DE112009000815B4

DE112009000815B4 - Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE112009000815B4
Application number: DE112009000815.1T
Authority: DE
Inventors: Masaharu Yamashita; Ippei Yamazaki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2023-07-27
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: CN101999200A; JP2009248748A; WO2009125265A2; US20110031805A1; DE112009000815T5; US8476785B2; DE112009000815T8; CN101999200B; WO2009125265A3; JP4535298B2

Abstract

Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die aufweist:eine Hauptenergieversorgung (100), die elektrische Energie mehreren in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zuführt;eine Spannungsverstärkungsschaltung (40), die eine Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verstärkt und die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, an eine spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last unter den in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten ausgibt;eine Hilfsenergieversorgung (50), die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Spannungsverstärkungsschaltung (40) mit der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergieversorgung (50) mit der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung (40) ausgegeben wird, entsprechend einer Sollladungsmenge (J*) geladen wird und die Hilfsenergieversorgung (50) die Zufuhr der elektrischen Energie zu der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung (50) geladen wird, unterstützt;einen Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60), der eine Änderung eines Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung (100) erfasst; undeinen Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60), der die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) entsprechend einer Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf der Grundlage der Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie, die von dem Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60) erfasst wird, steuert, dadurch gekennzeichnet, dassder Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60)einen Wert einer Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erfasst;bestimmt, ob ein Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als ein positiver Bezugswert (B) ist;wenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) nicht gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, eine Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung ausführt, bei der, wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert, die Sollverstärkungsspannung verringert wird, und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht, die Sollverstärkungsspannung erhöht wird, undwenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, eine Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung ausführt, bei der die Sollladungsmenge (J*) der Hilfsenergieversorgung (50) entsprechend einer Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs derart eingestellt wird, dass sich die Sollladungsmenge (J*) verringert, wenn sich die Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs erhöht.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die eine Hauptenergieversorgung, die elektrische Energie mehreren in einem Fahrzeug montieren elektrischen Lasten zuführt, und eine Hilfsenergieversorgung, die mit elektrischer Energie, die von der Hauptenergieversorgung ausgegeben wird, geladen wird, enthält, und ein Verfahren zum Steuern der Energieversorgungsvorrichtung.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine elektrische Servolenkvorrichtung enthält beispielsweise im Allgemeinen einen Elektromotor, der ein Lenkunterstützungsmoment für den Drehbetrieb eines Lenkrads bereitstellt. Das Lenkunterstützungsmoment wird durch Steuern der Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Elektromotor eingestellt. Eine derartige elektrische Servolenkvorrichtung verwendet eine in einem Fahrzeug montierte Batterie als eine Energiequelle und verbraucht große elektrische Energie. Daher enthält beispielsweise eine Vorrichtung, wie sie in der JP 2007 - 91 122 A vorgeschlagen wird, eine Hilfsenergieversorgung, die die in einem Fahrzeug montierte Batterie unterstützt. Die Hilfsenergieversorgung ist parallel zu einer Energieversorgungsleitung geschaltet, die sich von der in einem Fahrzeug montierten Batterie (im Folgenden als „Hauptenergieversorgung“ bezeichnet) zu einer Motoransteuerschaltung erstreckt. Die Hilfsenergieversorgung wird mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung ausgegeben wird, geladen. Die Hilfsenergieversorgung führt die elektrische Energie der Motoransteuerschaltung unter Verwendung der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung geladen wird, zu. Die Vorrichtung, die in der JP 2007 - 91 122 A vorgeschlagen wird, enthält einen Schalter, der die Zufuhr von elektrischer Energie von der Hilfsenergieversorgung zu der Motoransteuerschaltung ermöglicht und verhindert; und einen Schalter, der ein Laden der Hilfsenergieversorgung mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung ausgegeben wird, ermöglicht und verhindert.
In der Vorrichtung, die in der JP 2007 - 91 122 A vorgeschlagen wird, wird jedoch, wenn ein Sollwert einer elektrischen Energie, die verwendet wird, um den Elektromotor zu betreiben, einen Schwellenwert überschreitet, der Schalter einfach eingeschaltet, um eine Energieversorgungsschaltung zu bilden, die die Hilfsenergieversorgung mit der Motoransteuerschaltung verbindet. Daher ist es nicht möglich, auf geeignete Weise die elektrische Energie von der Hilfsenergieversorgung der Motoransteuerschaltung zuzuführen. Das heißt, da die Hilfsenergieversorgung die Zufuhr der elektrischen Energie entsprechend dem Gleichgewicht zwischen der Spannung der Hauptenergieversorgung und der Spannung der Hilfsenergieversorgung unterstützt, kann keine ausreichende elektrische Energie von der Hilfsenergieversorgung der Motoransteuerschaltung zugeführt werden, bis sich die Spannung der Hauptenergieversorgung stark verringert hat.
Wenn daher die elektrische Servolenkvorrichtung unter Verwendung einer großen Leistung betrieben wird, unterstützt die Hilfsenergieversorgung die Zufuhr der elektrischen Energie zu der Motoransteuerschaltung spät. Als Ergebnis verringert sich die Spannung der Hauptenergieversorgung stark, und eine in einem Fahrzeug montierte Beleuchtungsvorrichtung wie zum Beispiel ein Scheinwerfer flackert, und dementsprechend fühlt sich ein Fahrer unwohl.
Die DE 10 2006 016 186 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Bordnetz und einem zweiten Bordnetz, wobei das erste Bordnetz einen Generator, eine Fahrzeugbatterie und mindestens einen ersten Verbraucher umfasst, wobei das zweite Bordnetz einen Energiespeicher und mindestens einen zweiten Verbraucher umfasst. Zudem ist ein Gleichspannungswandler zur Kopplung des ersten Bordnetzes mit dem zweiten Bordnetz vorgesehen. Ein erstes Energiesteuermodul dient der Steuerung des ersten Bordnetzes, und ein zweites Energiesteuermodul dient der Steuerung des zweiten Bordnetzes, wobei das zweite Energiesteuermodul mit dem ersten Energiesteuermodul zusammenwirkt.
Die US 5 758 741 A offenbart ein Fahrzeug-Servolenkungssystem zum Steuern einer Unterstützungskraft, die den Lenkvorgang zusätzlich unterstützt, mit einem Motor zum Erzeugen der Unterstützungskraft, einer Batterie zum Zuführen eines Stroms zu dem Motor, einem Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Fahrzeuggeschwindigkeit, einem Lenkradwinkelsensor zum Erfassen eines Winkels eines Lenkrads, einer Schaltung zum Einstellen des von der Batterie zu dem Motor zugeführten Stroms entsprechend der von dem Geschwindigkeitssensor erfassten Fahrzeuggeschwindigkeit und dem von dem Lenkradwinkelsensor erfassten Winkel des Lenkrads, einem Booster, der in einen Stromzuführungspfad zum Motor eingefügt ist, um eine Batteriespannung der Batterie zu verstärken, um eine erhöhte Spannung an den Motor anzulegen. Das Fahrzeug-Servolenkungssystem enthält ferner einen Hochspannungsstabilisator zum Steuern der erhöhten Spannung auf einen vorbestimmten Wert und eine Einheit zum Verringern der erhöhten Spannung entsprechend der Verringerungsrate der Batteriespannung, wenn erfasst wird, dass die erhöhte Spannung durch den Betrieb kleiner als ein erster vorbestimmter Wert ist.
Die DE 102 26 333 A1 offenbart ein Energiequellensystem für ein Fahrzeug mit einem Generator zum Erzeugen von Energie. Das System enthält eine erste Batterie, die von dem Generator geladen wird, um Energie einer ersten Spannung an eine erste Last zu liefern. Das System enthält eine zweite Batterie, um Energie einer zweiten Spannung an eine zweite Last zu liefern. Das System enthält einen Umsetzer der die erste Spannung von der ersten Batterie empfängt, um diese in die zweite Spannung umzuwandeln. Das System enthält eine Steuerung zum Steuern der Ausgangsgröße des Umsetzers in Übereinstimmung mit einem der Zustände des Generators, des Ladens der ersten Batterie, der ersten Last, des Ladens der zweiten Batterie und der zweiten Last.
Die JP 2007 - 237 856 A offenbart ein Fahrzeugenergieversorgungssystem mit einer Niederdrucksystembatterie, die eine Energiequelle einer Niederdrucksystemlast ist, einer Hochdrucksystembatterie, die eine Energiequelle einer Hochdrucksystemlast ist, einem Generator, der die Niederdrucksystembatterie laden kann, und einem DC/DC-Wandler, der einen Leistungstransport von der Hochdruckbatterie zu der Niederdruckbatterie ausführt. Wenn ein Zustand der Niederdrucksystembatterie vorbestimmte Bedingungen erfüllt, die eine Verschlechterung der Leistung der Energieversorgung angeben, wird im Betrieb der Hochdrucksystemlast die Energieerzeugungsmenge durch den Generator erhöht, und im Nicht-Betrieb der Hochdrucksystemlast wird der Leistungstransport durch den DC/DC-Wandler ausgeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 1. Die Energieversorgungsvorrichtung enthält eine Hauptenergieversorgung, die mehreren in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten elektrische Energie zuführt; eine Spannungsverstärkungsschaltung, die eine Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung verstärkt und die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, einer speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last unter den in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten ausgibt; eine Hilfsenergieversorgung, die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Spannungsverstärkungsschaltung mit der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergieversorgung mit elektrischer Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung ausgegeben wird, geladen wird und die Hilfsenergieversorgung die Zufuhr der elektrischen Energie zu der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung geladen wird, unterstützt; einen Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt, der eine Änderung eines Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung erfasst; und einen Verstärkungsspannungssteuerabschnitt, der die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie, die durch den Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt erfasst wird, steuert.
Gemäß dem ersten Aspekt wird die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung durch die Spannungsverstärkungsschaltung verstärkt, und die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, wird der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Die Hilfsenergieversorgung ist mit der Energieversorgungsschaltung verbunden, die die elektrische Energie von der Spannungsverstärkungsschaltung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zuführt. Die Hilfsenergieversorgung wird mit elektrischer Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung ausgegeben wird, geladen. Die Hilfsenergieversorgung unterstützt die Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung durch Zuführen der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung geladen wird, zu der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last.
In diesem Fall wird die Energiezufuhr, die die elektrische Energie der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zuführt, natürlich entsprechend einem Gleichgewicht zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung (Energieversorgungsspannung) (d. h. entsprechend der Größenbeziehung zwischen den Spannungen) geändert. Das heißt, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung größer als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung ist, wird der Ausgang von der Spannungsverstärkungsschaltung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung niedriger als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung ist, wird der Ausgang von der Hilfsenergieversorgung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Außerdem wird, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung größer als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung ist, die Hilfsenergieversorgung geladen.
Wenn eine große elektrische Energie aufgrund des Betriebs der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbraucht wird, wird der Zustand der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung geändert. Dementsprechend werden die Betriebe der anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten durch die Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie beeinflusst. Dementsprechend erfasst in dem ersten Aspekt der Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt die Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung, und der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt steuert die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie, der von dem Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt erfasst wird. Somit ist es möglich, zwischen einem Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung durch Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung zu schalten. Dementsprechend ist es möglich, eine Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken.
Wenn sich beispielsweise die Menge der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung zugeführt werden muss, stark erhöht, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung verringert, so dass die elektrische Energie auf zuverlässige Weise von der Hilfsenergieversorgung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt wird. Somit ist es möglich, die Last der Hauptenergieversorgung zu verringern und eine starke Verringerung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken. Wenn sich die Menge der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung zugeführt werden muss, stark verringert, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung erhöht, so dass die Hilfsenergieversorgung mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung ausgegeben wird, geladen wird, und die elektrische Energie wird von der Hauptenergieversorgung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Somit ist es möglich, eine starke Erhöhung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken.
Als Ergebnis ist es gemäß dem ersten Aspekt möglich, wenn die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last, die eine große Menge an elektrischer Energie verbraucht, betrieben wird, einen Einfluss auf die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu verringern.
In dem ersten Aspekt erfasst der Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt einen Grad einer Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung; und der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt verringert die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung, wenn die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung eine Verringerung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und ein Grad der Verringerung größer als ein Verringerungsschwellenwert ist.
In der oben beschriebenen Konfiguration erfasst der Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt die Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung durch Erfassen des Grads der Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung. Der Grad der Änderung der Ausgangsspannung kann durch den Änderungswert, um den sich die Ausgangsspannung je Zeiteinheit ändert, das heißt den Wert, der durch zeitliches Ableiten der Ausgangsspannung erhalten wird, angegeben werden. Dementsprechend ist es möglich, auf einfache Weise die Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie zu erfassen. Wenn die Änderung der Ausgangsspannung die Verringerung der Ausgangsspannung ist (d. h. wenn sich die Ausgangsspannung im Verlaufe der Zeit verringert) und der Grad der Verringerung größer als der Verringerungsschwellenwert ist, verringert der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung. Somit wird die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung größer als die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung gemacht, und die elektrische Energie wird von der Hilfsenergieversorgung schnell der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Als Ergebnis ist es möglich, eine Verringerung der Spannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken und einen Einfluss auf die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu verringern.
