DE102013207339A1

DE102013207339A1 - Passive entladeschaltung für einen hochspannungs-gleichstrombus eines fahrzeugs

Info

Publication number: DE102013207339A1
Application number: DE201310207339
Authority: DE
Inventors: John W. Meyer III.; David P. Tasky; S.M. Nayeem Hasan; Bryan M. Ludwig
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-30
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2013-10-31
Also published as: US20130285581A1; CN103373296B; US9018865B2; CN103373296A

Abstract

Ein Fahrzeug umfasst ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS), einen elektrischen Antriebsmotor, ein Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (TPIM), einen Hochspannungsgleichstrombus (HVDC-Bus), der das RESS mit dem TPIM elektrisch verbindet, eine passive Entladeschaltung, die über die positive und negative Stromschiene des Busses hinweg elektrisch verbunden ist, und einen Mikroprozessor. Die Schaltung enthält einen Halbleiterschalter. Der Mikroprozessor liefert ein Ausgangssignal mit einem ersten Spannungspegel, der den Schalter öffnet und ein Entladen des HVDC-Busses verhindert, wenn der Mikroprozessor normal arbeitet, und mit einem zweiten Standardspannungspegel, der den Schalter beim Vorhandensein einer vorbestimmten Fahrzeugbedingung schließt, um dadurch den HVDC-Bus zu entladen. Ein Optokoppler kann das Ausgangssignal empfangen und eine Zenerdiode kann mit einer Ausgangsseite des Optokopplers elektrisch parallel sein. Der Schalter kann bei verschiedenen Ausführungsformen ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode oder ein Thyristor sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System und ein Verfahren zum passiven Entladen des Hochspannungs-Gleichstrombusses in einem Fahrzeug.
HINTERGRUND
Batterieelektrofahrzeuge, Elektrofahrzeuge mit vergrößerter Reichweite und Hybridelektrofahrzeuge verwenden einen elektrischen Antriebsmotor, um Drehmoment an ein Getriebeeingangselement in einem Modus zu liefern, der allgemein als Elektrofahrzeugmodus (EV-Modus) bezeichnet wird. Elektrische Energie, die benötigt wird, um den Antriebsmotor zu betreiben, ist typischerweise in einem Gleichstrom-Batteriestapel gespeichert. Ein Hochspannungs-Gleichstrombus (HVDC-Bus) verbindet den Batteriestapel mit anderen elektrischen Hochspannungskomponenten. Zu bestimmten Zeitpunkten ist ein Entladen des HVDC-Busses notwendig. Zum Beispiel muss bei einigen Fahrzeugen der HVDC-Bus innerhalb einer kalibrierten Zeitspanne nach einem Schlüssel-Ausschaltereignis oder wenn Hochspannungsschütze, die eine Batterie mit dem HVDC-Bus verbinden, geöffnet werden auf einen Zustand mit einem sicheren Schwellenwert entladen werden, z. B. unter 60 VDC. Herkömmliche Ansätze zum Entladen eines HVDC-Busses können im Hinblick auf Komponenten- und/oder Energiekosten nicht optimal sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird hier ein Fahrzeug offenbart, das existierende Hochspannungs-Gleichstrom-Entladeverfahren (HVDC-Entladeverfahren) unter Verwendung einer passiven Entladeschaltung verbessert. Bei einer speziellen Ausführungsform umfasst das Fahrzeug einen Batteriestapel in der Form eines wiederaufladbaren Energiespeichersystems (RESS), einen elektrischen Antriebsmotor, eine Hochspannungskomponente wie etwa ein Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (TPIM), einen HVDC-Bus, die Entladeschaltung und einen Mikroprozessor. Der Antriebsmotor entnimmt gespeicherte elektrische Energie aus dem RESS mit Hilfe des TPIM und gibt ein Antriebsdrehmoment an eine Motorausgangswelle aus. Der HVDC-Bus verbindet das RESS auf elektrische Weise mit der Hochspannungskomponente.
