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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen von und die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2015-0145137 , eingereicht an 19. Oktober 2015, welche hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird, als ob sie vollständig hier dargelegt wäre.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugtechnologien und insbesondere auf ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern von Schäden, die an einem Ausgangsanschluss eines in einem Fahrzeug montierten On-board-Ladegeräts (on-board-charger, OBC) verursacht werden.
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Erörterung des Stands der Technik
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Typischerweise ist ein On-board-Ladegerät (OBC) in Elektrofahrzeugen (electric vehicles, EVs) und Plug-in-Hybridfahrzeugen (plug-in hybrid vehicles, PHEVs) montiert. Das OBC bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Empfangen von elektrischer Energie (z.B. Wechselstromspannung) von einer Elektrofahrzeugversorgungseinrichtung (electric vehicle supply equipment, EVSE) und zum Laden einer Hochspannungsbatterie über eine In-Kabel Kontrollbox (in-cable control box, ICCB).
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Das OBC führt nach Verbinden dessen Ausgangsanschlusses mit der Hochspannungsbatterie des Fahrzeugs einen Ladevorgang durch. Wenn das OBC keinen Ladevorgang durchführt, wird die Hochspannung des OBCs aus Gründen der Benutzersicherheit durch ein Relais unterbrochen.
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Wenn das OBC und die Hochspannungsbatterie zum Durchführen eines Ladevorgangs verbunden sind, können Überspannung und -strom durch eine parasitäre induktive Komponente in einem Hochspannungspfad und dem Kondensator des Ausgangsanschlusses des OBCs aufgrund einer Spannungsdifferenz entlang eines Relais erzeugt werden. Als Folge dessen kann ein Hardware-Schaden im Ausgangsanschluss des OBCs verursacht werden.
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Ein herkömmliches Verfahren zur Lösung des oben beschriebenen Problems weist das Reduzieren einer Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Hochspannungsbatterie mittels eines Vorladewiderstands auf. Der Ladevorgang kann jedoch, falls der Kondensator des Eingangsanschlusses eines anderen Hochspannungsteils nicht entladen ist, eingeschränkt sein. Dementsprechend gibt es einen Bedarf für ein Verfahren zum Reduzieren von Überspannung und -strom durch Steuern der Spannung eines Ausgangsanschlusses des OBCs ohne einen Vorladewiderstand.
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ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
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Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung auf ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verhindern von Schäden, die an einem Ausgangsanschluss eines in einem Fahrzeug montierten On-board-Ladegeräts (OBC) verursacht werden, gerichtet, die ein oder mehrere aufgrund von Begrenzungen und Nachteilen des Stands der Technik beruhende Probleme im Wesentlichen beseitigen.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schutz des Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegeräts (OBC) bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein System, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schützen des Ausgangsanschluss eines OBCs durch Ausgleichen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung einer Hochspannungsbatterie zum Reduzieren von Überspannung und -strom bereitzustellen.
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Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Offenbarung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung dargelegt und werden auch beim Untersuchen des Folgenden für den Fachmann ersichtlich oder können durch Ausführen der Offenbarung erfasst werden. Die Aufgaben und andere Vorteile der Offenbarung können durch die Struktur, auf die in der schriftlichen Beschreibung und deren Ansprüche, sowie den beigefügten Zeichnungen insbesondere hingewiesen wird, realisiert und erreicht werden.
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Um diese Aufgaben und andere Vorteile zu erreichen und gemäß dem Zweck der hier verwirklichten und umfassend beschrieben Offenbarung, weist ein System zum Schützen eines Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegeräts (OBC) auf: Das OBC, eingerichtet zum Anlegen einer Ausgangsspannung, die einer Spannung einer Batterie gleich ist, an die Batterie zum Durchführen des Ladevorgangs der Batterie; eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung, eingerichtet zum Vergleichen einer Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Batterie mit einem Schwellenwert; und ein OBC-Relais, eingerichtet zum Verbinden des OBCs mit der Batterie, falls die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellenwert ist. Das OBC führt den Ladevorgang der Batterie nach dem Verbinden des OBCs mit der Batterie durch.
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Die Batterie kann ein Hauptrelais aufweisen und die Ausgangsspannung des OBCs kann durch Ansteuern des Hauptrelais an die Batterie angelegt werden.
