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TECHNISCHES GEBIET
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Ausführungsformen betreffen Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität von elektrischen Systemen, und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität von Schützen und einer Entladeschaltung in elektrischen Hochspannungssystemen.
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HINTERGRUND
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Ein Hochspannungs-Energiespeichersystem kann Hochspannungsschütze enthalten, die zum Isolieren des Hochspannungs-Energiespeichersystems von einem Hochspannungsbus ausgelegt sind, mit welchem Komponenten gekoppelt sind, die Energie verbrauchen oder liefern. Ein Steuerungssystem bewirkt, dass sich die Schütze zu verschiedenen Zeitpunkten schließen und öffnen, um das Hochspannungs-Energiespeichersystem mit dem Hochspannungsbus zu verbinden bzw. es davon zu trennen. Mit dem Bus gekoppelte Komponenten können kapazitive Elemente enthalten, in welchen Restenergie verbleiben kann, nachdem die Schütze geöffnet wurden. Entsprechend können derartige Systeme eine Entladeschaltung enthalten, die zum Entladen (z. B. von einer Hochspannungsquelle an eine Hochspannungsrückführung) dieser Restenergie ausgelegt sind.
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Ein störungsfreier Betrieb der Schütze und der Entladeschaltung ist für den sicheren Betrieb und die sichere Wartung eines elektrischen Hochspannungssystems wichtig. Folglich ist es wünschenswert, Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität der Schütze und der Entladeschaltung, welche mit Hochspannungs-Energiespeichersystemen verbunden sind, bereitzustellen. Andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften ergeben sich aus der nachfolgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund.
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Die Druckschrift
US 7 269 535 B2 offenbart ein Verfahren zum Testen eines elektrischen Systems, das ein Hochspannungs-Energiespeichersystem, HV-Schütze, eine oder mehrere Energie verbrauchende Komponenten, eine oder mehrere Energie liefernde Komponenten, einen HV-Bus und eine Entladeschaltung umfasst, mit den Schritten, dass ein erster Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität der HV-Schütze zu testen und dass ein zweiter Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität der Entladeschaltung zu testen.
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In der Druckschrift
EP 2 012 338 A1 ist ein Verfahren zur Detektion von Fehlfunktionen von Relais offenbart, bei dem beim Einschalten eines Fahrzeugs ein Kondensator auf eine vorbestimmte Spannung aufgeladen wird und ein erstes Relais eingeschaltet wird, während ein zweites Relais ausgeschaltet bleibt. Aus der am Kondensator anliegenden Spannung kann abgelesen werden, ob das zweite Relais ausgeschaltet ist oder im geschlossenen Zustand festsitzt.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Testen eines elektrischen Systems, das ein Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-Energiespeichersystem), HV-Schütze, eine oder mehrere Energie verbrauchende Komponenten, eine oder mehrere Energie liefernde Komponenten, einen HV-Bus und eine Entladeschaltung umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass ein erster Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität der HV-Schütze zu testen, dass ein zweiter Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität der Entladeschaltung zu testen, und dass, wenn der erste Diagnosetest und der zweite Diagnosetest bestanden wurden, zugelassen wird, dass die HV-Schütze geschlossen werden, um einen Energieaustausch zwischen dem HV-Energiespeichersystem, der einen oder den mehreren Energie verbrauchenden Komponenten und der einen oder den mehreren Energie liefernden Komponenten zu ermöglichen.
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Eine andere Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Testen eines elektrischen Systems eines Elektrofahrzeugs, wobei das elektrische System ein HV-Energiespeichersystem, einen HV-Bus, ein erstes HV-Schütz und ein zweites HV-Schütz, die zwischen das HV-Energiespeichersystem und den HV-Bus gekoppelt sind, und eine aktive Entladeschaltung umfasst. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass ein erster Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität des ersten HV-Schützes und des zweiten HV-Schützes zu testen. Wenn der erste Diagnosetest bestanden wurde, umfasst das Verfahren auch, dass ein zweiter Diagnosetest ausgeführt wird, um die Funktionalität der aktiven Entladeschaltung zu testen, und dass, wenn der zweite Diagnosetest bestanden wurde, veranlasst wird, dass sich die HV-Schütze schließen, um einen Energieaustausch zwischen dem HV-Energiespeichersystem und einer oder mehreren HV-Komponenten, die mit dem HV-Bus gekoppelt sind, zu ermöglichen.
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Noch eine weitere Ausführungsform umfasst ein elektrisches System mit einem HV-Energiespeichersystem, das zum Speichern von elektrischer Energie ausgelegt ist, einem HV-Bus, einem Satz von HV-Schützen, die zwischen das HV-Energiespeichersystem und den HV-Bus gekoppelt sind, einer oder mehreren Energie verbrauchenden Komponenten, die mit dem HV-Bus gekoppelt sind, einer oder mehreren Energie liefernden Komponenten, die mit dem HV-Bus gekoppelt sind, einer Entladeschaltung und einem Steuerungssystem. Das Steuerungssystem ist ausgelegt, um einen ersten Diagnosetest auszuführen, um die Funktionalität der HV-Schütze zu testen, um einen zweiten Diagnosetest auszuführen, um die Funktionalität der Entladeschaltung zu testen, und wenn der erste Test und der zweite Test bestanden wurden, um ein Schließen der HV-Schütze zuzulassen, um einen Energieaustausch zwischen dem HV-Energiespeichersystem, der einen oder den mehreren Energie verbrauchenden Komponenten und der einen oder den mehreren Energie liefernden Komponenten zu ermöglichen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Ausführungsformen des erfinderischen Gegenstands werden hier nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und
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1 eine schematische Darstellung eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs ist, das ein Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-Energiespeichersystem) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst;
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Integritätstests eines elektrischen Systems ist, das ein Hochspannungs-Energiespeichersystem gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst;
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3 ein vereinfachter Schaltplan eines Satzes von Hochspannungs-Schützen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
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4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Hochspannungs-Schützdiagnosetests gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
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5 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Entladeschaltungsdiagnosetests gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die folgende genaue Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und ist nicht dazu gedacht, den Umfang oder die Anwendung und Verwendungsmöglichkeiten des erfinderischen Gegenstands einzuschränken. Darüber hinaus ist es nicht beabsichtigt, durch irgendeine explizite oder implizite Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, den Hintergrund, der Zusammenfassung oder der folgenden genauen Beschreibung dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung beziehen sich gleiche Bezugszeichen in jeder der Figuren auf gleiche Elemente.
