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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und und ein System zur Schützfunktionszustandsüberwachung für die Batterie eines Elektrofahrzeuges.
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Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEVs, Hybrid Electric Vehicles), Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEVs), batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs) und andere bekannte elektrisch betriebene Fahrzeuge unterscheiden sich von konventionellen Kraftfahrzeugen darin, dass sie zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor eine oder mehrere Elektromaschinen einsetzen, um das Fahrzeug anzutreiben. Diese Elektrofahrzeuge sind möglicherweise auch mit einer Batterie ausgestattet, die elektrische Leistung zur Versorgung der Elektromaschinen speichert. In einigen Fahrzeugen wird eine Elektromaschine möglicherweise auch als ein Generator eingesetzt, der vom Verbrennungsmotor versorgt wird, um elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie zu erzeugen.
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Elektrofahrzeugbatterien nutzen typischerweise Schütze, um den Hochspannungsstrom, der in der Batterie generiert wird, mit Verbrauchern zu verbinden bzw. von diesen zu trennen, um Stromüberlastung zu verhindern. Zum Beispiel fungieren die Schütze möglicherweise als Hochspannungsrelais zum Schalten von Versorgungsströmen, die an die Elektromaschinen übertragen werden. In einer Batterie werden häufig zwei oder mehr Schütze als ein redundantes Mittel verwendet, um potentiell nicht bekannte Verwendungen und Verschleißbedingungen anzusprechen.
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Ein Verfahren zur Schützfunktionszustandsüberwachung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, unter anderem, das Speichern von mit einem Schütz verknüpften Verschleißdaten, das Kategorisieren der Verschleißdaten in wenigstens eine erste Klasse und eine zweite Klasse, das Zuordnen eines ersten Funktionszustandsniveau zu den mit der ersten Klasse verknüpften Verschleißdaten und das Zuordnen eines zweiten Funktionszustandsniveaus zu den mit der zweiten Klasse verknüpften Verschleißdaten. Das Schütz betreffende Funktionszustandsinformationen werden zum Fahrzeugnutzer übertragen.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorher genannten Verfahrens beinhaltet das Verfahren das Zählen der in jeder der ersten und der zweiten Klasse gespeicherten Verschleißdaten.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform von beiden der vorher genannten Verfahren enthalten die Verschleißdaten wenigstens durch eine Hochspannungsleitung des Schützes fließenden Strom.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Verfahren das Akkumulieren von Strömen mit weniger als 2,5 Ampere in der ersten Klasse und das Akkumulieren von Strömen mit mehr als 2,5 Ampere in wenigstens der zweiten Klasse.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Verfahren das Akkumulieren von Strömen zwischen 2,5 Ampere und 50 Ampere in der zweiten Klasse, das Akkumulieren von Strömen zwischen 50 Ampere und 100 Ampere in einer dritten Klasse und das Akkumulieren von Strömen mit mehr als 100 Ampere in einer vierten Klasse.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren unterscheidet sich das erste Funktionszustandsniveau vom zweiten Funktionszustandsniveau.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren gibt das zweite Funktionszustandsniveau einen höheren Verschleißgrad als das erste Funktionszustandsniveau an.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Verfahren das Anweisen einer ersten, für die erste Klasse spezifischen Aktion als Reaktion darauf, dass die Verschleißdaten in der ersten Klasse einen ersten Schwellenwert überschreiten.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Verfahren das Anweisen einer zweiten, für die zweite Klasse spezifischen Aktion als Reaktion darauf, dass die in der zweiten Klasse gespeicherten Verschleißdaten einen zweiten Schwellenwert überschreiten.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet die erste Aktion das Übertragen eines Diagnosefehlercodes an einen Kunden.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet die erste Aktion wenigstens eines von Folgenden: das Setzen eines Diagnosefehlercodes, das Einschalten einer Armaturenbrett-Warnleuchte, das Reduzieren von Leistungsgrenzen eines Fahrzeugs, die mit dem Schütz verknüpft sind, und das Verhindern des Neustarts des Fahrzeugs.
