DE102005024198A1

DE102005024198A1 - Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug

Info

Publication number: DE102005024198A1
Application number: DE102005024198A
Authority: DE
Inventors: Junya Kasai Yano; Takeshi Takasago Osawa
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2025-05-26
Also published as: CN100593725C; US20050264264A1; US7026788B2; JP2005338010A; CN1702468A; DE102005024198B4; JP4293942B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und so weiter bereit, die in der Lage ist, einen Leckwiderstand zu berechnen. DOLLAR A Die Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug erkennt einen Strom I¶g11¶(t¶1¶), der in Leckwiderständen R¶a¶ und R¶b¶ fließt, wenn ein Leckerkennungsschalter SW¶1¶ zum Zeitpunkt T¶1¶ geschlossen ist und der andere Leckerkennungsschalter SW¶2¶ geöffnet ist, und erkennt einen Strom I¶g12¶(t¶2¶), wenn der Schalter SW¶1¶ zum Zeitpunkt t¶2¶ geöffnet ist und der Schalter SW¶2¶ geschlossen ist. Darüber hinaus erkennt die Schaltung Spannungen V¶111¶(t¶1¶,T¶2¶) und V¶112¶(t¶1¶,t¶2¶) von Abschnitten, mit denen diese Leckerkennungswiderstände R¶a¶ verbunden sind. Ein kombinierter Wert R¶1¶ der Leckwiderstände wird von einem Leckrechner anhand der folgenden Gleichung 34 berechnet. DOLLAR F1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zum Erkennen von Lecks hauptsächlich einer Lade-/Entladeschaltung einer aufladbaren Batterie, und insbesondere eine Schaltung und ein Verfahren zum Erkennen von Lecks eines Stromversorgungsgeräts, das einen Motor zum Antrieb eines Elektrofahrzeugs betreibt, wie zum Beispiel ein Hybridauto und ein Elektroauto.

Hochspannung ist erforderlich, um die Ausgangsleistung eines Stromversorgungsgeräts zum Betreiben eines Elektrofahrzeugs zu erhöhen. Der Grund ist, dass die Ausgangsleistung proportional zum Produkt aus Spannung und Strom ist. Zum Beispiel ist die Ausgangsspannung eines Stromversorgungsgeräts zum Betreiben eines Hybridautos oder eines Elektroautos eine sehr hohe Spannung von 200 Volt oder mehr. Da sich in einem Hochspannungsstromversorgungsgerät ein Leck sehr nachteilig auswirkt, ist das Gerät aus Sicherheitsgründen nicht mit Masse verbunden. Um Lecks zu verhindern, ist es für das Stromversorgungsgerät, das nicht an Masse gelegt ist, notwendig, einen Leckwiderstand zu erkennen. Der Leckwiderstand ist ein Widerstand zwischen dem Stromversorgungsgerät und einer Masse. 4 entspricht 1 in der japanischen Patentoffenlegungsschrift TOKUKAI Nr. 2003-169401 und zeigt eine Erkennungsschaltung zum Erkennen des Leckwiderstands eines Stromversorgungsgeräts. Eine Leckerkennungsschaltung 50, die in dieser Figur gezeigt wird, weist einen Leckerkennungswiderstand 51, einen Leckerkennungsschalter 52 und eine Spannungserkennungsschaltung 53 auf, welche die Spannung erkennt, die im Leckerkennungswiderstand 51 erzeugt wird. Wenn ein Leckwiderstand Rr vorhanden ist, fließt in dem Zustand, wo der Leckerkennungsschalter 52 EIN ist, ein Strom im Leckerkennungswiderstand 51. Dementsprechend wird die Spannung des Leckerkennungswiderstands 51 erkannt, wodurch das Leck erkannt werden kann.

Doch mit der herkömmlichen Leckerkennungsschaltung dieses Typs ist es schwer, den Leckwiderstandswert genau zu berechnen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde ersonnen, um die obigen Probleme bei diesem Typ einer herkömmlichen Schaltung zu lösen, und zielt deshalb darauf ab, eine Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und ein Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Leckwiderstand einfacher und genauer zu berechnen.

