DE102012220795B4 - Leistungswandler mit einem Stromversorgungsausgang für eine Diagnoseeinheit - Google Patents

Leistungswandler mit einem Stromversorgungsausgang für eine Diagnoseeinheit Download PDF

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Abstract

Leistungswandler (18) zur Verwendung in einem Fahrzeug (10), das eine Brennstoffzelle (16) und einen Elektromotor (14) enthält, wobei der Leistungswandler (18) umfasst:
Eingangsleitungen, die eine positive Eingangsleitung (62) und eine negative Eingangsleitung (64) umfassen;
einen Eingangskondensator (C1), der zwischen die Eingangsleitungen (62, 64) geschaltet ist;
einen Schalter (S1), der zwischen die Eingangsleitungen (62, 64) geschaltet ist und einen Steuerungskontakt sowie einen ersten und einen zweiten Kontakt enthält, der mit der positiven Eingangsleitung (62) verbunden ist,
einen Schaltercontroller (70), der mit dem Steuerungskontakt gekoppelt ist und positive (72) und negative (74) Eingangsverbindungen enthält; und
eine Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose, die zwischen die positive Eingangsverbindung (72) und den zweiten Kontakt geschaltet ist,
wobei bei geöffnetem Schalter (S1) ein Strom durch die Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose fließt und ein Aufladen des Kondensators (C1) bewirkt.

Description

  • QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der provisorischen US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61/561,466 mit dem Titel POWER CONVERTER WITH DIAGNOSTIC UNIT POWER SUPPLY OUTPUT, die am 18. November 2011 eingereicht wurde und die hiermit in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen ist.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung betreffen Leistungswandler und insbesondere einen Leistungswandler zur Verwendung in einem Elektrofahrzeug.
  • HINTERGRUND
  • Fahrzeughersteller produzieren Fahrzeuge, die zum Transport verwendet werden, in vielen verschiedenen Konfigurationen unter Verwendung vielfältiger verschiedener Antriebssystemtypen (z.B. Kraftmaschinen oder andere Antriebsaggregate). Die meisten verbrauchen Benzin oder Dieselkraftstoff. In letzter Zeit haben die Hersteller die Produktion von Fahrzeugen erhöht, die Antriebssysteme aufweisen, welche alternative Kraftstoffe verwenden. Diese Fahrzeuge werden manchmal als Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff bezeichnet.
  • Ein Beispiel eines derartigen Fahrzeugs ist ein Hybridelektrofahrzeug oder einfach ein Hybrid, das eine Brennkraftmaschine (ICE) und einen Elektromotor kombiniert, um einen Antrieb für das Fahrzeug bereitzustellen. In diesem Fall verbrennt die ICE Benzin- oder Dieselkraftstoff und Batterien werden verwendet, um den Elektromotor anzutreiben.
  • Ein weiteres Beispiel ist ein vollständig elektrisches Fahrzeug. In einigen Fällen enthält ein vollständig elektrisches Fahrzeug keine ICE und kann beispielsweise eine Brennstoffzelle als die primäre Quelle elektrischer Leistung enthalten, die an den Elektromotor geliefert wird. Derartige Systeme können auch Batterien enthalten, die den Motor antreiben können. Insbesondere liefern die Batterien eine augenblickliche Leistung, die benötigt wird, wenn das Fahrzeug beschleunigt wird und bevor oder während die Brennstoffzelle ihre Ausgabe hochfährt, um den Bedarf für die Beschleunigung zu erfüllen.