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Ein Verfahren zur Schützfunktionszustandsüberwachung gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet, unter anderem, das Speichern von Verschleißdaten eines Schützes in mehreren Klassen, das Zählen der in jeder der mehreren Klassen gespeicherten Verschleißdaten und das Anweisen einer für jede der mehreren Klassen spezifischen Aktion als Reaktion darauf, dass die gezählten Verschleißdaten in jeder der mehreren Klassen einen Schwellenwert überschreiten, um Funktionszustandsinformationen des Schützes an einen Kunden zu übertragen.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorher genannten Verfahrens beinhaltet das Speichern das Kategorisieren der Verschleißdaten des Schützes in die mehreren Klassen.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform von beiden der vorher genannten Verfahren enthalten die Verschleißdaten wenigstens durch eine Hochspannungsleitung des Schützes fließenden Strom.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Zählverfahren das Berechnen einer ersten Gesamtzahl der in einer ersten Klasse der mehreren Klassen gespeicherten Verschleißdaten und das Berechnen einer zweiten Gesamtzahl der in einer zweiten Klasse der mehreren Klassen gespeicherten Verschleißdaten.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Anweisungsverfahren wenigstens eines von Folgenden: das Setzen eines Diagnosefehlercodes, das Einschalten einer Armaturenbrett-Warnleuchte, das Reduzieren von Leistungsgrenzen eines Fahrzeugs, die mit dem Schütz verknüpft sind, und das Verhindern des Neustarts des Fahrzeugs.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform eines der vorher genannten Verfahren beinhaltet das Verfahren das Zuordnen eines Funktionszustandsniveaus zu den mit jeder der mehreren Klassen verknüpften Verschleißdaten.
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Ein Funktionszustandsüberwachungssystem für ein Elektrofahrzeug gemäß einem beispielhaften Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält, unter anderem, ein Schütz, einen Sensor, der wenigstens einen Strom durch das Schütz überwacht, und eine Steuereinheit in Kommunikation mit dem Sensor; wobei die Steuereinheit dazu ausgelegt ist, mit dem Schütz verknüpfte Verschleißdaten zu speichern und eine für jede von mehreren Kategorien der Verschleißdaten spezifische Aktion anzuweisen.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform des vorher genannten Systems enthalten die Verschleißdaten durch eine Hochspannungsleitung des Schützes fließenden Strom.
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In einer weiteren, nicht einschränkenden Ausführungsform von beiden der vorher genannten Systeme ist die Steuereinheit dazu ausgelegt, die Verschleißdaten in einem Histogramm zu speichern.
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Die verschiedenen Merkmale und Vorteile dieser Offenbarung werden sich für Fachleute aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ergeben. Die Zeichnungen, die zur ausführlichen Beschreibung gehören, können kurz wie folgt beschrieben werden.
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1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs.
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2 veranschaulicht ein Schütz, das in einer Batterie eines Elektrofahrzeugs integriert sein kann.
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3 veranschaulicht ein Schützfunktionszustandsüberwachungssystem.
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4 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zur Schützfunktionszustandsüberwachung.
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Diese Offenbarung bezieht sich auf ein System und ein Verfahren zum Überwachen des Schützfunktionszustands. Das hierin offenbarte System und Verfahren verfolgen und speichern kumulierte, mit einem Schütz verknüpfte Verschleißdaten und weisen selektiv eine für jede Verschleißdatenkategorie spezifische Aktion an, um das Schütz betreffende Funktionszustandsinformationen an einen Kunden zu übertragen. Die Integration des gegenständlichen Funktionszustandsüberwachungssystems lässt möglicherweise die Notwendigkeit für redundante Schütze wegfallen, wodurch relativ bedeutende Kosteneinsparungen bereitgestellt werden.
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1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang 10 für ein Elektrofahrzeug 12, wie zum Beispiel ein Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV). Obwohl für ein HEV aufgezeigt, sollte verstanden werden, dass die hierin beschriebenen Konzepte nicht auf HEVs beschränkt sind und auf andere elektrisch betriebene Fahrzeuge ausgedehnt werden können, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, auf Plug-in Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEVs) und batterieelektrische Fahrzeuge (BEVs).
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In einer Ausführungsform ist der Antriebsstrang 10 ein leistungsverzweigtes Hybridantriebssystem, das Folgendes einsetzt: ein erstes Antriebssystem, das eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor 14 und einem Generator 16 enthält (d. h. eine erste Elektromaschine), und ein zweites Antriebssystem, das wenigstens einen Elektromotor 36 (d. h. eine zweite Elektromaschine), den Generator 16 und eine Batterie 50 enthält. Zum Beispiel bilden der Elektromotor 36, der Generator 16 und die Batterie 50 möglicherweise ein Elektroantriebssystem 25 des Antriebsstrangs 10. Das erste und das zweite Antriebssystem erzeugen Drehmoment, um einen oder mehrere Sätze von Fahrzeugantriebsrädern 30 des Elektrofahrzeugs 12 anzutreiben, wie unten ausführlicher erörtert wird.
