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HINTERGRUND
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen ein Spannungssynchronisationsverfahren und -System und insbesondere ein Spannungssynchronisationsverfahren und -System, die Spannungswerte durch Verringern von Unterschieden zwischen den Spannungswerten, die jeweils durch Steuerungen erfasst/abgetastet werden, synchronisieren können.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Steuerungen zum Erfassen einer Spannung, die mit einer Hochspannungsleitung eines Brennstoffzellenfahrzeugs (fuel cell vehicle – FCV) verbunden sind, umfassen eine Stapelspannungsüberwachungsvorrichtung (stack voltage monitoring device – SVM), eine Motorsteuereinheit (motor control unit – MCU), eine Stromrichtersteuerung (power converter controller – PCC), eine Gebläse-/Pumpensteuereinheit (blower/pump control unit – BPCU) usw. Wenn eine Brennstoffzellensteuereinheit (fuel cell control unit – FCU) für einen Gesamtbetrieb eines FCV einen Spannungsbefehl für die Rückgewinnung der regenerativen Bremsenergie an eine PCC überträgt, kann die PCC eingerichtet sein, um die Energie in einer Hochspannungsbatterie durch eine Leistungssteuerung in Erwiderung auf den Spannungsbefehl zu speichern. Jedoch, wenn die Steuerspannung der PCC weniger als eine durch eine MCU erfasste Spannung beträgt, wird das Drehmoment für ein regeneratives Bremsen aufgrund einer Beschränkung der Spannungsobergrenze verringert und die vorgesehene Menge an Energie kann nicht gespeichert werden.
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Zusätzlich, wenn ein FCV während eines Startens von einem gestoppten Zustand an einer Steigung nach hinten rollt, kann ein regeneratives Bremsen auftreten, da sich ein Motor in der umgekehrten Richtung dreht. Wenn die durch die MCU erfasste Spannung um einen bestimmten Offset-Wert größer als die Spannung der PCC ist, wird die Größe der durch die MCU erfassten Spannung durch das regenerative Bremsen erhöht. Wenn ein maximaler Spannungswert, bei dem ein regeneratives Bremsen nicht mehr möglich ist, erreicht wird, wird der Motor gedrosselt. Der durch die MCU erfasste Spannungswert wird während des Drosselns des Motors verringert und erhöht sich aufgrund eines nachfolgenden regenerativen Bremsens und dann findet wieder eine Drosselung statt. Da diese Prozesse wiederholt werden, tritt das Problem auf, dass das FCV im Wesentlichen starken Schwingungen ausgesetzt wird. Dieses Problem tritt aufgrund der Unterschiede zwischen den durch die PCC und die MCU erfassten Spannungswerten in Erwiderung auf den Spannungsbefehl auf, den die FCU an die PCC überträgt. Um die unterschiedlichen Größen von Spannungen zu korrigieren, wird eine Kalibrierung unter Berücksichtigung von Fehlern in Spannungssensoren der MCU und der PCU zu der Zeit der Entwicklung der MCU und der PCC durchgeführt. Jedoch weisen Spannungssensoren, die für separate Teile, wie die MCU und die PCC, ausgelegt werden, unterschiedliche Fehler auf. Wenn die MCU und PCC mit einer Hochspannungsleitung gekoppelt werden, sind die durch die separaten Teile erfassten Spannungsgrößen verschieden.
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Das Vorhergehende ist lediglich dazu vorgesehen, um das Verständnis des Hintergrundes der vorliegenden Erfindung zu fördern, und soll nicht heißen, dass die vorliegende Erfindung innerhalb des Bereichs des Standes der Technik liegt, der einem Durchschnittsfachmann bereits bekannt ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Demzufolge stellt die vorliegende Erfindung ein Spannungssynchronisationsverfahren und -System bereit, die Spannungswerte durch Verringern von Unterschieden zwischen den Spannungswerten, die jeweils an Steuerungen erfasst/abgetastet werden, synchronisieren können.
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Insbesondere kann gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Spannungssynchronisationsverfahren umfassen: Bestimmen an einer Hauptsteuerung, ob eine Spannungssynchronisation möglich ist; wenn bestimmt wird, dass die Spannungssynchronisation möglich ist, Übertragen durch die Hauptsteuerung eines Spannungssynchronisationsbefehls an eine Mehrzahl von Hilfssteuerungen; und Korrigieren (z. B. Einstellen oder Kompensieren) durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen von erfassten/abgetasteten Spannungen auf der Grundlage einer Ausgangsspannung eines Brennstoffzellenstapels, wenn der übertragene Spannungssynchronisationsbefehl empfangen wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann der Prozess zum Bestimmen, ob die Spannungssynchronisation möglich ist, ein Bestimmen umfassen, ob eine Änderungsrate der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels und der durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen abgetasteten/erfassten Spannungen niedriger als eine vorgegebene Änderungsrate ist.