In dem ersten Aspekt kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung erhöhen, wenn die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung eine Erhöhung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und ein Grad der Erhöhung größer als ein Erhöhungsschwellenwert ist.
Somit wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung größer als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung gemacht, und die Hilfsenergieversorgung wird schnell mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung ausgegeben wird, geladen, und die elektrische Energie wird schnell von der Hauptenergieversorgung der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last zugeführt. Dementsprechend ist es möglich, eine Erhöhung der Spannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken.
Als Ergebnis ist es gemäß dem ersten Aspekt möglich, wenn die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last betrieben wird, eine Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken und einen Einfluss auf die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu verringern.
In dem ersten Aspekt kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt eine Spannung, die äquivalent zu einer Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung ist, als eine Bezugsspannung verwenden; wenn der Grad der Verringerung größer als der Verringerungsschwellenwert ist, kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf einen Wert verringern, der niedriger als die Bezugsspannung ist; und wenn der Grad der Erhöhung größer als der Erhöhungsschwellenwert ist, kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf einen Wert vergrößern, der größer als die Bezugsspannung ist.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration wird eine Spannung, die äquivalent zu der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung ist, als die Bezugsspannung verwendet, und die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung wird auf einen Wert verringert, der kleiner als die Bezugsspannung ist, oder auf einen Wert erhöht, der größer als die Bezugsspannung ist. Dementsprechend ist es möglich, auf zuverlässige Weise die Größenbeziehung zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung zu ändern. Somit ist es möglich, noch geeigneter eine Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken und einen Einfluss auf die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu verringern.
In dem ersten Aspekt kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt, wenn der Grad der Verringerung den Verringerungsschwellenwert überschreitet, eine Sollverstärkungsspannung derart einstellen, dass sich die Sollspannung verringert, wenn sich der Grad der Verringerung erhöht; und wenn der Grad der Erhöhung den Erhöhungsschwellenwert überschreitet, kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die Sollverstärkungsspannung derart einstellen, dass sich die Sollverstärkungsspannung erhöht, wenn sich der Grad der Erhöhung erhöht.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration wird die Sollverstärkungsspannung derart eingestellt, dass sie sich verringert, wenn sich der Grad der Verringerung erhöht. Die Sollverstärkungsspannung wird derart eingestellt, dass sie sich erhöht, wenn sich der Grad der Erhöhung erhöht. Dementsprechend wird die Hilfsenergieversorgung mit einer geeigneten Menge an elektrischer Energie geladen, und es wird eine geeignete Menge an elektrischer Energie von der Hilfsenergieversorgung entsprechend dem Grad der Änderung der Spannung der Hauptenergieversorgung entladen. Daher ist es möglich, noch geeigneter eine Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung zu unterdrücken und einen Einfluss auf die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu verringern.
In dem ersten Aspekt kann die Energieversorgungsvorrichtung außerdem einen Ladungsmengenerfassungsabschnitt enthalten, der eine Menge einer Ladung in der Hilfsenergieversorgung erfasst. Wenn die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung die Erhöhung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und der Grad der Erhöhung gleich oder kleiner als der Erhöhungsschwellenwert ist, kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt erfasst wird, und einer Sollladungsmenge steuern; und wenn die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung die Verringerung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und der Grad der Verringerung gleich oder kleiner als der Verringerungsschwellenwert ist, kann der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt erfasst wird, und der Sollladungsmenge steuern.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration enthält die Energieversorgungsvorrichtung den Ladungsmengenerfassungsabschnitt, der die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung erfasst. Wenn Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung die Erhöhung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und der Grad der Erhöhung gleich oder kleiner als der Erhöhungsschwellenwert ist, steuert der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt erfasst wird, und der Sollladungsmenge. Wenn die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung die Verringerung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung ist und der Grad der Verringerung gleich oder kleiner als der Verringerungsschwellenwert ist, steuert der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt erfasst wird, und der Sollladungsmenge. Das heißt, wenn eine Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung, die die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten beeinflusst, nicht erfasst wird, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung derart gesteuert, dass die erfasste Ladungsmenge gleich der Sollladungsmenge ist.
Ein Schalten bzw. Wechseln zwischen dem Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung wird entsprechend einem Gleichgewicht zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung (d. h. der Energieversorgungsspannung) durchgeführt. Dementsprechend ist es in dem ersten Aspekt möglich, auf geeignete Weise zwischen einem Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung durch Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungssteuerung zu schalten. Somit ist es möglich, einen guten Ladungszustand der Hilfsenergieversorgung zu erhalten. Die Sollladungsmenge kann ein vorbestimmter fester Wert sein oder beispielsweise entsprechend den Nutzungsbedingungen geändert werden.
In dem ersten Aspekt können die in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten, denen elektrische Energie von der Hauptenergieversorgung zugeführt wird, eine Beleuchtungsvorrichtung enthalten.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration ist es möglich, wenn die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last betrieben wird, ein Flackern der Beleuchtungsvorrichtung zu unterdrücken. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Fahrer unwohl fühlt.
In dem ersten Aspekt kann die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last ein Lenkaktuator sein, der eine Lenkkraft für ein Rad entsprechend einem Lenkbetrieb, der von einem Fahrer durchgeführt wird, bereitstellt.
Bei der oben beschriebenen Konfiguration ist die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last der elektrische Aktuator der elektrischen Lenkvorrichtung, die die Lenkkraft dem Rad entsprechend dem Lenkbetrieb, der von dem Fahrer durchgeführt wird, bereitstellt. Eine elektrische Servolenkvorrichtung beispielsweise, die der Lenkkraft des Fahrers unter Verwendung eines elektrischen Aktuators eine Unterstützungslenkkraft hinzufügt, oder eine Steer-by-wire-Lenkvorrichtung kann als die elektrische Lenkvorrichtung verwendet werden. Die steer-by-wire-Lenkvorrichtung, die die Räder nur durch Betreiben eines elektrischen Aktuators lenkt, ohne die Lenkkraft des Fahrers zu verwenden.
In der elektrischen Lenkvorrichtung wird eine große elektrische Energie durch den elektrischen Aktuator (beispielsweise den Elektromotor) verbraucht. Dementsprechend enthält die Energieversorgungsvorrichtung in dem ersten Aspekt die Spannungsverstärkungsschaltung und die Hilfsenergieversorgung, die mit elektrischer Energie geladen wird, die von der Spannungsverstärkungsschaltung ausgegeben wird. Wenn eine große elektrische Energie von dem elektrischen Aktuator verbraucht wird, unterstützt die Hilfsenergieversorgung die Zufuhr der elektrischen Energie. Wenn die Hilfsenergieversorgung die Zufuhr der elektrischen Energie unterstützt, muss die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung niedriger als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung sein. In dem ersten Aspekt ist es jedoch möglich, dem elektrischen Aktuator die elektrische Energie von der Hilfsenergieversorgung zuzuführen, bevor sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung stark verringert, da die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung auf der Grundlage der Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung gesteuert wird. Demzufolge ist es möglich, auf geeignete Weise die elektrische Lenkvorrichtung und die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zu betreiben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10.
Figurenliste
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche Elemente zu bezeichnen. Es zeigen:

1 ein schematisches Konfigurationsdiagramm, das eine elektrische Servolenkvorrichtung zeigt, die eine Energieversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält;
2 ein Flussdiagramm, das eine Lenkunterstützungssteuerroutine zeigt;
3 eine Grafik, die eine Unterstützungsmomententabelle zeigt;
4 ein Flussdiagramm, das eine Verstärkungsspannungssteuerroutine zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das eine Stabilzustandsverstärkungsspannungssteuerroutine zeigt;
6 eine Grafik, die eine Beziehung zwischen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Sollladungsmenge zeigt;
7 ein Flussdiagramm, das eine Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge zeigt;
8 ein Flussdiagramm, das eine Spannungsänderungsunterdrückungssteuerroutine zeigt;
9 eine Grafik, die eine Tastverhältnisänderungswerteinstelltabelle zeigt; und
10 ein Flussdiagramm, das eine Endzeitentladesteuerroutine zeigt.

DETAILIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt eine schematische Konfiguration einer elektrischen Servolenkvorrichtung, die eine Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß der Ausführungsform der Erfindung enthält.
Die elektrische Servolenkvorrichtung enthält einen Lenkmechanismus 10, einen Elektromotor 20, eine Motoransteuerschaltung 30, eine Spannungsverstärkungsschaltung 40, eine Hilfsenergieversorgung 50 und eine elektronische Steuereinheit 60. Der Lenkmechanismus lenkt gelenkte Räder entsprechend einem Lenkbetrieb eines Lenkrads 11. Der Elektromotor 20, der an dem Lenkmechanismus 10 angebracht ist, erzeugt ein Lenkunterstützungsmoment, das den Lenkbetrieb unterstützt. Die Motoransteuerschaltung 30 steuert den Elektromotor 20 an. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 verstärkt eine Ausgangsspannung einer Hauptenergieversorgung 100 und führt die verstärkte Spannung der Motoransteuerschaltung 30 zu. Die Hilfsenergieversorgung 50 ist parallel zu einer Energieversorgungsschaltung zwischen der Spannungsverstärkungsschaltung 40 und der Motoransteuerschaltung 30 geschaltet. Die elektronische Steuereinheit 60 steuert den Betrieb des Elektromotors 20 und den Betrieb der Spannungsverstärkungsschaltung 40.
Der Lenkmechanismus 10 lenkt rechte und linke Vorderräder FWR und FWL entsprechend dem Drehbetrieb des Lenkrads 11. Der Lenkmechanismus 10 enthält eine Lenkwelle 12. Das obere Ende der Lenkwelle 12 ist mit dem Lenkrad 11 derart verbunden, dass sich die Lenkwelle 12 zusammen mit dem Lenkrad 11 dreht. Das untere Ende der Lenkwelle 12 ist mit einem Ritzel bzw. Ritzeltrieb 13 derart verbunden, dass sich der Ritzeltrieb zusammen mit der Lenkwelle 12 dreht. Der Ritzeltrieb 13 greift in Zähne, die an einer Zahnstange 14 ausgebildet sind, ein. Der Ritzeltrieb 13 und die Zahnstange 14 bilden einen Zahnstangengetriebemechanismus. Gelenkverbindungen (nicht gezeigt) der rechten und linken Vorderräder FWR und FWL sind mit Enden der Zahnstange 14 über Spurstangen 15R und 15L verbunden. Die rechten und linken Räder FWR und FWL werden entsprechend der Verschiebung der Zahnstange 14 in ihrer axialen Richtung nach rechts oder links gelenkt. Die Zahnstange 14 wird in ihrer Axialrichtung entsprechend der Drehung der Lenkwelle 12 um die Achse der Lenkwelle 12 verschoben.
Der Elektromotor 20, der den Lenkbetrieb unterstützt, ist an der Zahnstange 14 angebracht. Die Drehwelle des Elektromotors 20 ist mit der Zahnstange 14 über einen Kugelumlaufspindelmechanismus 16 verbunden, so dass die Energie von dem Elektromotor 20 auf die Zahnstange 14 übertragen wird. Wenn sich der Elektromotor 20 dreht, stellt der Elektromotor 20 eine Lenkkraft für die rechten und linken Vorderräder FWR und FWL bereit, um den Lenkbetrieb zu unterstützen. Der Kugelumlaufspindelmechanismus 16 dient als ein Geschwindigkeitsreduzierer und ein Dreh-in-linear-Bewegungswandler. Das heißt, der Kugelumlaufspindelmechanismus 16 verringert die Drehzahl, die von dem Elektromotor 20 übertragen wird, wandelt die Drehung in eine lineare Bewegung um und überträgt die lineare Bewegung auf die Zahnstange 14.
Ein Lenkmomentsensor 21 ist in der Lenkwelle 12 vorgesehen. Der Lenkmomentsensor 21 gibt ein Signal entsprechend einem Lenkmoment aus, das auf die Lenkwelle 12 entsprechend dem Drehbetrieb des Lenkrads 11 ausgeübt wird. Im Folgenden wird der Wert des Lenkmomentes, der auf der Grundlage des Signals, das von dem Lenkmomentsensor 21 ausgegeben wird, erfasst wird, als „Lenkmoment Tx“ bezeichnet. Die Richtung, in die das Lenkrad gedreht wird, wird auf der Grundlage dessen bestimmt, ob das Lenkmoment Tx ein positiver Wert oder ein negativer Wert ist. In der Ausführungsform wird das Lenkmoment Tx, wenn das Lenkrad 11 im Uhrzeigersinn gedreht wird, durch einen positiven Wert angegeben. Das Lenkmoment Tx wird, wenn das Lenkrad 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, durch einen negativen Wert angegeben. Somit wird die Größe bzw. Stärke des Lenkmomentes Tx durch die Größe des Absolutwertes des Lenkmomentes Tx angegeben.