Um die obige Aufgabe zu erreichen, ist eine erfindungsgemäße Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug eine Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug, umfassend einen Batteriesatz 10, der eine Vielzahl von Batterien 11 enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind; Leckerkennungswiderstände R_a und R_b, die in Reihe geschaltet sind zwischen einer Masse und jeder der Batterieanschlüsse der Batterie 11 an zwei frei wählbaren Stellen in den Hoch- und Niederspannungsseiten; ein Spannungserfassungsmittel 200, das zum Zeitpunkt t Spannungen der Batterieanschlüsse in der Hoch- und Niederspannungsseite jeweils als V_g11(t) und V_g12(t) erfasst; Leckerkennungsschalter SW₁ und SW₂, von denen jeder zwischen den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b in Reihe geschaltet ist; und einen Spannungsdetektor 20, 20, der eine Spannung V_l11(t) erfasst, die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, der mit dem Leckerkennungsschalter SW₁ verbunden ist, wenn ein Leckerkennungsschalter SW₁, der mit dem Batterieanschluss in der Hochspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der andere Leckerkennungsschalter SW₂ geöffnet ist, und der eine Spannung V_l12(t) erfasst, die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, der mit dem Leckerkennungsschalter SW₂ verbunden ist, wenn der andere Leckerkennungsschalter SW₂, der mit der Batterieanschluss in der Niederspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der eine Leckerkennungsschalter SW₁ geöffnet ist. Die Schaltung umfasst außerdem einen Leckrechner 40, der einen kombinierten Wert R₁ der Leckwiderstände anhand der folgenden Gleichung 5 berechnet Gleichung 5

wobei t₁ und t₂ verschiedene Zeitwerte sind. Diesem Aufbau entsprechend ist es möglich, leicht einen Leckwiderstandswert zu erhalten und selbst dann, wenn ein Leck an zwei oder mehr Stellen auftritt, einen Leckwiderstandswert der Gesamtschaltung zu berechnen.

Darüber hinaus umfasst eine Leckerkennungsschaltung für Elektrofahrzeuge gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung außerdem eine Messvorrichtung, die zum Zeitpunkt t eine Klemmenspannung V_T(t) zwischen den beiden Enden des Batteriesatzes 10 misst, und in dem Fall, dass zum Zeitpunkt t ein Leck an einer der Stellen auftritt, wobei V_l(t) die Spannung des Batterieanschlusses ist, in dem das Leck auftritt, und diese Spannung unter Verwendung der Klemmenspannung V_T(t) und einer Proportionalitätskonstante K_l durch K_lV_T(t) dargestellt wird, berechnet der Leckrechner 40 k_l anhand der folgenden Gleichung 6 und schätzt den Leckabschnitt auf der Basis von k_l. Gleichung 6

Diesem Aufbau entsprechend ist es möglich, nicht nur einen Leckwiderstandswert, sondern auch einen Leckabschnitt zu erkennen.

Überdies ist ein Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug, das ein Leck eines Batteriesatzes 10 für ein Elektrofahrzeug erkennt, wobei in einer Batterieleck-Erkennungsschaltung mit Leckerkennungswiderständen R_a und R_b, wobei die Leckerkennungswiderstände R_a und R_b zwischen einer Masse und jeder der Batterieanschlüsse der Batterien in Reihe geschaltet sind, die an zwei frei wählbaren Stellen in der Hoch- und Niederspannungsseite in einer Vielzahl von Batterien 11, aus denen der Batteriesatz 10 besteht, miteinander in Reihe geschaltet sind, und mit Leckerkennungsschaltern SW₁ und SW₂, von denen jeder zwischen den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b in Reihe geschaltet ist, die Schritte des Erfassens einer Spannung V_l11(t), die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, wenn ein Leckerkennungsschalter SW₁, der mit dem Batterieanschluss in der Hochspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der andere Leckerkennungsschalter SW₂ geöffnet ist; des Erfassens einer Spannung V_l12(t), die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, wenn der andere Leckerkennungsschalter SW₂, der mit dem Batterieanschluss in der Niederspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der eine Leckerkennungsschalter SW₁ geöffnet ist; des Erfassens der Spannungen der Batterieanschlüsse in der Hoch- und Niederspannungsseite jeweils als V_g11(t) und V_g12(t); und des Berechnens eines kombinierten Werts R_l der Leckerkennungswiderstände unter Verwendung der Werte, die in den vorherigen Schritten erfasst wurden, anhand der folgenden Gleichung 7 umfasst sind. Gleichung 7