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Der Verbrennungsmotor 14, wie zum Beispiel ein Motor mit innerer Verbrennung, und der Generator 16 sind möglicherweise durch ein Verteilergetriebe 18 verbunden. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform ist das Verteilergetriebe 18 ein Planetengetriebesatz. Selbstverständlich werden möglicherweise andere Arten von Verteilergetrieben, einschließlich anderer Zahnradsätze und Getriebe, verwendet, um den Verbrennungsmotor 14 mit dem Generator 16 zu verbinden. Das Verteilergetriebe 18 enthält möglicherweise einen Zahnkranz 20, ein Sonnenrad 22 und eine Trägerbaugruppe 24. Der Generator 16 wird vom Verteilergetriebe 18 angetrieben, wenn er als ein Generator fungiert, um kinetische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Der Generator 16 kann alternativ als ein Elektromotor funktionieren, um elektrische Energie in kinetische Energie umzuwandeln, wodurch er Drehmoment an eine Welle 26 abgibt, die mit der Trägerbaugruppe 24 des Verteilergetriebes 18 verbunden ist. Weil der Generator 16 betriebsfähig mit dem Verbrennungsmotor 14 verbunden ist, kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 14 vom Generator 16 gesteuert werden.
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Der Zahnkranz 20 des Verteilergetriebes 18 ist möglicherweise mit einer Welle 28 verbunden, die mit den Fahrzeugantriebsrädern 30 durch ein zweites Verteilergetriebe 32 verbunden ist. Das zweite Verteilergetriebe 32 enthält möglicherweise einen Zahnradsatz, der mehrere Zahnräder 34A, 34B, 34C, 34D, 34E und 34F aufweist. Andere Verteilergetriebe sind möglicherweise ebenfalls geeignet. Die Zahnräder 34A–34F übertragen Drehmoment vom Verbrennungsmotor 14 an ein Differentialgetriebe 38, um Traktion für die Fahrzeugantriebsräder 30 bereitzustellen. Das Differentialgetriebe 38 enthält möglicherweise mehrere Zahnräder, die die Übertragung von Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 30 ermöglichen. Das zweite Verteilergetriebe 32 ist mechanisch mit einer Achse 40 durch das Differentialgetriebe 38 verkoppelt, um Drehmoment an die Fahrzeugantriebsräder 30 zu verteilen.
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Der Elektromotor 36 kann auch eingesetzt werden, um die Fahrzeugantriebsräder 30 durch Drehmomentabgabe an eine Welle 46 anzutreiben, die ebenfalls mit dem zweiten Verteilergetriebe 32 verbunden ist. In einer Ausführungsform sind der Elektromotor 36 und der Generator 16 Teil eines Bremsenergierückgewinnungssystems, in dem sowohl der Elektromotor 36 als auch der Generator 16 als Elektromotoren eingesetzt werden können, um Drehmoment abzugeben. Zum Beispiel können sowohl der Elektromotor 36 als auch der Generator 16 beide elektrische Leistung an einen Hochspannungsbus 48 und an die Batterie 50 abgeben. Die Batterie 50 ist möglicherweise eine Hochspannungsbatterie, die in der Lage ist, elektrische Leistung zum Betreiben des Elektromotors 36 und des Generators 16 abzugeben. Andere Arten von Energiespeichereinrichtungen und/oder -abgabeeinrichtungen können ebenfalls zur Verwendung im Elektrofahrzeug 12 eingebaut werden.
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Der Elektromotor 36, der Generator 16, das Verteilergetriebe 18 und das Verteilergetriebe 32 werden möglicherweise im Allgemeinen als eine Transaxle 42 oder Getriebe des Elektrofahrzeugs 12 bezeichnet. Wenn demzufolge ein Fahrer eine spezielle Schaltstellung auswählt, wird die Transaxle 42 geeignet gesteuert, um das entsprechende Getriebe zum Voranbringen des Elektrofahrzeugs 12 bereitzustellen, indem den Fahrzeugantriebsrädern 30 Traktion bereitgestellt wird.
