DE112008004002T5

DE112008004002T5 - Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112008004002T5
Application number: DE112008004002T
Authority: DE
Inventors: Kenichiro Aichi Aoki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2011-07-14
Also published as: CN102165684B; JP5115773B2; US20110094821A1; JPWO2010035350A1; WO2010035350A1; CN102165684A; US8302729B2

Abstract

Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch:
eine Hauptenergieversorgung,
einen Spannungswandler zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung, um einem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug elektrische Leistung zuzuführen,
eine Hilfsenergieversorgung, welche parallel zu dem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug mit dem Spannungswandler verschaltet ist, um durch den Spannungswandler geladen zu werden und die elektrische Leistungsversorgung für den elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug unter Verwendung ihrer gespeicherten elektrischen Leistung zu unterstützen,
eine Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Spannungswandlers,
eine Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der Hilfsenergieversorgung,
eine Überhitzungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern des Überhitzens des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung,
eine Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Gleichgewichts zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung, und
eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern des Ausgangsstroms des Spannungswandlers und des durch die Hilfsenergieversorgung...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug, welche eine Hauptenergieversorgung und eine Hilfsenergieversorgung beinhaltet, die durch die Hauptenergieversorgung ladbar ist, um eine elektrische Energieversorgung für einen elektrischen Aktuator zu unterstützen.
STAND DER TECHNIK
Konventionell, zum Beispiel in einer elektrischen Servolenkvorrichtung, beinhaltet die Vorrichtung einen elektrischen Motor zum Ausüben eines Lenkunterstützungsdrehmoments in Übereinstimmung mit einer Drehbetätigung eines Lenkrads, und steuert die Energiezufuhr für den elektrischen Motor, um das Lenkunterstützungsdrehmoment einzustellen. Eine solche elektrische Servolenkvorrichtung verwendet eine fahrzeuginterne Batterie und verbraucht viel elektrische Leistung. Daher beinhaltet zum Beispiel die in der japanischen offengelegten Patentanmeldung (Kokai) Nr. 2007-91122 vorgeschlagene Vorrichtung eine Hilfsenergieversorgung zur Unterstützung einer fahrzeuginternen Batterie. Die Hilfsenergieversorgung weist eine Konfiguration auf, bei der die Hilfsenergieversorgung parallel zu einer elektrischen Energieversorgungsleitung von der fahrzeuginternen Batterie (die nachstehend als eine ”Hauptenergieversorgung” bezeichnet wird) zu einer Motoransteuerschaltung verschaltet sein kann, durch die Hauptenergieversorgung geladen werden kann, und durch Verwenden ihrer gespeicherten elektrischen Energie dem Motor elektrische Energie zuführen kann. Darüber hinaus beinhaltet diese Vorrichtung einen Spannungswandler, und wandelt die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung um, um der Motoransteuerschaltung elektrische Energie zuzuführen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Wenn eine derartige elektrische Energieversorgung konfiguriert wird, ist es notwendig, ein Überhitzten eines Spannungswandlers und einer Hilfsenergieversorgung zu verhindern. Demgemäß kann daran gedacht werden, ein Überhitzungsverhinderungssystem zum Erfassen der Temperatur eines Spannungswandlers und der Temperatur einer Hilfsenergieversorgung zu integrieren, und dann, wenn irgend eine der erfassten Temperaturen eine Überhitzungsverhinderungstemperatur überschreitet, den oberen Grenzwert des elektrischen Stroms (den oberen Grenzstrom), der durch einen Motor fließt, in Übereinstimmung mit der Zunahme der erfassten Temperatur zu verringern. Bei manchen Arten der Verwendung der Hilfsenergieversorgung können jedoch der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung und der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers im Ungleichgewicht bzw. unausgeglichen sein, so dass, während eine(r) derselben nicht viel Wärme erzeugt hat, der bzw. die andere eine Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreichen kann, und folglich die Energieversorgung des elektrischen Motors in einer früheren Stufe begrenzt und genügend Lenkunterstützung nicht erhalten werden kann.
Wenn zum Beispiel Lenkvorgänge mit einem großen Schwankungsbereich der Motorlast fortgesetzt werden (beispielsweise wenn starke Lenkvorgänge intermittierend oder periodisch wiederholt werden), wiederholt die Hilfsenergieversorgung häufig Entladevorgänge (Unterstützungen der elektrischen Energieversorgung für einen elektrischen Motor) und Ladevorgänge (Aufladen der von einem Spannungswandler zugeführten elektrischen Energie). Daher erreicht, verglichen mit der Temperatur des Spannungswandlers, die Temperatur der Hilfsenergieversorgung die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur früher. Demgemäß wird, obwohl der Spannungswandler über eine ausreichende Temperaturspanne bzw. einen ausreichenden Temperaturspielraum verfügt, die die Ausgabe begrenzende Einrichtung wirksam, so dass infolgedessen die Kapazität der elektrischen Energieversorgung als ein elektrisches Gesamtenergieversorgungssystem nicht effizient genutzt werden kann.
Die Erfindung erfolgte, um die vorstehenden Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Kapazität der elektrischen Energieversorgung ausreichend darzustellen und herauszuholen.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, besteht ein Merkmal der Erfindung darin, dass eine elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug beinhaltet:
eine Hauptenergieversorgung,
einen Spannungswandler zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung, um einem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug elektrische Leistung zuzuführen,
eine Hilfsenergieversorgung, welche parallel zu dem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug mit dem Spannungswandler verschaltet ist, um durch den Spannungswandler geladen zu werden und die elektrische Leistungsversorgung für den elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug unter Verwendung ihrer gespeicherten elektrischen Leistung zu unterstützen,
eine Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Spannungswandlers,
eine Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der Hilfsenergieversorgung,
eine Überhitzungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern des Überhitzens des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung,
eine Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Gleichgewichts zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung, und
eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern des Ausgangsstroms des Spannungswandlers und des durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Stroms auf der Grundlage des erfassten Gleichgewichts zwischen den Wärmezuständen.
Erfindungsgemäß wird die Ausgangsspannung einer Hauptenergieversorgung bzw. Hauptleistungsversorgung durch einen Spannungswandler umgewandelt, und wird die umgewandelte Spannung einem elektrischen Aktuator bzw. einer elektrischen Betätigungseinrichtung zugeführt. Eine Hilfsenergieversorgung bzw. eine Hilfsleistungsversorgung ist mit einer elektrischen Energieversorgungsschaltung von dem Spannungswandler zu einem elektrischen Aktuator parallel zu der Schaltung verschaltet. Die Hilfsenergieversorgung wird durch den Spannungswandler geladen, und liefert ihre gespeicherte elektrische Energie an den elektrischen Aktuator, um die elektrische Energieversorgung durch die Hauptenergieversorgung zu unterstützen.
Ein Spannungswandler erzeugt Wärme in Übereinstimmung mit der Größe eines durch ihn fließenden elektrischen Stroms. Darüber hinaus erzeugt eine Hilfsenergieversorgung ebenfalls Wärme in Übereinstimmung mit den Größen eines Ladestroms und eines Entladestroms. Für derartige Wärmeerzeugungen ist eine Überhitzungsverhinderungseinrichtung vorgesehen, um den Spannungswandler und die Hilfsenergieversorgung zu schützen. Die Überhitzungsverhinderungseinrichtung verhindert das Überhitzen des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Temperatur des Spannungswandlers, die durch eine Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung erfasst wird, und der Temperatur der Hilfsenergieversorgung, die durch eine Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung erfasst wird. Wenn das Überhitzen verhindert wird, kann dann, wenn der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung unausgeglichen sind, in manchen Fällen, obwohl eine(r) derselben über eine ausreichende Temperaturspanne verfügt, der bzw. die andere Wärme erzeugen und die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur früher erreichen. In solchen Fällen kann die Kapazität der elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Energieversorgungseinheit nicht effizient genutzt werden.
Daher erfasst eine Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand eines Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand einer Hilfsenergieversorgung aus der Temperatur des Spannungswandlers und der Temperatur der Hilfsenergieversorgung, und steuert eine Stromsteuereinrichtung den Ausgangsstrom des Spannungswandlers und den Lade-Entlade-Strom, der durch die Hilfsenergieversorgung fließt, auf der Grundlage des Gleichgewichts zwischen den Wärmeerzeugungszuständen. Das heißt, die Stromsteuereinrichtung steuert den Ausgangsstrom des Spannungswandlers und den Lade-Entlade-Strom, der durch die Hilfsenergieversorgung fließt, derart, dass der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung ausgeglichen bzw. im Gleichgewicht sind. Demzufolge kann in Übereinstimmung mit der Erfindung das Ungleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand eines Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand einer Hilfsenergieversorgung unterdrückt werden, wird der Unterschied zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur des Spannungswandlers ihre Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem die Temperatur der Hilfsenergieversorgung ihre Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, kleiner, und kann der Zeitpunkt, zu dem die Überhitzungsverhinderungs beginnt, soweit wie möglich verzögert werden. Infolge dessen kann die Kapazität der elektrischen Energieversorgung ausreichend dargestellt werden, um elektrische Leistung bzw. Energie an einen elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug zu liefern.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Stromsteuereinrichtung den Ausgangsstrom des Spannungswandlers und den durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Strom durch Einstellen der durch den Spannungswandler umgewandelten Spannung steuert.
Da die Hilfsenergieversorgung parallel zu dem elektrischen Aktuator mit dem Spannungswandler verbunden ist, werden ihr Laden und ihr Entladen in Übereinstimmung mit der umgewandelten Spannung (der Ausgangsspannung) des Spannungswandlers gesteuert. Das heißt, wenn die umgewandelte Spannung höher ist als die Energieversorgungsspannung (die Ausgangsspannung) der Hilfsenergieversorgung, erfolgen die elektrische Energieversorgung für den elektrischen Aktuator und das Laden der Hilfsenergieversorgung durch den Spannungswandler, und wenn die umgewandelte Spannung niedriger ist als die Energieversorgungsspannung (die Ausgangsspannung) der Hilfsenergieversorgung, erfolgen die elektrische Energieversorgung für den elektrischen Aktuator durch Entladen der Hilfsenergieversorgung (Abgabe der in der Hilfsenergieversorgung gespeicherten Ladungen). Dann werden erfindungsgemäß der Ausgangsstrom des Spannungswandlers und der durch die Hilfsenergieversorgung fließende Lade-Entlade-Strom durch Einstellen der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers gesteuert. Demzufolge kann das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung leicht eingestellt werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung erfasst.
In diesem Fall kann die die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung die durch Subtrahieren der durch die Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur von der festgelegten zulässigen Temperatur des Spannungswandlers erhaltene Temperatur als den Temperaturspannengrad des Spannungswandlers verwenden, und kann sie die durch Subtrahieren der durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur von der festgelegten zulässigen Temperatur der Hilfsspannungsversorgung erhaltene Temperatur als den Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung verwenden.
Erfindungsgemäß wird, da das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung aus der Größenkorrelation zwischen den Temperaturspannengraden derselben erfasst wird, dass Ergebnis der Erfassung geeignet. Wenn für den Spannungswandler und die Hilfsleistungsversorgung die Temperatur, die durch Subtrahieren der erfassten Temperatur von der festgelegten zulässigen Temperatur erhalten wird, als der Temperaturspannengrad verwendet wird, können die Temperaturspannengrade leicht erhalten werden. Der Temperaturspannengrad ist ein Index, welcher sich verringert, wenn sich der Zustand einem Überhitzungszustand annähert, und sich erhöht, wenn sich der Zustand weiter von einem Überhitzungszustand entfernt.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung die Größenbeziehung zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur des Spannungswandlers zu der festgelegten zulässigen Temperatur des Spannungswandlers und der durch die Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur und der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur der Hilfsenergieversorgung zu der festgelegten zulässigen Temperatur der Hilfsenergieversorgung und der durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur beurteilt.
In vielen Fällen haben der Spannungswandler und die Hilfsenergieversorgung ausgehend von der Normaltemperatur (einer Temperatur, wenn keine Wärme erzeugt wird) unterschiedliche Temperaturbreiten, um jeweils die zulässige Temperatur einzustellen. Daher wird erfindungsgemäß die Größenbeziehung zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von der festgelegten Normaltemperatur (der festgelegten Temperatur, die als die Temperatur bestimmt ist, wenn keine Wärme erzeugt wird) beurteilt, um die zulässige Temperatur und die tatsächliche Temperatur, welche tatsächlich erfasst wird, für den Spannungswandler und die Hilfsenergieversorgung festzulegen.