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Ausführungsformen umfassen Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität elektrischer Systeme. Insbesondere umfassen Ausführungsformen Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität von Schützen und Entladeschaltungen in elektrischen Hochspannungssystemen. Wie nachstehend genauer beschrieben wird, können Ausführungsformen in einem Elektrofahrzeug vollständig enthalten sein. Bei der Verwendung hierin umfasst der Begriff „Elektrofahrzeug” sowohl vollständig elektrische (z. B. rein elektrische) Kraftfahrzeuge als auch hybride elektrische Kraftfahrzeuge. Es ist jedoch zu verstehen, dass Ausführungsformen auch in andere Fahrzeugtypen (z. B. Flugzeuge, Schiffe, Lokomotiven) oder in elektrische Systeme, die nicht mit Elektrofahrzeugen verbunden sind, eingebaut werden können. Obwohl sich die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen auf den Einbau in ein Elektrofahrzeug beziehen können, versteht es sich daher, dass derartige Bezüge nicht zum Begrenzen des Umfangs der Ausführungsformen nur auf einen Einbau in Elektrofahrzeuge gedacht sind.
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Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systemkomponenten, Elemente, Knoten oder Merkmale, die miteinander „gekoppelt” sind. Bei der Verwendung hierin bedeutet der Begriff „gekoppelt”, sofern es nicht ausdrücklich anderweitig angegeben ist, dass eine bzw. ein Komponente/Element/Knoten/Merkmal mit einer bzw. einem weiteren Komponente/Element/Knoten/Merkmal direkt oder indirekt verbunden ist (oder direkt oder indirekt damit kommuniziert), und zwar nicht unbedingt mechanisch. Obwohl die nachstehend beschriebenen Figuren verschiedene beispielhafte Anordnungen von Komponenten/Elementen/Knoten/Merkmalen darstellen können, können daher zusätzliche dazwischenkommende Komponenten, Elemente, Knoten, Merkmale oder Einrichtungen bei anderen Ausführungsformen des dargestellten Gegenstands vorhanden sein.
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1 ist eine schematische Darstellung eines elektrischen Systems 100 eines Fahrzeugs, welches ein Hochspannungs-Energiespeichersystem (HV-ESS) 102 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform umfasst. Bei der in 1 veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform ist das Fahrzeug, in welches das elektrische System 100 eingebaut ist, ein Elektrofahrzeug. Das Fahrzeug kann ein beliebiger einer Anzahl verschiedener Kraftfahrzeugtypen sein, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lieferwagen oder ein Sportnutzfahrzeug, und es kann ein Zweiradantrieb (d. h. Heckantrieb oder Frontantrieb), ein Vierradantrieb oder ein Allradantrieb sein. Das Fahrzeug 100 kann auch einen beliebigen oder eine Kombination einer Anzahl verschiedener Typen von Maschinen und/oder Antriebssystemen enthalten, wie zum Beispiel eine mit Benzin oder Diesel gespeiste Brennkraftmaschine, die Maschine eines „Fahrzeugs mit flexiblem Kraftstoff” (d. h., die eine Mischung aus Benzin und Alkohol verwendet), eine mit einem gasförmigen Gemisch (z. B. Wasserstoff und Erdgas) gespeiste Maschine, eine hybride Brennkraft/Elektromotor-Maschine und einen Elektromotor.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das elektrische System 100 ein HV-Energiespeichersystem 102, einen Satz von HV-Schützen 104, einen HV-Bus 106, eine Vielzahl von HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108, mindestens eine HV-Energie liefernde Komponente 110, einen Busspannungssensor 112, ein Steuerungssystem 114 und eine Entladeschaltung 116. Obwohl es nicht speziell veranschaulicht ist, kann das elektrische System 100 und/oder das Fahrzeug, in welches es eingebaut ist, unter anderem auch ein oder mehrere andere elektronische Steuerungssysteme, eine oder mehrere andere DC-Energiequellen (z. B. eine 12-Volt und/oder eine 42-Volt-Batterie), einen oder mehrere Motoren und/oder eine Maschine (z. B. eine Brennkraftmaschine) enthalten.
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Das HV-Energiespeichersystem 102 kann ein oder mehrere Energiespeicherelemente enthalten, die aus einer Gruppe von Energiespeicherelementen gewählt sind, welche aus wieder aufladbaren Batterien, Batteriestapeln, Brennstoffzellen, Superkondensatoren oder dergleichen besteht. Gemäß einer Ausführungsform ist das HV-Energiespeichersystem 102 zum Empfangen von elektrischer Energie von Energie liefernden Komponenten (z. B. den HV-Energie liefernden Komponenten 110), zum Speichern der Energie und zum Liefern der Energie bei Hochspannung an andere Systemkomponenten (z. B. die HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108) ausgelegt. Bei der Verwendung hierin bedeuten die Ausdrücke „Hochspannung” und „HV” eine DC-Spannung, die von einem Energiespeichersystem (z. B. dem HV-Energiespeichersystem 102) bereitgestellt wird, wobei die DC-Spannung eine Spannung über etwa 60 Volt ist. Bei einer speziellen Ausführungsform stellt das HV-Energiespeichersystem 102 eine DC-Spannung in einem Bereich von etwa 100 Volt bis etwa 200 Volt bereit. Bei einer anderen Ausführungsform stellt das HV-Energiespeichersystem 102 eine DC-Spannung in einem Bereich von etwa 200 Volt bis etwa 300 Volt bereit. Bei noch einer anderen Ausführungsform stellt das HV-Energiespeichersystem 102 eine DC-Spannung über 300 Volt bereit. Die im HV-Energiespeichersystem 102 gespeicherte Energie kann Energie, die an das HV-Energiespeichersystem 102 von einem Ladegerätsystem (z. B. einer der HV-Energie liefernden Komponenten 110) geliefert wird, regenerierte Energie von einem Bremssystem (nicht veranschaulicht) und/oder Energie umfassen, die von anderen Quellen geliefert wird.
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Das HV-Energiespeichersystem 102 ist durch die HV-Schütze 104 und den HV-Bus 106 mit den HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 und den HV-Energie liefernden Komponenten 110 elektrisch gekoppelt. Insbesondere ist ein positiver Spannungsanschluss des HV-Energiespeichersystems 102 mit einem positiven Schütz (z. B. einem positiven Schütz 302 von 3) der HV-Schütze 104 durch einen positiven Leiter 120 elektrisch gekoppelt, und ein negativer Spannungsanschluss des HV-Energiespeichersystems 102 ist mit einem negativen Schütz (z. B. einem negativen Schütz 304 von 3) der HV-Schütze 104 durch einen negativen Leiter 122 elektrisch gekoppelt.
