DE102017101852A1 - Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie und eines Stromversorgungssystems - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie, das eine Sekundärbatterie von einem Stromversorgungspfad in einem Stromversorgungssystem trennt, führt ein Abschalten eines Stromflusses zu einer Seite einer Sekundärbatterie (20) durch einen Wandler (22) aus, nachdem erfasst wurde, dass eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie (20) vorliegt, und hält, wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) gleich oder um einen vorgegebenen Wert (Vs) kleiner als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, eine Verbindung der Sekundärbatterie (20) zum Stromversorgungspfad (B) aufrecht, und betätigt ein Relais (21), wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, um die Sekundärbatterie (20) vom Stromversorgungspfad (B) zu trennen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie und eines Stromversorgungssystems.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Bei einem Brennstoffbatteriesystem mit einer Brennstoffbatterie und einer Sekundärbatterie als Leistungs- bzw. Stromquellen für eine Last wird, wenn eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie auftritt, ein Relais betätigt, um einen Schaltkreis zwischen der Sekundärbatterie und der Last zu unterbrechen, wodurch die Sekundärbatterie und Nebenaggregate oder ein Motor zum Fahren bzw. Fahrmotor voneinander getrennt werden (siehe beispielsweise die US 2013/099009 A ).
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Wenn das Relais zum Unterbrechen des Schaltkreises betätigt wird kann, selbst wenn eine Drehmomentanweisung bezüglich des Fahrmotors null ist, das Relais beschädigt werden, wenn ein Strom von der Sekundärbatterie zum Fahrmotor fließt.
  • Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie und eines Stromversorgungssystems, das in der Lage ist, die Sekundärbatterie problemlos vom System zu trennen, während eine Beschädigung des Relais verhindert wird.
  • Ein Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren, das eine Sekundärbatterie von einem Stromversorgungspfad in einem Stromversorgungssystem trennt. Das Stromversorgungssystem ist in der Lage ist, einen Motor zum Fahren bzw. Fahrmotor über den Stromversorgungspfad mit elektrischer Leistung von der Sekundärbatterie zu versorgen. Das Stromversorgungssystem umfasst einen im Stromversorgungspfad zwischen der Sekundärbatterie und dem Fahrmotor angeordneten Wandler, eine an einer näher am Fahrmotor als dem Wandler gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad angeordnete Leistungsspeichereinheit, ein an einer näher an der Sekundärbatterie als dem Wandler gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad angeordnetes Relais sowie eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, um den Fahrmotor, den Wandler und das Relais zu steuern. Das Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie umfasst Erfassen des Vorliegens oder Fehlens einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie, Abschalten eines Stromflusses zu einer Seite einer Sekundärbatterie durch den Wandler, nachdem erfasst wurde, dass eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie vorliegt, Bestimmen, ob eine Spannung der Leistungsspeichereinheit um einen vorgegebenen Wert größer ist als eine Spannung der Sekundärbatterie, und wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit gleich oder um den vorgegebenen Wert kleiner als die Spannung der Sekundärbatterie ist, Beibehalten einer Verbindung der Sekundärbatterie zum Stromversorgungspfad, und, wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie ist, Betätigen des Relais, um die Sekundärbatterie vom Stromversorgungspfad zu trennen.
  • Gemäß dem ersten Aspekt fließt, wenn die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer ist als die Spannung der Sekundärbatterie, kein Strom von der Sekundärbatterie zum Motor zum Fahren bzw. Fahrmotor. Dementsprechend wird das Relais betätigt, um die Sekundärbatterie vom Stromversorgungspfad in diesem Zustand zu trennen, wobei davon ausgegangen wird, dass eine Schaltkreisunterbrechung durch das Relais ein lichtbogenüberschlagloses Auslösen ist. Somit ist es möglich, Defekte wie eine Beschädigung aufgrund eines Schmelzens des Relais durch den Lichtbogenüberschlag, der bei der Schaltkreisunterbrechung auftritt, zu verhindern.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt kann das Verfahren weiter umfassen, wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit gleich oder um den vorgegebenen Wert kleiner als die Spannung der Sekundärbatterie ist, Laden der Leistungsspeichereinheit mittels der Regeneration bzw. Regenerationsleistung des Fahrmotors, bis die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie wird.
