DE102015215675B4

DE102015215675B4 - Stromversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015215675B4
Application number: DE102015215675.3A
Authority: DE
Inventors: Kazuyoshi Kuramochi
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2022-05-12
Anticipated expiration: 2035-08-19
Also published as: JP2016046851A; DE102015215675A1

Abstract

Stromversorgungsvorrichtung (3), umfassend:einen Kondensator (15) in einer Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen einer Strom erzeugenden Einheit (2) und einer mit Strom versorgten Einheit (4);ein Hauptrelais (12) in der Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen der Strom erzeugenden Einheit (2) und dem Kondensator (15);ein Vorladerelais (11), das in der Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen der Strom erzeugenden Einheit (2) und dem Kondensator (15) angeordnet ist und das das Hauptrelais (12) überbrückt und das in Serie mit einem Widerstand (13) verbunden ist;eine Spannungsdetektionseinheit (16), die dazu ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen Kondensatoranschlüssen des Kondensators (15) zu detektieren; undein Relaissteuermodul (21) zum Steuern des Hauptrelais (12) und des Vorladerelais (11),wobei das Relaissteuermodul (21) die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit einer ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls, welches mit dem Einschalten des Vorladerelais (11) beginnt, vergleicht und das Hauptrelais (12) einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und das Vorladerelais (11) dann ausschaltet,wobei, falls eine vorgegebene Bedingung bei Ablauf des ersten Zeitintervalls erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschritten hat,das Relaissteuermodul (21) einen zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall durchführt, um einen Vergleich zwischen der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und der ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls durchzuführen, und das Hauptrelais (12) einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und das Vorladerelais (11) dann ausschaltet,dadurch gekennzeichnet, dassdas Relaissteuermodul (21) zeitweilig das Vorladerelais (11) aus und unmittelbar wieder einschaltet vor der Durchführung des zweiten Vergleichs über das zweite vorgegebene Zeitintervall.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung, die verhindert, dass eine Einschaltstromspitze von einer Strom erzeugenden Einheit zu einer mit Strom versorgten Einheit fließt.
[Allgemeiner Stand der Technik]
Eine Stromversorgungsvorrichtung ist zwischen einer Strom erzeugenden Einheit, wie z.B. einem Stromnetz, und einer mit Strom versorgten Einheit, wie z.B. einer elektrischen Last, vorgesehen. Diese Stromversorgungsvorrichtung richtet Wechselstrom mit einem Gleichrichter gleich und glättet den gleichgerichteten Strom mit einem Kondensator.
JP 2010 - 178 413 A offenbart, als konventionelle Stromversorgungsvorrichtung dieser Art, eine Stromversorgungsvorrichtung, in der ein Vorladerelais parallel zu einem Hauptrelais geschaltet wird und ein Widerstand in Serie mit dem Vorladerelais geschaltet ist.
Die Stromversorgungsvorrichtung nach JP 2010 - 178 413 A verhindert den Fluss von einer Einschaltstromspitze durch den Kondensator, wenn das Hauptrelais eingeschaltet wird und die Stromversorgung beim Einschalten des Hauptrelais nach vorherigem Einschalten des Vorladerelais, um den Kondensator mit durch den Widerstand begrenzten Strom zu laden, an die elektrische Last beginnt.
Diese Stromversorgungsvorrichtung stellt eine Fehlerbenachrichtigung bei der Feststellung bereit, dass die Stromversorgungsvorrichtung ausgefallen ist, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen eine Schwellwertspannung zur Ausfallbestimmung vor Ablauf eines vorgegebenen Zeitintervalls, das direkt nach dem Einschalten des Vorladerelais beginnt, nicht überschreitet, und die Vorrichtung wird der elektrischen Last keine Stromversorgung zur Verfügung stellen, was durch das Einschalten des Hauptrelais eingeleitet wird.