wobei t₁ und t₂ verschiedene Zeitwerte sind. Diesem Verfahren entsprechend ist es möglich, leicht einen Leckwiderstandswert zu erhalten und selbst dann, wenn ein Leck an zwei oder mehr Stellen auftritt, einen Leckwiderstandswert der Gesamtschaltung zu berechnen.

Darüber hinaus umfasst ein Leckerkennungsverfahren für Elektrofahrzeuge gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung außerdem die Schritte des Messens einer Klemmenspannung V_T(t) zwischen den beiden Enden des Batteriesatzes 10 zum Zeitpunkt t, und des Berechnens, falls zum Zeitpunkt t an einer der Stellen ein Leck auftritt, wobei V_l(t) die Spannung des Batterieanschlusses ist, in welchem das Leck auftritt, und diese Spannung unter Verwendung der Klemmenspannung V_T(t) und einer Proportionalitätskonstante K_l durch K_lV_T(t) dargestellt wird, des Leckabschnitts auf der Basis von k_l, indem k_l anhand der folgenden Gleichung 8 berechnet wird Gleichung 8

Diesem Verfahren entsprechend ist es möglich, nicht nur einen Leckwiderstandswert, sondern auch einen Leckabschnitt zu ermitteln.

Die erfindungsgemäße Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und das erfindungsgemäße Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug können die Information über Lecks anhand der spezifischen Gleichung berechnen. Da ein Zusatz eines speziellen Geräts nicht erforderlich ist, sind sie zudem leicht auf bestehende Einrichtungen anwendbar. Dadurch ist es möglich, den Leckwiderstandswert, den Leckabschnitt usw. zu erkennen und somit schnell die notwendigen Maßnahmen zu ergreifen. Dies kann die sichere Verwendung von Elektrofahrzeugen gewährleisten.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild, das eine Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaltbild, das den Betrieb in der Schaltung von 1 zum Zeitpunkt t₁ zeigt;
3 ist ein Schaltbild, das den Betrieb in der Schaltung von 1 zum Zeitpunkt t₂ zeigt; und
4 ist ein herkömmliches Schaltbild, das eine Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die folgende Beschreibung beschreibt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird. Es ist jedoch anzumerken, dass die im folgenden beschriebene Ausführungsform der Veranschaulichung einer Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und eines Leckerkennungsverfahrens für ein Elektrofahrzeug dient, um die technischen Ideen der Erfindung eine konkrete Form zu verleihen, und dass eine erfindungsgemäße Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und ein erfindungsgemäßes Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug nicht spezifisch auf die folgende Beschreibung eingeschränkt sind. Ferner ist anzumerken, dass die Elemente, die in den beiliegenden Ansprüchen genannt werden, nicht spezifisch auf Elemente in der Ausführungsform eingeschränkt sind. Falls nicht anderweitig angegeben, werden alle Abmessungen, Materialien, Formen und gegenseitigen Anordnungen der in der Ausführungsform beschriebenen Teile nur als Beispiel gegeben, und nicht als Einschränkung. Ferner sind die Größen und Anordnungsbeziehungen der Elemente in jeder der Zeichnungen der Einfachheit halber manchmal übertrieben