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Die vorliegende Erfindung betrifft ein regeneratives Fahrzeugbremsgerät.
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In den letzten Jahren gelangte ein Verfahren zur Wiedergewinnung oder Regeneration von Verzögerungsenergie eines Fahrzeugs mit Hilfe einer elektrischen Maschine in den Zustand einer praktischen Anwendung mit dem Hintergedanken, den Fahrzeugbrennstoffwirkungsgrad zu verbessern. In Verbindung mit Fahrzeugregenerationsverfahren ist es üblich, eine Bremskraft zu erzeugen, und zwar äquivalent zu der regenerativen Energie (auch als elektrische Bremskraft bezeichnet), und die verbleibende erforderliche Bremskraft durch eine Reibungskraft der mechanischen Bremse zu ergänzen.
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Wenn jedoch während der Regeneration der Betrieb einer sehr viel Energie verbrauchenden Last (z. B. einer PTC-Heizvorrichtung) während der Regeneration unterbrochen oder angehalten wird, nimmt der Anteil der regenerativen Energie, die durch die elektrische Maschine erzeugt wird und dazu dient, die Batterie zu laden, zu. Es wird daher der Energiebetrag, der durch die Batterie angenommen oder aufgenommen werden kann (maximale Lademenge) überschritten und es ergibt sich die Möglichkeit von schädlichen Wirkungen auf die Batterie. Ferner ist der maximale Ladebetrag eine Funktion von vielfältigen Variablen inklusive dem Ladezustand der Batterie (SOC) und auch der Batterietemperatur. In Fällen, bei denen sich beispielsweise SOC nahe einem Zustand gemäß einer vollen Ladung befindet und die Batterietemperatur extrem hoch ist, sollte die Lademenge reduziert werden, und zwar verglichen mit anderen Fällen.
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Als eine Lösung des zuvor angesprochenen regenerativen Bremsproblems der regenerativen Energie, welche den maximalen Ladebetrag überschreitet, ist es vorstellbar, den Betrag der regenerativen Energie an einem Punkt zu reduzieren, wenn die Batterie nicht mehr länger Energie aufnehmen kann, das heißt bei einem Punkt, bei dem die regenerative Energie den maximalen Aufladebetrag überschreitet oder, in anderen Worten, wenn die Überschußenergie (regenerative Energie – maximaler Ladebetrag) erzeugt worden ist. Wenn jedoch die regenerative Energie plötzlich reduziert wird, wird die Fahrzeugbremskraft (elektrische Bremskraft + Reibungsbremskraft) verloren und es wird die Sanftheit des Antriebs verschlechtert, was von dem Fahrer wahrgenommen und empfunden wird.
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Selbst wenn eine Kompensation des Verlustabschnitts der elektrischen Bremskraft durch eine Erhöhung der Reibungsbremskraft des hydraulischen Bremsmechanismus erreicht wird, ist es schwierig, die Geschwindigkeit der Zunahme der Reibungsbremskraft von dem hydraulischen Bremssystem so zu gestalten, daß diese der dramatischen Geschwindigkeit des Verlustes der regenerativen Energie (mehrere Millisekunden) angepaßt ist. Die folgenden Alternativen wurden daher beim Stand der Technik vorgeschlagen.
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Gemäß einem Stand der Technik, welcher in dem japanischen Patent
JP 3 232 823 B2 offenbart ist, wird der Wirkungsgrad eines Generators verschlechtert, wenn eine Überschußenergie erzeugt wird, und es wird die Überschußenergie in Wärme innerhalb des Generators umgewandelt. Die Wärme wird dann mit Hilfe einer Generatorabsorptionstechnik abgeführt. Wenn jedoch die Überschußenergie groß ist, ist es sehr schwierig, diese Energie vollständig mit Hilfe der Generatorabsorptionstechnologie zu verbrauchen, und zwar abhängig davon, wie weit sich der Wirkungsgrad des Generators verschlechtert hat. Wenn eine Komponente verwendet wird, die für die Energieerzeugung wie bei einer elektrischen Maschine bestimmt ist, wird eine Anpassung physikalisch unmöglich.
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Die offengelegte japanische Patentveröffentlichung
JP H08-154 304 A offenbart einen schalter-gesteuerten Entladewiderstand, der Überschußenergie absorbiert. Jedoch ist bei dieser Entladewiderstandstechnologie nicht nur ein kostspieliger Leistungswiderstand erforderlich, sondern auch eine Schaltsteuervorrichtung, um die Energie einzustellen, die durch den Entladewiderstand verbraucht werden soll, und zwar auf einen Wert, der dem Betrag der Überschußenergie entspricht, das heißt auch diese Schaltsteuervorrichtung wird erforderlich. Dies erfordert erhöhte Produktionskosten und erhöht den Installationsraum.
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Gemäß einem Stand der Technik, wie er in der offengelegten japanischen Patentveröffentlichung
JP H05-276 686 A offenbart ist, wird eine Überschußenergie in eine Katalysator-Heizvorrichtung eingeleitet oder auch eine ähnliche Komponente. Dies betrifft jedoch lediglich eine Anpassung der zuvor angesprochenen PTC-Heizvorrichtung, die als eine Last verwendet wird, um die Überschußenergie zu verbrauchen, und zwar durch Verwendung einer Katalysator-Heizvorrichtung, und wenn Energie der Katalysator-Heizvorrichtung an einem Punkt zugeführt wird, wenn Überschußenergie erzeugt wird, ist ein weiterer Verbrauch der Überschußenergie schwierig.