  • Die Druckschrift DE 10 2006 000 144 A1 offenbart einen Leistungswandler zur Verwendung in einem Fahrzeug, das eine Brennstoffzelle und einen Elektromotor enthält. Der Leistungswandler umfasst eine positive und eine negative Eingangsleitung, einen zwischen die Eingangsleitungen geschalteten Eingangskondensator, einen Schalter, der zwischen die Eingangsleitungen geschaltet ist und einen Steuerungskontakt sowie einen ersten und einen zweiten Kontakt enthält, der mit der positiven Eingangsleitung verbunden ist, und einen Schaltercontroller, der mit dem Steuerungskontakt verbunden ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Bei einer Ausführungsform wird ein Leistungswandler zur Verwendung in einem Fahrzeug offenbart, das eine Brennstoffzelle und einen Elektromotor enthält. Der Leistungswandler dieser Ausführungsform enthält Eingangsleitungen, die eine positive Eingangsleitung und eine negative Eingangsleitung umfassen, und einen Eingangskondensator, der zwischen die Eingangsleitungen geschaltet ist. Der Leistungswandler dieser Ausführungsform enthält außerdem einen zwischen die Eingangsleitungen geschalteten Schalter, der einen Steuerungskontakt und einen zweiten Kontakt enthält. Außerdem enthält der Leistungswandler dieser Ausführungsform einen Schaltercontroller, der mit dem Steuerungskontakt gekoppelt ist und der positive und negative Eingangsverbindungen enthält. Der Leistungswandler dieser Ausführungsform enthält außerdem eine Schnittstelle zur Versorgung einer Schützdiagnose, die zwischen die positive Eingangsverbindung und den zweiten Kontakt geschaltet ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Fahrzeug offenbart, das eine Brennstoffzelle, einen Elektromotor und einen Leistungswandler enthält, der zwischen die Brennstoffzelle und den Elektromotor geschaltet ist. Bei dieser Ausführungsform enthält der Leistungswandler Eingangsleitungen, die eine positive Eingangsleitung und eine negative Eingangsleitung umfassen, und einen Eingangskondensator, der zwischen die Eingangsleitungen geschaltet ist. Der Leistungswandler in dieser Ausführungsform enthält außerdem einen zwischen die Eingangsleitungen geschalteten Schalter, der einen Steuerungskontakt und einen zweiten Kontakt enthält. Der Leistungswandler in dieser Ausführungsform enthält auch einen Schaltercontroller, der mit dem Steuerungskontakt gekoppelt ist und der positive und negative Eingangsverbindungen enthält. Außerdem enthält der Leistungswandler in dieser Ausführungsform eine Schnittstelle zur Versorgung einer Schützdiagnose, die zwischen die positive Eingangsverbindung und den zweiten Kontakt geschaltet ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Durchführen eines Diagnosetests an einer Brennstoffzelle in einem Fahrzeug, das einen Leistungswandler enthält, der zwischen die Brennstoffzelle und einen Elektromotor geschaltet ist, offenbart. Das Verfahren dieser Ausführungsform umfasst, dass ein Eingangskondensator des Leistungswandlers mit einer Stromversorgung, die von der Brennstoffzelle elektrisch isoliert ist, aufgeladen wird; und dass die Ladung im Eingangskondensator verwendet wird, um den Diagnosetest durchzuführen.
  • Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
  • Figurenliste
  • Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur als Beispiel in der folgenden genauen Beschreibung der Ausführungsformen, wobei sich die genaue Beschreibung auf die Zeichnungen bezieht, in denen:
    • 1 ein vereinfachtes Schema eines Fahrzeugs ist;
    • 2 ein Schaltplan eines Brennstoffzellenstapelverbinders ist, der mit einem Leistungswandler gekoppelt ist; und
    • 3 ein detaillierter Schaltplan eines Leistungswandlers ist.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die folgende Beschreibung ist rein beispielhaft und ist nicht dazu gedacht, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten einzuschränken. Es versteht sich, dass in allen Zeichnungen einander entsprechende Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
  • Wie vorstehend erörtert wurde, können vollständig elektrische Fahrzeuge eine Brennstoffzelle und Batterien enthalten, welche beide Leistung an einen Elektromotor liefern. Wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird, öffnen sich Schütze und trennen die Brennstoffzelle elektrisch vom Rest des Fahrzeugs. In einigen Fällen kann das Schütz jedoch in einer geschlossenen Position festsitzen und sich nicht öffnen. Es gibt mehrere Gründe, warum die Schütze in der geschlossenen Position festsitzen können. Zum Beispiel kann ein Solenoid ausfallen, welches das Öffnen des Schützes bewirkt, oder das Schütz kann aufgrund einer Lichtbogenbildung in der geschlossenen Position verschweißt werden. Zudem kann das Schütz in einigen Fällen in einer offenen Stellung festsitzen.
