DE102017129965A1

DE102017129965A1 - Energieversorgungsschaltungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102017129965A1
Application number: DE102017129965.3A
Authority: DE
Inventors: Hidemitsu Watanabe
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2037-12-15
Also published as: JP2018095124A; DE102017129965B4; JP6756256B2

Abstract

Eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) ist auf ein Energieversorgungssystem mit einer ersten und einer zweiten Speicherbatterie (11, 12), die parallel geschaltet sind, angewandt. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Steuerschalter (21, 23), der in zumindest einem Energieversorgungspfad (L1, L3) bereitgestellt ist, über den elektrische Leistung zu oder von der ersten Speicherbatterie geliefert wird, zumindest eine Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2), die in zumindest einem Nebenschlusspfad (B1, B2) bereitgestellt ist, der den zumindest einen Steuerschalter umgeht, und eine Steuereinheit (51), die die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit steuert. Die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit umfasst eine Vielzahl von Relaisschaltern (31-34), von denen jeder durch ein mechanisches Relais gebildet ist. Die Steuereinheit steuert die Relaisschalter, so dass eine Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Relaisschalter verschieden ist von einer Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Relaisschalter.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Energieversorgungsschaltungsvorrichtungen, die auf Energieversorgungssysteme angewandt werden, die eine Vielzahl von Speicher- bzw. Akkumulatorbatterien (oder wiederaufladbaren Batterien) umfassen.
Beschreibung der verwandten Technik
Es sind fahrzeugbasierte Energieversorgungssysteme bekannt, die in Fahrzeugen bereitgestellt sind. Diese Systeme haben zwei Speicherbatterien (z.B. eine Bleibatterie und eine Lithiumionenbatterie), die mit Bezug auf einen elektrischen Generator und elektrische Lasten, die in dem Fahrzeug bereitgestellt sind, parallel zueinander geschaltet sind. Diese Systeme liefern elektrische Leistung an die elektrischen Lasten selektiv unter Verwendung der zwei Speicherbatterien. Diese Systeme haben ferner zwei Schalter, die in einem elektrischen Pfad zwischen der Bleibatterie und den elektrischen Lasten und einem elektrischen Pfad zwischen der Lithiumionenbatterie und den elektrischen Lasten bereitgestellt sind. Demzufolge kann eine Entladung der Batterien durch Öffnen und Schließen der jeweiligen Schalter gesteuert werden.
Außerdem ist auch eine Technik bekannt, einen Nebenschluss- bzw. Umgehungspfad, der den Schalter in dem elektrischen Pfad zwischen der Bleibatterie und den elektrischen Lasten umgeht bzw. überbrückt, und ein normalerweise geschlossenes bzw. Ruhenebenschlussrelais in dem Nebenschluss- bzw. Umgehungspfad bereitzustellen (siehe zum Beispiel japanische Patentanmeldungsoffenlegungsschrift Nr. JP 2012 130108 A ).
Mit der vorgenannten Technik ist es möglich, Dunkelstrom von der Bleibatterie an die elektrischen Lasten zuzuführen, indem das Nebenschlussrelais in dem geschlossenen Zustand gehalten wird, wenn das Fahrzeug in einem angehaltenen Zustand ist und die Schalter in einem AUS- (oder geöffneten) Zustand sind. Außerdem kann ein Ausfallsicherungs- bzw. Failfsafeprozess durchgeführt werden, der ein Öffnen der Schalter während eines Schließens des Nebenschlussrelais umfasst, wenn eine Störung bezüglich Ladung/Entladung der Lithiumionenbatterie auftritt. Obgleich die Lithiumionenbatterie von den elektrischen Lasten getrennt wird/ist, ist es demzufolge weiterhin möglich, zu ermöglichen, dass die elektrischen Lasten weiter mit elektrischer Leistung arbeiten, die von der Bleibatterie über den Nebenschlusspfad an die elektrischen Lasten zugeführt wird.
Weiterhin ist, um es möglich zu machen, das Nebenschlussrelais zu schließen, ohne dass elektrische Leistung an dieses zugeführt wird, das Nebenschlussrelais durch ein mechanisches Relais gebildet, das einen beweglichen Kontakt durch die elektromagnetische Kraft eines Solenoids (oder einer elektromagnetischen Spule) und die Federkraft einer Feder betätigt.
Während des Schließvorgangs des mechanischen Relais wird jedoch der bewegliche Kontakt durch die Federkraft der Feder bewegt, so dass er gegen einen Festkontakt prallt bzw. prellt, was Aufprallgeräusch bzw. -rauschen/-störung erzeugt. Andererseits wird während des Öffnungsvorgangs des mechanischen Relais der bewegliche Kontakt durch die elektromagnetische Kraft des Solenoids bewegt, so dass er gegen einen Eisenkern des Solenoids prallt, was Aufprallgeräusch bzw. -rauschen/-störung erzeugt. Das Aufprallgeräusch ist insbesondere dann auffällig, wenn die umliegende Umgebung leise ist, zum Beispiel wenn die Fahrzeugmaschine in einem angehaltenen Zustand ist.
KURZFASSUNG
Eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die vorgenannten Probleme mit dem Stand der Technik zu lösen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung bereitgestellt, die eingerichtet ist, um in einem Energieversorgungssystem verwendet zu werden. Das Energieversorgungssystem hat eine erste Speicherbatterie und eine zweite Speicherbatterie, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Energieversorgungsschaltungsvorrichtung umfasst: zumindest einen Steuerschalter, der eingerichtet ist, in zumindest einem Energieversorgungspfad bereitgestellt zu sein, über den elektrische Leistung zu oder von der ersten Speicherbatterie geliefert wird, um den zumindest einen Energieversorgungspfad zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand umzuschalten; zumindest eine Nebenschlussschalteinheit, die eingerichtet ist, in zumindest einem Nebenschlusspfad bereitgestellt zu sein, um den zumindest einen Nebenschlusspfad zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, wobei der zumindest eine Nebenschlusspfad den zumindest einen Steuerschalter umgeht; und eine Steuereinheit, die die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit steuert. Außerdem umfasst die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit eine Vielzahl von Relaisschaltern, von denen jeder durch ein mechanisches Relais gebildet ist. Die Steuereinheit steuert die Relaisschalter so, dass eine Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Relaisschalter verschieden ist von einer Öffnungs- oder Schließzeit von anderen der Relaisschalter.
Mit der vorgenannten Konfiguration können die Relaisschalter geschlossen werden, um zuverlässig zu bewirken, dass der zumindest eine Nebenschlusspfad in dem Stromleitungszustand ist, da jeder der Relaisschalter durch das mechanische Relais gebildet ist, wenn ein Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess bei Auftreten einer Unregelmäßigkeit (z.B. einer Unregelmäßigkeit in Bezug auf die Ladung und Entladung der zweiten Speicherbatterie) durchgeführt wird. Demzufolge ist es während des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozesses möglich, die erste Speicherbatterie über den zumindest einen Nebenschlusspfad zu laden und zu entladen.
Da jeder der Relaisschalter durch das mechanische Relais gebildet ist, wird jedoch während des Öffnens oder Schließens der Relaisschalter ein Aufprallgeräusch erzeugt. Da die erste Speicherbatterie über den zumindest einen Nebenschlusspfad geladen und entladen wird, ist außerdem die zulässige Strommenge groß, die durch die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit fließt, was erfordert, dass die Relaisschalter von großer Größe sind. Demzufolge wird das Aufprallgeräusch leicht laut.
In Anbetracht dessen ist die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit mit der Vielzahl von Relaisschaltern konfiguriert. Außerdem steuert die Steuereinheit die Relaisschalter so, dass die Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Relaisschalter verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Relaisschalter. Demzufolge überlappt das Aufprallgeräusch, das durch das Öffnen oder Schließen von einem beliebigen der Relaisschalter erzeugt wird, nicht das Aufprallgeräusch, das durch das Öffnen oder Schließen von einem beliebigen anderen der Relaisschalter erzeugt wird. Als Folge hiervon wird es möglich, zu bewirken, dass das durch die Relaisschalter erzeugte Aufprallgeräusch weniger auffällig ist.
In einer weiteren Implementierung umfassen die Relaisschalter zumindest zwei Relaisschaltung, die parallel zueinander geschaltet sind.
Mit der vorgenannten Konfiguration wird, wenn der zumindest eine Nebenschlusspfad in dem Stromleitungszustand ist, durch den zumindest einen Nebenschlusspfad fließender elektrischer Strom auf die parallel geschalteten Relaisschalter ver-/aufgeteilt. Demzufolge wird es möglich, die Strommenge zu reduzieren, die durch jeden von den parallel geschalteten Relaisschaltern fließt. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der parallel geschalteten Relaisschalter zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch reduziert wird, das durch jeden von den parallel geschalteten Relaisschalter während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
In einer weiteren Implementierung öffnet oder schließt die Steuereinheit die Relaisschalter, wenn der zumindest ein Energieversorgungspfad in dem Stromleitungszustand ist.
Mit der vorgenannten Konfiguration fließt elektrischer Strom durch die Relaisschalter, wenn der zumindest ein Energieversorgungspfad in dem Stromleitungszustand ist. Daher wird verhindert, dass, obgleich die Öffnung- oder Schließzeit nicht für alle Relaisschalter gleich ist, wenn elektrischer Strom durch den zumindest einen Nebenschlusspfad fließt, eine Stromkonzentration auf irgendeinem der Relaisschalter während des Öffnens oder Schließens der Relaisschalter auftritt. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Relaisschalter weiter zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch weiter reduziert wird, das durch jeden von den Relaisschaltern während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
In einer weiteren Implementierung umfasst die Energieversorgungsschaltungsvorrichtung ferner eine Störungsbestimmungseinrichtung, die bestimmt, ob das Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist. Wenn durch die Störungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass das Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist, betätigt die Steuereinheit alle Relaisschalter zu der gleichen Zeit, um den zumindest einen Nebenschlusspfad in den Stromleitungszustand zu schalten.
Mit der vorgenannten Konfiguration kann der zumindest eine Nebenschlusspfad schnell in den Stromleitungszustand geschaltet werden, wodurch ermöglicht wird, dass elektrische Leistung schnell von der ersten Speicherbatterie geliefert wird. Als Folge hiervon wird es möglich, den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess schnell zu starten.
In einer weiteren Implementierung weist der zumindest eine Energieversorgungspfad einen ersten Energieversorgungspfad, über den die erste Speicherbatterie elektrisch mit einem elektrischen Generator verbunden ist, und einen zweiten Energieversorgungspfad, über den die erste Speicherbatterie elektrisch mit einer elektrischen Last verbunden ist, auf. Der zumindest eine Steuerschalter weist einen ersten Steuerschalter, der in dem ersten Energieversorgungspfad bereitgestellt ist, und einen zweiten Steuerschalter, der in dem zweiten Energieversorgungspfad bereitgestellt ist, auf. Der zumindest eine Nebenschlusspfad weist einen ersten Nebenschlusspfad, der den ersten Steuerschaltung umgeht, und einen zweiten Nebenschlusspfad, der den zweiten Steuerschaltung umgeht, auf. Die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit weist eine erste Nebenschlussschalteinheit, die in dem ersten Nebenschlusspfad bereitgestellt ist, um den ersten Nebenschlusspfad zwischen dem Stromleitungszustand und dem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, und eine zweite Nebenschlussschalteinheit, die in dem zweiten Nebenschlusspfad bereitgestellt ist, um den zweiten Nebenschlusspfad zwischen dem Stromleitungszustand und dem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, auf. Jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit umfasst zumindest einen Relaisschalter. Die Steuereinheit (51) steuert die erste und die zweite Nebenschlusseinheit so, dass die Öffnungs- oder Schließzeit von dem zumindest einem Relaisschalter der ersten Nebenschlussschalteinheit verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von dem zumindest einem Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit.