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Der Prozess zum Bestimmen, ob die Spannungssynchronisation möglich ist, kann ein Bestimmen umfassen, dass die Spannungssynchronisation möglich ist, wenn die Änderungsrate der Ausgangsspannung und der abgetasteten/erfassten Spannungen weniger als die vorgegebene Änderungsrate beträgt. Darüber hinaus kann die Bestimmung, ob die Spannungssynchronisation möglich ist, ein Bestimmen umfassen, ob ein Kommunikationszustand zwischen der Hauptsteuerung und der Mehrzahl von Hilfssteuerungen für einen Zweck der Spannungssynchronisation normal ist. Der Prozess kann ferner ein Bestimmen umfassen, dass die Spannungssynchronisation möglich ist, wenn der Kommunikationszustand zwischen der Hauptsteuerung und der Mehrzahl von Hilfssteuerungen als normal bestimmt wird.
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Das Spannungssynchronisationsverfahren kann ferner ein Bestimmen an der Hauptsteuerung umfassen, ob ein Übertragen des Spannungssynchronisationsbefehls an die Mehrzahl von Hilfssteuerungen für eine erste festgelegte Zeitdauer beibehalten wird. Wenn das Übertragen des Spannungssynchronisationsbefehls an die Mehrzahl von Hilfssteuerungen für zumindest die erste festgelegte Zeitdauer beibehalten wird, kann das an der Hauptsteuerung durchgeführte Verfahren unterbrochen werden. Die Bestimmung, ob die Spannungssynchronisation möglich ist, kann mit höchster Priorität für zumindest eine zweite vorbestimmte Zeitdauer durch die Hauptsteuerung durchgeführt werden. Der Prozess zum Korrigieren der abgetasteten/erfassten Spannungen durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen kann ein Bestimmen umfassen, ob ein Empfangen des übertragenen Spannungssynchronisationsbefehls für eine dritte festgelegte Zeitdauer an jeder der Mehrzahl von Hilfssteuerungen beibehalten wird.
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Das Spannungssynchronisationsverfahren kann ferner ein Bestimmen durch die Hauptsteuerung umfassen, ob ein Übertragen des Spannungssynchronisationsbefehls an die Mehrzahl von Hilfssteuerungen für eine erste festgelegte Zeitdauer beibehalten wird, wobei die dritte festgelegte Zeitdauer kürzer als die erste festgelegte Zeitdauer ist. Der Prozess zum Korrigieren der abgetasteten/erfassten Spannungen durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen kann ein Bestimmen eines Korrekturbereichs für die durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen abgetasteten/erfassten Spannungen umfassen, wenn ein Empfangen des übertragenen Spannungssynchronisationsbefehls für die dritte festgelegte Zeitdauer beibehalten wird. Außerdem kann der Prozess zum Korrigieren der abgetasteten/erfassten Spannungen durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen ferner ein Korrigieren der abgetasteten/erfassten Spannungen innerhalb des bestimmten Korrekturbereichs auf der Grundlage der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels umfassen.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ein Spannungssynchronisationssystem umfassen eine Hauptsteuerung, die eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine Spannungssynchronisation möglich ist; und eine Mehrzahl von Hilfssteuerungen, die eingerichtet sind, um einen von der Hauptsteuerung übertragenen Spannungssynchronisationsbefehl als ein Ergebnis einer Bestimmung, dass die Spannungssynchronisation möglich ist, zu empfangen und um die durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen abgetasteten/erfassten Spannungen auf der Grundlage einer Ausgangsspannung eines Brennstoffzellenstapels zu korrigieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Hauptsteuerung einen Zustandsbestimmungsabschnitt für eine synchronisierbare Spannung umfassen, die eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob eine Änderungsrate der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels und der durch die Mehrzahl von Hilfssteuerungen abgetasteten/erfassten Spannungen weniger als eine vorgegebene Änderungsrate beträgt. Der Zustandsbestimmungsabschnitt für eine synchronisierbare Spannung kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die Spannungssynchronisation möglich ist, wenn die Änderungsrate der Ausgangsspannung und der abgetasteten/erfassten Spannungen weniger als die vorgegebene Änderungsrate beträgt.
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Die Hauptsteuerung kann einen System-Fehlerdiagnoseabschnitt für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation umfassen, die eingerichtet ist, um zu bestimmen, ob ein Kommunikationszustand zwischen der Hauptsteuerung und der Mehrzahl von Hilfssteuerungen für einen Zweck der Spannungssynchronisation normal ist. Die Hauptsteuerung kann eingerichtet sein, um den Betrieb zu unterbrechen, wenn ein Übertragen des Spannungssynchronisationsbefehls an die Mehrzahl von Hilfssteuerungen für eine erste festgelegte Zeitdauer beibehalten wird. Die Hauptsteuerung kann eingerichtet sein, um eine Bestimmung darüber, ob die Spannungssynchronisation möglich ist, mit höchster Priorität für zumindest eine zweite festgelegte Zeitdauer durchzuführen.