Zum Beispiel wird für den Spannungswandler und die Hilfsenergieversorgung das Verhältnis der Temperaturspanne von der erfassten Temperatur zu der festgelegten zulässigen Temperatur zu der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur zu der festgelegten zulässigen Temperatur ((festgelegte zulässige Temperatur – erfasste Temperatur)/(festgelegte zulässige Temperatur – festgelegte normale Temperatur)) als ein Temperaturspannengrad berechnet. Alternativ kann für den Spannungswandler und die Hilfsenergieversorgung die Größenkorrelation zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung durch Berechnen des Verhältnisses der Temperaturelevation bzw. der Temperaturerhöhung von der festgelegten normalen Temperatur zu der erfassten Temperatur zu der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur zu der festgelegten zulässigen Temperatur ((erfasste Temperatur – festgelegte normale Temperatur)/(festgelegte zulässige Temperatur – festgelegte normale Temperatur)) beurteilt werden. Das Verhältnis in dem letztgenannten Fall bezieht sich auf den Temperaturspannengrad, und je kleiner der Wert des Verhältnisses wird, desto größer wird der Temperaturspannengrad. Somit kann in Übereinstimmung mit der Erfindung, da die Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur zu der festgelegten zulässigen Temperatur berücksichtigt wird, das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen geeigneter beurteilt werden.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, die Stromsteuereinrichtung sowohl das Laden als auch das Entladen der Hilfsenergieversorgung unterdrückt, wenn der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, während die Stromsteuereinrichtung das Laden der Hilfsspannungsversorgung unterdrückt und das Entladen derselben beschleunigt, wenn der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung.
Erfindungsgemäß werden in einem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, im Vergleich mit dem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, sowohl das Laden als auch das Entladen der Hilfsenergieversorgung unterdrückt. Andererseits werden dann, wenn der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung, im Vergleich mit dem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb des voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, das Laden der Hilfsenergieversorgung unterdrückt und das Entladen derselben beschleunigt. Demzufolge wird die Unterstützung der elektrischen Energieversorgung für den elektrischen Aktuator durch die Hilfsenergieversorgung beschleunigt, um die Last auf den Spannungswandler zu verringern, und wird die Wärmeerzeugung des Spannungswandlers verringert. Je mehr jedoch eine Wärmeerzeugung einer bzw. eines desselben unterdrückt wird, desto stärker wird die Wärmeerzeugung des bzw. der anderen erhöht. Infolge dessen nähern sich die Temperaturspannengrade der Hilfsenergieversorgung und des Spannungswandlers einander an, so dass ein gutes Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung aufrechterhalten werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die elektrische Energieversorgungseinheit beinhaltet:
eine Aktuatorstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators, und
eine Umwandlungsstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ausgangsstroms des Spannungswandlers;
in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf einen ersten Strom festlegt, und
in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtsbereichs und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf denselben Wert wie den Ansteuerstromwert des elektrischen Aktuators festlegt, wenn der Ansteuerstrom zwischen einen zweiten Strom, welcher größer ist als der erste Strom, und einen dritten Strom, welcher kleiner ist als der erste Strom, fällt, und den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den zweiten Strom festlegt, wenn der Ansteuerstromwert größer ist als der zweite Strom, und den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den dritten Strom festlegt, wenn der Ansteuerstromwert kleiner ist als der dritte Strom, und
in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt und der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf einen vierten Strom festlegt, welcher kleiner ist als der erste Strom, und
die Stromsteuereinrichtung die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers derart einstellt, dass der erfasste Ausgangsstrom des Spannungswandlers gleich dem festgelegten Sollausgangsstrom des Spannungswandlers ist.
Erfindungsgemäß legt die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers in Übereinstimmung mit dem Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen fest, und stellt sie die umgewandelte Spannung oder Umwandlungsspannung des Spannungswandlers so ein, dass der Ausgangsstrom des Spannungswandlers, der durch die Umwandlungsstrom-Erfassungseinrichtung erfasst wird, gleich dem Sollausgangsstrom ist. Wenn das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, wird der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den ersten Strom festgelegt. Demgemäß fließt dann, wenn der Ansteuerstrom bzw. der Treiberstrom des elektrischen Aktuators (der der Ansteuerschaltung des elektrischen Aktuators zugeführte elektrische Strom) größer ist als der erste Strom, der Unterschuss bzw. der Fehlbetrag von der Hilfsenergieversorgung zu dem elektrischen Aktuator, und fließt dann, wenn der Ansteuerstrom des elektrischen Aktuators kleiner ist als der erste Strom, der Überschuss als ein Ladestrom zu der Hilfsenergieversorgung.
Wenn das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtbereichs liegt und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, wird der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers in Übereinstimmung mit dem Ansteuerstrom des elektrischen Aktuators festgelegt. In diesem Fall wird dann, wenn der Ansteuerstromwert des elektrischen Aktuators zwischen den zweiten Strom, welcher größer ist als der erste Strom, und den dritten Strom, welcher kleiner ist als der erste Strom, fällt, der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf denselben Wert wie der Ansteuerstromwert festgelegt. Demgemäß fließen weder ein Ladestrom noch ein Entladestrom zu der Hilfsenergieversorgung. Dadurch wird die Wärmeerzeugung der Hilfsenergieversorgung unterdrückt.
Darüber hinaus wird dann, wenn der Ansteuerstromwert des elektrischen Aktuators größer ist als der zweite Strom, der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf dem zweiten Strom festgelegt. Demgemäß fließt der Überschuss des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators über den zweiten Strom hinaus von der Hilfsenergieversorgung zu dem elektrischen Aktuator. Da der zweite Strom auf einen elektrischen Stromwert festgelegt ist, welcher größer ist als der erste Strom, wird er Entladestrom der Hilfsenergieversorgung im Vergleich zu demjenigen in dem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines zulässigen Gleichgewichtbereichs liegt, kleiner. Dadurch wird die Wärmeerzeugung der Hilfsenergieversorgung unterdrückt.
Darüber hinaus wird dann, wenn der Ansteuerstromwert des elektrischen Aktuators kleiner ist als der dritte Strom, der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den dritten Strom festgelegt. Demgemäß fließt dann, wenn der Ansteuerstrom des elektrischen Aktuators kleiner ist als der dritte Strom, der Überschuss als ein Ladestrom zu der Hilfsenergieversorgung. Da der dritte Strom auf einen elektrischen Stromwert festgelegt ist, welcher kleiner ist als der erste Strom, wird der Ladestrom zu der Hilfsenergieversorgung im Vergleich zu demjenigen in dem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, kleiner. Dadurch wird die Wärmeerzeugung der Hilfsenergieversorgung unterdrückt.
Andererseits wird dann, wenn das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt und der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung, der Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den vierten Strom festgelegt, welcher kleiner ist als der erste Strom. Demgemäß fließt dann, wenn der Ansteuerstrom des elektrischen Aktuators größer ist als der vierte Strom, der Unterschuss von der Hilfsenergieversorgung zu dem elektrischen Aktuator, und fließt dann, wenn der Ansteuerstrom des elektrischen Aktuators kleiner ist als der vierte Strom, der Überschuss als ein Ladestrom zu der Hilfsenergieversorgung. Da der vierte Strom auf einen elektrischen Stromwert festgelegt ist, welcher kleiner ist als der erste Strom, werden der Ansteuerstrom, der von dem Spannungswandler an den elektrischen Aktuator geliefert wird, und der Ladestrom zu der Hilfsenergieversorgung im Vergleich zu demjenigen in dem Fall, in dem das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzengungszuständen innerhalb eines zulässigen Bereichs liegt, kleiner. Dadurch wird die Wärmeerzeugung der Hilfsenergieversorgung unterdrückt. In diesem Fall wird das Entladen der Hilfsenergieversorgung zu dem elektrischen Aktuator beschleunigt.
Somit kann in Übereinstimmung mit der Erfindung, da ein gutes Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung aufrechterhalten werden kann, die Kapazität der elektrischen Energieversorgung der elektrischen Energieversorgungseinheit ausreichend dargestellt werden.
Die Aktuatorstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators ist nicht auf eine solche beschränkt, welche den durch die Ansteuerschaltung des elektrischen Aktuators fließenden elektrischen Strom direkt erfasst, und kann den elektrischen Strom durch Erfassen des Ausgangsstroms des Spannungswandlers und des durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Stroms und dann Addieren des Entladestroms zu dem Ausgangsstrom des Spannungswandlers oder Subtrahieren des Ladestroms von dem Ausgangsstrom des Spannungswandlers erfassen. Ebenfalls ist die Umwandlungsstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ausgangsstroms des Spannungswandlers nicht auf eine solche Einrichtung beschränkt, welche den durch den Spannungswandler fließenden elektrischen Strom direkt erfasst, und kann den elektrischen Strom durch Erfassen des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators und des durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Stroms und dann Addieren des Ladestroms zu dem Ansteuerstrom oder Subtrahieren des Entladestroms von dem Ansteuerstrom erfassen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Überhitzungsverhinderungseinrichtung den oberen Grenzstrom, welcher der obere Grenzwert des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators ist, in Übereinstimmung mit der Zunahme der erfassten Temperatur verringert, wenn eine der erfassten Temperaturen des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung die Überhitzungsverhinderungstemperatur übersteigt.
Erfindungsgemäß wird dann, wenn eine der erfassten Temperaturen des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung die jeweils festgelegte Überhitzungsverhinderungstemperatur überschreitet bzw. übersteigt, der obere Grenzwert des Ansteuerstroms zu dem elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit der Zunahme der erfassten Temperatur verringert. Daher wird die Zufuhr elektrischer Energie von dem Spannungswandler und der Hilfsenergieversorgung zu dem elektrischen Aktuator in Übereinstimmung mit den Wärmeerzeugungszuständen begrenzt bzw. beschränkt, so dass dadurch ein Überhitzen des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung geeignet verhindert werden kann.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass der elektrische Aktuator ein elektrischer Motor ist, der in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang durch einen Fahrer eine Lenkkraft auf Räder ausübt.
Die Erfindung ist auf elektrische Energieversorgungseinheiten bzw. Einheiten zur Versorgung mit elektrischer Energie anwendbar, die für elektrische Servolenkvorrichtungen zum Ausüben einer Lenkkraft auf Räder in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang eines Fahrers verwendet wird. Die Erfindung kann auf elektrische Servolenkvorrichtungen angewandt werden, einschließlich elektrischen Servolenkvorrichtungen zum Hinzufügen einer Hilfslenkkraft durch einen elektrischen Motor zu der Lenkbetätigungskraft eines Fahrers, oder auf nach dem Prinzip einer draht- bzw. leitungsgebundenen (”steer-by-wire”) Lenkung arbeitende Lenkvorrichtungen zum Lenken von Rädern nur durch Kraft eines elektrischen Motors durch Entkoppeln eines Lenkrads und einer Radlenkwelle anwendbar.
In solchen elektrischen Servolenkvorrichtungen verbraucht ein elektrischer Motor viel elektrische Energie. Dann sind erfindungsgemäß ein Spannungswandler und eine durch den Spannungswandler geladene Hilfsenergieversorgung so vorgesehen, dass die Hilfsenergieversorgung die elektrische Energieversorgung unterstützen kann, wenn ein elektrischer Motor viel elektrische Energie verbraucht. Ein Spannungswandler und eine Hilfsenergieversorgung erzeugen insbesondere dann Wärme, wenn ein elektrischer Motor viel elektrische Energie verbraucht. Auch in einem solchen Fall kann erfindungsgemäß, da ein gutes Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen von beiden derselben aufrechterhalten werden kann, die Kapazität der elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Energieversorgungseinheit ausreichend dargestellt werden. Infolge dessen kann auch dann, wenn Lenkvorgänge wiederholt werden, eine gute Lenkleistung für eine lange Zeitspanne aufrechterhalten werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein vereinfachtes Diagramm einer elektrischen Servolenkvorrichtung mit einer elektrischen Energieversorgungseinheit gemäß der Erfindung,
2 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Lenkunterstützungs-Steuerroutine zeigt,
3 ist ein Trennliniendiagramm, das eine Kennlinie eines Unterstützungsdrehmoments zeigt,
4 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerroutine für die elektrische Energiezufuhr zeigt,
5 ist ein Kennliniendiagramm, das einen oberen Grenzstrom zeigt, der durch eine Spannungswandlertemperatur festgelegt wird,
6 ist ein Kennliniendiagramm, das einen oberen Grenzstrom zeigt, der durch eine Hilfsenergieversorgungstemperatur festgelegt wird,
7 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladungszustand-Erfassungsroutine zeigt,
8 ist ein Diagramm, das einen Übergang eines umgewandelten Stroms, eines Lade-Entlade-Stroms, und eines Ansteuerstroms in einem geeignet ausgeglichenen Zustand zeigt,
9 ist ein Diagramm, das einen Übergang eines umgewandelten Stroms, eines Lade-Entlade-Stroms, und eines Ansteuerstroms in einem überhitzten Zustand der Hilfsenergieversorgung zeigt,
10 ist ein Diagramm, das einen Übergang eines umgewandelten Stroms, eines Lade-Entlade-Stroms, und eines Ansteuerstroms in einem überhitzten Zustand des Spannungswandlers zeigt,
11 ist ein Diagramm, das einen Übergang einer Spannungswandlertemperatur und einer Hilfsenergieversorgungstemperatur unter einer Steuerung der elektrischen Energieversorgung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt,
12 ist ein Diagramm, das einen Übergang einer Spannungswandlertemperatur und einer Hilfsenergieversorgungstemperatur nicht unter einer Steuerung der elektrischen Energieversorgung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zeigt, und
13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Teil einer Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr gemäß einem modifizierten Beispiel zeigt.
BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen wird nachstehend eine elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine vereinfachte Konfiguration einer elektrischen Servolenkvorrichtung mit einer elektrischen Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug als ein Ausführungsbeispiel.