Mit der vorgenannten Konfiguration überlappt das Aufprallgeräusch, das durch den zumindest einen Relaisschalter der ersten Nebenschlussschalteinheit erzeugt wird, nicht das Aufprallgeräusch, das durch den zumindest einen Relaisschalter der zweite Nebenflussschalteinheit erzeugt wird. Als Folge hiervon wird es möglich, zu bewirken, dass das durch die erste und die zweite Nebenschlussschalteinheit erzeugte Aufprallgeräusch weniger auffällig ist.
In einer weiteren Implementierung umfasst jede der ersten und der zweiten Nebenschlusseinheit eine Vielzahl von Relaisschaltern, die parallel zueinander geschaltet sind. Die Steuereinheit steuert die erste und die zweite Nebenschlusseinheit so, dass die Relaisschaltung der ersten Nebenschlussschalteinheit in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind und die Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind.
Mit der vorgenannten Konfiguration ist es im Hinblick auf Effizienz bevorzugt, dass die zulässige Strommenge groß ist, die durch den ersten Energieversorgungspfad fließt, über den die erste Speicherbatterie elektrisch mit dem elektrischen Generator verbunden ist. In diesem Fall kann jedoch eine große Strommenge über den ersten Nebenschlusspfad fließen, der den ersten Energieversorgungspfad umgeht. Ferner kann mit einer Zunahme der zulässigen Strommenge, die durch den ersten Nebenschlusspfad fließt, auch das durch die erste Nebenschlussschalteinheit erzeugte Aufprallgeräusch zunehmen. Gleichermaßen kann mit der zulässigen Strommenge, die durch den zweiten Nebenschlusspfad fließt, abhängig von dem Typ der elektrischen Last, das durch die zweite Nebenschlussschalteinheit erzeugte Aufprallgeräusch zunehmen. In Anbetracht dessen umfasst jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit die Relaisschalter, die parallel zueinander geschaltet sind. Außerdem steuert die Steuereinheit die erste und die zweite Nebenschlusseinheit so, dass die Relaisschalter der ersten Nebenschlussschalteinheit in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind und die Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind. Demzufolge wird es möglich, durch jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit fließenden elektrischen Strom auf die parallel geschalteten Relaisschalter zu verteilen. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Nebenschlussrelais der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit zu reduzieren, wodurch bewirkt wird, dass das durch jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit erzeugte Aufprallgeräusch weniger auffällig ist.
In einer weiteren Implementierung prüft die Steuereinheit, auf Eingabe eines Startsignals an die Steuereinheit, eine Funktion der ersten Nebenschlussschalteinheit durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter der ersten Nebenschlussschalteinheit, bevor der erste Energieversorgungspfad durch den ersten Steuerschalter in den Stromleitungszustand geschaltet ist/wird, und eine Funktion der zweiten Nebenschlussschalteinheit durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit, nachdem der zweite Energieversorgungspfad durch den zweiten Steuerschalter in den Stromleitungszustand geschaltet ist/wurde.
Mit der vorgenannten Konfiguration ist es nicht notwendig, dass der elektrische Generator ständig mit der ersten Speicherbatterie verbunden ist. In Anbetracht dessen prüft die Steuereinheit eine Funktion der ersten Nebenschlussschalteinheit durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter der ersten Nebenschlussschalteinheit, bevor der erste Energieversorgungspfad durch den ersten Steuerschalter in den Stromleitungszustand geschaltet ist/wird. Demzufolge wird es möglich, eine Funktion der ersten Nebenschlussschalteinheit umgehend bzw. prompt zu prüfen. Andererseits prüft die Steuereinheit eine Funktion der zweiten Nebenschlussschalteinheit durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit, nachdem der zweite Energieversorgungspfad durch den zweiten Steuerschalter in den Stromleitungszustand geschaltet ist/wird. Demzufolge wird verhindert, dass, wenn elektrischer Strom durch den zweiten Energieversorgungspfad fließt, eine Stromkonzentration auf einem beliebigen der Relaisschalter des zweiten Nebenschlusspfads während der Funktionsprüfung für die zweite Nebenschlussschalteinheit auftritt. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit weiter zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch weiter reduziert wird, das durch jeden der Relaisschalter der zweiten Nebenschlussschalteinheit während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
In einer weiteren Implementierung steuert die Steuereinheit die Relaisschalter so, dass, wenn einer der Relaisschalter geöffnet oder geschlossen wird, ein anderer der Relaisschalter erst geöffnet oder geschlossen wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit, die basierend auf einer Prellzeit von dem einem der Relaisschalter eingestellt bzw. festgelegt ist, seit dem Öffnen oder Schließen von dem einen der Relaisschalter verstreicht.
Mit der vorgenannten Konfiguration wird es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass das Aufprallgeräusch, das während des Öffnens oder Schließens von einem der Relaisschalter erzeugt wird, das Aufprallgeräusch überlappt, das durch das Öffnen oder Schließen von einem anderen der Relaisschalter erzeugt wird.
In einer weiteren Implementierung steuert die Steuereinheit die Relaisschalter, so dass: die Öffnungszeit von jedem der Relaisschalter verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter; und die Schließzeit von jedem der Relaisschalter verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter.
Mit der vorgenannten Konfiguration wird es möglich, noch zuverlässiger zu bewirken, dass das durch die Nebenschlussrelais erzeugte Aufprallgeräusch weniger auffällig ist.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der hiervon nachstehend dargelegten Beschreibung und aus den begleitenden Zeichnungen von einem beispielhaften Ausführungsbeispiel zu verstehen sein, die jedoch nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung auf das spezielle Ausführungsbeispiel herangezogen werden sollen, sondern lediglich zum Zweck der Erläuterung und des Verständnisses dienen.
In den begleitenden Zeichnungen gilt:

1 ist ein schematisches Schaltbild eines Energieversorgungssystems, das eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, wobei das Energieversorgungssystem in einem Fahrzeug installiert ist;
2 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration eines in der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung eingesetzten Nebenschlussrelais veranschaulicht;
3A ist ein schematisches Schaltbild, das die Zustände von Schaltern und Nebenschlussrelais der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung veranschaulicht, wenn ein Zündschalter des Fahrzeugs in einem EIN-Zustand ist;
3B ist ein schematisches Schaltbild, das die Zustände der Schalter und Nebenschlussrelais der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung veranschaulicht, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs in einem AUS-Zustand ist;
3C ist ein schematisches Schaltbild, das die Zustände der Schalter und Nebenschlussrelais der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung während eines Ausfallsicherungsprozesses veranschaulicht, der durchgeführt wird, während der Zündschalter des Fahrzeugs in dem EIN-Zustand ist;
4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Energieversorgungssteuerprozess veranschaulicht, der durch eine Steuereinheit der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung durchgeführt wird, wenn der Zündschalter des Fahrzeugs von dem AUS-Zustand in den EIN-Zustand gewechselt wird;
5 ist ein Zeitdiagramm, das die Öffnungs- und Schließzeiten der Nebenschlussrelais der Energieversorgungsschaltungsvorrichtung veranschaulicht, wenn der Ausfallsicherungsprozess durchgeführt wird, während der Zündschalter des Fahrzeugs in dem EIN-Zustand ist; und
6 ist ein schematisches Schaltbild eines Energieversorgungssystems, das eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung gemäß einer Abwandlung umfasst.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEIPIEL
1 zeigt die Gesamtkonfiguration eines Energieversorgungssystems, das eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Energieversorgungssystem als ein fahrzeugbasiertes Energieversorgungssystem konfiguriert. Im Speziellen ist das Energieversorgungssystem in einem Fahrzeug installiert, das durch eine Brennkraftmaschine angetrieben wird, um elektrische Leistung bzw. Energie an verschiedene Maschinen bzw. Geräte und Vorrichtungen, die in dem Fahrzeug bereitgestellt sind, zu liefern bzw. zuzuführen.
Wie es in 1 gezeigt ist, umfasst das Energieversorgungssystem eine Bleibatterie 11 (oder eine erste Speicherbatterie) und eine Lithiumionenbatterie 12 (oder eine zweite Speicherbatterie). Das heißt, dass das Energieversorgungssystem ein Doppelenergiequellensystem ist. Außerdem ist das Energieversorgungssystem konfiguriert, so dass: jede der Batterien 11 und 12 elektrische Leistung bzw. Energie an einen Starter bzw. Anlasser 13 (der in 1 mit St abgekürzt ist) und elektrische Lasten 15 liefern bzw. zuführen kann; und jede der Batterien 11 und 12 durch eine drehende elektrische Maschine 14 (die in 1 mit ISG abgekürzt ist) auf-/geladen werden kann. Im Speziellen sind in dem Energieversorgungssystem die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 mit Bezug auf die drehende elektrische Maschine 14 und mit Bezug die elektrischen Lasten 15 parallel zueinander geschaltet.
Die Bleibatterie 11 ist eine wohlbekannte universelle Speicherbatterie. Andererseits ist die Lithiumionenbatterie 12 eine Speicherbatterie hoher Dichte, die weniger elektrischen Leistungs- bzw. Energieverlust während der Ladung und Entladung von dieser und eine höhere Leistungsdichte und eine höhere Energiedichte als die Bleibatterie 11 aufweist. Außerdem ist es bevorzugt, dass die Lithiumionenbatterie 12 eine höhere Energieeffizienz bzw. einen höheren energetischen Wirkungsgrad während der Ladung und Entladung von dieser als die Bleibatterie 11 aufweist. Die Lithiumionenbatterie 12 ist eine zusammengesetzte Batterie, die durch Zusammensetzen von einer Vielzahl von Batteriezellen erhalten wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 die gleiche Nennspannung von zum Beispiel 12 V.
Obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt ist, ist die Lithiumionenbatterie 12 in einem Gehäuse aufgenommen und als eine Batterieeinheit U konfiguriert, die mit einem Substrat K integriert ist. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt die Batterieeinheit U eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dar. Zusätzlich ist die Batterieeinheit U in 1 mit einer gestrichelten Linie umschlossen.
Wie es in 1 gezeigt ist, hat die Batterieeinheit U einen Ausgangsanschluss P0, mit dem sowohl die Bleibatterie 11 als auch der Starter bzw. Anlasser 13 verbunden sind, einen Ausgangsanschluss P1, mit dem die drehende elektrische Maschine 14 verbunden ist, und einen Ausgangsanschluss P2, mit dem die elektrischen Lasten verbunden sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die drehende elektrische Maschine 14 als ISG („Integrated Starter Generator“) konfiguriert, der selektiv entweder als elektrischer Generator bzw. Stromgenerator oder als Elektromotor arbeitet. Im Speziellen arbeitet die drehende elektrische Maschine 14 als ein elektrischer Generator bzw. Stromgenerator, um elektrische Leistung bzw. Energie zu erzeugen, wenn ein Drehmoment von einer Abtriebswelle der Maschine des Fahrzeugs oder einer Achse des Fahrzeugs übertragen wird; wird die erzeugte elektrische Leistung bzw. Energie dann zum Laden der Batterien 11 und 12 und/oder zum Versorgen der elektrischen Lasten 15 verwendet. Anderenfalls, wenn elektrische Leistung bzw. Energie von den Batterien 11 und 12 geliefert wird, arbeitet die drehende elektrische Maschine 14 als ein Elektromotor, um ein Drehmoment zu erzeugen; wird das erzeugte Drehmoment dann an die Abtriebswelle der Maschine übertragen, um die Maschine zu starten bzw. anzulassen oder die Maschine beim Antreiben des Fahrzeugs zu unterstützen. Zusätzlich hat, obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt ist, die drehende elektrische Maschine 14 einen Motorabschnitt, der als Dreiphasenwechselmotor fungiert, und einen Wechselrichterabschnitt, der als Wechselrichter fungiert, um von den Batterien 11 und 12 gelieferte Gleichstromleistung in dreiphasige Wechsel(-strom/spannungs-)leistung zu wandeln und die erhaltene dreiphasige Wechsel(-strom/spannungs-)leistung an den Motorabschnitt zu liefern.