  • Gemäß dem vorstehend beschriebenen Aspekt wird die Spannung der Leistungsspeichereinheit durch die Regeneration bzw. Regenerationsleistung des Fahrmotors erhöht, die Spannung der Leistungsspeichereinheit wird um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie gemacht, wodurch es möglich ist zu verhindern, dass ein Strom von der Sekundärbatterie zum Fahrmotor fließt.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen ersten Aspekt können, wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie ist, alle Nebenaggregate des Stromversorgungssystems gestoppt werden, und dann kann das Relais betätigt werden, um die Sekundärbatterie vom Stromversorgungspfad zu trennen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt können alle Nebenaggregate des Stromversorgungssystems auf einem vorab eingestellten Minimalniveau betrieben werden und der Stromverbrauch kann minimiert werden, um den Stromfluss zu der Seite der Sekundärbatterie durch den Wandler abzuschalten bzw. zu unterbrechen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann der vorgegebene Wert aus der Genauigkeit eines Sensors bestimmt werden, der ausgestaltet ist, um die Spannung oder Kapazität der Leistungsspeichereinheit zu messen.
  • Ein Stromversorgungssystem gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Stromversorgungssystem, das in der Lage ist, einen Motor zum Fahren bzw. Fahrmotor über einen Stromversorgungspfad mit elektrischer Leistung von einer Sekundärbatterie zu versorgen. Das Stromversorgungssystem umfasst einen im Stromversorgungspfad zwischen der Sekundärbatterie und dem Fahrmotor angeordneten Wandler, eine an einer näher am Fahrmotor als dem Wandler gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad angeordnete Leistungsspeichereinheit, ein an einer näher an der Sekundärbatterie als dem Wandler gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad angeordnetes Relais, sowie eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, um den Fahrmotor, den Wandler und das Relais zu steuern. Die Steuereinheit ist ausgestaltet ist, um i) das Vorliegen oder Fehlen einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie zu erfassen, ii) einen Stromflusses zu einer Seite einer Sekundärbatterie durch den Wandler abzuschalten, nachdem eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie erfasst wurde, iii) zu bestimmen, ob eine Spannung der Leistungsspeichereinheit um einen vorgegebenen Wert größer als eine Spannung der Sekundärbatterie ist, und iv) wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit gleich oder um den vorgegebenen Wert kleiner als die Spannung der Sekundärbatterie ist, einen Verbindung der Sekundärbatterie zum Stromversorgungspfad beizubehalten, und, wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie ist, das Relais zu betätigen, um die Sekundärbatterie vom Stromversorgungspfad zu trennen.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen zweiten Aspekt kann die Steuereinheit ferner ausgestaltet sein, um, wenn bestimmt wird, dass die Spannung der Leistungsspeichereinheit gleich oder um den vorgegebenen Wert kleiner als die Spannung der Sekundärbatterie ist, die Leistungsspeichereinheit mittels der Regeneration des Fahrmotors zu laden, bis die Spannung der Leistungsspeichereinheit um den vorgegebenen Wert größer als die Spannung der Sekundärbatterie wird.
  • Mit dem Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie und dem Stromversorgungssystem gemäß der Erfindung ist es möglich, die Sekundärbatterie problemlos vom System zu trennen, während eine Beschädigung des Relais verhindert wird.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die Merkmale und Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen; hierbei zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Brennstoffbatteriesystems, bei dem das Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet; und
  • 2 ein Flussdiagramm, das eine Steuerung für ein lichtbogenüberschlagloses Auslösen bei dem Verfahren zum Trennen der Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend wird eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Trennen einer Sekundärbatterie beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird beispielhaft ein Brennstoffbatteriesystem mit einer Brennstoffbatterie beschrieben.
  • 1 ist eine schematische Darstellung der Konfiguration eines Brennstoffbatteriesystems, bei welchem das Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform der Erfindung Anwendung findet. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Brennstoffbatteriesystem (Stromversorgungssystem) 11 dieser Ausführungsform eine Brennstoffbatterie 12 und eine Sekundärbatterie 20 als Leistungs- bzw. Stromquellen für eine Last.