Die elektrische Servolenkvorrichtung beinhaltet als Hauptteile einen Lenkmechanismus 10 zum Lenken oder Steuern einer Lenkwelle durch den Lenkvorgang einer Lenkgreifvorrichtung bzw. einer Lenkstange oder eines Lenkrads 11, einen elektrischen Motoren oder Elektromotor 20, der mit dem Lenkmechanismus 10 verbaut ist, um ein Lenkunterstützungsdrehmoment zu erzeugen, eine Motoransteuerschaltung 30 zum Ansteuern oder Antreiben des elektrischen Motors 20, einen Spannungswandler 40 zum Umwandeln der Ausgangsspannung einer Hauptenergieversorgung oder Hauptleistungsversorgung 100 zum Zuführen elektrischer Energie oder Leistung zu der Motoransteuerschaltung 30, eine Hilfsenergieversorgung oder Hilfsleistungsversorgung 50, die parallel zu der elektrischen Energieversorgungseinheit zwischen dem Spannungswandler 40 und der Motoransteuerschaltung 30 verschaltet ist, und eine elektronische Steuereinheit 60 zum Steuern der Aktionen des elektrischen Motors 20 und des Spannungswandlers 40.
Der Lenkmechanismus 10 beinhaltet eine Lenkwelle 12, wobei die Lenkgreifvorrichtung 11 an ihrem oberen Ende so angebracht und verbunden ist, dass sich die Lenkgreifvorrichtung 11 zusammen mit der Lenkwelle 12 dreht. An dem unteren Ende der Lenkwelle 12 ist ein Ritzel bzw. ein Zahnradgetriebe 13 so angebracht und verbunden, dass es sich zusammen mit dieser dreht. Das Ritzel 13 greift mit den bzw. in die auf einer Profil- oder Zahnstange 14 ausgebildeten Profilzähne(n) oder Zähne(n) ein, um zusammen mit der Profilstange 14 einen Zahnstangenmechanismus zu bilden. An beiden Enden der Profilstange 14 sind (nicht gezeigte) Gelenke von linken und rechten Vorderrädern FWL, FWR auf lenkbare Art und Weise über Spur- oder Gelenksstangen 15L, 15R verbunden. Die linken und rechten Vorderräder FWL, FWR werden in Übereinstimmung mit einer Verschiebung in der Achsenlinienrichtung der Profilstange 14 mit der Drehung der Lenkwelle 12 um ihre Achsenlinie nach rechts und nach links gelenkt.
Mit der Profilstange 14 ist der elektrische Motor 20 für die Lenkunterstützung verbaut. Die Drehachse des elektrischen Motors 20 ist mit der Profilstange 14 über einen Kugelgewindetriebmechanismus 16 verbunden und übt über ihre Rotation eine Lenkkraft auf die linken und rechten Vorderräder FWL, FWR aus, um einen Lenkvorgang zu unterstützen. Der Kugelgewindetriebmechanismus 16 arbeitet als ein Untersetzungsgetriebe und ein rotatorisch-linearer Bewegungswandler, und reduziert die Drehung des elektrischen Motors 20, und wandelt die Drehung in eine lineare Bewegung um und überträgt die lineare Bewegung auf die Profilstange 14.
Auf der Lenkwelle 12 ist ein Lenkdrehmomentsensor 21 angeordnet. Der Lenkdrehmomentsensor 21 gibt ein Signal entsprechend dem Lenkdrehmoment aus, das durch die Drehbetätigung der Lenkgreifeinrichtung 11 auf die Lenkwelle 12 wirkt. Der Wert des Lenkdrehmoments, das über die Signalausgabe des Lenkdrehmoments Sensors 21 erfasst wird, wird nachstehend als ein Lenkdrehmoment Tr bezeichnet. Die Richtung der Betätigung der Lenkgreifeinrichtung 11 wird auf der Grundlage unterschieden, ob der Wert des Lenkdrehmoments Tr positiv oder negativ ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Lenkdrehmoment Tr bei einem Lenken der Lenkgreifeinrichtung 11 nach rechts als ein positiver Wert dargestellt, und wird das Lenkdrehmoment Tr bei einem Lenken der Lenkgreifeinrichtung 11 nach links als ein negativer Wert dargestellt. Demgemäß entspricht die Größe bzw. der Betrag des Lenkdrehmoments Tr dem Absolutwert desselben.
Indem elektrischen Motor 20 ist ein Drehwinkelsensor 22 angeordnet. Der Drehwinkelsensor 22 ist innerhalb des elektrischen Motors 20 angeordnet, und gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Drehwinkelposition eines Rotors des elektrischen Motors 20 aus. Das Erfassungssignal des Drehwinkelsensors 22 wird zum Berechnen des Drehwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit des elektrischen Motors 20 genutzt. Andererseits wird es, da der Drehwinkel des elektrischen Motors 20 proportional zu dem Lenkwinkel der Lenkgreifeinrichtung 11 ist, üblicherweise auch als der Lenkwinkel der Lenkgreifeinrichtung 11 verwendet. Darüber hinaus wird es, da die Drehwinkelgeschwindigkeit, welche die zeitliche Ableitung des Drehwinkels des elektrischen Motors 20 ist, proportional zu der Lenkwinkelgeschwindigkeit der Lenkgreifeinrichtung 11 ist, üblicherweise auch als die Lenkgeschwindigkeit der Lenkgreifeinrichtung 11 verwendet. Nachstehend wird der über das Ausgangssignal des Drehwinkelsensors 22 erfasste Wert des Lenkwinkels der Lenkgreifeinrichtung 11 als ein Lenkwinkel θx bezeichnet, und wird der durch Differenzieren des Lenkwinkels θx nach der Zeit erhaltene Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit als eine Lenkgeschwindigkeit ωx bezeichnet. Die positiven und negativen Werte des Lenkwinkels θx repräsentieren Lenkwinkel aus der neutralen Stellung der Lenkgreifeinrichtung 11 nach rechts bzw. nach links. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die neutrale Stellung der Lenkgreifeinrichtung 11 als ”0” dargestellt, wird der Lenkwinkel aus der neutralen Stellung in die Richtung nach rechts als ein positiver Wert dargestellt, und wird der Lenkwinkel aus der neutralen Stellung in die Richtung nach links als ein negativer Wert dargestellt.
Die Motoransteuerschaltung 30 hat eine Konfiguration, in der 6 Schaltelemente 31 bis 36, die aus MOS-FETs (Metal Oxide Semiconductor Field Transistor; Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) bestehen, eine drei Phasen-Inverterschaltung bilden. Genauer gesagt nimmt sie eine Konfiguration an, in der eine Schaltung, in der das erste Schaltelement 31 und das zweite Schaltelement 32 in Reihe geschaltet sind, eine Schaltung, in der das dritte Schaltelement 33 und das vierte Schaltelement 34 in Reihe geschaltet sind, und eine Schaltung, in der das fünfte Schaltelement 35 und das sechste Schaltelement 36 in Reihe geschaltet sind, parallel geschaltet sind, und eine elektrische Energieversorgungsleitung 37 zu dem elektrischen Motor 20 zwischen den beiden Schaltelementen (31–32, 33–34, 35–36) in jeder der Reihenschaltungen herausgeführt ist.
In der Motoransteuerschaltung 30 ist ein Stromsensor 38 zum Erfassen des durch den elektrischen Motor 20 fließenden elektrischen Stroms angeordnet. Der Stromsensor 38 erfasst jeweils den durch jede der Phasen fließenden elektrischen Strom, und gibt ein dem Wert der erfassten elektrischen Ströme entsprechendes Erfassungssignal an die elektronische Steuereinheit 60 aus. Nachstehend wird der Wert der gemessenen elektrischen Ströme als ein Motorstrom iuvw bezeichnet, und wird der Stromsensor 38 als ein Motorstromsensor 38 bezeichnet. Darüber hinaus kann der der Motoransteuerschaltung 30 zugeführte elektrische Strom (der Ansteuerstrom) durch eine Berechnung des Dreiphasen-Motorstroms iuvw erhalten werden. Der der Motoransteuerschaltung 30 zugeführte elektrische Strom wird als ein Antriebs- oder Ansteuerstrom im bezeichnet.
In jedem der Schaltelemente 31 bis 36 ist ein Gateanschluss mit einer Unterstützungssteuerschaltung 61 (die nachstehend beschrieben wird) der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden, und wird das Tastverhältnis über ein PWM-Steuersignal von der Unterstützungssteuereinheit 61 gesteuert. Dadurch wird die Ansteuerspannung des elektrischen Motors 20 auf eine Sollspannung eingestellt. Darüber hinaus weist, wie in der Zeichnung gezeigt ist, jeder der die Schaltelemente 31 bis 36 bildenden MOS-FETs aus strukturellen Gründen in sich eine parasitäre Diode auf.
Als nächstes wird das elektrische Energieversorgungssystem der elektrischen Servolenkvorrichtung beschrieben.
Die elektrische Energieversorgungseinheit der elektrischen Servolenkvorrichtung beinhaltet die Hauptenergieversorgung 100, den Spannungswandler 40 zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100, die parallel zwischen dem Spannungswandler 40 und der Motoransteuerschaltung 30 verschaltete Hilfsenergieversorgung 50, und eine Steuereinheit für die elektrische Energieversorgung 62 zum Steuern der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers 40, die in der elektronischen Steuereinheit 60 angeordnet ist.
Die Hauptenergieversorgung 100 hat eine Konfiguration, in der eine Hauptbatterie 101, welche eine standardisierte fahrzeuginterne Batterie mit einer Nennausgangsspannung von 12 V ist, und ein Drehstromgenerator 102 mit einer Nennausgangsspannung von 14 V, welcher elektrische Energie durch die Umdrehungen einer Maschine oder eines Motors erzeugt, parallel verschaltet sind. Demzufolge bildet die Hauptenergieversorgung 100 eine fahrzeuginterne 14 V-Batterie.
Die Hauptenergieversorgung 100 liefert üblicherweise elektrische Leistung nicht nur an eine elektrische Servolenkvorrichtung, sondern auch an andere fahrzeuginterne elektrische Lasten, wie beispielsweise ein Fahrlicht. Eine elektrische Energieversorgungs-Quellenleitung 103 ist mit dem Leistungsanschluss (Pluspol) der Hauptbatterie 101 verbunden, und eine Masseleitung 111 ist mit dem Masseanschluss derselben verbunden.
Die elektrische Energieversorgungs-Quellenleitung 103 verzweigt zu einer elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 und einer elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105. Die elektrische Steuersystem-Leistungsleitung 104 dient als eine Energieversorgungsleitung zum Zuführen von elektrischer Leistung nur zu der elektronischen Steuereinheit 60. Die elektrische Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 dient als eine Energieversorgungsleitung zum Zuführen von elektrischer Leistung zu sowohl der Motoransteuerschaltung 30 als auch der elektronischen Steuereinheit 60.
Mit der elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 ist ein Zündschalter 106 verbunden. Mit der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 ist ein Versorgungsrelais für elektrische Leistung 107 verbunden. Das Versorgungsrelais für elektrische Leistung 107 wird durch ein Steuersignal von der Unterstützungssteuereinheit 61 der elektronischen Steuereinheit 60 eingeschaltet, um eine Versorgungsschaltung für elektrische Leistung für den elektrischen Motor 20 zu bilden. Die elektrische Steuersystem-Leistungsleitung 104 ist mit dem Leistungsanschluss (Pluspol) der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden, und beinhaltet eine Diode 108 an einer Position auf dieser näher an der Lastseite (der Seite der elektronischen Steuereinheit 60) als der Zündschalter 106. Die Diode 108 ist so angeordnet, dass ihre Katode zu der elektronischen Steuereinheit 60 hin weist und ihre Anode zu der Hauptleistung Versorgung 100 hin weist, und ist ein Rückflussverhinderungselement, welches die Energiezufuhr nur in der Richtung der Zufuhr elektrischer Leistung erlaubt.
Auf der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 verzweigt eine Verbindungsleitung 109, welche an einer Position näher an der Lastseite als das Versorgungsrelais für elektrische Leistung 107 angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 109 ist an einer Position näher an der Seite der elektronischen Steuereinheit 60 als der Anschlussposition der Diode 108 auf der elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 verbunden. Darüber hinaus ist eine Diode 110 mit der Verbindungsleitung 109 verbunden. Die Diode 110 ist so angeordnet, dass ihre Katode zu der elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 hin weist und ihre Anode zu der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 hinweist. Demgemäß hat sie eine Schaltungskonfiguration, in der elektrische Leistung von der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 über die Verbindungsleitung 109 zu der elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 zugeführt werden kann, aber elektrische Leistung nicht von der elektrischen Steuersystem-Leistungsleitung 104 zu der elektrischen Ansteuersystem Leistungsleitung 105 zugeführt werden kann. Die elektrische Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 und die Masseleitung 111 sind mit dem Spannungswandler 40 verbunden. Darüber hinaus ist die Masseleitung 111 auch mit dem Masseanschluss der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden.