Die Entladeschaltung ist über die positive und negative Stromschiene des HVDC-Busses elektrisch verbunden und umfasst einen Widerstand und einen Halbleiterschalter. Der Halbleiterschalter wird nur bei vorbestimmten Fahrzeugereignissen aktiviert, z. B. einem Schlüssel-Ausschalt-Ereignis, einem Softwareabsturz, einem elektrischen Fehler oder einem Verlust der Steuerungsleistung (typischerweise in der Größenordnung von 12 VDC). Der Halbleiterschalter kann als Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT) oder alternativ als Thyristor ausgeführt sein. Der Mikroprozessor liefert ein Ausgangssignal mit einem ersten Spannungspegel, der den Halbleiterschalter öffnet und somit ein Entladen des HVDC-Busses immer dann verhindert, wenn der Mikroprozessor normal arbeitet, d. h. in der Abwesenheit des vorbestimmten Fahrzeugereignisses. Beim Vorhandensein des vorbestimmten Fahrzeugereignisses gibt der Mikroprozessor stattdessen einen zweiten Standardspannungspegel aus, der den Halbleiterschalter schließt. Der geschlossene Schalter entlädt den HVDC-Bus durch den Widerstand, z. B. einen Satz von Widerständen, die parallel oder in Reihe verbunden sind.
Die vorliegende Entladeschaltung kann einen Optokoppler umfassen, der das Ausgangssignal vom Mikroprozessor empfängt. Eine Zenerdiode kann elektrisch parallel mit einer Ausgangsseite des Optokopplers verbunden sein, wobei die Zenerdiode wie ein Spannungsregler an einem Schalttor [engl.: switching gate] des Halbleiterschalters wirkt.
Es wird auch eine passive Entladeschaltung für ein Fahrzeug mit einem HVDC-Bus offenbart. Die Entladeschaltung umfasst einen Mikroprozessor und einen Halbleiterschalter, der über die positive und negative Stromschiene des HVDC-Busses verbunden ist. Wenn der Mikroprozessor normal arbeitet, liefert der Mikroprozessor ein Ausgangssignal mit einem ersten Spannungspegel. Das Ausgangssignal öffnet in diesem Fall den Halbleiterschalter und verhindert dadurch ein Entladen des HVDC-Busses. Beim Vorhandensein eines vorbestimmten Fahrzeugereignisses liefert der Mikroprozessor stattdessen ein Ausgangssignal mit einem zweiten Standardspannungspegel. Das Ausgangssignal schließt in diesem Fall den Halbleiterschalter, um dadurch den HVDC-Bus durch einen Widerstand der Entladeschaltung zu entladen.
Zudem umfasst ein Verfahren zum Entladen eines HVDC-Busses, wie es hier offengelegt wird, dass in Ansprechen auf ein vorbestimmtes Fahrzeugereignis ein RESS von einem TPIM elektrisch getrennt wird, welche beide über den HVDC-Bus verbunden sind. Das Verfahren umfasst, dass ein Ausgangssignal von einem Mikroprozessor an eine Entladeschaltung übertragen wird, die über positive und negative Stromschienen des HVDC-Busses verbunden ist. Die Entladeschaltung umfasst einen Halbleiterschalter, der entweder ein IGBT oder ein Thyristor ist. Das Verfahren umfasst ferner, dass der Halbleiterschalter in Ansprechen auf das Ausgangssignal geschlossen wird, um dadurch den HVDC-Bus durch einen Widerstand passiv zu entladen.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das einen Hochspannungs-Gleichstrombus (HVDC-Bus) und eine passive Entladeschaltung wie hier offenbart aufweist.
2 ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften passiven Spannungsentladeschaltung, die mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendet werden kann.
3 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer passiven Spannungsentladeschaltung, die mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendet werden kann.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum passiven Entladen einer Spannung von dem HVDC-Bus des in 1 gezeigten Fahrzeugs beschreibt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten in den mehreren Figuren entsprechen, ist ein beispielhaftes Fahrzeug 10 in 1 schematisch gezeigt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 als Batterieelektrofahrzeug (BEV), als Elektrofahrzeug mit erhöhter Reichweite (EREV), als Hybridelektrofahrzeug (HEV) oder als ein beliebiges anderes Fahrzeug oder anderes System ausgestaltet sein, das einen Hochspannungs-Gleichstrombus (HVDC-Bus) 24 aufweist, wie nachstehend beschrieben ist.