  • Die Brennstoffbatterie 12 ist beispielsweise eine Polymerelektrolytbrennstoffbatterie bzw. -brennstoffzelle und hat einen Stapelaufbau, in welchem eine Mehrzahl von Einzelzellen gestapelt ist. Jede der Einzelzellen hat einen Aufbau, bei welchem eine Luftelektrode auf einer Fläche eines Elektrolyts, der aus einer Ionenaustauschmembran besteht, angeordnet ist, eine Brennstoffelektrode auf der anderen Fläche des Elektrolyts angeordnet ist, und ein Paar Separatoren derart vorgesehen ist, dass sie die Luftelektrode und die Brennstoffelektrode von beiden Seiten sandwichartig umfassen. Wasserstoffgas als Brenngas wird einem Wasserstoffgasströmungspfad eines Separators zugeführt, Luft als Oxidationsgas wird einem Oxidationsgasströmungspfad des anderen Separators zugeführt, und elektrische Leistung bzw. Strom wird vermittels einer elektrochemischen Reaktion dieser Gase erzeugt.
  • Die Brennstoffbatterie bzw. Brennstoffzelle 12, ein Traktionsmotor 13 sowie ein Antriebsmotor 14 sind miteinander durch einen Stromversorgungspfad A verbunden. Der Traktionsmotor 13 ist ein Motor, vermittels welchem ein Fahrzeug fährt, und der Antriebsmotor 14 ist ein Motor für einen Kompressor, der Luft (Oxidationsgas) zur Brennstoffbatterie 12 pumpt. Im Stromversorgungspfad A sind ein FC-Verstärkungswandler 15, ein Kondensator 17 sowie ein intelligentes Leistungsmodul (IPM) 16 in dieser Reihenfolge von Seiten der Brennstoffbatterie 12 angeordnet.
  • Der FC-Verstärkungswandler 15 ist ein Gleichstromspannungswandler (DC-Spannungswandler) und derart ausgestaltet, um eine Gleichspannung (DC-Spannung), die von der Brennstoffbatterie 12 ausgegeben wird, einzustellen und die Spannung an das IPM 16 auszugeben. Der Traktionsmotor 13 und der Antriebsmotor 14 sind beispielsweise Drei-Phasen-Wechselstrommotoren und das IPM 16 wandelt den Gleichstrom in einen Drei-Phasen-Wechselstrom um und speist den Drei-Phasen-Wechselstrom zum Traktionsmotor 13 und dem Antriebsmotor 14.
  • Ein Stromversorgungspfad B ist mit dem Stromversorgungspfad A verbunden. Ein Verbindungspunkt X des Stromversorgungspfades A und des Stromversorgungspfades B liegt zwischen dem FC-Verstärkungswandler 15 und dem IPM 16. Die Sekundärbatterie 20 ist mit einem Ende des Stromversorgungspfades B verbunden, und ein Batterieverstärkungswandler 22 ist zwischen der Sekundärbatterie 20 und dem Verbindungspunkt X angeordnet.
  • Die Sekundärbatterie 20 kann basierend auf einem Steuersignal von einer Steuereinheit 30 überschüssige elektrische Leistung der Brennstoffbatterie 12 oder regenerative elektrische Leistung des Traktionsmotors 13 laden bzw. speichern, fehlende elektrische Leistung in einem Fall zuführen, bei dem die von der Brennstoffbatterie 12 ausgegebene elektrische Leistung in Bezug auf die zum Antrieb des Antriebsmotors 14 benötigte Leistung zu gering ist, oder elektrische Leistung zu Hilfsmotoren 25, 26 zuführen, die nachfolgend beschrieben werden. In der Sekundärbatterie 20 ist ein Relais 21, das einen Schaltkreis mit dem Stromversorgungspfad B öffnet und schließt, vorgesehen.