[Stand der Technik]
Die DE 11 2012 006 781 T5 offenbart eine Stromversorgungsvorrichtung mit einem Kondensator, der in einer Stromversorgungsleitung zwischen einer Strom erzeugenden Einheit und einer mit Strom versorgten Einheit angeordnet ist, mit einem Hauptrelais, das in der Stromversorgungsleitung zwischen der Strom erzeugenden Einheit und dem Kondensator angeordnet ist, mit einem Vorladerelais, das in der Stromversorgungsleitung zwischen der Strom erzeugenden Einheit und dem Kondensator angeordnet ist und das das Hauptrelais überbrückt und das in Serie mit einem Widerstand verbunden ist, mit einer Spannungsdetektionseinheit, die dazu ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators zu detektieren, und mit einem Relaissteuermodul zum Steuern des Hauptrelais und des Vorladerelais. Das Relaissteuermodul vergleicht die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit einer ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls, welches mit dem Einschalten des Vorladerelais beginnt, und schaltet das Hauptrelais ein, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und schaltet das Vorladerelais dann aus. Wenn bei Ablauf des ersten Zeitintervalls eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschritten hat, führt das Relaissteuermodul einen zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall durch, um einen Vergleich zwischen der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und der ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls durchzuführen, und schaltet das Hauptrelais ein, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und schaltet das Vorladerelais dann aus.
Die CN 102 386 655 A offenbart ein Verfahren zur Steuerung des Vorladens für eine Fahrzeugmotorsteuerung. Messwerte, die vor und nach dem Start der Vorladung erhalten werden, werden verglichen, um zu beurteilen, ob die Vorladung gestartet ist oder nicht, und Messwerte, die nach dem Start der Vorladung und dem Ende der Vorladung erhalten werden, werden verglichen, um zu beurteilen, ob die Vorladung beendet ist oder nicht.
Die JP H02 - 246 778 A offenbart eine Wechselrichtereinheit, die einen Vorwärtswandlerabschnitt, einen Glättungskondensator und einen Sperrwandlerabschnitt umfasst. Darüber hinaus sind ein Schaltelement, ein parallel dazu geschalteter Strombegrenzungswiderstand und eine Schaltelement-Steuerschaltung vorgesehen, um einen Stoßstrom beim Durchschalten einer Stromquelle zu verhindern. Eine Schaltung zur Erfassung der Zwischenkreisspannung, eine Spannungsspeicherschaltung und eine Differenzschaltung sind ebenfalls vorhanden. Das Schaltelement wird ausgeschaltet, wenn der Differenzausgang größer als ein bestimmter Pegel ist, und zu einem Zeitpunkt eingeschaltet, wenn der Differenzausgang unter den bestimmten Pegel fällt.
[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technische Problemstellung]
In der in JP 2010 - 178 413 A beschriebenen Stromversorgungsvorrichtung kann jedoch, aufgrund einer Temperatureigenschaft und einer Stück-zu-Stück-Variation der Schaltelemente, die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die Schwellwertspannung zur Ausfallbestimmung vor Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls nicht überschreiten, auch wenn die Stromversorgungsvorrichtung nicht ausgefallen ist.
Daher wirft die in JP 2010 - 178 413 A beschriebene Stromversorgungsvorrichtung das Problem auf, dass sie der mit Strom versorgten Last in Folge der Temperatureigenschaft und Stück-zu-Stück-Variation der Schaltelemente eventuell keinen Strom zur Verfügung stellt.
Dementsprechend besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Stromversorgungsvorrichtung bereitzustellen, welche das Auftreten des Falles reduziert, dass, aufgrund der Temperatureigenschaft und Stück-zu-Stück-Variation der Schaltelemente, der stromversorgten Last kein Strom zur Verfügung gestellt wird.
[Lösung des Problems]
Eine Stromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Kondensator in einer Stromversorgungsleitung zwischen einer Strom erzeugenden Einheit und einer mit Strom versorgten Einheit; einen Hauptschalter in der Stromversorgungsleitung zwischen der Strom erzeugenden Einheit und dem Kondensator; ein Vorladerelais in der Stromversorgungsleitung zwischen der Strom erzeugenden Einheit und dem Kondensator, das das Hauptrelais überbrückt, und einen Widerstand, der in Serie zu diesem Vorladerelais verbunden ist; eine Spannungsdetektionseinheit, die konfiguriert ist, die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators zu detektieren; und ein Relaissteuermodul zum Steuern des Haupt- und Vorladerelais, wobei das Relaissteuermodul vor Ablauf eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls, das mit Beginn des Einschaltens des Vorladerelais beginnt, einen Vergleich der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit einer ersten Schwellwertspannung durchführt und das Hauptrelais einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und dann das Vorladerelais ausschaltet, wobei das Relaissteuermodul einen zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall durchführt, wenn eine vorgegebene Bedingung bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat, um einen Vergleich der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit der ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls durchzuführen, und das Hauptrelais einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und dann das Vorladerelais ausschaltet. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Relaissteuermodul zeitweilig das Vorladerelais aus und unmittelbar wieder einschaltet vor der Durchführung des zweiten Vergleichs über das zweite vorgegebene Zeitintervall.