groß dargestellt. Gleichen oder vergleichbaren Teilen der vorliegenden Erfindung wurden der gleiche Bezeichnung und gleiche Bezugszeichen zugewiesen, und ihre Beschreibung wird ausgelassen. Zudem kann eine Vielzahl von Strukturelementen der vorliegenden Erfindung als ein Einzelteil konfiguriert werden, das den Zweck der Vielzahl von Strukturelementen erfüllt, andrerseits kann ein einzelnes Strukturelement als eine Vielzahl von Strukturelementen konfiguriert werden, die den Zweck eines Einzelelements erfüllen.
1 zeigt ein Beispiel einer Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Eine Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug 100, die in dieser Figur gezeigt wird, wird zu einem Batteriesatz 10 hinzugefügt, der n Batterien 11 einschließt, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Der Einfachheit halber ist ein Stromkreis zum Laden/Entladen des Batteriesatzes 10 nicht dargestellt. Die Batterie 11 ist in der Zeichnung als Einheitszelle dargestellt, kann aber eine Vielzahl von Zellen umfassen, die miteinander in Reihe geschaltet oder parallel geschaltet sind.
Diese Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug 100 enthält ein Spannungserfassungsmittel 200, das zum vorgegebenen Zeitpunkt an Anschlussorten der Batterien 11 jeweilige Spannungen V_0-n erfassen kann. V_0-n(t) sind Spannungen, die vom Spannungserfassungsmittel 200 zum Zeitpunkt t erkannt werden. In dieser Ausführungsform sind V₀(t), V₁(t), V₂(t), ..., V_n-l(t) und V_n(t) Potentiale relativ zu V₀(t). Wenn ein Leck in einer der Batterien 11 auftritt, fließen elektrische Ströme von dem jeweiligen Anschluss der leckhaften Batterien 11 zu einer Masse. Daher dient ein Stromkreis, in dem der Anschluss jeder Batterie 11 über jeden der Leckwiderstände R_0-n mit einer Masse (in diesem Fall das Fahrzeugchassis) verbunden ist, als ein Ersatzleckstromkreis. Darüber hinaus wird angenommen, dass Ströme I_0-n jeweils durch die Leckwiderstände R_0-n fließen. I_0-n(t) sind Ströme, die zum Zeitpunkt t von einem Stromdetektor erkannt werden. In 1 steht I_0-n(t1, t2) für I_0-n(t1) oder I_0-n(t2).
Ein Leckerkennungswiderstand R_a, ein Leckerkennungsschalter SW₁ oder SW₂, und ein Leckerkennungswiderstand R_b sind zwischen jedem der zwei Anschlüsse A und B an frei wählbaren Stellen in den Hoch- und Niederspannungsseiten und einer Masse in Reihe geschaltet. Die Batterieanschlüsse A und B können beide Enden des Batteriesatzes 10 sein. Die Widerstandswerte der Leckerkennungswiderstände R_a und R_b, die mit den Punkten A und B verbunden sind, gleichen einander. Die Leckerkennungsschalter SW₁ und SW₂ können zu verschiedenen Zeitpunkten geöffnet und geschlossen sein. In 1 ist I_g11(t₁) ein Strom, der in den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b fließt, wenn der Leckerkennungsschalter SW₁, der mit der Punkt A verbunden ist, zum Zeitpunkt t₁ geschlossen ist, während I_g11(t₂) ein Strom ist, der in den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b fließt, wenn er zum Zeitpunkt t₂ geschlossen ist. Darüber hinaus ist I_g12(t₁) ein Strom, der in den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b