Ein Drehwinkelsensor 22 ist in dem Elektromotor 20 vorgesehen. Der Drehwinkelsensor 22 ist in den Elektromotor 20 integriert. Der Drehwinkelsensor 22 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Drehwinkelposition eines Rotors des Elektromotors 20 aus. Das Erfassungssignal, das von dem Drehwinkelsensor 22 ausgegeben wird, wird für Berechnungen des Drehwinkels und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 verwendet. Da der Drehwinkel des Elektromotors 20 proportional zu dem Lenkwinkel des Lenkrads 11 ist, wird der Drehwinkel des Elektromotors 20 auch als der Lenkwinkel des Lenkrads 11 verwendet. Die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20, die durch zeitliches Ableiten des Drehwinkels des Elektromotors erhalten wird, ist proportional zu der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 11. Daher wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 20 ebenfalls als die Lenkgeschwindigkeit des Lenkrads 11 verwendet. Im Folgenden wird der Wert des Lenkwinkels des Lenkrads 11, der auf der Grundlage des Signals, das von dem Drehwinkelsensor 22 ausgegeben wird, erfasst wird, als „Lenkwinkel θx“ bezeichnet, und der Wert der Lenkwinkelgeschwindigkeit des Lenkrads 11, der durch zeitliches Ableiten des Lenkwinkels θx erhalten wird, wird als „Lenkgeschwindigkeit $ϖ x$
“ bezeichnet. Der Lenkwinkel θx im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die neutrale Position des Lenkrads 11 wird durch einen positiven Wert oder negativen Wert des Lenkwinkels θx angegeben. In der Ausführungsform ist, wenn sich das Lenkrad 11 an der neutralen Position befindet, der Lenkwinkel θx gleich „0“. Der Lenkwinkel im Uhrzeigersinn in Bezug auf die neutrale Position wird durch einen positiven Wert angegeben. Der Lenkwinkel entgegen dem Uhrzeigersinn in Bezug auf die neutrale Position wird durch einen negativen Wert angegeben.
Die Motoransteuerschaltung 30 ist eine Drei-Phasen-Inverterschaltung, die unter Verwendung von sechs Schaltelementen 31 bis 36 aufgebaut ist. Jedes der Schaltelemente 31 bis 36 enthält einen Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET). Genauer gesagt sind eine Schaltung, die durch serielles Verbinden des ersten Schaltelementes mit dem zweiten Element 32 ausgebildet ist, eine Schaltung, die durch serielles Verbinden des ersten Schaltelementes 33 mit dem vierten Schaltelement 34 ausgebildet ist, und eine Schaltung, die durch serielles Verbinden des fünften Schaltelementes 35 mit dem sechsten Schaltelement 36 ausgebildet ist, parallel zueinander geschaltet. Eine Energieversorgungsleitung 37 erstreckt sich von einem Abschnitt zwischen den beiden Schaltelementen in jeder Serienschaltung zu dem Elektromotor 20 (d. h. die Energieversorgungsleitungen 37 erstrecken sich von dem Abschnitt zwischen dem ersten Schaltelement 31 und dem zweiten Schaltelement 32, dem Abschnitt zwischen dem dritten Schaltelement 33 und dem vierten Schaltelement 34 und dem Abschnitt zwischen dem fünften Schaltelement 35 und dem sechsten Schaltelement 36 zu dem Elektromotor 20).
Ein Elektrostromsensor bzw. elektrischer Stromsensor 38 ist in den Energieversorgungsleitungen 37 vorgesehen, die sich von der Motoransteuerschaltung 30 zu dem Elektromotor 20 erstrecken. Der elektrische Stromsensor 38 erfasst (misst) den elektrischen Strom, der in jeder Phase fließt, und gibt ein Erfassungssignal entsprechend dem erfassten Wert des elektrischen Stromes an die elektronische Steuereinheit 60 aus. Im Folgenden wird der gemessene Wert des elektrischen Stromes als „Motorstrom iuvw“ bezeichnet, und der elektrische Stromsensor 38 wird als „Motorstromsensor 38“ bezeichnet.
Das Gate bzw. der Gateanschluss jedes der Schaltelemente 31 bis 36 ist mit dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 (der später beschrieben wird) der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden. Ein Tastverhältnis wird auf der Grundlage eines Pulsbreitenmodulationssteuersignals (PWM-Steuersignals), das von dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 ausgegeben wird, gesteuert. Somit wird die Ansteuerspannung für den Elektromotor 20 auf eine Sollspannung eingestellt. Wie es durch das Schaltungssymbol in 1 gezeigt ist, ist der MOSFET, der jedes der Schaltelemente 31 bis 36 bildet, mit einer Diode versehen.
Im Folgenden wird das Energieversorgungssystem der elektrischen Servolenkvorrichtung beschrieben. Die Energieversorgungsvorrichtung der elektrischen Servolenkvorrichtung enthält die Hauptenergieversorgung 100, die Spannungsverstärkungsschaltung 40, die die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 verstärkt, die Hilfsenergieversorgung 50, die parallel zu einer Schaltung, die die Spannungsverstärkungsschaltung 40 mit der Motoransteuerschaltung 30 verbindet, geschaltet ist, und einen Energieversorgungssteuerabschnitt 62, der in der elektronischen Steuerschaltung 60 vorgesehen ist und die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 steuert. Der Elektromotor 20 und die Motoransteuerschaltung 30, die elektrische Energie von der Energieversorgungsvorrichtung aufnehmen, dienen als die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last.
Die Hauptenergieversorgung 100 ist durch eine Parallelschaltung aus einer Hauptbatterie 101 mit einem Wechselstromgenerator 102 aufgebaut. Die Hauptbatterie 101 ist eine gewöhnliche in einem Fahrzeug montierte Batterie. Die Nennausgangsspannung der Hauptbatterie 101 beträgt 12 Volt. Der Wechselstromgenerator 102 erzeugt elektrische Energie aufgrund der Drehung des Verbrennungsmotors. Die Nennausgangsspannung des Wechselstromgenerators 102 beträgt 14 Volt. Dementsprechend bildet die Hauptenergieversorgung 100 eine in einem Fahrzeug montierte Energieversorgung mit einem 14-Volt-System.
Die Hauptenergieversorgung 100 führt elektrische Energie der elektrischen Servolenkvorrichtung und den anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R wie beispielsweise einem Scheinwerfer, der eine Beleuchtungsvorrichtung ist, zu. Der Energieversorgungsanschluss (positiver Anschluss) der Hauptbatterie 101 ist mit einer Energiequellenleitung 103 verbunden. Der Masseanschluss der Hauptbatterie 101 ist mit einer Masseleitung 111 verbunden. Ein Spannungssensor 51 ist in der Nähe der Hauptenergieversorgung 100 vorgesehen. Der Spannungssensor 51 erfasst die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 (d. h. die Spannung zwischen der Energiequellenleitung 103 und der Masseleitung 111) und gibt ein Signal entsprechend dem erfassten Wert aus. Im Folgenden wird der Spannungssensor 51 als „erster Spannungssensor 51“ bezeichnet, und der Wert der Spannung, die von dem Spannungssensor 51 erfasst wird, wird als „Hauptenergieversorgungsspannung v1“ bezeichnet.
Eine Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 und eine Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 erstrecken sich von der Energiequellenleitung 103. Die Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 dient als die Energieversorgungsleitung, die verwendet wird, um elektrische Energie nur der elektronischen Steuereinheit 60 zuzuführen. Die Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 dient als die Energieversorgungsleitung, die verwendet wird, um elektrische Energie sowohl der Motoransteuerschaltung 30 als auch der elektronischen Steuereinheit 60 zuzuführen.
Die Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 ist mit einem Zündschalter 106 verbunden. Die Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 ist mit einem Energieversorgungsrelais 107 verbunden. Das Energieversorgungsrelais 107 wird entsprechend einem Steuersignal, das von dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 der elektronischen Steuereinheit 60 ausgegeben wird, eingeschaltet, um eine Energieversorgungsschaltung zu bilden, die dem Elektromotor 20 elektrische Energie zuführt. Die Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 ist mit dem positiven Energieversorgungsanschluss der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden. Eine Diode 108 ist an der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 an einer Position zwischen dem Zündschalter 106 und der Last (d. h. der elektronischen Steuereinheit 60) vorgesehen. Die Katode der Diode 108 ist in Richtung der elektronischen Steuereinheit 60 gerichtet, und die Anode der Diode 108 ist in Richtung der Hauptenergieversorgung 100 gerichtet. Die Diode 108 ermöglicht einen elektrischen Stromfluss nur in die Richtung, in die die elektrische Energie zugeführt wird. Das heißt, die Diode 108 ist ein Rückflussverhinderungselement.
Eine Verbindungsleitung 109, die mit der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 verbunden ist, erstreckt sich von einem Abschnitt der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105, der zwischen dem Energieversorgungsrelais 107 und der Last angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 109 ist mit einem Abschnitt der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 verbunden, der zwischen der elektronischen Steuereinheit 60 und einer Position, bei der die Diode 108 mit der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 verbunden ist, angeordnet ist. Eine Diode 110 ist mit der Verbindungsleitung 109 verbunden. Die Katode der Diode 110 ist in Richtung der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 gerichtet. Die Anode der Diode 110 ist in Richtung der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 gerichtet. Somit ist die Schaltung derart ausgelegt, dass der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 elektrische Energie von der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 über die Verbindungsleitung 109 zugeführt wird, jedoch der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 keine elektrische Energie von der Steuersystemenergieversorgungsleitung 104 zugeführt wird. Die Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 und die Masseleitung 111 sind mit der Spannungsverstärkungsschaltung 40 verbunden. Die Masseleitung 111 ist ebenfalls mit dem Masseanschluss der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden.
Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 enthält einen Kondensator 41, eine Spannungsverstärkungsspule 42, ein erstes Spannungsverstärkungsschaltelement 43, ein zweites Spannungsverstärkungsschaltelement 44 und einen Kondensator 45. Der Kondensator 41 ist zwischen der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 und der Masseleitung 111 vorgesehen. Die Spannungsverstärkungsspule 42 ist in Serie zu der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 an einer Position zwischen der Last und einem Punkt, bei dem der Kondensator 41 mit der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 verbunden ist, vorgesehen. Das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ist zwischen der Masseleitung 111 und einem Abschnitt der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105, der zwischen der Spannungsverstärkungsspule 42 und der Last angeordnet ist, vorgesehen. Das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 ist in Serie zu der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 an einer Position zwischen der Last und einem Punkt, bei dem das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 mit der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105 verbunden ist, vorgesehen. Der Kondensator 45 ist zwischen der Masseleitung 111 und einem Abschnitt der Ansteuersystemenergieversorgungsleitung 105, der zwischen dem zweiten Spannungsverstärkungsschaltelement 44 und der Last angeordnet ist, vorgesehen. Die Sekundärseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist mit einer Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112 verbunden.
In der Ausführungsform wird der MOSFET als jedes der Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 verwendet. Es können jedoch andere Schaltelemente für die Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 verwendet werden. Außerdem ist der MOSFET, der jedes der Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 bildet, mit einer Diode versehen, wie es durch das Schaltungssymbol in 1 gezeigt ist.
Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 (der später beschrieben wird) der elektronischen Steuereinheit 60 steuert die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 gibt ein Pulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 aus, um jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltungselemente 43 und 44 ein-/auszuschalten, so dass die Spannung der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung 100 zugeführt wird, verstärkt wird, und es wird eine vorbestimmte Ausgangsspannung auf der Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112 erzeugt. In diesem Fall werden die ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 derart gesteuert, dass, wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 eingeschaltet ist, das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 ausgeschaltet ist, und wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ausgeschaltet ist, das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet ist. Genauer gesagt wird in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 eingeschaltet und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 ausgeschaltet, so dass der Spannungsverstärkungsspule 42 ein elektrischer Strom nur während einer kurzen Zeitdauer zugeführt und elektrische Energie in der Spannungsverstärkungsspule 42 gespeichert wird, und dann wird das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ausgeschaltet und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 wird eingeschaltet, so dass die elektrische Energie, die in der Spannungsverstärkungsspule 42 gespeichert ist, ausgegeben wird.
Die Ausgangsspannung des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 wird durch den Kondensator 45 geglättet. Dementsprechend wird eine stabile elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, von der Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112 ausgegeben. In diesem Fall können mehrere Kondensatoren mit unterschiedlichen Frequenzcharakteristika parallel zueinander geschaltet sein, um die Glättungscharakteristik zu verbessern. Außerdem entfernt der Kondensator 41, der an der Eingangsseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen ist, Rauschen, das in Richtung der Hauptenergieversorgung 100 übertragen wird.
Die verstärkte Spannung (d. h. die Ausgangsspannung) der Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird durch Steuern des Tastverhältnisses jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltungselemente 43 und 44 eingestellt (d. h. durch Ausführen der PWM-Steuerung für jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltungselemente 43 und 44). Wenn sich das Ein-Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 (d. h. das Verhältnis einer Zeitdauer, während der das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet ist) erhöht, erhöht sich die verstärkte Spannung. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 gemäß der Ausführungsform ist beispielsweise derart ausgelegt, dass die verstärkte Spannung in einem Bereich von 20 Volt bis 50 Volt eingestellt wird. Ein DC-DC-Wandler für allgemeine Zwecke kann als die Spannungsverstärkungsschaltung 40 verwendet werden.