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Der Antriebsstrang 10 enthält möglicherweise zusätzlich ein Steuerungssystem 44, um verschiedene Aspekte des Elektrofahrzeugs 12 zu überwachen und/oder zu steuern. Zum Beispiel kommuniziert das Steuerungssystem 44 möglicherweise mit dem Elektroantriebssystem 25, den Verteilergetrieben 18 bzw. 32 oder anderen Komponenten, um das Elektrofahrzeug 12 zu überwachen und/oder zu steuern. Das Steuerungssystem 44 enthält Elektronik und/oder Software, um die notwendigen Steuerfunktionen zum Betrieb des Elektrofahrzeugs 12 auszuführen. In einer Ausführungsform ist das Steuerungssystem 44 eine Kombination aus Fahrzeugsystem-Controller und Antriebsstrangsteuerungsmodul (VSC/PCM, vehicle system controller/powertrain control module). Obwohl es als eine einzelne Hardware-Einrichtung gezeigt wird, enthält das Steuerungssystem 44 möglicherweise mehrere Controller in Form von mehreren Hardware-Bauelementen oder mehreren Software-Steuerungen innerhalb eines oder mehrerer Hardware-Bauelemente.
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Ein Controller Area Network (CAN) 52 gestattet es dem Steuerungssystem 44, mit der Transaxle 42 zu kommunizieren. Zum Beispiel empfängt das Steuerungssystem 44 möglicherweise Signale von der Transaxle 42, die angeben, ob ein Übergang zwischen Schaltstellungen auftritt. Das Steuerungssystem 44 kommuniziert möglicherweise ebenfalls mit einem Batteriesteuermodul der Batterie 50 oder anderen Steuerungseinrichtungen.
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Zusätzlich enthält das Elektroantriebssystem 25 möglicherweise einen oder mehrere Controller 54, wie zum Beispiel einen Wechselrichtersystem-Controller (ISC, Inverter System Controller). Der Controller 54 ist dazu ausgelegt, spezifische Komponenten innerhalb der Transaxle 42 zu steuern, wie zum Beispiel den Generator 16 und/oder den Elektromotor 36, wie zum Beispiel zur Unterstützung von bidirektionalem Leistungsfluss. In einer Ausführungsform ist der Controller 54 ein Wechselrichtersystem-Controller, der mit einem einstellbaren Spannungswandler kombiniert ist (ISC/VVC, Inverter System Controller/Variable Voltage Converter).
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Die Batterie 50 enthält möglicherweise wenigstens ein Schütz 60 zum selektiven Öffnen und Schließen einer Verbindung zwischen der Batterie 50 und den Elektromaschinen 16, 36 oder anderen Verbrauchern des Elektrofahrzeugs 12. In einer Ausführungsform fungiert das Schütz 60 als ein Hochspannungsrelais zum elektronischen Schalten eines Versorgungsstroms zu verschiedenen Verbrauchern des Elektrofahrzeugs 12. Zum Beispiel verschaltet das Schütz 60 möglicherweise die in der Batterie 50 generierte Hochspannungsleistung mit den Elektromaschinen 16, 36, oder es trennt sie von diesen. Wenn es sich in geschlossener Stellung befindet, verschaltet das Schütz 60 die Batterie 50 über den Hochspannungs-Bus 48 mit den Elektromaschinen 16, 36. Wenn sich alternativ das Schütz 60 in einer geöffneten Stellung befindet, ist die Batterie 50 von den Elektromaschinen 16, 36 getrennt.
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2 veranschaulicht eine Querschnittsansicht einer nicht einschränkenden Ausführungsform eines Schützes 60, das möglicherweise innerhalb einer Batterie eingesetzt wird, wie zum Beispiel in der Batterie 50 des Elektrofahrzeugs 12 aus 1 oder in irgendeiner anderen Batterie. Das Schütz 60 enthält ein Gehäuse 62, wenigstens einen feststehenden Kontakt 64 (in 2 werden zwei gezeigt), wenigstens einen beweglichen Kontakt 66 und eine Spule 68. Die feststehenden Kontakte 64, der bewegliche Kontakt 66 und die Spule 68 sind alle innerhalb des Gehäuses 62 untergebracht. Andere Komponenten werden möglicherweise zusätzlich vom Gehäuse 62 untergebracht. Es versteht sich, dass das Schütz 60 irgendeine innere Bauart/Architektur enthalten könnte.
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Das Schütz 60 wird in einer geöffneten Anordnung aufgezeigt, bei der der bewegliche Kontakt 66 von den feststehenden Kontakten 64 beabstandet ist und die Batterie 50 (siehe 1) demzufolge von ihren verschiedenen Verbrauchern getrennt ist. In einer Ausführungsform ist der bewegliche Kontakt 66 in einer Richtung weg von den feststehenden Kontakten 64 durch eine Feder 74 vorgespannt. Die Feder 74 wird von einem Führungszapfen 76 getragen.