fließt, wenn der Leckerkennungsschalter SW₂, der mit der Punkt B verbunden ist, zum Zeitpunkt t₁ geschlossen ist, während I_g12(t₂) ein Strom ist, der in den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b fließt, wenn er zum Zeitpunkt t₂ geschlossen ist. In diesem Fall werden die Ströme von Stromdetektoren 30 erfasst. Ferner sind V_l11(t₁), V_l11(t₂), V_l12(t₁) und V_l12(t₂) Spannungen an den Punkten A und B, die jeweils zum Zeitpunkt t₁ und t₂ von Spannungsdetektoren 20 erfasst werden. Die folgenden Gleichungen 9 werden formuliert, wobei R ein kombinierter Widerstand der Leckerkennungswiderstände R_a und R_b ist, und V_f(t₁, t₂) die Spannung zwischen A und B ist. R =Ra + Rb Vl11(t1) = Ra·Ig11(t1) Vl12(t2) = Ra·Ig12(t2) Vf(t1) = Vg11(t1) – Vg12(t1) Vf(t2) = Vg11(t2) – Vg12(t2) Gleichung 9
In diesem Fall ist V_g11(t) die Spannung (V_n-2(t) in 1) in dem obigen Batterieanschluss B, während V_g12(t) die Spannung (V₂(t) in 1) in dem obigen Batterieanschluss A ist. Wie weiter unten erläutert, kann der Leckwiderstandswert R₁ von 1 durch die folgende Gleichung 10 dargestellt werden, wenn die obigen Gleichungen angewandt werden. Gleichung 10
Die Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug von 1 enthält ferner einen Leckrechner 40 ein, der ein Leck erkennt und einen Leckwiderstand berechnet oder einen Leckabschnitt erkennt. Der Leckrechner 40 kann mit Hardware aus Gatteranordnungen (FPGA, ASIC, usw.) oder mit Software konfiguriert sein. Die Schaltung kann einen Anzeigeabschnitt aufweisen, der den Leckwiderstandswert, den Leckabschnitt usw. als Berechnungsergebnis anzeigen kann. Als Anzeigeabschnitt kann ein 7-Segment-Display mit LEDs, ein LCD-Bildschirm oder dergleichen verwendet werden.
Die Vorgehensweise der Formulierung der vorstehenden Gleichungen wird nun beschrieben. Zuerst ist zum Zeitpunkt t1, wie in 2 gezeigt, wenn der Leckerkennungsschalter SW₂ geöffnet ist und der Leckerkennungsschalter SW₁ geschlossen ist, I_g11(t₁) eine Gesamtmenge der Leckströme, die im Leckerkennungswiderstand R_a fließen, der mit dem Punkt A verbunden ist. Folglich wird I_g11(t₁) durch die folgende Gleichung 11 dargestellt. Ig11(t1) = In(t1) + In-1(t1) + In-2(t1) + ... + I2(t1) + I1(t1) + I0(t1) Gleichung 11
Zum anderen kann ein Strom I_n(t₁), der im Leckwiderstand R_a fließt, durch die folgende Gleichung 12 erhalten werden. Hierbei ist R = R_a + R_b, wie oben erläutert. Gleichung 12
I_g11(t₁) kann durch die folgende Gleichung 13 dargestellt werden, unter Anwendung der obigen Gleichungen 11 und 12. Gleichung 13
Als Ergebnis wird die obige Gleichung 13 umgewandelt, wodurch I_g11(t₁) durch die folgende Gleichung 14 dargestellt werden kann. Gleichung 14
Zum anderen ist zum Zeitpunkt t₂, wie in 3 gezeigt, wenn der Leckerkennungsschalter SW₁ geöffnet ist und der Leckerkennungsschalter SW₂ geschlossen ist, I_g12(t₂) eine Gesamtmenge der Leckströme, die im Leckerkennungswiderstand R_a fließen, der mit dem Punkt B verbunden ist. Demnach wird I_g12(t₂) durch die folgende Gleichung 15 dargestellt. Ig12(t2) = In(t2) + In-1(t2) + In-2(t2) + ... + I2(t2) + I1(t2) + I0(t2) Gleichung 15