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Das System kann weiter ein Batteriemanagementsystem (BMS) aufweisen, eingerichtet zum Übertragen von Information über die Spannung der Batterie an die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung.
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Die Batterie kann einen Vorladewiderstand, ein Vorladerelais und ein Hauptrelais aufweisen, und das Vorladerelais wird vor dem Schließen des Hauptrelais geschlossen.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird weiter ein Verfahren zum Schützen eines Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegeräts (OBC) bereitgestellt, aufweisend: Vergleichen einer Spannungsdifferenz zwischen einer Ausgangsspannung des OBCs und einer Spannung einer Batterie mit einem Schwellenwert durch eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung des OBCs; Ansteuern eines OBC-Relais, um das OBC mit der Batterie zu verbinden, falls die Spannungsdifferenz kleiner als der Grenzwert ist; und Laden der Batterie, nachdem das OBC mit der Batterie verbunden ist, durch den OBC.
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Die Batterie kann ein Hauptrelais aufweisen und die Ausgangsspannung des OBCs kann durch Ansteuern des Hauptrelais an die Batterie angelegt werden.
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Das Verfahren kann weiter das Übertragen von Informationen über die Spannung der Batterie an die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung durch ein Batteriemanagementsystem (BMS) vor dem Vergleichen der Spannungsdifferenz mit dem Schwellenwert aufweisen.
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Die Batterie kann einen Vorladewiderstand, ein Vorladerelais und ein Hauptrelais aufweisen, und das Vorladerelais kann vor dem Schließen des Hauptladerelais geschlossen werden.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird weiter eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung eines On-board-Ladegeräts (OBC) bereitgestellt, aufweisend: eine zum Empfangen von Informationen über eine Ausgangsspannung des OBCs und zum Empfangen von Informationen über eine Spannung einer Batterie eingerichtete Kommunikationseinheit; und eine zum Berechnen einer Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung und der Spannung der Batterie und zum Vergleichen der Spannungsdifferenz mit einem Schwellenwert eingerichtete Bestimmungseinheit. Die Kommunikationseinheit ist weiter zum Übertragen eines Relaissteuersignals zum Ansteuern eines OBC-Relais zum Verbinden des OBCs mit der Batterie, falls die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellenwert, eingerichtet.
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Die Batterie kann ein zum Anlegen der Ausgangsspannung des OBCs an die Batterie eingerichtetes Hauptrelais aufweisen und die Kommunikationseinheit kann weiter zum Übertragen eines Steuersignals an das Hauptrelais eingerichtet sein.
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Die Kommunikationseinheit kann weiter zum Empfangen der Informationen über die Spannung der Batterie von einem Batteriemanagementsystem (BMS) eingerichtet sein.
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Die Batterie kann einen Vorladewiderstand, ein Vorladerelais und ein Hauptrelais aufweisen, und das Vorladerelais wird vor dem Schließen des Hauptrelais geschlossen.
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Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wird weiter ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium bereitgestellt, enthaltend Programmbefehle zum Schützen eines Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegerät (OBC), aufweisend: Programmbefehle, die eine Spannungsdifferenz zwischen einer Ausgangsspannung des OBCs und einer Spannung einer Batterie mit einem Schwellenwert vergleichen; Programmbefehle, die ein OBC-Relais zum Verbinden des OBCs mit der Batterie ansteuern, falls die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellenwert ist; und Programmbefehle, die die Batterie laden, nachdem das OBC mit der Batterie verbunden ist.