Der Spannungswandler 40 besteht aus einem Kondensator 41, der zwischen der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 und der Masseleitung 111 angeordnet ist, einer Spannungsumwandlungsspule 42, die in der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 näher an der Lastseite als dem Verbindungspunkt des Kondensators 41 seriell verschaltet ist, einem ersten Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43, das zwischen der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 auf der Lastseite der Spannungsumwandlungsspule 42 und der Masseleitung 111 angeordnet ist, einem zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44, das zwischen der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 näher an der Lastseite als an dem Verbindungspunkt des ersten Spannungsumwandlungs-Schaltelement 42 seriell verschaltet ist, und einem Kondensator 45, der zwischen der elektrischen Ansteuersystem-Leistungsleitung 105 auf der Lastseite des zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelements 44 und der Masseleitung 111 angeordnet ist. Mit der Sekundärseite des Spannungswandlers 40 ist eine Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 verbunden.
Obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel MOS-FETs als die Spannungsumwandlung-Schaltelemente 43 und 44 verwendet werden, können andere Schaltelemente verwendet werden. Darüber hinaus weist, wie durch das Schaltungssymbol in der Zeichnung gezeigt ist, jeder der die Spannungsumwandlungs-Schaltelemente 43 und 44 bildenden MOS-FETs aus strukturellen Gründen in sich eine parasitäre Diode auf.
Die Spannungsumwandlung durch den Spannungswandler 40 wird durch die Steuereinheit für elektrische Energieversorgung 62 der elektronischen Steuereinheit 60 gesteuert. Die Steuereinheit für elektrische Energieversorgung 62 gibt ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Periode an die Gateanschlüsse der ersten und zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelemente 43 und 44 aus, und wandelt die von der Hauptenergieversorgung 100 zugeführte elektrische Leistung um, um eine vorbestimmte Ausgangsspannung an der Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 zu erzeugen. In diesem Fall werden die ersten und zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelemente 43 und 44 so gesteuert, dass sie zu einander entgegengesetzt eingeschaltet und ausgeschaltet werden. Der Spannungswandler 40 arbeitet so, dass er das erste Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43 einschaltet und das zweite Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44 ausschaltet und elektrischen Strom durch die Spannungsumwandlungsspule 42 leitet, um elektrische Energie in der Spannungsumwandlungsspule 42 zu speichern, und unmittelbar danach das erste Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43 ausschaltet und das zweite Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44 einschaltet und die in der Spannungsumwandlungsspule 42 gespeicherte elektrische Energie ausgibt.
Die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelements 44 wird durch den Kondensator 45 geglättet. Demgemäß wird eine stabile umgewandelte elektrische Leistung von der Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 ausgegeben. In diesem Fall können mehrere Kondensatoren mit unterschiedlichen Frequenzkennlinien parallel verschaltet sein, um die Glättungseigenschaften zu verbessern. Darüber hinaus entfernt der Kondensator 41 Rauschen für die Hauptenergieversorgung 100.
Die umgewandelte Spannung (die Ausgangsspannung) des Spannungswandlers 40 ist durch Steuern des Tastverhältnisses der ersten und zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelemente 43 und 44 (PWM-Steuerung) einstellbar. Der Spannungswandler 40 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass er die Ausgangsspannung zum Beispiel innerhalb des Bereichs von 20 V bis 50 V einstellen kann. Als der Spannungswandler 40 können universelle Gleichsignal-Gleichsignal-Wandler bzw. DC-DC-Wandler verwendet werden.
Die Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 verzweigt zu einer Leitung für umgewandelte Ansteuerung 113 und einer Lade-Entlade-Leitung 114. Die Leitung für umgewandelte Ansteuerung 113 ist mit dem Leistungszufuhrabschnitt der Motoransteuerschaltung 30 verbunden. Die Lade-Entlade-Leitung 114 ist mit dem positiven Anschluss bzw. Pluspol der Hilfsenergieversorgung 50 verbunden.
Die Hilfsenergieversorgung 50 ist eine elektrische Speichereinrichtung, welche mit der Ausgangsleistung des Spannungswandlers 40 geladen wird und ihre gespeicherte elektrische Energie der Motoransteuerschaltung 30 zuführt, um die Hauptenergieversorgung 100 zu unterstützen, wenn an der Motoransteuerschaltung 30 eine große elektrische Leistung benötigt wird. Demgemäß ist die Hilfsenergieversorgung 50 durch Verbinden mehrerer Speicherzellen in Serie so konfiguriert, dass eine Spannung entsprechend der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers 40 erzeugt werden kann. Der Masseanschluss der Hilfsenergieversorgung 50 ist mit der Masseleitung 111 verbunden. Als Hilfsenergieversorgung 50 können zum Beispiel Kondensatoren (elektrische Doppelschicht-Kondensatoren) verwendet werden.
Auf der Ausgangsseite des Spannungswandlers 40 sind ein Stromsensor 51 und ein Spannungssensor 52 angeordnet. Der Stromsensor 51 erfasst den durch die Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 fließenden elektrischen Strom, das heißt, den Ausgangsstrom des Spannungswandlers 40, und gibt ein Signal entsprechend dem erfassten Wert desselben an die Steuereinheit für Zufuhr elektrischer Leistung 62 aus. Darüber hinaus erfasst der Spannungssensor 52 die Spannung zwischen der Leitung für umgewandelte elektrische Leistung 112 und der Masseleitung 111, das heißt, die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40, und gibt ein Signal entsprechend dem erfassten Wert desselben an die Steuereinheit für Zufuhr elektrischer Leistung 62 aus. Nachstehend wird der Stromsensor 51 als ein Umwandlungsstromsensor 51 bezeichnet, und wird der erfasste Wert des elektrischen Stroms als ein Umwandlungsstrom iout bezeichnet. Darüber hinaus wird der Spannungssensor 52 als ein Umwandlungsspannungssensor 52 bezeichnet, und wird der erfasste Wert der Spannung als eine umgewandelte Spannung oder Umwandlungspannung vout bezeichnet. Der Umwandlungsstromsensor 51 entspricht der erfindungsgemäßen Umwandlungsstrom-Erfassungseinrichtung.
In dem Spannungswandler 40 ist ein Temperatursensor 54 zum Erfassen des Wärmeerzeugungszustands des Spannungswandlers 40 angeordnet. Der Temperatursensor 54 ist an einem Element befestigt, das unter den Elementen in dem Spannungswandler 40 wahrscheinlich am frühesten einen Überhitzungszustand aufgrund des durch das Element fließenden elektrischen Stroms erreicht, um die Temperatur des Elements zu erfassen. Zum Beispiel ist er auf dem ersten Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43, dem zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44, oder dergleichen angeordnet. Der Temperatursensor 54 gibt ein Signal entsprechend der erfassten Temperatur an die Steuereinheit für Zufuhr elektrischer Energie 62 aus. Nachstehend wird der Temperatursensor 54 als ein Spannungswandler-Temperatursensor 54 bezeichnet, und wird die durch den Spannungswandler-Temperatursensor 54 erfasste Temperatur als eine Spannungswandlertemperatur Tb bezeichnet. Das Verfahren zum Erfassen der Temperatur des Spannungswandlers 40 ist nicht auf solche Verfahren beschränkt, bei welchen die Temperatur durch einen Temperatursensor direkt erfasst wird, und kann eines von solchen sein, bei welchen die Temperatur durch Nutzen eines auf der Grundlage eines durch ein Schaltungselement fließenden elektrischen Stroms berechneten Schätzwerts indirekt erfasst wird. Der Spannungswandler-Temperatursensor 54 entspricht der erfindungsgemäßen Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung.
Darüber hinaus ist auf der Lade-Entlade-Leitung 114 ein Stromsensor 53 angeordnet. Der Stromsensor 53 erfasst den durch die Lade-Entlade-Leitung 114 fließenden elektrischen Strom, das heißt den durch die Hilfsenergieversorgung 50 fließenden Lade-Entlade-Strom, und gibt ein Signal entsprechend dem erfassten Wert desselben an die Steuereinheit für elektrische Energieversorgung 62 aus. Der Stromsensor 53 unterscheidet die Richtung des elektrischen Stroms, das heißt unterscheidet den Ladestrom, der von dem Spannungswandler 40 zu der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, und den Entladestrom, der von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30 fließt, und erfasst die Größe desselben. Nachstehend wird der Stromsensor 53 als ein Lade-Entlade-Stromsensor 53 bezeichnet, und wird der Wert des erfassten elektrischen Stroms als ein Lade-Entlade-Strom isub bezeichnet. Wenn die Fließrichtung des elektrischen Stroms identifiziert wird, wird sie als ein Ladestrom isub oder ein Entladestrom isub bezeichnet.
Je besser der Ladestatus ist (je größer die Menge gespeicherter Ladungen ist), desto höher wird die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50. Obwohl elektrische Leistung von dem Spannungswandler 40 der Motoransteuerschaltung 30 zugeführt wird, wenn der elektrische Motor 20 durch eine noch zu beschreibende Lenkunterstützungssteuerung angesteuert wird, nimmt die Ausgangsspannung des Spannungswandlers 40 ab, wenn die von dem elektrische Motor 20 verwendete elektrische Leistung über die Nennausgabe des Spannungswandlers 40 hinaus zunimmt. Dadurch überschreitet die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 die Ausgangsspannung des Spannungswandlers 40, und wird dann elektrische Leistung von der Hilfsenergieversorgung 50 an den elektrischen Motor 20 geliefert. Somit wird elektrische Leistung von der Hilfsenergieversorgung 50 an den elektrischen Motor 20 geliefert, um den vorübergehenden Unterschuss der Ausgabe des Spannungswandlers 40 zu kompensieren. In einer Situation, in der der Elektrizitätsverbrauch in dem elektrischen Motor 20 gering ist und die Hilfsenergieversorgung 50 nicht voll aufgeladen wurde, wird die Hilfsenergieversorgung 50 durch die Ausgabe des Spannungswandlers 40 aufgeladen.
Die Hilfsenergieversorgung 50 erzeugt Wärme durch Laden und Entladen. Insbesondere dann, wenn starke Lenkvorgänge häufig wiederholt werden, nimmt der Schwankungsbereich der Last des elektrischen Motors 20 zu, und werden das Laden und das Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 häufig wiederholt, so dass daher die Wärmeerzeugungsmenge derselben zunimmt. Demgemäß ist auf der Hilfsenergieversorgung 50 ein Temperatursensor 55 angeordnet, um deren Wärmeerzeugungszustand zu erfassen. Der Temperatursensor 55 ist zum Beispiel derart angeordnet, dass er auf dem Gehäuse der Hilfsenergieversorgung 50 befestigt ist, und gibt ein Signal entsprechend der erfassten Temperatur aus. Nachstehend wird der Temperatursensor 55 als ein Hilfsenergieversorgungs-Temperatursensor 55 bezeichnet, und wird die durch den Hilfsenergieversorgungs-Temperatursensor 55 erfasste Temperatur als eine Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts bezeichnet. Das Verfahren zum Erfassen der Temperatur der Hilfsenergieversorgung 50 ist nicht auf solche beschränkt, bei welchen die Temperatur direkt durch einen Temperatursensor erfasst wird, und kann ein solches sein, bei welchem die Temperatur indirekt durch Nutzen eines auf der Grundlage eines durch die Hilfsenergieversorgung 50 fließenden elektrischen Stroms berechneten Schätzwerts erfasst wird. Der Hilfsenergieversorgungs-Temperatursensor 55 entspricht der erfindungsgemäßen Hilfsenergieversorgungs-Temperaturerfassungseinrichtung.
Als nächstes wird die elektronische Steuereinheit 60 beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 60 ist so konfiguriert, dass sie als einen Hauptteil einen aus einer zentralen Verarbeitungseinheit bzw. CPU, einem Festspeicher bzw. ROM, einem Direktzugriffsspeicher bzw. RAM und dergleichen bestehenden Mikrocomputer beinhaltet, und ist vom funktionellen Standpunkt aus gesehen grob in eine Unterstützungssteuereinheit 61 und eine Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 unterteilt. Die Unterstützungssteuereinheit 61 ist mit einem Lenkdrehmomentsensor 21, einem Drehwinkelsensor 22, einem Motorstromsensor 38, und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 verbunden, und führt diesen Signale zu, die jeweils ein Lenkdrehmoment Tr, einen Lenkwinkel θx, einen Motorstrom iuvw, und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vx repräsentieren. Die Unterstützungssteuereinheit 61 ist so konfiguriert, dass sie in der Lage ist, wechselseitig ein Signal zu der Steuereinheit für elektrische Energieversorgung 62 zu senden und von dieser zu empfangen, und auf der Grundlage der Sensorsignale und Information von der Steuereinheit für elektrische Energieversorgung 62 ein PWM-Steuersignal an die Motoransteuerschaltung 30 auszugeben, um die Ansteuerung des elektrischen Motors 20 zu steuern und den Lenkvorgang eines Fahrers zu unterstützen.
Die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 steuert das Laden und das Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 durch Steuern der Spannungsumwandlung des Spannungswandlers 40. Die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 ist mit einem Umwandlungsstromsensor 51, einem Umwandlungsspannungssensor 52, einem Spannungswandler-Temperatursensor 54, einem Lade-Entlade-Stromsensor 53, und einem Hilfsenergieversorgungs-Temperatursensor 55 verbunden, und führt diesen Sensorsignale zu, die jeweils einen Umwandlungsstrom iout, eine Umwandlungsspannung vout, eine Spannungswandlertemperatur Tb, einen Lade-Entlade-Strom isub, und eine Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts repräsentieren. Die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 gibt ein PWM-Steuersignal an den Spannungswandler 40 auf der Grundlage der Sensorsignale und Information von der Unterstützungssteuereinheit 61 aus. Der Spannungswandler 40 ändert die umgewandelte Spannung, welche die Ausgangsspannung desselben ist, durch Steuern des Tastverhältnisses der ersten und zweiten Spannungsumwandlungs-Schaltelemente 43 und 44 in Übereinstimmung mit dem zugeführten PWM-Steuersignal.