Wie oben erläutert, wird die obige Gleichung 15 auf der Basis eines Stroms I_n(t₂), der im Leckwiderstand R_n fließt, zur folgenden Gleichung 16 umgewandelt. Gleichung 16
Als ein Ergebnis wird die obige Gleichung 16 umgewandelt, wodurch der Strom I_g12(t₂) durch die folgende Gleichung 17 dargestellt werden kann. Gleichung 17
In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass sich eine Stelle, wo ein Leck auftritt, und ein Leckwiderstand während der Erkennung ungeachtet der Zeit nicht verändern. Da die Stelle, wo ein Leck auftritt, sich selbst dann nicht verändert, wenn die Leckerkennungsschalter SW₁ und SW₂ umgeschaltet werden, wird die folgende Gleichung 18 formuliert.
In diesem Fall wird angenommen, dass ein Leck in einem ausreichend hohen Leckwiderstandswertbereich auftritt. Ungeachtet des Auftretens von Lecks kann ein Umfang des Lecks V_i(t) an einem frei wählbaren Anschlussort in dem Fall, dass eine Leckstelle sich nicht verändert, durch ein Produkt aus einer weiter unten erläuterten Klemmenspannung V_T(t) und einer Proportionalitätskonstante K_i dargestellt werden. Zum Zeitpunkt t₁ und t₂ können V_i am gleichen Anschlussort und die Klemmenspannung V_T variieren, doch die Proportionalitätskonstante K_i variiert nicht. Demnach wird die folgende Gleichung 18 formuliert. Vi(t1) = ki(Vn(t1) – Vo(t1) = kiVT (t1) Vi(t2) = ki(Vn(t2) – Vo(t2)) = kiVT(t2) (0 ≤ ki ≤ 1) Gleichung 18
In diesem Fall stellt V_T(t) eine Klemmenspannung zwischen den Anschlüssen an beiden Enden des Batteriesatzes 10 dar, d.h. eine Gesamtspannung. Da die Batterien 11 miteinander in Reihe geschaltet sind, können die obigen Gleichungen 14 und 17 daher durch Anwendung der vorstehenden Gleichung 18 zu den folgenden Gleichungen 19 und 20 umgewandelt werden. In dieser Ausführungsform erfasst das Spannungserfassungsmittel 200 die Spannung V_n(t) und V_o(t), und der Leckrechner 40 berechnet deren Differenz, wodurch die Klemmenspannung V_T(t) erhalten werden kann. Das heißt, die Klemmenspannung V_T(t) wird von den Schaltungen des Spannungserfassungsmittels 200 und dem Leckrechner 40 erfasst. Statt dieser Schaltungen kann ein Stromkreis vorgesehen werden, der die Klemmenspannung V_T(t) direkt misst und erkennt, um dem Leckrechner 40 einen erfassten Wert zuzuführen. Gleichung 19
Gleichung 20
Die obige Gleichung 19 kann zur folgenden Gleichung 21 umgewandelt werden. Gleichung 21
Durch Einsetzen der Gleichung 21 in die Gleichung 20 wird die folgende Gleichung 22 erhalten. Gleichung 22
Da in diesem Fall die Stellen von V_g11(t₁) und V_g12(t₂) ungeachtet der Gesamtspannungen von V_T(t₁), V_T(t₂) nicht variieren, wird die folgende Gleichung 23 formuliert. Gleichung 23
wobei ε eine Konstante ist. Als Ergebnis kann die obige Gleichung 22 weiter zur folgenden Gleichung 24 umgewandelt werden. Gleichung 24
In diesem Fall werden die folgenden Gleichungen 25 bis 28 formuliert. Gleichung 25
Gleichung 26
Vg11(t1) – Vg12(t1) – Vf(t1) Gleichung 27 Vg11(t2) – Vg12(t2) – Vf(t2) Gleichung 28
Demnach ergibt sich durch Einsetzen der obigen Gleichungen 25 bis 28 in die Gleichung 24 die folgende Gleichung 29, das heißt, R_i aus Gleichung 10 kann erhalten werden. Gleichung 29
