DE10347684A1

DE10347684A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben und zur Steuerung von Verbrauchern auf einem Fahrzeug

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Publication number: DE10347684A1
Application number: DE2003147684
Authority: DE
Inventors: Keisuke Kariya Tani; Kazuyoshi Kariya Obayashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2004-05-19
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: DE10347684B4; US20040124703A1; US7173347B2

Abstract

In einer Vorrichtung zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von in einem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten erzeugt eine im Fahrzeug vorhandene Stromversorgungsquelle Energie, die den Lasten zuzuführen ist, von denen jede eine Priorität besitzt. Eine Energieberechnungsvorrichtung berechnet einen momentan verfügbaren Betrag der Energie, der von der Stromversorgungsquelle aus zuzuführen ist, und eine Prioritätsänderungsvorrichtung ändert eine oder mehrere der Prioritäten auf der Grundlage von eingegebenen Informationen hinsichtlich eines Fahrzeugzustandes, wobei die Informationen die Zustände oder Bedingungen der Lasten enthalten. Eine Befehlserzeugungsvorrichtung erzeugt einen Befehlswert, der einen Betrag der Energie angibt, welcher zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten. In diesem Fall wird eine Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb des verfügbaren Betrages der zuzuführenden Energie gehalten. Ein Controller steuert die Energie, die zu jeder der Lasten hin verteilt wird, und zwar auf der Grundlage des Befehlswertes.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben und zur Steuerung einer Vielzahl von elektrischen Lasten in einem Fahrzeug, und speziell ein Verfahren und ein Gerät zum Verteilen der elektrischen Energie, die durch einen im Fahrzeug befindlichen Generator erzeugt wird, zu den Lasten unter Verwendung einer Vielzahl von Prioritäten, die den Lasten im voraus zugeteilt wurden.

In den letzten Jahren wurden die Typen an elektrischen Lasten (im folgenden einfach als Lasten bezeichnet), die in Fahrzeugen, wie beispielsweise Automobilen, montiert sind, und der gesamte Energieverbrauch in bemerkenswerter Weise erhöht. Es wird davon ausgegangen, daß diese Tendenz sich fortsetzen wird.

Darüber hinaus besteht eine Tendenz dafür, ein Lastantriebssystem zu verwenden, welches lediglich durch ein elektrisches System konfiguriert wird, ohne Verwendung von mechanischen Komponenten, wie dies durch ein Steuerung-durch-Draht-System realisiert wird, welches eine Betriebsvorrichtung und eine Betätigungsvorrichtung oder Stellglied verbindet. Solch ein Lastantriebssystem ist dahingehend äußerst signifikant, daß das System direkt mit einigen Grundfunktionen des Fahrzeugs versehen werden kann. Somit nimmt die Signifikanz der stabilen Zufuhr der Energie zu den Lasten zu.

Wenn man die momentanen Situationen betrachtet, bilden jedoch Probleme, die der Fahrzeugmontagequalität und den Herstellungskosten zuzuordnen sind, eine Einschränkung hinsichtlich der Menge an Energie, die von Energieversorgungseinrichtungen verfügbar gemacht wird, wie beispielsweise am Fahrzeug mitgeführte Generatoren und Batterien. Es gibt somit eine Möglichkeit, daß eine Spitze eines Energieverbrauchs, der lediglich eine kurze Zeitperiode andauert, zeitweilig eine maximale Kapazität der Energieversorgungsausrüstung im Fahrzeug überschreitet. Dies führt häufig zu einer zeitweiligen Verknappung an Energie, die den Lasten zugeführt werden soll, was dann zu unkomfortablen Fahrzuständen führen kann. Es ist daher wünschenswert, eine Gegenmaßnahme gegen eine Verknappung an Energiezufuhr in solcher Weise zur Verfügung zu haben, daß die den signifikanten elektrischen Lasten zugeführte Energie, die fundamentale Funktionen eines Fahrzeugs betreffen (Lasten mit hoher Priorität) gegenüber anderen Lasten bevorzugt werden.

Eine derartige Gegenmaßnahme wird durch die offengelegte japanische Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 9-190055 geschaffen. Diese Veröffentlichung offenbart eine Technik, daß dann, wenn eine Summe der Nenn-Energie einer Last im Betrieb eine vorbestimmte zulässige Kapazität überschreitet, Informationen hinsichtlich Prioritäten ausgelesen werden, die an früherer Stelle den Lasten zugeteilt wurden. Basierend auf den Prioritäten werden Lasten, bei denen die Prioritäten niedriger werden, ihrerseits einer Reduzierung der Menge der zugeführten Energie unterworfen oder es wird die Energie für dieselben abgedreht. Somit wird den signifikanten Lasten eine Priorität gegenüber anderen Lasten erteilt.

Jedoch wird bei der zuvor erläuterten Energieverteilungstechnik, wie sie durch die genannte Veröffentlichung vorgeschlagen wird, in Lasten feste Prioritäten an früherer Stelle zugewiesen. Wenn somit irgendeinmal eine Knappheit an Energie bei der Zufuhr verursacht wird, haben Lasten, die niedrigere Prioritäten aufweisen, einen niedrigeren Betriebspegel oder Betriebswert oder müssen ein komplettes Abschalten akzeptieren, bis die Energieversorgung sich wieder auf einen ausreichenden Wert erholt hat. Solch ein Zustand führt zu einer stark verschlechterten Annehmlichkeit für die Besatzung.

Darüber hinaus führt der kürzliche Trend, daß die Zahl der am Fahrzeug befindlichen Lasten in bemerkenswerter Weise zugenommen hat, mit dem Ergebnis, daß die herkömmliche Technik der zentralen Steuerung der Prioritäten von Lasten realisiert wird, zu einer Schwierigkeit. Mit anderen Worten sollten die Zahl der im Fahrzeug mitgeführten Lasten und deren Kapazitäten abhängig von den Modelländerungen der Fahrzeuge beispielsweise geändert werden. Wann immer solch eine Gelegenheit auftritt, sollte es erforderlich sein, die Prioritätenreihenfolge der Lasten neu einzustellen, was dann zu einer erhöhten Anzahl an Schritten der Entwicklung führen würde.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Einbeziehung der zuvor erläuterten Schwierigkeit entwickelt und es ist eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein Gerät zum Betreiben und zur Steuerung einer Vielzahl von im Fahrzeug mitgeführten elektrischen Lasten zu schaffen, die dazu befähigt sind, elektrische Energie den signifikanten Lasten in einer stabilen Weise zuzuführen und den unerwünschten Einfluß auf Grund einer geminderten Betriebsqualität der verbleibenden Lasten, die von den signifikanten Lasten verschieden sind, zu mindern.

Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Gerät zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von im Fahrzeug mitgeführten elektrischen Lasten zu schaffen, welches dazu befähigt ist, mit einer Zunahme und einer Abnahme der Zahl der elektrischen Lasten, die in einem Fahrzeug montiert sind, fertig zu werden.

Um die zuvor genannte erste Aufgabe zu lösen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Gerät zum Antreiben und zum Steuern einer Vielzahl von elektrischen Lasten, die in einem Fahrzeug vorhanden sind, geschaffen, welches folgendes aufweist: eine im Fahrzeug mitgeführte Stromversorgung, die so konfiguriert ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zugeführt wird, und zwar den Lasten, denen je eine Priorität gegeben worden ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten für das Verteilen der Energie zu den Lasten verwendet wird; eine Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine momentan verfügbare Energiemenge zu berechnen, die von der Stromversorgung aus zugeführt wird; eine Prioritätsänderungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine oder mehrere der Prioritäten auf der Grundlage der eingegebenen Informationen in Relation zu einer Fahrzeugbedingung oder Fahrzeugzustand zu ändern, wobei die Informationen Zustände oder Bedingungen der Lasten enthalten; eine Befehlserzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen Befehlswert zu erzeugen, der eine Energiemenge anzeigt, die zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten, wobei die Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb der verfügbaren Menge an zuzuführender Energie gehalten wird; und einen Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die zu jeder der Lasten verteilt wird, auf der Grundlage des Befehlswertes.

Somit kann eine Priorität, die jeder Last gegeben wird, und auch die angefragte Energie (die erforderliche Energie oder minimal erforderliche Energie) abhängig von zeitweiligen Änderungen in den Fahrzeugzuständen oder Fahrzeugbedingungen eingestellt werden, inklusive der Bedingungen oder Zustände der Lasten, so daß die elektrische Energie auf die Lasten immer in einer optimalen Weise verteilt wird. Spezieller gesagt, wird die elektrische Energie auf die Lasten in einer prioritäten-absteigenden Reihenfolge innerhalb der Menge an verfügbarer Energie verteilt. Bei dieser Energieverteilung wird die Priorität, die jeder Last gegeben wird, dynamisch abhängig von den Fahrzeugzuständen oder Fahrzeugbedingungen inklusive der Betriebsbedingungen der Lasten eingestellt und es kann eine optimale Energieverteilung erreicht werden als auch momentane Bedingungen erfüllt werden.

Wenn beispielsweise sich einige Fahrzeugbedingungen oder Fahrzeugzustände ändern, können die Prioritäten von einer oder von mehreren Lasten erhöht werden. Wenn solch eine Erhöhung durchgeführt wird, ist es möglich, eine Situation zu beseitigen oder abzuschwächen, bei der eine spezielle eine oder mehrere Lasten in ihren Funktionen eingeschränkt sind oder für eine lange Zeit angehalten sind, die länger ist als im herkömmlichen Fall. Beispielsweise bei einem Fall eines Elektromotors, der eine große Menge an Energie benötigt, wenn ein Startvorgang durchgeführt wird, wird die Priorität des Motors im Ansprechen auf das Einschalten der Energie zu dem Motor erhöht. Dies erlaubt es, daß die Energie, die dem Motor zugeführt werden soll, Vorrang vor anderen Lasten hat, so daß sichergestellt wird, daß der Motor stabil gestartet wird.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Betreiben und zum Steuern einer Vielzahl von im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten geschaffen, welches folgendes aufweist: eine im Fahrzeug vorhandene Stromversorgung, die so konfiguriert ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zuzuführen ist, denen jeweils eine Priorität zugeteilt ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten dafür verwendet wird, um die Energie auf die Lasten zu verteilen; eine Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine momentan verfügbare Menge an Energie zu berechnen, die von der Stromversorgung aus zuzuführen ist, eine Stromverbrauchsberechnungsvorrichtung, die wenigstens eine einer Menge der erforderlichen Energie einer Last berechnet und auch die Menge einer minimal erforderlichen Energie von jeder Last berechnet, und zwar auf der Grundlage von Informationen, die in Beziehung zu einem Fahrzeugzustand eingespeist werden, wobei die erforderliche Energie als ein Energieverbrauch von jeder Last bei dem Zustand definiert ist, bei dem das Gerät sich in dem normalen Zustand beim Zuführen der Energie zu der Last befindet, und wobei die minimal erforderliche Energie als eine Energie definiert ist, die bei einer minimalen Funktion von jeder Last erforderlich ist; eine Befehlsberechnungsvorrichtung, die einen Befehlswert berechnet, der eine Menge an Energie anzeigt, die jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten und der Menge von wenigstens einer der Energien gemäß der erforderlichen Energie und der minimal erforderlichen Energie, wobei eine Summe der Energie, die zu jeder Last zugeführt wird, innerhalb der verfügbaren Energiemenge, die zuzuführen ist, gehalten wird; und einen Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die zu jeder der Lasten verteilt wird, und zwar auf der Grundlage des Befehlswertes.

Bei dieser Konfiguration wird die elektrische Energie auf die Lasten basierend von lediglich den Prioritäten verteilt, die an früherer Stelle festgelegt wurden, und zwar innerhalb der Menge an verfügbarer Energie, oder die auf der Grundlage der Fahrzeugzustände (inklusive der Lastzustände) bestimmt wurden, jedoch auch anhand der Mengen der erforderlichen Energie und/oder minimal erforderlichen Energie von jeder Last. In bevorzugter Weise wird ein Vergleich zwischen den Mengen der erforderlichen Energie und/oder der minimal erforderlichen Energie und einer Menge der verfügbaren Energie durchgeführt, um die Mengen der Energie zu bestimmen, die auf die Lasten zu verteilen sind. Damit existiert eine optimale Energieverteilung sowohl hinsichtlich der momentanen Zustände eines Fahrzeugs als auch hinsichtlich der Betriebsbedingungen der Lasten.

Als Beispiel gibt es Fälle, bei denen eine restliche Energie (eine Menge der verfügbaren Energie – eine Summe der Mengen der minimal erforderlichen Energie oder eine Summe der Mengen der erforderlichen Energie) knapp ist, um einer bestimmten Last mit hoher Priorität zugeführt zu werden, und zwar auf Grund von deren großer Menge an minimal erforderlicher Energie. Die Energie kann dabei zu einer Last mit niedriger Priorität verteilt werden, die mit der restlichen Energie betriebsfähig ist, und zwar auf Grund von deren niedrigerer, minimal erforderlichen Energie oder erforderlichen Energie. Die Energie kann daher effizient verwendet werden.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben und Steuern einer Vielzahl von im Fahrzeug befindlicher elektrischer Lasten geschaffen, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Erzeugen von Energie, die den Lasten zuzuführen ist, denen je eine Priorität zugewiesen ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten zum Verteilen der Energie auf die Lasten verwendet wird; Berechnen einer momentan verfügbaren Menge an Energie, die von der Stromversorung aus zugeführt werden soll; Ändern von einer oder von mehreren der Prioritäten auf der Grundlage von eingegebenen Informationen in Relation zu einem Fahrzeugzustand, den Informationen, die Zustände der Lasten enthalten; Erzeugen eines Befehlswertes, der eine Menge an Energie anzeigt, die zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten, wobei eine Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb der verfügbaren Menge an Energie gehalten ist, die zugeführt wird; und Steuern der Energie, die zu jeder der Lasten zuzuführen ist, auf der Grundlage des Befehlswertes.

Um das weiter oben genannte zweite Ziel zu realisieren, schafft die vorliegende Erfindung ein Gerät zum Betreiben und Steuern einer Vielzahl von im Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten, wobei eine im Fahrzeug befindliche Stromversorgung vorgesehen ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zugeführt wird, denen jeweils eine Last-Priorität ist, wobei die Last-Priorität eine Prioritätsreihenfolge für die Zufuhr der Energiemenge der Lasten anzeigt, wobei das Gerät ferner folgendes aufweist: eine Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen momentan verfügbaren Energiebetrag zu berechnen, der von der Stromversorgung zugeführt werden soll; eine erste Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine Menge der ersten Energie zu berechnen, die zu jeder Lastgruppe zuzuführen ist, und zwar auf der Grundlage einer Gruppenpriorität, welche eine Prioritätsreihenfolge angibt, um die Energie den Lastgruppen zuzuführen, wobei jede Lastgruppe aus irgendeiner einer Vielzahl von Gruppen besteht, die durch Aufteilen der Vielzahl der Lasten erhalten wird, eine Summe der ersten Energie, die zu jeder Lastgruppe zuzuführen ist, innerhalb der verfügbaren Menge an Energie gehalten wird; eine zweite Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine Menge der zweiten Energie zu berechnen, die zu jeder Last zuzuführen ist, die zu irgendeiner Lastgruppe gehört, und zwar auf der Grundlage der Last-Priorität, wobei eine Summe aus der zweiten Energie für jede Last, die zu der Lastgruppe gehört, innerhalb einer Menge der ersten Energie gehalten wird, die zu der Lastgruppe zuzuführen ist; und einen Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die zu jeder der Lasten verteilt wird, auf der Grundlage eines Energiebefehlswertes, der eine Menge der ersten Energie anzeigt, die zu jeder Last zuzuführen ist.

Demzufolge ermöglicht die zuvor erläuterte Konfiguration die Verteilung der Energie in der folgenden Weise. Die elektrischen Lasten sind in eine Vielzahl von Gruppen aufgeteilt, wobei jede dieser Gruppen aus einer oder aus mehreren Lasten gebildet ist. Die verfügbare elektrische Energie, die von der Stromversorgung zu den Lasten zuzuführen ist, wird zuerst auf die Lastgruppen verteilt, und zwar abhängig von den Gruppenprioritäten, die an früherer Stelle den Lastgruppen zugeteilt wurden, und dann wird die Energie, die zu jeder Gruppe zugeteilt wurde, zu der Last oder den Lasten zugeteilt, die zu jeder Gruppe gehört bzw. gehören, und zwar abhängig von den Last-Prioritäten, die an früherer Stelle der Last oder den Lasten zugewiesen wurden. Es wird nämlich die verfügbare Energie den Lasten basierend auf einer zweistufigen Prioritätsreihenfolge bzw. Verteilungstechnik zugeführt.

Wenn somit Schwankungen oder Variationen in den Fahrzeugtypen dazu führen, daß die Zahl der elektrischen Lasten geändert wird oder die Mengen des Energieverbrauchs der elektrischen Lasten geändert wird, ist es ausreichend, die Prioritätsreihenfolgen der Lasten lediglich in einer bestimmten Lastgruppe zu ändern, zu der die geänderte Last gehört, wodurch dann ausgeprägt die Zahl der Schritte reduziert wird, die für die Entwicklung eines Fahrzeugs erforderlich sind. Da darüber hinaus die Energie mit Hilfe der Zweistufen-Prioritätsreihenfolge-Verteilungstechnik verteilt wird, ist die Möglichkeit gegeben, in einfacher Weise mit Änderungen in den Prioritäten fertig zu werden.

Die Gruppenprioritäten, das heißt eine Reihenfolge der Prioritäten unter den Lastgruppen kann für den gleichen Typ an Fahrzeugen festgelegt werden, und zwar unabhängig von einer Zunahme oder einer Abnahme in den Lasten bzw. Verbrauchern. Es kann somit einer Besatzung das gleiche Fahrgefühl vermittelt werden, und zwar während einer Zeitperiode, in der die elektrischen Lasten des Fahrzeugs hinsichtlich des Antriebs eingeschränkt sind, solange sich die Fahrzeuge hinsichtlich der Abwandlungen unterscheiden, jedoch vom gleichen Typ sind.

Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet der normale Zustand oder der normale Betrieb des Lastantriebs- und Steuergerätes, daß das Gerät sich im Betrieb befindet, ohne die Prioritätssteuertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden.