Wie in der Technik gut verstanden wird, werden die vorstehend erwähnten Fahrzeuge 10 jeweils zumindest zeitweise nur unter Verwendung von elektrischer Energie von einem wiederaufladbaren Hochspannungsenergiespeichersystem (RESS) 18 angetrieben, wobei ein derartiger Modus als ein Elektrofahrzeugmodus oder EV-Modus bezeichnet wird. Das RESS 18 kann als Lithium-Ionen-Batteriestapel mit vielen Zellen oder als ein anderer geeigneter Batteriestapel ausgeführt sein. Der HVDC-Bus 24 kann eine Gleichspannung von etwa 60 VDC bis 450 VDC oder höher in Abhängigkeit von der Ausführungsform und/oder dem Betriebsmodus des Fahrzeugs befördern. Daher wird der Begriff ”Hochspannung” so, wie er hier verwendet wird, relativ zu einer Zusatzspannung verwendet, die typischerweise in der Größenordnung von 12 VDC liegt.
Ein Entladen des HVDC-Busses 24 auf einen Niederspannungs-Schwellenwertzustand, zum Beispiel unter 60 VDC, wird in Ansprechen auf bestimmte Fahrzeugereignisse manchmal benötigt. Solche Ereignisse können ein Schlüssel-Ausschalt-Ereignis, einen elektrischen Fehler wie etwa einen Kurzschluss, einen temporären Absturz der Software für einen Hybridcontroller 52 und/oder einen beliebigen anderen Fehler, bei dem die 12 VDC-Zusatzspannung temporär verloren geht, umfassen. Um ein derartiges Entladen auf eine energieeffiziente Weise bereitzustellen, umfasst das Fahrzeug 10 von 1 eine passive Spannungsentladeschaltung 50, die über jeweilige positive und negative Stromschienen 27 und 28 des HVDC-Busses 24 elektrisch angeschlossen ist.
Wie nachstehend mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben wird, wird die Entladeschaltung 50 von 1 automatisch immer dann deaktiviert/ausgeschaltet, wenn ein Mikroprozessor 55 eingeschaltet und vollständig betriebsbereit ist. Der Mikroprozessor 55 kann Teil des Controllers 52 sein, oder er kann eine separate Vorrichtung sein. Der Mikroprozessor 55 liefert in allen Ausführungsformen ein Ausgangssignal (Pfeil 11) mit einem ersten Pegel, z. B. 5 VDC, wenn der Mikroprozessor 55 betriebsbereit ist. Auf ähnliche Weise wird die Entladeschaltung 50 aktiviert/eingeschaltet, wenn der Mikroprozessor 55 nicht betriebsbereit ist, was bei den vorstehend erwähnten Ereignissen auftritt. In einem derartigen Fall wird das Ausgangssignal (Pfeil 11) mit einem zweiten Pegel geliefert, z. B. 0 VDC. Diese Ausgangszustände können logisch als ein binärer Wert von 1 bzw. 0 dargestellt werden.
Der Controller 52 von 1 kann einen oder mehrere digitale Computer umfassen, die jeweils einen oder mehrere Mikroprozessoren 55 und notwendigen Speicher aufweisen, z. B. Festwertspeicher (ROM), Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM). Der Controller 52 kann außerdem einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Analog/Digital-Schaltungen (A/D-Schaltungen), Digital/Analog-Schaltungen (D/A-Schaltungen) und beliebige benötigte Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (I/O-Schaltungen und -Vorrichtungen) sowie Signalaufbereitungs- und Pufferelektronik umfassen. Der Controller 52 kann mit einer beliebigen notwendigen Logik zum Ausführen des vorliegenden Verfahrens 100 programmiert sein, wobei ein Beispiel dafür nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben wird.
Das Fahrzeug 10 von 1 kann mindestens einen mehrphasigen elektrischen Antriebsmotor 16 enthalten. Der Antriebsmotor 16 liefert ein Motorausgangsdrehmoment (Pfeil 40) über eine Motorausgangswelle 17 an ein Eingangselement 15 eines Getriebes 14. Das RESS 18 ist mit mindestens einer Hochspannungskomponente verbunden, etwa einem Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (TPIM) 20. Wenn der Antriebsmotor 16 eine mehrphasige Wechselstrommaschine ist, liefert das RESS 18 elektrische Energie mit Hilfe des TPIM 20 über einen Wechselstrombus (AC-Bus) 22 an den Antriebsmotor 16. Das TPIM 20 einer derartigen Ausführungsform wiederum ist über den HVDC-Bus 24 mit dem RESS 18 elektrisch verbunden.