[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
Gemäß der vorliegenden Erfindung schaltet das Relaissteuermodul, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls, das mit dem Einschalten des Vorladerelais beginnt, nicht erreicht oder überschritten hat, das Hauptrelais ein, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen vor Ablauf eines zusätzlichen zweiten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist.
Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, die mit Strom versorgte Last mit Strom zu versorgen. Daher reduziert dies den Einfluss der Temperatureigenschaft und Stück-zu-Stück-Variation der Schaltelemente, die eventuell die Stromversorgung zur mit Strom versorgten Last unterbrechen.
Figurenliste

1 ist ein Blockschaltdiagramm eines Batterieladesystems einschließlich der Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Flussdiagramm, das zeigt, wie das Hauptrelais und das Vorladerelais in der Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform gesteuert werden.
3 ist ein Zeitdiagramm, das die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und ein Ergebnis der Bestimmung, wenn der Einschaltzustand des Vorladerelais in der Stromversorgungsvorrichtung verlängert wird, gemäß einer Ausführungsform zeigt.
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und ein Ergebnis der Bestimmung, wenn das Vorladerelais zeitweilig ausgeschaltet und wieder eingeschaltet wird, in der Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und ein Ergebnis der Bestimmung, wenn ein Wiederholungsversuch gerechtfertigt ist, in der Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Blockschaltdiagramm eines Ladesystems einschließlich einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

[Beschreibung der Ausführungsformen]
Bezugnehmend auf die 1 bis 6 wird eine Stromversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Folgenden beschrieben.
Die Beschreibung beginnt mit ihrem Aufbau. 1 ist ein Blockschaltdiagramm eines Batterieladesystems 1, das eine Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst.
Wie in 1 gezeigt, umfasst das Batterieladesystem 1 ein Stromnetz 2, die Stromversorgungsvorrichtung 3 und einen Hochspannungsakkumulator 4. Das Batterieladesystem 1 wandelt mit der Stromversorgungsvorrichtung 3 Wechselstrom von einer Strom versorgenden Einheit, wie z.B. dem Stromnetz 2, durch Gleichrichtung und Glättung in Gleichstrom um und speichert diesen, durch Umwandlung gewonnenen, Gleichstrom in einer mit Strom versorgten Einheit, wie dem Hochspannungsakkumulator 4.
Die Stromversorgungsvorrichtung 3 weist Stromversorgungsleitungen 9, 10, einen Gleichrichter 14, einen Kondensator 15, eine Spannungsdetektionsschaltung 16, eine Aufladeschaltung 17, ein Hauptrelais 12, ein Vorladerelais 11 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 20 auf.
Die Stromversorgungsleitungen 9, 10 koppeln das Stromnetz 2 elektrisch mit dem Hochspannungsakkumulator 4. Auf der Seite des Stromnetzes 2 weisen die Stromversorgungsleitungen 9, 10 Eingangsklemmen 5, 6 auf und von den Eingangsklemmen 5, 6 fließt Wechselstrom von dem Stromnetz 2 zu der Stromversorgungseinrichtung 3.
Auf Seite des Hochspannungsakkumulators 4 weisen die Stromversorgungsleitungen 9, 10 Ausgangsklemmen 7, 8 auf. Nach der Umwandlung in Gleichstrom durch die Stromversorgungsvorrichtung 3 wird von den Ausgangsklemmen 7, 8 dem Hochspannungsakkumulator 4 Strom zugeführt.
Eine der Stromversorgungsleitungen 9, 10 ist eine positive Ladungsleitung und die andere ist eine negative Ladungsleitung.