  • Der Batterieverstärkungswandler 22 ist ein Gleichstromspannungswandler und hat eine Funktion zum Einstellen einer Gleichspannung, die von der Sekundärbatterie 20 eingegeben wird, und Ausgeben der Spannung an den Traktionsmotor 13 und den Antriebsmotor 14, sowie eine Funktion zum Einstellen einer Gleichspannung, die von der Brennstoffbatterie 12 oder dem Traktionsmotor 13 eingegeben wird, und Ausgeben der Spannung an die Sekundärbatterie 20 und/oder die Hilfsmotoren 25, 26. Vermittels der Funktionen des Batterieverstärkungswandlers 22 wird ein Laden/Entladen der Sekundärbatterie 20 realisiert.
  • Mit den Funktionen des Batterieverstärkungswandlers 22 wird zum Zeitpunkt des Normalbetriebs des Brennstoffbatteriesystems 11 eine Eingangsspannung an das IPM 16 gesteuert, und wenn die Sekundärbatterie 20 in einen Zustand gebracht wird, bei welchem diese vom Brennstoffbatteriesystem 11 getrennt ist (zum Zeitpunkt des Auftretens einer Unregelmäßigkeit bzw. Anomalie in der Sekundärbatterie 20), kann elektrische Leistung bzw. Strom von der Brennstoffbatterie 12 zu den Hilfsmotoren 25, 26 geliefert werden.
  • Stromversorgungspfade C, D sind mit einer Niedrigspannungsseite des Stromversorgungspfades B (der Seite der Sekundärbatterie 20) verbunden. Verbindungspunkte Y, Z des Stromversorgungspfades B und der Stromversorgungspfade C, D sind zwischen dem Batterieverstärkungswandler 22 und der Sekundärbatterie 20 angeordnet. In den Stromversorgungspfaden C, D sind Hilfsinverter bzw. Hilfswechselrichter 23, 24 sowie die Hilfsmotoren 25, 26 angeordnet.
  • Der Hilfsmotor 25 ist ein Motor, der eine Wasserstoffpumpe antreibt, um Wasserstoffabgas, das aus dem Wasserstoffgasströmungspfad der Brennstoffbatterie 12 ausgegeben wurde, zur Brennstoffbatterie 12 zurückzuführen. Der Hilfsmotor 26 ist ein Motor, der eine Kühlwasserpumpe antreibt, um Kühlwasser zu zirkulieren bzw. umzuwälzen, das zur Temperaturregelung der Brennstoffbatterie 12 verwendet wird. Die Hilfsinverter 23, 24 wandeln jeweils einen Gleichstrom in einen Drei-Phasen-Strom und führen den Drei-Phasen-Wechselstrom den Hilfsmotoren 25, 26 zu.
  • Die Steuereinheit 30 ist ein Computersystem, das eine integrierte Steuerung des Brennstoffbatteriesystems 11 durchführt, und umfasst beispielsweise einen Prozessor (CPU), einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Festspeicher (ROM) und dergleichen. Die Steuereinheit 30 empfängt Eingaben von Signalen (beispielsweise ein Signal, das einen Gaspedalwinkel anzeigt, ein Signal, das eine Fahrzeuggeschwindigkeit anzeigt, ein Signal, das einen Ausgangsstrom oder eine Ausgangsspannung der Brennstoffbatterie 12 anzeigt, und dergleichen), die von verschiedenen Sensoren zugeführt werden, und berechnet eine benötigte elektrische Leistung für alle Lasten einschließlich des Traktionsmotors 13, des Antriebsmotors 14 und der Hilfsmotoren 25, 26.
  • Die Steuereinheit 30 dieser Ausführungsform kann auch das Auftreten einer Unregelmäßigkeit bzw. Fehlfunktion wie eines Ausfalls der Sekundärbatterie 20 basierend auf den von der Sekundärbatterie 20 und Sensoren in der Umgebung derselben zugeführten Signalen erfassen. Das bedeutet, die Steuereinheit 30 umfasst auch eine Funktion als Unregelmäßigkeitserfassungseinheit.
  • In einem Fall, bei welchem das Vorliegen einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie 20 erfasst wird, betätigt die Steuereinheit 30 das Relais 21, um die Sekundärbatterie 20 zu trennen, und trennt bzw. unterbricht die Versorgung mit Strom von der Sekundärbatterie 20 zum Traktionsmotor 13, dem Antriebsmotor 14 und den Hilfsmotoren 25, 26.