Wie oben erläutert, kann der kombinierte Widerstandswert der Leckwiderstände berechnet werden. Der Leckrechner 40 vergleicht diesen berechneten Leckwiderstand mit einem vorgegebenen Wert. Wenn er kleiner ist als der vorgegebene Wert, werden Maßnahmen wie z.B. ein Warnsignal ergriffen. Andrerseits, falls ein Leck an einer Stelle auftritt, ist es nicht nur möglich, den Widerstandswert zu berechnen, sondern auch ein Teil, wo ein Leck auftritt. Wenn davon ausgegangen wird, dass ein Leck nur an einem Punkt I auftritt, wird angenommen, dass andere Leckwiderstandswerte als am Punkt I unendlich sind, und es wird die folgende Gleichung 30 formuliert. R0 = R1 = ... Rl-1 = Rl+1 ... = Rn-1 = Rn = ∞ Gleichung 30wobei 0 ≤ 1 ≤ n
In diesem Fall wird die obige Gleichung 19 umgewandelt, und I_g11 (t₁) wird berechnet, wodurch die folgende Gleichung 31 formuliert wird. Gleichung 31
Die Gleichung 31 wird in die obige Gleichung 9 eingesetzt, wodurch die folgende Gleichung 32 formuliert wird. Gleichung 32
Diese Gleichung wird mit 1/∞ = 0 unter Berücksichtigung der Gleichung 30 entwickelt, wodurch k_i mit der folgenden Gleichung 33 berechnet werden kann. Gleichung 33
Der Nenner V_T(t₁) der obigen Gleichung ist V_n(t₁) – V_o(t₁) auf der Basis der Gleichung 18.
Demnach wird R_l von den erfassten Werten ausgehend auf der Basis der obigen Gleichung 29 berechnet, wodurch der Wert k_l anhand der obigen Gleichung 33 berechnet werden kann. Wie in der obigen Gleichung 18 gezeigt, entspricht die Proportionalitätskonstante K_l der Proportionalitätskonstante K_l, die in der Darstellung der Spannung V_l(t) (= K_lV_T(t)) an dem Batterieanschluss, mit welchem der Leckwiderstand R_l verbunden ist, zu multiplizieren ist. Als ein Ergebnis stellt diese Proportionalitätskonstante K_l den Ort des Batterieanschlusses dar, mit welchem der Leckwiderstand R_l verbunden ist, wodurch es möglich ist, einen Abschnitt, wo ein Leck auftritt, auf der Basis dieses Werts zu erkennen. Obwohl das obige Verfahren k_l in dem Fall, dass ein Leck an einer Stelle auftritt, korrekt berechnen kann, ist es schwer, einen Abschnitt, wo ein Leck aufgetreten ist, in dem Fall zu erkennen, dass es an zwei oder mehr Stellen auftritt. Doch selbst in diesem Fall kann der kombinierte Wert der Leckwiderstände der Gesamtschaltung anhand der obigen Gleichung 29 berechnet werden.
Der Leckrechner 40 berechnet k_l, das den Leckwiderstand R_l und einen Abschnitt darstellt, wo ein Leck auftritt, und übergibt das Berechnungsergebnis bei Bedarf an andere Prozesse, oder der Anzeigeabschnitt zeigt es an. In diesem Verfahren kann Information über das Leck nur durch Berechnung ausgehend von den Werten erhalten werden, die an zwei Zeitpunkten erhalten wurden. Daher ist es möglich, hervorragende Merkmale zu erreichen, die ein Leck sehr leicht erfassen können und dieses Verfahren ohne Zusatz spezieller Hardware auf bestehende Einrichtungen anwenden können.
Die erfindungsgemäße Leckerkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug und das erfindungsgemäße Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug kann bevorzugt auf Elektroautos und Hybridautos angewandt werden.