Der Gleichrichter 14 und der Kondensator 15 sind relativ zu den Stromversorgungsleitungen 9, 10 parallel geschaltet. Der Gleichrichter 14 richtet den ihm von dem Stromnetz 2 zugeführten Wechselstrom gleich. Der Kondensator 15 glättet den von dem Gleichrichter 14 gleichgerichteten Strom.
Die Spannungsdetektionsschaltung 16 ist parallel geschaltet relativ zu den Stromversorgungsleitungen 9, 10, um eine Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 zu detektieren, und stellt der ECU 20 ein Detektionssignal oder ein Spannungssignal bereit. Die Spannungsdetektionsschaltung 16 stellt eine wie beanspruchte Spannungsdetektionseinheit dar.
Die Aufladeschaltung 17 ist in Serie relativ zu den Stromversorgungsleitungen 9, 10 geschaltet, um den Hochspannungsakkumulator 4 mit Strom, der von dem Gleichrichter 14 gleichgerichtet und von dem Kondensator 15 geglättet wird, zu laden. Die Aufladeschaltung 17 ist elektrisch mit der ECU 20 gekoppelt und wird durch ein Aufladesteuersignal von einem Modul zur Generation des Aufladesteuersignals 22 in der ECU 20 angesteuert.
Das Hauptrelais 12 ist in der Stromversorgungsleitung 9 zwischen dem Stromnetz 2 und dem Kondensator 15 angeordnet. Das Vorladerelais 11 ist in der Stromversorgungsleitung 9 zwischen dem Stromnetz 2 und dem Kondensator 15 so angeordnet, dass es das Hauptrelais 12 überbrückt. Ein Widerstand 13 ist in Serie mit dem Vorladerelais 11 verbunden.
Das Hauptrelais 12 und das Vorladerelais 11 sind elektrisch mit der ECU 20 gekoppelt und dergestalt angesteuert, dass sie von der ECU 20 ein- oder ausgeschaltet werden. Bezüglich des Hauptrelais 12 und des Vorladerelais 11 bringt die Formulierung „das Haupt- oder Vorladerelais ist eingeschaltet“ zum Ausdruck, dass deren elektrische Kontakte geschlossen sind, um eine Stromleitung durch die Stromversorgungsleitung 9 zu erlauben, und die Formulierung „das Haupt- oder Vorladerelais ist ausgeschaltet“ bringt zum Ausdruck, dass deren elektrische Kontakte geöffnet sind, um die Stromleitung durch die Stromversorgungsleitung 9 zu unterbrechen.
Die ECU 20 umfasst einen Mikrocomputer, umfassend eine zentrale Recheneinheit (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), eine Ein-/Ausgangsschnittstelle, und dergleichen.
In der ECU 20 werden in dem Festwertspeicher Programme, verschiedene Kontrollparameter und dergleichen mehr gespeichert, und die zentrale Recheneinheit nutzt eine zeitweilige Speicherfunktion des Arbeitsspeichers und führt eine Signalverarbeitung gemäß der auf dem Festwertspeicher zuvor gespeicherten Programme durch.
Die ECU 20 steuert die Ein- und Ausschaltoperationen des Hauptrelais 12 und des Vorladerelais 11, basierend auf der von der Spannungsdetektionsschaltung 16 detektierten Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15. Daraus folgt, dass die ECU 20 ein Relaissteuermodul 21 umfasst. Zusätzlich umfasst die ECU 20 ein Modul zur Generation des Aufladesteuersignals 22, das dazu konfiguriert ist, ein Aufladesteuersignal zu generieren, und ein Modul zur Ausfallbestimmung 23, das dazu konfiguriert ist, zu bestimmen, ob die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist oder nicht.
Im Folgenden wird der Betrieb beschrieben. 2 zeigt ein Flussdiagramm des Betriebs, wenn die ECU 20 das Vorladerelais 11 und das Hauptrelais 12 steuert.
Wie in 2 gezeigt, schaltet die ECU 20 in Schritt S1 zuerst das Vorladerelais 11 ein. Dann wird der Kondensator 15 mit Strom geladen, der durch den Widerstand 31 begrenzt ist und zu dem Vorladerelais 11 in Serie geschaltet ist. Die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 steigt unverzüglich nach dem Ladebeginn des Kondensators 15 graduell an.