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Die Aspekte der vorliegenden Offenbarung bilden nur einen Teil der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und verschiedene auf den technischen Merkmalen der vorliegenden Offenbarung basierende Ausführungsformen können von jemanden mit gewöhnlichen Fähigkeiten im Fachgebiet anhand der ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Offenbarung erdacht und erfasst werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die beigefügten Zeichnungen, die zum Bereitstellen eines besseren Verständnisses der Offenbarung miteinbezogen wurden und in die Anmeldung mitaufgenommen sind und einen Teil dieser bilden, illustrieren Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erklärung des Prinzips der Offenbarung. In den Zeichnungen:
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1 ist ein Diagramm, welches ein herkömmliches System zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegerät (OBC) illustriert;
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2 ist ein Diagramm, welches ein System zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert;
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3 ist ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert;
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4 ist ein Diagramm, welches eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung eines OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert; und
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5 ist ein Graph, der Wirkungen der Ausgangsanschlussschutzvorrichtung des OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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Im Folgenden werden verschiedene Vorrichtungen und Verfahren gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung/Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. Der Fachmann würde erkennen, dass die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise modifiziert werden können, ohne dabei vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Des Weiteren beziehen sich in der Beschreibung gleiche Bezugszeichen durchgehend auf gleiche Elemente.
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Die hier benutzte Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens von konkreten Ausführungsformen und soll keine Beschränkung der Offenbarung darstellen. Wie hier benutzt, werden die Endungen „Modul“ und „Einheit“ von Elementen hierin zum Erleichtern der Beschreibung benutzt und können daher austauschbar benutzt werden und haben keine unterscheidbare Bedeutungen oder Funktionen. Die Singularform „ein“, „eine“ und „die/der“ sollen, soweit der Zusammenhang nicht deutlich auf etwas anderes hinweist, auch die Pluralformen umfassen. Es soll weiter klar sein, dass die in dieser Beschreibung benutzten Ausdrücke „umfassen“ und/oder „umfassend“ das Vorhandensein der genannten Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Wenn hier verwendet, weist der Begriff „und/oder“ einzelne und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Gegenstände auf.
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Es versteht sich, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeugs...“ oder andere ähnliche Ausdrücke, die hier benutzt werden, Motorfahrzeuge im Allgemeinen, wie zum Beispiel Personenfahrzeuge, inklusive Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, inklusive einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen aufweist, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere alternativtreibstoffbetriebene Fahrzeuge (z.B. Treibstoffe, die von anderen Rohstoffen als Erdöl abstammen) aufweist. Wenn hier darauf Bezug genommen wird, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Zusätzlich versteht es sich, dass ein oder mehrere der folgenden Verfahren oder deren Aspekte durch mindestens eine Steuerung ausgeführt werden können. Der Begriff „Steuerung“ kann sich auf ein Hardwaregerät mit einem Speicher und einem Prozessor beziehen. Der Speicher ist zum Speichern von Programmbefehlen eingerichtet und der Prozessor ist speziell programmiert, die Programmbefehle auszuführen, um einen oder mehrere Prozesse auszuführen, die im Folgenden weiter beschrieben sind. Weiter versteht es sich, dass die folgenden Verfahren durch eine Vorrichtung, aufweisend eine Steuerung in Verbindung mit einer oder mehreren anderen Komponenten, ausgeführt werden können, wie es einer Person mit gewöhnlichen fachlichen Fähigkeiten ersichtlich wäre.
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Des Weiteren kann die Steuerung der vorliegenden Offenbarung als ein nicht-flüchtiges, computerlesbares Medium auf einem durch einen Prozessor, einer Steuerung oder Ähnlichen ausführbare Programmbefehle enthaltenen computerlesbaren Medium verwirklicht sein. Beispiele von computerlesbaren Medien umfassen ROM, RAM, Compact Disc(CD)-ROMs, Magnetbänder, Floppy Disks, Flash-Laufwerke, Smartkarten und optische Datenspeichergeräte, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Das computerlesbare Aufnahmemedium kann auch in einem netzwerkgekoppelten Computersystem verteilt werden, so dass das computerlesbare Medium in verteilter Weise gespeichert und ausgeführt wird, z. B. mittels eines Telematik-Servers oder einem Controller Area Networks (CAN).
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Beim Beschreiben der vorliegenden Offenbarung wird, falls festgestellt wird, dass die ausführliche Beschreibung einer ähnlichen bekannten Funktion oder Konstruktion den Umfang der vorliegenden Offenbarung unnötigerweise mehrdeutig wiedergibt, auf deren ausführliche Beschreibung verzichtet.
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Ein herkömmliches Verfahren zum Schützen eines Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegeräts (OBC) wird mit Bezug auf 1 beschrieben und anschließend werden dessen Einschränkungen und Probleme beschrieben.