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Jede der Mehrzahl von Hilfssteuerungen kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob ein Empfangen des übertragenen Spannungssynchronisationsbefehls für eine dritte festgelegte Zeitdauer beibehalten wird. Jede der Mehrzahl von Hilfssteuerungen kann einen Spannungskorrekturbereich-Bestimmungsabschnitt, der eingerichtet ist, um einen Korrekturbereich der Spannungen, die durch eine entsprechende Hilfssteuerung der Mehrzahl von Hilfssteuerungen abgetastet/erfasst werden, zu bestimmen; und einen Spannungskorrektur-Ausführungsabschnitt, der eingerichtet ist, um eine Spannungskorrektur innerhalb des bestimmten Korrekturbereichs auf der Grundlage der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels durchzuführen.
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Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Spannungssynchronisationsverfahren und -System die regenerative Bremsleistung eines Brennstoffzellenfahrzeugs (fuel cel vehicle – FCV) verbessern. Demzufolge kann auch die Kraftstoffeffizienz verbessert werden. Darüber hinaus kann es möglich sein, Steuerungsfehler durch Vermindern von Variationen zwischen Hochspannungssteuerungen, die mit einer Hochspannungsleitung verbunden sind, zu verringern. Zum Beispiel kann es möglich sein, zu verhindern, dass das Fahrzeug in Schwingungen versetzt wird, was ansonsten durch wiederholtes Drosseln und regeneratives Bremsen in Abhängigkeit von einer durch eine Motorsteuerung (motor controller – MCU) abgetasteten/erfassten Spannung verursacht wird, wenn das Fahrzeug an einer Steigung zurückrollt (z. B. an einer Steigung nach hinten rollt).
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und weiteren Aufgaben, Merkmale und weiteren Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher. In den Figuren zeigen:
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1 eine beispielhafte Ansicht eines Aufbaus eines Hochspannungs-Stromnetzes eines Brennstoffzellenfahrzeugs (fuel cell vehicle – FCV) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 ein beispielhaftes Blockdiagramm, das den Aufbau eines Spannungssynchronisationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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3 und 4 beispielhafte Flussdiagramme, die ein Spannungssynchronisationsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es versteht sich, dass der Ausdruck ”Fahrzeug” oder ”Fahrzeug-” oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z. B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoffangetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Spezifische strukturelle und funktionelle Beschreibungen der hierin offenbarten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nur für veranschaulichende Zwecke der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgesehen. Die vorliegende Erfindung kann in vielen unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, ohne von der Lehre und den wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demzufolge werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zu veranschaulichenden Zwecken offenbart und sollten nicht derart ausgelegt werden, dass sie die vorliegende Erfindung einschränken.
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Nachstehend wird nun ausführlich auf die verschiedenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, wobei deren Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind und unterhalb beschrieben werden, da die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in vielen unterschiedlichen Formen verschiedenartig geändert werden kann. während die Offenbarung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen beschrieben wird, versteht es sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu vorgesehen ist, um die Offenbarung auf jene Ausführungsbeispiele zu beschränken. Im Gegensatz dazu ist die Offenbarung dazu vorgesehen, nicht nur die Ausführungsbeispiele abzudecken, sondern ebenfalls verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen, die innerhalb der Lehre und des Umfangs der Offenbarung umfasst sein können, wie dies durch die beigefügten Ansprüche beschrieben ist.
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Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe ”erste”, ”zweite”, etc. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente durch diese Begriffe nicht eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element von einem weiteren Element zu unterscheiden. Zum Beispiel könnte ein nachfolgend erläutertes erstes Element als ein zweites Element bezeichnet werden, ohne von den Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In ähnlicher Weise könnte auch das zweite Element als das erste Element bezeichnet werden. Es versteht sich, dass, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”gekoppelt” oder ”verbunden” ist, es mit dem anderen Element direkt gekoppelt oder verbunden sein kann oder dazwischen angeordnete Elemente vorhanden sein können. Im Gegensatz dazu versteht es sich, dass, wenn ein Element derart bezeichnet wird, dass es mit einem weiteren Element ”direkt gekoppelt” oder ”direkt verbunden” ist, keine Zwischenelemente vorhanden sind. Andere Ausdrücke, die die Beziehung zwischen Elementen erläutern, wie beispielsweise ”zwischen”, ”direkt zwischen”, ”benachbart/neben” oder ”direkt benachbart/neben” sollten in der gleichen Art und Weise ausgelegt werden.
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Die hierin verwendete Terminologie ist zum Zwecke der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen vorgesehen und ist nicht dazu bestimmt, die Erfindung einzuschränken. Wie hierin verwendet, sind die Singularformen ”ein”, ”eine/einer” und ”der/die/das” dazu vorgesehen, dass sie ebenso die Pluralformen umfassen, wenn aus dem Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes hervorgeht. Es versteht sich ferner, dass die Ausdrücke ”aufweisen” und/oder ”aufweisend”, wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten beschreiben, aber nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einen oder mehreren Merkmalen, Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” jede und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Elemente.