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Wie in Verbindung mit 3 später genauer beschrieben wird, umfassen die HV-Schütze 104 einen Satz von Schützen (oder Relais), der mindestens zwei Schütze enthält (z. B. das positive Schütz 302 und das negative Schütz 304 von 3), die zur selektiven Verbindung des HV-Energiespeichersystems 102 mit dem HV-Bus 106 ausgelegt sind. Die HV-Schütze 104 können in Ansprechen auf Steuerungssignale geöffnet und geschlossen werden, die von dem Steuerungssystem 114 über eine oder mehrere Steuerungsleitungen 140 bereitgestellt werden.
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Der HV-Bus 106 ist zum Verteilen von elektrischer Leistung zwischen dem HV-Energiespeichersystem 102 (über die HV-Schütze 104), den HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 und den HV-Energie liefernden Komponenten 110 ausgelegt. Der HV-Bus 106 enthält eine Vielzahl von Drähten 130, 132 (z. B. zwei Drähte) oder Stromschienen, wobei ein erster Draht 130 mit einem positiven Schütz (z. B. dem positiven Schütz 302 von 3) der HV-Schütze 104 elektrisch gekoppelt ist und ein zweiter Draht 130 mit einem negativen Schütz (z. B. dem negativen Schütz 304 von 3) der HV-Schütze 104 elektrisch gekoppelt ist. Die HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 und die HV-Energie liefernden Komponenten 110 sind über die Drähte 130, 132 des HV-Busses 106 gekoppelt.
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Die HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 können zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung, eine oder mehrere HV-Komponenten enthalten, die aus einer Gruppe gewählt sind, die aus einer Heizung, einer Klimaanlage, einem Klimaanlagenkompressor, einem Leistungswandlungsmodul, Komponenten eines Antriebssystems (z. B. Motoren) und/oder anderen Komponenten besteht, die Energie bei hoher Spannung verbrauchen. Die HV-Energie liefernden Komponenten 110 können zum Beispiel, aber nicht als Einschränkung, ein Ladegerät und/oder andere Komponenten enthalten, die Energie bei hoher Spannung liefern. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Ladegerät ein Gleichrichter/Wechselrichter-System (Inverter-System) und eine Hardware-Schnittstelle (nicht veranschaulicht) enthalten, die zur Verbindung mit einer Wechselstromsteckdose (AC-Steckdose), die mit einem Versorgungsnetz verbunden ist, und zum Umwandeln von AC-Leistung, die von dem elektrischen Versorgungsnetz geliefert wird, in DC-Leistung ausgelegt sind, um DC-Spannung an das HV-Energiespeichersystem 102 zu liefern (z. B. zum Aufladen).
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Einige der oder alle HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 und die HV-Energie liefernden Komponenten 110 können kapazitive Elemente aufweisen, die elektrische Restenergie enthalten, nachdem eine an diese Elemente gelieferte Leistung entfernt wird. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Entladeschaltung 116 ausgelegt, um einen Teil der oder die gesamte elektrische Restenergie, die in derartigen kapazitiven Elementen möglicherweise enthalten ist, aktiv und/oder passiv zu entladen. In 1 ist die Entladeschaltung 116 so veranschaulicht, dass sie mit dem HV-Bus 106 verbunden ist, und gemäß einer Ausführungsform kann die Entladeschaltung 116 auf diese Weise verbunden sein. Gemäß anderen Ausführungsformen können diskrete Instanzen der Entladeschaltung 116 auch oder alternativ in eine oder mehrere der HV-Energie verbrauchenden Komponenten 108 und/oder der HV-Energie liefernden Komponenten 110 eingebaut oder damit verbunden sein. Obwohl in 1 nur eine Instanz der Entladeschaltung 116 veranschaulicht ist, ist es folglich zu verstehen, dass das elektrische System 100 mehrere Instanzen der Entladeschaltung 116 enthalten kann.
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Jede Instanz der Entladeschaltung 116 kann eine aktive Entladeschaltung oder eine passive Entladeschaltung umfassen. Bei der Verwendung hierin bedeutet der Begriff „aktive Entladeschaltung” eine Schaltung, die ein oder mehrere aktive elektrische Elemente (z. B. Transistoren) umfasst und die zum Entladen von elektrischer Energie von einem oder mehreren kapazitiven Elementen in Ansprechen auf ein Steuerungssignal ausgelegt ist (z. B. ein Steuerungssignal, das an Steuerungsleitungen 142 von dem Steuerungssystem 114 oder irgendeiner anderen Quelle bereitgestellt wird). Wie später in Verbindung mit 5 genauer beschrieben wird, kann eine spezielle Instanz einer aktiven Entladeschaltung auf Steuerungssignale von einer einzelnen Quelle oder von einer Vielzahl von Quellen ansprechen. Bei der Verwendung hierin bedeutet der Begriff „passive Entladeschaltung” eine Schaltung, die passive elektrische Elemente umfasst (z. B. Widerstände) und die ausgelegt ist, um elektrische Energie von einem oder mehreren kapazitiven Elementen automatisch zu entladen (z. B. ohne irgendeinen Steuerungseingang).
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Wie vorstehend angegeben wurde, ist das Steuerungssystem 114 zur Bereitstellung von Steuerungssignalen (z. B. über die Steuerungsleitungen 140) an die HV-Schütze 104, um die Schütze selektiv zu öffnen und/oder zu schließen, und zum Bereitstellen von Steuerungssignalen (z. B. über andere Steuerungsleitungen 142) an die Entladeschaltung 116 ausgelegt, um eine aktive Entladeschaltung zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Das Steuerungssystem 114 kann verschiedene Sensoren und Kraftfahrzeugsteuerungsmodule oder elektronische Steuerungseinheiten (ECUs) (z. B. ein Gleichrichter/Wechselrichter-Steuerungsmodul und einen Fahrzeugcontroller), mindestens einen Prozessor und/oder einen Speicher (oder ein anderes computerlesbares Medium) enthalten, der darin gespeicherte Anweisungen enthält, um die Prozesse und Verfahren wie nachstehend beschrieben auszuführen. Wie auch nachstehend beschrieben wird, kann das Steuerungssystem 114 auf der Grundlage von Spannungsmessungen, die von dem Busspannungssensor 112 ermittelt werden, die Prozesse ausführen und die Steuerungssignale liefern (z. B. an die HV-Schütze 114 und/oder die Entladeschaltung 116).