Wenn das Fahrzeug 10 von 1 als HEV ausgestaltet ist, kann eine Brennkraftmaschine 12 verwendet werden, um über eine Kurbelwelle 13 selektiv ein Kraftmaschinendrehmoment (Pfeil 42) zu erzeugen. Die Kurbelwelle 13 kann unter Verwendung einer Eingangskupplung 23 selektiv mit dem Eingangselement 15 des Getriebes 14 verbunden sein. Ein Ausgangselement 19 des Getriebes 14 überträgt schließlich ein Getriebeausgangsdrehmoment an eine Antriebsachse 21 und damit an einen Satz von Straßenrädern 25.
Durch den Controller 52 können Schütze 30 geöffnet werden, um das RESS 18 selektiv vom TPIM 20 zu trennen. Das TPIM 20 wiederum ist ausgestaltet, um Wechselstromleistung vom Antriebsmotor 16 in Gleichstromleistung umzusetzen, die zur Speicherung in dem RESS 18 geeignet ist, und umgekehrt. Wie in der Technik bekannt ist, kann ein (nicht gezeigter) DC/DC-Leistungsumsetzer, der auch als Zusatzleistungsmodul bezeichnet wird, verwendet werden, um den Pegel der DC-Spannung auf einen Pegel zu erhöhen oder zu verringern, der zur Verwendung durch verschiedene gleichstrombetriebene Fahrzeugsysteme geeignet ist, z. B. ein 12 VDC Zusatzleistungssystem, eine Zusatzbatterie usw.
Es können verschiedene Ansätze zum aktiven Entladen verwendet werden, um eine Spannung zu entladen. Zwei beispielhafte Ansätze sind die Verwendung einer Pulsbreitenmodulation, um einen Spannungspegel über einen Entladewiderstand hinweg zu modulieren, und die Verwendung eines passiven Widerstands, der kontinuierlich über die Stromschienen einen Hochspannungsbusses hinweg verbunden ist, um kontinuierlich Leistung zu entladen. Im Vergleich mit diesen Ansätzen zum aktiven Schalten und zum kontinuierlichen Entladen kann die in 1 gezeigte vorliegende Entladeschaltung 50 Vorteile im Hinblick auf reduzierte Hardwarekomponenten und/oder zugehörige Energiekosten bereitstellen. Zwei beispielhafte Ausführungsformen für die Entladeschaltung 50 werden nun mit Bezug auf 2 und 3 beschrieben.
Mit Bezug auf 2 kann die Entladeschaltung 50 über die positive (+) Stromschiene 27 und die negative (–) Stromschiene 28 des in 1 gezeigten HVDC-Busses 24 elektrisch verbunden sein. Der Mikroprozessor 55 liefert das Ausgangssignal (Pfeil 11) an eine optische Isolierungsvorrichtung oder einen Optokoppler 56. Der Optokoppler 56 enthält eine Fotodiode 66 und einen geeigneten Fotodetektor, zum Beispiel einen Transistor 68. Die Fotodiode 66 ist zwischen dem Mikroprozessor 55 und Masse 26 verbunden, z. B. dem Fahrwerk des in 1 gezeigten Fahrzeugs 10. Wie in der Technik gut verstanden wird, ist ein Optokoppler eine elektronische Vorrichtung, die ein elektronisches Signal zwischen Schaltungskomponenten überträgt, hier zwischen der Fotodiode 66 und dem Transistor 68, unter Verwendung eines relativ kurzen und elektrisch isolierten optischen Übertragungskanals. Folglich überträgt der beispielhafte Optokoppler 56 von 2 und 3 elektrische Signale mit Hilfe von Lichtwellen (Pfeile 69), die von der Fotodiode 66 ausgestrahlt werden, an den Transistor 68. Die Ausgangsseite des Optokopplers 56 ist elektrisch parallel mit einer Zenerdiode 58 verbunden. Die Zenerdiode 58 wirkt wie ein Spannungsregler in der Entladeschaltung 50.