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Wenn nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten Begriffe mit technischen und wissenschaftlichen Begriffen dieselbe Bedeutung wie sie allgemein von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Es versteht sich ferner, dass Ausdrücke/Begriffe, wie jene, die in gängigen Wörterbüchern definiert sind, derart ausgelegt werden sollten, dass sie eine Bedeutung aufweisen, die mit ihrer Bedeutung im Kontext auf dem betreffenden Fachgebiet und der vorliegenden Offenbarung übereinstimmen, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne ausgelegt werden, sofern dies nicht ausdrücklich hierin so definiert wird.
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Obwohl das Ausführungsbeispiel derart beschrieben wird, dass es eine Mehrzahl von Einheiten verwendet, um den beispielhaften Prozess durchzuführen, versteht es sich, dass die beispielhaften Prozesse ebenfalls durch ein oder eine Mehrzahl von Modulen durchgeführt werden können. Darüber hinaus versteht es sich, dass sich der Ausdruck Steuerung/Steuereinheit auf eine Hardware-Vorrichtung bezieht, die einen Speicher und einen Prozessor umfasst. Der Speicher ist eingerichtet, um die Module zu speichern, und der Prozessor ist insbesondere eingerichtet, um die besagten Module auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse durchzuführen, die weiter unten beschrieben werden.
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Darüber hinaus kann die Steuerlogik der vorliegenden Erfindung als nichtflüchtige computerlesbare Medien auf einem computerlesbaren Medium ausgeführt werden, das ablauffähige Programmbefehle umfasst, die durch einen Prozessor, eine Steuerung/Steuereinheit oder dergleichen ausgeführt werden.
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Beispiele von computerlesbaren Speichermedien umfassen in nicht einschränkender Weise ROM, RAM, Compact-Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppydisks, Flash-Laufwerke, Smart Cards und optische Datenspeichervorrichtungen. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium kann ebenfalls in netzgekoppelten Computersystemen dezentral angeordnet sein, so dass das computerlesbare Medium in einer verteilten Art und Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. durch einen Telematik-Server oder ein Controller Area Network (CAN).
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. In allen Zeichnungen werden die gleichen Bezugszeichen die gleichen oder ähnlichen Teile bezeichnen.
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1 zeigt eine beispielhafte Ansicht eines Aufbaus eines Hochspannungs-Stromnetzes eines Brennstoffzellenfahrzeugs (fuel cell vehicle – FCV) gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Hochspannungs-Stromnetz 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann einen Brennstoffzellenstapel 10, eine Motorsteuereinheit (motor control unit – MCU) 20, eine Stromrichtersteuerung (power converter controller – PCC) 30, eine Gebläse-/Pumpensteuereinheit (blower/pump control unit – BPCU) 40 und eine Hochspannungsbatterie 50 umfassen. Die Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels 10 kann durch eine Stapelspannungs-Überwachungsvorrichtung (stack voltage monitoring device – SVM) erfasst werden. Die MCU 20 kann einen Spannungssensor umfassen, der eingerichtet ist, um eine Eingangsspannung zu erfassen. Die PCC 30 kann eine Steuerung innerhalb eines Hochspannungs-Gleichstrom-(direct current – DC)Wandlers sein und kann eingerichtet sein, um eine Spannung eines mit dem Brennstoffzellenstapel 10 verbundenen Anschlusses und eine Spannung eines mit der Hochspannungsbatterie 50 verbundenen Anschlusses zu erfassen. Die Gebläse-/Pumpensteuereinheit 40 kann eingerichtet sein, um eine Spannung zu erfassen, die in einem Gebläse und/oder einer Pumpe induziert wird, und jede der anderen Zubehörteile/Vorrichtungen kann ebenfalls einen Spannungssensor aufweisen, der eingerichtet ist, um eine Spannung zu erfassen, die in das entsprechende Zubehörteil induziert wird.
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Weiterhin kann eine Ausgangsspannung Vref des Brennstoffzellenstapels 10, eine durch die MCU 20 erfasste Spannung und eine Spannung eines Anschlusses der PCC 30 an einer Seite des Brennstoffzellenstapels 10 etwa gleich einer Spannung Vc eines Knotens sein, mit welchem die Hochspannungsleitungen verbunden sind. Jedoch können in der Praxis die Spannungen nicht derart erfasst werden, dass sie gleich sind, da jede der SVM innerhalb des Brennstoffzellenstapels 10, der Spannungssensor der MCU 20, die PCC 30, usw. einen im Wesentlichen kleinen Fehler aufweisen können. Die erfassten Spannungen können zu einem bestimmten Zeitpunkt und einem bestimmten Pegel synchronisiert werden, um zu ermöglichen, dass einzelne Steuerungen eine im Wesentlichen identische Spannung erfassen, um die Genauigkeit eines Betriebs über einzelne Teile der Steuerungen zu verbessern, während das FCV gefahren wird. Der Wert der durch die SVM erfassten Spannung, der die höchste Genauigkeit der Spannungserfassung aufweist, kann als eine Referenzspannung unter den erfassten Spannungen verwendet werden und die durch die anderen Steuerungen erfassten Spannungen können mit der Referenzspannung synchronisiert werden.