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Ferner ist aus der
DE 43 31 721 A1 eine Bremssteuervorrichtung für ein Elektromotorfahrzeug bekannt, die eine Überladung einer Batterie des Fahrzeugs verhindert. Wenn der Ladezustand der Batterie ein gewisses Niveau überschreitet, wird der Ladestrom zu der Batterie verringert. Ergibt sich jedoch daraus ein unzureichendes Moment, schaltet ein Steuerteil eine elektrische Last ein, um das Steuermoment zu erhöhen. Wenn eine weitere Lastabsorption nötig ist, wird eine elektrische Bremseinrichtung eingeschaltet. Auch diese Steuerung ist kompliziert.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde entwickelt, um die oben erläuterten Probleme zu lösen, und es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein regeneratives Fahrzeugbremsgerät zu schaffen, welches eine einfache Konstruktion aufweist und bei dem verhindert wird, daß Nachteileeffekte in Verbindung mit einer Batterie entstehen, wobei Überschußenergie in geeigneter Weise gehandhabt werden soll.
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Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein regeneratives Fahrzeugbremsgerät mit einem Generator, der durch eine Maschine angetrieben wird. Der Generator führt eine Fahrzeugbremsung durch, indem dieser regenerative Energie erzeugt, während das Fahrzeug gebremst wird. Es wird eine Batterie durch die regenerative Energie geladen. Eine Vielzahl der elektrischen Lasten werden durch den Generator und durch die Batterie gespeist und ein Laststeuergerät steuert die elektrischen Lasten. Das Laststeuergerät führt eine der Operationen gemäß einer Berechnung, Detektion und Vorwegnahme einer Erzeugung von Überschußenergie durch, welches die regenerative Energie ist, die einen maximalen, von der Batterie absorbierbaren Ladebetrag überschreitet. Das Laststeuergerät empfängt ferner verbrauchbare Energie jeder elektrischen Last als Information über eine Überschußenergie-Absorptionsfähigkeit jeder elektrischen Last, wobei die verbrauchbare Energie jeder elektrischen Last eine Energie ist, die weiterhin durch jede elektrische Last verbrauchbar ist. Das Laststeuergerät bestimmt und wählt auch eine Kombination von Überschußenergieverbrauchslasten, durch welche die Überschußenergie absorbiert werden soll, aus der Vielzahl der elektrischen Lasten aus, und zwar entsprechend einem Wert gemäß einem berechneten Wert, einem detektierten Wert und einem Vorwegnahme oder Voraussagewert der Überschußenergie und auch der verbrauchbaren Energien der elektrischen Lasten vor und nach der Erzeugung der Überschußenergie. Schließlich aktiviert das Laststeuergerät die Überschußenergie-Verbrauchslast entsprechend der Größe der Überschußenergie, wenn die Erzeugung der Überschußenergie einer der Größen entspricht gemäß der Berechnung, Detektion und Vorwegnahme oder Voraussage.
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Um gemäß der vorliegenden Erfindung mit dem Betrag der Überschußenergie fertig zu werden, der aufgetreten ist oder vorhergesagt wurde, werden elektrische Lasten in geeigneter Weise als Überschußenergie-Verbrauchslasten aus einer Vielzahl von elektrischen Lasten ausgewählt, und zwar in solcher Weise, daß die Überschußenergie-Verbrauchslasten dazu gebracht werden können, die Überschußenergie zu verbrauchen. Demzufolge kann im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Überschußenergie auf Grund von an früherer Stelle bestimmten und festgelegten elektrischen Lasten vorgegeben wird, die Überschußenergie so verbraucht werden, ohne daß dabei ein Problem einer Unfähigkeit auftritt, die Überschußenergie zu behandeln, und zwar auf Grund der elektrischen Lasten, die zu dem Zweck vorgesehen sind, um die Überschußenergie festzulegen, und zwar bereits im Betrieb, und wobei auch nicht das Problem auftritt, daß erhöhte elektrische Lasten erforderlich sind, die für den Überschußenergieverbrauch bestimmt sind, und zwar neben den im voraus existierenden elektrischen Lasten. Es ist somit die Realisierung eines regenerativen Fahrzeugbremsgerätes mit einfacher Konstruktion möglich, bei dem nachteilige Beeinflussungen einer Batterie verhindert werden.
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Wenn ferner die Energie, die durch die Überschußenergie-Verbrauchslasten verbraucht werden soll, einstellbar ist, ist es zu bevorzugen, die Energie, die verbraucht werden soll, durch die Überschußenergie-Verbrauchslasten so einzustellen, daß diese der Überschußenergie angepaßt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vervollständigt das Laststeuergerät die Bestimmung der Überschußenergie-Verbrauchslast pro jeweils berechnetem Wert der Überschußenergie oder für einen Vorhersagewert der Überschußenergie, vor der aktuellen Erzeugung derselben. Es können somit die Überschußenergie-Verbrauchslasten so aktiviert werden, um den Verbrauch der Überschußenergie, vor oder sobald die Überschußenergie aktuell erzeugt wurden ist, zu bewirken und es kann die Abgabe eines Überschußstromes zu einer Batterie vermieden werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestimmt in Verbindung mit einer Kombination aus einer Vielzahl von Überschußenergie-Verbrauchslasten, die aus der Vielzahl der elektrischen Lasten ausgewählt werden, das Laststeuergerät die Kombination der Überschußenergie-Verbrauchslasten, um die Überschußenergie entsprechend einem der Werte gemäß dem berechneten Wert, dem detektierten Wert und dem Vorwegnahmewert oder Voraussagewert der Überschußenergie und der Gesamtheit der Überschußenergie-Absorptionsfähigkeit der Kombination zu absorbieren, und aktiviert die Kombination entsprechend der Größe der Überschußenergie, wenn die Erzeugung der Überschußenergie auf einer der Größen basiert gemäß der berechneten Größe, detektierten Größe und Vorhersagegröße. Es ist somit möglich, mit dem Verbrauch der Überschußenergie fertig zu werden, die den Energiebetrag überschreitet und die ferner durch eine einzelne auswählbare Überschußenergie-Verbrauchslast verbraucht werden kann.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform speichert das Laststeuergerät in einem Speicher Gruppen der elektrischen Lasten, die aus einer Gesamtheit von elektrischen Fahrzeuglasten als Überschußenergie-Verbrauchslasten auswählbar sind, als auswählbare Lasten. Es wird eine einzelne oder eine Kombination aus Überschußenergie-Verbrauchslasten ausgewählt und aus den wählbaren Lasten festgelegt.