Andere Ziele und Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
1 ein Blockschaltbild, welches ein Fahrzeug-Energieversorgungssystem darstellt, mit einem am Fahrzeug vorhandenen Lastantriebs- und Steuergerät gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockschaltbild, welches detailliert das Fahrzeug-Energieversorgungssystem wiedergibt;
3 ein Flußdiagramm zur funktionsmäßigen Realisierung einer Energiesteuereinheit in 1;
4 ein Flußdiagramm für die funktionsmäßige Realisierung eines Berechnungsblockes für die verfügbare Energie in 2;
5 ein Flußdiagramm für die funktionsmäßige Realisierung einer Berechnungs-Subroutine für die verteilte Energie, die in 3 dargestellt ist;
6 eine Tabelle, in welcher Mengen des Energieverbrauchs Last für Last unter jedem Betriebsmodus aufgelistet sind;
7 die Definition einer Priorität;
8 ein Flußdiagramm, welches eine Prioritätsberechnungs-Subroutine erläutert;
9A eine Tabelle, in welcher Informationen über Spitzenlasten Last für Last gespeichert sind;
9B ein Zeitsteuerdiagramm, welches eine Änderung in dem Energieverbrauch einer Last wiedergibt, die einen Einschaltstromstoßstrom involviert, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird;
10 ein Flußdiagramm, welches darstellt, auf welche Weise eine Priorität erzeugt wird, die einem Lüfter einer Luftaufbereitungsanlage erteilt wird;
11A einen Graphen, der erläutert, auf welche Weise die Priorität erzeugt wird, die dem Lüfter einer Luftaufbereitungsanlage erteilt wird, wobei der Graph eine Beziehung zwischen einer Temperaturdifferenz ΔT und einer Priorität P herausgreift;
11B Graphen, die veranschaulichen, auf welche Weise die Priorität erzeugt wird, die dem Lüfter einer Luftaufbereitungsanlage erteilt wird, wobei die Graphen periodische synchrone Änderungen zwischen einer Temperaturdifferenz ΔT und einer Priorität P herausgreifen;
12 ein Zeitsteuerdiagramm, welches beispielhaft darstellt, auf welche Weise eine Priorität berechnet wird, die einer Vorrichtung zum Beseitigen eines Beschlags erteilt wird;
13A eine Änderung in einer Priorität, die einer Last gegeben wird, die keine Verzögerung für eine Zeitperiode zuläßt, und zwar von einer Anfrage nach Energie (Energie: ein) bis zu einem Start der Zufuhr der Energie;
13B eine Änderung in einer Priorität, die einer Last erteilt wird, die eine Verzögerung für eine Zeitdauer zuläßt, und zwar von einer Anfrage nach Energie (Energie: ein) bis zu einem Start der Zufuhr der Energie;
14 ein Flußdiagramm, welches eine Subroutine zum Berechnen der angefragten Energie veranschaulicht, die einen Teil einer Bedarfsberechnungseinheit belegt;
15 Zeitsteuerpläne, die Beispiele von Änderungen in jedem Parameter wiedergeben, die verursacht werden, wenn Aktivierungsanfragen für eine Vielzahl an Spitzenlasten zur gleichen Zeit ausgegeben werden;
16 einen Zeitsteuerplan, der beispielhaft die Betriebsweisen des am Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuergeräts wiedergibt gemäß der ersten Ausführungsform;
17 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der Priorität bei einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergibt;
18 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der Priorität bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
19 einen Graphen, der eine Beziehung zwischen einem integrierten Ausmaß von Betrieben oder Operationen und einen zunehmenden oder abnehmenden Betrag der Priorität erläutert;
20 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie wiedergibt, welches Flußdiagramm mit 21 kombiniert ist, und bei einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung realisiert wird;
21 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie veranschaulicht, welches Flußdiagramm mit 20 kombiniert ist;
22 ein Blockschaltbild, welches ein anderes Beispiel des am Fahrzeug vorhandenen Lastantriebs- und Steuergerätes bei einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
23 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie bei einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
24 ein Blockschaltbild, welches ein anderes Beispiel des am Fahrzeug vorhandenen Lastantriebs- und Steuergerätes veranschaulicht;
25 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie wiedergibt, welches Flußdiagramm mit 26 kombiniert ist;
26 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie darstellt, welches Flußdiagramm mit 25 kombiniert ist;
27 ein Blockschaltbild, welches ein anderes Beispiel des im Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuergerätes bei einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
2a ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie veranschaulicht;
29 ein Flußdiagramm, welches einen anderen Weg der Berechnung der zu verteilenden Energie veranschaulicht;
30 ein Funktions-Blockdiagramm, welches ein im Fahrzeug mitgeführtes Lastantriebs- und Steuergerät gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
31 eine Tabelle, die beispielhaft elektrische Lasten darstellt, die zu jeder Gruppe von Gruppen gehört, die funktionsmäßig kategorisiert sind;
32 ein Flußdiagramm, welches den Betrieb einer Energiesteuerschaltung wiedergibt;
33 einen Graphen zum Erläutern einer Beziehung zwischen einer Kabinen-Innenseitentemperatur und einer Gruppenpriorität;
34 einen Graphen zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einer Maschinenkühlmitteltemperatur und einer Gruppenpriorität; und
35 ein Flußdiagramm zur Erläuterung einer Routine zum Berechnen der Priorität basierend auf einem Außenseiten-Beleuchtungswert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um nun auf die beigefügten Zeichnungen einzugehen, so werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im folgenden beschrieben. Die Ausführungsformen werden in die Praxis in Relation zu einem im Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuersystem umgesetzt.
(Erste Ausführungsform)
Es wird nun ein im Fahrzeug mitgeführtes Lastantriebs- und Steuersystem gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, welches ein Stromversorgungssystem zeigt, welches an einem Fahrzeug montiert ist, wobei das Stromversorgungssystem mit einem im Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuersystem gemäß der ersten Ausführungsform ausgestattet ist.
Zu allererst umfaßt die Konfiguration des Stromversorgungssystems eine Maschine oder Motor 101, einen Generator 102, eine Batterie 103, eine Maschinensteuereinheit 104, eine Energiesteuereinheit 105, Laststeuereinheiten 110a bis 110e und eine Generatorsteuereinheit 112. Der Generator 102 ist über einen Riemen 107 mit der Maschine oder Motor 101 gekuppelt und ist sowohl mit der Batterie 103 als auch den Laststeuereinheiten 110a bis 110e über eine Stromversorgungsleitung 108 gekoppelt.
Jede der Laststeuereinheiten 110a bis 110e hat die Aufgabe, Energie (elektrische Energie oder elektrischen Strom) jeder Gruppe von Lasten 111a1 bis 111a3 (bis 111e1 bis 111e3) gesteuert zuzuführen. Jede der Laststeuereinheiten 110a bis 110e ist mit Betriebsschaltern (nicht gezeigt) ausgestattet und auch mit verschiedenen Sensoren (nicht gezeigt), die dafür erforderlich sind, um die Steuerung der Stromversorgung vorzunehmen. Im Ansprechen auf die Eingangssignale von externen Vorrichtungen und/oder Ausgangsgröße von diesen Sensoren steuert jede Steuereinheit 110a (bis 110e) die Ausgaben und Ein-/Ausschaltoperationen in Verbindung zu den Lasten, die hinsichtlich der Steuerung zu jeder Steuereinheit gehören.
Die Maschinensteuereinheit 104 besteht aus einer Vorrichtung zum Steuern der Maschine oder des Motors 101 und ist elektrisch mit der Energiesteuereinheit 105 verbunden. Diese Energiesteuereinheit 104 sendet nicht nur Informationen zu der Energiesteuereinheit 105 aus, sondern auch Informationen, welche die Zahl der Maschinenumdrehungen und andere Größen wiedergeben, die durch die Sensoren (nicht gezeigt) de tektiert wurden, um die Beträge der verschiedenen Zustände der Maschine 101 zu detektieren, sondern stellen auch die Ausgangsleistung der Maschine 101 ein, und zwar abhängig von einem Befehl, der von der Energiesteuereinheit 105 zugeführt wird.
Die Energiesteuereinheit 105 überwacht die Zustände von verschiedenen Komponenten inklusive von dem Generator 102, der Batterie 103 und der Stromversorgungsleitung 108, und veranlaßt die Generatorsteuereinheit 112, den Generator 102 zu steuern. Die Energiesteuereinheit 105, die elektrisch mit der Generatorsteuereinheit 112 verbunden ist, sendet einen Befehl zu der Generatorsteuereinheit 112 aus, um die Einheit 112 zu veranlassen, einen Energiebetrag zu steuern, der durch den Generator 102 erzeugt wird.
Die Generatorsteuereinheit 112 sendet zu der Energiesteuereinheit 105 generatorbezogene Informationen, wie beispielsweise einen Betrag der Energie, der momentan durch den Generator 102 erzeugt wird, und die Zahl der momentanen Umdrehungen des Generators 102. Sensoren, die elektrisch mit der Stromversorgungssteuerschaltung 105 verbunden sind, enthalten einen Batteriestromsensor 107, einen Laststromsensor 109, einen Batterietemperatursensor 113 und einen Batteriespannungssensor (nicht gezeigt) mit dem Ergebnis, daß die Energiesteuereinheit 105 Informationen erhält, und zwar über den Eingangs-/Ausgangsstrom zu/von der Batterie 103, den Laststrom, die Batterietemperatur und die Batteriespannung. Ferner ist die Energiesteuereinheit 105 elektrisch mit Laststeuerschaltungen 110a bis 110e gekoppelt, und zwar über eine Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106 in einer solchen Weise, daß die Einheit 105 Bits an Informationen in zwei Richtungen zu den Laststeuereinheiten 110a bis 110e sendet und von diesen empfängt, und zwar unter Verwendung einer Multiplex-Kommunikationsmethode.
Die funktionelle Konfiguration des oben beschriebenen, am Fahrzeug befindlichen Stromversorgungssystems, welches in 1 gezeigt ist, wird nun in Einzelheiten in Verbindung mit 2 beschrieben.
Die Energiesteuereinheit 105 kann in Ausdrücken ihrer Funktionen in Form von Blöcken zum Ausdruck gebracht werden, die in einem Bereich enthalten sind, der durch eine strichlierte Linie in 2 umschlossen ist. Die Funktionen solcher Blöcke können auch durch eine Software- oder eine Hardware-Konfiguration realisiert werden.
Die Energiesteuereinheit 105 enthält eine Stromversorgungsberechnungseinheit 201, eine Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie, einen Batteriesteuerabschnitt 203 und Anforderungsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 und ein Interface 205. Von diesen Einheiten empfängt die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie von der Maschinensteuereinheit 104 Informationen, die sowohl die Zahl der Umdrehungen als auch den Lastfaktor der Maschine angeben; von der Generatorsteuereinheit 112 Informationen, die sowohl die Zahl der Umdrehungen als auch die momentan von dem Generator erzeugte Energie betreffen; und von der Batteriesteuereinheit 203 Informationen, die sowohl die Beträge der für die Ausgabe zugelassenen Energie als auch die Ladungsanfrageenergie der Batterie 103 angeben. Basierend auf den empfangenen Informationen berechnet die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie einen Energiebetrag, der den Lasten zugeführt werden kann, das heißt einen Betrag der verfügbaren Energie, und sendet dann den berechneten Betrag zu der Stromversorgungsberechnungseinheit 201.
Die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie empfängt Informationen, die einen Betrag einer gesamten erforderlichen Energie von der Stromversorgungsberechnungseinheit 201 angeben. Basierend auf einer Beziehung zwischen der verfügbaren Energie und der gesamten erforderlichen Energie bestimmt diese Einheit 202, ob ein Betrag der erzeugten Energie erhöht werden sollte oder nicht. Wenn die Bestimmung oder Entscheidung zeigt, daß solch eine Erhöhung erforderlich ist, erteilt die Einheit 202 der Maschinensteuereinheit 104 einen Befehl, der einen Betrag anzeigt, um den die Maschinenausgangsleistung erhöht werden muß (das heißt einen Maschinenausgangsleistungserhöhungsbetrag), und erteilt der Generatorsteuereinheit 112 einen Befehl, der einen Betrag angibt, um den die Energie, die erzeugt werden muß, zu erhöhen ist (das heißt einen Vergrößerungsbetrag des erzeugten Energiebetrages), so daß die Ausgangsleistung des Generators 102 entsprechend den Befehlsinformationen angehoben wird.
Die Batteriesteuereinheit 203 empfängt Informationen, die den Batterieeingangs-/-ausgangsstrom, die Batteriespannung und die Batterietemperatur von einem Batteriestromsensor 107, einem Batteriespannungssensor (nicht gezeigt) bzw. einem Batterietemperatursensor 113 betreffen. Betrachtet man solche Teile der Informationen, so berechnet diese Einheit 203 Beträge von sowohl der zulässigen Ausgabeenergie als auch der Ladungsanfrageenergie der Batterie 103 und schickt Signale der berechneten Beträge zu der Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie.
Die Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 sind jeweils für die elektrischen Lasten 111a1, 111a2,... 111e3 vorbereitet, so daß jede Einheit mit jeder Last fertig wird, und zwar durch Berechnen eines Energiebetrages, der durch jede Bedarfsanforderung gefordert wird.
Jeder der Laststeuerbefehle gibt an das Interface 205 über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106 Parameter aus, wie beispielsweise die Schaltzustände und die Betriebsmodi der Lasten, von denen jede mit dem Stromversorgungssystem verbunden ist, die für die Berechnung der angefragten Energie erforderlich sind und auch für die Berechnung der Priorität der Energie, die zuzuführen ist. Das Interface 205 versorgt die Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 (entsprechend einer Priorität und der Ausgabeeinrichtung der angefragten Energie) mit Daten (das heißt mit Parametern), welche die Betriebsbedingungen der jeweiligen Lasten angeben. Jede der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 berechnet sowohl die Priorität als auch die angeforderte Energie von jeder Last in Abhängigkeit von den Betriebszustandsdaten (Parametern) von jeder Last, wobei dann die Berechnungsergebnisse zu der Stromversorgungsberechnungseinheit 201 gesendet werden. Die "angefragte Energie", die auf diese Weise Informationen über die erforderliche Energie und/oder minimal erforderliche Energie von jeder Last enthält, wird nun im Detail erläutert.
Die Stromversorgungsberechnungseinheit 201 ist damit vertraut, einen Betrag der gesamten angefragten Energie zu berechnen, das heißt eine Summe der Beträge der angefragten Energie von jeder Last, die von den Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 erhalten wurden, und liefert einen berechneten Betrag an die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie. Die Stromversorgungsberechnungseinheit 201 verwendet Informationen sowohl über die verfügbare Energie, die von der Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie geliefert wird, als auch über die Priorität, und die erforderliche Energie von jeder Last, um die Energie zu berechnen, die zu jeder Last zuzuführen ist (das heißt die Versorgungsenergie). Diese Einheit 201 überträgt dann die berechneten Ergebnisse als "Energiebefehlswerte" der jeweiligen Lasten zu den jeweiligen Laststeuereinheiten 110a bis 110e, und zwar über das Interface 205, und die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106. Jede der Laststeuereinheiten 110a bis 110e akzeptiert den Energiebefehlswert und steuert die Energie, die durch jede Last verbraucht wird, und zwar auf der Grundlage des Energiebefehlswertes.
Es werden nun unter Hinweis auf 3 die Operationen der Energiesteuereinheit 105 beschrieben, die durch jede Einheit durchgeführt werden.
Zuerst berechnet jede der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 über einen Subroutineprozeß bei dem Schritt 301 sowohl die Priorität als auch einen Betrag der angefragten Energie von jeder Last.
Die "Priorität", die jeder Last erteilt wird, wird basierend auf einem Signifikanzwert erhalten, der jeder Last inhärent ist, und auch anhand einer Betriebsbedingung oder Betriebszustandes der Last, und den Betriebseigenschaften, die der Last inhärent sind, so daß sich die Priorität in Realzeit ändert. Es ist daher üblich, daß eine Berechnungsformel und Koeffizienten der Berechnungsformel in der Subroutine verwendet werden, die durch jede der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 durchgeführt wird.
Die "angefragte Energie" enthält sowohl "die erforderliche Energie" als auch die "minimal erforderliche Energie". Die erforderliche Energie kann so definiert werden, daß sie den Energieverbrauch bildet, der erforderlich ist, um sicherzustellen, daß jede Last in ihrem normalen Zustand funktioniert, ohne irgendeine Einschränkung, während jedoch die minimal erforderlich Energie so definiert werden kann, daß sie eine minimale Energie darstellt, die erforderlich ist, um die Minimalfunktionen von jeder Last sicherzustellen. Diese erforderliche Energie und/oder Minimalenergie wird bzw. werden als zeitweilig fluktuierende Parameter behandelt, und zwar auf der Grundlage einer Betriebsbedingung oder Betriebszustand von jeder Last, und einer Betriebscharakteristik, die jeder Last inhärent ist. Wenn die Last aus einem Einschalt-/Ausschaltbetriebstyp der Last besteht, wie beispielsweise aus im Fahrzeug vorhandenen Lampen, so entspricht der Betrag der erforderlichen Energie demjenigen der minimal erforderlichen Energie. Wenn im Gegensatz dazu die Last zusammengesetzt ist aus einer in der Ausgangsleistung variierenden Last, wie beispielsweise einem Lüfter einer Fahrzeug-Klimaanlage, wird die minimal erforderliche Energie auf einen Betrag der Energie eingestellt, der verbraucht wird, wenn minimale Fluktuationen der Klimaanlage andauern, wobei diese minimal erforderliche Energie in ihrem Betrag kleiner ist als derjenige der erforderlichen Energie.