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2 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm, das den Aufbau eines Spannungssynchronisationssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt. Das Spannungssynchronisationssystem 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann im Allgemeinen eine Brennstoffzellensteuereinheit (fuel cell control unit – FCU) 210, eine SVM 15 des Brennstoffzellenstapels 10, eine MCU 20 und eine PCC 30 umfassen. Ein durch die SMV 15 des Brennstoffzellenstapels 10 erfasster Spannungswert Vref kann an die FCU 210, MCU 20 und PCC 30 übertragen werden.
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Die FCU 210 kann eine Hauptsteuerung sein und die MCU 20 und die PCC 30 können Hilfssteuerungen sein. Die FCU 210 kann einen Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung, einen System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation, einen Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 und einen Spannungssynchronisationsbefehl-Hilfssteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 218 umfassen. Die Hauptsteuerung kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob eine Spannungssynchronisation möglich ist.
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Der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die Spannung der MCU 20 und die Spannung der PCC 30 mit der Ausgangsspannung Vref basierend darauf synchronisiert werden können, ob sich das FCV in einem fahrbaren Zustand befindet, (d. h., ein Vorwärtsgang (D-Position) oder ein Rückwärtsgang (R-Position) wird eingelegt und ein Gaspedal wird nicht betätigt, das heißt, nicht eingedrückt, ob sich das FCV in einem Start-/Stopp-Fahrzustand befindet, (d. h., nicht in einem Leerlaufzustand, während die Leistung des Brennstoffzellenstapels 10 verwendet werden kann), ob sich das FCV in einem nahezu gestoppten Zustand befindet, (d. h., die Fahrgeschwindigkeit des FCV beträgt weniger als ein vorgegebener Wert), oder ob sich die Ausgangsspannung Vref des Brennstoffzellenstapels 10 innerhalb eines bestimmten Bereichs befindet. Mit anderen Worten kann der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob eine Änderungsrate einer jeder der Ausgangsspannung des Brennstoffzellenstapels und der durch die Hilfssteuerungen erfassten Spannungen weniger als eine vorgegebene Änderungsrate beträgt. Wenn eine zu erfassende Spannung einen wesentlichen Betrag eines Übergangsbereichs umfasst, ist eine Spannungssynchronisation bei einer im Wesentlichen hohen Spannungsänderungsrate pro Stunde nicht möglich. Die vorgegebene Änderungsrate kann zuvor auf eine Änderungsrate festgelegt werden, bei welcher bestimmt wird, dass die Spannungssynchronisation bei der Spannungsänderung pro Stunde der erfassten Spannung möglich ist. In dem Leerlaufstoppzustand kann die Stapelspannung Vref nicht auf normale Weise gemessen werden, da die Kraftstoffzufuhr gestoppt wird. Der System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob sich ein System für eine Spannungssynchronisation in einem normalen Zustand befindet, auf der Grundlage darauf, ob sich eine Controller Area Network (CAN) Kommunikation mit der SVM 15 in einem normalen Zustand befindet, ob sich ein Getriebe in einem normalen Zustand befindet, (d. h., ein Fehlersignal mit Bezug auf den Betrieb eines Fahrzeugs wird von einem Schalthebel empfangen), oder ob sich eine CAN-Kommunikation mit der MCU 20 und der PCC 30, die Spannungssynchronisationsziele darstellen, in einem normalen Zustand befindet. Mit anderen Worten kann der System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass sich das für eine Spannungssynchronisation verwendete System in einem normalen Zustand befindet, wenn sich die CAN-Kommunikation zwischen der FCU 210 und der SVM 15, zwischen der FCU 210 und der MCU 20 und zwischen der FCU 210 und der PCC 30 in einem normalen Zustand befindet und keine Fehlersignale von Getriebevorrichtungen, die für das Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden, empfangen werden. Das heißt, der normale Betrieb der verschiedenen Vorrichtungen ist vorhanden, wenn kein Fehler erfasst wird.
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Wenn der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung bestimmt, dass die Spannungssynchronisation möglich ist und der System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation bestimmt, dass sich das Spannungssynchronisationssystem in einem normalen Zustand befindet, kann der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um die an der MCU 20 erfasste Spannung und die an der PCC 30 erfasste Spannung mit der an der SVM 15 erfassten Spannung zu synchronisieren. Insbesondere kann der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um einen Spannungssynchronisationsbefehl an die MCU 20 und die PCC 30 zu übertragen und um den Spannungssynchronisationsbefehl für eine erste festgelegte Zeit T1 kontinuierlich zu übertragen. Wenn die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls für die erste festgelegte Zeit T1 beibehalten wird, kann der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um eine Spannungssynchronisationssteuerung ohne Durchführen einer Synchronisationssteuerung zu beenden, bis das Starten des FCV beendet wird. Die Spannungssynchronisationssteuerung, die beendet wird, kann die Spannungssynchronisationssteuerung an der Seite der Hauptsteuerung sein.