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Der Busspannungssensor 112 ist im elektrischen System 100 auf eine Weise elektrisch gekoppelt, dass er die HV-Busspannung (z. B. einen Spannungsunterschied zwischen den zwei Drähten 130, 132 des HV-Busses 106) erfassen kann. Der Busspannungssensor 112 kann zwischen die zwei Drähte 130, 132 des HV-Busses 106 gekoppelt sein oder er kann an anderen Punkten im elektrischen System gekoppelt sein. Gemäß einer Ausführungsform ist der Busspannungssensor 112 zum Liefern eines Spannungsmessungssignals an das Steuerungssystem 114 über eine Signalleitung 144 ausgelegt.
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Ein störungsfreier Betrieb der HV-Schütze 104 und der Entladeschaltung 116 ist für den sicheren Betrieb und die sichere Wartung des elektrischen Systems 100 wichtig. Wie nachstehend im Detail erläutert wird, sind Ausführungsformen des in 1 dargestellten elektrischen Systems 100 zum Ausführen von Verfahren zum Testen der Integrität verschiedener der Komponenten des elektrischen Systems 100 ausgelegt. Insbesondere sind Ausführungsformen zum Ausführen von Verfahren zum Testen der Integrität der HV-Schütze 104 und/oder der Entladeschaltung 116 gemäß verschiedenen Ausführungsformen ausgelegt.
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2 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Integritätstests eines elektrischen Systems (z. B. des elektrischen Systems 100 von 1), das ein HV-Energiespeichersystem (z. B. das HV-Energiespeichersystem 102), HV-Schütze (z. B. die HV-Schütze 104) und eine Entladeschaltung (z. B. die Entladeschaltung 116) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform enthält. Die verschiedenen Verfahrensschritte können zum Beispiel von einem zentralen oder verteilten Steuerungssystem (z. B. dem Steuerungssystem 114 von 1) ausgeführt werden, das Anweisungen zum Ausführen der Prozesse und Verfahren wie hier beschrieben holen und ausführen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren zu verschiedenen Zeitpunkten ausgeführt werden, die dem Liefern von HV-Energie durch ein HV-Energiespeichersystem (z. B. das HV-Energiespeichersystem 102 von 1) an eine Energie verbrauchende Komponente (z. B. die Energie verbrauchenden Komponenten 108 von 1) vorausgehen und/oder die dem Liefern von HV-Energie an ein HV-Energiespeichersystem durch eine Energie liefernde Komponente (z. B. die Energie liefernde Komponente 110 von 1) vorausgehen. Mit anderen Worten kann das Verfahren ausgeführt werden, bevor die HV-Schütze (z. B. die HV-Schütze 104 von 1) geschlossen werden, um zu ermöglichen, dass Leistung zwischen dem HV-Energiespeichersystem (z. B. dem HV-Energiespeichersystem 102 von 1) und den Energie verbrauchenden und Energie liefernden Komponenten (z. B. den Energie verbrauchenden und den Energie liefernden Komponenten 108, 110 von 1) übertragen wird. Das Verfahren kann auch zu anderen Zeitpunkten ausgeführt werden.
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Das Verfahren kann bei Block 202 beginnen, wenn eine Anzeige empfangen wird, dass ein Verbrauch von Energie gewünscht ist, die im HV-Energiespeichersystem gespeichert ist, und/oder, dass ein Speichern von Energie in dem HV-Energiespeichersystem gewünscht ist. Im ersten Fall kann beispielsweise das Steuerungssystem ein Signal von einer Energie verbrauchenden Komponente (oder von einer anderen Quelle) empfangen, das anzeigt, dass die Energie verbrauchende Komponente aktiviert werden soll. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem ein Signal empfangen, das anzeigt, dass eine Heizung, eine Klimaanlage, ein Klimaanlagenkompressor, ein Leistungswandlungsmodul, eine Komponente eines Antriebssystems (z. B. ein Motor) oder eine andere Energie verbrauchende Komponente eingeschaltet werden soll. Im letzteren Fall (z. B. ist ein Speichern von Energie in dem HV-Energiespeichersystem gewünscht) kann beispielsweise das Steuerungssystem ein Signal von einer Energie liefernden Komponente (oder von einer anderen Quelle) empfangen, das anzeigt, dass die Energie liefernde Komponente aktiviert werden soll, um Energie an das HV-Energiespeichersystem zu liefern. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem ein Signal empfangen, das anzeigt, dass ein elektrischer Stecker, der mit einem Ladegerät verbunden ist, in eine AC-Leistungsquelle eingesteckt wurde.
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In Ansprechen auf den Empfang der Anzeige wird bei Block 204 ein HV-Schützdiagnosetest ausgeführt. Ausführungsformen des Ausführens eines HV-Schützdiagnosetests werden in Verbindung mit 4 später genauer beschrieben. Jedoch umfasst das Ausführen des HV-Schützdiagnosetests im Wesentlichen, dass Steuerungssignale (z. B. über die Steuerungsleitungen 140 von 1) bereitgestellt werden, um die HV-Schütze (z. B. die HV-Schütze 104 von 1) selektiv zu öffnen und zu schließen, und dass durch Spannungsmessungen ermittelt wird, ob sich die HV-Schütze in Ansprechen auf die Steuerungssignale wie erwartet geöffnet und geschlossen haben.
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Die korrekte Arbeitsweise von HV-Schützen kann aus vielfältigen Gründen fehlschlagen. Zum Beispiel besteht eine mögliche Fehlfunktion darin, dass ein HV-Schütz im geschlossenen Zustand „verschweißt” werden kann (z. B. in einem geschlossenen Zustand festsitzt). Dies kann auftreten, wenn eine an einem Eingangsanschluss des Schützes vorhandene Spannung wesentlich von einer Spannung abweicht, die an einem Ausgangsanschluss des Schützes vorhanden ist, was das Auftreten eines Lichtbogens mit nicht akzeptabler Stärke verursacht, wenn das Schütz von einem offenen Zustand in einen geschlossenen Zustand umgeschaltet wird. Die durch einen derartigen Lichtbogen erzeugte Wärme kann bewirken, dass das Schützschaltelement (z. B. der Kontakt 305 oder 307 von 3) im geschlossenen Zustand verschmolzen wird. Eine derartige Bedingung kann in einem elektrischen System, das ein HV-Energiespeichersystem (z. B. das HV-Energiespeichersystem 102 von 1) enthält, naturgegeben gefährlich sein, da sie zum Vorhandensein von Hochspannungen an verschiedenen Punkten im System zu unerwarteten Zeitpunkten führen kann (z. B., wenn ein Fahrzeug, in das das elektrische System eingebaut ist, ausgeschaltet ist).