Die Verarbeitung gemäß 3 wird dann ausgeführt, um zu dem Schritt S301 zu gelangen, bei dem eine Subroutine-Verarbeitung ausgeführt wird, und zwar durch die Stromversorgungsberechnungseinheit 201, um einen Betrag der gesamten erforderlichen Energie zu berechnen, der durch das gesamte Fahrzeug benötigt wird. Die gesamte erforderliche Energie besteht aus einer Summe der erforderlichen Energie, die jeweils durch jede der Bedarfsberechnungseinrichtungen 304a1, 203a2,... 204e3 berechnet wurden.
Die Verarbeitung verläuft dann zu dem Schritt S303, bei dem eine Stromversorgungsberechnungsroutine ausgeführt wird, die zum Teil aus einer Subroutine besteht, und durch die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie ausgeführt wird, um einen Betrag einer verfügbaren Energie zu berechnen, der zu jeder Last zuzuführen ist.
Die Stromversorgungsberechnungsroutine umfaßt eine Verarbeitung der Änderung in dem erzeugten Energiebetrag, die unter Verwendung der Beträge von sowohl der gesamten erforderlichen Energie als auch der verfügbaren Energie durchgeführt wird, was noch an späterer Stelle beschrieben wird.
Die Verarbeitung verläuft dann zu einem Schritt S304, bei dem ein Vergleich zwischen dem Betrag der gesamten erforderlichen Energie, der durch die Stromversorgungsberechnungseinheit 201 berechnet wurde, und dem Betrag der verfügbaren Energie durchgeführt wird, die durch die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie berechnet wurde. Wenn der Vergleich zeigt, daß die verfügbare Energie gleich ist mit oder größer ist als die gesamte erforderliche Energie, verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S307, der zum Teil aus einer Subroutine besteht, die durch die Stromversorgungsberechnungseinheit 201 durchgeführt wird. Bei dem Schritt S307 werden Befehle, die als "Energiebefehlswerte" dienen und durch die Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 so wie sie sind zu den Laststeuereinheiten 110a, 110b,... 110e ausgegeben, die jeweils die Lasten 111a1, 111a2,... 111e3 steuern, bevor zu dem Schritt S301 zurückgekehrt wird.
Wenn im Gegensatz dazu der Vergleich zeigt, daß die verfügbare Energie kleiner ist als die gesamte erforderliche Energie, verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S305, der einen Teil der Subroutine umfaßt, die durch die Stromversorgungsberechnungseinheit 201 ausgeführt wird. Bei dem Schritt S305 werden basierend auf sowohl der befehligten Energie als auch der Priorität von jeder Last die Beträge der Energie, die an die jeweiligen Lasten verteilt werden, in solcher Weise berechnet, daß eine Gesamtheit der verteilten Energiebeträge zu jeder Last nicht die verfügbare Energie überschreitet. Bei einem Schritt S306 werden die berechneten Beträge zum Verteilen der Energie auf die jeweiligen Lasten als "Energiebefehlswerte" an die Laststeuereinheiten 110a, 110b,... 110e ausgegeben, bevor zu dem Schritt S301 zurückgekehrt wird.
Die zuvor erläuterte Operation liefert eine optimale Energieverteilungssteuerung in Realzeit, wobei die elektrische Energie in sicherer Weise zu den wesentlichen Lasten in Relation zu den fundamentalen Funktionen des Fahrzeugs zugeführt wird. Diese Stromversorgung oder Energieversorgung kann durch Begrenzen der Stromzufuhr zu den Lasten realisiert werden, und zwar zu den Lasten, deren Prioritäten in Fällen niedriger liegen, bei den die Summe der Energie, die durch die jeweiligen Lasten erforderlich ist, über der verfügbaren Energie des Stromversorgungsgerätes liegt, wobei der Gesamtenergieverbrauch zu jeder Zeit innerhalb der verfügbaren Energie gehalten wird.
(Subroutine zum Berechnen der verfügbaren Energie)
Die Subroutine zum Berechnen der verfügbaren Energie, die durch die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie ausgeführt wird und bei dem Schritt S303 gezeigt ist, wird nun unter Hinweis auf 4 erläutert.
Zuerst wird bei dem Schritt S401 die Summe aus einem Betrag der momentan erzeugten Energie, der durch die Generatorsteuereinheit 112 berechnet wurde, und einem Betrag, der von der Batterie 103 verfügbaren Energie berechnet, das heißt die ausgabemäßig zugelassene Batterieenergie, die durch die Batteriesteuereinheit 203 berechnet wurde. Die berechnete Summe wird als Energie behandelt, welche die verfügbare Energie darstellt.
Die Verarbeitung verläuft dann zu dem Schritt S402, bei dem die Summe aus der gesamten angefragten Energie (das heißt der gesamten erforderlichen Energie), die bei dem Schritt S302 berechnet wurde, und die von der Batterieaufladung angefragte Energie, die durch die Batteriesteuereinheit 203 berechnet wurde, berechnet wird. Die Berechnungssumme der Energie wird mit der momentan erzeugten Energie verglichen und, wenn die berechnete Summe größer ist als die momentan erzeugte Energie, verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S403.
Die Verarbeitung wird dann bei dem Schritt S403 durchgeführt, bei dem Teile der Informationen über die momentan erzeugte Energie, die Zahl der Maschinenumdrehungen und andere Größen dazu verwendet werden, um zu bestimmen, ob eine Erhöhung in der Energie möglich ist oder nicht. Wenn die Bestimmung zeigt, daß solch eine Erhöhung unmöglich ist, verläuft die weitere Verarbeitung zu bzw. springt zu dem Schritt S406, um zu der Hauptroutine zurückzukehren. Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S403 bestimmt wird, daß solch eine Erhöhung der Energie möglich ist, verläuft die weitere Verarbeitung zu dem Schritt S404, bei dem ein Betrag, um den die erzeugte Energie erhöht werden soll, innerhalb eines zulässigen Bereiches der erzeugten Energie erhalten wird, deren obere Grenze so definiert ist, daß gilt: maximaler erforderlicher Energieerhöhungsbetrag = gesamte erforderliche Energie – (momentan erzeugte Energie + Batterieladungsanfrageenergie). Dieser Energieerzeugungserhöhungsbetrag wird anhand der Kapazität des Generators entschieden und anhand des möglichen Ausgangsleistungserhöhungsbetrages der Maschine, der als eine Drehmomentzuführquelle zu dem Generator dient.
Dann verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S405, bei dem auf der Grundlage des Betrages der Erhöhung der erzeugten Energie, die bei dem Schritt S404 berechnet wurde, ein Energieerzeugungserhöhungsbefehlswert und ein Ausgangsleistungserhöhungsbefehlswert berechnet werden und an die Generatorsteuereinheit 112 bzw. die Maschinensteuereinheit 104 ausgegeben werden. Die Generatorsteuereinheit 112 und die Maschinensteuereinheit 104 verwenden diese Befehle, um den Generator 102 bzw. die Maschine 102 zu steuern.
Nebenbei bemerkt, offenbart die Bestimmung bei dem Schritt S402, daß die Summe aus der erforderlichen Gesamtenergie und der Batterieaufladungsanfrageenergie gleich ist mit oder kleiner ist als die momentan erzeugte Energie, so daß die Verarbeitung zu dem Schritt S406 springt, um zu der Hauptroutine zurückzukehren.
(Subroutine zum Berechnen der Energie die zu jeder Last zu verteilen ist)
Um nun auf das Flußdiagramm einzugehen, welches in 5 gezeigt ist, so wird die Subroutine für das Berechnen der Energie, die auf jede Last zu verteilen ist, im folgenden beschrieben, wobei die Subroutine bei dem Schritt S305 durchgeführt wird.
Zu allererst wird bei dem Schritt S501 auf der Grundlage der Priorität, die jeder Last zugeteilt ist, welche durch die Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 berechnet wurde, die Lasten in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten eingestuft. Bei der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Gesamtzahl der Lasten gleich "n".
Die Verarbeitung wird dann bei dem Schritt S502 durchgeführt, bei dem der Betrag der verfügbaren Energie, der durch die Berechnungseinheit 202 für die verfügbare Energie berechnet wurde, für einen Betrag eingesetzt wird, der eine Restenergie Pleft anzeigt, die verfügbar ist, und bei dem Schritt S503 wird eine Indexvariable "i" für die Prioritäten auf 1 zurückgesetzt.
Die Verarbeitung wird dann weiter bei dem Schritt S504 ausgeführt, um zu bestimmen, ob die für eine Last erforderliche Energie, von der die Priorität gleich ist mit "i-te" gleich ist mit oder kleiner ist als die restliche Energie Pleft. Wenn bestimmt wird, daß die für die spezifische Last erforderliche Energie gleich ist mit oder kleiner ist als die restliche Energie Pleft (JA bei dem Schritt S504), wird der Energiebefehlswert für die Last mit der i-ten Priorität auf einen Wert gesetzt, der gleich ist der erforderlichen Energie der Last, welche die i-te Priorität besitzt. Der auf diese Weise eingestellte Energiebefehlswert wird dann zu einer Laststeuereinheit übertragen, welche die Last steuert. Die Verarbeitung verläuft dann zu dem Schritt S506, bei dem der vorhergehende Energiebefehlswert von der restlichen Energie Pleft subtrahiert wird, bevor zu dem Schritt S507 weitergerückt wird.
In Fällen, bei denen bei dem Schritt S504 bestimmt wurde, daß die für die Last erforderliche Energie, welche die i-te Priorität hat, größer ist als die restliche Energie Pleft (NEIN bei dem Schritt S504), wird die Verarbeitung bei dem Schritt S509 ausgeführt. Bei dem Schritt S509 wird ferner bestimmt, ob die minimal erforderliche Energie der Last, welche die i-te Priorität hat, über der Restenergie Pleft liegt. Wenn diese Bestimmung zu JA führt (das heißt die minimal erforderliche Energie liegt über der restlichen Energie Pleft), verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S517, bei dem der Energiebefehlswert für die Last mit der Priorität "i-te" der Wert "Null" gegeben wird und ausgegeben wird. Als ein Ergebnis wird die Last, an die der Energiebefehlswert von "0" ausgegeben wurde, ausgeschaltet, bevor die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S507 voranschreitet.
Wenn bei dem Schritt S509 bestimmt wurde, daß die minimal erforderliche Energie der Last mit der i-ten Priorität gleich ist mit oder kleiner ist als die restliche Energie Pleft, wird die Verarbeitung zu dem Schritt S510 verschoben. Bei dem Schritt S510 wird bestimmt, ob die Zahl der Betriebsmodi der Last mit der i-ten Priorität gleich Null ist oder nicht.
Bei der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Zahl der Betriebsmodi einen Energiebetrag an, der durch jede Last verbraucht wird. Wenn die von einer Last verbrauchte Energie sich in einer diskreten Weise ändert, ohne sich dabei kontinuierlich zu verändern, so liegt die Zahl der Betriebsmodi auf Plural. Wenn die Zahl der Betriebsmodi zwei oder mehr ist, bedeutet dies, daß die Betriebsmodi ebenfalls zwei oder mehr sind und in der Zahl gleich sind. Der Speicherbereich der Stromversorgungsberechnungseinheit 201 enthält eine Tabelle, die in 6 gezeigt ist, in welcher die Energiebeträge, die in jedem Betriebsmodus verbraucht werden, Last für Last aufgelistet sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die Betriebsmodi als Betriebsmodi 1, 2,... in einer absteigenden Reihenfolge der Energieverbrauchsbeträge bezeichnet. Eine Last, deren Modus einfach ein/ausgeschaltet wird und eine Last, deren Energieverbrauch sich kontinuierlich ändert, werden so bestimmt, daß die Zahl der Betriebsmodi gleich Null ist und somit diese keinen Betriebsmodus haben.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S510 zeigt, daß die Zahl der Betriebsmodi der Last mit der i-ten Priorität gleich Null ist, verschiebt sich die Verarbeitung zu dem Schritt S511, bei dem ein Energiebefehlswert für die entsprechende Last auf einen Be trag der momentanen Restenergie Pleft eingestellt wird, bevor eine Verschiebung zu dem Schritt S506 erfolgt.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S510 zeigt, daß die Zahl der Betriebsmode der Last mit der i-ten Priorität nicht Null ist, wird die Verarbeitung zu dem Schritt S512 verschoben, bei dem eine Indexvariable "j ", welche die Betriebsmodi betrifft, auf 1 gesetzt wird, wobei dann eine Verschiebung zu der Bestimmung bei dem Schritt S513 erfolgt. Bei dem Schritt S513 wird ferner bestimmt, ob der Betrag der gespeicherten Energie, die durch die entsprechende Last unter dem Betriebsmodus "j" verbraucht wurde, gleich ist mit oder kleiner ist als die Restenergie Pleft oder nicht.
Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S510 bestätigend lautet, das heißt der Energiebetrag ist gleich oder kleiner als die Restenergie Pleft, schreitet die Verarbeitung zu dem Schritt S514 weiter voran, bei dem ein Energiebefehlswert, der zu der entsprechenden Last der i-ten Priorität zu richten ist, dadurch entschieden wird, indem aus dem Speicher ein Betrag des Energieverbrauchs ausgelesen wird, der mit der Indexvariablen "j" der Betriebsmodi übereinstimmt. Der entschiedene Energiebefehlswert wird dann ausgegeben und die Verarbeitung verläuft dann weiter zu dem Schritt S506. Wenn jedoch die Bestimmung bei dem Schritt S510 negativ ist, und zwar der Energiebetrag größer ist als die Restenergie Pleft, verläuft die weitere Verarbeitung zu dem Schritt S516 hin. Bei dem Schritt S516 wird ferner bestimmt, ob die Indexvariable "j" gleich ist der Zahl der Betriebsmodi. Als ein Ergebnis davon, wenn die Gleichheit bei dem Schritt S514 (NEIN) nicht realisiert wurde, verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S515 weiter, um die Variable "j" auf "j + 1" zu inkrementieren, bevor zu dem Schritt S513 zurückgekehrt wird, um den nächsten Betriebsmodus zu bestimmen.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S516 zeigt, daß die Indexvariable "j" gleich ist mit der Zahl der Betriebsmodi, die an früherer Stelle gespeichert wurde (das heißt die Bedingung bei dem Schritt S513 wurde nicht für alle die Betriebsmodi erfüllt: JA bei dem Schritt S516), verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S517. Bei diesem Schritt S517 wird der Energiebefehlswert, der die Last mit der i-ten Priorität betrifft auf Null gestellt, bevor zu dem Schritt S507 zurückgekehrt wird.
Bei dem Schritt S507 wird bestimmt, ob die Indexvariable "i", welche die Prioritäten betrifft, die Zahl "n" der Lasten erreicht hat. Wenn die Variable "i" einen Wert erreicht hat, anders als die Zahl "n", wird die Variable "i" inkrementiert (i = i + 1), und zwar bei dem Schritt S508, bevor die Verarbeitung dann zu dem Schritt S504 zurückkehrt. Bei der Vervollständigung der Entscheidung von allen Energiebefehlswerten (speziell "i" = "n" bei dem Schritt S517) kehrt die Verarbeitung zu der Hauptroutine über die Rückkehrverarbeitung bei dem Schritt S518 zurück.
Die zuvor erläuterte Subroutine-Verarbeitung schafft die Möglichkeit, daß die zu verteilende Energie auf die Lasten in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird, die den Lasten zugewiesen sind. Wenn bei dieser Energieverteilung eine bestimmte Last eine Priorität hat, die relativ höher liegt als andere, jedoch zu viel Energie verbraucht, um einen ausreichenden Betrag der Energie zum Antreiben der Last zu haben, wird die restliche Energie zu der Last zugeführt, die eine relativ niedrigere Priorität besitzt, jedoch einen geringeren Betrag der Energie verbraucht. Es ist daher möglich, die Zahl der Lasten zu verringern, bei denen die Funktionen begrenzt werden, jedoch trotzdem zuzulassen, daß signifikante Lasten ihre Funktionen soweit wie möglich ausführen können.
(Art der Berechnung der Prioritäten und des Betrages der angefragten Energie)
Die Art der Berechnung der Prioritäten und der Beträge der angefragten Energie, die durch jede der Bedarfsberechnungseinheiten 204e1, 204e2,... 204e3 durchgeführt wird, wird nun im folgenden beschrieben.
Die Definition der Priorität "P" gemäß der Ausführungsform ist in 7 veranschaulicht. Die Priorität "P" ist als ein Wert definiert, der von 0 (Null) bis 1,0 reicht.
Eine Priorität von 0 zeigt an, daß sich die Energie in einem Ausschaltzustand befindet. Im Gegensatz dazu zeigt eine Priorität von 1 eine spezielle Priorität an, die lediglich signifikanten Lasten zugeteilt wird, wie beispielsweise dem Energielenkgerät, die für die fundamentalen Funktionen eines Fahrzeugs verantwortlich sind. Die erforderliche Energie wird immer den Lasten ohne Einschränkungen zugeführt, wenn deren Prioritäten bei 1 liegt.
Die Priorität "P" hat einen Bereich von 0 bis 1, der in drei Bereiche 1 bis 3 aufgeteilt ist. Der Bereich 1 von 0,9 ≤ P < 1,0 wird den Lasten zugeordnet, wie beispielsweise Beleuchtungsvorrichtungen und Scheibenwischern, die einen direkten Einfluß auf das Fahren eines Fahrzeugs haben. Der Bereich 2 von 0,7 ≤ P < 0,9 wird den Lasten zugeordnet, deren Ein/Aus-Umschaltvorgänge unter normalen Betriebsbedingungen verhindert werden (das heißt den Betriebsbedingungen, die unter einem normalen Zustand des Gerätes durchgeführt werden).
Bei der vorliegenden Ausführungsform bedeutet der "Normalzustand oder Normalbetrieb" des Stromversorgungssystems, daß das System sich im Betrieb befindet, ohne dabei Verwendung von der Prioritätsänderungstechnik gemäß der vorliegenden Erfindung Verwendung zu machen.