  • Andere Lasten als der Traktionsmotor 13, der Antriebsmotor 14 und die Hilfsmotoren 25, 26 sind beispielsweise elektrische Leistung verbrauchende Vorrichtungen, die für das Fahren des Fahrzeugs notwendig sind (Getriebe, Radsteuervorrichtung, Lenkvorrichtung, Aufhängung und dergleichen) sowie elektrische Leistung verbrauchende Vorrichtungen, die im Fahrgastraum vorgesehen sind (Klimaanlage, Beleuchtung, Audiogeräte und dergleichen).
  • Die Steuereinheit 30 bestimmt die Verteilung der jeweils ausgegebenen elektrischen Leistung der Brennstoffbatterie 12 und der Sekundärbatterie 20 und berechnet einen Leistungserzeugungssollwert. Insbesondere steuert die Steuereinheit 30, wenn die benötigte elektrische Leistung der Brennstoffbatterie 12 und der Sekundärbatterie 20 berechnet wird, den Betrieb des FC-Verstärkungswandlers 15 und des Batterieverstärkungswandlers 22 derart, dass die benötigte elektrische Leistung erhalten wird.
  • Während des Normalbetriebs, der umfasst, dass keine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie 20 auftritt, veranlasst die Steuereinheit 30 den FC-Verstärkungswandler 15, die Ausgangsspannung der Brennstoffbatterie 12 zu steuern bzw. zu regeln, und veranlasst den Batterieverstärkungswandler 22, die Ausgangsspannung zum Traktionsmotor 13 und dem Antriebsmotor 14 zu steuern bzw. zu regeln, in anderen Worten, die Eingangsspannung in das IPM 16. Beim Auftreten einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie 20 veranlasst die Steuereinheit 30, den Batterieverstärkungswandler 22, die Ausgangsspannung zu den Hilfsmotoren 25, 26 zu steuern bzw. zu regeln, und veranlasst den FC-Verstärkungswandler 15, dessen Ausgangsspannung zu steuern bzw. zu regeln, in anderen Worten, die Eingangsspannung in das IPM 16, um die benötigte Ausgabeleistung des gesamten Brennstoffbatteriesystems 11 einschließlich einer Antriebsausgabeleistung für den Traktionsmotor 13, den Antriebsmotor 14 und die Hilfsmotoren 25, 26 zu erfüllen.
  • Wenn im Brennstoffbatteriesystem 11 dieser Ausführungsform ein Fehler (eine Unregelmäßigkeit) der Sekundärbatterie 20 erfasst wird, betätigt die Steuereinheit 30 das Relais 21, um die Sekundärbatterie 20 zu trennen, wodurch die Systemsteuerung in einen batterielosen Notlauffahrmodus geschalten wird, und fährt mit der Fahrzeugbetätigung fort.
  • Wenn dagegen das Relais 21 betätigt wird, um die Sekundärbatterie 20 vom Brennstoffbatteriesystem 11 zu trennen, kann, selbst wenn ein Drehmomentbefehl bezüglich des Traktionsmotors 13 null ist, wenn ein Strom von der Sekundärbatterie 20 zum Traktionsmotor 13 fließt, das Relais 21 schmelzen und beschädigt werden.
  • Aus diesem Grund führt bei dem Brennstoffbatteriesystem 11 der vorliegenden Ausführungsform die Steuereinheit 30 die nachfolgend beschriebene Steuerung für ein lichtbogenüberschlagloses Auslösen durch.
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das eine Steuerung für ein lichtbogenüberschlagloses Auslösen bei dem Verfahren zum Trennen der Sekundärbatterie gemäß der Ausführungsform der Erfindung zeigt.
  • (Unregelmäßigkeitserfassungsschritt, Stromabschaltungsschritt)
  • Wenn eine Unregelmäßigkeit wie ein Ausfall der Sekundärbatterie 20 erfasst wird (Schritt S1), minimiert die Steuereinheit 30 den Stromverbrauch derart, dass alle Nebenaggregate des Brennstoffbatteriesystems 11 (Traktionsmotor 13, Antriebsmotor 14, Hilfsmotoren 25, 26 und dergleichen) auf einem Minimalniveau betrieben werden, das vorab eingestellt wurde. Hierdurch wird die Brennstoffbatterie 12 annähernd in einen Stromerzeugungsstoppzustand gebracht, und der FC-Verstärkungswandler 15 sowie der Batterieverstärkungswandler 22 werden gestoppt. Wenn dies passiert, wird der Stromfluß zur Seite der Sekundärbatterie 20 durch den gestoppten Batterieverstärkungswandler 22 unterbrochen (Schritt S2).