Als nächstes wird der durch die Unterstützungssteuereinheit 61 der elektronischen Steuereinheit 60 durchgeführte Lenkunterstützungs-Steuerprozess beschrieben. 2 zeigt eine durch die Unterstützungssteuereinheit 61 durchgeführte Lenkunterstützungs-Steuerroutine. Die Lenkunterstützungs-Steuerroutine ist als ein Steuerprogramm in einem Festspeicher bzw. ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert, wird durch Einschalten eines Zündschalters 106 in Gang gesetzt, und wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus wiederholt ausgeführt.
Nachdem die Steuerroutine begonnen hat, liest die Unterstützungssteuereinheit 61 in Schritt S11 zunächst eine durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasste Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und ein durch den Lenkdrehmomentsensor 21 erfasstes Lenkdrehmoment Tr ein.
Darauffolgend wird in Schritt S12 unter Bezugnahme auf eine in 3 gezeigte Unterstützungsdrehmomenttabelle ein Grundunterstützungsdrehmoment Tas in Übereinstimmung mit der zugeführten Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und dem Lenkdrehmoment Tr berechnet. Die Unterstützungsdrehmomenttabelle ist in dem Festspeicher der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert, wobei das Grundunterstützungsdrehmoment Tas so festgelegt ist, dass es in Übereinstimmung mit der Zunahme des Lenkdrehmoments Tr zunimmt, und ihr Wert umso größer wird, je niedriger die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx wird. Obwohl die in 3 gezeigte Unterstützungsdrehmomenttabelle die Kennlinie des Grundunterstützungsdrehmoment Tas für das Lenkdrehmoment in die Richtung nach rechts repräsentiert, ist für die Kennlinie der Richtung nach links nur die Richtung entgegengesetzt, und ist die Größe dieselbe wie für die Kennlinie in die Richtung nach rechts.
Darauf folgend berechnet in Schritt 813 die Unterstützungssteuereinheit 61 ein Sollanweisungsdrehmoment T* durch Addieren eines Kompensationsdrehmoments zu dem Grundunterstützungsdrehmoment Tas. Das Kompensationsdrehmoment wird als eine Summe einer Rückstellkraft in die Grundposition der Lenkwelle 12, welche proportional zu dem Lenkwinkel θx zunimmt, und einer der Drehung der Lenkwelle 12 entgegengesetzten Widerstandskraft, welche proportional zu der Lenkgeschwindigkeit ωx zunimmt, berechnet. Für diese Berechnung wird der Drehwinkel des elektrischen Motors 20 durch den Drehwinkelsensor 22 (entsprechend dem Lenkwinkel θx der Lenkgreifeinrichtung 11) berechnet. Darüber hinaus wird die Lenkgeschwindigkeit ωx durch Differenzieren des Lenkwinkels θx der Lenkgreifeinrichtung 11 nach der Zeit erhalten.
Als nächstes berechnet in Schritt S14 die Unterstützungssteuereinheit 61 einen Sollstrom ias* proportional zu dem Sollanweisungsdrehmoment T. Der Sollstrom ias* wird durch Teilen des Sollanweisungsdrehmoments T* durch eine Drehmomentkonstante erhalten.
Darauf folgend liest in Schritt S15 die Unterstützungssteuereinheit 61 einen oberen Grenzstrom imax von der Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 ein. Der obere Grenzstrom imax wird in Übereinstimmung mit dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 während der durch die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 durchgeführten Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr festgelegt, und repräsentiert die obere Grenze des elektrischen Stroms, der in dem elektrischen Motor 20 fließen darf, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die obere Grenze des Ansteuerstroms im, der der Motoransteuerschaltung 30 zuzuführen ist. Als nächstes wird in Schritt S16 beurteilt, ob der in dem vorangehenden Schritt S14 berechnete Sollstrom ias* den oberen Grenzstrom imax überschreitet oder nicht, und wenn der Sollstrom ias* den oberen Grenzstrom imax überschreitet (S16: Ja), wird in Schritt 817 der obere Grenzstrom imax als ein neuer Sollstrom ias* festgelegt. Andererseits wird dann, wenn der Sollstrom ias* den oberen Grenzstrom imax nicht überschreitet (S16: Nein), der Sollstrom ias* nicht verändert.
Somit ist der Sollstrom ias* festgelegt, und dann liest in Schritt S18 die Unterstützungssteuereinheit 61 den durch den elektrischen Motor 20 fließenden Motorstrom iuvw von dem Motorstromsensor 38 ein. Darauf folgend wird in Schritt S19 der Motorstrom iuvw in den Ansteuerstrom im umgewandelt, welcher ein Eingangsstrom der Motoransteuerschaltung 30 ist, wird eine Abweichung Δi zwischen dem Ansteuerstrom im und dem vorangehend berechneten Sollstrom ias* berechnet, und wird eine Sollanweisungsspannung vm* über eine Rückkopplungssteuerung auf der Grundlage der Abweichung Δi berechnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine PI-Steuerung (proportional-integrale Steuerung) auf der Grundlage der Abweichung Δi durchgeführt. Der Motorstromsensor 38 zum Erfassen des Motorstroms iuvw und der funktionelle Teil der Unterstützungssteuereinheit 61 zum Umwandeln des Motorstroms iuvw in den Ansteuerstrom im entsprechen der erfindungsgemäßen Aktuatorstrom-Erfassungseinrichtung.
Dann gibt in Schritt S20 die Unterstützungssteuereinheit 61 ein PWM-Steuersignal entsprechend der Sollanweisungsspannung vm* an die Motoransteuerschaltung 30 aus und verlässt die Steuerroutine. Die Steuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus wiederholt ausgeführt. Demgemäß wird durch die Ausführung der Steuerroutine das Tastverhältnis der Schaltelemente 31 bis 36 in der Motoransteuerschaltung 30 eingestellt, um die Ansteuerung des elektrischen Motors 20 zu steuern, und wird ein gewünschtes Unterstützungsdrehmoment in Übereinstimmung mit dem Lenkvorgang eines Fahrers erhalten.
Während der Ausführung einer solchen Lenkunterstützungssteuerung, insbesondere bei einem stationären Lenkvorgang und bei einem Lenken mittels der Greifeinrichtung bei Fahren mit geringer Geschwindigkeit, wird eine große elektrische Leistung benötigt. Es wird jedoch nicht bevorzugt, die Kapazität der Hauptenergieversorgung 100 für einen vorübergehenden Verbrauch großer elektrischer Leistung zu erhöhen. Daher wird bei der elektrischen Servolenkvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht die Kapazität der Hauptenergieversorgung 100 vergrößert, sondern beinhaltet sie anstelle dessen die Hilfsenergieversorgung 50, um die elektrische Energieversorgung der Hauptenergieversorgung 100 bei einem vorübergehenden Verbrauch großer elektrischer Leistung zu unterstützen. Darüber hinaus beinhaltet sie den Spannungswandler 40, um den elektrischen Motor 20 effizient anzusteuern, und bildet ein System zum Liefern einer umgewandelten elektrischen Leistung an den elektrischen Motor 20.
Wenn die Lenkunterstützungssteuerung durchgeführt wird, um den elektrischen Motor 20 anzutreiben bzw. anzusteuern, erzeugen der Spannungswandler 40 und die Hilfsenergieversorgung 50 Wärme. Daher erfasst in der nachstehend beschriebenen Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die Spannungswandlertemperatur Tb und die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts, und senkt sie, wenn zumindest eine der erfassten Temperaturen die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur überschreitet, den oberen Grenzstrom imax, um die dem elektrischen Motor 20 zugeführte elektrische Leistung zu begrenzen und verhindert dadurch das Überhitzen des Spannungswandlers 40 und der Hilfsenergieversorgung 50. Wenn die Überhitzungsverhinderungssteuerung durchgeführt wird, erzeugt dann, wenn der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen sind, in manchen Fällen, auch obwohl eine(r) derselben eine ausreichende Temperaturspanne aufweist, die bzw. der andere Wärme und erreicht die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur früher. In solchen Fällen kann die Kapazität der elektrischen Energieversorgung einer elektrischen Energieversorgungseinheit nicht effizient genutzt werden, und kommt es dazu, dass die Lenkunterstützung früh bzw. in einer früheren Stufe begrenzt wird.
Dann steuert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Ausgangsstrom des Spannungswandlers 40 und den Lade-Entlade-Strom der Hilfsenergieversorgung 50, und wird ein gutes Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 unter dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 erreicht, und wird der Zeitpunkt, zu dem die Überhitzungsverhinderung beginnt, soweit wie möglich verzögert.
Nachstehend wird der durch die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 durchgeführte Steuerprozess für elektrische Energiezufuhr beschrieben. 4 zeigt eine Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr, die durch die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 durchgeführt wird. Die Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr ist als ein Steuerprogramm in einem Festspeicher der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert, wird durch Einschalten eines Zündschalters 106 in Gang gesetzt, und wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus wiederholt ausgeführt.
Nachdem die Steuerroutine begonnen hat, liest die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S31 zunächst die durch den Spannungswandler-Temperatursensor 54 erfasste Spannungswandlertemperatur Tb und die durch den Hilfsenergieversorgung-Temperatursensor 55 erfasste Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts ein. Darauf folgend legt in Schritt S32 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den oberen Grenzstrom imax auf der Grundlage der Spannungswandlertemperatur Tb und der Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts fest. Der obere Grenzstrom imax ist die obere Grenze des der Motoransteuerschaltung 30 zugeführten elektrischen Stroms (Ansteuerstrom), und festgelegt, um das Überhitzen des Spannungswandlers 40 und der Hilfsenergieversorgung 50 zu verhindern. Der obere Grenzstrom imax wird auf der Grundlage eines oberen Grenzstroms ibmax, der entsprechend zu der Spannungswandlertemperatur Tb festgelegt wird, und eines oberen Grenzstroms ismax, der entsprechend zu der Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts festgelegt wird, erhalten.
Der durch die Spannungswandlertemperatur Tb festgelegte obere Grenzstrom ibmax wird auf einen vorbestimmten maximalen Strom imax0 festgelegt, wenn die Spannungswandlertemperatur Tb gleich der Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Tb0 des Spannungswandlers 40 oder kleiner ist, und wird auf einen Wert festgelegt, welcher in Übereinstimmung mit der Temperaturelevation desselben abnimmt, wenn die Spannungswandlertemperatur Tb die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Tb0 überschreitet.
Der durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts festgelegte obere Grenzstrom ismax wird auf einen vorbestimmten maximalen Strom imax0 festgelegt, wenn die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts gleich der Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Ts0 der Hilfsenergieversorgung 50 oder kleiner ist, und wird auf einen Wert festgelegt, welcher in Übereinstimmung mit der Temperaturelevation derselben abnimmt, wenn die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Ts0 überschreitet.
Der obere Grenzstrom imax wird auf den kleineren Wert des durch die Spannungswandlertemperatur Tb festgelegten oberen Grenzstroms ibmax und des durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts festgelegten oberen Grenzstroms ismax nach einem Vergleich derselben festgelegt. Der Prozess zum Festlegen des oberen Grenzstroms imax kann durch Speichern der in den 5 und 6 gezeigten Kennlinien als Tabellen oder durch Berechnungsformeln in einem Festspeicher der elektronischen Steuereinheit 60 und dann Auslesen der Kennlinien durchgeführt werden. Der Prozess, bei dem die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den oberen Grenzstrom imax festlegt (S32), und der Prozess, bei dem auf der Grundlage des oberen Grenzstroms imax die Unterstützungssteuereinheit 61 den Ansteuerstrom der Motoransteuerschaltung 30 auf den oberen Grenzstrom imax oder weniger begrenzt (S15 bis S17), entsprechen der erfindungsgemäßen Überhitzungsverhinderungseinrichtung.
Darauffolgend beurteilt in Schritt S33 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62, ob sich die Hilfsenergieversorgung 50 in einem voll geladenen Zustand befindet oder nicht. Der Ladezustand (Speicherzustand) der Hilfsenergieversorgung 50 wird durch eine Ladezustand-Erfassungsroutine, die sich von dieser Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr unterscheidet, beurteilt, und in diesem Schritt S33 wird das Ergebnis der Beurteilung durch eine Ladezustand-Erfassungsroutine eingelesen. Der Ladezustand der Hilfsenergieversorgung 50 kann durch Messen der Anschlussspannung der Hilfsenergieversorgung 50 erfasst werden. Die Anschlussspannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist gleich der Umwandlungsspannung vout, die durch den Umwandlungsspannungssensor 52 erfasst wird, wenn der Lade-Entlade-Strom isub, der durch den Lade-Entlade-Stromsensor 53 erfasst wird, null ist, das heißt, wenn weder der Ladestrom noch der Entladestrom fließt. Demgemäß wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Ladezustand der Hilfsenergieversorgung 50 auf der Grundlage des Lade-Entlade-Stroms isub und der Umwandlungsspannung vout beurteilt.