Beispielsweise umfassen Lasten, denen der Bereich 2 zugeordnet ist, Armaturenbrett-Beleuchtungsvorrichtungen, deren Funktionen einem direkten Einfluß unterworfen sind, wenn die Energie unterbrochen wird. In den Bereichen 1 und 2 werden zum Vermeiden von intermittierenden Betrieben von jeder Last, die unter einen Lastbegrenzungszustand gesetzt ist, die Beziehungen der Größen der Prioritäten, die den Lasten erteilt wurden, so entschieden, sich nicht mit dem Verlauf der Zeit zu ändern. Der Bereich 3 von 0 < P < 0,7 wird den Lasten zugeordnet, wie beispielsweise der Klimaanlage und der Heizeinrichtung, bei denen eine intermittierende Zufuhr der Energie und/oder Verzögerung der Zufuhr zugelassen ist. Im Falle dieses Bereiches 3 ändert sich die Priorität, die jeder Last gegeben wird, und zwar mit dem Verstreichen der Zeit in Abhängigkeit von den Antriebsbedingungen oder Antriebszuständen der Last, der Um gebungsbedingungen und anderen Faktoren, so daß die Beziehungen der Größeren der Prioritäten sich zu irgendeinem Zeitpunkt ändern können. Die Änderungen in der Prioritätengröße verhindern lediglich, daß bestimmte Lasten ihren Betrieb für eine längere Zeit einstellen.
(Subroutine für die Berechnung der Prioritäten)
Um nun auf ein Flußdiagramm einzugehen, welches in 8 gezeigt ist, so wird eine Subroutine zum Berechnen einer Priorität im folgenden erläutert, die Teil einer Subroutine ist, die durch jede der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a3,... 204e3 bei dem Schritt S301 ausgeführt wird.
Zuerst wird bei einem Schritt S801 bestimmt, ob jede Last, die zu jeder der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a3,... 204e3 zugehörig ist, aus einer Last besteht, die eine Spitze des Energieverbrauchs zeitigt, wenn die Energie für dieselbe eingeschaltet wird (im folgenden wird solch eine Last als "Spitzenlast" bezeichnet).
Von den am Fahrzeug mitgeführten elektrischen Lasten gibt es einige Lasten, wie beispielsweise einen Motor und Beleuchtungsvorrichtungen, die eine große Menge eines Stoßstromes verursachen, wie in 9B gezeigt ist, wenn von einem Strom-Ausschaltzustand in einen Strom-Einschaltzustand umgeschaltet wird. Für jede der Spitzenlasten, wie diese zum Teil in der Tabelle aufgelistet sind, die in 9A gezeigt ist, werden verschiedene erforderliche Parameter an früherer Stelle festgelegt, wobei die Parameter einen Betrag Wpeak der Spitzenenergie umfassen, ebenfalls eine Dauer Tpeak der Spitzenenergie und eine Priorität Ppeak von jeder Last, wenn die Spitzenenergie erscheint. Die Parameter sind in Speicherbereichen der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a3,... 204e3 gespeichert und werden dazu verwendet, um die Ausführung bei dem Schritt S801 zu bestimmen.
Wenn bei dem Schritt S801 bestimmt wurde, daß die Last, die zu diesem Zeitpunkt einer Bestimmung unterworfen wird, eine Spitzenlast ist (JA), verläuft die Verar beitung weiter zu einem Schritt S803, während dann, wenn die Bestimmung bei dem Schritt S801 ein negatives Ergebnis (NEIN) zeigt, die Verarbeitung dann bei dem Schritt S802 ausgeführt wird.
Bei dem Schritt S803 wird ferner bestimmt, ob die momentane Zeitlage nach dem Zeitpunkt liegt, wenn die Energie zu dieser Spitzenlast gerade von deren Aus-Zustand in deren Ein-Zustand umgeschaltet wurde, jedoch noch innerhalb einer Periode der Dauer von Tpeak der Spitzenlast liegt oder nicht. Wenn die Bestimmung so erfolgt, daß die Zeitlage noch innerhalb der Dauer von Tpeak liegt, kann erkannt werden, daß die Spitzenlast darin überführt wurde, daß sie einen Energiespitzenverbrauch hat, da die elektrische Energie eingeschaltet wurde. Dann verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S804, um die Priorität Ppeak zu bezeichnen, und zwar als eine Priorität der Last. Die Priorität Ppeak wird auf einen relativ größeren Wert als denjenigen bei deren normaler Betriebsweise eingestellt, so daß hier eine Einstellung auf eine Priorität erfolgt, die zu einem der Bereiche 1 oder 2 gehört. Der Grund dafür ist wie folgt. Indem eine höhere Priorität der Last für den Start zugewiesen wird, kann die verfügbare Energie zu jeder Spitzenlast zugeteilt werden, und zwar in Bevorzugung gegenüber anderen, und zwar nur dann, wenn die Lasten gestartet werden. Demzufolge, wenn die Spitzenlasten gestartet werden, wird die elektrische Energie, die zu den Spitzenlasten zuzuführen ist, soweit wie möglich gesichert, was auch zu glatten Übergängen der Spitzenlasten in deren Dauerzustände führt.
Wenn im Gegensatz dazu bei dem Schritt S803 bestimmt wurde, daß die momentane Zeit bzw. der momentane Zeitpunkt später liegt als der Zeitpunkt, zu dem die Energie zu dieser Spitzenlast von deren Aus-Zustand in den Ein-Zustand geschaltet wurde und nach der Periode der Dauer von Tpeak der Spitzenlast, kann eine Betrachtung in solcher Weise durchgeführt werden, daß die Spitzenlast sich in einem Dauerzustand befindet. In diesem Fall verläuft dann die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S802.
Bei dem Schritt S802 wird abhängig von den Eigenschaften von jeder Last in Begleitung mit den Betriebsbedingungen und den Umgebungsbedingungen eine Priorität, die jeder Last zu erteilen ist, die sich unter einem normalen Betrieb befindet (das heißt dem Betrieb, der bei dem normalen Zustand des Stromversorgungssystems ausgeführt wird) berechnet. Dieser Schritt kann auf vielfältige Weise durchgeführt werden, und zwar abhängigen von den Eigenschaften von jeder Last.
Es wird nun ein Beispiel unter Hinweis auf die 10 bis 12 erläutert.
10 ist ein Flußdiagramm, welches als Beispiel aufzeigt, auf welche Weise eine Priorität eines Gebläses einer im Fahrzeug befindlichen Luftaufbereitungsanlage oder Klimaanlage erzeugt wird.
Bei dem Schritt S1001 wird bestimmt, ob der Betrieb der Klimaanlage sich in einem Defrost-Modus befindet (das heißt einer Betriebsart zum Lenken der Blasrichtung) oder einer Blasöffnungsbetriebsart befindet, der die Glasscheibe bzw. Frontscheibe betrifft. Wenn die Bestimmung oder Entscheidung bei dem Schritt S1001 gleich JA lautet, verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1002, bei dem die Priorität des Gebläses auf einen Wert eingestellt wird, der höher ist als derjenige im normalen Betrieb.
Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung oder Entscheidung bei dem Schritt S1001 NEIN lautet, verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1003, um die Priorität des Gebläses zu entscheiden, was noch später beschrieben wird. Dies schafft die Möglichkeit, daß, wann immer eine Defrost-Operation durch die Klimaanlage erforderlich wird, die Priorität der Klimaanlage immer angehoben wird. Damit kann eine Reduzierung der Defrost-Funktion, die sich aus einer abgesenkten Priorität des Gebläses der Klimaanlage entsprechend der herkömmlichen Prioritätssteuerung einstellt, vermieden werden, wodurch ein Problem, daß die Vereisung an der Frontscheibe eine unerwünschte Wirkung auf die Sicht des Fahrers hat, in einer dauerhaften Weise verhindert werden.
Es wird nun unter Hinweis auf 11 die Prioritätsberechnung für das Gebläse der Klimaanlage als Beispiel beschrieben, die bei dem Schritt S1003 ausgeführt wird.
Die Bedarfsberechnungseinheit, die damit vertraut ist, dieses Gebläse zu handhaben, führt eine Bedarfsberechnungs-Subroutine aus, bei der die Einheit Signale empfängt, die sowohl eine Zieltemperatur betreffen, die auf einem Klimaanlagenbetätigungspult festgelegt wird (nicht gezeigt) als auch eine aktuell gemessene Temperatur betreffen, die durch einen im Fahrzeug vorhandenen Temperatursensor gemessen wird, und wobei diese Signale über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106 übertragen werden. Basierend auf den empfangenen Signalen, wird eine Temperaturdifferenz ΔT berechnet, die eine Differenz zu der Soll-Temperatur anzeigt.
Die Temperaturdifferenz ΔT wird bei einem Plan angewendet, der in 11A gezeigt ist, um eine Entscheidung für eine Priorität P zu treffen. In diesem Plan sind Daten enthalten, wie dies auch gezeigt ist, welche zwei Kurven Prise und Pfall angeben; eine Kurve Prise wird verwendet, wenn der Absolutwert der Temperaturdifferenz ΔT ansteigt, während die verbleibende Kurve Pfall verwendet wird, wenn der Absolutwert der Temperaturdifferenz ΔT abnimmt. Es ändert sich nämlich, wie in 11B gezeigt ist, die Priorität mit der Hysteresecharakteristik, während die Temperaturdifferenz ΔT ansteigt und abfällt. Die Punkte P1 bis P6, die in 11A gezeigt sind, entsprechen jeweils den Betriebspunkten P1 bis P6, die in 11B gezeigt sind. Zum Erhöhen und zum Vermindern der Priorität verhindert die Hystereseeigenschaft das Auftreten eines Suchens hinsichtlich der Prioritäten, die kleinen Änderungen in der Temperatur zuzuordnen sind.
Auf diese Weise wird die Priorität erhöht, und zwar wenn die Differenz zur Soll-Temperatur groß wird, so daß die Priorität auf niedrigere Werte eingestellt wird, wenn die aktuelle Temperatur dicht bei der Soll-Temperatur liegt und es dabei weniger erforderlich ist, die Last anzutreiben (das heißt das Gebläse). Als Ergebnis kann in Fällen, bei denen die verfügbare Energie als Ganzes knapp ist, die den anderen Lasten zugeführte Energie stattdessen erhöht werden.
Eine ähnliche Berechnungstechnik einer Priorität kann bei einer Last angewendet werden, die einen Zielwert aufweist, und zwar in Bezug auf deren Operationen, und wobei eine Differenz zum Sollwert, der realisiert werden soll, zugelassen ist. Obwohl das oben erläuterte Beispiel die Berechnung der Priorität für den einzelnen Parameter "die Temperatur im Fahrzeug" erklärt wurde, ist auch eine alternative Berechnungstechnik möglich. Beispielsweise kann eine Bewertungsfunktion basierend auf einer Vielzahl von Parametern berechnet werden und die Bewertungsfunktion wird dann zum Berechnen einer Priorität verwendet.
12 zeigt ein Beispiel, auf welche Weise eine Priorität für einen Endbeschlager (defogger) berechnet wird.
Die Bedarfsberechnungseinheit (das heißt die Bedarfsberechnungs-Subroutine) für diese Last erzeugt eine Priorität, die sich periodisch innerhalb des Prioritätsbereiches 3 ändert, wie in 12 gezeigt ist. Wie in 12 dargestellt ist, umfaßt die periodische Änderungscharakteristik der Priorität Zeitperioden (als "unterbrechungszulässige Perioden" bezeichnet), von denen jede für eine gegebene Zeitperiode mit niedrigen Prioritäten andauert. Während jeder solcher "unterbrechungszulässiger Perioden" kann Energie anderen Lasten zugeführt werden, die dem Prioritätsbereich 3 zugeordnet sind. Mit anderen Worten kann eine Situation verhindert werden, bei der solch eine Last, bei der die Prioritätsänderungen periodisch die elektrische Energie für eine lange Zeit belegen, verhindert werden. Die gleiche Technik gemäß Steuerung der Priorität durch Verwendung der Unterbrechungszulässigkeitsperioden kann ebenso bei anderen Lasten angewendet werden, wie beispielsweise einer Heizvorrichtung, die ihre Funktion nicht unmittelbar verliert, und zwar selbst dann nicht, wenn die dieser zugeführte Energie abgeschaltet wird (das heißt die Energie kann unterbrochen werden).
Die 13A und 13B zeigen Beispiele, auf welche Weise eine Priorität für Lasten berechnet wird, deren Unterbrechungen hinsichtlich der Energie nicht zugelassen werden kann, wobei solche Lasten Beleuchtungsvorrichtungen oder Meßgeräte am Armaturenbrett enthalten.
13A zeigt Beispiele für eine Priorität, die einer Last gegeben wird, die keine Verzögerung von einer Anfrage nach Energie bis zum tatsächlichen Start der Zufuhr der Energie zu der Last zuläßt. Wie in 13A gezeigt ist, wird gleichzeitig mit dem Detektieren einer Anfrage nach Energie unter Verwendung eines Signals von einem Stromversorgungsschalter oder anderen Vorrichtungen die Priorität der Last von einem Wert in dem Prioritätsbereich 1 in den Prioritätsbereich 2 angehoben und es wird dann ein konstanter Wert der Priorität gehalten. Wie oben beschrieben ist, bleiben die Größenbeziehungen der Prioritäten der Lasten, die zu den Bereichen 1 und 2 gehören, mit dem Verstreichen der Zeit unverändert. Wenn eine Knappheit einer verfügbaren Energie gegenüber solchen Lasten auftritt, deren Prioritäten zu den Bereichen 1 und 2 gehören, wird die Energie ihrerseits in einer aufsteigenden Reihenfolge abgeschaltet, und zwar von einer Last aus, deren Priorität die niedrigste ist. Somit erreicht eine Last, die einmal eine Energieabschaltung erfahren hat, nicht einen Zustand, um Energie zu empfangen, bis erneut Energie zugeführt werden kann, so daß dabei unnötige Unterbrechungen der Energie vermieden werden.
13B zeigt Beispiele für die Priorität, die einer Last erteilt wird, die eine Verzögerung zuläßt, und zwar von dem Zeitpunkt der Anfrage nach Energie bis zum tatsächlichen Start der Zufuhr der Energie zu der Last. Wenn eine Anfrage nach Energie zu solch einer Last detektiert wird, liest die Bedarfsberechnungseinheit eine gegebene Priorität in dem Prioritätsbereich 3 aus und gibt Informationen über die ausgelesene Priorität aus. Da die Größenbeziehungen unter den Prioritäten innerhalb des Prioritätsbereiches 3 ohne Rest geändert werden, was dazu führt, daß in Fällen, bei denen die verfügbare Energie kleiner ist als die gesamte erforderliche Energie, kann eine Situation entstehen, bei der Energie nicht unmittelbar zugeführt werden kann, und zwar auf Grund einer Größenbeziehung unter den Prioritäten der anderen Lasten, die zu dem Prioritätsbereich 3 gehören.
In solch einem Fall können die nachfolgenden zeitweiligen Änderungen in der Priorität von jeder Last bewirken, daß die Prioritäten von solchen anderen Lasten, die zu dem Prioritätsbereich 3 gehören, angehoben werden. Wenn solch eine Anhebung realisiert wird, wird die Zufuhr von Energie zu anderen Lasten zugelassen, wodurch dann die Energie zu der Last zugeführt wird. Gleichzeitig mit dem Start dieser Energie arbeitet die Prioritäts- und Bedarfsenergieerzeugungseinheit in solcher Weise, daß die Priorität auf einen gegebenen Wert in einem der Prioritätsbereiche 1 oder 2 geändert wird (siehe hierzu die ausgezogene Linie in 13B). Die Priorität, die dieser Last nachträglich zu erteilen ist, ist die gleiche wie diejenige, die in 13A gezeigt ist.
In Fällen, bei denen die Anfrage nach Energie detektiert wurde, jedoch nicht die Erlaubnis dafür vorliegt, die Energie zuzuführen, und zwar selbst nicht, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Detektion verstrichen ist, wird die Priorität auf einen gegebenen Wert innerhalb von einem der Prioritätsbereiche 1 oder 2 eingestellt. Die vorbestimmte Zeitperiode besteht aus einer maximalen Zeitdauer, gezählt von der Anfrage nach der Energie bis zur Behandlung als eine zugelassene Verzögerung durch jede Last. Diese zugelassene Verzögerungszeit wird im voraus abgespeichert.
Wenn somit die verfügbare Energie über der gesamten erforderlichen Energie liegt und die zuzuführende Energie knapp ist, können die oben erläuterten Operationen die Zufuhr der Energie zu einer Last verzögern, die eine Verzögerung der Energie akzeptiert, und zwar lediglich dann, wenn die Energie erneut beginnt, zugeführt zu werden. Es ist daher möglich zu vermeiden, daß sich die Energie von Lasten zeitweilig konzentriert, so daß dadurch eine Kurzzeitknappheit an Energie unterdrückt werden kann.
(Subroutine zum Berechnen der angefragten Energie)
Um nun auf ein Flußdiagramm einzugehen, welches in 14 gezeigt ist, so wird zunächst eine Subroutine zum Berechnen der angefragten Energie erläutert, wobei die Subroutine zum Teil jeder der Bedarfsberechnungseinheiten 204a1, 204a2,... 204e3 entspricht.
Zuerst wird bei einem Schritt S1301 bestimmt, ob eine zu bestimmende Last die vorangegangene Spitzenlast ist. Wenn bestimmt wurde, daß die Last die Spitzenlast ist, verläuft die Bestimmung weiter zu einem Schritt S1303, bei dem bestimmt wird, ob die Energie zum gegenwärtigen Zeitpunkt ausgeschaltet ist und ob eine Anfrage nach Energie ausgegeben worden ist oder nicht. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S1303 NEIN lautet, verläuft die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S1304, bei dem weiter bestimmt wird, ob die Energie momentan ausgeschaltet ist und der momentane Zeitpunkt innerhalb der Zeit Tpeak liegt oder nicht.
In Fällen, bei denen die Bestimmung sowohl bei dem Schritt S1303 als auch dem Schritt S1304 JA lautet, erfolgt die weitere Verarbeitung bei dem Schritt S1305. Das heißt, es werden die Beträge der erforderlichen Energie und der minimalen erforderlichen Energie auf Weak gesetzt und es wird dann zur Hauptroutine über den Schritt S1306 zurückgekehrt. Die anderen bei den beiden Schritten bestimmten Ergebnisse bewirken, daß die Verarbeitung weiter zu dem Schritt S1302 verläuft, wo vorbestimmte Beträge von sowohl der erforderlichen Energie als auch der minimal erforderlichen Energie als Werte der angefragten Energie in dem normalen Betrieb berechnet werden, abhängig von den Antriebsbedingungen der zu bestimmenden Last. Die Verarbeitung kehrt dann zu der Hauptroutine über den Schritt S1306 zurück.
Der Grund, warum die Werte der erforderlichen Energie und der minimalen erforderlichen Energie auf Wpeak eingestellt werden, ist wie folgt. Die vorhergehende Spitzenlast benötigt zu einem Zeitpunkt, wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, einen größeren Betrag der Energie als derjenige, der im Dauerzustand der Stromversorgung auftritt. Somit wird die erforderliche Energie und die minimale erforderliche Energie, die erforderlich sind, bevor der Strom eingeschaltet wird, und auch zu einem Zeit punkt, wenn der Strom eingeschaltet wird (das heißt einem Übergangszustand), wie in 9B gezeigt ist, auf die Spitzenenergie Wpeak eingestellt, so daß die Energie zum Starten der Last sichergestellt werden kann.