  • Gegenwärtig können einige Elektrofahrzeuge erfordern, dass die Schütze korrekt arbeiten, bevor die Brennstoffzelle aktiviert wird und das Elektrofahrzeug gestartet werden kann. Dies kann dazu beitragen, dass sichergestellt wird, dass die Brennstoffzelle wieder vom Rest des Fahrzeugs getrennt werden kann, wenn das Fahrzeug ausgeschaltet wird. Derartige Fahrzeuge können eine Testschaltung/Logik enthalten, die einen Selbsttest durchführt, um festzustellen, ob die Schütze festsitzen oder anderweitig falsch arbeiten. Um derartige Tests korrekt durchzuführen, wird Leistung bei einer Ausführungsform von einem Leistungswandler an die Schütze zurückgespeist. Dies steht im Gegensatz zum Betrieb aktueller Elektrofahrzeuge, bei denen Leistung nur von der Brennstoffzelle an den Leistungswandler fließt.
  • 1 ist ein vereinfachtes Schema eines Fahrzeugs 10. Bei einer Ausführungsform ist das Fahrzeug 10 ein vollständig elektrisches Fahrzeug, aber es kann in einer anderen Ausführungsform eine ICE enthalten. Das dargestellte Fahrzeug 10 enthält Räder 12, die durch einen Elektromotor 14 angetrieben werden. Wie dargestellt ist, sind die Räder 12 mit dem Elektromotor 14 über ein Getriebesystem gekoppelt, das durch das Bezugszeichen 15 dargestellt ist.
  • Bei einer Ausführungsform ist der Elektromotor 14 ein Wechselstrommotor (AC-Motor). Es versteht sich, dass der Elektromotor 14 ein beliebiger geeigneter Typ von Elektromotor sein kann, der jetzt bekannt ist oder später entwickelt wird. In der folgenden Erörterung wird angenommen, dass der Elektromotor 14 ein AC-Motor ist.
  • Das dargestellte Fahrzeug 10 enthält eine Brennstoffzelle 16 und Hochspannungsbatterien (HV-Batterien) 22. Die Brennstoffzelle 16 ist die primäre Quelle elektrischer Leistung, die an den Elektromotor 14 geliefert wird. Der Betrieb einer Brennstoffzelle ist allgemein bekannt und umfasst allgemein, dass Energie aus elektrochemischen Reaktionen zwischen Wasserstoff und Sauerstoff genutzt wird.
  • Typischerweise ist es notwendig, die Brennstoffzelle 16 durch einen Leistungswandler 18 mit dem Hochspannungsantriebsbus zu koppeln, um ein korrektes gemeinsames Nutzen von Leistung zwischen der Brennstoffzelle 18 und den HV-Batterien 22 zu ermöglichen. Insbesondere liefert die Brennstoffzelle 16 eine Spannung V1 an den Leistungswandler 18, die dann durch den Leistungswandler 18 auf eine höhere Spannung V2 erhöht wird. Bei einer Ausführungsform sind sowohl V1 als auch V2 DC-Spannungen. Selbstverständlich können die tatsächlichen Werte von V1 und V2 in Abhängigkeit von der Anwendung variiert werden. In der folgenden Beschreibung ist der Leistungswandler 18 als ein Leistungswandler dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass der Leistungswandler als ein Abwärtswandler oder ein anderer geeigneter Wandler implementiert werden kann.