Im nächsten Schritt S2 vergleicht die ECU 20 die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die von der Spannungsdetektionsschaltung 16 detektiert wird, mit einer ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls, welches mit dem Einschalten des Vorladerelais 11 beginnt, und die ECU 20 bestimmt, ob die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung ist.
Wenn in Schritt S2 die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, schaltet die ECU 20 das Hauptrelais 12 in Schritt S8 ein, und dann veranlasst die ECU 20 das Modul zur Generation des Aufladesteuersignals 22 ein Aufladesteuersignal für die Aufladeschaltung 17 bereit zu stellen, um ein Laden des Hochspannungsakkumulators 4 zu starten.
Im Folgenden schaltet in Schritt S7 die ECU 20 das Vorladerelais 11 aus und der Algorithmus dieses Flussdiagramms endet.
Wenn die Spannung in Schritt S2 zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat, bestimmt die ECU 20 in Schritt S3, ob eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist oder nicht. Die vorgegebene Bedingung in Schritt S3 ist eine Bedingung, die erfüllt ist, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls detektiert wird, gleich oder größer als eine zweite Schwellwertspannung ist. Die zweite Schwellwertspannung ist kleiner als die erste Schwellwertspannung.
Die vorgegebene Bedingung in Schritt S3 kann eine Bedingung sein, die erfüllt ist, wenn eine Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird, gleich oder größer als ein erster Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist.
Wenn in Schritt S3 festgestellt wird, dass die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt ist, schaltet das Modul zur Ausfallbestimmung 23 der ECU 20 das Vorladerelais 11 in Schritt S7 bei der Feststellung aus, dass die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist, und der Algorithmus dieses Flussdiagramms endet.
In diesem Fall wird der Hochspannungsakkumulator 4 nicht geladen. Dass die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist, kann angezeigt werden, wenn in Schritt S3 bestimmt worden ist, dass die vorgegebene Bedingung nicht erfüllt wurde.
Wenn in Schritt S3 bestimmt wird, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, führt die ECU 20 in Schritt S4 eine wiederholte Verarbeitung durch. In dieser wiederholten Verarbeitung bestimmt die ECU 20, dass der Einschaltzustand des Vorladerelais 11 zu verlängern ist.
In dieser wiederholten Verarbeitung kann die ECU 20 zeitweilig das Vorladerelais 11 ein- und wieder ausschalten, zusätzlich zum Verlängern des Einschaltzustands des Vorladerelais 11.
Nachfolgend vergleicht die ECU 20 in Schritt S5 die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 mit der ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls, und bestimmt, ob die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung ist. Es wird darauf hingewiesen, dass der Beginn des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls mit dem Ende des ersten vorgegebenen Zeitintervalls übereinstimmt. Die Verarbeitung in Schritt S5 entspricht dem zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall, wie beschrieben. Die Verarbeitung in Schritt S5 wird im Folgenden als „zweiter Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall“ bezeichnet.
In Schritt S5 veranlasst die ECU 20 den Algorithmus zu Schritt S8 zu springen, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung ist. Dadurch wird das Hauptrelais 12 eingeschaltet.
Wenn in Schritt S5 die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die vor Ablauf des zweiten vorbestimmten Zeitintervalls detektiert wird, die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschreitet, bestimmt die ECU 20 in Schritt S6, ob die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die bei Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist.
Wenn in Schritt S6 die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen den zweiten Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung nicht erreicht oder überschreitet, schaltet das Modul zur Ausfallbestimmung 23 der ECU 20 das Vorladerelais 11 bei der Feststellung aus, dass die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist, und beendet den Algorithmus dieses Flussdiagramms.