Eine Verstärkungsspannungsansteuerleitung 113 und eine Lade-/Entladeleitung 114 erstrecken sich von der Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112. Die Verstärkungsspannungsansteuerleitung 113 ist mit dem Energieeingangsabschnitt der Motoransteuerschaltung 30 verbunden. Die Lade-/ Entladeleitung 114 ist mit dem positiven Anschluss der Hilfsenergieversorgung 50 verbunden.
Die Hilfsenergieversorgung 50 wird mit elektrischer Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, geladen. Die Hilfsenergieversorgung 50 ist eine elektrische Energiespeichervorrichtung, die die Hauptenergieversorgung 100 unterstützt und die elektrische Energie der Motoransteuerschaltung 30 zuführt, wenn die Motoransteuerschaltung 30 eine große elektrische Energie benötigt. Dementsprechend ist die Hilfsenergieversorgung 50 durch serielles Verbinden mehrerer Energiespeicherzellen aufgebaut, so dass eine Spannung, die äquivalent zu der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist, aufrechterhalten werden kann. Der Masseanschluss der Hilfsenergieversorgung 50 ist mit der Masseleitung 111 verbunden. Als die Hilfsenergieversorgung kann beispielsweise ein Kondensator (elektrischer Doppelschichtkondensator) verwendet werden.
Ein Spannungssensor 52 ist an der Ausgangsseite der Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen. Der Spannungssensor 52 erfasst eine Spannung zwischen der Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112 und der Masseleitung 111 und gibt ein dem erfassten Wert entsprechendes Signal an den Energieversorgungssteuerabschnitt 62 aus. In der Schaltungskonfiguration ist die Lade-/Entladeleitung 114 mit der Verstärkungsspannungsenergieversorgungsleitung 112 verbunden. Daher ist der Wert, der von dem Spannungssensor 52 gemessen wird, der größere aus der Ausgangsspannung (d. h. der verstärkten Spannung) der Spannungsverstärkungsschaltung 40 und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 (d. h. der Energieversorgungsspannung). Im Folgenden wird der Spannungssensor 52 als „zweiter Spannungssensor 52“ bezeichnet, und der Wert der Spannung, die von dem zweiten Spannungssensor 5 erfasst wird, wird als „Ausgangsspannung v2“ bezeichnet.
Ein Stromsensor 53 ist an der Lade-/Entladeleitung 114 vorgesehen. Der Stromsensor 53 erfasst den elektrischen Strom, der zu/von der Hilfsenergieversorgung 50 fließt. Der Stromsensor 53 ist mit dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 der elektronischen Steuereinheit 60 verbunden. Der Stromsensor 53 gibt ein Signal an den Energieversorgungssteuerabschnitt 62 aus, das einen Lade-/Entladestrom isub angibt, der ein gemessener Wert ist. Der Stromsensor 53 bestimmt die Richtung, in die der elektrische Strom fließt, das heißt unterscheidet zwischen einem Ladestrom, der von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, und einem Entladestrom, der von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30 fließt. Der Stromsensor 53 misst die Größe des Ladestromes und des Entladestromes. Wenn der Ladestrom fließt, wird der Lade-/ Entladestrom isub durch einen positiven Wert angegeben. Wenn der Entladestrom fließt, wird der Lade-/ Entladestrom isub durch einen negativen Wert angegeben. Im Folgenden wird der Stromsensor 53 als ein „Lade-/Entladestromsensor 53“ bezeichnet, und der Wert des elektrischen Stromes, der von dem Stromsensor 53 erfasst wird, wird als „Lade-/Entladestrom isub“ bezeichnet.
Die elektronische Steuereinheit 60 enthält einen Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM und einen RAM enthält. Die elektronische Steuereinheit 60 ist auf der Grundlage der jeweiligen Funktionen in den Unterstützungssteuerabschnitt 61 und den Energieversorgungssteuerabschnitt 62 unterteilt. Der Unterstützungssteuerabschnitt 61 ist mit dem Lenkmomentsensor 21, dem Drehwinkelsensor 22, dem Motorstromsensor 38 und einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 verbunden. Somit empfängt der Unterstützungssteuerabschnitt 61 Sensorsignale, die das Lenkmoment Tx, den Lenkwinkel θx, den Motorstrom iuvw und eine Fahrzeuggeschwindigkeit Vx angeben. Auf der Grundlage der Sensorsignale gibt der Unterstützungssteuerabschnitt 61 das PWM-Steuersignal an die Motoransteuerschaltung 30 aus, um den Betrieb des Elektromotors 20 zu steuern, wodurch der Lenkbetrieb, der von dem Fahrer durchgeführt wird, unterstützt wird.
Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 steuert das Laden/Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 durch Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 ist mit dem ersten Spannungssensor 51, dem zweiten Spannungssensor 52 und dem Lade-/ Entladestromsensor 53 verbunden. Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 empfängt die Sensorsignale, die von den Sensoren ausgegeben werden. Es werden Signale zwischen dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 und dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 übertragen. Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 gibt das PWM-Steuersignal an die Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf der Grundlage der Sensorsignale, die in den Energieversorgungssteuerabschnitt 62 eingegeben werden, und der Sensorsignale, die in den Unterstützungssteuerabschnitt 61 eingegeben werden, aus. Die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40, das heißt die Ausgangsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird durch Steuern des Tastverhältnisses jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 entsprechend dem PWM-Steuersignal, das in die Spannungsverstärkungsschaltung 40 eingegeben wird, geändert.
Im Folgenden wird eine Lenkunterstützungssteuerung, die von dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 der elektronischen Steuereinheit 60 ausgeführt wird, beschrieben. 2 zeigt eine Lenkunterstützungssteuerroutine, die von dem Unterstützungssteuerabschnitt 61 ausgeführt wird. Die Lenkunterstützungssteuerroutine ist in der Form eines Steuerprogramms in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Lenkunterstützungssteuerroutine gestartet. Die Lenkunterstützungssteuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus und wiederholt ausgeführt.
Wenn die Steuerroutine gestartet wird, liest der Unterstützungssteuerabschnitt 61 die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasst wird, und das Lenkmoment Tx, das von dem Lenkmomentsensor 21 erfasst wird, in Schritt S11 aus.
Anschließend berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S12 ein Basisunterstützungsmoment Tas, das auf der Grundlage der eingegebenen Fahrzeuggeschwindigkeit Vx und des eingegebenen Lenkmomentes Tx eingestellt wird, mit Bezug auf eine Unterstützungsmomententabelle, die in 3 gezeigt ist. Die Unterstützungsmomententabelle ist in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Die Unterstützungsmomententabelle ist derart festgelegt, dass sich, wenn sich das Lenkmoment Tx erhöht, das Basisunterstützungsmoment Tas erhöht. Außerdem ist die Unterstützungsmomententabelle derart festgelegt, dass sich, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx verringert, das Basisunterstützungsmoment Tas erhöht. Die Unterstützungsmomententabelle in 3 zeigt die Kennlinie des Basisunterstützungsmomentes Tas in Bezug auf das Lenkmoment Tx, wenn das Lenkrad 11 im Uhrzeigersinn gedreht wird. Wenn das Lenkrad 11 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, ändert sich das Basisunterstützungsmoment Tas in Bezug auf den Absolutwert des Lenkmomentes Tx auf dieselbe Weise wie die Weise, die in 3 gezeigt ist.
Anschließend berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S13 ein Sollbefehlsmoment T* durch Addieren eines Kompensationsmomentes zu dem Basisunterstützungsmoment Tas. Das Kompensationsmoment wird beispielsweise durch Aufsummieren einer Rückstellkraft der Lenkwelle 12 in Richtung einer Ursprungsposition und eines Rückstellmomentes, das einer Widerstandskraft entspricht, die einen Widerstand gegen die Drehkraft der Lenkwelle 12 aufbringt, berechnet. Die Rückstellkraft erhöht sich proportional zu dem Lenkwinkel θx. Die Widerstandskraft erhöht sich proportional zu der Lenkgeschwindigkeit $ϖ x .$
Wenn das Kompensationsmoment berechnet wird, wird der Drehwinkel des Elektromotors 20 (äquivalent zu dem Lenkwinkel θx des Lenkrads 11), der von dem Drehwinkelsensor 22 erfasst und in den Unterstützungsmomentensteuerabschnitt 61 eingegeben wird, verwendet. Die Lenkgeschwindigkeit $ϖ x$
wird durch zeitliches Ableiten des Lenkwinkels θx des Lenkrads 11 erhalten.
Anschließend berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S14 einen Sollstrom ias*, der sich proportional zu dem Sollbefehlsmoment T* ändert. Der Sollstrom ias* wird durch Teilen des Sollbefehlsmomentes T* durch eine Momentenkonstante erhalten.
Anschließend liest der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S15 den Motorstrom iuvw, der in den Elektromotor 20 fließt, aus dem Motorstromsensor 38 aus. Anschließend berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S16 eine Differenz Δi zwischen dem Motorstrom iuvw und dem Sollstrom ias*, der in Schritt S14 berechnet wird. Dann berechnet der Unterstützungssteuerabschnitt 61 eine Sollbefehlsspannung v* durch Ausführen einer Proportional-Integral-Steuerung bzw. -Regelung (PI-Steuerung) auf der Grundlage der Differenz Δi.
Dann gibt der Unterstützungssteuerabschnitt 61 in Schritt S17 das PWM-Steuersignal, das der Sollbefehlsspannung v* entspricht, an die Motoransteuerschaltung 30 aus, und dann endet die Steuerroutine. Die Steuerroutine wird in dem vorbestimmten kurzen Zyklus und wiederholt ausgeführt. Somit wird das Tastverhältnis jedes der Schaltelemente 31 bis 36 in der Motoransteuerschaltung 30 durch Ausführen der Steuerroutine gesteuert. Dementsprechend ist es möglich, ein gewünschtes Unterstützungsmoment entsprechend dem Lenkbetrieb, der von dem Fahrer durchgeführt wird, zu erhalten.
Während der Lenkunterstützungssteuerung wird eine große elektrische Energie benötigt, insbesondere wenn das Lenkrad 11 betätigt wird, während das Fahrzeug anhält oder das Fahrzeug mit niedriger Geschwindigkeit fährt. Es ist jedoch nicht wünschenswert, die Kapazität der Hauptenergieversorgung 100 größer auszubilden, um sich für einen zeitweiligen Verbrauch großer elektrischer Energie vorzubereiten. Dementsprechend wird in der elektrischen Servolenkvorrichtung der Ausführungsform die Kapazität der Hauptenergieversorgung 100 nicht vergrößert, und es wird die Hilfsenergieversorgung 50 bereitgestellt. Die Hilfsenergieversorgung 50 unterstützt die Zufuhr elektrischer Energie, wenn zeitweilig eine große elektrische Energie verbraucht wird. Außerdem ist in der elektrischen Servolenkvorrichtung der Ausführungsform die Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen, um effizient den Elektromotor 20 anzusteuern. Somit ist das System, bei dem die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, der Motoransteuerschaltung 30 und der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt wird, aufgebaut.
Wenn das Energieversorgungssystem derart aufgebaut ist, wird eine ausreichende Leistungsfähigkeit (ausreichendes Unterstützungsvermögen) der elektrischen Servolenkvorrichtung unter Verwendung sowohl der Hauptenergieversorgung 100 als auch der Hilfsenergieversorgung 50 geschaffen. Daher ist es notwendig, auf geeignete Weise die Hilfsenergieversorgung 50 in einem guten Zustand zu halten, um das ausreichende Unterstützungsvermögen bereitzustellen. Wenn die Hilfsenergieversorgung 50 überladen wird, oder wenn ein Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 wiederholt durchgeführt wird, verschlechtert sich die Hilfsenergieversorgung 50 schnell, und die Lebenszeit der Hilfsenergieversorgung 50 wird verkürzt. Außerdem ist, wenn die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 unzureichend ist, kein ausreichendes Unterstützungsvermögen vorhanden.
Dementsprechend steuert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 der elektronischen Steuereinheit 60 ein Laden/ Entladen (Laden und Entladen) der Hilfsenergieversorgung 50 durch Steuern der verstärkten Spannung unter Verwendung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Somit hält der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 die Hilfsenergieversorgung 50 in dem bestmöglichen Zustand.
Wenn die Hilfsenergieversorgung 50 die Zufuhr elektrischer Energie spät unterstützt, wenn eine große elektrische Energie aufgrund des Betriebs der elektrischen Servolenkung verbraucht wird, wird eine große elektrische Energie von der Hauptenergieversorgung 100 ausgegeben. Dementsprechend verschlechtert sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 10 zeitweilig stark. Daher wird die elektrische Energie den anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R zeitweilig schlecht zugeführt. Es flackert beispielsweise ein Scheinwerfer und ein Fahrer fühlt sich unwohl.
Dementsprechend unterdrückt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 der elektronischen Steuereinheit 60 im Hinblick auf das obige Problem die Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 und verringert einen instabilen Betrieb der anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R durch Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40.
Im Folgenden wird eine Verstärkungsspannungssteuerung, die von dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 der elektronischen Steuereinheit 60 ausgeführt wird, beschrieben. 4 zeigt die Verstärkungsspannungssteuerroutine, die von dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 ausgeführt wird. Die Verstärkungsspannungssteuerroutine ist in der Form eines Steuerprogramms in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Verstärkungsspannungssteuerroutine gestartet. Die Verstärkungsspannungssteuerroutine wird in einem vorbestimmten kurzen Zyklus und wiederholt ausgeführt.