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Da somit die Auswahl von nicht bevorzugten Überschußenergie-Verbrauchslasten für die Verwendung als Überschußenergie-Verbrauchslasten nicht vorgenommen wird, sondern stattdessen ein Pool von auswählbaren Überschußenergie-Verbrauchslasten im voraus gebildet wird, wird die Auswahl der Überschußenergie-Verbrauchslasten vereinfacht und es gibt auch keine Aktivierung der nicht bevorzugten elektrischen Lasten für den Überschußenergieverbrauch.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform verzögert das Laststeuergerät das Abschalten von elektrischen Lasten unter den elektrischen Lasten, die momentan aktiviert sind und auch weiterhin aktiviert bleiben können, wenn die Erzeugung der Überschußenergie berechnet, detektiert und vorhergesagt wurde. Es kann somit das Problem während der Erzeugung der Überschußenergie, gemäß welchem eine Batterie in nachteiliger Weise beeinflußt wird, und zwar auf Grund eines plötzlichen Anstiegs der Überschußenergie, der durch das Abschalten einer elektrischen Last bei der Aktivierung erzeugt wird, beseitigt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Laststeuergerätes wird, wenn die elektrischen Lasten aktiviert sind, und zwar als Überschußenergie-Verbrauchslasten, und durch eine Handbetätigung dann ausgeschaltet werden, diesen elektrischen Lasten bei dem nächsten Bestimmungsereignis der Überschußenergie-Verbrauchslasten eine Priorität erteilt. Es sei beispielsweise angenommen, daß das Laststeuergerät bereits entschieden hat, die Heizvorrichtung als eine Überschußenergie-Verbrauchslast zu aktivieren, und zwar trotz einer bereits hohen Kabinentemperatur, so daß sich ein Passagier dann unwohl fühlt. Selbst in diesem Fall würde, wenn eine Aktion eines Passagiers die Heizvorrichtung auszuschalten erfolgt ist, die Heizvorrichtung nicht als eine Überschußenergie-Verbrauchslast bei dem nächsten Bestimmungsereignis durch das Laststeuergerät ausgewählt werden. Bei diesem Beispiel würde somit dem Komfort und anderen Erfordernissen eines Passagiers die Priorität gegeben werden.
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In Verbindung mit dieser Ausführungsform ist es in bezug auf Auswahl (Bestimmungs-)Kriterien der elektrischen Lasten als Überschußenergie-Verbrauchslasten zu bevorzugen, irgendwelche nachteiligen Einflüsse oder Wirkungen aus der Aktivierung von jeder elektrischen Last in bezug auf die Passagiere und das Fahrzeug in Betracht zu ziehen. Wenn die Aktivierung der elektrischen Lasten vorhergesagt wird, um vorteilhafte Wirkungen auf die Passagiere und das Fahrzeug zu erreichen, ist es zu bevorzugen, die Priorität bei der Auswahl der elektrischen Lasten als Überschußenergie-Verbrauchslasten anzuheben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform führt das Laststeuergerät die Bestimmung der Überschußenergie-Verbrauchslasten durch, so daß die Gesamtheit der Zunahmebeträge der Energie, die verbraucht werden soll, durch eine oder eine Kombination der elektrischen Lasten höher liegen als die Überschußenergie und unter dem Wert einer vorbestimmten Grenze liegen, der zu der Überschußenergie hinzu addiert wird. Es kann somit der Fluß eines übermäßig hohen Ladestroms zu einer Batterie verhindert werden und es kann die Regeneration innerhalb eines bevorzugten Bereiches durchgeführt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt das Laststeuergerät elektrische Lasten aus, die sich gegenwärtig in einem Aktivierungszustand befinden, und zwar aus der Betrachtung aus, wenn die Überschußenergie-Verbrauchslasten bestimmt werden. Es kann somit ein unangemessener Verbrauch der Überschußenergie verhindert werden.