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Danach wird ein System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf 2 beschrieben und anschließend wird das Verfahren zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs mit Bezug auf 3 beschrieben. Die interne Konfiguration der Vorrichtung zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs wird mit Bezug auf 4 ausführlich beschrieben.
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1 ist ein Diagramm, das ein allgemeines System zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines On-board-Ladegeräts (OBC) illustriert.
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Wie 1 zeigt, sind ein OBC 100 und eine Batterie 300 parallel verbunden mit einem dazwischen eingefügten OBC-Relais 400. Ein anderes Hochspannungsteil 600 ist mit dem OBC 100 parallel verbunden.
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Das Relais steuert (d.h. schaltet) eine andere elektrische Schaltung gemäß dem Vorhandensein/der Abwesenheit oder eines Pegels eines elektrischen Eingangs entsprechend einer vorbestimmten Menge von Elektrizität an/aus. Beispielsweise führt das OBC-Relais 400 eine Schaltfunktion zum Verbinden oder Trennen des OBCs 100 und der Batterie abhängig davon durch, ob ein Ladevorgang ausgeführt wird. Mit anderen Worten, trennt das OBC-Relais 400 eine Hochspannung zur Sicherheit der Benutzer ab, wenn kein Ladevorgang ausgeführt wird. Wenn der Ladevorgang anfängt, wird das OBC-Relais 400 angesteuert und die Batterie 300 und das OBC 100 sind elektrisch verbunden, wodurch elektrische Energie bereitgestellt wird.
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Wenn das OBC 100 und die Batterie 300 zum Laden verbunden sind, können, falls eine Spannungsdifferenz entlang dem OBC-Relais 400 auftritt, Überspannung und -strom zwischen dem Kondensator des Ausgangsanschlusses des OBCs und der parasitären induktiven Komponente entlang des Hochspannungspfads erzeugt werden.
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Die Überspannung und -strom können eine elektronische Schaltung beeinflussen, die Hardwarekomponente des Ausgangsanschlusses des OBCs beschädigend oder zerstörend. Ein herkömmliches Verfahren zum Lösen des oben beschriebenen Problems umfasst ein Verfahren des Reduzierens einer Spannungsdifferenz durch Laden des Kondensators des Ausgangsanschlusses des OBCs mittels eines in der Batterie 300 enthaltenen Vorladewiderstands.
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Wenn das Verfahren gemäß 1 eingesetzt wird, ist eine zusätzliche Schaltung nicht erforderlich, da der in der Hochspannungsbatterie enthaltene Vorladewiderstand benutzt wird. Wenn jedoch der Kondensator des Eingangsanschlusses des Hochspannungsteils 600 nicht entladen ist, kann ein Ladevorgang nicht durchgeführt werden. Dieses Verfahren ist daher eingeschränkt.
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Das Verfahren des Reduzierens der Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs 100 und der Spannung der Batterie 300 weist ein Verfahren des Hinzufügens eines Vorladewiderstands zum OBC-Relais 400 zum Verhindern von Überspannung und -strom auf. In diesem Verfahren kann ein Ladevorgang ohne Einschränkung durchgeführt werden, da der Vorladewiderstand im Ausgangsanschluss des OBCs 100 enthalten ist, jedoch sollte eine zusätzliche Schaltung montiert werden. Die zusätzliche Schaltung erhöht die Kosten. Zusätzlich kann ein Versagen des OBC-Relais 400 oder die Komplexität einer Diagnoselogik zunehmen.
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Dementsprechend schlägt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren des Reduzierens von Überspannung und -strom durch Steuern der Spannung des Ausgangsanschlusses des OBCs 100 vor, ohne dass ein zusätzlicher Vorladewiderstand benutzt wird.
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Im Folgenden wird das System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs mit Bezug auf 2 beschrieben.
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2 ist ein Diagramm, das ein System zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Wie 2 zeigt, kann das System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ein OBC 100, eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung 200, eine Batterie 300, ein OBC-Relais 400 und ein Batteriemanagementsystem (BMS) 500 aufweisen.
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Die in 2 gezeigten Komponenten sind nicht wesentlich, sondern lediglich für Demonstrationszwecke illustriert. Das System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs kann daher mehr Komponenten oder weniger Komponenten aufweisen.