Wenn in Schritt S6 die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen den zweiten Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung erreicht oder überschreitet, veranlasst die ECU 20 den Algorithmus, zurück zu Schritt S4 zu springen. Dies ermöglicht der ECU 20 in Schritt S5, nachfolgend zu Schritt S4, abermals einen Vergleich der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die vor Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls detektiert wird, und der ersten Schwellwertspannung durchzuführen.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen in der durch die durchgezogene Kurve Vc1 im Zeitdiagramm 3 dargestellten Art und Weise, so wird die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen vor Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung, und dadurch wird das Hauptrelais 12 eingeschaltet und die Stromversorgungsvorrichtung 3 arbeitet normal.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen in der durch die gepunktete Kurve Vc2 dargestellten Art und Weise, so wird der Einschaltzustand des Vorladerelais 11 verlängert, da die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die zweite Schwellwertspannung wird, obwohl sie die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat. Nachfolgend wird das Hauptrelais 12 eingeschaltet, da die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen vor Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung wird.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen in der durch die gepunktete Kurve Vc3 dargestellten Art und Weise, so bleibt die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen unterhalb der ersten Schwellwertspannung und hat die zweite Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten. Daher wird festgestellt, dass die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist, und ein Laden des Hochspannungsakkumulators 4 findet nicht statt.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen auf die durch die durchgezogene Kurve Vc4 im Zeitdiagramm 4 dargestellte Art und Weise, so wird die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen vor Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung, und dadurch wird das Hauptrelais 12 eingeschaltet, da die Stromversorgungsvorrichtung 3 normal arbeitet.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen auf die durch die gepunktete Kurve Vc5 dargestellte Art und Weise, so wird die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die zweite Schwellwertspannung, obwohl sie die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat. Bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls wird das Vorladerelais 11 zeitweilig ein- und wieder ausgeschaltet. Nachfolgend wird das Hauptrelais 12 eingeschaltet, da die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die erste Schwellwertspannung vor Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls erreicht oder überschreitet.
Verläuft die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen in der durch die gepunktete Kurve Vc6 dargestellten Art und Weise, so bleibt die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen unterhalb der ersten Schwellwertspannung und hat die zweite Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten. Daher wird festgestellt, dass die Stromversorgungsvorrichtung 3 ausgefallen ist, und damit findet ein Laden des Hochspannungsakkumulators 4 nicht statt.
In dem zuvor erwähnten Schritt S6 wird nach einem Vergleich der Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit einem vorgegebenen Wert oder einer zweiten Änderungsrate der Spannung bestimmt, ob die Stromversorgungsvorrichtung 3 normal oder abnormal ist, wie in 5 gezeigt ist.
Im Folgenden werden die technischen Effekte beschrieben. In der oben beschriebenen Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform führt die ECU 20 in Schritt S5, wenn die vorgegebene Bedingung bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat, den zweiten Vergleich über das zweite vorgegebene Zeitintervall zwischen der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und der ersten Schwellwertspannung durch und schaltet das Hauptrelais 12 ein und dann das Vorladerelais 11 aus, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die erste Schwellwertspannung erreicht oder überschreitet.
Daher wird das Hauptrelais 12 von der ECU 20 eingeschaltet, wenn die vorgegebene Bedingung erfüllt ist und die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen die erste Schwellwertspannung bei Ablauf des zusätzlichen zweiten vorgegebenen Zeitintervalls erreicht oder überschreitet, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls, welches mit dem Einschalten des Vorladerelais 11 beginnt, nicht erreicht oder überschritten hat. Das kann die Wahrscheinlichkeit erhöhen, den Hochspannungsakkumulator 4 mit Strom zu versorgen.
Daher reduziert dies die Wahrscheinlichkeit eines Misslingens der Stromversorgung für den Hochspannungsakkumulator 4 aufgrund der Temperatureigenschaft und Stück-zu-Stück-Variation der Schaltelemente.
Darüber hinaus ist in der Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die vorgegebene Bedingung erfüllt, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer als das zweite vorgegebene Zeitintervall, das kleiner ist als das erste vorgegebene Zeitintervall, ist.
Das führt zu der Möglichkeit, dass, aufgrund des Vergleichsergebnisses der vor Ablauf des zusätzlichen zweiten Zeitintervalls detektierten Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 mit der ersten Schwellwertspannung, das Hauptrelais 12 eingeschaltet werden kann, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls detektiert wird, gleich oder größer als die zweite Schwellwertspannung ist.
Daher kann die ECU 20 basierend auf der Evaluation, die die zweite Schwellwertspannung bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nutzt, geeignet bestimmen, ob es sehr wahrscheinlich ist, dass die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung noch erreichen oder überschreiten kann.