  • (Spannungsbestimmungsschritt)
  • In diesem Zustand vergleicht die Steuereinheit 30 eine Kondensatorspannung Vc als Spannung des Kondensators 17 mit einer Batteriespannung Vb als Spannung der Sekundärbatterie 20. Dann wird, wie durch die nachfolgend beschriebene Gleichung (1) dargestellt ist, bestimmt, ob die Kondensatorspannung Vc größer als ein Spannungswert ist, der durch Addieren eines vorgegebenen Werts Vs zur Batteriespannung Vb erhalten wird, das bedeutet, ob die Kondensatorspannung Vc um einen vorgegebenen Wert Vs größer als die Batteriespannung Vb ist oder nicht (Schritt S3). Vc – Vb > Vs (1)
  • Der vorgegebene Wert Vs ist ein Spannungswert, der anhand der Genauigkeit eines Sensors, beispielsweise eines Spannungssensors, der Kapazität des Kondensators 17 oder dergleichen bestimmt wird.
  • (Ladeschritt)
  • Wenn die Kondensatorspannung Vc gleich oder kleiner als der Spannungswert ist, der durch Addieren des vorgegebenen Werts Vs zur Batteriespannung Vb erhalten wird, das bedeutet, wenn die Kondensatorspannung Vc gleich oder um den vorgegebenen Wert Vs kleiner als die Batteriespannung Vb ist (Schritt S3: Nein), betätigt die Steuereinheit 30 das Relais 21 nicht; in anderen Worten: trennt die Sekundärbatterie 20 nicht vom Stromversorgungspfad B, lädt den Kondensator 17 durch die regenerative Leistung des Traktionsmotors 13 und verstärkt die Kondensatorspannung Vc (Schritt S4). Das Laden des Kondensators 17 durch die Regeneration bzw. regenerative Leistung des Traktionsmotors 13 wird fortgesetzt, bis die Kondensatorspannung Vc um den vorgegebenen Wert Vs größer als die Batteriespannung Vb wird, ohne abhängig von der Anforderung des Nutzers oder dergleichen zu sein.
  • In einem Zustand mit hoher Fahrzeuggeschwindigkeit dagegen, in welchem das Fahrzeug mit hoher Geschwindigkeit fährt, kann, da die Drehzahl des Traktionsmotors 13 hoch ist, wenn die Kondensatorspannung Vc verstärkt wird, der Kondensator 17 in einen Überspannungszustand gebracht werden. In diesem Zustand steuert die Steuereinheit 30 den Antriebsmotor 14 des Luftkompressors an. Dann wird die Kondensatorspannung Vc durch den Antrieb des Antriebsmotors 14 verringert, und eine Überspannung des Kondensators 17 wird verhindert.
  • (Trennungsschritt)
  • Wenn die Kondensatorspannung Vc größer als der Spannungswert ist, der durch Addieren des vorgegebenen Werts Vs zur Batteriespannung Vb erhalten wird, das bedeutet, wenn die Kondensatorspannung Vc um den vorgegebenen Wert Vs größer als die Batteriespannung Vb ist (Schritt S3: Ja), stoppt die Steuereinheit 30 sämtliche Nebenaggregate (den Traktionsmotor 13, den Antriebsmotor 14, die Hilfsmotoren 25, 26 und dergleichen) des Brennstoffbatteriesystems 11 und betätigt dann das Relais 21, um die Sekundärbatterie 20 vom Stromversorgungspfad B zu trennen (Schritt S5).