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Im Folgenden werden die Komponenten ausführlich beschrieben.
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Das OBC 100 ist ein in einem Fahrzeug, insbesondere einem umweltfreundlichen Fahrzeug (z.B. einem Elektrofahrzeug, einem Hybrid-Elektrofahrzeug und dergleichen) montiertes Ladegerät und kann eine Umwandlung von elektrischer Energie, die von einer Wechselstromversorgung empfangen wurde, in eine Gleichstromspannung durchführen und den Ladevorgang entsprechend den Eigenschaften der Batterie 300 steuern.
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Die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung 200 vergleicht die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs 100 und der Spannung der Batterie 300 mit einem Schwellenwert und steuert die Verbindung des OBCs 100 und der Batterie 300.
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Die Batterie 300 kann dem Fahrzeug Antriebsleistung bereitstellen. Wenn ein Ladevorgang durchgeführt wird, ist die Batterie ein endgültiger Bestimmungsort von Leistung und kann, falls ein Ladevorgang nicht durchgeführt wird, dem Motor und elektrischen Teilen des Fahrzeugs Leistung bereitstellen.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann die Batterie 300 zum Bereitstellen von Antriebskraft eine Hochspannungsbatterie mit einer relativ hohen Energiedichte und Ausgangsdichte sein.
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Das OBC-Relais 400 kann abhängig davon, ob ein Ladevorgang durchgeführt wird, eine Schaltfunktion zum Verbinden oder Trennen des OBCs 100 und der Batterie 300 durchführen.
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Das BMS 500 bezieht sich auf ein System zum Überwachen von Überladen und Überhitzen der Batterie und Explosionen der Batterie aufgrund eines externen Stoßes. Im Allgemeinen hat eine Hochkapazitätsbatterie ein BMS und ein Elektrofahrzeug hatte ebenfalls ein BMS.
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Das BMS überwacht den Zustand der Batterie anhand einer Vielfalt von Informationen. Die den Batteriezustand anzeigende Information kann eine Batteriespannung, eine Temperatur, den Ladezustand, den Batteriegesundheitszustand, den Luftstrom, den Eingang/Ausgangszustand des Stroms, usw., beinhalten. Zusätzlich kann das BMS die für die Stromversorgung der Batterie notwendige Berechnung anhand der oben beschriebenen Informationen durchführen und kann mit einem externen Gerät zum Übertragen und Empfangen einer Vielzahl von Informationen verbunden sein.
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Obwohl das BMS in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung als das System zur Handhabung und Steuerung der Hauptbatterie angewandt wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
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3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Schützen des Ausgangsanschlusses eines OBCs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Wie in 3 gezeigt, ist eine Elektrofahrzeugversorgungsausrüstung (electric vehicle supply equipment, EVSE) mit dem OBC verbunden. Wenn die EVSE mit dem OBC verbunden ist, wird eine Ladesequenz ausgeführt (S110).
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Die Verbindung zwischen der EVSE und dem OBC kann durch Erfassen der am Eingangsanschluss des OBC angelegten Spannung oder Stroms bestätigt werden.
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Die Batterie weist ein Hauptrelais auf und die Ausgangsspannung des OBCs wird durch Ansteuern (d.h. Anschalten) des Hauptrelais an die Batterie angelegt (S120). Dementsprechend wird, falls die Ladesequenz ausgeführt wird, das Hauptrelais angesteuert, um den OBC und die Hochspannungsbatterie zu verbinden.
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Das OBC speichert elektrische Energie im Kondensator des Ausgangsanschlusses und eine Ausgangsspannung wird am Kondensator erzeugt.
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Wie oben beschrieben, sollte, da Überspannung und -strom durch die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Hochspannungsbatterie erzeugt werden kann, die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Hochspannungsbatterie reduziert werden bevor das OBC-Relais angesteuert wird.
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Die Ausgangsspannung des OBCs wird in Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gesteuert, um die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Hochspannungsbatterie zu reduzieren (S130). Die Spannungsdifferenz kann durch Steuern der Spannung am Kondensator des Ausgangsanschlusses des OBCs reduziert werden. Die Spannung am Kondensator kann im Wesentlichen durch das OBC gesteuert werden, da die Spannung der Batterie einen konstanten Wert zum Bereitstellen von Energie an das Fahrzeug aufweist.