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Während die Hauptsteuerung den Spannungssynchronisationsbefehl kontinuierlich an die Hilfssteuerungen für die erste festgelegte Zeit oder länger überträgt, können die Hilfssteuerungen eingerichtet sein, um die Spannungssynchronisationssteuerung in Erwiderung auf den von der Hauptsteuerung übertragenen Spannungssynchronisationsbefehl durchzuführen, da es unnötig ist, die Spannungen der MCU 20, der PCC 30, usw. kontinuierlich zu synchronisieren, während das Fahrzeug gefahren wird.. Der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 kann eingerichtet sein, um den Spannungssynchronisationsbefehl zu übertragen, wenn die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls nicht für die erste festgelegte Zeit T1 beibehalten wird.
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Der Spannungssynchronisationsbefehl-Hilfssteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 218 kann eine Zustandsbestimmungszeit einer synchronisierbaren Spannung während einer zweiten festgelegten Zeit T2 aufweisen, nachdem das FCV gestartet ist, bevor der Spannungssynchronisationsbefehl des Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitts 216 festgelegt wird. Insbesondere wenn eine Zeit, die verstrichen ist, nachdem das FCV gestartet ist, weniger als die zweite Zeit T2 beträgt, kann ein Durchführen der Leerlaufstoppfunktion unterbrochen werden. Wenn die Zeit, die verstrichen ist, nachdem das FCV gestartet ist, etwa gleich oder größer als die zweite festgelegte Zeit T2 ist, kann die Leerlaufstoppfunktion selbst dann durchgeführt werden, wenn die Zustandsbestimmung einer synchronisierbaren Spannung nicht abgeschlossen ist, und gleichzeitig kann eine nachfolgende Spannungssynchronisationssteuerung durchgeführt werden. Die Leerlaufstoppfunktion stellt ein Beispiel dar, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und bedeutet, dass die Zustandsbestimmung der synchronisierbaren Spannung vorrangig vor allen anderen Funktionen innerhalb der zweiten festgelegten Zeit T2 durchgeführt werden kann (Zeitraum, in dem andere Funktionssteuerungen beschränkt sind).
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Zum Beispiel kann abhängig von den Fahrbedingungen die Leerlaufstoppfunktion direkt nach dem Start des FCV durchgeführt werden. Insbesondere kann der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung bestimmen, dass die Spannungssynchronisation nicht möglich ist. Demzufolge kann ein minimaler Betrag einer Steuerbehandlungs-Prioritätszeit bestimmt werden, wenn der Zustand der synchronisierbaren Spannung bestimmt werden soll. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach dem Start weniger als die zweite Zeit T2 beträgt, kann die Bestimmung des Zustandes der synchronisierbaren Spannung unabhängig durchgeführt werden. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach dem Start etwa gleich oder größer als die zweite festgelegte Zeit T2 ist, können eine Spannungssynchronisationssteuerlogik, einschließlich der Bestimmung eines Zustandes der synchronisierbaren Spannung, der System-Fehlerdiagnose für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation, der Spannungssynchronisationsbefehlsübertragung, usw. gleichzeitig mit der Leerlaufstoppfunktion durchgeführt werden.
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Wenn der Spannungssynchronisationsbefehl von der FCU 210 an die MCU 20 und die PCC 30 übertragen wird, können Spannungssynchronisationsbefehl-Empfangsabschnitte 22 und 32, die innerhalb der MCU 20 beziehungsweise der PCC 30 umfasst sind, eingerichtet sein, um den Spannungssynchronisationsbefehl zu empfangen, und um zu bestimmen, ob der Spannungssynchronisationsbefehl für eine dritte festgelegte Zeit T3, die in der MCU 20 und der PCC 30 separat festgelegt werden kann, kontinuierlich empfangen wird. Wenn der Spannungssynchronisationsbefehl für die dritte festgelegte Zeit oder länger von der FCU 210 kontinuierlich empfangen wird, können Spannungskorrektur-Ausführungsabschnitte 26 und 36 innerhalb der MCU 20 und der PCC 30 eingerichtet sein, um die an der MCU 20 und der PCC 30 erfassten Spannungen auf der Grundlage der von der SVM 15 übertragenen Ausgangsspannung Vref zu korrigieren (z. B. einzustellen oder zu kompensieren). Die erfassten Spannungen können auf der Grundlage einer Offseteinstellungs-Obergrenze und einer Offseteinstellungs-Untergrenze, die durch die Spannungskorrekturbereich-Bestimmungsabschnitte 24 und 34 festgelegt werden, korrigiert werden.