  • Zu diesem Zeitpunkt fließt, da die Kondensatorspannung Vc um den vorgegebenen Wert Vs größer als die Batteriespannung Vb ist, kein Strom vom Stromversorgungspfad B, mit welchem die Sekundärbatterie 20 verbunden ist, zum Stromversorgungspfad A, mit welchem der Traktionsmotor 13 und der Antriebsmotor 14 verbunden sind. Dementsprechend wird davon ausgegangen, dass die Unterbrechung des Schaltkreises durch das Relais 21 ein lichtbogenüberschlagloses Auslösen ist, und Beschädigungen wie ein Schmelzen aufgrund des Auftretens eines Lichtbogenüberschlags zum Zeitpunkt des Unterbrechens verhindert werden können.
  • Wenn die Kondensatorspannung Vc und die Batteriespannung Vb gleich sind, fließt kein Strom vom Stromversorgungspfad B, mit welchem die Sekundärbatterie 20 verbunden ist, zum Stromversorgungspfad A, mit welchem der Traktionsmotor 13 und der Antriebsmotor 14 verbunden sind. Wenn in diesem Fall jedoch der Kondensator 17 entladen wird, wird die Kondensatorspannung Vc kleiner als die Batteriespannung Vb, ein Strom fließt von der Sekundärbatterie 20 und das Relais 21 kann in diesem Zustand betätigt werden. Aus diesem Grund wird, beim Vergleich der Kondensatorspannung Vc und der Batteriespannung Vb als der vorgegebene Wert Vs eine Toleranz für den Spannungswert bestimmt, die aus der Genauigkeit eines Sensors, beispielsweise eines Spannungssensors, der Kapazität des Kondensators 17 oder dergleichen bestimmt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, fließt gemäß dem Verfahren zum Trennen der Sekundärbatterie gemäß dieser Ausführungsform, wenn die Kondensatorspannung Vc um den vorgegebenen Wert Vs größer als die Batteriespannung Vb ist, kein Strom von der Sekundärbatterie 20 zum Traktionsmotor 13. Dementsprechend wird das Relais 21 in diesem Zustand betätigt, um die Sekundärbatterie 20 vom Stromversorgungspfad B zu trennen, wodurch ein Unterbrechen des Schaltkreises durch das Relais 21 als lichtbogenüberschlagloses Auslösen angenommen werden kann. Damit ist es möglich, Beschädigungen wie ein Schmelzen des Relais 21 aufgrund des Auftretens eines Lichtbogenüberschlags zum Zeitpunkt der Schaltkreisunterbrechung zu vermeiden.
  • Wenn die Kondensatorspannung Vc gleich oder um den vorgegebenen Wert kleiner als die Batteriespannung Vb ist, wird der Kondensator 17 durch die Regeneration des Traktionsmotors 13 geladen, um die Kondensatorspannung Vc zu erhöhen, und die Kondensatorspannung Vc wird um den vorgegebenen Wert über die Batteriespannung Vb erhöht. Hierdurch ist es möglich, zu vermeiden, dass ein Strom von der Sekundärbatterie 20 zum Traktionsmotor 13 fließt.
  • Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Kondensator 17 im Stromversorgungspfad A angeordnet ist, ist die Erfindung nicht auf den Kondensator 17 beschränkt, solange eine Vorrichtung elektrische Leistung speichert, und es kann beispielsweise eine Sekundärbatterie oder dergleichen verwendet werden.