Die elektrischen Lasten 15 umfassen Konstantspannungslasten, die erfordern, dass die Spannung der gelieferten elektrischen Leistung konstant ist oder innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwankt. Die Konstantspannungslasten können als geschützte elektrische Lasten oder kritische elektrische Lasten betrachtet werden, die keinerlei Energieversorgungsstörung bzw. -ausfall erleiden dürfen.
Die Konstantspannungslasten können zum Beispiel eine Navigationsvorrichtung, eine Audiovorrichtung, eine Instrumentenvorrichtung und verschiedene ECUs (elektronische Steuereinheiten), einschließlich einer Maschinen-ECU, umfassen. Durch Unterbinden einer Schwankung in der Spannung der gelieferten elektrischen Leistung ist es möglich, zu verhindern, dass ein unnötiges Rücksetzen bzw. -stellen der vorgenannten Vorrichtungen auftritt, wodurch ein stabiler Betrieb der vorgenannten Vorrichtungen gewährleistet wird. Zusätzlich können die elektrischen Lasten 15 auch Stellantriebe des Fahrzeugantriebssystems wie etwa einer elektrischen Servolenkungsvorrichtung und einer Bremsvorrichtung umfassen.
Als nächstes wird die Konfiguration der Batterieeinheit U gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ausführlich beschrieben.
Wie es in 1 gezeigt ist, sind in der Batterieeinheit U ein elektrischer Pfad L1, der die Ausgangsanschlüsse P0 und P1 verbindet, und ein elektrischer Pfad L2, der einen Knoten (oder Knoten-/Verbindungspunkt) N1 in dem elektrischen Pfad L1 und die Lithiumbatterie 12 verbindet, bereitgestellt. Mit dem Knoten N1 sind sowohl die Lithiumionenbatterie 12 als auch die drehende elektrische Maschine 14 elektrisch verbunden. Außerdem sind ein Schalter 21 in dem elektrischen Pfad L1 und ein Schalter 22 in dem elektrischen Pfad L2 bereitgestellt. Die durch die drehende elektrische Maschine 14 erzeugte elektrische Leistung wird über den elektrischen Pfad L1 an die Bleibatterie 11 geliefert und über den elektrischen Pfad L1 an die Lithiumionenbatterie 12 geliefert.
Das heißt, dass in einem elektrischen Pfad von der Bleibatterie 11 zu der Lithiumionenbatterie 12 über den Knoten N1 der Schalter 21 zwischen dem Ausgangsanschluss P0 und dem Knoten N1 und der Schalter 22 zwischen dem Knoten N1 und der Lithiumionenbatterie 12 bereitgestellt sind. Zusätzlich entspricht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schalter 21 einem „ersten Steuerschalter“; entspricht der elektrische Pfad L1 einem „ersten Energieversorgungspfad“.
In der Batterieeinheit U ist auch ein elektrischer Pfad L3 bereitgestellt, der einen Knoten N2 in dem elektrischen Pfad L1 und den Ausgangsanschluss P2 verbindet. Der Knoten N2 befindet sich zwischen dem Ausgangsanschluss P0 und dem Schalter 21. Über den elektrischen Pfad L3 kann elektrische Leistung von der Bleibatterie 11 an die elektrischen Lasten geliefert werden. Außerdem ist in dem elektrischen Pfad L3 ein Schalter 23 zwischen dem Knoten N2 und einem Knoten N4 bereitgestellt. Zusätzlich entspricht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schalter 23 einem „zweiten Steuerschalter“; entspricht der elektrische Pfad L3 einem „zweiten Energieversorgungspfad“.
In der Batterieeinheit U ist auch ein elektrischer Pfad L4 bereitgestellt, der einen Knoten N3 in dem elektrischen Pfad L2 und den Knoten N4 in dem elektrischen Pfad L3 verbindet. Der Knoten N3 befindet sich zwischen dem Schalter 22 und der Lithiumionenbatterie 12. Der Knoten N4 befindet sich zwischen dem Schalter 23 und dem Ausgangsanschluss P2. Über den elektrischen Pfad L4 kann elektrische Leistung von der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 15 geliefert werden. Außerdem ist in dem elektrischen Pfad L4 ein Schalter 24 zwischen den Knoten N3 und N4 bereitgestellt.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist jeder der Schalter 21 bis 24 mit einem Paar von MOSFETs (oder Halbleiterschaltelementen) konfiguriert; ist das Paar von MOSFETs in Reihe zueinander geschaltet, wobei parasitäre Dioden von diesen in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind. Demzufolge ist, wenn jeder der Schalter 21 bis 24 in einem AUS-Zustand ist, ein elektrischer Strom, der in dem elektrischen Pfad fließt, in dem der Schalter bereitgestellt ist, durch die parasitären Dioden vollständig unterbrochen.
Jeder der Schalter 21 bis 24 kann alternativ mit einem Paar von IGBTs oder einem Paar von Bipolartransistoren anstelle des Paars von MOSFETs konfiguriert sein. In diesem Fall kann jeder der Schalter 21 bis 24 ferner ein Paar von Dioden aufweisen, die parallel zu dem Paar von IGBTs oder dem Paar von Bipolartransistoren geschaltet sind; ist das Paar von Dioden in entgegengesetzte Richtungen orientiert.
Außerdem kann jeder der Schalter 21 bis 24 mit einer Vielzahl von Paaren von MOSFETs konfiguriert sein, die parallel zueinander geschaltet sind.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in der Batterieeinheit U auch Nebenschlusspfade B1 und B2 bereitgestellt. Über den Nebenschlusspfad B1 kann die Bleibatterie 11 elektrisch mit der drehenden elektrischen Maschine verbunden werden, wobei/indem der Schalter 21 umgangen bzw. überbrückt wird. Über den Nebenschlusspfad B2 kann die Bleibatterie 11 mit den elektrischen Lasten 15 elektrisch verbunden werden, wobei/indem der Schalter 23 umgangen bzw. überbrückt wird.
In der Batterieeinheit U hat der Nebenschlusspfad B1 ein Ende mit dem Knoten N2 in dem elektrischen Pfad L1 verbunden und das andere Ende mit dem Knoten N1 in dem elektrischen Pfad L1 verbunden. Außerdem ist in dem Nebenschlusspfad B1 eine Nebenschlussschaltschaltung RE1 bereitgestellt, um den Nebenschlusspfad B1 zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand bzw. Stromtrennungszustand umzuschalten. Wenn der Nebenschlusspfad B1 durch die Nebenschlussschaltschaltung RE1 in den Stromleitungszustand versetzt wird/ist, ist es demzufolge möglich, die durch die drehende elektrische Maschine 14 erzeugte elektrische Leistung über den Nebenschlusspfad B1 an die Bleibatterie 11 zu liefern, wenn der Schalter 21 in dem AUS-Zustand ist. Zusätzlich entspricht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussschaltschaltung RE1 einer „ersten Nebenschlussschalteinheit“; entspricht der Nebenschlusspfad B1 einem „ersten Nebenschlusspfad“.
Außerdem hat in der Batterieeinheit U der Nebenschlusspfad B2 ein Ende mit dem Knoten N2 in dem elektrischen Pfad L1 und das andere Ende mit dem Knoten N4 in dem elektrischen Pfad L3 verbunden. Außerdem ist in dem Nebenschlusspfad B2 eine Nebenschlussschaltschaltung RE2 bereitgestellt, um den Nebenschlusspfad B2 zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand bzw. Stromtrennungszustand umzuschalten. Wenn der Nebenschlusspfad B2 durch die Nebenschlussschaltschaltung RE2 in den Stromleitungszustand versetzt wird/ist, ist es demzufolge möglich, elektrische Leistung von der Bleibatterie 11 über den Nebenschlusspfad B2 an die elektrischen Lasten 15 zu liefern, wenn der Schalter 23 in den AUS-Zustand ist. Dementsprechend kann der Nebenschlusspfad B2 als ein Dunkelstrompfad betrachtet werden, über den Dunkelstrom an die elektrischen Lasten geliefert wird, wenn das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem in einem angehaltenen Zustand ist. Zusätzlich entspricht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussschaltschaltung RE2 einer „zweiten Nebenschlussschalteinheit“; entspricht der Nebenschlusspfad B2 einem „zweiten Nebenschlusspfad“.
Außerdem sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlusspfade B1 und B2 so bereitgestellt, dass sie den Schalter 21 in dem elektrischen Pfad L1 beziehungsweise den Schalter 23 in dem elektrischen Pfad L3 umgehen bzw. überbrücken. Dementsprechend können die Nebenschlusspfade B1 und B2 dahingehend betrachtet werden, dass sie gemeinsam einen Ausfallsicherungs- bzw. Failsafepfad bilden, über den die durch die drehende elektrische Maschine 14 erzeugte elektrische Leistung während eines Ausfasssicherungs- bzw. Failsafeprozesses an die elektrischen Lasten 15 geliefert wird.
Die Nebenschlussschaltschaltung RE1 ist mit einer Vielzahl von (z.B. zwei) Nebenschlussrelais 31 und 32 konfiguriert. Jedes der Nebenschlussrelais 31 und 32 ist zum Beispiel durch ein normalerweise geschlossenes mechanisches Relais bzw. ein mechanisches Relais des Ruhe- bzw. Öffnungstyps gebildet. Die Nebenschlussrelais 31 und 32 sind in dem Nebenschlusspfad B1 parallel zueinander geschaltet. Gleichermaßen ist die Nebenschlussschaltschaltung RE2 mit einer Vielzahl von (z.B. zwei) Nebenschlussrelais 33 und 34 konfiguriert. Jedes der Nebenschlussrelais 33 und 34 ist zum Beispiel durch ein normalerweise geschlossenes mechanisches Relais bzw. ein mechanisches Relais des Ruhe- bzw. Öffnungstyps gebildet. Die Nebenschlussrelais 33 und 34 sind in dem Nebenschlusspfad B2 parallel zueinander geschaltet. Zusätzlich entsprechen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussrelais 31 bis 34 „Relaisschaltern“.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 ein Relaismodul, das eine Spule 31a, 32a, 33a oder 34a, die erregt wird, indem sie mit elektrischer Leistung versorgt werden, und einen Schaltabschnitt 31b, 32b, 33b oder 34b, der durch einen beweglichen Kontakt geöffnet oder geschlossen wird, der sich in Erwiderung auf die Erregung der Spule bewegt, umfasst.