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3 und 4 zeigen beispielhafte Flussdiagramme, die ein Spannungssynchronisationsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellen. 3 zeigt das Spannungssynchronisationsverfahren an der FCU 210 und 4 zeigt das Spannungssynchronisationsverfahren an der PCC 30.
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Bei S303 kann der Spannungssynchronisationsbefehl-Hilfssteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 218 der FCU 210 eine Zustandsbestimmungszeit einer synchronisierbaren Spannung während der zweiten festgelegten Zeit T2 nach dem Start des FCV umfassen, bevor der Spannungssynchronisationsbefehl des Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitts 216 festgelegt ist, d. h., wenn der Spannungssynchronisationsbefehl aus ist. Insbesondere. kann bei S301 die FCU gestartet werden und kann bei S305 die verstrichene Zeit Zeit2 nach Abschluss des Startes mit der zweiten festgelegten Zeit verglichen werden. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach Abschluss des Starts weniger als die zweite festgelegte Zeit T2 beträgt, kann bei S307 die Leerlaufstoppsteuerung beschränkt werden (z. B. verhindert), um zu verhindern, dass die Leerlaufstoppsteuerung vor der festgelegten Zeit T2 durchgeführt wird. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach dem Abschluss des Starts etwa gleich oder größer als die zweite festgelegte Zeit T2 ist, kann bei S309 die Leerlaufstoppfunktion selbst dann durchgeführt werden, wenn die Zustandsbestimmung einer synchronisierbaren Spannung nicht abgeschlossen ist, und gleichzeitig kann eine nachfolgende Spannungssynchronisationssteuerung durchgeführt werden. Die Leerlaufstoppfunktion stellt ein Beispiel dar, das gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, und bedeutet, dass die Zustandsbestimmung einer synchronisierbaren Spannung vorrangig vor anderen Funktionen innerhalb der zweiten festgelegten Zeit T2 durchgeführt werden kann (z. B. ein Zeitraum, in dem andere Funktionssteuerungen beschränkt sind).
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Zum Beispiel kann abhängig von den Fahrbedingungen die Leerlaufstoppfunktion direkt nach dem Start des FCV durchgeführt werden. Insbesondere kann der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 für eine synchronisierbare Spannung bestimmen, dass die Spannungssynchronisation nicht möglich ist. Demzufolge kann ein minimaler Betrag einer Steuerbehandlungs-Prioritätszeit bestimmt werden, wenn der Zustand der synchronisierbaren Spannung bestimmt werden soll. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach dem Start weniger als die zweite Zeit T2 beträgt, kann die Bestimmung des Zustandes der synchronisierbaren Spannung unabhängig durchgeführt werden. Wenn die verstrichene Zeit Zeit2 nach dem Start etwa gleich oder größer als die zweite festgelegte Zeit T2 ist, kann eine Spannungssynchronisationssteuerlogik, einschließlich der Bestimmung eines Zustandes der synchronisierbaren Spannung bei S311, der System-Fehlerdiagnose für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation bei S313, der Spannungssynchronisationsbefehlsübertragung bei S317, usw. gleichzeitig mit der Leerlaufstoppfunktion durchgeführt werden.
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Nachdem die zweite festgelegte Zeit nach dem Abschluss des Starts verstrichen ist, kann bei S311 der Zustandsbestimmungsabschnitt 212 der FCU 210 für eine synchronisierbare Spannung eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die Spannung der MCU 20 und die Spannung der PCC 30 mit der Ausgangsspannung Vref auf der Grundlage darauf synchronisiert werden können, ob sich das FCV in einem fahrbaren Zustand befindet, (d. h., ein Vorwärtsgang (D-Position) oder ein Rückwärtsgang (R-Position) wird eingelegt und ein Gaspedal wird nicht betätigt, das heißt, nicht eingedrückt, ob sich das FCV in einem Start-/Stopp-Fahrzustand befindet, (d. h., nicht in einem Leerlaufzustand), während die Leistung des Brennstoffzellenstapels 10 verwendet werden kann, ob sich das FCV in einem nahezu gestoppten Zustand befindet, (d. h., die Fahrgeschwindigkeit des FCV beträgt weniger als ein vorgegebener Wert), oder ob sich die Ausgangsspannung Vref des Brennstoffzellenstapels 10 innerhalb eines bestimmten Bereichs befindet. In dem Leerlaufstoppzustand kann die Zufuhr von Kraftstoff gestoppt werden. Wenn die Spannungssynchronisation als möglich bestimmt wird, kann bei S313 der System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob sich ein System für eine Spannungssynchronisation in einem normalen Zustand befindet, auf der Grundlage darauf, ob sich eine Controller Area Network (CAN) Kommunikation mit der SVM 15 in einem normalen Zustand befindet, ob sich ein Getriebe in einem normalen Zustand befindet, (d. h., ein Fehlersignal mit Bezug auf den Betrieb eines Fahrzeugs wird von einem Schalthebel empfangen), oder ob sich eine CAN-Kommunikation mit der MCU 20 und der PCC 30, die Spannungssynchronisationsziele darstellen, in einem normalen Zustand befindet.