  • Obgleich bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beispielhaft das Brennstoffbatteriesystem 11 mit der Brennstoffbatterie 12 als Stromversorgungssystem mit der Sekundärbatterie 20 beschrieben wurde, kann das Stromversorgungssystem beispielsweise ein System sein, das keine Brennstoffbatterie 12 umfasst, beispielsweise ein elektrisches Fahrzeug.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/099009 A [0002]

Claims (7)

  1. Verfahren zum Trennen einer Sekundärbatterie, das eine Sekundärbatterie von einem Stromversorgungspfad (B) in einem Stromversorgungssystem trennt, wobei das Stromversorgungssystem (11) in der Lage ist, einen Fahrmotor (13) über den Stromversorgungspfad (B) mit elektrischer Leistung von der Sekundärbatterie zu versorgen, und wobei das Stromversorgungssystem einen im Stromversorgungspfad (B) zwischen der Sekundärbatterie (20) und dem Fahrmotor (13) angeordneten Wandler (22), eine an einer näher am Fahrmotor (13) als dem Wandler (22) gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad (B) angeordnete Leistungsspeichereinheit (17), ein an einer näher an der Sekundärbatterie (20) als dem Wandler (22) gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad (B) angeordnetes Relais (21) sowie eine Steuereinheit (30) umfasst, die ausgestaltet ist, um den Fahrmotor (13), den Wandler (22) und das Relais (21) zu steuern, wobei das Verfahren aufweist: Erfassen des Vorliegens oder Fehlens einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie (20); Abschalten eines Stromflusses zu einer Seite einer Sekundärbatterie (20) durch den Wandler (22), nachdem erfasst wurde, dass eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie (20) vorliegt; Bestimmen, ob eine Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um einen vorgegebenen Wert (Vs) größer ist als eine Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20); und wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) gleich oder um den vorgegebenen Wert (Vs) kleiner als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, Beibehalten einer Verbindung der Sekundärbatterie (20) zum Stromversorgungspfad (B), und, wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, Betätigen des Relais (21), um die Sekundärbatterie (20) vom Stromversorgungspfad (B) zu trennen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter aufweisend: wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) gleich oder um den vorgegebenen Wert (Vs) kleiner als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, Laden der Leistungsspeichereinheit (17) mittels der Regeneration des Fahrmotors (13), bis die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, alle Nebenaggregate des Stromversorgungssystems (11) gestoppt werden, und dann das Relais (21) betätigt wird, um die Sekundärbatterie (20) vom Stromversorgungspfad (B) zu trennen.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei alle Nebenaggregate des Stromversorgungssystems (11) auf einem vorab eingestellten Minimalniveau betrieben werden und der Stromverbrauch minimiert wird, um den Stromfluss zu der Seite der Sekundärbatterie (20) durch den Wandler (22) abzuschalten.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der vorgegebene Wert (Vs) ein Spannungswert ist, der aus der Genauigkeit eines Sensors bestimmt wird, der ausgestaltet ist, um die Spannung oder Kapazität der Leistungsspeichereinheit (17) zu messen.
  6. Stromversorgungssystem, das in der Lage ist, einen Fahrmotor über einen Stromversorgungspfad (B) mit elektrischer Leistung von einer Sekundärbatterie zu versorgen, wobei das Stromversorgungssystem aufweist: einen im Stromversorgungspfad (B) zwischen der Sekundärbatterie (20) und dem Fahrmotor (13) angeordneten Wandler (22); eine an einer näher am Fahrmotor (13) als dem Wandler (22) gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad (B) angeordnete Leistungsspeichereinheit (17); ein an einer näher an der Sekundärbatterie (20) als dem Wandler (22) gelegenen Stelle im Stromversorgungspfad (B) angeordnetes Relais (21); und eine Steuereinheit (30), die ausgestaltet ist, um den Fahrmotor (13), den Wandler (22) und das Relais (21) zu steuern, wobei Steuereinheit (30) ausgestaltet ist, um i) das Vorliegen oder Fehlen einer Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie (20) zu erfassen, ii) einen Stromflusses zu einer Seite einer Sekundärbatterie (20) durch den Wandler (22) abzuschalten, nachdem eine Unregelmäßigkeit in der Sekundärbatterie (20) erfasst wurde, iii) zu bestimmen, ob eine Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um einen vorgegebenen Wert (Vs) größer als eine Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, und iv) wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) gleich oder um den vorgegebenen Wert (Vs) kleiner als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, einen Verbindung der Sekundärbatterie (20) zum Stromversorgungspfad (B) beizubehalten, und, wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, das Relais (21) zu betätigen, um die Sekundärbatterie (20) vom Stromversorgungspfad (B) zu trennen.
  7. Stromversorgungssystem nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit (30) ferner ausgestaltet ist, um, wenn bestimmt wird, dass die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) gleich oder um den vorgegebenen Wert (Vs) kleiner als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) ist, die Leistungsspeichereinheit (17) mittels der Regeneration des Fahrmotors (13) zu laden, bis die Spannung (Vc) der Leistungsspeichereinheit (17) um den vorgegebenen Wert (Vs) größer als die Spannung (Vb) der Sekundärbatterie (20) wird.
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