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Gemäß einer Ausführungsform kann der HV-Schützdiagnosetest, der bei Block 204 ausgeführt wird, eine „Bestanden”- oder „Fehlgeschlagen”-Anzeige zurückgeben. Eine „Bestanden”-Anzeige gibt an, dass die HV-Schütze während des Diagnosetests korrekt funktionierten, und eine „Fehlgeschlagen”-Anzeige gibt an, dass einer oder mehrere der HV-Schütze während des Diagnosetests nicht korrekt funktionierten. Bei Block 206 wird ermittelt, ob der HV-Schützdiagnosetest bestanden wurde oder fehlgeschlagen ist. Wenn der HV-Schützdiagnosetest fehlgeschlagen ist, dann kann bei Block 208 eine Störungsinformation im System protokolliert werden (z. B. an einer Speicherstelle gespeichert werden). Die Störungsinformation kann einen Grund für das Fehlschlagen des Diagnosetests beschreiben. Zum Beispiel kann die Störungsinformation speziell anzeigen, dass die HV-Schätzdiagnose fehlgeschlagen ist, und sie kann spezieller ein spezielles HV-Schütz angeben, das fehlerhaft gearbeitet hat. Das Protokollieren der Störungsinformation kann bewirken, dass das Steuerungssystem in Verbindung mit einem Anwenderschnittstellensystem eine visuelle oder akustische Anzeige bereitstellt, die den Systembediener (z. B. den Fahrer) alarmieren kann, um eine Systemwartung zu gewährleisten. Zudem kann die Störungsinformation für einen Wartungstechniker zugänglich sein, um den Wartungstechniker in die Lage zu versetzen, die Quelle der Fehlfunktion zu identifizieren um dadurch eine Reparatur des Systems zu beschleunigen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Steuerungssystem in Ansprechen auf einen fehlgeschlagenen HV-Schützdiagnosetest bestimmen, ob eine Funktion, die mit dem Fehlschlagen des Diagnosetests verbunden ist, deaktiviert werden soll oder nicht. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem in Ansprechen auf den Empfang einer Anzeige, dass die HV-Schützdiagnose fehlgeschlagen ist, deaktivieren, dass irgendeine Energie verbrauchende oder Energie liefernde Komponente Energie vom HV-Energiespeichersystem empfangt oder dort speichert. Das Verfahren kann dann enden.
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Wieder mit Bezug auf Block 206 kann dann, wenn ermittelt wird, dass der HV-Schützdiagnosetest bestanden wurde, bei Block 210 ein Entladeschaltungsdiagnosetest ausgeführt werden. Ausführungsformen des Ausführens eines Entladeschaltungsdiagnosetests werden später in Verbindung mit 5 genauer beschrieben. Jedoch umfasst das Ausführen des Entladeschaltungsdiagnosetests Im Wesentlichen, dass Steuerungssignale (z. B. über die Steuerungsleitungen 142 von 1) bereitgestellt werden, um eine Entladeschaltung (z. B. die Entladeschaltung 116) selektiv zu aktivieren und dass durch Spannungsmessungen ermittelt wird, ob die Entladeschaltung eine in kapazitiven Elementen (z. B. von den Energie verbrauchenden und/oder Energie liefernden Komponenten 108, 110 von 1) gespeicherte Restenergie in Ansprechen auf die Steuerungssignale auf angemessene Weise entladen hat.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der bei Block 210 ausgeführte Entladeschaltungsdiagnosetest eine „Bestanden”- oder „Fehlgeschlagen”-Anzeige zurückgeben. Eine „Bestanden”-Anzeige gibt an, dass die Entladeschaltung während des Diagnosetests korrekt funktionierte, und eine „Fehlgeschlagen”-Anzeige gibt an, dass die Entladeschaltung während des Diagnosetests nicht korrekt funktionierte. Bei Block 212 wird ermittelt, ob der Entladeschaltungsdiagnosetest bestanden wurde oder fehlgeschlagen ist. Wenn der Entladeschaltungsdiagnosetest fehlgeschlagen ist, dann kann, wie vorstehend erörtert, bei Block 208 eine Störungsinformation im System protokolliert werden. Zum Beispiel kann die Störungsinformation speziell angeben, welche Instanz der Entladeschaltung den Entladeschaltungsdiagnosetest nicht bestanden hat (z. B. eine Entladeschaltung, die mit einem Ladegerät oder einer anderen Komponente verbunden ist).
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Gemäß einer Ausführungsform können einige Instanzen einer aktiven Entladeschaltung in Ansprechen auf Steuerungssignale von einer beliebigen von mehreren verschiedenen Quellen (z. B. einem Steuerungssignal vom Steuerungssystem 114, Signalen von einer Schaltung innerhalb einer Energie verbrauchenden oder Energie liefernden Komponente und/oder einer Controllerbereichsnetzwerkmeldung (CAN-Meldung)) aktiviert werden. Daher können mehrere Entladeschaltungsdiagnosetests ausgeführt werden, indem eine Instanz einer Entladeschaltung auf mehrere Weisen aktiviert wird, und die Störungsinformation kann auch oder alternativ angeben, welche Aktivierungsverfahren der Entladeschaltung zu einem Fehler führten. Wie bei dem HV-Schützdiagnosetest kann das Protokollieren der Störungsinformation für einen fehlgeschlagenen Entladeschaltungsdiagnosetest bewirken, dass das Steuerungssystem in Verbindung mit einem Anwenderschnittstellensystem eine visuelle oder akustische Anzeige bereitstellt, die den Systembediener warnen kann, dass eine Systemwartung notwendig ist, und die Störungsinformation kann für einen Wartungstechniker zugänglich sein, wodurch eine Reparatur des Systems beschleunigt wird.
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Zudem kann das Steuerungssystem in Ansprechen auf einen fehlgeschlagenen Entladeschaltungsdiagnosetest bestimmen, ob eine mit dem Fehlschlagen des Diagnosetests verbundene Funktion deaktiviert werden soll oder nicht. Zum Beispiel kann das Steuerungssystem in Ansprechen auf den Empfang einer Anzeige, dass eine mit dem Ladegerät verbundene aktive Entladeschaltung den Entladeschaltungsdiagnosetest nicht bestanden hat, das Ladegerät deaktivieren. Das Verfahren kann dann enden.
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Wieder mit Bezug auf Block 212 kann das Steuerungssystem dann, wenn ermittelt wird, dass der Entladeschaltungsdiagnosetest bestanden wurde, bei Block 214 zulassen, dass Energie aus dem HV-Energiespeichersystem verbraucht oder dann gespeichert wird. Insbesondere kann das Steuerungssystem Steuerungssignale (z. B. auf den Signalleitungen 140 von 1) bereitstellen, welche bewirken, dass sich die HV-Schütze schließen, wodurch das HV-Energiespeichersystem (z. B. das HV-Energiespeichersystem 102 von 1) und der HV-Bus (z. B. der HV-Bus 106 von 1) verbunden werden. Das Verfahren kann dann enden.