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Um das Schütz 60 zu schließen, wird die Spule 68 möglicherweise durch einen Strom bestromt, der über eine Niederspannungsstromleitung 72 übertragen wird, um den beweglichen Kontakt 66 in eine Richtung D1, hin zu den feststehenden Kontakten 64, zu versetzen. Das Schütz 60 wird möglicherweise als Reaktion auf einen Fahrzeug-Ein-Zustand oder irgendeinen anderen Zustand geschlossen. Der bewegliche Kontakt 66 wird vom Führungszapfen 76 hin zu den feststehenden Kontakten 64 geführt. Sobald das Schütz 60 geschlossen ist, fließt Strom durch eine Hochspannungsstromleitung 70, um einen oder mehrere Verbraucher (z. B. den Motor 36, den Controller 54 usw.) des Elektrofahrzeugs 12 zu bestromen.
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Das Schütz 60 macht möglicherweise jedes Mal, wenn es einen Schaltzyklus zwischen geöffneter und geschlossener Stellung ausführt, einen Alterungsprozess durch, wie zum Beispiel Kontaktoberflächenabbrand, Reibung, Blockierung, Kontaktverschweißen, Ablagerungen oder anderen Verschleiß. Demzufolge ist es möglicherweise von Vorteil, den Funktionszustand des Schützes 60 zu überwachen, um das Schütz 60 vor dem Ablauf seiner Gebrauchsdauer zu ersetzen.
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3 veranschaulicht ein Funktionszustandsüberwachungssystem 80, das in eine Elektrofahrzeugbatterie 50 integriert werden kann. Das Funktionszustandsüberwachungssystem 80 überwacht den Funktionszustand des Schützes 60. In einer Ausführungsform verfolgt und speichert das Funktionszustandsüberwachungssystem 80 kumulierte, mit dem Schütz 60 verknüpfte Verschleißdaten und weist selektiv eine für jede von mehreren Verschleißdatenkategorie spezifische Aktion an, um Funktionszustandsinformationen, die das das Schütz 60 betreffen, an einen Kunden zu übertragen. Das Funktionszustandsüberwachungssystem 80 ist ebenfalls in der Lage, Funktionszustandsniveaus mit steigenden Schützverschleißgraden zu jeder Kategorie von Verschleißdaten zuzuordnen. Diese und andere Merkmale des Funktionszustandsüberwachungssystems 80 werden nachstehend ausführlicher erörtert.
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In einer Ausführungsform enthält das Funktionszustandsüberwachungssystem 80 wenigstens einen Sensor 82 und eine Steuereinheit 84. Der Sensor 82 ist zwischen dem Schütz 60 und wenigstens einer Batteriezelle 55 der Batterie 50 positioniert. Der Sensor 82 könnte in Bezug auf das Schütz 60 an anderen Orten positioniert werden. Die Batterie 50 könnte irgendeine Anzahl von Batteriezellen 55 enthalten.
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Der Sensor 82 tastet mit dem Schütz 60 verknüpfte Verschleißdaten ab. In einer Ausführungsform ist der Sensor 82 ein Stromsensor und die Verschleißdaten enthalten wenigstens durch eine mit dem Schütz 60 verbundene Hochspannungsstromleitung 70 fließenden Strom. Der Sensor 82 erfasst möglicherweise zusätzlich oder alternativ andere Verschleißdaten oder -informationen, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Spannungs-, Leistungs-, Energie- und Temperaturinformationen.
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Der Sensor 82 kommuniziert mit der Steuereinheit 84. Die vom Sensor 82 abgetasteten Verschleißdaten werden möglicherweise an die Steuereinheit 84 zur anschließenden Analyse übertragen. Die Steuereinheit 84 verfolgt und speichert die mit dem Schütz 60 verknüpften Verschleißdaten. Das Funktionszustandsüberwachungssystem 80 ist möglicherweise mit einem oder mehreren Algorithmen programmiert, die dazu ausgelegt sind, die kumulierten, mit dem Schütz 60 verknüpften Verschleißdaten zu überwachen und zu speichern und für jede Verschleißdatenkategorie spezifische Aktionen anzuweisen, um Funktionszustandsinformationen des Schützes 60 an einen Kunden zu übertragen. In einer Ausführungsform ist die Steuereinheit 84 des Funktionszustandsüberwachungssystems 80 mit den Algorithmen und der zum Ausführen dieser Algorithmen notwendigen Logik programmiert.