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Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein regeneratives Fahrzeugbremsgerät mit einem Generator, der durch eine Maschine angetrieben wird, wobei das Bremsgerät eine Fahrzeugbremsung dadurch bewirkt, indem regenerative Energie während des Fahrzeugbremsvorganges erzeugt wird. Es wird eine Batterie durch die regenerative Energie geladen und es werden eine Vielzahl von elektrischen Lasten durch den Generator und die Batterie versorgt. Ein Laststeuergerät steuert die elektrischen Lasten. Das Laststeuergerät führt einen der Vorgänge durch gemäß Berechnung, Detektion und Vorhersage der Erzeugung der Überschußenergie, die aus der regenerativen Energie gebildet ist, welche einen von einer Batterie absorbierbaren maximalen Ladebetrag überschreitet. Das Laststeuergerät verzögert das Abschalten der elektrischen Lasten, die im aktivierten Zustand gehalten werden können, und zwar unter den elektrischen Lasten, die gegenwärtig oder momentan aktiviert sind, wenn eine Berechnung, Detektion und Vorhersage der Erzeugung der Überschußenergie durchgeführt wird. Es kann somit das Abschalten der elektrischen Lasten im Aktivierungszustand während der Erzeugung der Überschußenergie, was eine plötzliche Zunahme der Überschußenergie erzeugt und in nachteiliger Weise eine Batterie beeinflußt, beseitigt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockschaltbild, welches ein elektrisches System eines Fahrzeugs wiedergibt, welches ein elektrisches Fahrzeuglastantriebssteuergerät enthält, und zwar gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Flußdiagramm, welches ein Beispiel der Steuerung wiedergibt, wenn ein Fahrer das Bremspedal niederdrückt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist ein Blockschaltbild eines elektrischen Systems, welches ein Beispiel der Handhabung von Überschußenergie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4 ist ein Flußdiagramm, welches einen Steuerprozeß einer Energieversorgungs-Steuereinrichtung darstellt, um den Verbrauch der Überschußenergie gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu steuern; und
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5 zeigt ein Flußdiagramm, welches eine abgewandelte Ausführung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es werden im folgenden bevorzugte Ausführungsformen eines regenerativen Fahrzeugbremsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt ein Blockschaltbild, welches ein elektrisches System eines Fahrzeugs darstellt, welches ein elektrisches Fahrzeuglastantriebssteuergerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält.
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Gemäß 1 ist eine Maschine 101 mit einem Generator 102 über einen Riemen 100 gekoppelt. Der Generator 102 ist mit einer Batterie 103 und mit Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e über eine Stromversorgungsleitung 108 verbunden. Die Laststeuereinrichtung 110a führt eine Energiezufuhrsteuerung der Lasten 111a1 bis 111a3 durch, die Laststeuereinrichtung 110b führt eine Stromversorgungssteuerung der Lasten 111b1 bis 111b3 durch usw. in der gleichen Weise, und die Laststeuereinrichtung 110e führt eine Energiezufuhrsteuerung der Lasten 111e1 bis 111e3 durch. Die Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e besitzen Betriebsschalter (nicht gezeigt) und vielfältige Sensoren (nicht gezeigt), die für die Energiezufuhrsteuerung erforderlich sind. Jede der Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e führt entweder eine Ausgangsleistungssteuerung von deren jeweiligen Lasten durch oder führt eine Unterbrechung oder Fortsetzung des Betriebes derselben durch, entsprechend Faktoren wie externen Eingangssignalen und Ausgangssignalen von den Sensoren.
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Die Maschinensteuereinrichtung 104 ist mit der Energiezufuhrsteuereinrichtung 105 verbunden, um die Maschine 101 zu steuern. Die Maschinensteuereinrichtung 104 sendet die Maschinendrehzahl und andere Informationen, die durch die Sensoren (nicht gezeigt) detektiert werden, welche verschiedene Zustande der Maschine 101 detektieren, zu der Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 und erhöht dann oder reduziert dann die Ausgangsleistung der Maschine 101 im Ansprechen auf einen Befehl von der Energiezufuhrsteuereinrichtung 105.
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Die Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 überwacht die Zustände von verschiedenen Komponenten inklusive dem Generator 102, der Batterie 103 und der Stromversorgungsleitung 108, und steuert den Generator 102 über eine Generatorsteuereinrichtung 112. Die Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 ist mit der Generatorsteuereinrichtung 112 verbunden und es wird der Betrag der elektrischen Ausgangsleistung durch den Generator 102 durch einen Befehl von der Energiezufuhrsteuereinrichtung 105 gesteuert.
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Die Generatorsteuereinrichtung 112 sendet Generatorinformationen, wie beispielsweise die Drehzahl und den gegenwärtigen Betrag der elektrischen Energie, die durch den Generator 102 ausgegeben wird, zu der Stromzufuhrsteuereinrichtung 105. Die Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 ist mit einem Batteriestromsensor 107, einem Laststromsensor 109, einem Batterietemperatursensor 113 und einem Batteriespannungssensor (nicht gezeigt) verbunden und empfängt Informationen hinsichtlich des Eingangs- und Ausgangsstromes der Batterie, des Laststromes, der Batterietemperatur und der Batteriespannung. Die Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 ist mit den Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e über eine Multiplex-Übertragungsleitung 106 verbunden, so daß Informationen in zwei Richtungen von den Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e über eine Multiplex-Kommunikation gesendet und empfangen werden können.