Wenn die Steuerroutine gestartet wird, liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S21 die Hauptenergieversorgungsspannung v1, die von dem ersten Spannungssensor 51 erfasst wird, aus. Anschließend berechnet der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S22 einen Spannungsänderungswert Δv1, um den sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 ändert. Da die Steuerroutine mit dem vorbestimmten Zyklus und wiederholt ausgeführt wird, bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 eine Differenz (v1 - v1 alt) zwischen der Hauptenergieversorgungsspannung v1 alt, die in Schritt S21 in einem unmittelbar vorgehenden Zyklus (einen Zyklus früher) erfasst wird, und der Hauptenergieversorgungsspannung v1, die in Schritt S21 in dem derzeitigen Zyklus erfasst wird, und betrachtet die Differenz als den Spannungsänderungswert Δv1. Der Spannungsänderungswert Δv1 ist ein Wert, um den sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 je Zeiteinheit ändert, das heißt ein Wert, der durch zeitliches Abgleiten der Hauptenergieversorgungsspannung v1 erhalten wird. Der Spannungsänderungswert Δv1 muss nicht notwendigerweise durch Bestimmen einer Änderung der Hauptenergieversorgungsspannung v1 in einem Steuerzyklus berechnet werden. Der Spannungsänderungswert Δv1 kann durch Bestimmen einer Änderung der Hauptenergieversorgungsspannung v1 in mehreren Steuerzyklen berechnet werden.
Anschließend speichert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S23 die Hauptenergieversorgungsspannung v1, die in dem derzeitigen Zyklus erfasst wird, in dem RAM als die Hauptenergieversorgungsspannung v1 alt. Dementsprechend wird die Hauptenergieversorgungsspannung v1, die in dem derzeitigen Zyklus erfasst wird, als die Hauptenergieversorgungsspannung v1 alt in Schritt S22 in dem nächsten Zyklus (einen Zyklus später) verwendet.
Anschließend bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S24, ob der Absolutwert (|Δv1|) des Spannungsänderungswertes Δv1 gleich oder kleiner als ein Bezugswert B (ein positiver Wert) ist. Der Bezugswert B wird in der Ausführungsform als ein Verringerungsschwellenwert und ein Erhöhungsschwellenwert betrachtet. Wenn der Spannungsänderungswert Δv1 größer als der Bezugswert B ist, wird bestimmt, dass sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 um einen Wert, der größer als der Erhöhungsschwellenwert ist, erhöht. Wenn der Spannungsänderungswert Δv1 kleiner als der Bezugswert (-B) ist, wird bestimmt, dass sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 um einen Wert, der größer als der Verringerungsschwellenwert ist, verringert.
Wenn der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 bestimmt, dass der Absolutwert des Spannungsänderungswertes Δv1 gleich oder kleiner als der Bezugswert B ist (JA im Schritt S24), führt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 eine Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung aus. Wenn der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 bestimmt, dass der Absolutwert des Spannungsänderungswertes Δv1 größer als der Bezugswert B ist (NEIN im Schritt S24), führt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 eine Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung aus. Die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung und die Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung werden mit Bezug auf die Flussdiagramme der 5 und der 8 beschrieben. Nach der Ausführung der Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine oder der Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung endet die Verstärkungsspannungssteuerroutine. Dann wird die Routine in dem vorbestimmten Zyklus und wiederholt ausgeführt.
Die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung, die in Schritt S30 ausgeführt wird, wird beschrieben. 5 ist ein Flussdiagramm, das die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine zeigt. In der Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 zunächst in Schritt S31 eine tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 aus. Die tatsächliche Ladungsmenge Jx wird aufeinanderfolgend durch eine Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge berechnet (7), die später beschrieben wird. Dementsprechend ist der Prozess in Schritt S31 der Prozess zum Lesen von Daten, die die letzte tatsächliche Ladungsmenge Jx, die durch die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge berechnet wird, angeben.
Anschließend liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S32 die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx, die von dem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 23 erfasst wird, aus. Dann stellt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S33 eine Sollladungsmenge J* entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx ein. Die Sollladungsmenge J* ist die optimale Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50. Wie es in 6 gezeigt ist, wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx kleiner als eine Bezugsfahrzeuggeschwindigkeit V0 ist, eine Sollladungsmenge Jhoch ausgewählt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx gleich oder größer als die Bezugsfahrzeuggeschwindigkeit V0 ist, wird eine Sollladungsmenge Jniedrig, die kleiner als die Sollladungsmenge Jhoch ist, ausgewählt. Die Hilfsenergieversorgung 50 weist eine ausreichende Kapazität auf, so dass die Hilfsenergieversorgung 50 nicht überladen wird, wenn die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 gleich der Sollladungsmenge J* ist.
Wenn die oben beschriebene Lenkunterstützungssteuerung ausgeführt wird, wie es in 3 gezeigt ist, wird, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx verringert, das Basisunterstützungsmoment Tas derart eingestellt, dass es sich erhöht, und daher erhöht sich die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird (die elektrische Energie, die verbraucht wird, um den Elektromotor 20 anzusteuern). Somit wird die Sollladungsmenge J* in der Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit Vx eingestellt. In der Ausführungsform wird die Sollladungsmenge J* zwischen zwei Pegeln gewechselt. Die Sollladungsmenge J* kann jedoch auch zwischen drei oder mehr Pegeln gewechselt werden. Außerdem kann die Sollladungsmenge J* derart eingestellt werden, dass sie sich kontinuierlich entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert. Die Sollladungsmenge J* kann auf eine beliebige Weise eingestellt werden, solange wie sich die Sollladungsmenge J* verringert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit Vx vergrößert. Die Sollladungsmenge J* kann ein fester Wert sein.
Nachdem der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 die Sollladungsmenge J* eingestellt hat, liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den tatsächlichen Lade-/Entladestrom iusb, der von dem Lade-/Entladestromsensor 53 erfasst wird, in Schritt S34 aus. Anschließend bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S35, ob der Wert des Flags F gleich „0“ ist. Das Flag F gibt an, ob der Zustand der Ladung der Hilfsenergieversorgung 50 ausreichend ist, wie es anhand des später beschriebenen Prozesses gezeigt wird. Wenn der Wert des Flags F gleich 0 ist (F = 0), ist der Ladungszustand ausreichend, und daher muss die Hilfsenergieversorgung 50 nicht geladen werden. Wenn der Wert des Flags F gleich 1 ist (F = 1), ist der Ladungszustand unzureichend, und daher muss die Hilfsenergieversorgung 50 geladen werden. Wenn eine Lade-/ Entladesteuerroutine gestartet wird, wird der Wert des Flags F auf „0“ eingestellt.
Wenn der Wert des Flags F gleich „0“ ist (JA in Schritt S35), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S36, ob die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J* ist. Der Prozess in Schritt S36 wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 unzureichend ist. Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J* ist (Jx < J*) (JA in Schritt S36), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62, dass die Ladungsmenge unzureichend ist und setzt das Flag F in Schritt S37 auf „1“. Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx gleich oder größer als die Sollladungsmenge J* ist (Jx ≥ J*) (NEIN in Schritt S36), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62, dass die Ladungsmenge ausreichend ist und ändert den Wert des Flags F nicht. Somit wird der Wert des Flags F auf „0“ gehalten.
Wenn der Wert des Flags F in Schritt S35 gleich „1“ ist (NEIN in Schritt S35), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S38, ob die tatsächliche Ladungsmenge Jx eine Ladungsmenge (J* + A), die durch Addieren eines Totzonenwertes A (ein positiver Wert) zu der Sollladungsmenge J* erhalten wird, erreicht hat. Der Prozess in Schritt S38 wird ausgeführt, um zu bestimmen, ob die tatsächliche Ladungsmenge Jx, die ausreichend war, ausreichend ist. Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx gleich oder größer als die Ladungsmenge (J* + A) ist (Jx ≥ J* + A) (JA in Schritt S38), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62, dass die tatsächliche Ladungsmenge Jx, die ausreichend war, ausreichend ist. Dementsprechend stellt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S39 den Wert des Flags F auf „0“ ein. Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Ladungsmenge (J* + A) ist (Jx < J* + A) (NEIN in Schritt S38), bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62, dass die tatsächliche Ladungsmenge Jx unzureichend ist. Dementsprechend ändert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Wert des Flags F nicht. Somit wird der Wert des Flags F auf „1“ gehalten.
Der Totzonenwert A wird derart eingestellt, dass das Ergebnis des Vergleichs zwischen der tatsächlichen Ladungsmenge Jx und der Sollladungsmenge J* (d. h. das Ergebnis der Bestimmung, ob die Hilfsenergieversorgung 50 geladen werden muss) nicht häufig schwankt.
Nachdem der Wert des Flags F eingestellt ist, wird der Wert des Flags F in Schritt S40 bestätigt. Wenn der Wert des Flags F gleich „0“ ist (NEIN in Schritt S40), das heißt wenn bestimmt wird, dass der Ladungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 ausreichend ist, stellt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S41 auf 0 (isub* = 0) ein. Wenn der Wert des Flags F gleich „1“ ist (JA in Schritt S40), das heißt wenn bestimmt wird, dass die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 unzureichend ist, berechnet der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/ Entladestrom isub* in Schritt S42 entsprechend der folgenden Gleichung. Isub* = (Wlim - Wx)/v2.
In der Gleichung ist Wlim eine erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung 40; Wx ist eine elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird; und v2 ist die Ausgangsspannung, die von dem zweiten Spannungssensor 52 erfasst wird. Die erlaubte ausgegebene elektrische Energie Wlim wird im Voraus auf der Grundlage der Spezifikationen der Spannungsverstärkungsschaltung 40 eingestellt. Außerdem wird die elektrische Energie Wx, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, durch Multiplizieren der Ausgangsspannung v2, die von dem zweiten Spannungssensor 52 erfasst wird, mit dem Motorstrom iuvw, der von dem Motorstromsensor 38 erfasst wird, berechnet. Dementsprechend enthält der Prozess in Schritt S42 den Prozess zum Lesen des Wertes der Spannung, die von dem zweiten Spannungssensor 52 gemessen wird, und den Prozess zum Lesen des Wertes des elektrischen Stromes, der von dem Motorstromsensor 38 gemessen wird. Ein Stromsensor (nicht gezeigt), der den elektrischen Strom, der in der Verstärkungsspannungsansteuerleitung 113 fließt, misst, kann vorgesehen sein, und die elektrische Energie Wx, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, kann durch Multiplizieren des Wertes des elektrischen Stromes, der von dem Stromsensor erfasst wird, mit der Ausgangsspannung v2, die von dem zweiten Spannungssensor 52 erfasst wird, berechnet werden.
Anschließend bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S43, ob der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist. Wie es oben beschrieben ist, wird der Solllade-/Entladestrom isub* durch Erhalten eines Wertes, der durch Subtrahieren der elektrischen Energie Wx, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, von der erlaubten ausgegebenen elektrischen Energie Wlim der Spannungsverstärkungsschaltung 40 erhalten wird, und Teilen des erhaltenen Wertes durch die Ausgangsspannung v2 berechnet. Wenn dementsprechend die elektrische Energie Wx, die von dem Elektromotor 20 verbraucht wird, kleiner als die erlaubte ausgegebene elektrische Energie Wlim der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist, ist der Solllade-/Entladestrom isub* größer als 0 (isub* > 0) (JA in Schritt S43). Wenn die elektrische Energie Wx, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, gleich oder größer als die erlaubte ausgegebene elektrische Energie Wlim der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist, ist der Solllade-/ Entladestrom isub* gleich oder kleiner als 0 (NEIN in Schritt S43).
Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* gleich oder kleiner als 0 (isub* ≤ 0) ist, stellt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 erneut den Solllade-/Entladestrom isub* in Schritt S41 auf 0 ein (isub* = 0). Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist (isub* > 0), ändert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/Entladestrom isub*, der in Schritt S42 berechnet wird, nicht.
Nachdem der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 den Solllade-/ Entladestrom isub* eingestellt hat, steuert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 in Schritt S44 mittels Rückführung auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Solllade-/ Entladestrom isub* und einem tatsächlichen Lade-/ Entladestrom isub. Das heißt, die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird derart gesteuert, dass die Differenz (isub* - isub) zwischen dem Solllade-/Entladestrom isub* und dem tatsächlichen Lade-/Entladestrom isub verringert wird. In der Ausführungsform wird eine Proportional-Integral-Differenzial-Steuerung bzw. -Regelung (PID-Steuerung) auf der Grundlage der Differenz (isub* - isub) ausgeführt.
Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 gibt ein Pulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aus, um jedes der ersten und zweiten Spannungsverstärkungsschaltelemente 43 und 44 ein-/ auszuschalten, so dass die elektrische Energie, die von der Hauptenergieversorgung 100 zugeführt wird, verstärkt wird. Die verstärkte Spannung wird durch Ändern des Tastverhältnisses des Pulssignals gesteuert.