7 zeigt eine Ladezustand-Erfassungsroutine, die durch die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 durchgeführt wird. Die Ladezustand-Erfassungsroutine ist als ein Steuerprogramm in einem Festspeicher oder dergleichen der Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr gespeichert, und wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus wiederholt ausgeführt. Wenn die Ladezustand-Erfassungsroutine begonnen hat, liest die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 zunächst den durch den Lade-Entlade-Stromsensor 53 erfassten Lade-Entlade-Strom isub ein. Darauf folgend wird in Schritt 352 beurteilt, ob der Lade-Entlade-Strom isub null ist oder nicht, das heißt ob weder der Ladestrom noch der Entladestrom fließt oder nicht. Wenn der Lade-Entlade-Strom isub nicht null ist, beendet die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die Routine.
Die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 wiederholt einen solchen Prozess dahingehend, dass dann, wenn der Lade-Entlade-Strom isub als null erfasst wird (S52: Ja), in Schritt S53 die durch den Umwandlungsspannungssensor 52 erfasste Umwandlungsspannung vout eingelesen wird. Darauf folgend wird in Schritt S54 beurteilt, ob die Umwandlungsspannung vout kleiner ist als eine Referenzspannung v0 zum Beurteilen einer Vollladung oder nicht. Wenn die Umwandlungsspannung vout gleich der Referenzspannung v0 oder höher ist, wird in Schritt S55 beurteilt, dass sich die Hilfsenergieversorgung 50 in einem voll geladenen Zustand befindet, und wird ein Kennzeichenbit bzw. Flag F auf ”1” gesetzt, und wenn die Umwandlungsspannung vout niedriger ist als die Referenzspannung v0, wird in Schritt S56 beurteilt, dass sich die Hilfsenergieversorgung 50 nicht in einem voll geladenen Zustand befindet, und wird das Kennzeichenbit F auf ”0” gesetzt. Nachdem die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Ladezustand der Hilfsenergieversorgung 50 beurteilt und das Kennzeichenbit F gesetzt hat, beendet sie diese Routine. Durch Wiederholen eines solchen Prozesses kann der neueste Ladezustand (Speicherzustand) der Hilfsenergieversorgung 50 aus dem Setzzustand des Kennzeichenbits F beurteilt werden.
Nun zu der Beschreibung der in 4 gezeigten Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr zurückkehrend, liest in Schritt S33 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 das Kennzeichenbit F ein, um den Ladezustand der Hilfsenergieversorgung 50 zu beurteilen, und führt die Prozesse in den Schritten S46 bis S48 aus, wenn sich die Hilfsenergieversorgung 50 in einem voll geladenen Zustand befindet (F = 1). Andererseits werden dann, wenn sich die Hilfsenergieversorgung 50 nicht in einem voll geladenen Zustand befindet (F = 0), die Prozesse in den Schritten S34 bis S45 durchgeführt. Diese Prozesse, die durchgeführt werden, wenn sich die Hilfsenergieversorgung 50 nicht in einem voll geladenen Zustand befindet, entsprechen den Prozessen, die durch die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung und die Stromsteuereinrichtung gemäß der Erfindung durchgeführt werden.
Wenn sich die Hilfsenergieversorgung 50 nicht in einem voll geladenen Zustand befindet, berechnet in Schritt S34 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 eine Spannentemperatur Ts1 der Hilfsenergieversorgung 50 und eine Spannentemperatur Tb1 des Spannungswandlers 40 unter Verwendung der folgenden Gleichungen (1) und (2). Ts1 = Tsmax – Ts (1) Tb1 = Tbmax – Tb (2)
Hierin ist Tsmax die höchste Temperatur, bei der die Hilfsenergieversorgung 50 betreibbar ist. Darüber hinaus ist Tbmax die höchste Temperatur, bei der der Spannungswandler 40 betreibbar ist. Tsmax und Tbmax entsprechen der festgelegten zulässigen Temperatur gemäß der Erfindung. In diesem Fall wird es bevorzugt, Tsmax und Tbmax auf dieselben Werte wie jeweils die vorstehend erwähnten Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperaturen Ts0 und Tb0 festzulegen.
Da die Spannentemperaturen Ts1 und Tb1 Temperaturen sind, die durch Subtrahieren der erfassten Temperaturen Ts und Tb von jeweils den höchsten Temperaturen Tsmax und Tbmax erhalten werden, werden sie umso kleiner, je näher die erfassten Temperaturen Ts und Tb an den höchsten Temperaturen Tsmax und Tbmax liegen, und werden sie umgekehrt umso größer, je weiter die erfassten Temperaturen Ts und Tb von den höchsten Temperaturen Tsmax und Tbmax entfernt sind. Demgemäß repräsentieren die Spannentemperaturen Ts1 und Tb1 die Temperaturspannen.
Darauffolgend beurteilt in Schritt S35 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62, ob der durch Subtrahieren der Spannentemperatur Tb1 von der Spannentemperatur Ts1 (Ts1 – Tb1) erhaltene Wert kleiner ist als ein Referenzwert K1 oder nicht. Der Referenzwert K1 ist eine voreingestellte Konstante von null oder größer. Wenn die Beurteilung in Schritt S35 ”Ja” lautet, beurteilt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S36 weiter, ob der durch Subtrahieren der Spannentemperatur Ts1 von der Spannentemperatur Tb1 (Tb1 – Ts1) erhaltene Wert kleiner ist als ein Referenzwert K2 oder nicht. Der Referenzwert K2 ist ebenfalls eine voreingestellte Konstante von null oder größer. Wenn die Beurteilung in Schritt S36 ”Ja” lautet, ist die Differenz zwischen der Spannentemperatur Ts1 und der Spannentemperatur Tb1 klein, und sind der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 gut ausgeglichen. Nachstehend wird ein Zustand, in dem der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsleistungsversorgung 50 somit gut ausgeglichen sind, als ein korrekt bzw. geeignet ausgeglichener Zustand bezeichnet.
Wenn der geeignet ausgeglichene Zustand auf der Grundlage der Beurteilungen in den Schritten S35 und S36 erfasst ist, liegt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S37 einen Sollumwandlungsstrom iout* auf einen voreingestellten ersten Strom i1 fest.
Andererseits ist dann, wenn in Schritt 35 mit ”Nein” beurteilt wird, das heißt wenn Ts1 – Tb1 ≥ K1 ist, die Spannentemperatur Tb1 des Spannungswandlers 40 kleiner als die Spannentemperatur Ts1 der Hilfsenergieversorgung 50, und ist die Differenz zwischen diesen Spannentemperaturen der Referenzwert K1 oder größer. Demgemäß sind in diesem Fall der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen, und befindet sich der Spannungswandler 40 im Vergleich mit der Hilfsenergieversorgung 50 näher an einem Überhitzungszustand. Nachstehend wird ein Wärmeerzeugungszustand in einem solchen Gleichgewicht als ein Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugungszustand bezeichnet.
Wenn der Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugungszustand auf der Grundlage der Beurteilung in Schritt S38 erfasst wird, legt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S38 den Sollumwandlungsstrom iout* des Spannungswandlers 40 auf einen voreingestellten vierten Strom i4 fest. Der vierte Strom i4 wird auf einen Wert eines elektrischen Stroms kleiner als der erste Strom i1 festgelegt.
Wenn in Schritt S35 mit ”Ja” beurteilt wird und weiter in Schritt S36 mit ”Nein” beurteilt wird, das heißt wenn Tb1 – Ts1 ≥ K2 ist, ist die Spannentemperatur Ts1 der Hilfsenergieversorgung 50 kleiner als die Spannentemperatur Tb1 des Spannungswandlers 40, und ist die Differenz zwischen diesen Spannentemperaturen der Referenzwert K2 oder größer. Demgemäß sind in diesem Fall der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen, und befindet sich die Hilfsenergieversorgung 50 im Vergleich mit dem Spannungswandler 40 näher an einem Überhitzungszustand. Nachstehend wird ein Wärmeerzeugungszustand in einem solchen Gleichgewicht als ein Hilfsenergieversorgungs-Überschusswärmeerzeugungszustand bezeichnet.
Wenn ein Vorliegen des Hilfsenergieversorgungs-Überschusswärmeerzeugungszustands beurteilt wird (S36: Nein), legt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Sollumwandlungsstrom iout* des Spannungswandlers 40 wie folgt auf der Grundlage der Größe des der Motoransteuerschaltung 30 zugeführten Ansteuerstroms im fest. Zunächst wird in Schritt S39 beurteilt, ob der Ansteuerstrom im größer ist als der zweite Strom i2 oder nicht. Der Ansteuerstrom im wird aus dem Motorstrom iuvw berechnet, wenn die Unterstützungssteuereinheit 61 die vorstehend erwähnte Lenkunterstützungssteuerung durchführt. Demgemäß liest die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Ansteuerstrom im von der Unterstützungssteuereinheit 61 ein und vergleicht den Ansteuerstrom im mit dem zweiten Strom i2. Der zweite Strom i2 wurde auf einen Stromwert größer als der erste Strom i1 festgelegt. Der Ansteuerstrom im kann durch einen Stromsensor erfasst werden, der an dem Energiezufuhrabschnitt der Motoransteuerschaltung 30 angeordnet ist.
Wenn der Ansteuerstrom im als größer als der zweite Strom i2 beurteilt wird (S39: Ja), legt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S40 den Sollumwandlungsstrom iout* auf den zweiten Strom i2 fest. Der zweite Strom i2 wurde auf einen Stromwert größer als der erste Strom i1 festgelegt. Andererseits wird dann, wenn der Ansteuerstrom im als der zweite Strom i2 oder kleiner beurteilt wird (S39: Nein), in Schritt S41 beurteilt, ob der Ansteuerstrom im kleiner als der dritte Strom i3 ist oder nicht. Wenn der Ansteuerstrom im als kleiner als der dritte Strom i3 beurteilt wird (S41: Ja), wird in Schritt S42 der Sollumwandlungsstrom iout* auf den dritten Strom i3 festgelegt. Der dritte Strom i3 wurde auf einen Wert eines elektrischen Stroms kleiner als der erste Strom i1 festgelegt.
Wenn in Schritt S41 mit ”Nein” beurteilt wird, das heißt, wenn der Ansteuerstrom im als der zweite Strom i2 oder kleiner und als der dritte Strom i3 oder größer (i3 ≤ im ≤ i2) beurteilt wird, legt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Sollumwandlungsstrom iout* auf denselben Wert wie der Ansteuerstrom im fest.
Nach dem Festlegen des Sollumwandlungsstroms iout* in Übereinstimmung mit dem Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen liest die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den gegenwärtigen Umwandlungsstrom iout, der durch den Umwandlungsstromsensor 51 erfasst wurde, ein. Als nächstes steuert in Schritt S45 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 auf der Grundlage der Abweichung Δiout zwischen dem Sollumwandlungsstrom iout* und dem tatsächlichen Umwandlungsstrom iout (iout* – iout) so, dass die Abweichung Δi zu null wird. In diesem Fall ändert die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 durch Einstellen des Tastverhältnisses des PWM-Signals, das an das erste Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43 und das zweite Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44 ausgegeben wird, um eine Rückkopplungssteuerung derart durchzuführen, dass der Umwandlungsstrom im gleich dem Sollumwandlungsstrom iout* wird.
Darüber hinaus legt dann, wenn in Schritt S33 beurteilt wird, dass sich die Hilfsenergieversorgung 50 in einem voll geladenen Zustand befindet, die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S46 den Soll-Lade-Endlade-Strom isub* auf null fest (isub = 0). Als nächstes wird in Schritt S47 der durch den Lade-Entlade-Stromsensor 53 erfasste Lade-Entlade-Strom isub eingelesen. Darauf folgend steuert in Schritt S48 die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 auf der Grundlage der Abweichung Δisub zwischen dem soll-Lade-Entlade-Strom isub* und dem tatsächlichen Lade-Entlade-Strom isub (isub* – isub) derart, dass die Abweichung Δi zu null wird. In diesem Fall ändert die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 durch Einstellendes Tastverhältnis des PWM-Signals, das an das erste Spannungsumwandlungs-Schaltelement 43 und das zweite Spannungsumwandlungs-Schaltelement 44 ausgegeben wird, um eine Rückkopplungssteuerung derart durchzuführen, dass der Lade-Entlade-Strom isub zu null wird (dass weder der Ladestrom noch der Entladestrom durch die Hilfsenergieversorgung 50 fließt).
Auch in dem Fall, in dem die Spannungsumwandlung mit dem auf null festgelegten Lade-Entlade-Strom isub gesteuert wird, nimmt, wenn die Motoransteuerschaltung 30 eine große elektrische Leistung verbraucht, die Ausgangsspannung des Spannungswandlers 40 aufgrund des Unterschusses der Ausgangsleistung des Spannungswandlers 40 ab. Daher liefert die Hilfsenergieversorgung 50 elektrische Leistung an die Motoransteuerschaltung 30, um den Unterschuss der Leistung des Spannungswandlers 40 zu kompensieren.
Nachdem die Steuereinheit für Zufuhr elektrischer Energie 62 die umgewandelte Spannung in Schritt S45 oder Schritt S48 gesteuert hat, beendet die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 einmal bzw. für dieses Mal die Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr. Die Steuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus wiederholt ausgeführt. Die Prozesse in den Schritten S34 bis S36, die durch die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 ausgeführt werden, entsprechen der erfindungsgemäßen Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung, und die Prozesse in den Schritten S37 bis S45 entsprechenden der erfindungsgemäßen Stromsteuereinrichtung.