  • Wie in der Technik bekannt ist, kann der Leistungswandler 18 einen (nicht gezeigten) Controller enthalten, der Leistung von einer isolierten Stromquelle (die in 3 als 82 dargestellt ist) empfängt, um einen Schalter (z.B. einen Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT)) anzutreiben, der zum Umwandeln von V1 in V2 verwendet wird. Folglich enthält das in 1 dargestellte Fahrzeug auch eine mit dem Leistungswandler 18 gekoppelte Stromquelle 24. Bei einer Ausführungsform ist die Stromquelle 24 eine Standardautobatterie mit 12 V, die in einer herkömmlichen ICE umfasst ist, und ist, wie nachstehend erläutert wird, von der Brennstoffzelle 16 und/oder den HV-Batterien 22 isoliert. Die Stromquelle 24 kann im Fahrzeug 10 mehreren Funktionen dienen, aber für die Zwecke hierin wird angenommen, dass sie so funktioniert, dass sie zumindest Leistung für die Komponenten liefert, welche den Schalter im Leistungswandler 18 antreiben.
  • Das Fahrzeug 10 enthält außerdem einen Gleichrichter/Wechselrichter 20, der aus V2 einen ein- oder mehrphasigen AC-Ausgang (V3) bildet. V3 wird an den Elektromotor 14 geliefert. Während einer Beschleunigung beispielsweise kann die Brennstoffzelle 16 Leistung nicht schnell genug liefern, um die gewünschte Beschleunigung zu bewirken. Daher enthält das Fahrzeug 10 außerdem eine oder mehrere Hochspannungsbatterien (zusammen durch das Bezugszeichen 22 bezeichnet), die mit dem Leistungswandler 18 gekoppelt sind. Die Batterien 22 können außerdem, wie in der Technik bekannt ist, einen Speicher für Leistung bereitstellen, die beim Bremsen (regenerativen Bremsen) des Elektromotors 14 erzeugt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben wurde, floss Leistung bei früheren Anwendungen nur von der Brennstoffzelle 16 zum Leistungswandler 18 und nicht in die andere Richtung. Gemäß einer Ausführungsform wird beim Starten (d.h. bevor Leistung von der Brennstoffzelle 16 an den Leistungswandler 18 zu fließen beginnt) Leistung vom Leistungswandler 18 an die Brennstoffzelle 16 zur Verwendung bei einem oder mehreren Schützdiagnosetests zurückgespeist. Im größeren Detail und wie nachstehend gezeigt ist, wird beim Starten ein Eingangskondensator C1 des Leistungswandlers 18 aufgeladen und stellt eine Stromquelle bereit, die bei Schützdiagnosetests verwendet wird.
  • 2 ist ein Schaltplan, der Abschnitte von sowohl der Brennstoffzelle 16 als auch dem Leistungswandler 18 darstellt. Es versteht sich, dass sowohl die Brennstoffzelle 16 als auch der Leistungswandler 18 mehr Komponenten enthalten können, als in 2 gezeigt sind.
  • Der in 2 dargestellte Abschnitt der Brennstoffzelle 16 wird allgemein als die Stapelschnittstelleneinheit bezeichnet und ist allgemein durch das Bezugszeichen 50 beschriftet. Wie der Fachmann feststellt, wird die Stapelschnittstelleneinheit 50 verwendet, um den (nicht gezeigten) Brennstoffzellenstapel mit externen Elementen elektrisch zu koppeln oder auf andere Weise zu verbinden. Der Brennstoffzellenstapel ist bei einer Ausführungsform eine Ansammlung einzelner Brennstoffzellen, die in Reihe geschaltet sind, um eine Ausgangsspannung zu erhöhen.
  • Die Stapelschnittstelleneinheit 50 enthält ein oder mehrere Schütze 52. Die Schütze 52 können eine beliebige Art von Schalter sein, die das Unterbrechen und Schließen der Schaltung ermöglichen. Bei einer Ausführungsform ist bzw. sind einer oder mehrere der Schütze 52 mechanische Schalter, die zwei elektrische Komponenten sowohl physikalisch als auch elektrisch entkoppeln. Im Betrieb dienen die Schütze 52 zum elektrischen Verbinden mit oder Trennen der Brennstoffzelle 16 von zumindest dem Leistungswandler 18 und bei einem Beispiel von allen anderen Abschnitten des Fahrzeugs 10 (1).