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Die Generatorsteuereinrichtung 112 empfängt Fahrzeugbremsinformationen von einem Fahrzeugregler (nicht gezeigt) und steuert oder regelt den Betrag der Ausgangsenergie von dem Generator 102 auf einem Wert, der äquivalent dem Betrag der Fahrzeugbremsung ist, der anhand der Fahrzeugbremsinformationen bestätigt wird. Der Feldstrom für den Generator 102 wird dann erhöht, um eine regenerative Bremsung durchzuführen, und diese erzeugt dann den erforderlichen Bremsbetrag (regenerative Bremsung). Ferner berechnet beispielsweise der Fahrzeugcontroller den Fahrzeugbremsbetrag äquivalent zu dem Grad oder Ausmaß der Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung, beispielsweise in Form eines Bremsniederdrücksensors (nicht gezeigt) und sendet einen Befehl zu einem Steuerabschnitt eines hydraulischen Bremsgeräts (nicht gezeigt), um einen Bremsbetrag zu erzeugen, der aus dem Gesamt-Fahrzeugbremsbetrag minus dem regenerativen Bremsbetrag besteht. Ferner bestimmt die Generatorsteuereinrichtung 112 den angewachsenen Betrag der erzeugten Energie aus dem regenerativen Bremsvorgang, so daß dieser innerhalb des Bereiches des maximalen Betrages der Energie liegt, die durch den Generator 102 erzeugt werden kann, und stellt diesen innerhalb des Bereiches des maximalen Ladebetrages der Batterie 103 ein (maximaler Aufladebetrag).
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(Regenerative Energiesteuerung)
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Ein Beispiel einer regenerativen Energiesteuerung wird nun unter Hinweis auf das Flußdiagramm von 2 erläutert, wenn ein Fahrer das Bremspedal niederdrückt. Zuerst kann bei einem Schritt 1000 ein Betrag, um den die erzeugte Energie erhöht werden kann, mit Hilfe des zuvor erläuterten Verfahrens abgeleitet werden. Um dieses spezifischer zum Ausdruck zu bringen, wird ein Erhöhungsbetrag basierend auf dem Batteriezustand und der Größengrenze des Ladungsbetrages berechnet, ebenso anhand des Generatorzustandes und der Größengrenze der erzeugten Energie, und anhand von jedem elektrischen Lastzustand und der Größengrenze der verbrauchten Energie. Beispielsweise ist im Falle eines Fahrzeugs mit einem Generator mit einer maximalen Nennkapazität von 2,0 kW, einer momentanen maximalen Aufladegröße oder Aufladebetrag der Batterie von 1,0 kW und einer elektrischen Last, die 0,5 kW verbraucht, der erzeugte Energievergrößerungsbetrag (regenerative Energie) bis zu 1,5 kW möglich.
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Bei dem Schritt 1002 wartet die Routine, bis der Bremsschalter in den Einschaltzustand gelangt. Wenn der Bremsschalter einmal ”ein”-geschaltet ist, wird bei einem Schritt 1004 der Bremshub (Bremsbetätigungsbetrag) detektiert, und es wird das Verzögerungsdrehmoment (Fahrzeugbremsbetrag) berechnet, welches eine positive Korelation zu dem Bremsbetätigungsbetrag hat, in ein regeneratives Bremsdrehmoment und ein mechanisches Bremsdrehmoment aufgeteilt, was bei dem Schritt 1006 erfolgt. Hierbei wird das regenerative Bremsdrehmoment dadurch abgeleitet, indem zuerst der numerische Wert eines Vergrößerungsbetrages der erzeugten Energie (regenerative Energie) gefunden wird, geteilt durch die Winkelgeschwindigkeit des Generators 102, und indem dann mit dem Drehzahlverhältnis des gleichen Drehmoment-Getriebesystems oder Drehmoment-Übertragungssystems multipliziert wird. Das mechanische Bremsdrehmoment wird dadurch abgeleitet, indem das mechanische Bremsdrehmoment, welches sich aus der Reibungsbremse ergibt, mit dem Drehzahlverhältnis des gleichen Drehmoment-Übertragungssystems oder Getriebesystems multipliziert wird.
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Als nächstes wird bei einem Schritt 1008 der Feldstrom des Generators 102 in solcher Weise gesteuert, um die regenerative Energie zu erzeugen, die durch die früheren Berechnungen abgeleitet wurde, und es wird ein Wert für das regenerative Bremsdrehmoment gleichzeitig zu dem Steuerabschnitt einer hydraulischen Bremse (nicht gezeigt) gesendet, wonach ein mechanisches Bremsdrehmoment durch den hydraulischen Bremssteuerabschnitt erzeugt wird.
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(Handhabung der Überschußenergie)
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Es wird nun die Handhabung der Überschußenergie erläutert. Die Überschußenergie wird erzeugt, wenn einige der elektrischen Lasten während des Regenerationsvorganges plötzlich abgeschaltet werden. Während des Regenerationsvorganges wird die Batterieaufladung auf einen Wert erhöht, der dicht bei dem maximalen Aufladebetrag liegt, welcher der maximal zur Aufladung verwendbare Betrag ist, um den Regenerationswirkungsgrad zu erhöhen. Demzufolge ergibt sich auf Grund eines plötzlichen Abschaltens der elektrischen Lasten ein Zustand, bei dem die regenerative Energie den maximalen Aufladebetrag der Batterie überschreitet. Dieser Überschußbetrag der elektrischen Energie wird auch als ”Überschußenergie” bezeichnet.
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Beispielsweise ergibt sich bei dem vorangegangenen Beispiel, bei dem die regenerative Energie bzw. Leistung bei 1,5 kW liegt und 0,5 kW durch die elektrische Last verbraucht wird, ein momentaner maximaler Batterieladebetrag von 1,0 kW, das heißt die Aufladung wird an die Batterie angepaßt und es ergibt sich kein Problem. Wenn jedoch die durch die elektrischen Lasten verbrauchte Energie sich von 0,5 kW auf 0,2 kW ändert, werden 0,3 kW der Überschußenergie erzeugt und es wird die Batterie 103 beeinflußt.