Ein Halbleiterschalter 60 enthält ein Schalttor 59. Die Spannung am Schalttor 59 steuert den Halbleiterschalter 60 an und daher kann die Zenerdiode 58 verwendet werden, um den Halbleiterschalter 60 geschlossen zu halten, wenn die Entladeschaltung 50 aktiviert ist. Bei der beispielhaften Ausführungsform von 2 ist der Halbleiterschalter 60 ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT). Der Emitter des Halbleiterschalters 60 ist mit der negativen Stromschiene 28 verbunden und kann mit einer Anode 61 einer Diode 70 verbunden sein. Der Kollektor des Halbleiterschalters 60 ist mit einem Widerstand 64 verbunden und kann mit der Kathode 63 der Diode 70 verbunden sein. Der Widerstand 62 wirkt als Strombegrenzungswiderstand, welcher bei einer speziellen Ausführungsform einen Widerstandswert aufweisen kann, der in etwa 5- bis 10-mal so groß wie der Widerstandswert des Widerstands 64 ist. Der Widerstand 64 sollte so ausgelegt sein, dass er den HV-Bus 24 in einer kalibrierten Zeitspanne entlädt. Auf ähnliche Weise sollte der Widerstand 62 bei allen Ausführungsformen groß genug ausgelegt sein, um das Gate des Halbleiterschalters 60 in einer kalibrierten Zeitspanne einzuschalten. Um den benötigten Widerstandspegel zu erreichen, kann der Widerstand 64 optional gebildet werden, indem mehrere Widerstände miteinander seriell oder parallel verbunden werden.
Der Halbleiterschalter 60 von 2 befindet sich in einem ”standardmäßig eingeschalteten” Zustand, wenn der Mikroprozessor 55 ausgeschaltet ist. Dieser Standardzustand kann als ein Zustand mit einer binären 0 bezeichnet werden oder alternativ als ein Zustand mit 0 VDC. Der Standardzustand wird durch die Zenerdiode 58 gehalten, nachdem eine Spannung vom Optokoppler 56, z. B. eine 5 VDC-Spannung, unterbrochen wird. Der Optokoppler 56 ist nicht aktiv, wenn der Mikroprozessor 55 ausgeschaltet ist. Als Folge ist zwischen dem Schalttor 59 und der negativen Stromschiene 28 ein Spannungsabfall vorhanden. Das Vorhandensein einer Schwellenwertspannung am Schalttor 59 steuert den Halbleiterschalter 60 an. Folglich kann ein elektrischer Strom durch den Halbleiterschalter 60 fließen. Als Folge dissipiert Spannung über den Widerstand 64.
Der andere Zustand der Entladeschaltung 50 von 2 tritt auf, wenn der Mikroprozessor 55 hochgefahren ist und korrekt läuft und feststellt, wie nachstehend mit Bezug auf 4 erläutert wird, dass ein Entladen des HVDC-Busses 24 von 1 nicht notwendig ist. In diesem Fall liefert der Mikroprozessor 55 ein Ausgangssignal (Pfeil 11) mit einem zweiten Pegel an den Optokoppler 56. Dieser Zustand kann als ein Zustand mit einer binären 1 oder alternativ als ein Zustand mit 5 VDC bezeichnet werden. Die Spannung am Schalttor 59 ist vernachlässigbar, wenn der Optokoppler 56 eingeschaltet ist. Als Folge schaltet der Halbleiterschalter 60 aus. In Abhängigkeit von der Ausführungsform kann das Ausgangssignal (Pfeil 11) auch gepuffert oder verstärkt werden, um den Optokoppler 56 korrekt anzusteuern. Obwohl es zur Vereinfachung der Darstellung in 2 nicht gezeigt ist, kann das Ausgangssignal (Pfeil 11) außerdem bei einigen Ausführungsformen vor dem Optokoppler 56 strombegrenzt werden, zum Beispiel durch Hinzufügen eines Widerstands.
Unter Verwendung der Entladeschaltung 50 von 2 wird ein passives Entladen des HVDC-Busses 24 von 1 bei Bedarf automatisch aktiviert und bei normalen Fahrmodi des Fahrzeugs 10 von 1 automatisch deaktiviert. Auf diese Weise können Systemverluste minimiert werden, während die insgesamte Kraftstoffsparsamkeit im Vergleich mit den vorstehend erwähnten herkömmlichen aktiven oder passiven Dissipierungsverfahren verbessert wird.