  • Die Stapelschnittstelleneinheit 50 enthält außerdem eine Schütztesteinheit 54, die zu dem Ausgang (der als Vout dargestellt ist) der Brennstoffzelle 16 parallel geschaltet ist. Bei einer Ausführungsform enthält die Schütztesteinheit 54 einen Logik 55, die veranlasst, dass die Schütze 52a und 52b in einem speziellen Muster individuell geöffnet und geschlossen werden. Eine an den Knoten 58 angelegte Spannung wird bewirken, dass auf der Grundlage der Konfiguration der Schütze 52 Ströme fließen oder Spannungen ansteigen. Die Schütztesteinheit 54 kann auch Sensoren 56 enthalten, um diese Ströme und Spannungen zu messen. Auf der Grundlage der gemessenen Spannungen und Ströme kann die Schütztesteinheit 54 feststellen, ob die Schütze 52 korrekt arbeiten. Die speziellen Details, wie der Test durchgeführt wird, können variieren und liegen in der Kenntnis des Fachmanns auf der Grundlage der hier enthaltenen Lehren.
  • Der in 2 dargestellte Leistungswandler 18 enthält die herkömmlichen Komponenten eines Aufwärtswandlers, nämlich eine Induktivität Li, einen Schalter S1 (der als IGBT dargestellt ist und eine Diode D2 enthält, die über den Kollektor/Emitter des IGBT angeordnet ist) und eine Diode D1, die mit den positiven und negativen Eingangsleitungen 62, 64 gekoppelt sind. Bei einer Ausführungsform ist die Spannungsdifferenz zwischen der positiven und negativen Eingangsleitung 62, 64 gleich V1. Es versteht sich, dass die negative Eingangsleitung 64 bei einer Ausführungsform eine mit Bezug auf Masse negative Spannung ausdrücken kann. Das heißt, dass die negative Eingangsleitung 64 bei einer Ausführungsform keine Referenzspannung (Massespannung) ist.
  • Wie in der Technik bekannt ist, kann eine korrekte zeitliche Ansteuerung des Öffnens und Schließens des Schalters S1 bewirken, dass eine am Eingang (V1) des Leistungswandlers 18 bereitgestellte Spannung an seinem Ausgang auf eine höhere Spannung (V2) erhöht wird. In größerem Detail ist die Induktivität L1 zwischen den Knoten 58 und die Anode der Diode D1 geschaltet. Der Schalter S1 ist derart verbunden, dass sein Kollektor mit der Anode der Diode D1 gekoppelt ist und sein Emitter mit der negativen Eingangsleitung 64 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform enthält der Leistungswandler 18 ferner einen großen Kondensator Cbulk, der zwischen die Kathode der Diode D1und die negative Eingangsleitung 64 geschaltet ist und zum Glätten von Ausgangswelligkeiten in V2 dient. Obwohl es in 2 nicht dargestellt ist, versteht es sich, dass ein Schaltercontroller 70 (3) mit dem Schalter S1 gekoppelt ist und dessen Öffnen und Schließen ansteuert.