In diesem Fall wird, wenn der Solllade-/Entladestrom isub* ein positiver Wert ist (isub* > 0), die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 derart gesteuert, dass der elektrische Strom in Richtung der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, um die Hilfsenergieversorgung 50 zu laden, und der elektrische Strom gleich dem Solllade-/Entladestrom isub* ist. Dementsprechend wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf größer als die Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 gesteuert. Das heißt, wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J* ist und die elektrische Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, größer als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, wird die Hilfsenergieversorgung 50 mit der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung 100 über die Spannungsverstärkungsschaltung 40 geladen. Außerdem wird der Solllade-/Entladestrom isub* derart eingestellt, dass die Zufuhr der elektrischen Energie zu der Motoransteuerschaltung 30 gewährleistet wird und die Hilfsenergieversorgung 50 unter voller Verwendung des Energiezufuhrvermögens der Spannungsverstärkungsschaltung 40 geladen wird. Daher wird die Hilfsenergieversorgung 50 schnell geladen.
Wenn der Solllade-/Entladestrom isub* auf Null eingestellt ist (isub* = 0), wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 derart gesteuert, dass weder der Ladestrom noch der Entladestrom zu/von der Hilfsenergieversorgung 50 fließt. Dementsprechend wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf die Spannung gesteuert, die gleich der Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist. Daher wird die Hilfsenergieversorgung 50 nicht geladen. Außerdem wird die verstärkte Spannung derart aufrechterhalten, dass der Entladestrom nicht von der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, so lange wie die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, nicht überschreitet. Somit wird die Motoransteuerschaltung 30 nur unter Verwendung der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, betrieben. Wenn die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, überschreitet, ist es nicht möglich, den Entladestrom von der Hilfsenergieversorgung 50 auf Null zu halten, und demzufolge verringert sich die verstärkte Spannung abhängig von der Steuerung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Somit wird die elektrische Energie von der Hilfsenergieversorgung 50 der Motoransteuerschaltung 30 zugeführt, um die Verkürzung der elektrischen Energie auszugleichen. Das heißt, wenn die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, gleich oder kleiner als die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, ist, wird die elektrische Energie in der Hilfsenergieversorgung 50 nicht verwendet. Nur wenn die benötigte elektrische Energie größer als die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, ist, wird der Motoransteuerschaltung 30 die elektrische Energie von der Hauptenergieversorgung 100 und von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt.
Anschließend bestimmt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S45, ob der tatsächliche Lade-/ Entladestrom isub, der von dem Lade-/Entladestromsensor 53 erfasst wird, gleich Null ist (isub = 0). Wenn der tatsächliche Lade-/ Entladestrom isub gleich Null ist (JA in Schritt S45), wird ein Tastverhältnis D0 des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu dem Zeitpunkt gespeichert, um das Tastverhältnis D0 zu erneuern. Da die Steuerroutine mit dem vorbestimmten Zyklus und wiederholt ausgeführt wird, wird in Schritt S46 das letzte Tastverhältnis D0 gespeichert, wenn der tatsächliche Lade-/Entladestrom isub gleich Null ist. Das Tastverhältnis D0 wird in der Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung, die später beschrieben wird, verwendet.
Wenn der tatsächliche Lade-/Entladestrom isub gleich Null ist (isub = 0), ist die Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 gleich der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40. Wenn dementsprechend die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 von diesem Zustand aus erhöht wird, fließt der Ladestrom von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu der Hilfsenergieversorgung 50. Wenn die verstärkte Spannung von diesem Zustand aus verringert wird, fließt der Entladestrom von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Motoransteuerschaltung 30. Das heißt, der Zustand, bei dem die Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 gleich der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist, ist ein Grenzzustand. Ein Schalten bzw. Wechseln zwischen einem Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 wird durch Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 in Bezug auf den Grenzzustand durchgeführt. Somit ist es möglich, das Schalten zwischen dem Laden und Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 und die Menge des Lade-/Entladestroms unter Verwendung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gleich der Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist, als eine Bezugsspannung zu steuern, und die Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf einen Wert zu erhöhen, der größer als die Bezugsspannung ist, oder die Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf einen Wert zu verringern, der kleiner als die Bezugsspannung ist.
In der Ausführungsform wird das Tastverhältnis D0 des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 als die Bezugsspannung gespeichert. In der Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 durch Erhöhen/Verringern des Tastverhältnisses des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 in Bezug auf das Tastverhältnis D0 gesteuert. Das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 und das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 werden derart gesteuert, dass, wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement eingeschaltet ist, das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement ausgeschaltet ist, und wenn das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 ausgeschaltet ist, das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 eingeschaltet ist. Daher kann in Schritt S46 das Tastverhältnis des ersten Spannungsverstärkungsschaltelementes 43 gespeichert werden, um das Tastverhältnis des ersten Spannungsverstärkungsschaltelementes 43 zu erneuern. Im Folgenden wird das Tastverhältnis D0, das gespeichert wird, um das Tastverhältnis D0 in Schritt S46 zu erneuern, als „Bezugstastverhältnis“ bezeichnet.
Wenn das Bezugstastverhältnis D0 in Schritt S46 gespeichert wird, um das Bezugstastverhältnis D0 zu erneuern, oder wenn der tatsächliche Lade-/ Entladestrom isub in Schritt S45 nicht gleich Null ist, endet die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine.
Wenn in der Ausführungsform der Zündschalter 106 ausgeschaltet wird, wird eine Steuerung (10), die die elektrische Ladung in der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 entlädt, ausgeführt, wie es später beschrieben wird. Wenn dementsprechend das Fahrzeug gestartet wird, ist die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J*. Wenn daher die Verstärkungsspannungssteuerroutine gestartet wird, wird ist das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S36 positiv (JA in Schritt S36), und der Wert des Flags F wird auf „1“ eingestellt. Dementsprechend wird die Hilfsenergieversorgung 50 mit der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, geladen, solange wie die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, kleiner als die erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ist.
Wenn die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerroutine ausgeführt wird, wird der Ladungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 wiederholt bestimmt. Diese Lade-/Entladesteuerung erhöht die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50. Wenn die erfasste tatsächliche Ladungsmenge Jx die Ladungsmenge erreicht, die durch Addieren des Totzonenwertes A zu der Sollladungsmenge J* erhalten wird (JA in Schritt S38), wird der Wert des Flags F auf „0“ eingestellt (S39) und der Solllade-/Entladestrom isub* wird auf Null eingestellt.
Wenn der Wert des Flags F auf „0“ eingestellt wird, muss die Hilfsenergieversorgung 50 nicht geladen werden, und somit wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 mittels Rückführung gesteuert, während der Solllade-/ Entladestrom isub* auf Null eingestellt ist.
Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 kleiner als die Sollladungsmenge J* ist, nachdem bestimmt wurde, dass die Hilfsenergieversorgung 50 nicht geladen werden muss, wird der Wert des Flags F auf „1“ geändert. Wenn in diesem Fall die elektrische Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, größer als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, wird der Solllade-/ Entladestrom isub* auf einen positiven Wert eingestellt, und die Hilfsenergieversorgung 50 wird mit der überschüssigen elektrischen Energie, das heißt der elektrischen Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 nicht verbraucht wird, geladen. Wenn die elektrische Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, gleich oder kleiner als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, wird der Solllade-/ Entladestrom isub* auf Null eingestellt. Somit wird das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 eingeschränkt, und die elektrische Energie wird von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt, um eine Kürzung der elektrischen Energie auszugleichen.
Im Folgenden wird eine Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge beschrieben. 7 zeigt die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge, die von dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 ausgeführt wird. Die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge ist in der Form eines Steuerprogramms in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn der Zündschalter 106 eingeschaltet wird, wird die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge gestartet. Die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge wird mit einem vorbestimmten kurzen Zyklus und wiederholt ausgeführt. Die tatsächliche Ladungsmenge, die von der Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge erfasst wird, ist die tatsächliche Ladungsmenge Jx, die in Schritt S31 ausgelesen wird.
Wenn die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge gestartet wird, liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S61 den tatsächlichen Lade-/Entladestrom isub, der von dem Lade-/Entladestromsensor 43 erfasst wird, aus. Anschließend wird in Schritt S62 die tatsächliche Ladungsmenge Jx zu dem derzeitigen Zeitpunkt entsprechend der folgenden Gleichung berechnet. Jx = Jxalt + isub. In der Gleichung ist Jxalt eine vorherige tatsächliche Ladungsmenge. Die vorherige tatsächliche Ladungsmenge ist die Ladungsmenge Jx, die einen Zyklus früher berechnet wurde, wenn die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge mit dem vorbestimmten Zyklus und wiederholt ausgeführt wird.
In der Ausführungsform wird, wenn der Zündschalter 106 ausgeschaltet wird, die elektrische Ladung in der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 entladen. Wenn daher die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge gestartet wird, ist die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 ein niedriger Wert, der im Wesentlichen konstant ist. Dementsprechend wird als der Anfangswert der vorherigen tatsächlichen Ladungsmenge Jxalt ein fester Wert, der im Voraus eingestellt wird (beispielsweise Jxalt = 0), verwendet.
Anschließend speichert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S63 die tatsächliche Ladungsmenge Jx zu dem derzeitigen Zeitpunkt in dem RAM als die vorherige tatsächliche Ladungsmenge Jxalt. Dann endet die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge. Die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge wird mit dem vorbestimmten kurzen Zyklus und wiederholt ausgeführt. Dementsprechend wird die tatsächliche Ladungsmenge Jx, die in dem derzeitigen Zyklus berechnet wird, als die vorherige tatsächliche Ladungsmenge Jxalt in Schritt S62 in dem nächsten Zyklus verwendet (einen Zyklus später).
Der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 führt wiederholt die Routine während der Periode, während der der Zündschalter 100 eingeschaltet ist, aus. Dann wird die tatsächliche Ladungsmenge Jx durch Akkumulieren der Werte des tatsächlichen Lade-/Entladestroms isub bestimmt. Wenn in diesem Fall der Ladestrom fließt, werden die Werte des Lade-/Entladestroms isub akkumuliert, um die tatsächliche Ladungsmenge Jx zu erhöhen. Wenn der Entladestrom fließt, werden die Werte des Lade-/ Entladestroms isub akkumuliert, um die tatsächliche Ladungsmenge Jx zu verringern. Dementsprechend ist es möglich, auf geeignete Weise die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 zu erfassen.
Im Folgenden wird die Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung, die in Schritt S50 ausgeführt wird, beschrieben. 8 ist ein Flussdiagramm, das die Spannungsänderungsunterdrückungssteuerroutine zeigt. Wie es oben beschrieben ist, wird die Spannungsänderungsunterdrückungssteuerroutine ausgeführt, wenn der Absolutwert des Änderungswertes, um den sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 je Zeiteinheit ändert (der Spannungsänderungswert Δv1), den Bezugswert B überschreitet.
Zunächst liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S51 das Bezugstastverhältnis D0 aus. Das Bezugstastverhältnis D0 ist das Tastverhältnis, das in Schritt S46 während der Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung gespeichert wird. Das heißt, das Bezugstastverhältnis D0 ist das Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gleich der Spannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist. Dementsprechend ist es möglich, das Schalten bzw. Wechseln zwischen dem Laden/ Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 und die Menge des elektrischen Stromes durch Ändern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 durch Erhöhen/Verringern des Tastverhältnisses des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 in Bezug auf das Tastverhältnis D0 zu steuern.
Anschließend stellt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S52 einen Tastverhältnisänderungswert ΔD entsprechend dem Spannungsänderungswert Δv1 ein. Der Tastverhältnisänderungswert ΔD wird mit Bezug auf eine Tastverhältnisänderungswerteinstelltabelle, die in 9 gezeigt ist, eingestellt. Die Tastverhältnisänderungswerteinstelltabelle wird zusammen mit dem Steuerprogramm in dem Speicher der elektronischen Steuereinheit 60 wie beispielsweise dem ROM gespeichert. Der Absolutwert des Tastverhältnisänderungswertes ΔD wird derart festgelegt, dass er sich erhöht, wenn sich der Absolutwert des Spannungsänderungswertes Δv1 erhöht. Das heißt, wenn der Spannungsänderungswert Δv1 ein positiver Wert ist und sich daher die Hauptenergieversorgungsspannung v1 erhöht und ein Erhöhungswert |Δv1|, um den sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 erhöht, den Bezugswert B überschreitet, wird der Tastverhältnisänderungswert ΔD auf einen positiven Wert und derart eingestellt, dass er sich erhöht, wenn sich der Erhöhungsänderungswert |Δv1| erhöht. Wenn der Spannungsänderungswert Δv1 ein negativer Wert ist und sich daher die Hauptenergieversorgungsspannung v1 verringert und ein Verringerungswert |Δv1|, um den sich die Hauptenergieversorgungsspannung v1 verringert, den Bezugswert B überschreitet, wird der Tastverhältnisänderungswert ΔD auf einen negativen Wert und derart eingestellt, dass er sich verringert, wenn sich der Verringerungswert |Δv1| erhöht.
Anschließend berechnet der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S53 einen Tastverhältnisbefehlswert D*, der das Ein-Perioden-Verhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 angibt, entsprechend der folgenden Gleichung. D* = D0 + ΔD. Dann gibt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S54 das PWM-Signal entsprechend dem Tastverhältnisbefehlswert D* an jedes der Schaltelemente 43 und 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aus. Dann endet die Spannungsänderungsunterdrückungssteuerroutine.