Obgleich dies in den Figuren nicht gezeigt ist, hat jede der Spulen 31a bis 34a der Nebenschlussrelais 31 bis 34 ein Ende mit einer Energiequelle verbunden und das andere Ende geerdet. Als die Energiequelle kann entweder die Bleibatterie 11 oder die Lithiumionenbatterie 12 genutzt werden. Außerdem ist für jede der Spulen 31a bis 34a der Nebenschlussrelais 31 bis 34 ein (nicht gezeigter) Relaisansteuer-/-antriebsschalter in einem Energieversorgungspfad der Spule bereitgestellt. Daraufhin, dass der Relaisansteuer-/-antriebsschalter eingeschaltet wird/ist, wird elektrische Leistung an die Spule geliefert, wodurch bewirkt wird, dass der Schaltabschnitt des Nebenschlussrelais geöffnet wird.
Der Ausgangsanschluss P0 ist über eine Sicherung 35 mit der Bleibatterie 11 verbunden. Der Ausgangsanschluss P2 ist über eine Sicherung 36 mit den elektrischen Lasten verbunden. Der Knoten N2 ist über eine Sicherung 37 mit der Nebenschlussschaltschaltung RE1 verbunden.
Nunmehr bezugnehmend auf 2 wird die Konfiguration der Nebenschlussrelais 31 bis 34 ausführlich beschrieben.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 die gleiche Konfiguration. Daher wird die Konfiguration beschrieben, indem nur das Nebenschlussrelais 31 als Beispiel genommen wird. Zusätzlich ist in 2 das Nebenschlussrelais 31 in dem Zustand gezeigt, dass es auf dem Substrat K montiert ist.
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst das Nebenschlussrelais 31 einen Festkontakt 41 und einen beweglichen Kontakt 43, der an einem distalen Endabschnitt eines beweglichen Eisenstücks 42 bereitgestellt ist. Das bewegliche Eisenstück 42 ist durch eine Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 in eine Richtung gezogen/gespannt, in der der bewegliche Kontakt 43 auf den Festkontakt 41 gedrückt wird (d.h. die Abwärtsrichtung in 2). Außerdem ist in der Nähe des beweglichen Eisenstücks 42 ein Solenoid 45 bereitgestellt. Der Festkontakt 41 und der bewegliche Kontakt 43 sind in einer Richtung, die senkrecht zu einer Montageoberfläche des Substrats K ist, in Ausrichtung bzw. Flucht zueinander eingerichtet. Außerdem bewegt sich der bewegliche Kontakt 43 mit der Drehbewegung des beweglichen Eisenstücks 42 zu dem Festkontakt 41 hin oder von dem Festkontakt 41 weg. Zusätzlich entsprechen die Kontakte 41 und 43, die in 2 gezeigt sind, gemeinsam dem Schaltabschnitt 31b des Nebenschlussrelais 31, das in 1 gezeigt ist; entspricht das Solenoid 45, das in 2 gezeigt ist, der Spule 31a des Nebenschlussrelais 31, das in 1 gezeigt ist.
Wenn das Solenoid 45 in einem nicht-erregten Zustand (d.h. einem Zustand, in dem es nicht mit elektrischer Leistung versorgt ist) ist, wird der bewegliche Kontakt 43 durch die Zug-/Spannkraft (oder Federkraft) der Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 auf den Festkontakt 41 gedrückt, wodurch das Nebenschlussrelais 33 in einem geschlossenen Zustand gehalten wird. Außerdem, wenn das Solenoid 45 von dem nicht-erregten Zustand in einen erregten Zustand (d.h. einen Zustand, in dem es mit elektrischer Leistung versorgt ist) gewechselt wird, erzeugt das Solenoid 45 eine elektronmagnetische Kraft (oder eine magnetische Anziehung). Die elektromagnetische Kraft bewirkt, dass sich das bewegliche Eisenstück 42 gegen die Zug-/Spannkraft der Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 nach oben bewegt, wodurch bewirkt wird, dass der bewegliche Kontakt 43 von dem Festkontakt 41 gelöst wird. Demzufolge wird das Nebenschlussrelais 31 in einen offenen Zustand gebracht.
Zusätzlich wird, wenn das Solenoid 45 von dem erregten Zustand in den nicht-erregten Zustand gewechselt wird, das bewegliche Eisenstück 42 durch die Zug-/ Spannkraft der Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 nach unten bewegt, was bewirkt, dass der bewegliche Kontakt 43 gegen den Festkontakt 41 prallt, und wodurch ein Aufprallgeräusch erzeugt wird. Andererseits, wenn das Solenoid 45 von dem nicht-erregten Zustand in den erregten Zustand gewechselt wird, wird das bewegliche Eisenstück 42 durch die elektromagnetische Kraft, die durch das Solenoid 45 erzeugt wird, nach oben bewegt, was bewirkt, dass der bewegliche Kontakt 43 gegen einen Eisenkern 45a des Solenoids 45 prallt, und wodurch ein Aufprallgeräusch erzeugt wird.
Erneut bezugnehmend auf 1 umfasst die Batterieeinheit U eine Steuereinheit 51, die das EIN/AUS- (oder Öffnungs-/Schließ-) Schalten von jedem der Schalter 21 bis 24 und die Ansteuerung von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 steuert. Zusätzlich ist die Steuereinheit 51 mit einem Mikrocomputer konfiguriert, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und E-/A-Schnittstellen umfasst.
Im Speziellen steuert die Steuereinheit 51 das EIN/AUS-Schalten von jedem der Schalter 21 bis 24 und die Ansteuerung von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 auf Grundlage der Energiespeicherzustände der Batterien 11 und 12. Zum Beispiel, wenn das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem in dem angehaltenen Zustand ist (d.h. ein Zündschalter des Fahrzeugs in einem AUS-Zustand ist), schaltet die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 bis 34 aus (oder schließt diese), während sie die Schalter 21 bis 24 ausschaltet (oder öffnet). Nachstehend wird hierin der angehaltene Zustand des fahrzeugbasierten Energieversorgungssystems (d.h. der AUS-Zustand des Zündschalters) einfach als „IG-AUS-Zustand“ bezeichnet; wird der Betriebszustand des fahrzeugbasierten Energieversorgungssystems (d.h. der EIN-Zustand des Zündschalters) einfach als „IG-EIN-Zustand“ bezeichnet.
Andererseits, in dem IG-EIN-Zustand, schaltet die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 bis 34 ein (oder öffnet diese), während sie die Schalter 21 bis 24 einschaltet (oder schließt). Im Speziellen steuert die Steuereinheit 51 das EIN/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24 auf geeignete Weise, so dass zumindest einer der Schalter 23 und 24 in dem EIN- (oder geschlossenen) Zustand vorliegt. Mit anderen Worten steuert die Steuereinheit 51 das EIN/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24 auf geeignete Weise, so dass ermöglicht wird, dass die elektrischen Lasten 15 fortwährend mit elektrischer Leistung versorgt werden.
Im Speziellen berechnet die Steuereinheit 51 den SOC („State of Charge“: Ladezustand) der Lithiumionenbatterie 12. Außerdem steuert die Steuereinheit 51 das EIN/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24, und steuert sie dadurch das Laden und Entladen der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12, um den SOC der Lithiumionenbatterie 12 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs zu halten. Mit anderen Worten führt die Steuereinheit 51 das Laden und Entladen für die Bleibatterie 11 und die Lithiumionenbatterie 12 selektiv durch.
Die Steuereinheit 51 detektiert auch Unregelmäßigkeiten in Bezug auf das Laden/Entladen der Lithiumionenbatterie 12. Außerdem führt die Steuereinheit 51, auf Detektion irgendeiner Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden/Entladen der Lithiumionenbatterie 12, als den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess, eine Steuerung durch, um die Schalter 21 bis 24 zwangsweise auszuschalten (oder zu öffnen), während die Nebenschlussrelais 31 bis 34 ausgeschaltet (oder geschlossen) werden. Zum Beispiel detektiert die Steuereinheit 51 einen Überstrom der Lithiumionenbatterie 12 mit einem Stromsensor und/oder eine übermäßige Zunahme der Temperatur der Lithiumionenbatterie 12 mit einem Temperatursensor. Die Steuereinheit 51 führt den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess auf Detektion eines Überstroms der Lithiumionenbatterie 12 und/oder einer übermäßigen Zunahme der Temperatur der Lithiumionenbatterie 12 durch. Kurz gesagt werden die Nebenschlussrelais 31 bis 34 geschlossen, wenn die Schalter 21 bis 24 geöffnet werden. Zusätzlich kann die Steuereinheit 51 eine Ausgangsspannung der Lithiumionenbatterie 12 detektieren, wenn der Schalter 22 in einem offenen Zustand ist, und eine Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden/Entladen der Lithiumionenbatterie 12 basierend auf der detektierten Ausgangsspannung bestimmen. Wie vorstehend dargelegt, arbeitet bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuereinheit 51 auch als eine Störungsbestimmungseinrichtung, um zu bestimmen, ob das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist.
Mit der Steuereinheit 51 ist eine ECU 52 verbunden, die zum Beispiel eine Maschinen-ECU ist. Die ECU 52 ist mit einem Mikrocomputer konfiguriert, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und E/A-Schnittstellen umfasst. Die ECU 52 steuert einen Betrieb der Maschine des Fahrzeugs basierend auf der Betriebsbedingung der Maschine und der Antriebsbedingung des Fahrzeugs. Die Steuereinheit 51 und die ECU 52 sind über ein Kommunikationsnetzwerk wie etwa ein CAN verbunden, um miteinander zu kommunizieren. Demzufolge können die Steuereinheit 51 und die ECU 52 verschiedene Daten miteinander teilen, die darin gespeichert sind. Zusätzlich ist es auch möglich, dass die ECU 52 eine Störung (oder eine Unregelmäßigkeit) des fahrzeugbasierten Energieversorgungssystems detektiert und die Steuereinheit 51 über die detektierte Störung informiert.
3A veranschaulicht die Zustände der Schalter 21 bis 24 und der Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem IG-EIN-Zustand.
Wie es in 3A gezeigt ist, sind in dem IG-EIN-Zustand die Schalter 21 bis 24 in dem EIN- (oder geschlossenen) Zustand und sind die Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem EIN- (offenen) Zustand. In diesem Fall wird, wenn die drehende elektrische Maschine 14 arbeitet, um elektrische Leistung zu erzeugen, die erzeugte elektrische Leistung geliefert, um sowohl die Bleibatterie 11 als auch die Lithiumionenbatterie 12 zu laden, und an die elektrischen Lasten 15 zugeführt. Anderenfalls, wenn die drehende elektrische Maschine 14 nicht arbeitet, wird elektrische Leistung von entweder der Bleibatterie 11 oder der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 15 geliefert.
Zusätzlich steuert die Steuereinheit 51 in dem IG-EIN-Zustand auf geeignete Weise das EIN/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24, so dass zumindest einer der Schalter 23 und 24 in dem EIN- (oder geschlossenen) Zustand vorliegt. Demzufolge wird es möglich, elektrische Leistung von zumindest einer der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12 an die elektrischen Lasten 15 zu liefern.
3B veranschaulicht die Zustände der Schalter 21 bis 24 und der Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem IG-AUS-Zustand.
Wie es in 3B gezeigt ist, sind in dem IG-AUS-Zustand die Schalter 21 bis 24 in dem AUS- (offenen) Zustand und sind die Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem AUS- (geschlossenen) Zustand. In diesem Fall wird Dunkelstrom von der Bleibatterie 11 über den Nebenschlusspfad B2 an die elektrischen Lasten 15 geliefert.