  • Bei einer Ausführungsform enthält der Leistungswandler 18 außerdem einen Eingangskondensator C1, der über V1 gekoppelt ist. Im Normalbetrieb dient C1 als Filterkondensator, um die Eingangsspannung V1 zu glätten, die der Leistungswandler 18 empfängt. Wie vorstehend erörtert wurde, fließt Strom/ Leistung typischerweise nur von der Brennstoffzelle 16 zum Leistungswandler 18 und nicht umgekehrt. In Übereinstimmung mit hier offenbarten Ausführungsformen wird der Eingangskondensator C1 aufgeladen und verwendet, um eine stabile Spannung (und einen Strom) zurück an die Brennstoffzelle 16 zu liefern, so dass die Schütztesteinheit 54 wie vorstehend beschrieben Schützdiagnosen effektiv durchführen kann. Wie sich aus der folgenden Beschreibung ergeben wird, kann diese Leistung ohne zusätzliche Stromversorgungselemente als diejenigen, die bei vollständig elektrischen Fahrzeugen oder Hybridelektrofahrzeugen gegenwärtig existieren, bereitgestellt werden. Gemäß einer Ausführungsform enthält der Leistungswandler 18 insbesondere eine Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose, die mit dem Kollektor des Schalters S1 entweder direkt oder indirekt gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform ist die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose aus einem oder mehreren seriell verbundenen Dioden und Widerständen ausgebildet. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose als eine Ladungspumpe ausgebildet sein. In beiden Fällen kann die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose auf vorteilhafte Weise durch eine isolierende Stromversorgung 82 (3) mit der Stromquelle 24 (1), die bereits im Fahrzeug vorhanden ist, gekoppelt werden. Somit kann C1 aufgeladen und verwendet werden, um Leistung zum Testen der Schütze 52 bereitzustellen, ohne dass eine zusätzliche Stromquelle vorgesehen wird.
  • 3 ist ein Schaltplan eines Leistungswandlers 18 gemäß einer Ausführungsform. Wie zuvor enthält der Leistungswandler 18 eine Induktivität L1, eine Diode D1und einen Schalter S1. Der Leistungswandler 18 enthält einen Schaltercontroller 70. Der Schaltercontroller empfängt Leistung von einer isolierenden Stromversorgung 82. Bei einer Ausführungsform dient die isolierende Stromversorgung 82 zum Isolieren der Stromquelle 24 von der Brennstoffzelle und/oder den HV-Batterien. Zu diesem Zweck kann die isolierende Stromversorgung 82 einen DC/DC-Sperrwandler enthalten. Wie dargestellt, liefert die isolierende Stromversorgung 82 über Verbindungen 72 bzw. 74 positive und negative Spannungen an den Schaltercontroller 70. Der Schaltercontroller 70 verwendet die Spannungen, die er empfängt, um differentielle Spannungen an seinen Ausgangsleitungen 76, 78, 80 zu erzeugen, wobei die Ausgangsleitung 78 als Referenz dient, um das Öffnen und Schließen des Schalters S1 auf eine Weise zu steuern, die in der Technik bekannt ist.
  • Im Normalbetrieb wird der große Kondensator Cbulk auf V2 aufgeladen und Schwankungen dieser Spannung werden durch die Hochspannungsbatterien 22 geglättet. Das Liefern von Leistung durch die Hochspannungsbatterien 22 an den Eingangskondensator C1 wird durch die Diode D1blockiert. Bei einer Ausführungsform ist beim Starten (z.B. bevor eine Spannung an C1 angelegt ist) der Schalter S1 geöffnet. Dann fließt ein Strom von der isolierenden Stromversorgung 82 durch die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose und bewirkt ein Aufladen des Kondensators C1. Diese Ladung kann dann verwendet werden, um eine Stromquelle bereitzustellen, die verwendet werden kann, um Diagnosen an den Schützen 52 (2) durchzuführen. Dies kann erreicht werden, indem die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose zwischen den positiven Ausgang 72 und den Kollektor des Schalters S1 geschaltet wird, wie in 3 dargestellt ist. Bei einer Ausführungsform ist die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose aus einer seriellen Verbindung eines oder mehrerer Widerstände und einer oder mehrerer Dioden ausgebildet. Der Fachmann wird erkennen, dass, wenn die (nicht gezeigte) Brennstoffzelle eine Spannung über den Eingangskondensator C1 darbietet, diese Spannung einen Stromfluss durch die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose verhindert. Auf ähnliche Weise bieten die Hochspannungsbatterien 22 eine Spannung über Cbulk dar, die verhindert, dass der Strom, der durch die Schnittstelle 66 zur Versorgung einer Schützdiagnose fließt, um den Eingangskondensator C1 aufzuladen, durch die Diode D1fließt. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Schnittstelle 66 zu Versorgung einer Schützdiagnose als Ladungspumpe ausgebildet.