Nun auf die 8 bis 10 bezugnehmend, werden der Umwandlungsstrom iout des Spannungswandlers 40 und der Lade-Entladestrom isub der Hilfsenergieversorgung 50, die durch die Ausführung der Steuerroutine für elektrische Energieversorgung gesteuert werden, beschrieben. Die 8 bis 10 sind Diagramme, die jeweils den Übergang des Umwandlungsstroms iout, des Lade-Entlade-Stroms isub, und des Ansteuerstroms im darstellen, wenn Lenkvorgänge mit der sich nicht in einem voll geladenen Zustand befindenden Hilfsenergieversorgung 50 wiederholt werden, und 8 ist ein Diagramm in einem geeignet ausgeglichenen Zustand, 9 ist ein Diagramm in einem Hilfsenergieversorgung-Überschusswärmeerzeugungszustand und 10 ist ein Diagramm in einem Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugungszustand.
Wie in 8 gezeigt ist, wird in dem geeignet ausgeglichenen Zustand der Sollumwandlungsstrom iout* auf den ersten Strom i1 festgelegt. Demgemäß fließt dann, wenn der durch die Motoransteuerschaltung 30 unter der Lenkunterstützungssteuerung fließende Ansteuerstrom im kleiner ist als der erste Strom i1, nicht nur der Ansteuerstrom im von dem Spannungswandler 40 zu der Motoransteuerschaltung 30, sondern fließt auch der Überschuss (i1 – im) zu der Hilfsenergieversorgung 50, und wird die Hilfsenergieversorgung 50 geladen. Wenn eine große Lenkunterstützung beeinträchtigt und der Ansteuerstrom im größer wird als der erste Strom i1, fließt der Unterschuss, welcher eine Fehlmenge gegenüber dem Umwandlungsstrom i1 ist (im – i1), automatisch als ein Entladestrom von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30.
In dem Hilfsenergieversorgung-Überschusswärmeerzeugungszustand, wie in 9 gezeigt, wird der Sollumwandlungsstrom iout* in Übereinstimmung mit der Größe des Ansteuerstroms im festgelegt. Wenn der Ansteuerstrom im kleiner ist als der dritte Strom i3 (im < i3), wird der Sollumwandlungsstrom iout* als der dritte Strom i3 festgelegt. Demgemäß fließt nicht nur der Ansteuerstrom im von dem Spannungswandler 40 an die Motoransteuerschaltung 30, sondern fließt auch der Überschuss (i3 – im) zu der Hilfsenergieversorgung 50. Da der dritte Strom i3 auf einen Wert kleiner als der erste Strom i1 festgelegt wurde, kommt es dazu, dass der durch die Hilfsenergieversorgung 50 fließende Ladestrom kleiner ist als der Ladestrom in dem geeignet ausgeglichenen Zustand. Demgemäß wird das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 unterdrückt.
Darüber hinaus wird dann, wenn der Ansteuerstrom im der dritte Strom i3 oder größer ist und der zweite Strom i2 oder kleiner ist (i3 ≤ im ≤ i2), wird der Sollumwandlungsstrom iout* auf dieselben Stromwerte wie der Ansteuerstrom im festgelegt. Demgemäß fließt nur der Ansteuerstrom im von dem Spannungswandler 40 zu der Motoransteuerschaltung 30, und fließt weder ein Ladestrom noch ein Entladestrom durch die Hilfsleistungsquelle 50. Wenn der Ansteuerstrom im größer ist als der zweite Strom i2 (im > i2), fließt der Unterschuss, welcher ein Fehlbetrag gegenüber dem umgewandelten Strom i2 ist (im – i2), automatisch als ein Entladestrom von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30. Da der zweite Strom i2 auf einen Wert größer als der erste Strom i1 festgelegt wurde, kommt es dazu, dass der aus der Hilfsenergieversorgung 50 fließende Strom kleiner wird als der Entladestrom in dem geeignet ausgeglichenen Zustand. Demgemäß wird das Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 unterdrückt.
Somit wird in dem Hilfsenergieversorgung-Überschusswärmeerzeugungszustand, da das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 durch den Spannungswandler 40 und das Entladen aus der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30 unterdrückt werden, die Wärmeerzeugung der Hilfsenergieversorgung 50 unterdrückt. Demgemäß nähern sich der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers 40 (Spannentemperatur Tb1) und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung 50 (Spannentemperatur Ts1) langsam einander an, und wird das Ungleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 verbessert bzw. verringert.
In dem Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugungszustand, wie in 10 gezeigt, wird der Sollumwandlungsstrom iout* auf den vierten Strom i4 festgelegt. Wenn der Ansteuerstrom im größer ist als der vierte Strom i4, fließt der Unterschuss, welcher ein Fehlbetrag gegenüber dem umgewandelten Strom i4 ist (im – i4), automatisch als ein Entladestrom von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30. Da der vierte Strom i4 auf einen Wert kleiner als der erste Strom i1 festgelegt wurde, wird verglichen mit dem geeignet ausgeglichenen Zustand die Unterstützung der Zufuhr elektrischer Energie der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30 beschleunigt, und nimmt die Zufuhrlast elektrischer Energie des Spannungswandlers 40 ab. Wenn der Ansteuerstrom im kleiner ist als der vierte Strom i4, kommt es, obwohl ein Ladestrom von dem Spannungswandler 40 zu der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, dazu, dass der Ladestrom der Überschuss des Umwandlungsstroms i4 des Spannungswandlers 40 ist (i4 – im), und wird er daher niedrig bzw. gering unterdrückt.
Somit wird in dem Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugungzustand das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 durch den Spannungswandler 40 unterdrückt, und wird das Entladen aus der Hilfsenergieversorgung 50 an die Motoransteuerschaltung 30 beschleunigt, so dass dadurch die Wärmeerzeugung des Spannungswandlers 40 unterdrückt wird. Demgemäß nähern sich der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers 40 (Spannentemperatur Tb1) und der Temperaturspanngrad der Hilfsenergieversorgung 50 (Spannentemperatur Ts1) langsam einander an, so dass das Ungleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 verbessert bzw. verringert wird.
Wenn starke Lenkvorgänge intermittierend wiederholt werden, werden das Laden und das Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 abwechselnd wiederholt, und erzeugen der Spannungswandler 40 und die Hilfsenergieversorgung 50 jeweils große Mengen an Wärme. Die Unterstützungssteuereinheit 61 senkt den oberen Grenzstrom imax des elektrischen Motors 20, wenn die Spannungswandlertemperatur Tb oder die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Tb0 (= Tbmax) bzw. Ts0 (= Tsmax) überschreitet. Im Falle einer solchen Überhitzungsverhinderungs erzeugt dann, wenn der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen sind, obwohl eine(r) derselben eine ausreichende Temperaturspanne aufweist, die bzw. der andere Wärme und erreicht früher die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur, so dass die Ausgabebegrenzung des elektrischen Motors 20 früh beginnt.
Dann steuert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 derart, dass sich der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers 40 und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung 50 einander nähern, und trifft dadurch den Zeitpunkt, zu dem die Spannungswandlertemperatur Tb die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, und den Zeitpunkt, zu dem die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht. Demgemäß kann die Zeitspanne, in welcher eine inhärente Lenkunterstützungsleistung aufrechterhalten wird, erweitert werden.
11 und 12 sind Diagramme, die Übergänge der Spannungswandlertemperatur Tb und der Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts zeigen, und 11 repräsentiert einen Temperaturübergang in dem Fall, in dem wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 auf der Grundlage des Temperaturspannengrads des Spannungswandlers 40 und des Temperaturspannengrads der Hilfsenergieversorgung 50 gesteuert wird, und 12 repräsentiert einen Temperaturübergang in dem Fall, in dem die Spannungsumwandlung nicht wie vorstehend beschriebenen gesteuert wird und die umgewandelte Spannung konstant ist. Wie aus den Figuren ersichtlich ist, erreicht dann, wenn die Spannungsumwandlung nicht auf der Grundlage der Temperaturspannengrade gesteuert werden (12), während der Spannungswandler 40 eine ausreichende Temperaturspanne aufweist, die Hilfsenergieversorgung des Temperatur Ts die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Ts0, und beginnt die Ausgabebegrenzung des elektrischen Motors 20 (die Abnahme des oberen Grenzstroms imax) zu der Zeit t1.
Andererseits stimmen dann, wenn wie in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Spannungsumwandlung auf der Grundlage der Temperaturspannengrade gesteuert wird (11), der Zeitpunkt, zu dem die Spannungswandlertemperatur Tb die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Tb0 erreicht, und der Zeitpunkt, zu dem die Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts die Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur Ts0 erreicht, nahezu überein, so dass die Zeit, zu der die Ausgangsbegrenzung des elektrischen Motors 20 beginnt, von t1 nach t2 verschoben werden kann. Demgemäß kann die Kapazität der elektrischen Energiezufuhr des Spannungswandlers 40 und der Hilfsenergieversorgung 50 effizient dazu verwendet werden, den elektrischen Motor 20 anzusteuern oder anzutreiben. Daher wird auch dann, wenn starke Lenkvorgänge wiederholt werden, die Zeitspanne, in welcher eine gute Lenkunterstützungsleistung aufrechterhalten wird, erweitert, und kann dies von einem Fahrer sehr leicht genutzt werden.
Darüber hinaus kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da der Umwandlungsstrom iout und der Lade-Endlade-Strom isub durch Steuern der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers 40 gleichzeitig gesteuert werden können, das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen leicht eingestellt werden. Da die Spannentemperaturen Tb1 und Ts1 zum Erfassen des Gleichgewichts zwischen den Wärmeerzeugungszuständen verwendet werden, ist es leicht, das Gleichgewicht zu erfassen.
Darüber hinaus ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, da ein gutes Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen aufrechterhalten werden kann, ein großes Kühlgebläse nicht notwendig, so dass eine ausreichende Laufzeit mit einem relativ kleinen Kühlgebläse erreicht werden kann und dadurch dessen Gewicht und dessen Kosten eingespart werden können.
Als nächstes wird eine Modifikation für die Erfassung des Gleichgewichts zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und den Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 beschrieben. Obwohl in dem vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiel die Spannentemperaturen Tb1 und Ts1 zum Erfassen des Gleichgewichts zwischen den Wärmeerzeugungszuständen verwendet werden, kann ein Temperaturspannengrad aus der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von einer normalen Temperatur zu einer zulässigen Temperatur und einer tatsächlichen erfassten Temperatur berechnet werden, um das Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen aus der Größenbeziehung der Temperaturspannengrade zu erfassen. Zum Beispiel werden mit Tsmax als der höchsten Temperatur, bei welcher die Hilfsenergieversorgung 50 betreibbar ist (die festgelegte zulässige Temperatur), und T2s als der festgelegten normalen Temperatur der Hilfsenergieversorgung 50 (der Temperatur in einem Zustand, in dem die Hilfsenergieversorgung 50 noch keine Wärme erzeugt hat), und Tbmax als der höchsten Temperatur, bei welcher der Spannungswandler 40 betreibbar ist, und Tb2 als der festgelegten normalen Temperatur des Spannungswandlers 40, As, welches der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung 50 ist, und Ab, welches der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers 40 ist, aus den folgenden Gleichungen (3) und (4) berechnet. As = (Tsmax – Ts)/(Tsmax – T2s) (3) Ab = (Tbmax – Tb)/(Tbmax – T2b) (4)
In den Gleichungen (3) und (4) repräsentiert der Nenner bzw. der Zähler eine Temperaturbreite von einer festgelegten normalen Temperatur zu einer festgelegten zulässigen Temperatur, und repräsentiert der Nenner bzw. der Zähler eine Spannentemperatur von einer erfassten Temperatur zu einer festgelegten zulässigen Temperatur. Demgemäß werden die Temperaturspannengrade As und Ab jeweils als ein Verhältnis einer Spannentemperatur von einer erfassten Temperatur zu einer festgelegten zulässigen Temperatur zu einer Temperaturbreite von einer festgelegten normalen Temperatur zu einer festgelegten zulässigen Temperatur berechnet. In diesem Fall führt die Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr in 4 die Schritte S64, S65 und S66, die in 13 gezeigt sind, anstelle der Prozesse in den Schritten S35, S35 und S36 durch.
In Schritt S65 beurteilt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62, ob der Wert (As – Ab), der durch Subtrahieren des Temperaturspannengrads Ab des Spannungswandlers 40 von dem Temperaturspannengrad As der Hilfsenergieversorgung 50 erhalten wird, kleiner ist als ein Referenzwert K3 oder nicht. Der Referenzwert K3 ist eine voreingestellte Konstante von null oder größer. Wenn in diesem Schritt S65 mit ”Nein” beurteilt wird, das heißt wenn As – Ab ≥ K3 ist, ist der Temperaturspannengrad Ab des Spannungswandlers 40 kleiner als der Temperaturspannengrad As der Hilfsenergieversorgung 50, und ist die Differenz der Temperaturspannengrade gleich dem Referenzwert K3 oder größer. Demgemäß sind in diesem Fall der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen, und befindet sich der Spannungswandler 40 im Vergleich mit der Hilfsenergieversorgung 50 näher an einem Überhitzungszustand. Das heißt, er kann als sich in dem Spannungswandler-Überschusswärmeerzeugung Zustand befindend beurteilt werden. Daher führt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Prozess in dem vorstehend erwähnten Schritt S38 durch.