Da die oben erläuterten Operationen und die Einstellung der Priorität zum Starten der Spitzenlast (in 8 gezeigt) durchgeführt werden, und zwar selbst dann, wenn eine Vielzahl an Startanfragen zu einem Zeitpunkt von einer Vielzahl von Spitzenlasten ausgegeben werden (siehe hierzu 15), werden die Lasten in einer Sequenz in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten gestartet, solange die Energie, die zum Starten der Lasten erforderlich ist, sichergestellt ist. Wenn eine Last für den Start in Betrieb gesetzt ist, liegt die Priorität derselben relativ höher als für die anderen Lasten, mit dem Ergebnis, daß die anderen Lasten am Starten gehindert werden bzw. deren Start unterdrückt wird. Als ein Ergebnis kann, wenn die Lasten angewiesen werden zu starten, die Überlagerung der Spitzenlasten vermieden werden oder unterdrückt werden, so daß dadurch einige Nachteile verhindert werden, wie beispielsweise ein Spannungsabfall auf Grund einer momentanen Überlast in dem Stromversorgungssystem. In 15 zeigt das Bezugszeichen P1 eine Energiespitze an, die verursacht wird, wenn beide Lasten zu einem Zeitpunkt aktiviert werden.
(Beispiel der Betriebsweise)
Es wird nun im folgenden unter Hinweis auf 16 die Betriebsweise des vorangegangen erläuterten, am Fahrzeug mitgeführten Lastantriebs- und Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung beispielhaft erläutert.
Während einer Zeitperiode t0 bis t1 sind lediglich die Lasten 3 und 4 in Betrieb (Einschaltzustand) und die gesamte erforderliche Energie ist geringer als eine verfügbare Energie, so daß die Energie beiden Lasten 3 und 4 zugeführt wird, und zwar entsprechend den Beträgen der erforderlichen Energie von jeder Last. Während einer anderen Zeitperiode t1 bis t2 führt eine Last 2, die eine Verzögerung zu einem Zeitpunkt zuläßt, wenn der Strom eingeschaltet wird, die erforderliche Energie. Jedoch liegt in diesem Fall die Priorität der Last 2 in dem Prioritätsbereich 3, die Größenbeziehung der Prioritäten verhindert, daß die Last 2 mit einem Antriebsstart angetrieben wird, während jedoch die Lasten 3 und 4 weiterhin angetrieben gehalten werden. Es sei dann eine andere Zeitperiode t2 bis t3 erläutert. Zu dem Zeitpunkt t2 wird die Priorität der Last 2 relativ größer, so daß die Last 2 mit dem Antreiben startet und zur gleichen Zeit wird die Priorität der Last 2 auf einen Wert in dem Prioritätsbereich 2 verschoben. Im Ansprechen auf die Verschiebung der Priorität der Last 2 werden beide Lasten 3 und 4 entsprechend den Änderungen in der Größenbeziehung zwischen deren Prioritäten in einer Zeit-Sharing-Weise angetrieben, derart, daß der gesamte Energieverbrauch nicht die verfügbare Energie überschreitet. Zu dem Zeitpunkt t3 wird eine Anfrage nach Zufuhr von Energie zu einer signifikanten Last 1 ausgegeben, die zu dem Prioritätsbereich 1 gehört, mit dem Ergebnis, daß die Energie gezwungen wird, der Last 1 zugeführt zu werden, während jedoch die Versorgung der beiden Lasten 2 und 3 mit Energie stattdessen unterbrochen wird. Es kann somit ein am Fahrzeug vorhandenes Lastantriebs- und Steuersystem realisiert werden, welches die Fähigkeit hat, in sicherer Weise Energie zu signifikanten Lasten zuzuführen, und welches verhindert, daß spezielle Lasten in ihren Funktionen für eine lange Zeit eingeschränkt werden oder angehalten werden.
(Zweite Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf 17 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein anderes Beispiel einer Routine zum Berechnen der Priorität. 17 zeigt eine Subroutine für solche eine Berechnung. 17 entspricht der 18 bei der ersten Ausführungsform, bei der die Schritt S1601 bis S1604 die gleichen sind wie die Schritte in 8.
Die in 17 gezeigte Subroutine unterscheidet sich von derjenigen in 8 dadurch, daß die Schritte S1605, S1606 und S1607 hinzugefügt sind. Um dies spezifischer zum Ausdruck zu bringen, wird nach der Berechnung der Priorität in dem normalen Betrieb bei dem Schritt S1605 bestimmt, ob ein Energiebefehlswert zu jeder Last kleiner ist als ein Betrag der erforderlichen Energie der Last oder nicht. Wenn die Be stimmung JA lautet (der Strombefehlswert ist kleiner als der erforderliche Energiewert), verläuft die Verarbeitung weiter zu einem Schritt S1606. Bei diesem Schritt S1606 wird ferner bestimmt, ob die berechnete Priorität bei dem Schritt S1602 weiterhin kleiner ist als eine vorbestimmte Priorität, die bisher existiert hat, oder nicht, und zwar ungeachtet dem Auftreten von Operationen einer Crew zum Erhöhen der Ausgangsleistung, wie beispielsweise Einschalten der Energie einer Last und Aufdrehen des Volumens der Last. Wenn die Bestimmung bestätigend lautet (JA bei dem Schritt S1606), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S1607 hin verschoben, bei dem die Priorität um einen vorbestimmten Betrag erhöht wird. Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung NEIN bei dem Schritt S1606 lautet, kehrt die Verarbeitung zu der Hauptroutine zurück.
Die oben erläuterten Operationen schaffen die Möglichkeit, die Priorität im Ansprechen auf eine Anfrage einer Crew zum Erhöhen der Ausgangsleistung zu erhöhen, obwohl die Ausgangsleistung von jeder Last, die gesteuert werden soll, unter einer Einschränkung steht, was dazu führt, daß die Last in Bevorzugung gegenüber anderen betrieben werden kann. Es kann daher die Steuerung der Verteilung der Energie abhängig von den Aufgaben einer Crew realisiert werden.
(Dritte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf die 18 und 19 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein anderes Beispiel einer Routine zum Berechnen der Priorität. 18 zeigt eine Subroutine für solch eine Berechnung. 18 entspricht 8 bei der ersten Ausführungsform, bei der die Schritte S1701 bis S1704 die gleichen sind wie die Schritte in 8.
Die in 18 gezeigte Subroutine unterscheidet sich von derjenigen in 8 hinsichtlich der Schritte S1705 bis S1709, die hinzu addiert sind. Um dies spezifischer auszudrücken, wird nach der Berechnung der Priorität im normalen Betrieb bei dem Schritt S1705 bestimmt, ob ein Energiebefehlswert (das heißt die zuzuführende Energie) kleiner ist als ein Betrag der erforderlichen Energie der Last. Wenn bei dem Schritt S1705 die Bestimmung oder Entscheidung JA lautet (das heißt der Energiebefehlswert ist kleiner als der erforderliche Energiebetrag, verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1706, bei dem die Priorität innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, welcher dieser Last inhärent ist. Wenn bei dem Schritt S1706 JA entschieden wird (das heißt die Priorität liegt innerhalb des vorbestimmten Bereiches), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S1707 verschoben, um einen Betrag von integrierten Operationen zu berechnen.
Wenn bei dem Schritt S1706 NEIN entschieden wird (das heißt die Priorität liegt außerhalb des vorbestimmten Bereiches), wird die Priorität als ein Wert betrachtet, der nicht korrekt ist, so daß dann die Verarbeitung zu dem Schritt S1708 hin verschoben wird.
Der Betrag der integrierten Operationen entspricht einem integrierten Betrag von Operationen, die in Verbindung mit jeder Last ausgeführt werden. Diese integrierte Operationsgröße wird bei dem Schritt S1707 berechnet, indem nicht nur ein momentaner integrierter Operationsbetrag inkrementiert wird (das heißt +1), wenn herausgefunden wurde, daß die Operationen (wie das Einschalten der Energie einer Last und das Hochschalten des Volumens der Last) eine Erhöhung im Energieverbrauch einer Last involvier, sondern auch ein momentaner integrierter Operationsbetrag dekrementiert wird (das heißt –1), wenn festgestellt wurde, daß die Operationen (wie beispielsweise Ausschalten der Energie einer Last und herunterdrehen des Volumens der Last) eine Erhöhung des Energieverbrauchs einer Last involviert.
Nebenbei bemerkt, selbst wenn der Schalter, das Volumen und/oder andere Größen von jeder Last zu vorbestimmten Zeitpunkten betätigt werden oder öfter, und zwar innerhalb einer gegebenen Zeitperiode nach der Begrenzung der Ausgangsleistung der Last, wird ein vorbestimmter Betrag zu dem momentanen integrieren Operationsbetrag hinzu addiert. Die Informationen über den integrieren Operationsbetrag werden gehalten, und zwar selbst dann, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs ausgeschaltet wird.
Nach der Berechnung bei dem Schritt S1707 wird die Verarbeitung zu dem Schritt S1708 hin verschoben. Auch wenn der Energiebefehlswert gleich ist mit oder höher ist als die erforderliche Energie (NEIN bei dem Schritt S1705), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S1708 hin verschoben.
Bei dem Schritt S1708 werden der integrierte Operationsbetrag, der bei dem Schritt S1707 erhalten wird, und ein Plan, der in 19 gezeigt ist, dazu verwendet, um einen Erhöhungs-Verminderungsbetrag der Priorität zu berechnen. Dieser Prioritätserhöhungs-/-verminderungsbetrag ist ein Index, der anzeigt, daß, wenn die Operationen der Crew, die eine Erhöhung im Energieverbrauch involvieren, dieser Betrag während einer Zeitperiode erhöht wird, in welcher jede Last arbeitet, um die Energie innerhalb eines vorbestimmten Bereiches auszugeben, wobei der Prioritätserhöhungs-/-verminderungsbetrag einen positiven Wert entsprechend einer Erhöhung einnimmt, während dann, wenn die Operationen der Crew eine Reduzierung des Energieverbrauchs involvieren und diese erhöht werden, der Prioritätserhöhungs-/-verminderungsbetrag einen negativ Wert entsprechend der Reduzierung aufweist. Nach der Berechnung dieses Prioritätserhöhungs-/-reduzierungsbetrages verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1709, um die Priorität von jeder Last um den Prioritätserhöhungs-/-verminderungsbetrag zu erhöhen oder zu vermindern, der bei dem Schritt S1708 berechnet wurde. Die Verarbeitung verläuft dann zu dem Schritt S1710, um dann zur Hauptroutine zurückzukehren.
Die oben erläuterte Verarbeitung macht es möglich, daß eine Langzeittendenz hinsichtlich der Wünsche der Crew für jede Last in der Berechnung einer Priorität, die der Last erteilt wird, reflektiert werden. Somit kann eine Energieverteilung durchgeführt werden, die auf den Wünschen einer Crew basiert. Zusätzlich wird nach der Begrenzung der Funktionen einer Last die Priorität der Last angehoben, wenn eine Crew, die ein ungutes Gefühl hatte, die Last ausschaltet oder eine wiederholte Erhöhung/Reduzierung des Volumens der Last durchführt. Daher kann ein ungutes Gefühl einer Crew bzw. Mannschaft hinsichtlich der Begrenzung der Belastung aufgehoben werden.
(Vierte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf die 20 und 21 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft ein anderes Beispiel einer Routine zum Verteilen der Energie. Die 20 und 21 zeigen eine Subroutine für solch eine Verteilung. Die 20 und 21 entsprechen 5 der ersten Ausführungsform, bei der die Schritte S1901 bis S1911 nahezu die gleichen sind wie diejenigen in 5, obwohl die Schritte S1904, S1905, S1909, S1910, S1911 und S1906 etwas modifiziert sind.
Mit Hilfe der Verarbeitung bei den Schritten S1904, S1905, S1909, S1910, S1911 und S1906 wird einer Last, welche die Priorität von 1 besitzt, ein Betrag einer erforderlichen Energie für die Last gegeben, während jeder der verbleibenden Lasten Beträge einer minimal erforderlichen Energie in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten zugewiesen wird, solange Energie in der Restenergie Pleft vorhanden bleibt.
Bei dem Schritt S1912 in 21 wird der Parameter "i" auf "1" gesetzt. Die Verarbeitung wird dann zu dem Schritt S1913 hin verschoben, bei dem bestimmt wird, ob eine Energie (erforderliche Energie – minimal erforderliche Energie), welche eine Last der i-ten Priorität betrifft, geringer ist als die Restenergie Pleft oder nicht. Wenn ein Betrag gemäß "erforderliche Energie – minimal erforderliche Energie" kleiner ist als die Restenergie Pleft (JA), wird ein Energiebefehlswert (das heißt die zuzuführende Energie) für diese Last, welche die i-te Priorität hat, erneuert, und zwar auf die erforderliche Energie dieser Last, was bei dem Schritt S1914 erfolgt. Die Verarbeitung wird dann zu dem Schritt S1915 verschoben.
Bei dem Schritt S1915 wird der Betrag von "erforderliche Energie – minimal erforderliche Energie", der in bezug auf diese Last hinzuaddiert wird, von der Restenergie Pleft subtrahiert und die Verarbeitung verläuft dann zu dem Schritt S1916 hin.
Wenn dabei der Betrag gemäß "erforderliche Energie – minimal erforderliche Energie" gleich ist mit oder größer als die restliche Energie Pleft (NEIN bei dem Schritt S1913), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S1918 hin verschoben, um zu bestimmen, ob die minimal erforderliche Energie der Last der i-ten Priorität größer ist als die restliche Energie Pleft oder nicht. Wenn die Bestimmung bei dem Schritt S1918 JA lautet (das heißt die minimal erforderliche Energie ist größer als die Restenergie Pleft), verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1916. Wenn im Gegensatz dazu die Bestimmung bei dem Schritt S1918 NEIN lautet (das heißt die minimal erforderliche Energie ist gleich oder kleiner als die Restenergie Pleft), so wird die Verarbeitung bei dem Schritt S1919 durchgeführt, bei dem bestimmt wird, ob die Zahl der Operationsmodi der Last mit der i-ten Priorität Null ist oder nicht. Wenn die Zahl gleich Null ist (JA), verläuft die Verarbeitung zu dem Schritt S1920, um die restliche Energie Pleft zu dem Energiebefehlswert der Last der i-ten Priorität hinzuzuaddieren. Dann wird bei dem Schritt S1921 die restliche Energie Pleft auf Null gesetzt, bevor zu dem Schritt S1916 gewechselt wird.
Bei dem Schritt S1919 wird in Fällen, bei denen die Zahl der Operationsmodi nicht Null ist (NEIN), die Indexvariable (j) auf 1 gesetzt und die Verarbeitung schreitet dann zu dem Schritt S1923 voran. Bei diesem Schritt S1923 wird in Verbindung mit der Last, welche die i-te Priorität besitzt, bestimmt, ob eine Energiedifferenz gemäß "Energieverbrauch – minimal erforderliche Energie" der Last unter dem Betriebsmodus "j" gleich ist mit oder kleiner ist als die Restenergie Pleft. Wenn die Bestimmung JA lautet (das heißt die Energiedifferenz ist gleich mit oder kleiner als die Restenergie Pleft), wird die Verarbeitung bei dem Schritt S1924 in solcher Weise durchgeführt, daß der Energiebefehlswert in dem Operationsmodus der i-ten Priorität auf einen Betrag des Energieverbrauchs in dem Operationsmodus von "j" erneuert wird. Dann wird bei dem Schritt S1925 die Energiedifferenz (ein Betrag gemäß "Energieverbrauch – minimal erforderliche Energie" unter dem Operationsmodus "j" von der Restenergie Pleft subtrahiert, bevor zu dem Schritt S1916 weiter vorangegangen wird.
Wenn bei dem Schritt S1923 bestimmt wird, daß die Energiedifferenz gemäß "Energieverbrauch – minimal erforderliche Energie" der Last unter dem Betriebsmodus "j" größer ist als die Restenergie Pleft (NEIN), wird die Verarbeitung bei dem Schritt S1927 fortgesetzt, um weiter zu bestimmen, ob die Indexvariable "j" gleich wird mit der Zahl "n" der Lasten oder nicht. Wenn dabei die Bestimmung oder Entscheidung JA lautet (das heißt es ist eine Gleichheit realisiert), wird die Verarbeitung weiter bei dem Schritt S1916 durchgeführt, während bei einer entgegengesetzten Bestimmung bzw. Entscheidung, die sich dabei ergibt, die Verarbeitung zu dem Schritt S1926 verläuft. Zu der Indexvariablen "j" wird 1 hinzuaddiert, bevor zu dem Schritt S1923 zurückgekehrt wird.
Bei dem Schritt S1916 wird bestimmt, ob die Indexvariable "j" die Zahl "n" der Lasten erreicht hat oder nicht. Wenn solch eine Bedingung nicht erfüllt wird (NEIN bei dem Schritt S1926), wird die Indexvariable "j" einer Addition von 1 bei dem Schritt 51917 unterworfen, bevor zu dem Schritt S1913 zurückgekehrt wird. Wenn im Gegensatz dazu die Indexvariable "j" die Zahl "n" erreicht hat (JA bei dem Schritt S1916), kehrt die Verarbeitung über den Schritt S1928 zur Hauptroutine zurück.
Durch die vorangegangen erläuterten Operationen hindurch wird den signifikanten Lasten mit der Priorität von 1 ein Betrag der angefragten Energie zugeteilt, und zwar so wie sie angefragt wurde (ohne irgendeine Begrenzung). Somit wird die erforderliche Energie in ausreichender Weise den signifikanten Lasten zugeführt, die mit fundamentalen Funktionen eines Fahrzeugs behaftet sind, während die minimal erforderliche Energie zuerst den verbleibenden Lasten in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten zugeteilt wird und wobei die Restenergie dann auf die verbleibenden Lasten in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird. Durch diese Zwei-Stufen-Energieverteilungstechnik wird die Zahl der Lasten, die ihren funktionsmäßigen Beschränkungen unterworfen sind, auf ein Minimum reduziert, wobei die verfügbare Energie weiter gehalten wird.
(Fünfte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf 22 eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine andere Konfiguration des im Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuersystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