  • Eine derartige Ausführungsform kann nützlich sein, wenn eine Spannung am Eingangskondensator C1 benötigt wird, die größer als diejenige ist, die von der isolierenden Stromversorgung 82 geliefert werden kann, um die Schützdiagnose durchzuführen.
  • Aus dem Vorstehenden ist festzustellen, dass Ausführungsformen, die hier offenbart sind, auf effektive Weise eine Ladung am Eingangskondensator C1 bereitstellen können, die verwendet werden kann, um Schützdiagnosen durchzuführen. Diese Ladung wird bereitgestellt, indem Elemente (Stromversorgungen) verwendet werden, die in einem Fahrzeug bereits vorhanden sind, und indem nur minimale Schaltungen hinzugefügt werden.

Claims (10)

  1. Leistungswandler (18) zur Verwendung in einem Fahrzeug (10), das eine Brennstoffzelle (16) und einen Elektromotor (14) enthält, wobei der Leistungswandler (18) umfasst: Eingangsleitungen, die eine positive Eingangsleitung (62) und eine negative Eingangsleitung (64) umfassen; einen Eingangskondensator (C1), der zwischen die Eingangsleitungen (62, 64) geschaltet ist; einen Schalter (S1), der zwischen die Eingangsleitungen (62, 64) geschaltet ist und einen Steuerungskontakt sowie einen ersten und einen zweiten Kontakt enthält, der mit der positiven Eingangsleitung (62) verbunden ist, einen Schaltercontroller (70), der mit dem Steuerungskontakt gekoppelt ist und positive (72) und negative (74) Eingangsverbindungen enthält; und eine Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose, die zwischen die positive Eingangsverbindung (72) und den zweiten Kontakt geschaltet ist, wobei bei geöffnetem Schalter (S1) ein Strom durch die Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose fließt und ein Aufladen des Kondensators (C1) bewirkt.
  2. Leistungswandler (18) nach Anspruch 1, der ferner umfasst: eine isolierende Stromversorgung (82), die mit den positiven (72) und negativen (74) Eingangsverbindungen gekoppelt ist.
  3. Leistungswandler (18) nach Anspruch 2, wobei die isolierende Stromversorgung (82) ein Gleichstrom/Gleichstrom-Sperrwandler (DC/DC-Sperrwandler) ist.
  4. Leistungswandler (18) nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose umfasst: eine Diode; und einen Widerstand, der mit der Diode seriell verbunden ist.
  5. Leistungswandler (18) nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose eine Ladungspumpe ist.
  6. Leistungswandler (18) nach Anspruch 1, wobei der Schalter (S1) ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT) ist, der ein Gate, einen Kollektor und einen Emitter enthält.
  7. Leistungswandler (18) nach Anspruch 6, wobei der Steuerungskontakt das Gate ist, die Schnittstelle (66) zur Versorgung einer Schützdiagnose mit dem Kollektor gekoppelt ist und der Emitter mit der negativen Eingangsleitung gekoppelt ist.
  8. Leistungswandler (18) nach Anspruch 7, der ferner umfasst: eine Induktivität (L1), die zwischen den Eingangskondensator (C1) und den Kollektor geschaltet ist.
  9. Verfahren zum Durchführen eines Diagnosetests an einer Brennstoffzelle (16) in einem Fahrzeug (10), das einen Leistungswandler (18) enthält, der zwischen die Brennstoffzelle (16) und einen Elektromotor (14) elektrisch geschaltet ist, wobei das Verfahren umfasst, dass: ein Eingangskondensator (C1) des Leistungswandlers (18) mit einer Stromversorgung (82) aufgeladen wird, die von der Brennstoffzelle (16) elektrisch isoliert ist; und die Ladung im Eingangskondensator (C1) verwendet wird, um den Diagnosetest durchzuführen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Diagnosetest ein Brennstoffzellenschütztest ist.
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