Claims

Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug, umfassend: einen Batteriesatz (10), der eine Vielzahl von Batterien (11) enthält, die miteinander in Reihe geschaltet sind; Leckerkennungswiderstände R_a und R_b, die an zwei frei wählbaren Stellen in der Hoch- und Niederspannungsseite zwischen einer Masse und jeder der Batterieanschlüsse der Batterie (11) in Reihe geschaltet sind; ein Spannungserfassungsmittel (200), das Spannungen der Batterieanschlüsse in der Hoch- und Niederspannungsseite zum Zeitpunkt t jeweils als V_g11(t) und V_g12(t) erfasst; Leckerkennungsschalter SW₁ und SW₂, von denen jeder zwischen den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b in Reihe geschaltet ist; einen Spannungsdetektor (20, 20), der eine Spannung V_l11(t) erfasst, die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, der mit dem Leckerkennungsschalter SW₁ verbunden ist, wenn ein Leckerkennungsschalter SW₁, der mit dem Batterieanschluss in der Hochspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der andere Leckerkennungsschalter SW₂ geöffnet ist, und der eine Spannung V_l12(t) erfasst, die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, der mit dem Leckerkennungsschalter SW₂ verbunden ist, wenn der andere Leckerkennungsschalter SW₂, der mit dem Batterieanschluss in der Niederspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der eine Leckerkennungsschalter SW₁ geöffnet ist, und einen Leckrechner (40), der einen kombinierten Wert R_l der Leckwiderstände anhand der folgenden Gleichung 1 berechnet Gleichung 1
wobei t₁ und t₂ verschiedene Zeitwerte sind.
Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Schaltung ferner eine Messvorrichtung umfasst, die zum Zeitpunkt t eine Klemmenspannung V_T(t) zwischen den beiden Enden des Batteriesatzes (10) misst, wobei in dem Fall, dass zum Zeitpunkt t ein Leck an einer der Stellen auftritt, wobei V_l(t) die Spannung des Batterieanschlusses ist, in dem das Leck auftritt, und diese Spannung unter Verwendung der Klemmenspannung V_T(t) und einer Proportionalitätskonstante K_l durch K_lV_T(t) dargestellt wird, der Leckrechner (40) k_l anhand der folgenden Gleichung 2 berechnet und den Leckabschnitt auf der Basis von k_l schätzt. Gleichung 2
Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Widerstandswerte der Leckerkennungswiderstände R_a und R_b zueinander gleich sind.
Batterieleck-Erkennungsschaltung für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Elektrofahrzeug ein Hybridauto oder ein Elektroauto ist.
Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug, das ein Leck eines Batteriesatzes (10) für das Elektrofahrzeug erkennt, umfassend die Schritte: in einer Batterieleck-Erkennungsschaltung, umfassend Leckerkennungswiderstände R_a und R_b, wobei die Leckerkennungswiderstände R_a und R_b zwischen einer Masse und jeder der Batterieanschlüsse der Batterien in Reihe geschaltet sind, die an zwei frei wählbaren Stellen in der Hoch- und Niederspannungsseite in einer Vielzahl von Batterien (11), aus denen der Batteriesatz (10) besteht, miteinander in Reihe geschaltet sind, und Leckerkennungsschalter SW₁ und SW₂, von denen jeder zwischen den Leckerkennungswiderständen R_a und R_b in Reihe geschaltet ist, Erkennen einer Spannung V_l11(t), die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, wenn ein Leckerkennungsschalter SW₁, der mit dem Batterieanschluss in der Hochspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der andere Leckerkennungsschalter SW₂ geöffnet ist; Erkennen einer Spannung V_l12(t), die im Leckerkennungswiderstand R_a erzeugt wird, wenn der andere Leckerkennungsschalter SW₂, der mit dem Batterieanschluss in der Niederspannungsseite verbunden ist, zum Zeitpunkt t geschlossen ist und der eine Leckerkennungsschalter SW₁ geöffnet ist; Erkennen der Spannungen der Batterieanschlüsse in der Hoch- und Niederspannungsseite jeweils als V_g11(t) und V_g12(t); und Berechnen eines kombinierten Werts R_l der Leckerkennungswiderstände unter Verwendung der Werte, die in den vorherigen Schritten erkannt wurden, anhand der folgenden Gleichung 3 Gleichung 3
wobei t₁ und t₂ verschiedene Zeitwerte sind.
Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Verfahren außerdem die Schritte umfasst: Messen einer Klemmenspannung V_T(t) zwischen den beiden Enden des Batteriesatzes (10) zum Zeitpunkt t, und Ermitteln, falls zum Zeitpunkt t an einer der Stellen ein Leck auftritt, wobei V_l(t) die Spannung des Batterieanschlusses ist, in welchem das Leck auftritt, und diese Spannung unter Verwendung der Klemmenspannung V_T(t) und einer Proportionalitätskonstante Kl durch K_lV_T(t) dargestellt wird, des Leckabschnitts auf der Basis von k_l, indem k_l anhand der folgenden Gleichung 4 berechnet wird Gleichung 4
Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Widerstandswerte der Leckerkennungswiderstände R_a und R_b zueinander gleich sind.
Leckerkennungsverfahren für ein Elektrofahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Elektrofahrzeug ein Hybridauto oder ein Elektroauto ist.