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Der OBC kann einen Leistungsfaktorkorrektor (power factor corrector, PFC), einen DC/DC-Wandler (bzw. AC/DC-Wandler) und einen Ausgangskondensator aufweisen. Der PFC ist für das Reduzieren von Leistungsverlusten, die während eines Wandelvorgangs von Wechselstromleistung in Gleichstromleistung auftreten, zuständig.
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Der DC/DC-Wandler ist für das Erhöhen oder Erniedrigen der Spannung zuständig und der Ausgangskondensator ist für das Laden von elektrischer Energie, die vom DC/DC-Wandler empfangen wurde, zuständig.
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Während des Ladeprozesses durch das OBC wird der Ausgangskondensator durch den PFC und den DC/DC-Wandler mit elektrischer Energie geladen und die Ausgangsspannung des OBCs wird am Ausgangskondensator erzeugt. Das heißt, während das OBC die Ausgangsspannung steuert, wird der Spannungspegel am Ausgangskondensator gesteuert. Im Allgemeinen kann der Spannungspegel über die Ladezeit gesteuert werden.
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Mit Ablauf der Ladezeit des OBCs ist, falls die Spannungsdifferenz am Ausgangskondensator kleiner als ein Schwellenwert ist („Ja“ in S140), es möglich, einen Schaden, der durch die von der Spannungsdifferenz erzeugten Überspannung und -strom verursacht wird, zu verhindern.
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Dementsprechend steuert die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung das OBC-Relais an, um das OBC und die Batterie zu verbinden (S150).
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Die Batterie wird auf Grund der Verbindung über die am Ausgangskondensator des OBCs erzeugte Spannung mit elektrischer Energie geladen (S160).
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Mit Ablauf der Ladezeit des OBCs können, falls die Spannungsdifferenz am Ausgangskondensator einen Schwellenwert überschreitet („Nein“ in S140), durch die Spannungsdifferenz Überspannung und -strom erzeugt werden.
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Um den Ablauf der Ladezeit abzuwarten, wird das OBC-Relais bis der am Ausgangskondensator des OBCs angelegte Spannungspegel der Spannung der Batterie im Wesentlichen gleich geworden ist, nicht angesteuert. Nachdem eine zusätzliche Ladezeit abgelaufen ist, wird, falls die am Ausgangskondensator des OBCs erzeugte Spannung im Wesentlichen gleich der Spannung der Batterie geworden ist und die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellenwert ist, das OBC-Relais angesteuert.
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4 ist ein Diagramm, das eine Ausgangsanschlussschutzvorrichtung eines OBCs gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Wie in 4 gezeigt, kann die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Kommunikationseinheit 210, eine Bestimmungseinheit 220, einen Speicher 230 und eine Steuerung 240 aufweisen.
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Die in 4 gezeigten Komponenten sind nicht wesentlich und die Ausgangsanschlussschutzvorrichtung des OBCs kann mehr Komponenten oder weniger Komponenten aufweisen.
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Im Folgenden werden die Komponenten ausführlich beschrieben.
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Die Kommunikationseinheit 210 sendet und empfängt ein Steuersignal und Informationen zum Schützen des Ausgangsanschlusses an das und von dem OBC 100, dem BMS 500 und dem OBC-Relais 400, die im System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs enthalten sind.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung empfängt die Kommunikationseinheit 210 die Ausgangsspannung des OBCs 100 und empfängt die Spannung der Hochspannungsbatterie 300 vom BMS 500.
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Die Bestimmungseinheit 220 berechnet die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung und der Spannung der Batterie, die von der Kommunikationseinheit 210 empfangen wurden und vergleicht die Spannungsdifferenz mit dem Schwellenwert. Falls die Spannungsdifferenz kleiner als der Schwellenwert ist, sendet die Kommunikationseinheit 210 ein Ansteuersignal an das OBC-Relais.