Mit Bezug auf 3 kann der Halbleiterschalter 60 von 2 bei einer anderen Ausführungsform durch einen Thyristor ersetzt werden, um einen alternativen Halbleiterschalter 160 bereitzustellen. Wie in der Technik verstanden wird, ist ein Thyristor oder silicon-controlled rectifier (SCR) eine mehrschichtige Halbleitervorrichtung mit abwechselnden Materialien vom n-Typ und p-Typ. Eine derartige Vorrichtung kann verwendet werden, um einen elektrischen Strom zu steuern und kann folglich anstelle des IGBT-Ansatzes von 2 verwendet werden. Der Thyristor enthält eine Kathode 161, die mit dem Widerstand 64 verbunden ist, eine Anode 163, die mit der negativen Stromschiene 28 verbunden ist und ein Gate bzw. Schalttor 74, das mit der vorstehend beschriebenen Zenerdiode 58 in Reihe verbunden ist.
Nachdem der Halbleiterschalter 160 von 3 durch eine Spannung am Schalttor 59 eingeschaltet wurde, wie vorstehend mit Bezug auf 2 beschrieben ist, bleibt der Schalter 160 in einem Eingeschaltet-Zustand verriegelt. Wie bei der Ausführungsform von 2 wird vom Optokoppler 56 keine 5 VDC Spannung geliefert, wenn der Mikroprozessor 55 ausgeschaltet ist. Während der Mikroprozessor 55 ausgeschaltet ist, ist der Halbleiterschalter 160 eingeschaltet und die Spannung im HVDC-Bus 24 kann über den Widerstand 64 dissipieren. Bei dieser Ausführungsform muss der Mikroprozessor 55 betriebsbereit sein und eine erste Spannung an den Optokoppler 56 senden, bevor die Schütze 30 geschlossen werden, um eine Entladung zu verhindern. Die Zenerdiode 58 trägt dazu bei, den Halbleiterschalter 160 bei dieser Bedingung ausgeschaltet zu halten.
Mit Bezug auf 4 in Verbindung mit 1 beginnt ein Verfahren 100 zum passiven Entladen des HVDC-Busses 24 von 1 bei Schritt 102, bei dem ein Fahrzeugzündungszustand verifiziert wird. Zum Beispiel kann Schritt 102 umfassen, dass der Zündung Eingeschaltet/Ausgeschaltet-Zustand für das Fahrzeug 10 von 1 verifiziert wird, etwa durch ein Detektieren des Spannungspegels an einem Zündschalter.
Bei Schritt 104 umfasst das Verfahren 100, dass festgestellt wird, ob die Bedingung von Schritt 102 wahr ist, wobei das Verfahren 100 in diesem Fall zu Schritt 105 weitergeht. Wenn die Bedingung von Schritt 102 falsch ist, z. B. die Zündung ausgeschaltet ist, geht das Verfahren 100 stattdessen zu Schritt 106 weiter.
Bei Schritt 105 wird der Controller 52 oder insbesondere der Mikroprozessor 55 darin eingeschaltet. Beliebige benötigte Hochspannungsschütze 30 werden geschlossen. Mit anderen Worten wird das RESS 18 mit dem TPIM 20 elektrisch verbunden. Als Teil von Schritt 105 kann das Ausgangssignal (Pfeil 11) mit einem ersten Pegel übertragen werden, um die Entladeschaltung 50 oder 150 zu deaktivieren, wobei der erste Pegel ein Signal mit einer binären 1 oder mit 5 VDC ist. Das Verfahren 100 geht dann zu Schritt 107 weiter.
Bei Schritt 106 können andere Fahrzeugbedingungen bewertet werden, etwa ob irgendein Fehler auftritt, der eine Dissipierung benötigt, oder ob ein Verlust der 12 VDC-Zusatzleistung entdeckt wird. Wenn beliebige dieser Bedingungen vorhanden sind, geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter. Andernfalls ist das Verfahren 100 beendet und startet mit Schritt 102 von neuem.
Bei Schritt 107 wird der HVDC-Bus 24 mit Energie versorgt. Der Zustand des Halbleiterschalters 60 oder 160 verhindert ein Entladen des HVDC-Busses 24. Das Verfahren 100 wiederholt dann Schritt 102, um sicherzustellen, dass der bei Schritt 102 festgestellte anfängliche Zündungszustand aktiv bleibt.