In der Spannungsänderungsunterdrückungssteuerroutine wird, wenn sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 erhöht, wenn sich der Erhöhungswert erhöht, das Ein-Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 erhöht (das Ein-Tastverhältnis des ersten Spannungsverstärkungsschaltelementes 43 wird verringert), um die Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu erhöhen. Wenn sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 verringert, wenn sich der Verringerungswert |Δv1| erhöht, wird das Ein-Tastverhältnis des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 verringert (das Ein-Tastverhältnis des ersten Spannungsverstärkungsschaltelementes 43 wird erhöht), um die Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu verringern.
Wenn somit eine große elektrische Energie aufgrund des Betriebs der elektrischen Servolenkung verbraucht wird, steuert der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf der Grundlage des Grads der Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100. Daher ist es möglich, eine starke Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken. Wenn beispielsweise die Verringerung der Hauptenergieversorgungsspannung v1 erfasst wird, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 entsprechend dem Verringerungswert verringert. Daher wird die verstärkte Spannung auf zuverlässige Weise kleiner als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 gemacht, und somit wird die Menge der elektrischen Energie, die der Motoransteuerschaltung 30 von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt wird, schnell erhöht. Dementsprechend ist es möglich, eine starke Verringerung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken.
Wenn die Erhöhung der Hauptenergieversorgungsspannung v1 aufgrund einer starken Verringerung der Menge der elektrischen Energie, die von der elektrischen Servolenkung verbraucht wird, erfasst wird, erhöht der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 entsprechend dem Erhöhungswert. Daher wird die verstärkte Spannung auf zuverlässige Weise größer als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 gemacht, und somit wird die Hilfsenergieversorgung 50 mit der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zugeführt wird, geladen, und die elektrische Energie wird von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 der Motoransteuerschaltung 30 zugeführt. Dementsprechend ist es möglich, eine starke Erhöhung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken.
Außerdem wird, wie es in der Tastverhältnisänderungswerteinstelltabelle der 9 gezeigt ist, die Größe der Änderung der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 entsprechend dem Spannungsänderungswert Δv1 eingestellt. Daher wird die Hilfsenergieversorgung 50 mit einer geeigneten Menge an elektrischer Energie geladen, und es wird eine geeignete Menge an elektrischer Energie von der Hilfsenergieversorgung 50 entladen. Als Ergebnis wird, wenn die elektrische Servolenkung betrieben wird, die elektrische Energie stabil den anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R zugeführt, und die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R werden stabil betrieben. Dementsprechend ist es beispielsweise möglich, ein Flackern der Scheinwerfer zu unterdrücken.
Die Entladesteuerung, die die elektrischen Ladungen von der Hilfsenergieversorgung 50 entlädt, wird im Folgenden beschrieben. In dem Fall, in dem ein Kondensator als die Hilfsenergieversorgung 50 verwendet wird, wird die Lebenszeit der Hilfsenergieversorgung 50 durch Entladen der elektrischen Ladung, wenn die Hilfsenergieversorgung 50 für eine lange Zeit nicht verwendet wird, vergrößert. Außerdem ist es, wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 auf der Grundlage des Wertes erfasst wird, der durch Akkumulieren der Werte des Lade-/Entladestroms isub erhalten wird, schwierig, den Anfangswert der Ladungsmenge zu schätzen, wenn das Fahrzeug gestartet wird. Dementsprechend wird in der Ausführungsform, wenn der Zündschalter 106 ausgeschaltet wird, die elektrische Ladung in der Hilfsenergieversorgung 50 über die Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu der Hauptbatterie 101 entladen. Im Folgenden wird der Steuerprozess mit Bezug auf 10 beschrieben.
10 zeigt eine Endzeitentladesteuerroutine, die von dem Energieversorgungssteuerabschnitt 62 ausgeführt wird. Die Endzeitentladesteuerroutine ist in der Form eines Steuerprogramms in dem ROM der elektronischen Steuereinheit 60 gespeichert. Wenn erfasst wird, dass der Zündschalter 106 ausgeschaltet wird, wird die Endzeitentladesteuerroutine gestartet. Wenn die Endzeitentladesteuerroutine gestartet wird, gibt der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S71 ein Pulssignal mit einem vorbestimmten Zyklus an das Gate des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aus, um das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 mit einem vorbestimmten Tastverhältnis ein-/ auszuschalten. Da die Lenkunterstützungssteuerung während der Periode, während der der Zündschalter 106 ausgeschaltet ist, endet, wird jedes der Schaltelemente 31 bis 36 in der Motoransteuerschaltung 30 in dem ausgeschalteten Zustand gehalten. Dementsprechend wird die elektrische Ladung in der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 entladen. In diesem Fall ist es möglich, den Wert des Entladestromes, der von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 fließt, durch geeignetes Einstellen des Tastverhältnisses des zweiten Spannungsverstärkungsschaltelementes 44 zu begrenzen. Das erste Spannungsverstärkungsschaltelement 43 wird in dem ausgeschalteten Zustand gehalten.
Anschließend liest der Energieversorgungssteuerabschnitt 62 in Schritt S72 den Lade-/Entladestrom isub (der Wert des elektrischen Stromes, der in der Richtung von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 fließt) aus, der von dem Lade-/ Entladestromsensor 53 gemessen wird. In Schritt S73 wird bestimmt, ob der Lade-/Entladestrom isub gleich oder kleiner als ein Entladestoppbestimmungsstrom isub0 ist. Der Entladestoppbestimmungsstrom isub0 wird beispielsweise auf 0 Ampere eingestellt.
Wenn der Lade-/Entladestrom isub größer als der Entladestoppbestimmungsstrom isub0 ist, werden die Prozesse in den Schritten S71 bis S73 wiederholt. Während dieser Periode wird die elektrische Ladung kontinuierlich von der Hilfsenergieversorgung 50 zu der Hauptbatterie 101 entladen. Wenn der Lade-/ Entladestrom isub gleich oder kleiner als der Entladestoppbestimmungsstrom isub0 ist (beispielsweise wenn der Entladestrom aufhört zu fließen), wird das zweite Spannungsverstärkungsschaltelement 44 in Schritt S74 ausgeschaltet, und die Endzeitentladesteuerroutine endet.
Dementsprechend wird durch Ausführen der Endzeitentladesteuerroutine die Lebensdauer der Hilfsenergieversorgung 50 erhöht. Außerdem ist es nach dem Einschalten des Zündschalters 106 möglich, auf genaue Weise die tatsächliche Ladungsmenge zu erfassen. Das heißt, die tatsächliche Ladungsmenge wird durch Akkumulieren der Werte des Lade-/Entladestroms, der zu/von der Hilfsenergieversorgung 50 fließt, berechnet, und es ist schwierig, den Anfangswert der Ladungsmenge zu dem Startzeitpunkt zu schätzen. Somit wird die Routine zur Erfassung einer tatsächlichen Ladungsmenge ausgeführt, nachdem die elektrische Ladung von der Hilfsenergieversorgung 50 entladen ist. Dieses vermeidet einen Erfassungsfehler aufgrund einer Änderung des Anfangswertes der Ladungsmenge. Die Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird ebenfalls verwendet, um den Wert des Entladestroms, der zu der Hauptbatterie 101 fließt, zu steuern. Daher muss keine spezielle Schaltung, die verwendet wird, um den Entladestrom zu steuern, bereitgestellt werden. Somit ist es möglich, eine Erhöhung der Kosten zu vermeiden.
In der Ausführungsform, die beschrieben wurde, wird, wenn eine große elektrische Energie aufgrund des Betriebs der elektrischen Servolenkvorrichtung verbraucht wird, die Änderung der Spannung, die von der Hauptenergieversorgung 100 ausgegeben wird, durch Ausführen der Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung unterdrückt. Daher ist es möglich, die Betriebe der anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R zu stabilisieren. Wenn beispielsweise der Änderungswert |Δv1|, um den sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 je Zeiteinheit ändert, den Bezugswert B überschreitet und sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 verringert, wird die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 durch Verringern der Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 größer als die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gemacht. Mit anderen Worten wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung niedriger als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 gemacht. Somit wird die elektrische Energie der Motoransteuerschaltung 30 schnell von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt. Dementsprechend ist es möglich, eine starke Verringerung der Spannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken.
Wenn der Änderungswert |Δv1|, um den sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 je Zeiteinheit ändert, den Bezugswert B überschreitet und sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 erhöht, wird außerdem die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 durch Erhöhen der Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 größer als die Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 gemacht. Somit wird die Hilfsenergieversorgung 50 schnell mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung 100 zugeführt wird, geladen, und die elektrische Energie wird von der Hauptenergieversorgung 100 der Motoransteuerschaltung 30 zugeführt. Dementsprechend ist es möglich, eine starke Erhöhung der Spannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken.
Wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gesteuert wird, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gleich der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist, als die Bezugsspannung verwendet, und die verstärkte Spannung wird in Bezug auf die Bezugsspannung geändert (das heißt die verstärkte Spannung wird auf einen Wert erhöht, der größer als die Bezugsspannung ist, oder auf einen Wert verringert, der niedriger als Bezugsspannung ist). Daher ist es möglich, auf zuverlässige Weise die Größenbeziehung zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 zu ändern. In der Ausführungsform ist beispielsweise die Spannungsverstärkungsschaltung 40 vorgesehen, und die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 wird durch Ändern des Tastverhältnisses jedes Schaltelementes gesteuert. Das Tastverhältnis des Schaltelementes, wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gleich der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 ist, wird als das Bezugstastverhältnis D0 gespeichert. Die verstärkte Spannung wird durch Addieren des Tastverhältnisänderungswertes ΔD zu dem Bezugstastverhältnis D0 eingestellt. Dementsprechend ist es möglich, auf zuverlässige Weise die Größenbeziehung zwischen der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 und der Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung 50 zu ändern.
Außerdem wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 um den Änderungsbetrag (Tastverhältnisänderungswert ΔD), der entsprechend dem Änderungswert |Δv1|, um den sich die Ausgangsspannung v1 der Hauptenergieversorgung 100 je Zeiteinheit ändert, eingestellt wird, erhöht/verringert. Daher wird die Hilfsenergieversorgung mit einer geeigneten Menge an elektrischer Energie geladen, und es wird eine geeignete Menge an elektrischer Energie von der Hauptenergieversorgung 100 entsprechend dem Grad der Änderung der Spannung der Hauptenergieversorgung 100 entladen.
Als Ergebnis ist es möglich, wenn eine große elektrische Energie aufgrund des Betriebs der elektrischen Servolenkung verbraucht wird, eine starke Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken und die Zufuhr von elektrischer Energie zu den anderen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten R zu stabilisieren. Dementsprechend werden die anderen in einem Fahrzeug montierten elektrische Lasten R stabil betrieben, und es wird beispielsweise ein Flackern der Scheinwerfer unterdrückt. Daher fühlt sich der Fahrer nicht unwohl.
Außerdem wird, wenn der Grad der Änderung der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung 100 klein ist, die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 mittels Rückführung auf der Grundlage der Differenz zwischen dem Solllade-/ Entladestrom isub* und dem tatsächlichen Lade-/ Entladestrom isub durch die Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung gesteuert (S30). Daher ist es möglich, auf einfache Weise den Ladungszustand der Hilfsenergieversorgung 50 zu steuern. Außerdem wird der Solllade-/Entladestrom isub* auf der Grundlage der Größenbeziehung zwischen der tatsächlichen Ladungsmenge Jx und der Sollladungsmenge J* und der Fähigkeit der Spannungsverstärkungsschaltung 40, elektrische Energie in Bezug auf die elektrische Energie, die in der Spannungsverstärkungsschaltung 40 verbraucht wird, zuzuführen, eingestellt. Daher ist es möglich, ein übermäßiges Laden/Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 zu unterdrücken.
Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 ausreichend ist (Flag F = 0), wird der Solllade-/Entladestrom isub* auf Null eingestellt (isub* = 0). Daher ist es möglich, das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 zu beschränken und die Möglichkeit zu verringern, dass die Hilfsenergieversorgung 50 überladen wird. Dieses erhöht die Lebensdauer der Hilfsenergieversorgung 50. Außerdem wird die Zufuhr von elektrischer Energie von der Hilfsenergieversorgung 50 gestoppt, solange wie die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, nicht überschreitet. Nur wenn die elektrische Energie, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, die obere Grenze der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben werden kann, überschreitet, wird die elektrische Energie von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt, um die Verkürzung der elektrischen Energie zu kompensieren. Daher ist es möglich, die Verwendung der elektrischen Energie in der Hilfsenergieversorgung 50 zu minimieren. Somit wird die elektrische Energie in der Hilfsenergieversorgung 50 gespeichert, so dass die elektrische Energie in der Hilfsenergieversorgung 50 verwendet wird, wenn eine große elektrische Energie verbraucht wird. Dementsprechend ist es möglich, auf geeignete Weise die Lenkunterstützungssteuerung auszuführen. Wenn die Motoransteuerschaltung 30 keine elektrische Energie benötigt, ist es außerdem möglich, den Spannungsverstärkungsbetrieb der Spannungsverstärkungsschaltung 40 zu stoppen und einen Verbrauch der Energie, die für den Spannungsverstärkungsbetrieb benötigt wird, zu unterdrücken.
Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J* ist (Flag F = 1) und die elektrische Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, größer als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, wird der Solllade-/ Entladestrom isub* auf einen positiven Wert eingestellt, und die Hilfsenergieversorgung 50 wird mit der elektrischen Energie, die von der Hauptenergieversorgung 100 über die Spannungsverstärkungsschaltung 40 zugeführt wird, geladen. Mit anderen Worten, wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 kleiner als die Sollladungsmenge J* ist und die erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung 40 größer als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, wird die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 derart gesteuert, dass die Hilfsenergieversorgung 50 geladen wird. In diesem Fall wird der Solllade-/Entladestrom isub* derart eingestellt, dass die Zufuhr der elektrischen Energie zu der Motoransteuerschaltung 30 gewährleistet wird, und die Hilfsenergieversorgung 50 wird unter vollständiger Nutzung des Energiezufuhrvermögens der Spannungsverstärkungsschaltung 40 geladen. Daher wird die Hilfsenergieversorgung 50 schnell geladen.
Sogar wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx kleiner als die Sollladungsmenge J* ist (Flag F = 1), wird, wenn die elektrische Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung 40 ausgegeben wird, gleich oder kleiner als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, der Solllade-/ Entladestrom isub* auf Null eingestellt (isub* = 0). Mit anderen Worten, sogar wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 kleiner als die Sollladungsmenge J* ist, wird, wenn die erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung 40 gleich oder kleiner als die elektrische Energie ist, die in der Motoransteuerschaltung 30 verbraucht wird, die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 derart gesteuert, dass das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 eingeschränkt ist. Dementsprechend wird das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 eingeschränkt, und die elektrische Energie wird der Motoransteuerschaltung 30 von der Hilfsenergieversorgung 50 zugeführt, um eine Verkürzung der elektrischen Energie zu kompensieren. Somit ist es möglich, die elektrische Energie der Motoransteuerschaltung 30 zuzuführen und den Verbrauch der elektrischen Energie in der Hilfsenergieversorgung 50 zu unterdrücken.
Außerdem wird die Sollladungsmenge J* derart eingestellt, dass sie sich verringert, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Wenn daher vorhergesagt wird, dass eine große elektrische Energie verbraucht werden wird, wird die Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung 50 erhöht, um die Fähigkeit der Hilfsenergieversorgung 50 zu erhöhen, die Zufuhr der elektrischen Energie zu unterstützen. Wenn nicht vorhergesagt wird, dass eine große elektrische Energie verbraucht werden wird, wird das Laden der Hilfsenergieversorgung 50 unterdrückt, um die Lebensdauer der Hilfsenergieversorgung 50 zu erhöhen.
Wenn die tatsächliche Ladungsmenge Jx in der Hilfsenergieversorgung 50 mit der Sollladungsmenge J* verglichen wird, wird eine Totzone eingestellt. Daher ist es möglich, ein Jagdphänomen zu unterdrücken, bei dem ein Laden und Entladen häufig wiederholt werden. Dieses erhöht die Lebensdauer der Hilfsenergieversorgung 50 weiter.
Als die Energieversorgungsvorrichtung für die elektrische Servolenkvorrichtung werden die Hauptenergieversorgung 100 und die Hilfsenergieversorgung 50 verwendet, um ein ausreichendes Lenkunterstützungsvermögen bereitzustellen. Daher ist es möglich, eine Erhöhung der Kapazität der Hauptenergieversorgung 100 zu unterdrücken. Außerdem wird der Elektromotor 20 auf effiziente Weise unter Verwendung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 angesteuert. Außerdem wird die Spannungsverstärkungsschaltung 40 ebenfalls verwendet, um das Laden/Entladen der Hilfsenergieversorgung 50 zu steuern. Daher ist die Konfiguration der Schaltung nicht komplizierter, und es wird eine Erhöhung der Kosten vermieden. Es wird beispielsweise eine Schaltschaltung oder ein Schalter, der verwendet wird, um zwischen einem Laden und Entladen zu schalten, nicht benötigt.
Sogar wenn die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 aufgrund der Lade-/Entladesteuerung für die Hilfsenergieversorgung 50 schwankt, ist es möglich, auf geeignete Weise den Betrieb des Elektromotors 20 zu steuern, da der Unterstützungssteuerabschnitt 61 die PWM-Steuerung für die Motoransteuerschaltung 30 ausführt.
Obwohl eine elektrische Servolenkvorrichtung, die die Energieversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung enthält, beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt. Es sind verschiedene Modifikationen innerhalb des Bereichs der Erfindung denkbar. Beispielsweise wird in der Ausführungsform die Ladungsmenge, um die die verstärkte Spannung geändert wird, entsprechend dem Spannungsänderungswert Δv1 eingestellt. Die Ladungsmenge, um die die verstärkte Spannung geändert wird, kann jedoch ein konstanter Wert sein. Außerdem wird in der Ausführungsform während der Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 auf der Grundlage der Sollladungsmenge und der tatsächlichen Ladungsmenge gesteuert. Die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung 40 kann jedoch auf einen konstanten Wert gesteuert werden.
Außerdem enthält die elektronische Steuereinheit 60 in der Ausführungsform den Energieversorgungssteuerabschnitt 62, der einen Teil der Energieversorgungsvorrichtung bildet, und den Unterstützungssteuerabschnitt 61, der einen Teil der elektrischen Servolenkvorrichtung bildet. Die Steuerabschnitte 61 und 62 können jedoch durch die jeweiligen Mikrocomputer ausgebildet werden.
Außerdem muss die Energieversorgungsvorrichtung nicht notwendigerweise für die elektrische Servolenkvorrichtung verwendet werden. Die Energieversorgungsvorrichtung kann für verschiedene Vorrichtungen verwendet werden. Die Energieversorgungsvorrichtung kann beispielsweise für verschiedene Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind, verwendet werden. Die Energieversorgungsvorrichtung kann beispielsweise für eine elektrisch gesteuerte Bremsvorrichtung, eine elektrisch gesteuerte Aufhängungsvorrichtung und eine elektrisch gesteuerte Stabilisierungsvorrichtung bzw. Stabilisatorvorrichtung verwendet werden. Außerdem kann die Energieversorgungsvorrichtung für eine Steer-by-wire-Lenkvorrichtung als die Lenkvorrichtung, die eine Lenkkraft für die Räder bereitstellt, verwendet werden. Die Steer-by-wire-Lenkvorrichtung trennt das Lenkrad mechanisch von einer Raddrehwelle und dreht das Rad unter Verwendung nur einer Kraft, die von einem Elektromotor, der entsprechend dem Lenkbetrieb betrieben wird, bereitgestellt wird.

Claims

Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, die aufweist: eine Hauptenergieversorgung (100), die elektrische Energie mehreren in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zuführt; eine Spannungsverstärkungsschaltung (40), die eine Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verstärkt und die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, an eine spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last unter den in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten ausgibt; eine Hilfsenergieversorgung (50), die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Spannungsverstärkungsschaltung (40) mit der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbindet, wobei die Hilfsenergieversorgung (50) mit der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung (40) ausgegeben wird, entsprechend einer Sollladungsmenge (J*) geladen wird und die Hilfsenergieversorgung (50) die Zufuhr der elektrischen Energie zu der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung (50) geladen wird, unterstützt; einen Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60), der eine Änderung eines Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie von der Hauptenergieversorgung (100) erfasst; und einen Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60), der die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) entsprechend einer Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf der Grundlage der Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie, die von dem Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60) erfasst wird, steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiezufuhränderungserfassungsabschnitt (60) einen Wert einer Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erfasst; bestimmt, ob ein Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als ein positiver Bezugswert (B) ist; wenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) nicht gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, eine Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung ausführt, bei der, wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert, die Sollverstärkungsspannung verringert wird, und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht, die Sollverstärkungsspannung erhöht wird, und wenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, eine Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung ausführt, bei der die Sollladungsmenge (J*) der Hilfsenergieversorgung (50) entsprechend einer Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs derart eingestellt wird, dass sich die Sollladungsmenge (J*) verringert, wenn sich die Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs erhöht.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) eine Spannung, die äquivalent zu einer Ausgangsspannung der Hilfsenergieversorgung (50) ist, als eine Bezugsspannung verwendet; wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) größer t als der Verringerungsschwellenwert (B) ist, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf einen Wert verringert, der niedriger als die Bezugsspannung ist; und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) größer als der Erhöhungsschwellenwert (B) ist, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf einen Wert erhöht, der größer als die Bezugsspannung ist.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) den Verringerungsschwellenwert (B) überschreitet, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die Sollverstärkungsspannung derart einstellt, dass sich die Sollverstärkungsspannung verringert, wenn sich der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht; und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) den Erhöhungsschwellenwert (B) überschreitet, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die Sollverstärkungsspannung derart einstellt, dass sich die Sollverstärkungsspannung erhöht, wenn sich der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die außerdem aufweist: einen Ladungsmengenerfassungsabschnitt (62), der eine Ladungsmenge in der Hilfsenergieversorgung (50) erfasst, wobei wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als der Erhöhungsschwellenwert (B) ist, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt (62) erfasst wird, und der Sollladungsmenge (J*) steuert; und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert und der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als der Verringerungsschwellenwert (B) ist, der Verstärkungsspannungsteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf der Grundlage der Ladungsmenge, die von dem Ladungsmengenerfassungsabschnitt (62) erfasst wird, und der Sollladungsmenge (J*) steuert.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei, wenn eine tatsächliche Ladungsmenge (Jx) in der Hilfsenergieversorgung (50) kleiner als die Sollladungsmenge (J*) ist und eine erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung (40) größer als eine elektrische Energie ist, die von der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbraucht wird, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) derart steuert, dass die Hilfsenergieversorgung (50) geladen wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei, wenn eine tatsächliche Ladungsmenge (Jx) der Hilfsenergieversorgung (50) kleiner als die Sollladungsmenge (J*) ist und eine erlaubte ausgegebene elektrische Energie der Spannungsverstärkungsschaltung (40) gleich oder kleiner als eine elektrische Energie ist, die durch die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last verbraucht wird, der Verstärkungsspannungssteuerabschnitt (60) die verstärkte Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) derart steuert, dass das Laden der Hilfsenergieversorgung (50) eingeschränkt wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die Energieversorgungsvorrichtung gestoppt wird, eine elektrische Ladung in der Hilfsenergieversorgung (50) zu der Hauptenergieversorgung (100) entladen wird.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten, denen die elektrische Energie von der Hauptenergieversorgung (100) zugeführt wird, eine Beleuchtungsvorrichtung enthalten.
Energieversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last ein Lenkaktuator ist, der eine Lenkkraft für ein Rad entsprechend einem Lenkbetrieb, der von einem Fahrer durchgeführt wird, bereitstellt.
Verfahren zum Steuern einer Energieversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei die Energieversorgungsvorrichtung eine Hauptenergieversorgung (100), die elektrische Energie mehreren in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten zuführt; eine Spannungsverstärkungsschaltung (40), die eine Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verstärkt und die elektrische Energie, deren Spannung verstärkt ist, an eine spezielle in einem Fahrzeug montierte elektrische Last unter den in einem Fahrzeug montierten elektrischen Lasten ausgibt; und eine Hilfsenergieversorgung (50), die parallel zu einer Schaltung geschaltet ist, die die Hauptenergieversorgung (100) mit der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last verbindet, enthält, wobei die Hilfsenergieversorgung (50) mit der elektrischen Energie, die von der Spannungsverstärkungsschaltung (40) ausgegeben wird, entsprechend einer Sollladungsmenge (J*) geladen wird und die Hilfsenergieversorgung (50) die Zufuhr der elektrischen Energie zu der speziellen in einem Fahrzeug montierten elektrischen Last unter Verwendung der elektrischen Energie, mit der die Hilfsenergieversorgung (50) geladen wird, unterstützt, wobei das Verfahren aufweist: Steuern der verstärkten Spannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) entsprechend einer Sollverstärkungsspannung der Spannungsverstärkungsschaltung (40) auf der Grundlage einer Änderung des Zustands der Zufuhr der elektrischen Energie; gekennzeichnet durch Erfassen eines Werts einer Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100); Bestimmen, ob ein Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als ein positiver Bezugswert (B) ist; wenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) nicht gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, Ausführen einer Spannungsänderungsunterdrückungssteuerung, bei der, wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) verringert, die Sollverstärkungsspannung verringert wird, und wenn sich die Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) erhöht, die Sollverstärkungsspannung erhöht wird, und wenn der Absolutwert der Änderung je Zeiteinheit (Δv1) der Ausgangsspannung der Hauptenergieversorgung (100) gleich oder kleiner als der positive Bezugswert (B) ist, Ausführen einer Stabilzeitverstärkungsspannungssteuerung ausführt, bei der die Sollladungsmenge (J*) der Hilfsenergieversorgung (50) entsprechend einer Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs derart eingestellt wird, dass sich die Sollladungsmenge (J*) verringert, wenn sich die Geschwindigkeit (Vx) des Fahrzeugs erhöht.