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Vor der Erörterung eines Verfahrens zum Ausführen eines HV-Schützdiagnosetests (z. B. Block 204 von 2) wird eine vereinfachte Darstellung von HV-Schützen (z. B. den HV-Schützen 104 von 1) in Verbindung mit 3 erörtert. Insbesondere ist 3 ein vereinfachter Schaltplan eines Satzes von HV-Schützen 300 (z. B. der HV-Schütze 104 von 1) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Der Satz von HV-Schützen 300 umfasst mindestens ein „positives” Schütz 302 und ein „negatives” Schütz 304. Bei einer Ausführungsform umfasst das positive Schütz 302 mindestens einen Kontakt 305 und mindestens eine Magnetspule 306, und das negative Schütz 304 umfasst mindestens einen anderen Kontakt 307 und mindestens eine andere Magnetspule 308. Bei anderen Ausführungsformen können die positiven und/oder negativen Schütze 302, 304 jeweils mehrere Kontakte und/oder Magnetspulen enthalten.
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Ein Eingangsanschluss 310 des positiven Schützes 302 kann mit einem positiven Anschluss eines HV-Energiespeichersystems (z. B. des HV-Energiespeichersystems 102 von 1) elektrisch gekoppelt sein, und ein Eingangsanschluss 312 des negativen Schützes 304 kann mit einem negativen Anschluss des HV-Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt sein. Ein Ausgangsanschluss 314 des positiven Schützes 302 kann mit einem positiven Anschluss eines HV-Energiespeichersystems (z. B. des HV-Energiespeichersystems 102 von 1) elektrisch gekoppelt sein, und ein Eingangsanschluss 316 des negativen Schützes 304 kann mit einem negativen Anschluss des HV-Energiespeichersystems elektrisch gekoppelt sein.
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Anschlüsse 320, 322 der Magnetspulen 306, 308 können mit einer Steuerungsschaltung (nicht veranschaulicht) elektrisch gekoppelt sein, die bewirkt, dass ein Strom durch die Magnetspulen 306, 308 in Ansprechen auf Steuerungssignale fließt, die von einem Steuerungssystem bereitgestellt werden (z. B. Signale, die auf den Leitungen 140 von dem Steuerungssystem 114 von 1 bereitgestellt werden). Wenn ein Strom durch die Magnetspulen 306, 308 fließt, bewirken die resultierenden Magnetfelder, dass sich die Kontakte 305, 307 schließen, und ermöglichen einen Stromfluss zwischen den Eingangsanschlüssen 310, 312 und den Ausgangsanschlüssen 314, 316 der Schütze 302, 304. Mit Bezug auch auf 1 kann ein Strom zwischen dem HV-Energiespeichersystem 102 und dem HV-Bus 106 fließen, wenn die Kontakte 305, 307 sowohl des positiven als auch des negativen Schützes 302, 304 geschlossen sind. Wenn nur ein Kontakt 305 oder 307 geschlossen ist (und der andere offen ist), ist die Schaltung nicht vollständig und es kann kein Strom fließen. Wie in Verbindung mit 4 beschrieben wird, öffnet und schließt ein HV-Schützdiagnosetest, der zum Testen der Funktionalität des positiven und negativen Schützes 302, 304 ausgelegt ist, die Schütze 302, 304 selektiv und sequentiell.
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4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines HV-Schützdiagnosetests (z. B. Block 204 von 2) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Das Verfahren kann bei Block 402 beginnen, indem ermittelt wird, ob irgendeine wesentliche Spannung am HV-Bus (z. B. dem HV-Bus 106 von 1) vorhanden ist. Wie vorstehend erörtert wurde, kann das elektrische System einen Busspannungssensor (z. B. den Busspannungssensor 112 von 1) enthalten, der die Spannung am HV-Bus messen kann, und der ein Signal (z. B. über die Leitung 144) an das Steuerungssystem bereitstellen kann, das die HV-Busspannung anzeigt. Das Steuerungssystem kann ermitteln, dass keine wesentliche Spannung am HV-Bus vorhanden ist, wenn die gemessene HV-Busspannung unter einem Spannungsschwellenwert liegt. Zum Beispiel kann der Spannungsschwellenwert gemäß einer Ausführungsform eine Spannung in einem Bereich von etwa 0 Volt bis etwa 60 Volt sein. Wenn ermittelt wird, dass am HV-Bus eine wesentliche Spannung vorhanden ist, dann kann bei Block 404 eine Diagnose protokolliert werden, die angibt, dass eine unerwartete Busspannung vorhanden ist, bei Block 406 kann ermittelt werden, dass der HV-Schützdiagnosetest fehlgeschlagen ist und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 206 von 2 zurückkehren).
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Wenn (bei Block 402) ermittelt wird, dass am HV-Bus keine wesentliche Spannung vorhanden ist, dann kann die Funktionalität jedes Schützes (z. B. des positiven Schützes 302 und des negativen Schützes 304 von 3) sequentiell getestet werden, um zu ermitteln, ob es funktioniert oder nicht. Bei der nachstehend beschriebenen Ausführungsform wird zuerst die Funktionalität eines positiven Schützes (z. B. des positiven Schützes 302 von 3) in Blöcken 408, 410, 412 getestet, und anschließend wird die Funktionalität eines negativen Schützes (z. B. des negativen Schützes 304 von 3) in Blöcken 416, 418, 420 getestet. Es versteht sich, dass bei anderen Ausführungsformen die Funktionalität des negativen Schützes getestet werden kann, bevor die Funktionalität eines positiven Schützes getestet wird.
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Wenn die HV-Schütztests beginnen, werden Steuerungssignale bereitgestellt, um sowohl das positive als auch das negative Schütz zu öffnen. Zum Beispiel kann ein Steuerungssystem (z. B. das Steuerungssystem 114 von 1) Steuerungssignale (z. B. über die Leitungen 140) an die HV-Schütze (z. B. die HV-Schütze 104 von 1 oder die Schütze 300 von 3) bereitstellen, welche sicherstellen, dass kein Strom an die Magnetspulen (z. B. die Magnetspulen 306, 308 von 3) geliefert wird.