3C veranschaulicht die Zustände der Schalter 21 bis 24 und der Nebenschlussrelais 31 bis 34, wenn der Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess in dem IG-EIN-Zustand durchgeführt wird.
Wie es in 3C gezeigt ist, sind, wenn der Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess in dem IG-EIN-Zustand durchgeführt wird, die Schalter 21 bis 24 in dem AUS- (offenen) Zustand und die Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem AUS- (geschlossenen) Zustand. In diesem Fall wird, wenn die drehende elektrische Maschine 14 arbeitet, um elektrische Leistung zu erzeugen, die erzeugte elektrische Leistung über den Nebenschlusspfad B1 an die Bleibatterie 11 geliefert und über die Nebenschlusspfade B1 und B2 an die elektrischen Lasten 15 geliefert. Anderenfalls, wenn die drehende elektrische Maschine 14 nicht arbeitet, wird elektrische Leistung (Dunkelstrom oder Betriebsstrom) von der Bleibatterie 11 über den Nebenschlusspfad B2 an die elektrischen Lasten 15 geliefert.
Wie es vorstehend beschrieben ist, ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch ein normalerweise geschlossenes mechanisches Relais bzw. ein mechanisches Relais des Ruhe- bzw. Öffnungstyps gebildet. Daher wird/ist jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch die Zug-/ Spannkraft der Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 geschlossen, ohne dass eine stabile bzw. dauerhafte Zufuhr von elektrischer Leistung von der Energiequelle vorliegt. Während des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozesses, der auf Auftreten irgendeiner Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden/Entladen der Lithiumionenbatterie 12 durchgeführt wird, ist es demzufolge möglich, die Nebenschlussrelais 31 bis 34 zuverlässig zu schließen, wodurch die Nebenschlusspfade B1 und B2 zuverlässig in den Stromleitungszustand versetzt werden.
Während des Öffnens und Schließens von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 wird jedoch ein Aufprallgeräusch erzeugt. Im Speziellen prallt während des Öffnens von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 der bewegliche Kontakt 43 gegen den Eisenkern 45a des Solenoids 45, wodurch das Aufprallgeräusch zwischen diesen erzeugt wird. Andererseits prallt während des Schließens von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 der bewegliche Kontakt 43 gegen den Festkontakt 41, wodurch das Aufprallgeräusch zwischen diesen erzeugt wird (siehe 2). Das Aufprallgeräusch ist insbesondere dann auffällig, wenn die umliegende Umgebung leise ist. Zum Beispiel kann das Aufprallgeräusch auffällig sein, wenn eine Funktionsprüfung (oder eine Prüfung des Öffnens/Schließens) für die Nebenschlussrelais 31 bis 34 durchgeführt wird, während die Maschine des Fahrzeugs in dem angehaltenen Zustand ist.
In Anbetracht dessen führt die Steuereinheit 51 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Startprozess (oder einen Energieversorgungssteuerprozess) durch, wie er in 4 gezeigt ist, um das Aufprallgeräusch zu unterbinden bzw. zu dämpfen.
Im Speziellen führt die Steuereinheit 51 den in 4 gezeigten Startprozess auf Eingabe eines Startsignals an die Steuereinheit 51 durch; ist das Startsignal für den IG-EIN-Zustand bezeichnend. Das heißt, dass die Steuereinheit 51 den Startprozess auf den Wechsel von dem IG-AUS-Zustand in den IG-EIN-Zustand durchführt.
In dem Startprozess prüft die Steuereinheit 51 in Schritt S101 eine Funktion von jedem der Schalter 21 bis 24, während die Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem geschlossenen Zustand gehalten werden.
Im Speziellen öffnet die Steuereinheit 51 in diesem Schritt die Schalter 21 bis 24 einzeln bzw. nacheinander, und prüft sie, ob jeder der Schalter 21 bis 24 normal bzw. regulär ein- und ausgeschaltet werden kann, basierend auf dem Strom oder der Spannung von einem Entsprechenden der elektrischen Pfade L1 bis L4. Außerdem prüft die Steuereinheit 51 auch, ob jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem AUS-(geschlossenen) Zustand ist, basierend auf dem oder der elektrischen Strom oder Spannung von einem Entsprechenden der Nebenschlusspfade B1 und B2.
In Schritt S102 bestimmt die Steuereinheit 51, ob die Ergebnisse der Funktionsprüfung in Schritt S101 normal sind.
Im Speziellen bestimmt die Steuereinheit 51 in diesem Schritt basierend auf den Ergebnissen der Funktionsprüfung in Schritt S101, ob jeder der Schalter 21 bis 24 normal ein- und ausgeschaltet werden kann, und ob jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 in dem AUS-Zustand ist.
Wenn die Bestimmung in Schritt S102 zu einer Antwort „JA“ führt, schreitet der Prozess zu Schritt S103 voran.
In Schritt S103 schaltet die Steuereinheit 51 jeden der Schalter 21 bis 24 ein (oder schließt diesen), wodurch jeder der elektrischen Pfade L1 bis L4 in einen Stromleitungszustand versetzt wird.
In Schritt S104 wählt die Steuereinheit 51 eines der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als ein Zielnebenschlussrelais aus, dessen Funktion zu prüfen ist.
Im Speziellen wählt die Steuereinheit 51 in diesem Schritt ein Zielnebenschlussrelais einzeln bzw. nacheinander aus den Nebenschlussrelais 31 bis 34 in einer vorbestimmten Reihenfolge aus. Zum Beispiel werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussrelais 31 bis 34 als die Zielnebenschlussrelais einzeln bzw. nacheinander in der Reihenfolge Nebenschlussrelais 31, Nebenschlussrelais 32, Nebenschlussrelais 33 und Nebenschlussrelais 34 ausgewählt.
In Schritt S105 schaltet die Steuereinheit 51 das Zielnebenschlussrelais ein (oder öffnet es).
In Schritt S106 prüft die Steuereinheit 51 während einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt, zu dem das Zielnebenschlussrelais in Schritt S105 eingeschaltet wird, bis eine erste vorbestimmte Zeit (z.B. 100 ms) verstreicht, ob das Zielnebenschlussrelais normal geöffnet wurde.
Im Speziellen ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 (oder dem Zielnebenschlussrelais) ein (nicht gezeigter) Prüfanschluss auf der Seite des Solenoids 45 bereitgestellt. In diesem Schritt ist, wenn das Zielnebenschlussrelais normal geöffnet wurde (d.h., wenn sich das bewegliche Eisenstück 42 auf die Seite des Solenoids 45 bewegt hat), das bewegliche Eisenstück 42 elektrisch mit dem Prüfanschluss verbunden. Außerdem ist mit dem Prüfanschluss eine Detektionsschaltung (Stromdetektionsschaltung oder Spannungsdetektionsschaltung) elektrisch verbunden. Die Detektionsschaltung detektiert basierend auf dem Strom oder der Spannung, der oder die über den Prüfanschluss an sie eingespeist wird, ob das Zielnebenschlussrelais normal geöffnet wurde. Außerdem gibt die Detektionsschaltung ein Detektionssignal, das für das Detektionsergebnis bezeichnend ist, an die Steuereinheit 51 aus, wenn das Zielnebenschlussrelais normal geöffnet wurde.
Zusätzlich ist die erste vorbestimmte Zeit in Schritt S106 so eingestellt, dass sie länger ist als die Prellzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Das heißt, dass die erste vorbestimmte Zeit so eingestellt bzw. festgelegt ist, dass sie länger ist als die Zeitdauer von einem Zeitpunkt, zu dem das Zielnebenschlussrelais in Schritt S105 eingeschaltet wird, bis eine mechanische Vibration vollständig aufhört, die durch den Aufprall des beweglichen Kontakts 43 gegen den Eisenkern 45a des Solenoids 45 oder den Prüfanschluss verursacht wird.
In Schritt S107 schaltet die Steuereinheit 51 das Zielnebenschlussrelais nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit, seitdem das Zielnebenschlussrelais eingeschaltet wurde, aus (oder schließt es).
In Schritt S108 bestimmt die Steuereinheit 51 basierend auf dem Detektionssignal, das an sie in Schritt S106 eingegeben wurde, ob das Zielnebenschlussrelais in Schritt S105 normal geöffnet wurde.
Wenn die Bestimmung in Schritt S108 zu einer Antwort „JA“ führt, schreitet der Prozess zu Schritt S109 voran.
In Schritt S109 wartet die Steuereinheit 51, bis eine zweite vorbestimmte Zeit ausgehend von dem Zeitpunkt verstreicht, zu dem das Zielnebenschlussrelais in Schritt S107 ausgeschaltet wurde.
Die zweite vorbestimmte Zeit ist ebenfalls so eingestellt, dass sie länger ist als die Prellzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Das heißt, dass die zweite vorbestimmte Zeit so eingestellt bzw. festgelegt ist, dass sie länger ist als die Zeitdauer von dem Zeitpunkt, zu dem das Zielnebenschlussrelais in Schritt S107 ausgeschaltet wird, bis eine mechanische Vibration vollständig aufhört, die durch den Aufprall des beweglichen Kontakts 43 gegen den Festkontakt 41 verursacht wird.
In Schritt S110 bestimmt die Steuereinheit 51, ob die Funktionsprüfung (oder die Prüfung des Öffnens/Schließens) für alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 durchgeführt wurde.
Wenn die Bestimmung in Schritt S110 zu einer Antwort „NEIN“ führt, kehrt der Prozess zu Schritt S104 zurück, um die Schritte S104 bis S110 zu wiederholen.
Im Gegensatz dazu, wenn die Bestimmung in Schritt S110 zu einer Antwort „JA“ führt, schreitet der Prozess zu Schritt S111 voran.
In Schritt S111 wählt die Steuereinheit 51 eines der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als ein Nebenschlussrelais aus, das zu öffnen ist.
Im Speziellen wählt die Steuereinheit 51 in diesem Schritt ein Nebenschlussrelais, das zu öffnen ist, einzeln bzw. nacheinander aus den Nebenschlussrelais 31 bis 34 in einer vorbestimmten Reihenfolge aus. Zum Beispiel werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussrelais 31 bis 34 als das zu öffnende Nebenschlussrelais einzeln bzw. nacheinander in der Reihenfolge Nebenschlussrelais 31, Nebenschlussrelais 32, Nebenschlussrelais 33 und Nebenschlussrelais 34 ausgewählt.
In Schritt S112 schaltet die Steuereinheit 51 das in Schritt S111 ausgewählte Nebenschlussrelais ein (oder öffnet es).
In Schritt S113 wartet die Steuereinheit 51, bis die erste vorbestimmte Zeit seit dem Zeitpunkt verstreicht, zu dem das ausgewählte Nebenschlussrelais in Schritt S112 eingeschaltet wurde. Wie es vorstehend beschrieben ist, ist die erste vorbestimmte Zeit so eingestellt, dass sie länger ist als die Prellzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34.
In Schritt S114 bestimmt die Steuereinheit 51, ob alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 geöffnet wurden.
Wenn die Bestimmung in Schritt S114 zu einer Antwort „NEIN“ führt, kehrt der Prozess zu Schritt S111 zurück, um die Schritte S111 bis S114 zu wiederholen.
Im Gegensatz dazu, wenn die Bestimmung in Schritt S114 zu einer Antwort „JA“ führt, geht der Prozess zu Ende.