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Der Speicher 230 ist ein Speicherplatz und/oder ein Speicherbereich zum Speichern eines vorbestimmten Programms zum Steuern des Gesamtbetriebs der Ausgangsanschlussschutzvorrichtung 200 des OBCs und der Daten-Eingabe/Ausgabe wenn Operationen durch das Programm ausgeführt werden und weist einen elektrisch löschbaren und programmierbaren Nur-lese-Speicher (EEPROM), einen Flash-Speicher (FM), eine Festplatte, usw., auf.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Speicher 230 Informationen über einen Referenzwert abspeichern. Der Referenzwert kann vorbestimmt und abgespeichert sein, um so Beschädigung des Ausgangskondensators des OBCs zu verhindern. Zusätzlich kann der Speicher 230 die Information und das Signal, die mit dem im System zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs enthaltenen OBC 100, dem BMS 500 und dem OBC-Relais 400 ausgetauscht werden, speichern.
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Um den Gesamtbetrieb der Ausgangsanschlussschutzvorrichtung 200 für den OBC zu steuern, kann die Steuerung 240 Datenverarbeitung und Berechnungen durchführen.
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In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung steuert die Steuerung 240 die Übertragung von Spannungsinformationen von der Kommunikationseinheit 210 an die Bestimmungseinheit 220 und die Übertragung der zum Ausführen der Funktion der Bestimmungseinheit 220 notwendigen Informationen aus dem Speicher 230.
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5 ist ein Graph, der die Wirkungen der Ausgangsanschlussschutzvorrichtung des OBCs gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung illustriert.
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Wie in 5 gezeigt, können die Wirkungen von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung über einen Vergleich zwischen dem die Wirkungen der Vorrichtung ohne die verbesserte Logik zeigenden Graph und dem die Wirkungen der Vorrichtung mit der verbesserten Logik zeigenden Graph bestätigt werden.
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Die Graphen unterscheiden sich durch einen Schritt zum Steuern der Ausgangsspannung des OBCs, der zwischen einem OBC-Relais-AUS-Schritt und einem OBC-Relais-AN-Schritt im die Wirkungen der Vorrichtung ohne die verbesserte Logik zeigenden Graphen angeordnet ist.
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Wie oben beschrieben, bezieht sich der Schritt des Steuerns der Ausgangsspannung des OBCs auf einen Schritt in dem, wenn die Spannungsdifferenz zwischen der Ausgangsspannung des OBCs und der Spannung der Batterie einen Schwellenwert überschreitet, das OBC-Relais nicht angesteuert wird, um die Erzeugung von Überspannung und -strom durch die Spannungsdifferenz zu vermeiden.
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In dem die Wirkungen der Vorrichtung ohne verbesserte Logik zeigenden Graphen werden kontinuierlich Überspannung und -strom für eine vorbestimmte Zeit erzeugt. Im Unterschied dazu, nimmt in dem die Wirkungen der Vorrichtung mit der verbesserten Logik zeigenden Graphen die Spannung zu, bis die Ausgangsspannung des OBCs der Spannung der Batterie gleich geworden ist, um die Spannungsdifferenz zu reduzieren.
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Wirkungen des Verfahrens und der Vorrichtung zum Schützen des Ausgangsanschlusses des OBCs gemäß der vorliegenden Offenbarung sind wie folgt.
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Erstens ist es durch Steuern der Ausgangsspannung des OBCs beim Eintreten der Ladesequenz möglich, den Ausgangsanschluss des OBCs zu schützen. Zweitens ist es möglich, die Kosten zu reduzieren, da der Ausgangsanschluss des OBCs ohne das Hinzufügen einer Schaltung zu einem herkömmlichen OBC geschützt werden kann.
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Der Fachmann erkennt, dass die vorliegende Offenbarung auf anderen konkreten Wegen als den hier dargelegten ausgeführt werden kann, ohne von den wesentlichen Eigenschaften der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Dementsprechend soll die obige ausführliche Beschreibung unter keinen Aspekten als die vorliegende Offenbarung beschränkend ausgelegt werden und soll als beispielhaft betrachtet werden. Der Umfang der vorliegenden Offenbarung soll durch vernünftige Interpretation der beigefügten Ansprüche bestimmt werden und alle ohne das Verlassen der vorliegenden Offenbarung gemachten äquivalenten Modifikationen sollen von den folgenden Ansprüchen umfasst sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2015-0145137 [0001]