22 entspricht 2 des an früherer Stelle erläuterten ersten Ausführungsbeispiels und die andere Konfiguration des im Fahrzeug befindlichen Lastantriebs- und Steuersystems gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist identisch mit oder ähnlich derjenigen, die bei der ersten Ausführungsform dargestellt ist.
Die in 22 gezeigte Konfiguration unterscheidet sich von derjenigen, die in 2 gezeigt ist, dadurch, daß die Bedarfsberechnungseinheiten 2004a (a1 bis a3) bis 2004e (e1 bis e3), die damit befaßt sind, die jeweiligen Lasten zu überwachen, in den Laststeuereinheiten 110a bis 110e inkorporiert sind und nicht in den Energiesteuereinheiten 105.
Demzufolge wird bei der vorliegenden Ausführungsform die Berechnung der Priorität, der erforderlichen Energie und der minimal erforderlichen Energie durch die jeweiligen Laststeuereinheiten 110a bis 110e durchgeführt und die berechneten Ergebnisse werden zu der Energiesteuereinheit 105 über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 105 gesendet.
Darüber hinaus werden Informationen, welche die Zahl der Modi und die Beträge des Energieverbrauchs in den verschiedenen Betriebsmodi in den Laststeuereinheiten entsprechend den Lasten gespeichert, und zwar jeweils, im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, bei der solche Informationen in der Stromversorgungsberechnungseinheit 201 gespeichert werden. Somit können, wann immer der Bedarf besteht, solche Informationen von den Laststeuereinheiten 110a bis 110e zu der Energiesteuereinheit 105 jeweils über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106 gesendet werden.
Auf Grund dieser Konfiguration ist die Energiesteuereinheit 105 dazu befähigt, nicht inhärent Informationen über jede Last enthalten zu müssen, und kann solche Informationen dann erhalten, wenn ein Bedarf dafür entsteht.
Selbst wenn somit die Konfiguration der elektrischen Lasten geändert wird und/oder die Zahl der elektrischen Lasten erhöht wird oder vermindert wird, ist es nicht erforderlich, die Energiesteuereinheiten 105 auszutauschen. Lediglich das Austauschen oder Hinzufügen von elektrischen Lasten, welche Laststeuereinheiten enthalten, ist ausreichend, wobei die identischen Vorteile der vorangegangenen Ausführungsformen erreicht werden. Es kann die Zeitdauer zum Entwickeln des Gerätes verkürzt werden und es können die Herstellungskosten heruntergedrückt werden.
(Sechste Ausführungsform)
Es wird nun im folgenden unter Hinweis auf die 23 bis 26 ein anderes Beispiel der Routine für die Berechnung der zu verteilenden Energie beschrieben.
23 entspricht 5, die in Verbindung mit der ersten Ausführungsform erläutert wurde. Die verbleibenden Konfigurationen sind identisch mit denjenigen bei der ersten Ausführungsform.
Die sechste Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Art, mit der die elektrische Energie verteilt wird, verschieden ist zwischen den Lasten, die obere Prioritäten haben (beispielsweise Prioritäten ≥ 0,7) und Lasten, die niedrigere Prioritäten haben (z.B. Priorität < 0,7).
Bei der Routineverarbeitung, die in 23 gezeigt ist, werden bei dem Schritt S2201 die Lasten in einer absteigenden Prioritätsreihenfolge geordnet. Dann, bei dem Schritt S2202, wird Energie zuerst auf die Lasten verteilt, deren Prioritäten höher liegen, und es wird die restliche Energie, die zurück bleibt, und zwar nach der Verteilung auf die Lasten mit den oberen Prioritäten auf die Lasten verteilt, deren Prioritäten niedriger liegen.
Die Energieverteilungs-Subroutine bei dem Schritt S2202 wird nun anhand eines Flußdiagramms beschrieben, welches in 24 gezeigt ist. Diese Subroutine (bestehend aus den Schritten S2301 bis S2318) ist nahezu die gleiche wie die Energieverteilungsroutine, die in 5 gezeigt ist. Ein Unterschied besteht darin, daß bei dem Schritt S2302 bestimmt wird oder entschieden wird, ob eine Last, zu der Energie hin verteilt wird, eine obere Priorität (beispielsweise ≥ 0,7) hat, und es wird dabei die Energie lediglich zu der Last mit der oberen Priorität hin verteilt, basierend auf den Bestimmungsergebnissen dieser Subroutine.
Es wird nun die Energieverteilungs-Subroutine bei dem Schritt S2203 unter Hinweis auf die Flußdiagramme dargestellt, die in den 25 und 26 gezeigt sind. Diese Subroutine (bestehend aus den Schritten S2401 bis S2428) ist nahezu die gleiche wie die Energieverteilungsroutine, die in den 20 und 21 gezeigt ist. Die einzigen Unterschiede bestehen darin, daß die verbliebene Restenergie verteilt wird, nachdem die Energieverteilung auf die Lasten erfolgt ist, deren Prioritätswerte höher liegen, und wobei bestimmt wird, ob eine Last, zu der die Energie hin verteilt wurde, eine niedrigere Energie aufweist oder nicht (beispielsweise <0,7). Es wird dann die Energie lediglich zu der Last mit der niedrigeren Priorität basierend auf den Bestimmungsergebnissen bei dieser Subroutine verteilt. Somit wird auf die Lasten, deren Prioritäten niedriger sind, gemäß der Beschreibung bei der vierten Ausführungsform, die Energie in einer solchen Weise verteilt, daß die Zahl der Lasten, die funktionellen Einschränkungen unterworfen sind, in einem verfügbaren Energiebereich minimiert wird.
Demzufolge wird bei der vorliegenden Ausführungsform, wie in 7 gezeigt ist, auf die Lasten, deren Prioritäten höher liegen und deren Funktionen ihre vollen Kapazitäten haben müssen, die Energie ohne irgendwelche Einschränkungen verteilt. Im Gegensatz dazu wird auf die Lasten, deren Prioritäten niedriger liegen und die Unterbrechungen oder Verzögerungen in der Stromversorgung zulassen, die Energie in solcher Weise verteilt, daß die Zahl der Lasten, deren Funktionen angehalten wird, minimiert wird. Mit anderen Worten wird es möglich, die Zahl der Lasten zu reduzieren oder zu unterdrücken, die ein vollständiges Abschalten erfahren. Daher kann eine Verschlechterung in dem Fahrgefühl, welche aus einer vollständigen Abschaltung von Lasten resultiert, minimiert werden. Selbst wenn es zur gleichen Zeit erforderlich ist, die Energie zu begrenzen, die den Lasten mit den oberen Prioritäten zugeführt wird, können einige Lasten, die eine wahre höhere Priorität haben, weiterhin so angetrieben werden, daß sie voll betriebsfähig sind.
(Siebte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf die 27 bis 29 eine siebte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Ausführungsform betrifft eine andere Konfiguration des zuvor erläuterten Energieversorgungssystems, welches in dem im Fahrzeug mitgeführten Lastantriebs- und Steuergerät gemäß der Erfindung inkorporiert ist.
Ein im Fahrzeug mitgeführtes Lastantriebs- und Steuergerät, welches in 27 gezeigt ist, wird geschaffen, und zwar zusätzlich mit Komponenten, die in 1 gezeigt sind, nämlich einem Schlüsselschalter 2601 (in 1 nicht gezeigt), einem ACC-Relais 2602, einem IG-(Zünd)relais 2603. Wenn der Schlüsselschalter 2601 in seine ACC-Position gedreht wird, wird das AC-Relais 2602 eingeschaltet, so daß dadurch dann Energie entlang einer ACC-Stromversorgungsleitung 2607 zugeführt wird. Wenn mittlerweile der Schlüsselschalter in seine IG-Position gedreht wird, wird das IG-Relais 2603 aktiviert (EIN), so daß Energie entlang einer IG-Stromversorgungsleitung 2608 zugeführt wird. Eine Gruppe von Lasten entsprechend dem Bezugszeichen 2605 bezeichnet elektrische Lasten, die direkt mit der ACC-Stromversorgungsleitung 2607 verbunden sind, und besteht aus einem Computer oder anderen für die Steuerung von elektrischen Komponenten erforderlichen Einrichtungen. Eine andere Gruppe an Lasten entsprechend dem Bezugszeichen 2606 besteht aus Lasten, die direkt mit der IG-Stromversorgungsleitung 2608 verbunden sind, und enthält elektrische Lasten, die für eine Kommu nikation und eine Steuerverarbeitung mit und durch die Energiesteuereinheit 105 und die Laststeuereinheiten 110a bis 110e erforderlich sind. Beide Lastgruppen 2605 und 2606 werden imaginär als eine einzelne Last behandelt, die somit eine Last darstellt, zu der Energie gemäß der ersten Ausführungsform zugeteilt wird. Die erforderliche Energie von jeder der Lasten wird an früherer Stelle bzw. im voraus gemessen und wird als Default-Werte gespeichert, und solche Lasten werden als immer erforderliche Lasten betrachtet (das heißt deren Priorität = 1). Die erforderliche Energie von jeder der Lastgruppen kann abhängig von Änderungen des Fahrzeugs über die Zeit hinweg variieren und auch nach einem Nachkauf von elektrischen Zusatzvorrichtungen (die vom Fahrzeugkonstrukteur nicht eingeplant sind), so daß die erforderliche Energie in einer richtigen Weise korrigiert werden kann, wie weiter unten erläutert wird.
28 zeigt eine Routine zum Korrigieren der erforderlichen Energie der Lastgruppe 2605.
Zuerst wird bei einem Schritt S2701 bestimmt, ob ein Zustand, bei dem das ACC-Relais 2601 eingeschaltet ist und das IG-Relais 2603 ausgeschaltet ist, für eine vorbestimmte Zeitperiode angedauert hat oder nicht, die zum Erzielen einer Stabilität des Energieverbrauchs erforderlich ist. Wenn bei dem Schritt S2701 mit JA entschieden wird (das heißt es wurde auf solch eine Zeitperiode gewartet), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S2702 hin verschoben, bei dem ein Stromwert, der durch den Stromsensor 109 detektiert wurde, mit einem Spannungswert auf der Stromversorgungsleitung multipliziert wird, so daß ein Betrag des gesamten Energieverbrauchs der Lasten berechnet wird. Dann wird bei dem Schritt S2703 unter Verwendung einer Summe der Energiebefehlswerte zu den Lasten, die andere Lasten sind als die Lastgruppe 2605, ein Betrag der Energie berechnet, der durch die verbleibenden gesteuerten Lasten verbraucht wird. Bei dem Schritt S2704 wird dann der berechnete Betrag entsprechend dem Schritt S2703 von dem detektierten Betrag bei dem Schritt S2702 subtrahiert, so daß dadurch die erforderliche Energie der Lastgruppe 2605 geliefert wird.
29 zeigt eine Routine zum Korrigieren der erforderlichen Energie der Lastgruppe 2606.
Zuerst wird bei dem Schritt S2801 bestimmt, ob ein Zustand, bei dem das IG-Relais 2603 eingeschaltet ist, für eine vorbestimmte Zeitperiode angedauert hat oder nicht, die zum Erzielen einer Stabilität des Energieverbrauchs erforderlich ist. Wenn bei dem Schritt S2801 mit JA entschieden wurde (das heißt es wurde auf solch eine Zeitperiode gewartet), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S2802 hin verschoben, bei dem ein Stromwert, der durch den Stromsensor 109 detektiert wurde, mit einem Spannungswert auf der Stromversorgungsleitung multipliziert wird, so daß ein Betrag des gesamten Energieverbrauchs der Lasten berechnet wird. Dann wird bei dem Schritt S2803 unter Verwendung der Summe der Energiebefehlswerte der Lasten, die von der Lastgruppe 2606 verschieden sind, ein Betrag der Energie berechnet, der durch die verbleibenden gesteuerten Lasten verbraucht wird. Bei dem Schritt S2804 wird der bei dem Schritt S2803 berechnete Betrag von dem detektierten Betrag gemäß dem Schritt S2802 subtrahiert, und es wird dann von solch einem Subtraktionsergebnis der Betrag der erforderlichen Energie der Lastgruppe 2605, der bei dem Schritt S2704 erhalten wurde, erneut subtrahiert. Somit wird dadurch die erforderliche Energie der Lastgruppe 2606 geliefert. Die vorangegangen erläuterte Korrektur wird in Intervallen ausgeführt (beispielsweise einmal pro Tag).
Die erste bis zur sechsten Ausführungsform wurden unter der Annahme beschrieben, daß alle elektrischen Lasten Controller aufweisen, um den Energieverbrauch derselben zu steuern. Diese Konfiguration kann jedoch im Endeffekt bewirken, daß einige Lasten Schwierigkeiten haben, daß das Einschalten und Ausschalten der Stromversorgung nicht gesteuert werden kann, da das Einschalten des Zündschlüssels direkt die Stromversorgungsleitung mit den Lasten verbindet. Solche Lasten müssen häufig ohne Unterbrechung arbeiten, um die Fahrzeugfunktionen aufrecht zu erhalten, beispielsweise eine elektronische Steuereinheit (ECU), und um die Fahrzeugzustände zu detektieren, so daß ein Abschalten der Energiezufuhr zu diesen Lasten nicht zugelassen werden kann. Dies bedeutet, daß in vielen Fällen das Hinzufügen der Funktionen gemäß einem Managevorgang von Einschalt-/Ausschaltoperationen der Energie zu solchen Lasten unwirtschaftlich ist, und zwar in Ausdrücken der Herstellungskosten.
Daher ist es, wie bei der siebten Ausführungsform dargelegt wurde, effizient, eine Gruppe aus solchen Lasten zu bilden, die ununterbrochen eine Stromversorgung benötigen (das heißt mit der Priorität = 1), um zu verhindern, daß die Software und die Hardware derselben größere Maßstäbe erreichen. Darüber hinaus ist es einfacher, Änderungen in den Lastgruppen über die Zeit hinweg zu reflektieren und nachträglich gekaufte zusätzliche Zusatzeinrichtungen des Anwenders in die Steuerung der Energie, die zu verteilen ist, mit einzubeziehen.
(Achte Ausführungsform)
Es wird nun unter Hinweis auf 1 und auf die 30 bis 35 eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Das im Fahrzeug befindliche Stromversorgungssystem gemäß dieser Ausführungsform hat die Konfiguration, die in 1 gezeigt ist, bei der ein am Fahrzeug vorhandenes Lastantriebs- und Steuergerät funktionell realisiert ist, wie in 30 gezeigt ist.
Dieses Gerät ist funktionsmäßig mit einer Berechnungseinheit 381 für die verfügbare Energie ausgestattet, ebenso mit einer funktionsklassifizierten (gruppenklassifizierten) Energieverteilungseinheit 382 und mit individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f.
Von diesen Einheiten verwendet die Berechnungseinheit 201 für die verfügbare Energie Informationen, welche die Batteriespannung, den Batteriestrom, die Generatordrehzahl und andere Parameter beinhalten, um einen maximalen Betrag der elektrischen Energie zu berechnen, der momentan zugeführt werden kann (das heißt die verfügbare Energie). Informationen über den berechneten Betrag der verfügbaren Energie werden zu der funktionsklassifizierten Stromverteilungseinheit 382 gesendet.
Die funktionsklassifizierte Energieverteilungseinheit 382 ist so konfiguriert, um Informationen zu empfangen, welche eine Priorität (Gruppenpriorität) angeben, welche jeder Gruppe an Lasten erteilt ist, und von jeder der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f kommt, und hinsichtlich der erforderlichen Energie für jede Gruppe der Lasten, und um einen Betrag der Energie zu berechnen, der zu jeder Gruppe der Lasten zuzuführen ist. Die Informationen, welche die berechneten Beträge der Energie anzeigen, werden zu den individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f gesendet.
Jede der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f, die mit der Steuerung des Antriebs der Lasten Gruppe um Gruppe befaßt ist, wird entsprechend jeder Gruppe plaziert. Die "Gruppe" ist klassifiziert basierend auf den Funktionen von jeder elektrischen Last und anhand von einer oder mehreren elektrischen Lasten, die zu jeder Gruppe gehören.
Jede der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f empfängt Informationen über sowohl eine Priorität (Lastpriorität) als auch die erforderliche Energie zum Antreiben (erforderliche Energie), die jeder Last in jeder Gruppe zugeteilt wird, und zwar von jeder der Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384f2, und diese berechnen Gruppe für Gruppe eine Summe der erforderlichen Energiebeträge, die von den Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384a2 (bis 384e1 bis 384e2) kommen. Die berechnete Summe wird in Form eines Betrages der erforderlichen Energie für jede Gruppe zu der funktionsklassifizierten Energieverteilungseinheit 383 gesendet.
Darüber hinaus arbeitet jede der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f in solcher Weise, daß im Ansprechen auf einen Betrag der Energie, die von der Einheit 382 zu jeder Einheit 383a (bis 383f) zugeführt wird, und im Ansprechen auf die Prioritäten (Lastprioritäten) und die Beträge der erforderlichen Energie von einer oder mehreren Lasten, die zu jeder Gruppe gehören, jede Einheit 383a (bis 383f) Informationen über den Betrag der Energie, der zu jeder Last zugeführt wird, zu jeder der Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheit 384a1 bis 384a2 (bis 384e1 bis 384e2), die zu jeder Gruppe gehört, sendet.
Jede der Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384f2 ist für jede Last 1:1 vorgesehen. Jede Einheit 384a1 (bis 384f2) ist so konfiguriert, um eine Priorität (Lastpriorität) zu entscheiden und auch einen Betrag der erforderlichen Energie von jeder Last, der durch jede Einheit selbst gemanagt wird, und sendet dann Informationen über die entschiedene Lastpriorität und die erforderliche Energie von jeder Last zu jeder der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f, zu denen jede Einheit 384a1 (bis 384f2) gehört. Ferner ist jede Einheit 384a1 (bis 384f2) auch dazu befähigt, Informationen über einen Energiebetrag zu empfangen, die von jeder der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f zuzuführen ist, und es werden die empfangenen Informationen zu jeder der Laststeuereinheiten 110a bis 110e über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 106 ausgesendet.
Basierend auf den Informationen hinsichtlich des empfangenen Energiebetrags, der zugeführt werden soll, führen die Laststeuereinheiten 110a bis 110e je eine gesteuerte Energie den Lasten zu, die mit jeder Einheit 110a (bis 110e) verbunden sind, und zwar unter der Bedingung, daß ein von den Lasten verbrauchter Energiebetrag Gruppe um Gruppe innerhalb des Betrages der zugeführten Energie gehalten wird.