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Die Steuereinheit 84 kategorisiert möglicherweise die vom Sensor 82 übertragenen Verschleißdaten. In einer Ausführungsform verwendet die Steuereinheit 84 ein Histogramm 65, um die Verschleißdaten zu speichern und sie in mehrere Klassen (d. h. Kategorien) zu kategorisieren. Das Histogramm 65 ist eine grafische Darstellung der Verschleißdaten und wird zur Veranschaulichung gezeigt, um einige der Funktionalitäten der Steuereinheit 84 zu beschreiben. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält das Histogramm 65 eine Gesamtzahl von vier Klassen, bezeichnet mit Klasse 1, Klasse 2, Klasse 3 und Klasse 4. In einer alternativen Ausführungsform werden die Verschleißdaten in lediglich zwei Klassen kategorisiert. Es versteht sich, dass die Steuereinheit 84 die vom Sensor 82 abgetasteten Verschleißdaten möglicherweise in irgendeine Anzahl von Klassen kategorisiert.
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In einer Ausführungsform wird, falls der Strom (gemessen durch die Hochspannungsstromleitung 70) geringer als 2,5 Ampere ist (wie vom Sensor 82 abgetastet), dieses Ereignis als ein „Schaltzyklus“ in Klasse 1 akkumuliert. Gleichermaßen werden Ströme zwischen 2,5 Ampere und 50 Ampere als Schaltzyklen in Klasse 2 akkumuliert, Ströme zwischen 50 Ampere und 100 Ampere werden in Klasse 3 akkumuliert und Ströme über 100 Ampere werden in Klasse 4 gespeichert. Mit anderen Worten: Jedes Mal, wenn der Sensor 82 einen Stromschaltzyklus misst, werden zusätzliche Verschleißdaten von der Steuereinheit 84 gespeichert. In dieser Offenbarung bedeutet der Begriff „Stromschaltzyklus“ den Strom zu dem Zeitpunkt, an dem das Schütz 60 geöffnet wird.
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Die Anzahl der Stromschaltzyklen, die in jeder von Klasse 1, Klasse 2, Klasse 3 und Klasse 4 akkumuliert werden, wird möglicherweise periodisch gezählt. Vom Funktionszustandsüberwachungssystem 80 wird möglicherweise eine spezifische Aktion als Reaktion darauf angewiesen, dass eine Gesamtzahl der gezählten, in jeder Klasse gespeicherten Verschleißdaten einen vorbestimmten, in der Steuereinheit 84 gespeicherten Schwellenwert überschreitet, um Funktionszustandsinformationen des Schützes 60 an einen Kunden zu übertragen. Dies wird nachstehend ausführlicher in Bezug auf 4 erörtert.
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Die Steuereinheit 84 ist möglicherweise zusätzlich dazu ausgelegt, den mit jeder von Klasse 1, Klasse 2, Klasse 3 und Klasse 4 verknüpften Verschleißdaten variierende Funktionszustandsniveaus zuzuordnen. Zum Beispiel ist möglicherweise ein erstes Funktionszustandsniveau mit den in Klasse 1 gespeicherten Verschleißdaten verknüpft, ein zweites Funktionszustandsniveau ist möglicherweise mit den Verschleißdaten in Klasse 2 verknüpft, ein drittes Funktionszustandsniveau ist möglicherweise mit den in Klasse 3 gespeicherten Verschleißdaten verknüpft und ein viertes Funktionszustandsniveau ist möglicherweise mit den in Klasse 4 gespeicherten Verschleißdaten verknüpft. In einer Ausführungsform unterscheiden sich diese Funktionszustandsniveaus voneinander. In einer anderen Ausführungsform geben die Funktionszustandsniveaus steigende Grade von Verschleiß des Schützes 60 an, wobei das erste Niveau den geringsten Verschleiß von Schütz 60 bedeutet und das vierte Funktionszustandsniveau den größten oder schwerwiegendsten Verschleiß von Schütz 60 bedeutet.