Zusätzlich führt, nach Abschluss des vorstehend dargelegten Startprozesses ohne Detektion irgendeiner Unregelmäßigkeit (d.h. ohne Durchführung von Schritt S115), die Steuereinheit 51 verschiedene Prozesse in dem normalen IG-EIN-Zustand durch, indem sie das EIN/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24 auf geeignete Weise steuert. Zum Beispiel veranlasst die Steuereinheit 51 zumindest eine von der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12, elektrische Leistung an den Starter bzw. Anlasser 13 zu liefern, wodurch ermöglicht wird, dass der Starter bzw. Anlasser 13 die Maschine des Fahrzeugs startet bzw. anlässt. Ansonsten bewirkt die Steuereinheit 51, dass sowohl die Bleibatterie 11 als auch die Lithiumionenbatterie 12 mit elektrischer Leistung geladen werden, die durch die drehende elektrische Maschine 14 erzeugt wird.
Anderenfalls, wenn die Bestimmung in Schritt S102 oder die Bestimmung in Schritt S108 zu einer Antwort „NEIN“ führt, schreitet der Prozess zu Schritt S115 voran.
In Schritt S115 entscheidet die Steuereinheit 51, den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess durchzuführen. Außerdem steuert die Steuereinheit 51 alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 so, dass sie in dem AUS- (oder geschlossenen) Zustand gehalten werden.
In Schritt S115 beendet die Steuereinheit 51 den Startprozess und führt sie dann den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess durch.
Zusätzlich, wie es vorstehend beschrieben ist, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Funktion bzw. eine Funktions-/Betriebsfähigkeit der Schalter 21 bis 24 und der Nebenschlussrelais 31 bis 34 auf Start des IG-EIN-Zustands geprüft. Eine Funktion bzw. eine Funktions-/Betriebsfähigkeit der Schalter 21 bis 24 und der Nebenschlussrelais 31 bis 34 kann jedoch alternativ auf den Wechsel von dem IG-EIN-Zustand in den IG-AUS-Zustand geprüft werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schaltet die Steuereinheit 51, auf Detektion von irgendeiner Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden/Entladen der Lithiumionenbatterie 12 in dem IG-EIN-Zustand, alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu der gleichen Zeit aus (oder schließt diese), um den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess zu starten. Demzufolge können beide Nebenschlusspfade B1 und B2 schnell in den Stromleitungszustand gebracht werden.
Als Nächstes werden unter Bezugnahme auf 5 die Öffnungs- und Schließzeiten der Nebenschlussrelais 31 bis 34 beschrieben.
In dem IG-AUS-Zustand wird das Startsignal zu einem Zeitpunkt T0 an die Steuereinheit 51 eingegeben. Dann prüft die Steuereinheit 51 die Funktion der Schalter 21 bis 24, und schaltet sie die Schalter 21 bis 24 zu einem Zeitpunkt T1 ein (oder schließt sie).
Zu einem Zeitpunkt T2 schaltet die Steuereinheit 51 das Nebenschlussrelais 31 ein (oder öffnet es). Nach dem Verstreichend der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T2 schaltet die Steuereinheit 51 das Nebenschlussrelais 31 zu einem Zeitpunkt T3 aus (oder schließt es).
Wenn das Nebenschlussrelais 31 zu dem Zeitpunkt T2 normal geöffnet wurde, schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der zweiten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T3, d.h. zu einem Zeitpunkt T4, das Nebenschlussrelais 32 ein (oder öffnet es). Weiterhin schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T4 das Nebenschlussrelais 32 zu einem Zeitpunkt T5 aus (oder öffnet es).
Wenn das Nebenschlussrelais 32 zu dem Zeitpunkt T4 normal geöffnet wurde, schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der zweiten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T5, d.h. zu einem Zeitpunkt T6, das Nebenschlussrelais 33 ein (oder öffnet es). Weiterhin schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T6 das Nebenschlussrelais 33 zu einem Zeitpunkt T7 aus (oder schließt es).
Wenn das Nebenschlussrelais 33 zu dem Zeitpunkt T6 normal geöffnet wurde, schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der zweiten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T7, d.h. zu einem Zeitpunkt T8, das Nebenschlussrelais 34 ein (oder öffnet es). Weiterhin schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T8 das Nebenschlussrelais 34 zu einem Zeitpunkt T9 aus (oder schließt es).
Wenn alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu den jeweiligen Zeitpunkten T2, T4, T6 und T8 normal geöffnet wurden, schaltet die Steuereinheit 51 nach dem Verstreichen einer dritten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T9, d.h. zu einem Zeitpunkt T10, das Nebenschlussrelais 31 ein (oder öffnet es). Zusätzlich ist die dritte vorbestimmte Zeit so eingestellt, dass sie länger ist die Prellzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34.
Nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T10 schaltet die Steuereinheit 51 ferner das Nebenschlussrelais 32 zu einem Zeitpunkt T11 ein (oder öffnet es). Nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit dem Zeitpunkt T11 schaltet die Steuereinheit 51 ferner das Nebenschlussrelais 33 zu einem Zeitpunkt T12 ein (oder öffnet es). Nach dem Verstreichen der ersten vorbestimmten Zeit seit dem Zeitpunkt T12 schaltet die Steuereinheit 51 ferner das Nebenschlussrelais 34 zu einem Zeitpunkt T13 ein (oder öffnet es).
Daraufhin steuert die Steuereinheit 51 das EIN-/AUS-Schalten der Schalter 21 bis 24 in dem IG-EIN-Zustand. Außerdem schaltet die Steuereinheit 51 alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu einem Zeitpunkt T20 aus (oder schließt diese), wenn der Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess in dem IG-EIN-Zustand gestartet wird/ist.
Wie es vorstehend beschrieben ist, steuert die Steuereinheit 51 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das EIN-/AUS- (oder Öffnungs-/Schließ-) Schalten der Nebenschlussrelais 31 bis 34, so dass die Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Insbesondere steuert die Steuereinheit 51 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das EIN-/AUS- (oder Öffnungs-/Schließ-) Schalten der Nebenschlussrelais 31 bis 34, so dass die Öffnungszeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von (oder nicht zusammenfällt mit) sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34; und die Schließzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von (oder nicht zusammenfällt mit) sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34.
Zusätzlich bezeichnet die Öffnungszeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 die Zeitperiode von einem Zeitpunkt, zu dem das Nebenschlussrelais geöffnet wird, bis die erste vorbestimmte Zeit verstreicht. Andererseits bezeichnet die Schließzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 die Zeitperiode von einem Zeitpunkt, zu dem das Nebenschlussrelais geschlossen wird, bis die zweite vorbestimmte Zeit verstreicht.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist es möglich, die folgenden vorteilhaften Wirkungen zu erzielen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 mit den Nebenschlussrelais 31 bis 34 konfiguriert, von denen jedes durch ein normalerweise geschlossenes mechanisches Relais bzw. ein mechanisches Relais des Ruhe- bzw. Öffnungstyps gebildet ist. Daher kann, wenn der Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess auf Auftreten einer Unregelmäßigkeit (z.B. einer Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden und Entladen der Lithiumionenbatterie 12) durchgeführt wird, jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch die Zug-/Spannkraft der Rückstell- bzw. Rückholfeder 44 von diesem geschlossen werden, wodurch die Nebenschlusspfade B1 und B2 zuverlässig in den Stromleitungszustand versetzt werden. Demzufolge ist es während des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozesses, der in dem IG-EIN-Zustand durchgeführt wird, möglich, die Bleibatterie 11 zu laden und zu entladen und Dunkelstrom über die Nebenschlusspfade B1 und B2 an die elektrischen Lasten 15 bereitzustellen.
Da jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch das mechanische Relais gebildet ist, wird während des Öffnens und Schließens der Nebenschlussrelais 31 bis 34 jedoch ein Aufprallgeräusch erzeugt. Da die Bleibatterie 11 über die Nebenschlusspfade B1 und B2 geladen und entladen wird, ist außerdem die zulässige Strommenge groß, die über die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 fließt, was erfordert, dass die Nebenschlussrelais 31 bis 34 von großer Größe sind. Demzufolge werden der bewegliche Kontakt 43, der Festkontakt 41 und der Eisenkern 45a des Solenoids 45 in jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 größenmäßig groß, wodurch das Aufprallgeräusch leicht laut wird.
In Anbetracht dessen sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 mit der Vielzahl von Nebenschlussrelais 31 bis 34 konfiguriert. Außerdem steuert die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 bis 34 so, dass die Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Demzufolge überlappt das Aufprallgeräusch, das durch das Öffnen oder Schließen von einem beliebigen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird, nicht mit dem Aufprallgeräusch, das durch das Öffnen oder Schließen von einem anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird. Als Folge hiervon wird es möglich, zu bewirken, dass das durch die Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugte Aufprallgeräusch wenig auffällig ist.