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Um die Funktionalität des positiven Schützes (z. B. des positiven Schützes 302 von 3) zu testen, wird dann ein Steuerungssignal bereitgestellt, um das negative Schütz (z. B. das negative Schütz 304 von 3) bei Block 408 zu schließen. Zum Beispiel kann ein Steuerungssystem (z. B. das Steuerungssystem 114 von 1) ein Steuerungssignal an das negative Schütz bereitstellen, das bewirkt, dass ein Strom an dessen zugehörige Magnetspule (z. B. die Magnetspule 308 von 3) geliefert wird, wodurch veranlasst wird, dass sich das negative Schütz schließt. Bei Block 410 wartet das System dann eine Zeitspanne lang (z. B. eine Zeit in einem Bereich von 100 Millisekunden bis zu 1 Sekunde), um sicherzustellen, dass sich das System stabilisiert hat.
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Mit Bezug auch auf 1 sollte die Schaltung zwischen dem HV-Energiespeichersystem 102 und dem HV-Bus 106 nicht vollständig sein, wenn nur das negative Schütz geschlossen ist, weil das positive Schütz offen bleiben sollte. Wenn das positive Schütz jedoch durch Verschmelzung geschlossen ist (d. h. das positive Schütz funktioniert nicht korrekt), wird die Schaltung vollständig sein, Strom wird durch das System fließen und die Spannung am HV-Bus (z. B. dem HV-Bus 106 von 1) wird ansteigen.
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Folglich wird bei Block 412 ermittelt, ob am HV-Bus eine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist. Das Steuerungssystem kann zum Beispiel ermitteln, dass keine wesentliche Spannungsänderung am HV-Bus aufgetreten ist, wenn eine gemessene HV-Busspannung unter dem Spannungsschwellenwert liegt (z. B. dem Spannungsschwellenwert, der in Verbindung mit Block 402 erörtert wurde). Alternativ kann das Steuerungssystem ermitteln, dass keine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, wenn eine Differenz zwischen der bei Block 402 gemessenen Busspannung und einem neuen Busspannungsmesswert eine vorbestimmte akzeptable Spannungsdifferenz (z. B. eine Spannungsdifferenz in einem Bereich von etwa 0 Volt bis etwa 10 Volt) nicht überschreitet. Wenn ermittelt wird, dass am HV-Bus eine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, dann kann bei Block 414 eine Diagnose protokolliert werden, die anzeigt, dass das positive Schütz gestört sein kann (z. B. in geschlossenem Zustand verschweißt), bei Block 406 kann ermittelt werden, dass der HV-Schützdiagnosetest fehlgeschlagen ist und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 206 von 2 zurückkehren). Beim Abschluss des Tests des positiven Schütz kann ein Steuerungssignal an das negative Schütz geliefert werden, um das negative Schütz wieder zu öffnen.
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Wenn (bei Block 412) ermittelt wird, dass am HV-Bus keine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, dann kann die Funktionalität des negativen Schützes (z. B. des negativen Schützes 304 von 3) in den Blöcken 416, 418, 420 getestet werden. Um die Funktionalität des negativen Schützes zu testen, wird bei Block 416 ein Steuerungssignal bereitgestellt, um das positive Schütz (z. B. das positive Schütz 302 von 3) zu schließen. Zum Beispiel kann ein Steuerungssystem (z. B. das Steuerungssystem 114 von 1) ein Steuerungssignal an das positive Schütz bereitstellen, das bewirkt, dass ein Strom an dessen zugehörige Magnetspule (z. B. die Magnetspule 306 von 3) bereitgestellt wird, wodurch veranlasst wird, dass sich das positive Schütz schließt. Bei Block 418 wartet das System dann eine Zeitspanne lang (z. B. eine Zeit in einem Bereich von 100 Millisekunden bis zu 1 Sekunde), um sicherzustellen, dass sich das System stabilisiert hat.
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Ähnlich wie bei dem vorstehend erörterten Test des positiven Schützes sollte die Schaltung zwischen dem HV-Energiespeichersystem 102 (1) und dem HV-Bus 106 (1) während des Tests des negativen Schützes nicht vollständig sein, wenn nur das positive Schütz geschlossen ist, weil das negative Schütz offen bleiben sollte. Wenn das negative Schütz jedoch in einem geschlossenen Zustand verschmolzen ist (d. h. das negative Schütz funktioniert nicht korrekt), wird die Schaltung vollständig sein, Strom wird durch das System fließen und die Spannung am HV-Bus (z. B. dem HV-Bus 106 von 1) wird steigen.
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Folglich wird bei Block 420 ermittelt, ob am HV-Bus eine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, wie vorstehend in Verbindung mit Block 412 erörtert wurde. Wenn ermittelt wird, dass am HV-Bus eine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, dann kann bei Block 422 eine Diagnose protokolliert werden, die angibt, dass das negative Schütz gestört sein kann (z. B. im geschlossenen Zustand verschweißt), bei Block 406 kann ermittelt werden, dass der HV-Schützdiagnosetest fehlgeschlagen ist und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 206 von 2 zurückkehren). Beim Abschluss des Tests des negativen Schützes kann ein Steuerungssignal an das positive Schütz bereitgestellt werden, um das positive Schütz wieder zu öffnen.
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Wenn bei Block 420 ermittelt wird, dass am HV-Bus keine wesentliche Spannungsänderung aufgetreten ist, dann kann bei Block 424 ermittelt werden, dass der HV-Schützdiagnosetest bestanden wurde und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 206 von 2 zurückkehren). Gemäß einer Ausführungsform kann dann ein Entladeschaltungsdiagnosetest ausgeführt werden, um die Funktionalität einer oder mehrerer Instanzen einer Entladeschaltung (z. B. der Entladeschaltung 116 von 1) in dem elektrischen System (z. B. dem elektrischen System 100 von 1) zu testen.
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5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausführen eines Entladeschaltungsdiagnosetests (z. B. Block 210 von 2) gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Wie vorstehend erwähnt wurde, können mehrere Instanzen einer Entladeschaltung (z. B. der Entladeschaltung 116 von 1) im System existieren. Folglich können Ausführungsformen des in 5 dargestellten Verfahrens für jede Instanz der Entladeschaltung, für welche ein Diagnosetest gewünscht ist, wiederholt werden. Allgemein kann eine aktive Entladeschaltung ausgelegt sein, um Restenergie in einer relativ kurzen Zeitspanne (z. B. innerhalb von 1 bis 5 Sekunden) zu entfernen, und eine passive Entladeschaltung kann ausgelegt sein, um Restenergie innerhalb einer relativ langen Zeitspanne (z. B. innerhalb von 5 Minuten) zu entfernen. Folglich kann nach einem sequentiellen Ausführen von Entladeschaltungsdiagnosetests für jede Instanz einer aktiven Entladeschaltung ein nachfolgender Entladeschaltungsdiagnosetest für die kombinierten Instanzen einer passiven Entladeschaltung in dem elektrischen System ausgeführt werden. Der Einfachheit halber ist in 5 nur ein Durchlauf eines Entladeschaltungsdiagnosetests veranschaulicht, obwohl zu verstehen ist, dass eine Ausführungsform das Ausführen mehrerer Durchläufe für mehrere Instanzen aktiver und passiver Entladeschaltungen enthalten kann.