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In noch einer anderen Ausführungsform sind die Funktionszustandsniveaus, die jeder von Klasse 1, Klasse 2, Klasse 3 und Klasse 4 zugeordnet sind, Funktionszustandsrisikoniveaus, die eine Größe des Risikos einer Funktionsstörung des Schützes 60 angeben. Zum Beispiel gibt das erste Funktionszustandsniveau, das der Klasse 1 zugeordnet ist, möglicherweise ein geringes Funktionsstörungsrisiko an, das zweite Funktionszustandsniveau, das der Klasse 2 zugeordnet ist, gibt möglicherweise ein mittleres Funktionsstörungsrisiko an, das dritte Funktionszustandsniveau, das der Klasse 3 zugeordnet ist, gibt möglicherweise ein hohes Funktionsstörungsrisiko an und das vierte Funktionszustandsniveau, das der Klasse 4 zugeordnet ist, gibt möglicherweise ein schwerwiegendes Risiko für Funktionsstörung des Schützes 60 an.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf die 1–3: 4 veranschaulicht schematisch ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Überwachen des Funktionszustands eines Schützes 60. Die Ausführung des Verfahrens 100 ermöglicht möglicherweise den Wegfall von redundanten Schützen, die innerhalb der Batterie 50 eines Elektrofahrzeugs 12 verwendet werden. Der Wegfall redundanter Schütze führt zu relativ bedeutenden Kostenersparnissen je Elektrofahrzeugbatterie.
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Das Verfahren 100 beginnt mit Schritt 102, indem mit einem Schütz 60 verknüpfte Verschleißdaten gespeichert werden. Neben anderen Informationen enthalten die Verschleißdaten möglicherweise Stromschaltzyklen, die durch die Hochspannungsstromleitung 70 des Schützes 60 übertragen werden. Die Verschleißdaten werden vom Sensor 82 des Funktionszustandsüberwachungssystems 80 abgetastet und zur Steuereinheit 84 übertragen. In einer Ausführungsform werden die Verschleißdaten vom Sensor 82 als Reaktion auf jedes Fahrzeug-Ein-Ereignis abgetastet. In einer anderen Ausführungsform werden die Verschleißdaten vom Sensor 82 jedes Mal abgetastet, wenn das Schütz 60 einen Schaltzyklus zwischen geöffneter und geschlossener Stellung (oder umgekehrt) ausführt. In noch einer anderen Ausführungsform ist der Sensor 82 dazu programmierbar, die Verschleißdaten periodisch abzutasten.
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Im Schritt 104 kategorisiert die Steuereinheit 84 die Verschleißdaten. In einer Ausführungsform werden die Verschleißdaten in wenigstens eine erste Klasse und eine zweite Klasse kategorisiert (siehe zum Beispiel Klasse 1 und Klasse 2 in 3). Die Verschleißdaten werden möglicherweise auf Basis einer Größe des vom Sensor 82 abgetasteten Stromschaltzyklus kategorisiert. Zum Beispiel wird, wo nur zwei Klassen genutzt werden, jeder Stromschaltzyklus mit weniger als oder gleich 2,5 Ampere möglicherweise in der ersten Klasse gespeichert, und jeder Stromschaltzyklus mit mehr als 2,5 Ampere wird möglicherweise in der zweiten Klasse gespeichert. Die Verschleißdaten werden möglicherweise auf Basis irgendwelcher Stromschaltzyklusgrößen kategorisiert, und diese Offenbarung ist nicht genau auf die oben beschriebene Kategorisierung eingeschränkt.
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In einer anderen Ausführungsform werden die Verschleißdaten in mehrere Klassen kategorisiert (siehe zum Beispiel Klasse 1, Klasse 2, Klasse 3 und Klasse 4 in 3). In einer solchen Anordnung werden die Verschleißdaten möglicherweise auf Basis der Stromschaltzyklusgröße durch Speichern jedes Stromschaltzyklus mit weniger als 2,5 Ampere in Klasse 1, jedes Stromschaltzyklus zwischen 2,5 Ampere und 50 Ampere in Klasse 2, jedes Stromschaltzyklus zwischen 50 Ampere und 100 Ampere in Klasse 3 und jedes Stromschaltzyklus über 100 Ampere in Klasse 4 kategorisiert. Es wird in Betracht gezogen, dass die Verschleißdaten auf andere Arten kategorisiert werden können, einschließlich Arten, die nicht auf der Stromschaltzyklusgröße beruhen.