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Es wird nun die Handhabung der Überschußenergie unter Hinweis auf das elektrische System von 3 erläutert. Dieses elektrische System zeigt die Überschußenergie-Verteilungssteuerfunktion der Stromzufuhrsteuereinrichtung 105, die in 1 gezeigt ist. Das elektrische System besitzt eine Verbrauchsvorgabe-Berechnungseinrichtung 201, eine Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202, individuelle Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f und verbrauchbare Energieberechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2. Jede der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f steuert mehrere der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie als untergeordnete Gruppe, die zu der Einrichtung gehört. Wie in 3 gezeigt ist, ist jede Gruppe in Einklang mit der Funktion einer elektrischen Last entsprechend jeder der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie klassifiziert.
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Die Verbrauchsvorgabe-Berechnungseinrichtung 201 empfängt die Gesamtenergie, die jenseits des gegenwärtigen Punktes durch jede elektrische Last (verbrauchbare Energie) verbraucht werden kann, von der Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202. Wenn eine Überschußenergie erzeugt wurde, berechnet die Verbrauchsvorgabe-Berechnungseinrichtung 201 eine Energieverbrauchslast, welche aus der elektrischen Energie besteht, die durch die elektrischen Lasten weiter verbraucht werden muß, und sendet dies zu der Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 in Form eines Energieverbrauchsbefehls. Wenn die Gesamtgröße der verbrauchbaren Energie kleiner ist als der berechnete Lastenergieverbrauch, wird der Lastenergieverbrauch so reguliert, daß er unter die verbrauchbare Gesamtenergie fällt.
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Die Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 berechnet die Gesamtgröße der verbrauchbaren Energie, basierend auf der verbrauchbaren Energie von jeder Gruppe (verbrauchbare Gruppenenergie), die von den individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f empfangen werden, und sendet dies zu der Verbrauchsvorgabe-Berechnungseinrichtung 201. Die Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 verteilt auch den Energievorgabeverbrauch, den sie von der Verbrauchsvorgabe-Berechnungseinrichtung 201 erhalten hat, zu jeder der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f, und zwar mit Hilfe eines vorbestimmten Verteilungsverfahrens.
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Die individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f steuern jeweils die Energievorgabe-Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 als eine untergeordnete Gruppe, die zu der Einrichtung gehört. Jede der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie ist mit einer anderen in Gruppen zusammengefaßt, zu denen elektrische Lasten mit ähnlichen Funktionen gehören, wie an früherer Stelle erläutert wurde, und jede individuelle Lastenergie-Verteilungseinrichtung 203a bis 203f steuert eine unterschiedliche Gruppe der Energieberechnungseinrichtung.
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Jede der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f empfängt eine verbrauchbare Lastenergie, die aus der Energie besteht, die weiter verbraucht werden kann, und zwar von jeder der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie, die individuell einer elektrischen Last entsprechen, welche zu einer Gruppe gehört, die dadurch repräsentiert wird. Jede der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f gibt dann eine Gesamtgröße von jeder verbrauchbaren Lastenergie als eine verbrauchbare Gruppenenergie an die Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 aus. Jede der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f bestimmt den Vorgabeenergieverbrauch (Vorgabelastenergieverbrauch) für jede elektrische Last, und zwar unter Anwendung eines vorbestimmten Verteilungsverfahrens. Jedes vorbestimmte Verteilungsverfahren arbeitet in Einklang mit dem Vorgabeenergieverbrauch (Vorgabegruppenenergieverbrauch) von jeder untergeordneten Gruppe, der von der Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 ausgesendet wird, als auch in Einklang mit der verbrauchbaren Energie (verbrauchbaren Lastenergie) der elektrischen Lasten, die zu jeder Gruppe gehören, und sendet individuell jeden vorbestimmten Vorgabelastenergieverbrauch zu jeder der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie von jeder Last.
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Die Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie werden durch die jeweiligen elektrischen Lasten bei dieser Ausführungsform erstellt. Jede der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie bestimmt ferner die verbrauchbare Energie als verbrauchbare Lastenergie basierend auf dem momentanen Energieverbrauch der dadurch regulierten Lasten, und zwar auf Grund des Zustandes der Lasten und anhand von anderen Faktoren. Jede der Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie gibt dies dann zu einer der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f aus, wobei die Gruppe gesteuert wird, zu der diese gehört. Jede Berechnungseinrichtung 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie empfängt einen Vorgabelastenergieverbrauch von jeder der entsprechenden Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f und wirkt auch dahingehend, diese über eine Multiplex-Übertragungsleitung 106 zu jeder der Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e zu senden, die in 1 gezeigt sind, welche die jeweiligen Lasten steuern.
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Jede der Laststeuereinrichtungen
110a bis
110e führt die elektrische Gesamtenergie, welche den hinzu addierten Vorgabelastenergieverbrauch enthält, zu den jeweiligen elektrischen Lasten, die dadurch gesteuert werden, und zwar basierend auf dem empfangenen Vorgabelastenergieverbrauch. Die normalen Anforderungen, die hier erforderlich sind, sind mehr in Einzelheiten in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung
JP 2004-142 662 A erläutert.
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Wie dargelegt wurde, werden die Überschußenergie und die Gesamtheit der momentanen verbrauchbaren Energie der Gruppen der elektrischen Lasten abgeleitet und es wird basierend auf diesen Werten ein Vorgabeenergieverbrauch eingestellt, wonach dann der Vorgabeenergieverbrauch auf jede Gruppe verteilt wird und dann auf jede elektrische Last unter Anwendung eines vorbestimmten Verteilungsverfahrens.