Es werden nun unter Hinweis auf 32 die Betriebsarten der Energiesteuereinheit 105 beschrieben.
Die Prozesse bei den Schritten S451 und S452 bestehen funktionsmäßig aus den Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384f2. Jede Einheit 384a1 (bis 384f2) verwendet von der Crew bzw. Mannschaft hervorgerufene Bedingungen oder Zustände hinsichtlich der elektrischen Lasten, wie beispielsweise Schalter und Volumensteuerungen (Lautstärkesteuerungen) und Betriebsbedingungen der Lasten, um eine Priorität zu berechnen, die jeder Last zu erteilen ist, und auch einen Betrag der erforderlichen Energie von jeder Last. Informationen über solch eine Priorität und die erforderliche Energie werden zu jeder der individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f gesendet.
Jede Einheit 383a (bis 383f), welche die Informationen über die Priorität und die erforderliche Energie, die zu jeder Last zuzuteilen ist bzw. zu jeder Last zuzuführen ist, führt die Verarbeitung bei den Schritten S453 und S454 aus. Das heißt, die Beträge der erforderlichen Energie der Lasten werden bei dem Schritt S453 aufsummiert. Dann wird eine Priorität, die jeder Gruppe zu erteilen ist (Gruppenpriorität) berechnet, und zwar basierend auf den eingegebenen Informationen über das Fahrzeug, und solche Informationen werden zu der funktionsklassifizierten Energieverteilungseinheit 382 übermittelt, um eine Energieverteilungssteuerung der oberen Klasse durchzuführen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird abhängig von eingespeisten Fahrzeuginformationen über die Fahrzustände des Fahrzeugs, Umgebungsbedingungen und andere Parameter jede Gruppenpriorität basierend auf einem vorbestimmten Algorithmus entschieden oder festgelegt. Beispielsweise wird im Fall einer Gruppe gemäß einem Kühl- und Heizsystem, zu dem ein Gebläse und eine Heizvorrichtung einer Klimaanlage gehört, die Gruppenpriorität unter Einbeziehung der verschiedenen Faktoren entschieden, wie beispielsweise die Außenseitenlufttemperatur und die Kabinen-Innenseitentemperatur. Wenn, wie in 33 gezeigt ist, ein Absolutwert einer Abweichung der Temperatur von einer optimalen Temperatur (beispielsweise 23 °C) größer wird, wird die Gruppenpriorität auf höhere Werte gesetzt, während jedoch dann, wenn die Temperatur um einen geeigneten Wert für die Mannschaft bzw. Crew herum liegt, die Gruppenpriorität reduziert wird und auf niedrigere Werte eingestellt wird. Die geeignete Temperatur kann dadurch eingestellt werden, indem diese aus einem Speicher ausgelesen wird, in welchem solche Informationen über die geeignete Temperatur abgespeichert sind. Alternativ kann die Crew bzw. Mannschaft irgendeine geeignete Tem peratur durch Handbetätigung eines Schaltermechanismus oder anderer Einrichtungen einstellen.
Ferner wird für die Gruppe eines Aufwärmsystems, bei dem Lasten, wie z.B. ein elektrischer Heizkatalyst (electric heating catalyzer) und ein Defroster oder Endbeschlager gehören, die Gruppenpriorität basierend auf den Aufwärmzuständen des Fahrzeugs entschieden werden, die anhand der Außenseitenlufttemperatur und der Maschinenkühlmitteltemperatur geschützt werden können. Um hier ein Beispiel zu nennen, wird, wie in 34 veranschaulicht ist, in Fällen, bei denen geschätzt wird, daß eine Aufwärmoperation erforderlich ist, da die Außenseitenlufttemperatur und die Maschinenkühlmitteltemperatur niedrig liegen, die Gruppenpriorität auf höhere Werte eingestellt.
Darüber hinaus wird für die Gruppe des Beleuchtungs-/Sichtsystems, zu dem Lampen und Scheibenwischer gehören, die Gruppenpriorität basierend auf Signalen von einem Beleuchtungssensor (nicht gezeigt), der einen Helligkeitsgrad detektiert, durch den das Fahrzeug umgeben ist, und einen Regeneinfallsensor (nicht gezeigt), der einen Regenfall detektiert, entscheiden. Wenn die Entscheidung durchgeführt wird, um eine Information zu liefern, daß es außen vom Fahrzeug dunkel ist und/oder es regnet, wird die Gruppenpriorität auf höhere Werte eingestellt, während ansonsten die Gruppenpriorität auf niedrigere Werte eingestellt wird.
Wenn zuerst bei dem Schritt S651 entschieden wird, daß es regnet (JA), wird die Gruppenpriorität angehoben, bevor zu einer Hauptroutine zurückgekehrt wird. Wenn im Gegensatz dazu bestimmt wird, daß es nicht regnet (NEIN bei dem Schritt S651), wird ferner bestimmt, daß ein Beleuchtungswert (Helligkeit) gleich ist mit oder niedriger ist als ein vorbestimmter Wert (Schritt S652). Wenn solch eine Bedingung erfüllt wird (JA), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S654 hin verschoben. Wenn im Gegensatz dazu der genannte vorbestimmte Wert überschritten wird (NEIN bei dem Schritt S652), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S653 hin verschoben, um die Gruppenpriorität abzusenken und es wird dann zu der Hauptroutine zurückgekehrt.
Wenn darüber hinaus eine Gruppe aus Lasten zusammengesetzt ist, welche signifikante Lasten enthält, die für Full-Time-Betriebe erforderlich sind (das heißt eine signifikante Gruppe), wird die Gruppenpriorität immer auf einen Wert eingestellt, der höher liegt als derjenige für andere Gruppen.
Es berechnet dann die Berechnungseinheit 381 für die verfügbare Energie einen Betrag der verfügbaren Energie aus der im Fahrzeug befindlichen Stromversorgung (Schritt S455) und sendet das berechnete Ergebnis zu der funktionsklassifizierten Energieverteilungseinheit 382. Die verfügbare Energie wird basierend auf Daten berechnet, welche den Batteriestrom, die Batteriespannung und die Zahl der Umdrehungen und der erzeugten Bedingungen des Generators anzeigen.
Dann wird die Verarbeitung zu dem Schritt S456 hin verschoben, bei dem die funktionsklassifizierte Energieverteilungseinheit 382, welche die Informationen über die Priorität und die erforderliche Energie zu und von jeder Gruppe und die verfügbare Energie erhalten hat, bestimmt, ob die verfügbare Energie gleich ist mit oder höher liegt als ein Betrag der gesamten erforderlichen Energie oder nicht (der aus einer Summe der erforderlichen Energiebeträge für alle die Gruppen besteht). Wenn die Bestimmung bestätigend ausfällt (JA), ist es nicht erforderlich, den Antrieb der Lasten zu begrenzen, so daß die Verarbeitung weiter verläuft, und zwar zu dem Schritt S460. Bei diesem Schritt S460 werden Informationen, welche die Beträge der Energie, die zugeführt werden muß, betreffen (welches Beträge der jeweiligen Gruppenanfragen sind), zu den individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f gesendet. Im Ansprechen auf diese Ausgabe liefert jede Einheit 383a (bis 383f) bei dem Schritt S461 Informationen, die den Betrag der Energie angeben, welche zu den Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384a2 (bis 384f1 bis 384f2) zuzuführen sind, die unter der Steuerung von jeder Einheit 383a (bis 383f) stehen. Und die Verarbeitung verläuft dann weiter zu dem Schritt S459.
Wenn ferner bei dem Schritt S456 bestimmt wird, daß die verfügbare Energie kleiner ist als ein Betrag der gesamten erforderlichen Energie (NEIN), wird die Verarbeitung zu dem Schritt S457 hin verschoben und die funktionsklassifizierte Energieverteilungseinheit 382 arbeitet in einer Weise, wie weiter unten beschrieben wird. Mit anderen Worten berechnet diese Einheit 382 Beträge der Energie, die zu den jeweiligen Gruppen zuzuführen sind, und es werden Informationen über die berechneten Ergebnisse Gruppe für Gruppe zu den individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f jeweils gesendet. Der Energiebetrag, der zu jeder Gruppe der Lasten zuzuführen ist, wird basierend auf der Priorität und der erforderlichen Energie von jeder Gruppe berechnet, und es werden die Beträge der erforderlichen Energie für die jeweiligen Gruppen in der Priorität in absteigender Reihenfolge geordnet, wobei jedoch nicht der verfügbare Energiebetrag überschritten wird. Dieser Berechnungs- und Anordnungsprozeß entscheidet letztendlich die Beträge der erforderlichen Energie für die Gruppen.
Die individuellen Lastenergieverteilungseinheiten 383a bis 383f, welche die Informationen erhalten haben, welche die Beträge der erforderlichen Energie anzeigen, führen eine Verarbeitung bei dem Schritt S458 durch. Das heißt, jede Einheit 383a (bis 383f) berechnet einen Betrag der Energie, der zu jeder Last zuzuführen ist, die durch jede Einheit selbst 383a (bis 383f) gesteuert wird, und das berechnete Ergebnis wird zu den entsprechenden Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheiten 384a1 bis 384a2 (bis 384f1 bis 384f2) gesendet. Der Energiebetrag, der zu jeder Last zuzuführen ist, wird basierend auf der Priorität und der erforderlichen Energie von bzw. für jede Last berechnet und es werden die Beträge der erforderlichen Energie der jeweiligen Lasten in einer absteigenden Prioritätenreihenfolge geordnet bzw. rangmäßig eingeteilt, wobei jedoch der verfügbare Energiebetrag nicht überschritten wird. Diese Berechnung und Einreihungsprozeß entscheidet letztendlich über die Beträge der erforderlichen Energie von jeder Last.
Da jede Einheit 384a1 (bis 384f2) die Informationen über den Energiebetrag empfangen hat, der bei einem der Schritte S458 oder S461 zuzuführen ist, führt jede Einheit 384a1. (bis 384f2) ihre Verarbeitung bei dem Schritt S459 durch. Das heißt nämlich, jede Einheit 384a1 (bis 384f2) sendet als Energiebefehlswert den Energiebetrag, der zu jeder entsprechenden Laststeuereinheit 110a (bis 110e) über die Vielfachsignal-Übertragungsleitung 103 zuzuführen ist. Jede Steuereinheit 110a (bis 110e) steuert jede Last so, damit der zuzuführende Energiebetrag nicht überschritten wird.
Daher macht es die Steuerungseinrichtung gemäß der achten Ausführungsform möglich, daß in einem Fall, bei dem ein Betrag der gesamten erforderlichen Energie der jeweiligen Lasten einen Betrag der Energie erreicht, der von der Stromversorgung her verfügbar ist, wobei Lasten mit niedrigeren Lastprioritäten, die zu Gruppen gehören, deren Gruppenprioritäten niedriger liegen, Einschränkungen im Verbrauch der Energie unterworfen werden. Dies verhindert, daß signifikante Lasten Fehlfunktionen haben, und zwar selbst in einem Fall, bei dem eine Überlastung des Stromversorgungssystems auftritt.
Ferner werden die eingespeisten Informationen über die Fahrzeugzustände mit berücksichtigt, wenn die Gruppenprioritäten und/oder oder Lastprioritäten berechnet werden. Dies macht es möglich, daß im Gegensatz zu dem herkömmlichen Fall die Priorität jeder elektrischen Last gemäß einer dynamischen Änderung erteilt werden kann, und zwar Last für Last oder Gruppe für Gruppe, abhängig von den zeitweisen Fluktuationen in den Fahrzeugbedingungen, welche die Lastbedingungen oder Lastzustände mit enthalten. Die Energie wird daher zu jeder Zeit in einer optimalen Weise verteilt.
Die elektrischen Lasten werden in eine Vielzahl von Lastgruppen aufgeteilt, und zwar unter Berücksichtigung der Funktionen von jeder Last (das heißt die Lasten von jeder Lastgruppe haben gemeinsame Fahrzeugfunktionen). Daher kann die Energieverteilung unter den Lastgruppen optimiert werden. Solche Funktionen umfassen eine Immer-Betriebsfunktion, die unverzichtbar ist, und Funktionen, die erforderlich sind, wenn ein Fahrzeug fährt, wie beispielsweise Funktionen für das Fahren, die Luftaufbereitung und die Beleuchtung.
Ferner wird die Gruppenpriorität basierend auf einem momentanen Wert berechnet, und zwar unter Berücksichtigung der Notwendigkeit einer Fahrzeugfunktion, die jeder Gruppe zugeordnet ist, wobei die Notwendigkeit anhand von eingespeisten Informationen über die Fahrzeugzustände entschieden wird. Spezifischer ausgedrückt, wird jede Gruppenpriorität berechnet, und zwar jede Gruppenfunktion des Fahrzeugs, indem ein momentaner Wert mit einem optimalen Wert oder Sollwert verglichen wird. Somit kann die Gruppenpriorität in Abhängigkeit von dem Erfordernis einer Funktion eingestellt werden (erhöht oder reduziert werden), die jeder Gruppe zugeordnet ist (das heißt abhängig davon, wie weit der momentane Wert von dem optimalen Wert oder Sollwert entfernt liegt). Es ist daher möglich, die verfügbare Energie Gruppe für Gruppe auf die Lasten in einer optimalen Weise zu verteilen, wobei die Lastgruppe oder Lastgruppen, die eine höhere Gruppenpriorität besitzt bzw. besitzen, bevorzugt Energie gegenüber anderen empfängt bzw. empfangen.
Darüber hinaus wird bei der achten Ausführungsform der Aufwärmzustand eines Fahrzeugs detektiert und diese detektierten Informationen werden dazu verwendet, um eine oder mehrere Lastgruppen zu berechnen, zu der die elektrischen Lasten gehören, die sich auf den Aufwärmvorgang beziehen. Somit wird der Aufwärmzustand in den Gruppenprioritäten der Lastgruppen reflektiert, die den Aufwärmvorgang betreffen, und zwar in solcher Weise, daß solche Gruppenprioritäten lediglich dann angehoben werden, wenn das Fahrzeug aufgewärmt wird. Wenn die verfügbare Energie knapp ist, kann die Energie den verbleibenden Lastgruppen, die von der Aufwärmgruppe verschieden sind, in erhöhtem Maße zugeführt werden, und zwar unmittelbar nach der Beendigung des Aufwärmvorganges. Die Lastgruppen, die den Aufwärmvorgang betreffen, können daher im Sinne eines unnötigen Antriebs unterdrückt werden.
Ferner wird der Helligkeitswert außerhalb eines Fahrzeugs detektiert und der detektierte Helligkeitswert wird bei der Berechnung der Gruppenprioritäten berücksichtigt. Damit ist es nicht erforderlich, die Lampen eines Fahrzeugs anzutreiben, da es außerhalb des Fahrzeugs noch hell ist, und es können die Prioritäten der Lasten, die zu den Gruppen gehören, welche die Beleuchtung betreffen, abgesenkt werden. Als ein Ergebnis wird die Energie zu anderen Gruppen verteilt und diese kann angehoben werden, wenn die verfügbare Energie knapp ist.
Bei der achten Ausführungsform können eine oder mehrere vorbestimmte Gruppenprioritäten auf einen Wert eingestellt werden, der immer höher liegt als andere Prioritäten. Damit können signifikante Lasten zu einer oder zu mehreren Lastgruppen zugeordnet werden, deren Prioritäten immer höher liegen als andere, was dazu führt, daß die erforderliche Energie für die signifikanten Lasten ohne einen Ausfall sichergestellt wird.
Wenn es ferner erforderlich ist, die elektrischen Lasten zu erhöhen oder zu reduzieren, oder elektrische Lasten auszutauschen, ist es ausreichend, lediglich eine Lastpriorität/erforderliche Energieberechnungseinheit zu modifizieren, zu der die Lasten gehören, und zwar Gruppe für Gruppe. Wenn die Fahrzeuge variieren, jedoch weiter aus dem gleichen Typ bestehen, kann das gleich Fahrgefühl einer Mannschaft während einer Zeit vermittelt werden, wenn die elektrischen Lasten des Fahrzeugs in ihrem Antrieb eingeschränkt werden. Operationen für solche Modifikationen können mit geringeren Entwicklungsschritten fertig gestellt werden.
Die Energieverteilungstechnik gemäß dieser achten Ausführungsform ist auch bei der Entwicklung von neuen Fahrzeugen vorteilhaft. Herkömmlich kann eine große Zahl an elektrischen Lasten individuell in eine Beziehung unter relativen Werten der Prioritäten, die den Lasten zu geben sind, eingestellt werden, und zwar vom Beginn der Entwicklung an. Es war daher unmöglich, die Einstellung zu beginnen, bis alle die Lasten zusammen gesammelt worden sind. Ferner war auch die Arbeit der Einstellung kompliziert, da eine große Anzahl von elektrischen Lasten eingestellt werden mußte. Durch die Verwendung der Technik, die durch die achte Ausführungsform geschaffen wird, werden solche herkömmlichen Schwierigkeiten einfacher überwunden. Das heißt, es kann eine Reihenfolge der Prioritäten zum Verteilen der Last auf jede Lastgruppe entschieden werden, und zwar mit Hilfe des vorhergehenden prioritätserzeugenden Al gorithmus, so daß relative Beziehungen unter den Prioritäten der jeweiligen elektrischen Lasten Gruppe für Gruppe eingestellt werden können und auch parallel unter den Lastgruppen eingestellt werden können. Es ist daher möglich, effizient die relativen Beziehungen unter den Werten der Prioritäten einzustellen.
Es ist auch eine Modifikation der oben erläuterten achten Ausführungsform möglich, bei der die Gruppenprioritäten basierend auf Fahrzeuginformationen entschieden werden, und zwar in Relation zu dem Erfordernis von Funktionen, die durch jede Lastgruppe vorgesehen werden. Statt dessen können die Gruppenprioritäten im voraus entschieden werden. Die Lastprioritäten können ebenfalls basierend auf Fahrzeuginformationen in einer ähnlichen Weise wie die Berechnung der vorhergehenden Gruppenprioritäten berechnet werden.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen spezifischen Formen realisiert werden, ohne dadurch die wesentlichen Eigenschaften und Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher lediglich als veranschaulichend und nicht als einschränkend zu betrachten, da sich der Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die anhängenden Ansprüche ergibt und nicht durch die vorangegangene Beschreibung eingeschränkt wird, wobei alle Änderungen, die innerhalb der Auslegung und des Bereiches einer Äquivalenz der Ansprüche liegen, hiermit eingeschlossen sind.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldungen Nrn. 2002-300317, eingereicht am 15. Oktober 2002, 2002-311466, eingereicht am 25. Oktober 2002; 2003-185651, eingereicht am 27. Juni 2003, mit der Beschreibung, den Ansprüchen, den Zeichnungen und der Zusammenfassung werden hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme voll mit einbezogen.