Außerdem sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussrelais 31 und 32 parallel zueinander geschaltet; sind die Nebenschlussrelais 33 und 34 parallel zueinander geschaltet. Daher wird, wenn die Nebenschlusspfade B1 und B2 in dem Stromleitungszustand sind, elektrischer Strom, der über die Nebenschlusspfade B1 und B2 fließt, auf die Nebenschlussrelais 31 bis 34 ver-/ aufgeteilt. Demzufolge wird es möglich, die Strommenge zu reduzieren, die über jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 fließt. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch reduziert wird, das durch jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schaltet die Steuereinheit 51 in dem Startprozess die Schalter 21 bis 24 ein (oder schließt sie), um die elektrischen Pfade L1 bis L4 in den Stromleitungszustand zu versetzen. Dann prüft die Steuereinheit 51 die Funktion bzw. Funktions-/Betriebsfähigkeit der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch Öffnen und Schließen der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Demzufolge fließt elektrischer Strom über die Nebenschlussrelais 31 bis 34, wenn die elektrischen Pfade L1 bis L4 in dem Stromleitungszustand sind. Obgleich die Öffnungs- oder Schließzeit für die Nebenschlussrelais 31 bis 34 nicht gleich ist, wird daher, wenn elektrischer Strom durch die elektrischen Pfade L1 bis L4 fließt, ein Auftreten einer Stromkonzentration an einem beliebigen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 während der Funktionsprüfung für die Nebenschlussrelais 31 bis 34 verhindert. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 weiter zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch weiter reduziert wird, das durch jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel fungiert die Steuereinheit 51 auch als Störungsbestimmungseinrichtung, um zu bestimmen, ob das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist. Wenn bestimmt wird, dass das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist (z.B. eine Unregelmäßigkeit in Bezug auf das Laden und Entladen der Lithiumionenbatterie 12 detektiert wird), schaltet die Steuereinheit 51 alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu der gleichen Zeit aus (oder schließt sie), um den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess zu starten. Demzufolge können beide Nebenschlusspfade B1 und B2 schnell in den Stromleitungszustand gebracht werden, wodurch ermöglicht wird, dass elektrische Leistung (oder Dunkelstrom) schnell von der Bleibatterie 11 an die elektrischen Lasten 15 geliefert wird. Als Folge hiervon wird es möglich, den Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozess schnell zu starten.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 51 die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2, so dass die Öffnungs- oder Schließzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 und 32 der Nebenschlussschaltschaltung RE1 verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Nebenschlussrelais 33 und 34 von der Nebenschlussschaltschaltung RE2. Demzufolge überlappt das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussschaltschaltung RE1 erzeugt wird, nicht das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussschaltschaltung RE2 erzeugt wird. Als Folge hiervon wird es möglich, zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 erzeugt wird, weniger auffällig ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Bleibatterie 11 über den elektrischen Pfad L1 elektrisch mit der drehenden elektrischen Maschine 14 verbunden und über den elektrischen Pfad L3 mit den elektrischen Lasten 15 verbunden. Im Hinblick auf Effizienz ist es bevorzugt, dass die zulässige Strommenge, die über den elektrischen Pfad L1 fließt, groß ist. In diesem Fall kann jedoch eine große Strommenge über den Nebenschlusspfad B1 fließen, der den elektrischen Pfad L1 umgeht bzw. überbrückt. Ferner kann mit einer Zunahme der zulässigen Strommenge, die über den Nebenschlusspfad B1 fließt, auch das durch die Nebenschlussschaltschaltung RE1 erzeugte Aufprallgeräusch zunehmen. Gleichermaßen kann, abhängig von den Typen der elektrischen Lasten 15, das durch die Nebenschlussschaltschaltungen RE2 erzeugte Aufprallgeräusch mit der zulässigen Strommenge, die über den Nebenschlusspfad B2 fließt, zunehmen. In Anbetracht dessen ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Nebenschlussschaltschaltung RE1 mit den Nebenschlussrelais 31 und 32 konfiguriert, die parallel zueinander geschaltet sind; ist die Nebenschlussschaltschaltung RE2 mit den Nebenschlussrelais 33 und 34 konfiguriert, die parallel zueinander geschaltet sind. Außerdem steuert die Steuereinheit 51 die Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 so, dass die Nebenschlussrelais 31 und 32 der Nebenschlussschaltschaltung RE1 in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind und die Nebenschlussrelais 33 und 34 der Nebenschlussschaltschaltung RE2 in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind. Demzufolge wird es möglich, elektrischen Strom, der über die Nebenschlussschaltschaltung RE1 fließt, auf die Nebenschlussrelais 31 und 32 zu verteilen, und elektrischen Strom, der über die Nebenschlussschaltschaltung RE2 fließt, auf die Nebenschlussrelais 33 und 34 zu verteilen. Als Folge hiervon wird es möglich, die Größe von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu reduzieren, wodurch bewirkt wird, dass das Aufprallgeräusch, das durch jede der Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 erzeugt wird, weniger auffällig ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 bis 34, so dass, wenn eines der Nebenschlussrelais 31 bis 34 geöffnet oder geschlossen wird, ein anderes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 geöffnet oder geschlossen wird, nachdem die erste oder die zweite vorbestimmte Zeit, die so eingestellt ist, dass sie länger ist als die Prellzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34, seit dem Öffnen oder Schließen von dem einen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verstreicht. Demzufolge wird es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass das Aufprallgeräusch, das durch das Öffnen oder Schließen von einem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird, das Aufprallgeräusch überlappt, das durch das Öffnen oder Schließen von einem anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 bis 34, so dass: die Öffnungszeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34; und die Schließzeit von jedem der Nebenschlussrelais 31 bis 34 verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34 als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Demzufolge wird es möglich, noch zuverlässiger zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird, weniger auffälliger ist.
Während das vorstehend dargelegte spezielle Ausführungsbeispiel gezeigt und beschrieben wurde, wird es für den Fachmann selbstverständlich sein, dass verschiedene Abwandlungen, Änderungen und Verbesserungen vorgenommen werden können, ohne von dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
(1) Zum Beispiel ist es bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel, anders als für die elektrischen Lasten 15, für die drehende elektrische Maschine 14 nicht notwendig, ständig mit der Bleibatterie 11 und der Lithiumionenbatterie 12 verbunden zu sein. Das heißt, dass es möglich ist, die Zeit eines Schaltens des Nebenschlusspfads B1 in den Stromleitungszustand durch die Nebenschlussschaltschaltung RE1 gegenüber einer Zeit eines Schaltens des Nebenschlusspfads B2 in den Stromleitungszustand durch die Nebenschlussschaltung RE2 zu versetzen bzw. gegeneinander versetzt anzuordnen. Außerdem ist es auch möglich, den Nebenschlusspfad B1 in den Stromunterbrechungszustand bzw. Stromtrennungszustand zu versetzen, ohne dass die elektrischen Pfade L1 bis L4 in dem Stromleitungszustand sind.
In Anbetracht dessen prüft die Steuereinheit 51 bei dieser Abwandlung in dem Startprozess, auf Eingabe des Startsignals an die Steuereinheit 51 (oder auf den Wechsel von dem IG-AUS-Zustand in den IG-EIN-Zustand), eine Funktion bzw. Funktions-/Betriebsfähigkeit der Nebenschlussschaltschaltung RE1 durch Öffnen und Schließen der Nebenschlussrelais 31 und 32 der Nebenschlussschaltschaltung RE1, bevor die Schalter 21 bis 24 eingeschaltet (oder geschlossen) werden/sind. Das heißt, dass die Steuereinheit 51 die Funktion bzw. Funktions-/ Betriebsfähigkeit der Nebenschlussschaltschaltung RE1 durch Öffnen und Schließen der Nebenschlussrelais 31 und 32 prüft, bevor der elektrische Pfad L1 durch den Schalter 21 in den Stromleitungszustand geschaltet wird/ist. Demzufolge wird es möglich, die Funktion bzw. Funktions-/Betriebsfähigkeit der Nebenschlussschaltschaltung RE1 umgehend bzw. prompt zu prüfen.
Andererseits prüft die Steuereinheit 51 eine Funktion bzw. Funktions-/ Betriebsfähigkeit der Nebenschlussschaltschaltung RE2 durch Öffnen und Schließen der Nebenschlussrelais 33 und 34 der Nebenschlussschaltschaltung RE2, nachdem die Schalter 21 bis 24 eingeschaltet (oder geschlossen) wurden/sind. Das heißt, dass die Steuereinheit 51 die Funktion bzw. Funktions-/ Betriebsfähigkeit der Nebenschlussschaltschaltung RE2 durch Öffnen und Schließen der Nebenschlussrelais 33 und 34 prüft, nachdem der elektrische Pfad L3 durch den Schalter 23 in den Stromleitungszustand geschaltet wurde/ist. Demzufolge wird, wenn elektrischer Strom über den elektrische Pfad L3 fließt, ein Auftreten einer Stromkonzentration an einem der Nebenschlussrelais 33 und 34 während der Funktionsprüfung für die Nebenschlussschaltschaltung RE2 verhindert. Als Folge wird es möglich, die Größe von jedem der Nebenschlussrelais 33 und 34 weiter zu reduzieren, wodurch das Aufprallgeräusch weiter reduziert wird, das von jedem der Nebenschlussrelais 33 und 34 während des Öffnens oder Schließens von diesen erzeugt wird.
(2) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel wird/ist die vorliegende Erfindung auf das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem angewandt, in dem: sowohl die Bleibatterie 11 als auch der Starter bzw. Anlasser 13 mit dem Ausgangsanschluss P0 verbunden sind; die drehende elektrische Maschine 14 mit dem Ausgangsanschluss P1 verbunden ist; und die elektrischen Lasten 15 mit dem Ausgangsanschluss P2 verbunden sind (siehe 1).
Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf andere fahrzeugbasierte Energieversorgungssysteme angewandt werden, wie etwa ein fahrzeugbasiertes Energieversorgungssystem, wie es in 6 gezeigt ist.
Im Speziellen sind in dem Energieversorgungssystem, das in 6 gezeigt ist, eine Bleibatterie 11 und eine Lithiumionenbatterie 12 mit Bezug auf eine Lichtmaschine bzw. einen Automobilwechselstromgenerator 70 (der in 6 mit ALT abgekürzt ist) und mit Bezug auf elektrische Lasten 15 parallel zueinander geschaltet. Eine Batterieeinheit U hat einen Ausgangsanschluss P0, mit dem die Lichtmaschine 70, ein Starter bzw. Anlasser 13 (der in 6 mit St abgekürzt ist) und die Bleibatterie 11 verbunden sind, und einen Ausgangsanschluss P1, mit dem die elektrischen Lasten 15 verbunden sind. Außerdem ist in der Batterieeinheit U ein Schalter 21 in einem elektrischen Pfad L1 bereitgestellt, der die Ausgangsanschlüsse P0 und P1 verbindet. Ein Schalter 22 ist in einem elektrischen Pfad L2 bereitgestellt, der den Ausgangsanschluss P1 und die Lithiumionenbatterie 12 verbindet. Eine Nebenschlussschaltschaltung RE1 ist in einem Nebenschlusspfad B1 bereitgestellt, der den Schalter 21 umgeht zw. überbrückt. Die Nebenschlussschaltschaltung RE1 ist mit einer Vielzahl von (z.B. zwei) Nebenschlussrelais 31 und 32 konfiguriert, die parallel zueinander geschaltet sind.
In dem vorstehend dargelegten Energieversorgungssystem steuert eine (in 6 nicht gezeigte) Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 und 32, so dass die Öffnungs- oder Schließzeit des Nebenschlussrelais 31 verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit des Nebenschlussrelais 32. Demzufolge überlappt ein Aufprallgeräusch, das während des Öffnens oder Schließens des Nebenschlussrelais 31 erzeugt wird, nicht ein Aufprallgeräusch, das während des Öffnens oder Schließens des Nebenschlussrelais 32 erzeugt wird. Als Folge hiervon wird es möglich, zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussrelais 31 und 32 erzeugt wird, weniger auffällig ist.
(3) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel betätigt (d.h. schließt) die Steuereinheit 51 bei Durchführung des Ausfallssicherungs- bzw. Failsafeprozesses alle Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu der gleichen Zeit.
Die Steuereinheit 51 kann jedoch die Nebenschlussrelais 31 bis 34 zu unterschiedlichen Zeiten betätigen (d.h. schließen). Zum Beispiel können die Nebenschlussrelais 31 bis 34 so konfiguriert sein, dass sie unterschiedliche zulässige Ströme (Relaiskapazitäten) aufweisen. Um mit Einschaltstrom bzw. Einschaltstoßstrom beim Starten des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozesses zurecht zu kommen bzw. fertig zu werden, kann die Steuereinheit 51 zuerst dasjenige der Nebenschlussrelais 31 bis 34 schließen, das den größten zulässigen Strom aufweist; kann die Steuereinheit 51 dann sequenziell die verbleibenden Nebenschlussrelais 31 bis 34 in der abnehmenden Reihenfolge von deren zulässigen Strömen schließen. Somit würde es möglich werden, zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussrelais 31 bis 34 während des Ausfallssicherungs- bzw. Failsafeprozesses erzeugt wird, weniger auffällig ist.
(4) Alternativ kann die Steuereinheit 51 bei Durchführung des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafepozesses zuerst die Nebenschlussrelais 33 und 34 der Nebenschlussschaltschaltung RE2 zu der gleichen Zeit schließen, wodurch der Nebenschlusspfad B2, über den Dunkelstrom an die elektrischen Lasten 15 geliefert wird, in den Stromleitungszustand geschaltet wird. Dann kann die Steuereinheit 51 die Nebenschlussrelais 31 und 32 der Nebenschlussschaltschaltung RE1 zu unterschiedlichen Zeiten schließen. Somit würde es möglich werden, zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Nebenschlussrelais 31 bis 34 während des Ausfallsicherungs- bzw. Failsafeprozesses erzeugt wird, weniger auffällig ist.