Bei Schritt 108 wird der Mikroprozessor 55 ausgeschaltet. Beliebige benötigte Hochspannungsschütze 30 werden geöffnet. Mit anderen Worten wird das RESS 18 von 1 von dem TPIM 20 elektrisch getrennt. Das Ausgangssignal (Pfeil 11) kann an die Entladeschaltung 50, 150 mit einem zweiten Pegel übertragen werden, wobei der zweite Pegel ein Signal mit einer binären 0 oder mit 0 VDC ist.
Bei Schritt 110 wird der HVDC-Bus 24 durch den Betrieb der Widerstände 62, 64 und einen der Halbleiterschalter 60 oder 160 wie vorstehend beschrieben passiv entladen. Das Verfahren 100 ist dann beendet und beginnt mit Schritt 102 von vorne.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

Fahrzeug umfassend: ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS); einen elektrischen Antriebsmotor, der eine Ausgangswelle aufweist, wobei der Antriebsmotor Energie aus dem RESS entnimmt und ein Antriebsdrehmoment an die Ausgangswelle ausgibt, um das Fahrzeug voranzutreiben; eine Hochspannungskomponente; einen Hochspannungsgleichstrombus (HVDC-Bus), der das RESS mit der Hochspannungskomponente elektrisch verbindet, wobei der HVDC-Bus eine positive Stromschiene und eine negative Stromschiene umfasst; eine passive Entladeschaltung, die über die positive und negative Stromschiene hinweg elektrisch verbunden ist, wobei die Schaltung einen Halbleiterschalter mit einem Schalttor und einen Entladewiderstand, der mit der positiven Stromschiene und dem Halbleiterschalter verbunden ist, umfasst; und einen Prozessor in elektrischer Verbindung mit der passiven Entladeschaltung; wobei der Prozessor ein Ausgangssignal mit einem ersten Spannungspegel, der den Halbleiterschalter öffnet und ein Entladen der HVDC-Busses über den Entladewiderstand hinweg verhindert, wenn der Mikroprozessor normal arbeitet, und mit einem zweiten Standardspannungspegel bereitstellt, der den Halbleiterschalter beim Vorhandensein einer vorbestimmten Fahrzeugbedingung schließt, um dadurch den HVDC-Bus über den Entladewiderstand hinweg zu entladen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die passive Entladeschaltung einen weiteren Widerstand umfasst, der zwischen der positiven Stromschiene und dem Schalttor des Halbleiterschalters elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Entladeschaltung einen Optokoppler enthält, der das Ausgangssignal des Mikroprozessors empfängt.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Entladeschaltung eine Zenerdiode enthält, die mit einer Ausgangsseite des Optokopplers elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterschalter ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Halbleiterschalter ein Thyristor ist.
Verfahren zum Entladen eines Hochspannungsgleichstrombusses (HVDC-Busses) eines Fahrzeugs, das ein wiederaufladbares Energiespeichersystem (RESS) und ein Antriebs-Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (TPIM), das mit dem RESS elektrisch verbunden ist, aufweist, wobei das Verfahren umfasst, dass: das RESS vom TPIM elektrisch getrennt wird, indem Schütze in Ansprechen auf ein vorbestimmtes Fahrzeugereignis geöffnet werden; in Ansprechen auf das Fahrzeugereignis ein Ausgangssignal von 0 VDC an eine Entladeschaltung übertragen wird, die über positive und negative Stromschienen des HVDC-Busses hinweg verbunden ist, wobei die Entladeschaltung einen Halbleiterschalter umfasst, der entweder als Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (IGBT) oder als Thyristor ausgestaltet ist; und der Halbleiterschalter in Ansprechen auf das Ausgangssignal geschlossen wird, um dadurch den HVDC-Bus über einen Entladewiderstand der Entladeschaltung hinweg passiv zu entladen.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst, dass: das RESS mit dem TPIM elektrisch verbunden wird, indem die Schütze geschlossen werden, wenn das vorbestimmte Fahrzeugereignis nicht mehr vorhanden ist; und ein Ausgangssignal an die Entladeschaltung mit einem Spannungspegel von 5 VDC übertragen wird, um dadurch den Halbleiterschalter zu öffnen und ein Entladen des HVDC-Busses über den Entladewiderstand zu verhindern.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Entladeschaltung einen Optokoppler enthält, wobei das Verfahren ferner umfasst, dass: das Ausgangssignal des Mikroprozessors an eine Eingangsseite des Optokopplers übertragen wird.