Darüber hinaus beurteilt dann, wenn in Schritt S65 mit ”Ja” beurteilt wird, die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 in Schritt S66, ob der durch Subtrahieren des Temperaturspannengrads As der Hilfsenergieversorgung 50 von dem Temperaturspannengrad Ab des Spannungswandlers 40 erhaltene Wert (Ab – As) kleiner ist als ein Referenzwert K4 oder nicht. Der Referenzwert K4 ist eine voreingestellte Konstante von null oder mehr. Wenn in diesem Schritt S66 mit ”Nein” beurteilt wird, das heißt, wenn Ab – As ≥ K4 ist, ist der Temperaturspannengrad As der Hilfsenergieversorgung 50 kleiner als der Temperaturspannengrad Ab des Spannungswandlers 40, und ist die Differenz der Temperaturspannen gleich dem Referenzwert K4 oder größer. Demgemäß sind in diesem Fall der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 unausgeglichen, und befindet sich die Hilfsenergieversorgung 50 im Vergleich mit dem Spannungswandler 40 näher an einem Überhitzungszustand. Das heißt, sie kann als sich in dem Hilfsenergieversorgungs-Überschusswärmeerzeugungzustand befindend beurteilt werden. Daher führt die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Prozess in dem vorstehenden Schritt S39 durch.
Darüber hinaus führt dann, wenn in Schritt S65 und in Schritt S66 mit ”Ja” beurteilt wird, die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62 den Prozess in dem vorstehend erwähnten Schritt S37 durch, da der geeignet ausgeglichene Zustand vorliegt.
Ferner können der Temperaturspannen-Indexwert Xs der Hilfsenergieversorgung 50 und der Temperaturspannen-Indexwert Xb des Spannungswandlers 40 anhand der folgenden Gleichungen (5) und (6) anstelle der vorstehenden Gleichungen (3) und (4) berechnet werden, und kann das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 und dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 aus den Temperaturspannen-Indexwerten Xs und Xb erfasst werden. Xs = (Tsmax – T2s)/(Tsmax – T2s) (5) Xb = (Tbmax – T2b)/(Tbmax – T2b) (6) in diesem Fall sind die Temperaturspannen-Indexwerte Xs und Xb umso größer, je kleiner die Temperaturspannengrade sind. Demgemäß reicht es in dem Prozess in dem vorstehend erwähnten Schritt S65 aus, zu beurteilen, ob der durch Subtrahieren des Temperaturspannen-Indexwerts Xs von dem Temperaturspannen-Indexwert Xb erhaltene Wert (Xb – Xs) kleiner ist als der Referenzwert K3 oder nicht. Ebenso reicht es in dem Prozess in dem vorstehend erwähnten Schritt S66 aus, zu beurteilen, ob der durch Subtrahieren des Temperaturspannen-Indexwerts Xb von dem Temperaturspannen-Indexwert Xs erhaltene Wert (Xs – Xb) kleiner ist als der Referenzwert K4 oder nicht.
In der vorstehend beschriebenen Modifikationen können dann, wenn ein elektrisches Energiezufuhrsystem so konfiguriert ist, dass die Differenz zwischen der Temperaturbreite in dem Spannungswandler 40 und derjenigen in der Hilfsenergieversorgung 50 groß ist, die Stufen der Wärmeerzeugungszustände weiter geeignet beurteilt werden. Demgemäß kann das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 und dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 weiter genau aufrechterhalten werden.
Obwohl die elektrischen Servolenkvorrichtungen, die die elektrische Energiezufuhreinheit als Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beinhalten, vorstehend beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern sind verschiedene Modifikationen möglich, solange diese nicht über den Zweck der Erfindung hinaus gehen.
Zum Beispiel ist, obwohl das vorliegende Ausführungsbeispiele auf die elektrische Energiezufuhreinheit für eine elektrische Servolenkvorrichtung Anwendung findet, die Anwendung der elektrischen Energieversorgungseinheit nicht auf eine elektrische Servolenkvorrichtung beschränkt, sondern kann sie auf verschiedene Vorrichtungen angewandt werden. Zum Beispiel kann sie auf verschiedene fahrzeuginterne Vorrichtungen wie beispielsweise luftgesteuerte Bremseinrichtungen, elektrisch gesteuerte Federungseinrichtungen, elektrisch gesteuerte Stabilisatoreinrichtungen, und dergleichen angewandt werden. Darüber hinaus kann sie auch als Lenkvorrichtung zum Ausüben einer Lenkkraft auf Fahrzeuge auf nach dem leitungsgebundenen ”steer-by-wire” Prinzip arbeitende Lenkvorrichtungen angewandt werden, bei welchen ein Lenkrad und eine Radlenkwelle mechanisch entkoppelt sind und die Räder nur durch einen elektrischen Motor in Drehung versetzt werden, welcher in Übereinstimmung mit Lenkvorgängen arbeitet.
Darüber hinaus kann, obwohl in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuereinheit für elektrische Energiezufuhr 62, die einen Teil der elektrischen Energiezufuhreinheit bildet, und die Unterstützungssteuereinheit 61, die einen Teil der elektrischen Servolenkvorrichtung bildet, innerhalb der elektronischen Steuereinheit 60 angeordnet sind, jede der Steuereinheiten 61 und 62 mit einem separaten Mikrocomputer ausgestaltet sein.
Ebenfalls kann, obwohl die in der Steuerroutine für elektrische Energiezufuhr verwendeten Referenzwerte (K1, K2) und (K3, K4) Konstanten von null oder größer sind, es bevorzugt sein, diese auf Werte festzulegen, die in einem gewissen Maß größer als Null sind, da die Beurteilungen häufig wechseln, falls beide derselben null sind. Darüber hinaus können die Referenzwerte (K1, K2) oder (K3, K4) in Übereinstimmung mit der Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts oder der Spannungswandlertemperatur Tb variabel sein.
Eine wie vorstehend beschriebene elektrische Leistungsversorgungseinheit für ein Fahrzeug beinhaltet somit: eine Hauptenergieversorgung 100, einen Spannungswandler 40 zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100, um einer Motoransteuerschaltung 30 elektrische Leistung zuzuführen, eine Hilfsenergieversorgung 50, die durch den Spannungswandler 40 aufzuladen ist und dazu dient, die elektrische Leistungsversorgung für die Motoransteuerschaltung 30 mit ihrer gespeicherten elektrischen Leistung zu unterstützen, und eine Leistungsversorgungs-Steuereinheit 62 zum Steuern der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers 40. Die elektrische Energieversorgungseinheit 62 steuert die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers 40 auf der Grundlage der Spannungswandlertemperatur Tb und der Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts derart, dass der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers 40 und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 im Gleichgewicht sind. Dadurch nimmt der Unterschied zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Spannungswandlertemperatur Tb eine Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem eine Hilfsenergieversorgungstemperatur Ts eine Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, ab, und kann der Zeitpunkt, zu dem eine Überhitzungsverhinderung beginnt, so lange wie möglich verzögert werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine elektrische Leistungsversorgungseinheit für ein Fahrzeug beinhaltet: eine Hauptenergieversorgung (100), einen Spannungswandler (40) zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100), um einer Motoransteuerschaltung (30) elektrische Leistung zuzuführen, eine Hilfsenergieversorgung (50), die durch den Spannungswandler (40) aufzuladen ist und dazu dient, die elektrische Leistungsversorgung für die Motoransteuerschaltung (30) mit ihrer gespeicherten elektrischen Leistung zu unterstützen, und eine Leistungsversorgungs-Steuereinheit (62) zum Steuern der umgewandelten Spannung des Spannungswandlers (40). Die elektrische Energieversorgungseinheit (62) steuert die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers (40) auf der Grundlage der Spannungswandlertemperatur (Tb) und der Hilfsenergieversorgungstemperatur (Ts) derart, dass der Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers (40) und der Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung (50) im Gleichgewicht sind. Dadurch nimmt der Unterschied zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Spannungswandlertemperatur (Tb) eine Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, und dem Zeitpunkt, zu dem eine Hilfsenergieversorgungstemperatur (Ts) eine Überhitzungsverhinderungs-Beginntemperatur erreicht, ab, und kann der Zeitpunkt, zu dem eine Überhitzungsverhinderung beginnt, so lange wie möglich verzögert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-91122 [0002]

Claims

Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch: eine Hauptenergieversorgung, einen Spannungswandler zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung, um einem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug elektrische Leistung zuzuführen, eine Hilfsenergieversorgung, welche parallel zu dem elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug mit dem Spannungswandler verschaltet ist, um durch den Spannungswandler geladen zu werden und die elektrische Leistungsversorgung für den elektrischen Aktuator für ein Fahrzeug unter Verwendung ihrer gespeicherten elektrischen Leistung zu unterstützen, eine Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur des Spannungswandlers, eine Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der Hilfsenergieversorgung, eine Überhitzungsverhinderungseinrichtung zum Verhindern des Überhitzens des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der erfassten Temperatur des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung, eine Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Gleichgewichts zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und der erfassten Temperatur der Hilfsenergieversorgung, und eine Stromsteuereinrichtung zum Steuern des Ausgangsstroms des Spannungswandlers und des durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Stroms auf der Grundlage des erfassten Gleichgewichts zwischen den Wärmezuständen.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromsteuereinrichtung den Ausgangsstrom des Spannungswandlers und den durch die Hilfsenergieversorgung fließenden Lade-Entlade-Strom durch Einstellen der durch den Spannungswandler umgewandelten Spannung steuert.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung das Gleichgewicht zwischen dem Wärmeerzeugungszustand des Spannungswandlers und dem Wärmeerzeugungszustand der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung erfasst.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung die durch Subtrahieren der durch die Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur von der festgelegten zulässigen Temperatur des Spannungswandlers erhaltene Temperatur als den Temperaturspannengrad des Spannungswandlers verwendet, und die durch Subtrahieren der durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur von der festgelegten zulässigen Temperatur der Hilfsspannungsversorgung erhaltene Temperatur als den Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung verwendet.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeerzeugungsgleichgewicht-Erfassungseinrichtung die Größenbeziehung zwischen dem Temperaturspannengrad des Spannungswandlers und dem Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur des Spannungswandlers zu der festgelegten zulässigen Temperatur des Spannungswandlers und der durch die Spannungswandlertemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur und der Beziehung zwischen der Temperaturbreite von der festgelegten normalen Temperatur der Hilfsenergieversorgung zu der festgelegten zulässigen Temperatur der Hilfsenergieversorgung und der durch die Hilfsenergieversorgungstemperatur-Erfassungseinrichtung erfassten Temperatur beurteilt.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, die Stromsteuereinrichtung sowohl das Laden als auch das Entladen der Hilfsenergieversorgung unterdrückt, wenn der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, während die Stromsteuereinrichtung das Ladender Hilfsspannungsversorgung unterdrückt und das Entladen derselben beschleunigt, wenn der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Energieversorgungseinheit beinhaltet: eine Aktuatorstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators, und eine Umwandlungsstrom-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Ausgangsstroms des Spannungswandlers; in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen innerhalb eines voreingestellten zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf einen ersten Strom festlegt, und in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtsbereichs und der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung kleiner ist als der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf denselben Wert wie den Ansteuerstromwert des elektrischen Aktuators festlegt, wenn der Ansteuerstrom zwischen einen zweiten Strom, welcher größer ist als der erste Strom, und einen dritten Strom, welcher kleiner ist als der erste Strom, fällt, und den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den zweiten Strom festlegt, wenn der Ansteuerstromwert größer ist als der zweite Strom, und den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf den dritten Strom festlegt, wenn der Ansteuerstromwert kleiner ist als der dritte Strom, und in einem Fall, in dem das erfasste Gleichgewicht zwischen den Wärmeerzeugungszuständen außerhalb des zulässigen Gleichgewichtsbereichs liegt und der Temperaturspannengrad des Spannungswandlers kleiner ist als der Temperaturspannengrad der Hilfsenergieversorgung, die Stromsteuereinrichtung den Sollausgangsstrom des Spannungswandlers auf einen vierten Strom festlegt, welcher kleiner ist als der erste Strom, und die Stromsteuereinrichtung die umgewandelte Spannung des Spannungswandlers derart einstellt, dass der erfasste Ausgangsstrom des Spannungswandlers gleich dem festgelegten Sollausgangsstrom des Spannungswandlers ist.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Überhitzungsverhinderungseinrichtung den oberen Grenzstrom, welcher der obere Grenzwert des Ansteuerstroms des elektrischen Aktuators ist, in Übereinstimmung mit der Zunahme der erfassten Temperatur verringert, wenn eine der erfassten Temperaturen des Spannungswandlers und der Hilfsenergieversorgung die Überhitzungsverhinderungstemperatur übersteigt.
Elektrische Energieversorgungseinheit für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Aktuator ein elektrischer Motor ist, der in Übereinstimmung mit einem Lenkvorgang durch einen Fahrer eine Lenkkraft auf Räder ausübt.