(5) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch ein normalerweise geschlossenes mechanisches Relais bzw. ein mechanisches Relais des Ruhe- bzw. Öffnungstyps gebildet. Alternativ kann jedoch jedes der Nebenschlussrelais 31 bis 34 durch ein normalerweise offenes Relais bzw. ein Relais des Arbeits- bzw. Schließtyps gebildet sein.
(6) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel hat der Nebenschlusspfad B2 in der Batterieeinheit U ein Ende mit dem Knoten N2 in dem elektrischen Pfad L1 verbunden und das andere Ende mit dem Knoten N4 in dem elektrischen Pfad L3 verbunden (siehe 1). Der Nebenschlusspfad B2 kann jedoch alternativ ein Ende mit dem Knoten N1 (oder dem Ausgangsanschluss P1) in dem elektrischen Pfad L1 verbunden haben und das andere Ende mit dem Knoten N4 (oder dem Ausgangsanschluss P2) in dem elektrischen Pfad L3 verbunden haben.
(7) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel kann jeder der Schalter 21 bis 24 durch ein mechanisches Relais gebildet sein. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Steuereinheit 51 die Schalter 21 bis 24 und die Nebenschlussrelais 31 bis 34 so steuert, dass die Öffnungs- oder Schließzeit von jedem der Schalter 21 bis 24 verschieden ist von der Öffnungs- bzw. Schließzeit von einem beliebigen der Nebenschlussrelais 31 bis 34. Somit würde es möglich werden, zu bewirken, dass das Aufprallgeräusch, das durch die Schalter 21 bis 24 und die Nebenschlussrelais 31 bis 34 erzeugt wird, weniger auffällig ist.
(8) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel umfasst das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem die Bleibatterie 11 als die erste Speicherbatterie und die Lithiumionenbatterie 12 als die zweite Speicherbatterie. Das Energieversorgungssystem kann jedoch, als die zweite Speicherbatterie, eine Speicherbatterie hoher Dichte (z.B. eine Nickelmetallhydridbatterie) umfassen, die von der Lithiumionenbatterie 12 verschieden ist. Zusätzlich können die erste und die zweite Speicherbatterie durch identische Speicherbatterien (z.B. Bleibatterien oder Lithiumionenbatterien) implementiert sein.
(9) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel ist jede der Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 mit den zwei Nebenschlussrelais 31 und 32 oder 33 und 34 konfiguriert, die parallel zueinander geschaltet sind. Jede der Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 kann jedoch alternativ mit drei oder mehr Nebenschlussrelais ist konfiguriert sein, die parallel zueinander geschaltet sind. Außerdem kann jedes der Nebenschlussrelais durch ein mechanisches Relais gebildet sein. In diesem Fall können die Nebenschlussrelais der Nebenschlussschallschaltungen RE1 und RE2 durch die Steuereinheit 51 so gesteuert werden, dass sie in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind.
(10) Alternativ kann jede der Nebenschlussschallschaltungen RE1 und RE2 mit einem einzigen Nebenschlussrelais konfiguriert sein. In diesem Fall können die Nebenschlussrelais der Nebenschlussschaltschaltungen RE1 und RE2 durch die Steuereinheit 51 so gesteuert werden, dass die Öffnungs- oder Schließzeit des Nebenschlussrelais der Nebenschlussschaltschaltung RE1 verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit des Nebenschlussrelais der Nebenschlussschaltschaltung RE2.
(11) Bei dem vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiel wird/ist die vorliegende Erfindung auf das fahrzeugbasierte Energieversorgungssystem angewandt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf Energieversorgungssysteme angewandt werden/sein, die von fahrzeugbasierten Energieversorgungssystemen verschieden sind.
(12) Die elektrischen Lasten 15 können andere elektrische Lasten als die kritischen elektrischen Lasten umfassen, die keinerlei Energieversorgungsstörung bzw. -ausfall erleiden dürfen. Zum Beispiel können diese nicht-kritischen elektrischen Lasten eine Sitzheizung, eine Heizung für eine Heckscheibenenteisungseinrichtung, einen Frontscheinwerfer, eine Frontscheibenwischereinrichtung und ein Belüftungsgebläse eines fahrzeugbasierten Klimaanlagensystems umfassen.
Eine Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) ist auf ein Energieversorgungssystem mit einer ersten und einer zweiten Speicherbatterie (11, 12), die parallel geschaltet sind, angewandt. Die Vorrichtung umfasst zumindest einen Steuerschalter (21, 23), der in zumindest einem Energieversorgungspfad (L1, L3) bereitgestellt ist, über den elektrische Leistung zu oder von der ersten Speicherbatterie geliefert wird, zumindest eine Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2), die in zumindest einem Nebenschlusspfad (B1, B2) bereitgestellt ist, der den zumindest einen Steuerschalter umgeht, und eine Steuereinheit (51), die die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit steuert. Die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit umfasst eine Vielzahl von Relaisschaltern (31-34), von denen jeder durch ein mechanisches Relais gebildet ist. Die Steuereinheit steuert die Relaisschalter, so dass eine Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Relaisschalter verschieden ist von einer Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Relaisschalter.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012130108 A [0003]

Claims

Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U), die eingerichtet ist, um in einem Energieversorgungssystem verwendet zu werden, wobei das Energieversorgungssystem eine erste Speicherbatterie (11) und eine zweite Speicherbatterie (12) aufweist, die parallel zueinander geschaltet sind, wobei die Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) aufweist: zumindest einen Steuerschalter (21, 23), der eingerichtet ist, in zumindest einem Energieversorgungspfad (L1, L3) bereitgestellt zu sein, über den elektrische Leistung zu oder von der ersten Speicherbatterie (11) geliefert wird, um den zumindest einen Energieversorgungspfad (L1, L3) zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand umzuschalten; zumindest eine Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2), die eingerichtet ist, in zumindest einem Nebenschlusspfad (B1, B2) bereitgestellt zu sein, um den zumindest einen Nebenschlusspfad (B1, B2) zwischen einem Stromleitungszustand und einem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, wobei der zumindest eine Nebenschlusspfad (B1, B2) den zumindest einen Steuerschalter (21, 23) umgeht; und eine Steuereinheit (51), die die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) steuert, wobei die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) eine Vielzahl von Relaisschaltern (31-34) umfasst, von denen jeder durch ein mechanisches Relais gebildet ist, und die Steuereinheit (51) die Relaisschalter (31-34) so steuert, dass eine Öffnungs- oder Schließzeit von einem beliebigen der Relaisschalter (31-34) verschieden ist von einer Öffnungs- oder Schließzeit von einem anderen der Relaisschalter (31-34).
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß Anspruch 1, wobei die Relaisschalter (31-34) zumindest zwei Relaisschalter ((31, 32), (33, 34)) aufweisen, die parallel zueinander geschaltet sind.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit (51) die Relaisschalter (31-34) öffnet oder schließt, wenn der zumindest eine Energieversorgungspfad (L1, L3) in dem Stromleitungszustand ist.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, zusätzlich mit einer Störungsbestimmungseinrichtung (51), die bestimmt, ob das Energieversorgungssystem in einer Störungsbedingung ist, wobei wenn durch die Störungsbestimmungseinrichtung bestimmt wird, dass das Energieversorgungssystem in einer Fehlerbedingung ist, die Steuereinheit (51) alle Relaisschalter (31-34) zu der gleichen Zeit betätigt, um den zumindest einen Nebenschlusspfad (B1, B2) in den Stromleitungszustand zu schalten.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der zumindest eine Energieversorgungspfad einen ersten Energieversorgungspfad (L1), über den die erste Speicherbatterie (11) elektrisch mit einem elektrischen Generator (14) verbunden ist, und einen zweiten Energieversorgungspfad (L3), über den die erste Speicherbatterie (11) elektrisch mit einer elektrischen Last (15) verbunden ist, aufweist, der zumindest eine Steuerschalter einen ersten Steuerschalter (21), der in dem ersten Energieversorgungspfad (L1) bereitgestellt ist, und einen zweiten Steuerschalter (23), der in dem zweiten Energieversorgungspfad (L3) bereitgestellt ist, aufweist, der zumindest eine Nebenschlusspfad einen ersten Nebenschlusspfad (B1), der den ersten Steuerschalter (21) umgeht, und einen zweiten Nebenschlusspfad (B2), der den zweiten Steuerschalter (23) umgeht, aufweist, die zumindest eine Nebenschlussschalteinheit eine erste Nebenschlussschalteinheit (RE1), die in dem ersten Nebenschlusspfad (B1) bereitgestellt ist, um den ersten Nebenschlusspfad (B1) zwischen dem Stromleitungszustand und dem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, und eine zweite Nebenschlussschalteinheit (RE2), die in dem zweiten Nebenschlusspfad (B2) bereitgestellt ist, um den zweiten Nebenschlusspfad (B2) zwischen dem Stromleitungszustand und dem Stromunterbrechungszustand umzuschalten, aufweist, jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) zumindest einen Relaisschalter ((31, 32), (33, 34)) umfasst, und die Steuereinheit (51) die erste und die zweite Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) so steuert, dass die Öffnungs- oder Schließzeit von dem zumindest einen Relaisschalter (31, 32) der ersten Nebenschlussschalteinheit (RE1) verschieden ist von der Öffnungs- oder Schließzeit von dem zumindest einen Relaisschalter (33, 34) der zweiten Nebenschlussschalteinheit (RE2).
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß Anspruch 5, wobei jede der ersten und der zweiten Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) eine Vielzahl von Relaisschaltern ((31, 32), (33, 34)) umfasst, die parallel zueinander geschaltet sind, und die Steuereinheit (51) die erste und die zweite Nebenschlussschalteinheit (RE1, RE2) so steuert, dass die Relaisschalter (31, 32) der ersten Nebenschlussschalteinheit (RE1) in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind und die Relaisschalter (33, 34) der zweiten Nebenschlussschalteinheit (RE2) in der Öffnungs- oder Schließzeit verschieden voneinander sind.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß Anspruch 6, wobei, auf Eingabe eines Startsignals an die Steuereinheit (51), die Steuereinheit (51) eine Funktion der ersten Nebenschlussschalteinheit (RE1) durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter (31, 32) der ersten Nebenschlussschalteinheit (RE1) prüft, bevor der erste Energieversorgungspfad (L1) durch den ersten Steuerschalter (21) in den Stromleitungszustand geschaltet ist, und eine Funktion der zweiten Nebenschlussschalteinheit (RE2) durch Öffnen oder Schließen der Relaisschalter (33, 34) der zweite Nebenschlussschalteinheit (RE2) prüft, nachdem der zweite Energieversorgungspfad (L3) durch den zweiten Steuerschalter (23) in den Stromleitungszustand geschaltet ist.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit (51) die Relaisschalter (31-34) so steuert, dass, wenn einer der Relaisschalter (31-34) geöffnet oder geschlossen wird, ein anderer der Relaisschalter (31-34) erst geöffnet oder geschlossen wird, nachdem eine vorbestimmte Zeit, die basierend auf einer Prellzeit von dem einen der Relaisschalter eingestellt ist, seit dem Öffnen oder Schließen von dem einen der Relaisschalter verstreicht.
Energieversorgungsschaltungsvorrichtung (U) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Steuereinheit (51) die Relaisschalter (31-34) steuert, so dass: die Öffnungszeit von jedem der Relaisschalter (31-34) verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter (31-34) als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter (31-34); und die Schließzeit von jedem der Relaisschalter (31-34) verschieden ist von sowohl der Öffnungszeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter (31-34) als auch der Schließzeit von einem beliebigen anderen der Relaisschalter (31-34).