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Im Schritt 106 werden die in jeder der mehreren Klassen gespeicherten Verschleißdaten gezählt oder summiert, um eine Gesamtzahl der in jeder Klasse gespeicherten Verschleißdaten zu bestimmen. Dieser Zählschritt kann periodisch ausgeführt werden oder jedes Mal, wenn das Schütz 60 einen Schaltzyklus von ein nach aus oder von aus nach ein ausführt. In einer anderen Ausführungsform werden die Verschleißdaten jedes Mal gezählt, wenn neue Verschleißdaten gespeichert und während der Schritte 102 und 104 kategorisiert werden.
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Die Gesamtzahl der in jeder Klasse gespeicherten Verschleißdaten wird im Schritt 108 mit einem Schwellenwert verglichen. Jede Klasse weißt möglicherweise einen besonderen, mit den Verschleißdaten für diese Klasse verknüpften Schwellenwert auf. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform, bei der vier Klassen genutzt werden, ein erster Schwellenwert mit Klasse 1 verknüpft, ein zweiter Schwellenwert ist mit Klasse 2 verknüpft, ein dritter Schwellenwert ist mit Klasse 3 verknüpft, und ein vierter Schwellenwert ist mit Klasse 4 verknüpft. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform wird der erste Schwellenwert auf 250.000 gesetzt, der zweite Schwellenwert wird auf 5 gesetzt, der dritte Schwellenwert wird auf 2 gesetzt und der vierte Schwellenwert wird auf 0 gesetzt. Selbstverständlich kann die Steuereinheit 84 dazu programmiert werden, mit jeder Klasse irgendeinen Schwellenwert zu verknüpfen.
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Schließlich wird im Schritt 110 eine für jede der mehreren Klassen spezifische Aktion als Reaktion darauf angewiesen, dass die gezählten Verschleißdaten den Schwellenwert beim Vergleich dieser Werte im Schritt 108 überschreiten. Durch das Anweisen einer solchen Aktion werden das Schütz 60 betreffende Funktionszustandsinformationen an einen Kunden, wie zum Beispiel einen Fahrzeugnutzer, übertragen.
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In einer Ausführungsform beinhaltet der Schritt 110 das Übertragen eines Diagnosefehlercodes an das Steuerungssystem 44 des Elektrofahrzeugs 12. Diese Aktion wird möglicherweise für Klassen ausgeführt, denen ein niedriges Funktionszustandsrisikoniveau zugeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Schritt 110 das Betätigen einer Armaturenbrett-Warnleuchte, um einem Kunden zu bedeuten, dass Wartung des Elektrofahrzeugs 12 erforderlich ist. In noch einem anderen Beispiel beinhaltet der Schritt 110 das Reduzieren von Leistungsgrenzen eines Fahrzeugs, die mit dem Schütz 60 verknüpft sind. In noch einer anderen Ausführungsform beinhaltet der Schritt 110 das Verhindern eines Neustarts des Fahrzeugs.
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Wie zu verstehen ist, kann die Aktion, die im Schritt 110 angewiesen wird, fortschreitend gesteigert werden, bis ein „kein Neustart“ erforderlich wird. Mit anderen Worten: Jede fortschreitend gesteigerte Aktion wird möglicherweise als Reaktion auf einen höheren Verschleiß am Schütz 60 durchgeführt.
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Obwohl die unterschiedlichen, nicht einschränkenden Ausführungsformen so veranschaulicht werden, dass sie spezifische Komponenten oder Schritte aufweisen, sind die Ausführungsformen dieser Offenbarung nicht auf diese besonderen Kombinationen beschränkt. Es ist möglich, einige der Komponenten oder Merkmale aus einer der nicht einschränkenden Ausführungsformen in Kombination mit Merkmalen oder Komponenten aus einer der anderen nicht einschränkenden Ausführungsformen zu verwenden.
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Es versteht sich, dass in den verschiedenen Zeichnungen gleiche Referenzziffern durchweg entsprechende oder ähnliche Elemente kennzeichnen. Obwohl eine besondere Komponentenanordnung offenbart und in diesen Ausführungsbeispielen veranschaulicht wird, versteht es sich, dass auch andere Anordnungen von den Lehren dieser Offenbarung profitieren könnten.
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Die vorher genannte Beschreibung soll als veranschaulichend und nicht als in irgendeinem einschränkenden Sinne interpretiert werden. Ein Durchschnittsfachmann würde verstehen, dass gewisse Modifikationen in den Schutzbereich dieser Offenbarung gelangen können. Aus diesem Grund sollten die folgenden Ansprüche studiert werden, um den wahren Schutzbereich und Gehalt dieser Offenbarung zu bestimmen.