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Ferner wurde gemäß dieser Ausführungsform die Berechnung der Überschußenergie in Einklang mit der Überschußenergie vorgenommen, die aktuell erzeugt wird. Es ist auch möglich, eine Lastversorgungssteuerung durchzuführen, bei der der Vorgabelastenergieverbrauch zu jeder elektrischen Last in regulären Intervallen berechnet wird, und zwar mit Hilfe des gleichen Verfahrens für jeden berechneten Wert der Überschußlast, bevor die Überschußlast erzeugt wird. Wenn die Überschußlast einmal tatsächlich erzeugt worden ist, wird die Energie, die durch jede elektrische Last verbraucht werden soll, lediglich um einen Betrag von jedem Vorgabelastenergieverbrauch erhöht, und zwar basierend auf dem berechneten Ergebnis.
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(Steuerprozeß)
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Als nächstes wird unter Hinweis auf das Flussdiagramm von 4 der Steuerprozeß der Stromzufuhrsteuereinrichtung 105 für eine Steuerung des Überschußenergieverbrauchs erläutert. Zuerst wird eine Routine durch Beginnen der Stromzufuhr oder mit der Erzeugung der Überschußenergie bei dem Schritt 2100 gestartet. Bei einem Schritt 2102, bei dem die Berechnungseinrichtungen 204a1 bis 204f2 für die verbrauchbare Energie involviert sind, wird die Energie, die durch jede Last weiter verbraucht werden kann, das heißt die verbrauchbare Lastenergie, basierend auf jeder elektrischen Last berechnet, die durch Fahrzeugpassagiere eingeschaltet wird, ferner auf der Grundlage der Betriebszustände von jeder Komponente, wie beispielsweise der Lautsprecherlautstärke oder einem Lastzustand. Die verbrauchbare Lastenergie wird dann zu den individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f bei dem Schritt 2102 gesendet.
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Bei einem Schritt 2104, bei dem die individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f involviert sind, wird die Gesamtheit für jede verbrauchbare Lastenergie berechnet. Die Gesamtheiten werden zu der Funktionsenergie-Verteilungseinrichtung 202 gesendet, die in solcher Weise arbeitet, daß sie eine Verteilungssteuerung auf einer höheren Ebene bei dem Schritt 2104 durchführt.
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Als nächstes werden ein gesetzter Ladungsbetrag und ein vorbestimmter zulässige Ladungsbetrag (maximaler Ladungsbetrag) für die Batterie
103 bei dem Schritt
2106 verglichen, woraufhin die Routine bei dem Schritt
2122 beendet wird, wenn der geschätzte oder vorweggenommene Ladungsbetrag kleiner ist als der zulässige Ladungsbetrag. Der geschätzte Ladungsbetrag wird aus der Differenz zwischen einem Vorgabeerzeugungsbetrag (dem befehligten Erzeugungsbetrag) und den gegenwärtigen Lastenergieanforderungen abgeleitet. Die Summe der Energie für den Verbrauch, die von allen elektrischen Lasten gefordert wird, wird jedoch als Summe der Energie bezeichnet, welche durch all die Lasten an dem gegenwärtigen Punkt verbraucht wird, und diese Summe kann ebenfalls verwendet werden. Die Lastenergieanforderung ist mehr in Einzelheiten in der Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung
JP 2004-142 662 A erläutert.
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Wenn bei dem Schritt 2106 festgestellt wird, daß der geschätzte Ladungsbetrag großer ist als der zulässige Ladungsbetrag, dann wird die Überschußenergie (überschüssige Energie), die aus der Differenz zwischen dem geschätzten Ladungsbetrag und dem zulässigen Ladungsbetrag besteht, mit der verbrauchbaren Energie bei dem Schritt 2108 verglichen. Wenn die verbrauchbare Energie kleiner ist, verläuft die Routine zu dem Schritt 2110 und es wird die Differenz zwischen der Überschußenergie und der verbrauchbaren Energie berechnet und es wird dann der Vorgabeenergieverbrauch auf einen Wert für die verbrauchbare Energie bei dem Schritt 2112 eingestellt und die Routine verläuft weiter zu dem Schritt 2116.
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Wenn die verbrauchbare Energie entsprechend dem Schritt 2108 größer ist, wird der Vorgabeenergieverbrauch auf dem Wert für die Überschußenergie (überschüssige Energie) bei dem Schritt 2114 eingestellt. Als nächstes wird der Vorgabeenergieverbrauch, der zu jeder Funktionsgruppe zu senden ist (den individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f) berechnet und wird zu jeder geeigneten Funktionsgruppe der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f bei dem Schritt 2116 gesendet.