Claims

Vorrichtung zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von in einem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten, mit: einer im Fahrzeug vorhandenen Stromversorgung, die so konfiguriert ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zugeführt wird, denen je eine Priorität gegeben ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten zum Verteilen der Energie auf die Lasten verwendet wird; einer Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine momentan verfügbare Menge der Energie, die von der Stromversorgung aus zuzuführen ist, zu berechnen; einer Prioritätsänderungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um eine oder mehrere der Prioritäten auf der Grundlage von eingespeisten Informationen in Relation zu einem Fahrzeugzustand zu ändern, wobei die Informationen Zustände oder Bedingungen der Lasten enthalten; einer Befehlserzeugungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen Befehlswert zu erzeugen, der einen Betrag der Energie anzeigt, die jeder der Lasten unter Verwendung der Prioritäten zuzuführen ist, wobei die Summe der Energie, die zu jeder Last zugeführt wird, innerhalb eines verfügbaren Betrages an Energie, die zugeführt wird, gehalten wird; und einem Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die zu jeder der Lasten verteilt wird, und zwar auf der Grundlage des Befehlswertes.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Befehlserzeugungsvorrichtung folgendes aufweist: eine Berechnungsvorrichtung für den Energieverbrauch, die wenigstens einen Betrag gemäß dem erforderlichen Energiebetrag von jeder Last berechnet, und einen minimal erforderlichen Energiebetrag von jeder Last auf der Grundlage von Informationen berechnen, die in Relation zu einem Fahrzeugzustand eingespeist werden, wobei die erforderliche Energie als Energieverbrauch von jeder Last bei einem Zustand definiert ist, bei dem die Vorrichtung sich im normalen Betrieb befindet, bei dem Energie zu der Last zugeführt wird, und die minimal erforderliche Energie als eine Energie definiert ist, die für ein Minimum einer Funktion von jeder Last erforderlich ist; und eine Befehlsberechnungsvorrichtung, die den Befehlswert unter Verwendung der Prioritäten und des Betrages von wenigstens einer der Energien gemäß der erforderlichen Energie und der minimal erforderlichen Energie berechnet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung so konfiguriert ist, um Last für Last die Priorität im Wert anzuheben, und zwar gegenüber einer normalen Priorität, die einer Last während einer Zeitperiode zugeteilt ist, und zwar von einem Zeitpunkt an, bei dem eine Anfrage nach der Zufuhr von Energie zu der Last ausgegeben wird, bis zu einem Zeitpunkt des Startes, bei dem eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Zufuhr der Energie zu der Last verstrichen ist, wobei die normale Priorität in einem normalen Status der Vorrichtung vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung so konfiguriert ist, um Last für Last einen Wert der Priorität zu ändern, der einer Last erteilt ist, und zwar auf der Grundlage von eingespeisten Informationen, die von einer Mannschaft im Fahrzeug verursacht werden, in Fällen, bei denen die zu der ast zuzuführende Energie niedriger liegt als die erforderliche Energie der Last.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Energieänderungsvorrichtung mit einer Speichervorrichtung ausgestattet ist, welche die Informationen über die Aufzeichnung von Operationen speichert, die jede Last betreffen und von einer Mannschaft vorgenommen wurden, und mit einer Änderungsvorrichtung ausgestattet ist, die einen Wert der Priorität ändert, die der Last gegeben wird, und zwar auf der Grundlage der gespeicherten Informationen hinsichtlich der Aufzeichnung der Operationen, in Fällen bei den die zu der Last zuzuführende Energie niedriger liegt als die erforderliche Energie der Last, wobei die Operationsaufzeichnungsinformation die eingespeisten Informationen enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung mit einer Bestimmungsvorrichtung ausgestattet ist, die bestimmt, ob eine Operation zum Erhöhen und zum Reduzieren einer Ausgangsleistung der Last vorbestimmte Male oder mehr während einer Zeitperiode durchgeführt wurden, und zwar von einem Zeitpunkt an, wenn die Energie, die zu der Last zugeführt wird, unter die erforderliche Energie der Last abfällt, bis zu einem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, nachdem die der Last zugeführte Energie unter die erforderliche Energie abgesunken ist oder nicht.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung so konfiguriert ist, um Prioritäten zu bilden, die in eine Vielzahl von Prioritätsbereiche aufgeteilt sind, und zwar abhängig von den Werten derselben, wobei die Rangfolgen der Prioritäten innerhalb jedes der Prioritätsbereiche fixiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung eine Vorrichtung enthält, die die Priorität auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem momentanen Wert eines Betriebszustandes von jeder Last und einem Sollwert des Betriebszustandes der Last entscheidet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Prioritätsänderungsvorrichtung so konfiguriert ist, um die Priorität Last für Last im Wert abzusenken, und zwar niedriger als die normale Priorität, die einer Last während einer Zeitperiode erteilt ist, beginnend von einem Zeitpunkt an, bei dem eine Anfrage nach Zufuhr der Energie zu der Last ausgegeben wird, bis entweder zu einem ersten Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, nachdem die angefragte Energie zu der Last gestartet wurde, bis zu einem zweiten Zeitpunkt, bei dem die Zufuhr der Energie zu der Last gestartet wird, wobei die normale Priorität in einem normalen Zustand der Vorrichtung vorgesehen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um den Befehlswert für jede Last so zu berechnen, daß die Energie auf die Lasten in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird, wobei der Betrag der Energie größer ist als die minimal erforderlich Energie und im Betrag niedriger ist als die erforderliche Energie, und wobei die Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb eines verfügbaren Betrages der zuzuführenden Energie gehalten wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die den Energieverbrauch berechnende Vorrichtung eine Einrichtung enthält, um die Beträge von sowohl der erforderlichen Energie als auch der minimal erforderlichen Energie Last für Last anzuheben, und zwar über die normalen Werte hinaus, die einer Last während einer Zeitperiode gegeben sind, gerechnet von einem Zeitpunkt an, bei dem eine Anfrage nach der Zufuhr der Energie zu der Last ausgegeben wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, und zwar nach der Zufuhr der Energie zu der Last bzw. diese Zufuhr gestartet wurde, wobei die normalen Werte in einem normalen Zustand der Vorrichtung vorgesehen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der die Energiezufuhr mit Hilfe eines Generators erfolgt, der elektrische Energie erzeugt, und mit Hilfe einer Energiespeichervorrichtung erfolgt, in der die erzeugte elektrische Energie gesammelt wird, wobei das Gerät ferner folgendes aufweist: eine Vorrichtung zum Berechnen eines Betrages der Energie, die durch den Generator erzeugt wird; eine Vorrichtung zum Berechnen einer angefragten Energiemenge, die in der Energiespeichervorrichtung zu speichern ist; und eine Steuervorrichtung für den Generator, so daß der Betrag der erzeugten Energie erhöht wird, wenn ein Gesamtbetrag von sowohl einer Summe der erforderlichen Energie von jeder Last als auch der angefragten Menge an Energie, die geladen werden soll, einen Betrag der erzeugten Energie überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um den Befehlswert zu berechnen, der den Betrag der Energie anzeigt, der in Übereinstimmung mit einem der Energieverbrauchsbeträge steht, die bei jedem Schritt einer schrittweisen Änderung der Energieverbrauchscharakteristik der Last vorgesehen werden, wobei die Energiebeträge bei jedem Schritt gespeichert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung folgendes enthält: ein Berechnungs-/Zuführelement, welches den Befehlswert berechnet, der den Betrag der Energie anzeigt, so daß ein Betrag der Energie, der gleich ist der erforderlichen Energie einer gegeben Last, zu der gegebenen Last zugeführt wird, und einen Betrag der Energie zu berechnen, der gleich ist der minimal erforderlichen Energie, die zu den verbleibenden Lasten zuzuführen ist, die von der gegebenen Last verschieden sind, und zwar in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten, die den verbleibenden Lasten innerhalb einer Zone gegeben sind, bis hin zur verfügbaren Energie.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung ein Bestimmungselement enthält, welches bestimmt, ob ein Zustand, bei dem die verfügbare Energie höher ist als eine Summe der Energie, die zu den Lasten das letzte Mal verteilt wurde, erfüllt ist oder nicht; und ein Zuführelement, welches zu den verbleibenden Lasten einer Energiebetrag zuführt, der einer Differenz zwischen der verfügbaren Energie und der Summe der Energie bildet, die zu den Lasten das letzte Mal verteilt wurde, und zwar in der absteigenden Reihenfolge der Prioritäten, die den verbleibenden Lasten gegeben sind, wenn die Bedingung erfüllt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die den Energieverbrauch berechnende Vorrichtung eine Vielzahl von Befehlsberechnungsvorrichtungen enthält, von denen jede Last für Last die Priorität, den Betrag der erforderlichen Energie und den Betrag der minimal erforderlichen Energie berechnet, die Befehlsberechnungsvorrichtung eine Berechnungsvorrichtung enthält, um einen Energiebefehlswert zu berechnen, der die Energie anzeigt, die zu jeder Last auf der Grundlage der Priorität zuzuführen ist, wobei der Betrag der erforderlichen Energie und der Betrag der minimal erforderlichen Energie durch die Vielzahl der Befehlsberechnungsvorrichtungen geliefert wird, und einen Controller enthält, der eine Vielzahl von Laststeuervorrichtungen umfaßt, um die Energie, die der Vielzahl der Lasten zuzuführen ist, individuell auf der Grundlage des Energiebefehlswertes zu steuern, der durch die Berechnungsvorrichtung geliefert wird, wobei jede Bedarfsberechnungsvorrichtung in jeder Laststeuervorrichtung inkorporiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Vielzahl der Lasten in eine Vielzahl von unterschiedlichen Lastgruppen klassifiziert sind, bei denen die Prioritätsränge voneinander verschieden sind, wobei der Controller eine Energieverteilungsvorrichtung enthält, welche die Energie zu den Lasten in unterschiedlichen Weisen, Lastgruppe für Lastgruppe verteilt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Vielzahl der Lasten in zwei Lastgruppen klassifiziert sind, die aus einer Lastgruppe mit oberer Priorität, bei der die Prioritäten höher liegen, und einer Lastgruppe mit niedrigerer Priorität, bei der die Prioritäten niedriger legen, bestehen, und die Energieverteilungsvorrichtung so konfiguriert ist, daß für die Lastgruppe mit der oberen Priorität eine Energie höher als die minimal erforderliche Energie, jedoch niedriger als die erforderliche Energie zu den Lasten der Lastgruppe mit der oberen Priorität in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird, und zwar unter der Bedingung, daß die Summe der Energie, die auf die Lasten der Lastgruppe mit der oberen Priorität zu verteilen ist, innerhalb einer verfügbaren Energie gehalten wird; und für die Lastgruppe mit der niedrigeren Priorität eine Energie gleich der minimal erforderlichen Energie zu den Lasten der Lastgruppe mit der niedrigeren Priorität in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird, und zwar unter der Bedingung, daß eine Summe der Energie, die auf die Lasten der Lastgruppe mit der niedrigeren Priorität verteilt wird, innerhalb einer Energiedifferenz gehalten wird, die dadurch erhalten wird, indem von der verfügbaren Energie die Summe der Energie subtrahiert wird, die auf die Lasten der Lastgruppe mit der oberen Priorität verteilt wird, wobei in einem Fall, daß die Energiedifferenz höher ist als die Summe der Energie, die auf die Lasten der Lastgruppe mit der niedrigeren Priorität zu verteilen ist, ein Energiebetrag entsprechend einer Differenz zwischen der Energiedifferenz und der Summe auf die Lasten der Lastgruppe mit der niedrigeren Priorität in der absteigenden Reihenfolge der Prioritäten verteilt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der eine der Lasten aus einem Gebläse eines im Fahrzeug vorhandenen Klimatisierungsgerätes besteht, wobei das Gebläse auch als Defroster arbeitet, um Luft gegen eine Fensterglasscheibe eines Fahrzeugs zu blasen, wobei die Prioritätsänderungsvorrichtung so konfiguriert ist, um die dem Gebläse zugeteilte Priorität anzuheben, wenn das Gebläse als Defroster verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einer Vorrichtung, um eine Vielzahl von elektrischen Lasten zu behandeln, ebenso N-Teile (N: gleich mit oder größer als 2) der elektrischen Lasten, bei denen die Energiezufuhr außer Kontrolle steht, als imaginäre elektrische Lasten von "N-1"-Teilen oder weniger, von denen jedes die erforderliche Energie verbraucht.
Vorrichtung nach Anspruch 20, bei der die den Energieverbrauch berechnende Vorrichtung ein Element enthält, um die erforderliche Energie von einer der elektrischen Lasten zu korrigieren, von der die Energiezufuhr außer Kontrolle liegt, oder einer der imaginären elektrischen Lasten, und zwar auf der Grundlage eines aktuell gemessenen Betrages des Energieverbrauchs.
Vorrichtung zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von in einem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten, mit: einer im Fahrzeug vorhandenen Stromversorgung, die so konfiguriert ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zuzuführen ist, denen je eine Priorität gegeben ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten dazu verwendet wird, um die Energie auf die Lasten zu verteilen; einer Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen momentan verfügbaren Betrag der Energie, die von der Stromversorgung zuzuführen ist, zu berechnen, einer den Energieverbrauch berechnenden Vorrichtung, die wenigstens einen Betrag eines erforderlichen Energiebetrags von jeder Last und einen minimal erforderlichen Energiebetrag von jeder Last auf der Grundlage von Informationen berechnet, die in Relation zu einem Fahrzeugzustand eingespeist werden, wobei die erforderliche Energie als Energie von jeder Last in einem Zustand definiert ist, bei dem die Vorrichtung sich in einem normalen Betrieb befindet, in welchem Energie zu der Last zugeführt wird, und wobei die minimal erforderliche Energie als eine Energie definiert ist, die für ein Minimum einer Funktion von jeder Last erforderlich ist; einer Befehlsberechnungsvorrichtung, die einen Befehlswert berechnet, der einen Energiebetrag anzeigt, welcher zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten, und einen Betrag von wenigstens einer der Energien gemäß der erforderlichen Energie und der minimal erforderlichen Energie berechnet, wobei eine Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb einer verfügbaren Betrages der zuzuführenden Energie gehalten wird; und einem Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar auf der Grundlage des Befehlswertes.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die den Energieverbrauch berechnende Vorrichtung eine Vorrichtung enthält, welche die Beträge von sowohl der erforderlichen Energie als auch der minimal erforderlichen Energie Last für Last anhebt, und zwar über normale Werte hinaus, die einer Last während einer Zeitperiode zugeteilt sind, gerechnet von einem Zeitpunkt an, bei dem eine Anfrage nach der Zufuhr von Energie zu der Last ausgegeben wird, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem eine vorbestimmte Zeitperiode nach der Zufuhr der Energie zu der Last verstrichen ist bzw. diese Zufuhr gestartet wird, wobei die normalen Werte in einem normalen Zustand der Vorrichtung vorgesehen werden.
Vorrichtung nach Anspruch 23, bei der die Stromversorgung mit einem Generator ausgestattet ist, der elektrische Energie erzeugt, und mit einer Energiespeichervorrichtung ausgestattet ist, in welcher die erzeugte elektrische Energie gesammelt wird, wobei die Vorrichtung ferner folgendes aufweist: eine Berechnungsvorrichtung, die einen Betrag der Energie berechnet, der durch den Generator erzeugt wird; eine Vorrichtung, welche einen angefragten Energiebetrag berechnet, der in der Energiespeichervorrichtung gespeichert werden soll; und eine Steuervorrichtung für den Generator, so daß der Betrag der erzeugten Energie erhöht wird, wenn ein Gesamtbetrag aus sowohl einer Summe der erforderlichen Energie von jeder Last als auch aus dem angefragten Energiebetrag entsprechend einem Ladevorgang, den Betrag der erzeugten Energie überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um den Befehlswert zu berechnen, der einen Betrag der Energie anzeigt, der in Einklang mit einem der Energieverbrauchsbeträge steht, die bei jedem Schritt geliefert werden, und zwar entsprechend einer stufenförmigen Änderung einer Energieverbrauchscharakteristik der Last, wobei die Energieverbrauchsbeträge bei jedem Schritt gespeichert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung folgendes enthält: ein Berechnungs-Versorgungselement, welches den Befehlwert berechnet, der einen Betrag der Energie anzeigt, so daß ein Betrag der Energie gleich der erforderlichen Energie einer gegebenen Last zu der gegebenen Last zugeführt wird, und ein Betrag der Energie, der gleich ist der minimal erforderlichen Energie, den verbleibenden Lasten zugeführt wird, die von der gegebenen Last verschieden sind, und zwar in einer absteigenden Reihenfolge der Prioritäten, die den verbleibenden Lasten gegeben sind, innerhalb einer Zone oder eines Bereiches bis hin zur verfügbaren Energie.
Vorrichtung nach Anspruch 26, bei der die Befehlsberechnungsvorrichtung ein Bestimmungselement enthält, welches bestimmt, ob eine Bedingung oder Zustand, daß eine verfügbare Energie höher ist als eine Summe der Energie, die den Lasten das letzte Mal zugeteilt wurde, gegeben ist oder nicht; und ein Versorgungselement, welches den verbleibenden Lasten einen Betrag der Energie zuführt, entsprechend einer Differenz zwischen der verfügbaren Energie und der Summe der Energie, die auf die Lasten das letzte Mal in der absteigenden Reihenfolge der Prioritäten, die den verbleibenden Lasten gegeben wurden, zuzuführen, wenn die Bedingung oder Zustand erfüllt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22, bei der die den Energieverbrauch berechnende Vorrichtung eine Vielzahl an Bedarfsberechnungsvorrichtungen enthält, von denen jede Last für Last die Priorität, den Betrag der erforderlichen Energie und den Betrag der minimal erforderlichen Energie berechnet, die Befehlsberechnungsvorrichtung eine Berechnungseinrichtung enthält, um den Energiebefehlswert zu berechnen, der die Energie angibt, die zu jeder Last auf der Grundlage der Priorität zuzuführen ist, und den Betrag der erforderlichen Energie und den Betrag der minimal erforderlichen Energie berechnet, die durch die Vielzahl der Bedarfsberechnungsvorrichtungen geliefert werden, und der Controller eine Vielzahl von Laststeuervorrichtungen aufweist, um individuell die Energie zu steuern, die der Vielzahl der Lasten auf der Grundlage des Energiebefehlswertes zuzuführen ist, der durch die Berechnungseinrichtung geliefert wird, wobei jede Bederfsberechnungsvorrichtung in jeder Laststeuervorrichtung inkorporiert ist.
Verfahren zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von an einem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten, mit den folgenden Schritten: Erzeugen von Energie, die den Lasten zuzuführen ist, von denen jeder eine Priorität gegeben ist, wobei die Vielzahl der Prioritäten zum Verteilen der Energie zu den Lasten verwendet wird; Berechnen eines momentan verfügbaren Betrages der Energie, die von der Stromversorgung zuzuführen ist; Ändern von einer oder von mehreren der Prioritäten auf der Grundlage von eingegebenen Informationen in bezug auf einen Fahrzeugzustand, wobei die Informationen Zustände der Lasten mit umfassen; Erzeugen eines Befehlswertes, der einen Betrag der Energie angibt, welcher zu jeder der Lasten zuzuführen ist, und zwar unter Verwendung der Prioritäten, wobei eine Summe der Energie, die zu jeder Last zuzuführen ist, innerhalb des verfügbaren Betrages der Energie, die zuzuführen ist, gehalten wird; und Steuern der Energie, die zu jeder der Lasten zu verteilen ist, auf der Grundlage des Befehlswertes.
Vorrichtung zum Antreiben und Steuern einer Vielzahl von in einem Fahrzeug vorhandenen elektrischen Lasten, bei der eine im Fahrzeug vorhandene Stromversorgungsquelle dafür vorgesehen ist, um Energie zu erzeugen, die den Lasten zuzuführen ist, von denen jeder eine Lastpriorität zugeteilt ist, wobei die Lastpriorität eine Prioritätsreihenfolge zum Zuführen der Energie unter den Lasten angibt, welche Vorrichtung folgendes aufweist: eine Energieberechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen momentan verfügbaren Betrag der Energie, der von der Stromversorgung zuzuführen ist, zu berechnen; eine erste Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen Betrag der ersten Energie zu berechnen, die zu jeder Lastgruppe zuzuführen ist, und zwar auf der Grundlage einer Gruppenpriorität, welche eine Prioritätsreihenfolge zum Zuführen der Energie zu den Lastgruppen angibt, wobei jede Lastgruppe aus irgendeiner einer Vielzahl von Gruppen besteht, die dadurch gebildet sind, indem die Vielzahl der Lasten aufgeteilt ist, wobei eine Summe aus der ersten Energie zu jeder Lastgruppe innerhalb eines verfügbaren Betrages der Energie gehalten wird; eine zweite Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um einen Betrag einer zweiten Energie zu berechnen, die jeder Last zuzuführen ist, welche zu irgendeiner Lastgruppe gehört, auf der Grundlage der Lastpriorität, wobei die Summe der zweiten Energie zu jeder Last, die zu der Lastgruppe gehört, innerhalb des Betrages der ersten Energie gehalten wird, die zu der Lastgruppe zugeführt wird; und einen Controller, der so konfiguriert ist, um die Energie zu steuern, die auf jede der Lasten verteilt wird, und zwar auf der Grundlage eines Energiebefehlswertes, der den Betrag der ersten Energie zu jeder Last anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 30, ferner mit einer dritten Berechnungsvorrichtung, die so konfiguriert ist, um wenigstens eine der Gruppenpriorität und der Lastpriorität auf der Grundlage von eingegebenen Informationen über ein Fahrzeug zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der jede der Vielzahl der Lastgruppen aus einer oder aus mehreren Lasten gebildet ist, deren Funktionen in Bezug auf das Fahrzeug in der gleichen Kategorie klassifiziert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 32, bei der die dritte Berechnungseinrichtung so konfiguriert ist, um die Gruppenpriorität basierend auf einem momentanen Wert zu berechnen, der die Notwendigkeit für die Fahrzeugfunktionen für irgendeine Gruppe anzeigt, die durch die eingegebenen Informationen festgelegt wurden.
Vorrichtung nach Anspruch 32, ferner mit einem Detektor zum Detektieren eines Aufwärmzustandes des Fahrzeugs, wobei die dritte Berechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um die Gruppenpriorität basierend auf dem detektierten Aufwärmzustand zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 32, ferner mit einem Detektor zum Detektieren eines Helligkeitswertes um das Fahrzeug herum, wobei die dritte Berechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um die Gruppenpriorität basierend auf, dem detektierten Helligkeitswert zu berechnen.
Vorrichtung nach Anspruch 31, bei der die dritte Berechnungsvorrichtung so konfiguriert ist, um die Gruppenpriorität zu berechnen, die einer spezifischen Lastgruppe zu erteilen ist, die in einem Wert höher liegt als die Gruppenpriorität, die an eine oder mehrere verbleibende Lastgruppen zu vergeben ist.