Darüber hinaus ist die vorgegebene Bedingung in der Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform erfüllt, wenn die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird, gleich oder größer als der erste Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist.
Das führt zu der Möglichkeit, dass, aufgrund des Vergleichsergebnisses der vor Ablauf des zusätzlichen zweiten vorgegebenen Zeitintervalls detektierten Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 mit der ersten Schwellwertspannung, das Hauptrelais 12 eingeschaltet werden kann, wenn die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird, gleich oder größer als der erste Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist.
Daher kann die ECU 20 basierend auf der Evaluation, die den ersten Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls nutzt, geeignet bestimmen, ob es sehr wahrscheinlich ist, dass die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung noch erreichen oder überschreiten kann.
Wenn als Ergebnis eines Vergleichs der vor Ablauf des zweiten Zeitintervalls detektierten Spannung an den Kondensatoranschlüssen des Kondensator 15 mit der ersten Schwellwertspannung die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschreitet, führt darüber hinaus die ECU 20 in der Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß der oben genannten Ausführungsform nochmal einen Vergleich der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die vor Ablauf eines zusätzlichen zweiten Zeitintervalls detektiert wird, mit der ersten Schwellwertspannung durch, wenn die Änderungsrate der Spannung, die bei Ablauf des zweiten Zeitintervalls ermittelt wird, gleich oder größer als der zweite Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist. Mit anderen Worten wird der zweite Vergleich über das zweite vorgegebene Zeitintervall von Schritt S5 nochmals durchgeführt. Dann schaltet die ECU 20 das Hauptrelais 12 ein, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung wird, und schaltet dann das Vorladerelais 11 aus.
Das führt zu der Wahrscheinlichkeit, dass, aufgrund des Vergleichsergebnisses der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 mit der ersten Schwellwertspannung bis zum Ablauf des zusätzlichen zweiten vorgegebenen Zeitintervalls, das Hauptrelais 12 eingeschaltet werden kann, wenn die Änderungsrate der Spannung, die bei Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls ermittelt wird, gleich oder größer als der zweite Schwellwert der Änderung der Spannung ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 die erste Schwellwertspannung vor Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls nicht erreicht oder überschritten hat.
Daher kann die ECU 20, basierend auf der Evaluation, die den zweiten Schwellwert für die Änderung der Spannung nutzt, geeignet bestimmen, ob es sehr wahrscheinlich ist, dass die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 noch gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung werden kann.
Darüber hinaus schaltet die ECU 20 in der Stromversorgungsvorrichtung 3 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das Vorladerelais 11 bei der wiederholten Verarbeitung von Schritt S4 unmittelbar vor Schritt S5 zeitweilig aus und wieder ein.
Sollte der Ausfall des Kontaktes von dem Vorladerelais 11 den Anstieg der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen des Kondensators 15 verhindern, eliminiert dieses den Kontaktausfall des Vorladerelais 11 durch zeitweiliges Ausschalten und Wiedereinschalten des Vorladerelais 11.
Obwohl eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, wird es dem Fachmann offensichtlich sein, dass Änderungen gemacht werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Alle solchen Modifikationen und Äquivalente sollen von den folgenden Ansprüchen, die in den Patentansprüchen beschrieben sind, abgedeckt sein.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine Stromversorgungsvorrichtung 33, die in einem wie in 6 gezeigten Ladesystem 30 bereitgestellt ist. Das Ladesystem 30 in 6 umfasst eine Gleichstromquelle 31 als Strom erzeugende Einheit, eine Stromversorgungsvorrichtung 33 und eine Last 32 als stromversorgte Einheit, die von der Stromversorgungsvorrichtung 33 mit Strom versorgt wird, und zwar nach Umwandeln des Gleichstroms, der von Gleichstromquelle 31 bereitgestellt wird, in Wechselstrom durch den Wechselrichter 34.