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Der Vorgabeenergieverbrauch, der zu jeder Funktionsgruppe zu senden ist, wird basierend auf der verbrauchbaren Energie von jeder Gruppe bestimmt und wird durch ein vorbestimmtes Verteilungsverfahren ermittelt, um eine Zuordnung innerhalb eines Bereiches zu realisieren, welcher die verbrauchbare Energie von jeder Funktionsgruppe nicht überschreitet. Diese Bestimmung oder Ermittlung liefert auch eine Operationsfolge oder Rangfolge bei der Zuordnung zu den Gruppen, die reguläre Lasten, wie beispielsweise die Vergünstigungslastgruppe (amenities load group), und Pumpen enthalten. Jede der individuellen Lastenergie-Verteilungseinrichtungen 203a bis 203f empfängt ihren Anteil des Vorgabeenergieverbrauchs und berechnet die Vorgabeenergieverbrauchswerte für jede Last, welche diese betreffen, und zwar unter Anwendung eines vorbestimmten Verteilungsverfahrens, und es werden die Werte auch individuell zu geeigneten Lasten gesendet, was bei dem Schritt 2118 erfolgt. Der Vorgabeenergieverbrauch von jeder Last wird basierend auf der verbrauchbaren Energie von jeder Last bestimmt, es wird jedoch die Operationsfolge oder Rangfolge bei der Zuordnung den Lasten zugewiesen, und zwar in solcher Weise wie beispielsweise der Heizeinrichtung, die eine kurze elektrische Zeitkonstante besitzt, und dem Motor, der während des Hochlaufens einen hohen Energieverbrauch besitzt. Diese Zuweisung wird innerhalb eines Bereiches ausgeführt, welcher die verbrauchbare Energie von jeder Last nicht überschreitet.
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Der Vorgabeenergieverbrauch wird als nächstes zu jeder der Laststeuereinrichtungen 110a bis 110e in geeigneter Weise bei dem Schritt 2120 gesendet, und die Routine endet dann bei dem Schritt 2122. Nach einem festgelegten Zeitintervall kehrt die Routine zu dem Schritt 2100 zurück und wird erneut gestartet. Somit addiert jede Laststeuereinrichtung 110a bis 110e einen Vorgabeenergieverbrauch zu entweder der gegenwärtigen Energie, die verbraucht wird, oder zu der normalerweise erforderlichen Energie, und treibt eine entsprechende Last an. Es ist auch möglich, die Bestimmung der Überschußenergie verbrauchenden Lasten zu vervollständigen, und zwar für einen Vorwegnahme- oder Voraussagebetrag der Überschußenergie oder pro jedem berechneten Wert der Überschußenergie vor der aktuellen Erzeugung derselben.
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Wenn die Erzeugung der Überschußenergie entweder berechnet worden ist, detektiert worden ist oder vorausbestimmt worden ist, kann eine optimale Kombination der die Überschußenergie verbrauchenden Lasten für die Größe der Überschußenergie realisiert werden. Unter den gesamten elektrischen Fahrzeuglasten werden Gruppen der elektrischen Lasten, die als Überschußenergie verbrauchende Lasten auswählbar sind, in einem Speicher als auswählbare Lasten gespeichert. Es wird dann eine einzelne, die Überschußenergie verbrauchende Last oder eine Kombination der Lasten unter den auswählbaren Lasten ausgewählt. Die Bestimmung der Überschußenergie verbrauchenden Lasten kann dann unter den auswählbaren Lasten ausgeführt werden. Es können somit unerwünschte Zunahmen der Energie, die verbraucht werden muß, bei der Verteilung der Überschußlast auf die elektrischen Lasten verhindert werden.
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Wenn einmal detektiert worden ist, daß ein Passagier beabsichtigt, von Hand eine elektrische Last abzuschalten, bei der der Energieverbrauch durch den Vorgabeenergieverbrauch erhöht worden ist, kann die verbrauchbare Energie oder der Vorgabeenergieverbrauch für die elektrische Last auf Null eingestellt werden, und zwar für die nächste Verteilung der Überschußlast. Es kann somit das Fehlen einer Glätte im Fahrgefühl eines Fahrers als Ergebnis des Energieverbrauchs der elektrischen Lasten, der automatisch erhöht wird, verhindert werden. Ein Verfahren zum Detektieren der Fahreroperation in solch einem Fall ist in der Veröffentlichung
JP 2004-194 495 A erläutert.
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Bei der Ausführungsform, die erläutert wurde, sind einzelne elektrische Lasten in Gruppen pro ähnlicher Funktion eingeteilt und diese Gruppen sind ferner in einer Viel-Ebenen-Hierarchie gruppiert und gesteuert, wobei jedoch eine Strukturierung als eine einzelne Ebene möglich ist.
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(Abgewandelte Ausführung)
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Eine abgewandelte Ausführung der Ausführungsform wird nun unter Hinweis auf 5 erläutert. Wenn Überschußenergie erzeugt wird, wenn ein elektrischer Lastschalter in den Ausschaltzustand versetzt wird, wird die Routine, die in 5 gezeigt ist, als eine Interruptroutine bei dem Schritt 3100 initialisiert und es wird bei dem Schritt 3102 der geschätzte Batterieladungsbetrag entsprechend dem Ausschaltzustand der elektrischen Last berechnet. Bei einem Schritt 3104 wird überprüft, ob der berechnete Vorgabebatterieladungsbetrag einen zulässigen Batterieladungsbetrag überschreitet. Wenn der berechnete Wert den zulässigen Wert überschreitet, verläuft die Routine zu dem Schritt 3106 und es wird das Abschalten der elektrischen Last nicht zugelassen; im anderen Fall verläuft die Routine zu dem Schritt 3110 und kehrt zu der Hauptroutine zurück. Bei dem Schritt 3108 wird ein Signal, daß die Last nicht abgeschaltet werden soll, das heißt die früher angegebene Energieverbrauchslast, zu der Laststeuereinrichtung 110a bis 110e gesendet und die Routine endet dann, indem sie zu dem Schritt 3110 voranschreitet. Auf diese Weise kann die Erzeugung von Überschußenergie in einfacher Weise verhindert werden.
