorgungsschaltung geschaltet ist; und der Ladungsgrößensteuerabschnitt die Ladung der Hilfsenergiequelle durch Steuern einer verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung steuert.
Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, mit: einer Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie enthält, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; einer Hilfsenergiequelle, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zufuhr der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Benutzung der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist; einem Ladestrombegrenzungsabschnitt, der einen Ladestrom, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, auf einen Wert begrenzt, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; einem Verzögerungszustandserfassungsabschnitt, der einen Verzögerungszustand eines Fahrzeugs erfasst; und einem Obergrenzenstromeinstellabschnitt, der den oberen Grenzwert auf der Basis des durch den Verzögerungszustandserfassungsabschnitt erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs so festlegt, dass der obere Grenzwert dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, in dem das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, die weiterhin aufweist: eine Spannungsverstärkungsschaltung, die eine Ausgangsspannung der Hauptenergiequelle verstärkt, wobei: eine Leistungsversorgungsschaltung gebildet ist, die die elektrische Leistung von der Spannungsverstärkungsschaltung zu der spezifischen elektrischen Last speist, und die Hilfsenergiequelle parallel zu der Leistungsversorgungsschaltung geschaltet ist; und der Ladestrombegrenzungsabschnitt den Ladestrom, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, durch Steuerung einer verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung begrenzt.
Energieversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der eine in der Hilfsenergiequelle vorhandene elektrische Ladung zu der Hauptenergiequelle entladen wird, wenn die Energieversorgungseinrichtung angehalten bzw. ausgeschaltet wird.
Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Energieversorgungseinrichtung eine Hauptenergiequelle, die einen Leistungsgenerator, der durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetrieben wird, und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; und eine Hilfsenergiequelle aufweist, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle durch die von der Hauptenergiequelle abgegebene elektrische Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zufuhr der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist, wobei das Verfahren enthält: Steuern der Ladung der Hilfsenergiequelle derart, das eine Ladungsgröße bzw. Ladungsmenge in der Hilfsenergiequelle gleich groß ist wie eine Sollladungsgröße; Erfassen eines Verzögerungszustands eines Fahrzeugs; und Festlegen einer Sollladungsgröße auf der Basis des erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs derart, dass die Sollladungsgröße dann, wenn das Fahrzeug verzögert wird, größer ist als die Sollladungsgröße in einem Fall, wenn das Fahrzeug nicht verzögert wird.
Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Energieversorgungseinrichtung eine Hauptenergiequelle, die einen durch einen Motor zur Erzeugung elektrischer Leistung angetriebenen Leistungsgenerator und eine Batterie aufweist, wobei der Leistungsgenerator und die Batterie parallel zueinander geschaltet sind; und eine Hilfsenergiequelle enthält, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergiequelle mit einer spezifischen elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergiequelle mit der von der Hauptenergiequelle abgegebenen elektrischen Leistung geladen wird, und wobei die Hilfsenergiequelle die Zufuhr der elektrischen Leistung zu der spezifischen elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Leistung unterstützt, mit der die Hilfsenergiequelle geladen ist, wobei das Verfahren enthält: Begrenzen eines Ladestroms, der zu der Hilfsenergiequelle fließt, auf einen Wert, der gleich groß wie oder kleiner als ein oberer Grenzwert ist; Erfassen eines Verzögerungszustands eines Fahrzeugs; und Einstellen des oberen Grenzwerts auf der Basis des erfassten Verzögerungszustands des Fahrzeugs derart, dass der obere Grenzwert dann, wenn das Fahrzeug langsamer wird, größer ist als der obere Grenzwert in einem Fall, wenn das Fahrzeug nicht langsamer wird.