Diese Stromversorgungsvorrichtung 33 umfasst, wie bei der Stromversorgungsvorrichtung 3 in 1 gezeigt, ein Vorladerelais 11, ein Hauptrelais 12, einen Kondensator 15 und eine Spannungsdetektionsschaltung 16. Darüber hinaus umfasst eine ECU 35 der Stromversorgungsvorrichtung 33, wie bei der ECU 20 der in 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 3, ein Relaissteuermodul 21 und ein Modul zur Ausfallbestimmung 23. Die ECU 35 der Stromversorgungsvorrichtung 33 umfasst auch ein Modul zur Generation eines Wechselrichtersteuersignals 24, um ein Signal zu erzeugen, das den Wechselrichter steuert, welches das Modul zur Generation des Aufladesteuersignals 22 der ECU 20 ersetzt. Die ECU 35 der Stromversorgungsvorrichtung 33 steuert, wie bei der ECU 20 der in 1 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 3, das Vorladerelais 11 und das Hauptrelais 12.
Bezugszeichenliste

2: Stromnetz (Strom erzeugende Einheit)
3: Stromversorgungsvorrichtung
4: Hochspannungsakkumulator (mit Energie versorgte Einheit)
9, 10: Stromversorgungsleitung
11: Vorladerelais
12: Hauptrelais
13: Widerstand
15: Kondensator
16: Spannungsdetektionsschaltung (Spannungsdetektionseinheit)
21: Relaissteuermodul

Claims

Stromversorgungsvorrichtung (3), umfassend: einen Kondensator (15) in einer Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen einer Strom erzeugenden Einheit (2) und einer mit Strom versorgten Einheit (4); ein Hauptrelais (12) in der Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen der Strom erzeugenden Einheit (2) und dem Kondensator (15); ein Vorladerelais (11), das in der Stromversorgungsleitung (9,10) zwischen der Strom erzeugenden Einheit (2) und dem Kondensator (15) angeordnet ist und das das Hauptrelais (12) überbrückt und das in Serie mit einem Widerstand (13) verbunden ist; eine Spannungsdetektionseinheit (16), die dazu ausgebildet ist, um eine Spannung zwischen Kondensatoranschlüssen des Kondensators (15) zu detektieren; und ein Relaissteuermodul (21) zum Steuern des Hauptrelais (12) und des Vorladerelais (11), wobei das Relaissteuermodul (21) die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen mit einer ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines ersten vorgegebenen Zeitintervalls, welches mit dem Einschalten des Vorladerelais (11) beginnt, vergleicht und das Hauptrelais (12) einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und das Vorladerelais (11) dann ausschaltet, wobei, falls eine vorgegebene Bedingung bei Ablauf des ersten Zeitintervalls erfüllt ist, obwohl die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen bis zum Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschritten hat, das Relaissteuermodul (21) einen zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall durchführt, um einen Vergleich zwischen der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen und der ersten Schwellwertspannung vor Ablauf eines zweiten vorgegebenen Zeitintervalls durchzuführen, und das Hauptrelais (12) einschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer der ersten Schwellwertspannung ist, und das Vorladerelais (11) dann ausschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass das Relaissteuermodul (21) zeitweilig das Vorladerelais (11) aus und unmittelbar wieder einschaltet vor der Durchführung des zweiten Vergleichs über das zweite vorgegebene Zeitintervall.
Stromversorgungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls gleich oder größer als eine zweite Schwellwertspannung, die kleiner als die erste Schwellwertspannung ist, ist.
Stromversorgungsvorrichtung (3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, wenn eine Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die bei Ablauf des ersten vorgegebenen Zeitintervalls detektiert wird, gleich oder größer als ein erster Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist.
Stromversorgungsvorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Relaissteuermodul (21) auch dann, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen beim Durchführen des zweiten Vergleiches über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall die erste Schwellwertspannung nicht erreicht oder überschreitet, den zweiten Vergleich über ein zweites vorgegebenes Zeitintervall erneut durchführt, wenn die Änderungsrate der Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen, die vor Ablauf des zweiten vorgegebenen Zeitintervalls bestimmt wird, gleich oder größer als ein zweiter Schwellwert für die Änderungsrate der Spannung ist, und das Hauptrelais (12) einschaltet und dann das Vorladerelais (11) ausschaltet, wenn die Spannung zwischen den Kondensatoranschlüssen gleich oder größer als die erste Schwellwertspannung ist.