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Mit anderen Worten kann der System-Fehlerdiagnoseabschnitt 214 für eine beabsichtigte Spannungssynchronisation eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass sich das für eine Spannungssynchronisation verwendete System in einem normalen Zustand befindet, wenn sich die CAN-Kommunikation zwischen der FCU 210 und der SVM 15, zwischen der FCU 210 und der MCU 20 und zwischen der FCU 210 und der PCC 30 in einem normalen Zustand befindet und keine Fehlersignale von Getriebevorrichtungen, die für das Antreiben des Fahrzeugs verwendet werden, empfangen werden. Wenn das für eine Spannungssynchronisation verwendete System als normal bestimmt wird, kann bei S315 der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um den Spannungssynchronisationsbefehl zu übertragen (z. B. festlegen/einstellen auf) und um von dem Zeitpunkt an zu zählen, wenn der Spannungssynchronisationsbefehl beginnt übertragen zu werden. Darüber hinaus kann bei S319 der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um den Spannungssynchronisationsbefehl an die MCU 20, die PCC 30, usw. zu übertragen.
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Wenn bestimmt wird, dass die Spannungssynchronisation unmöglich ist (z. B. wenn eine Synchronisation nicht möglich ist) oder bestimmt wird, dass sich das für eine Spannungssynchronisation verwendete System nicht in einem normalen Zustand befindet (z. B. anormal oder Scheitern), kann der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um die Zeit Zeit1 zurückzusetzen, wenn der Spannungssynchronisationsbefehl, der nachfolgend beschrieben wird, bei S310 übertragen und beibehalten wird, und den Spannungssynchronisationsbefehl bei S303 auszulösen (z. B. nicht zu übertragen).
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Der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 kann eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls für die erste festgelegte Zeit T1 bei S319 beibehalten wird. Wenn die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls für die erste festgelegte Zeit T1 beibehalten wird, kann bei S321 der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 eingerichtet sein, um die Spannungssynchronisationssteuerung ohne Durchführen der Synchronisationssteuerung zu beenden, bis der Start des FCV abgeschlossen ist, da es unnötig ist, die Spannungen der MCU 20, der PCC 30, usw. kontinuierlich zu synchronisieren, während das Fahrzeug gefahren wird. Der Spannungssynchronisationsbefehl-Hauptsteuerungs-Verarbeitungsabschnitt 216 kann eingerichtet sein, um den Spannungssynchronisationsbefehl auszulösen, wenn die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls nicht für die erste festgelegte Zeit T1 beibehalten wird. Die in der Figur dargestellte Zeit1 gibt die Zeit an, wenn die Übertragung des Spannungssynchronisationsbefehls beibehalten wird.
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Bei S401 kann das FCV gestartet werden und dann können bei S403 die Spannungssynchronisationsbefehl-Empfangsabschnitte 22 und 32, die innerhalb der MCU 20 beziehungsweise der PCC 30 umfasst sind, eingerichtet sein, um zu bestimmen, ob der Spannungssynchronisationsbefehl von der FCU 210 empfangen wird. Wenn der Spannungssynchronisationsbefehl von der FCU 210 empfangen wird, kann die Zeit Zeit3, wenn der Spannungssynchronisationsbefehl in der MCU 20 und der PCC 30 empfangen und beibehalten wird, bei S404 gezählt werden, und ob der Spannungssynchronisationsbefehl für die dritte festgelegte Zeit T3 kontinuierlich empfangen wird, die in der MCU 20 und der PCC 30 separat festgelegt wird, kann bei S405 bestimmt werden.
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Zusätzlich, wenn der Spannungssynchronisationsbefehl nicht von der FCU 210 empfangen wird, kann die Zeit Zeit3, wenn der Spannungssynchronisationsbefehl empfangen und beibehalten wird, bei S406 zurückgesetzt werden. Wenn der Spannungssynchronisationsbefehl für die dritte festgelegte Zeit T3 oder länger von der FCU 210 kontinuierlich empfangen wird, können die Spannungskorrektur-Ausführungsabschnitte 26 und 36 innerhalb der MCU 20 und der PCC 30 eingerichtet sein, um die von der SVM 15 bei S404 übertragene Spannung Vref auszulesen und um die an der MCU 20 und der PCC 30 erfassten Spannungen bei S709 zu korrigieren. Bei S411 kann die Spannungskorrektur auf der Grundlage einer Offseteinstellungs-Obergrenze und einer Offseteinstellungs-Untergrenze, die durch die Spannungskorrekturbereich-Bestimmungsabschnitte 24 und 34 festgelegt werden, abgeschlossen werden.
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Obwohl die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung für veranschaulichende Zwecke beschrieben worden sind, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass verschiedenste Änderungen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne von dem Umfang und der Lehre der Erfindung, wie dies in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist, abzuweichen.