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Das Verfahren kann bei Block 502 beginnen, indem das Steuerungssystem (z. B. das Steuerungssystem 114 von 1) einer HV-Energiequelle (z. B. dem HV-Energiespeichersystem 102, einem Ladegerät oder einer anderen Energie liefernden Komponente 110 von 1) befiehlt, eine eingestellte Spannung an den HV-Bus (z. B. den HV-Bus 106 von 1) zu liefern. Gemäß einer Ausführungsform kann die eingestellte Spannung eine Spannung sein, die unter der Spannung liegt, die von dem HV-Energiespeichersystem bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann die eingestellte Spannung gemäß einer Ausführungsform eine Spannung in einem Bereich von etwa 60 Volt bis etwa 100 Volt sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die eingestellte Spannung eine Spannung in einem Bereich von etwa 100 Volt bis etwa 300 Volt sein. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform kann die eingestellte Spannung eine Spannung sein, die im Wesentlichen gleich der Spannung ist, die von dem HV-Energiespeichersystem bereitgestellt wird. Bei Block 504 wartet das System, bis die eingestellte Spannung am HV-Bus erreicht ist. Zum Beispiel kann ein Busspannungssensor (z. B. der Busspannungssensor 112 von 1) die Spannung am HV-Bus messen, und er kann ein Signal (z. B. über die Leitung 144) an das Steuerungssystem bereitstellen, das die HV-Busspannung angibt. Das Steuerungssystem kann ermitteln, ob die gemessene Spannung der eingestellten Spannung im Wesentlichen gleicht oder nicht.
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Sobald die HV-Busspannung der eingestellten Spannung im Wesentlichen gleicht, hört das Steuerungssystem dann bei Block 506 damit auf, der HV-Energiequelle zu befehlen, die eingestellte Spannung an den HV-Bus zu liefern. Bei Block 508 stellt das Steuerungssystem dann ein Steuerungssignal, das einen Aktivierungsbefehl enthält (z. B. über die Steuerungsleitungen 142 von 1), an eine gewählte Instanz einer aktiven Entladeschaltung (z. B. die Entladeschaltung 116 von 1) bereit. Wenn die aktive Entladeschaltung korrekt funktioniert, sollte die aktive Entladeschaltung ermöglichen, dass die in kapazitiven Komponenten des Systems gespeicherte Restenergie innerhalb einer angegebenen Zeitspanne entladen wird (z. B. von der Hochspannungsquelle an die Hochspannungsrückführung). Entsprechend wartet das System bei Block 510 eine vorbestimmte Zeitspanne lang (z. B. eine Zeitspanne zwischen etwa 1 Sekunde und etwa 5 Sekunden).
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Dann wird bei Block 512 ermittelt, ob die HV-Busspannung kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist. Gemäß einer Ausführungsform kann der vorbestimmte Schwellenwert eine Spannung sein, die um mindestens einen gewissen Prozentsatz kleiner als die eingestellte Spannung ist (z. B. einen Prozentsatz in einem Bereich von 10% bis 90%). Gemäß einer anderen Ausführungsform kann der vorbestimmte Schwellenwert eine Spannung sein, die im Wesentlichen gleich null ist. Wenn die HV-Busspannung nicht kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, dann kann bei Block 514 eine Diagnose protokolliert werden, die angibt, dass die gewählte Instanz der Entladeschaltung fehlerhaft gearbeitet hat, es kann bei Block 516 ermittelt werden, dass der Entladeschaltungsdiagnosetest fehlgeschlagen ist, und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 212 von 2 zurückkehren).
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Wenn bei Block 512 ermittelt wird, dass die HV-Busspannung kleiner als der vorbestimmte Schwellenwert ist, dann kann bei Block 518 weiter ermittelt werden, ob alle Aktivierungsverfahren für die gewählte Instanz der Entladeschaltung getestet wurden. Wie vorstehend erwähnt wurde, können einige Instanzen der aktiven Entladeschaltung in Ansprechen auf Steuerungssignale von einer beliebigen von mehreren verschiedenen Quellen aktiviert werden (z. B. ein Steuerungssignal von dem Steuerungssystem 114, Signale von Schaltungen innerhalb einer Energie verbrauchenden oder Energie liefernden Komponente und/oder eine CAN-Meldung). Jeder Durchlauf der Blöcke 502–512 kann die aktive Entladeschaltung unter Verwendung eines anderen Aktivierungsverfahrens oder einer anderen Aktivierungsquelle aktivieren. Wenn ermittelt wird, dass weniger als alle verfügbaren Aktivierungsverfahren oder Quellen getestet wurden, dann wird bei Block 520 ein weiteres Aktivierungsverfahren gewählt und das Verfahren läuft wie gezeigt erneut durch. Wenn im Gegensatz dazu ermittelt wird, dass alle verfügbaren Aktivierungsverfahren und Aktivierungsquellen getestet wurden, dann kann bei Block 522 ermittelt werden, dass der Entladeschaltungsdiagnosetest bestanden wurde, und das Verfahren kann enden (z. B. zu Block 212 von 2 zurückkehren).
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Somit wurden vorstehend verschiedene Ausführungsformen von Verfahren und Vorrichtungen zum Testen der Integrität von Schützen und einer Entladeschaltung in elektrischen Hochspannungssystemen beschrieben. Obwohl verschiedene Ausführungsformen von Systemen und Verfahren in der vorstehenden genauen Beschreibung dargestellt wurden, ist festzustellen, dass eine große Anzahl weiterer Variationen existiert. Es ist auch festzustellen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht zum Begrenzen des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Ausgestaltung des erfinderischen Gegenstands in irgendeiner Weise gedacht sind. Stattdessen wird die folgende genaue Beschreibung Fachleuten eine brauchbare Anleitung zum Implementieren der beispielhaften Ausführungsform oder der beispielhaften Ausführungsformen bereitstellen. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung von Elementen durchgeführt werden können, ohne den Umfang des erfinderischen Gegenstands zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren juristischen Äquivalenten offengelegt ist.
