DE102018101471A1

DE102018101471A1 - System und verfahren zum schutz von hochspannungskomponenten

Info

Publication number: DE102018101471A1
Application number: DE102018101471.6A
Authority: DE
Inventors: Jukkrit NOPPAKUNKAJORN; Kevin Lloyd Newman
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2018-01-23
Publication date: 2018-07-26
Also published as: CN108357360A; CN108357360B; US20180208079A1

Abstract

Ein Leistungsverteilungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet ein erstes Schütz, das dazu ausgelegt ist, eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung betreibt, selektiv zu koppeln. Das System beinhaltet ein zweites Schütz, das eine elektrische Last und die Traktionsbatterie selektiv koppelt. Das erste Schütz und das zweite Schütz sind geschlossen, um das Fahrzeug zu betreiben. Das System beinhaltet eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung das erste Schütz aber nicht das zweite Schütz zu öffnen, um den Wechselrichter von der Traktionsbatterie zu trennen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen das Steuern von Schützen zwischen einer Traktionsbatterie und elektrischen Hochspannungskomponenten in einem Fahrzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Elektrifizierte Fahrzeuge beinhalten Hochspannungskomponenten, die mit einem Hochspannungsbus verbunden sind. Einige Fahrzeuge beinhalten einen variablen Spannungswandler (variable voltage converter - WC), der zwischen dem Hochspannungsbus und einem Wechselrichter, der eine elektrische Maschine steuert, verbunden ist. Der VVC kann betrieben werden, um eine Ausgangsspannung zu erhöhen, um die Spannung für die elektrische Maschine bereitzustellen. Zusätzlich kann der VVC betrieben werden, um Energie vom Wechselrichter zum Hochspannungsbus zu übertragen. Zum Beispiel kann Leistung durch die elektrische Maschine erzeugt und zum Hochspannungsbus übertragen werden. Der VVC kann gesteuert werden, um die Spannung und den Strom zu regeln, die dem Hochspannungsbus bereitgestellt werden, um sicherzustellen, dass die Betriebsspannungsgrenzen der Hochspannungskomponenten nicht überschritten werden. In Fahrzeugen, die keinen VVC beinhalten, sind die Techniken zum Verwalten der durch die elektrische Maschine erzeugten Spannung zum Steuern des Wechselrichters begrenzt.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet ein erstes Schütz, das eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung betreibt, selektiv koppelt. Das Fahrzeug beinhaltet ferner ein zweites Schütz, das eine elektrische Last und die Traktionsbatterie selektiv koppelt, wobei das erste Schütz und das zweite Schütz während der Schaltersteuerung geschlossen sind. Das Fahrzeug beinhaltet ferner eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung das erste Schütz aber nicht das zweite Schütz zu öffnen, um den Wechselrichter zu trennen.
Ein Leistungsverteilungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet ein erstes Schütz, das eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung betreibt, selektiv koppelt. Das Leistungsverteilungssystem beinhaltet ferner ein zweites Schütz, das eine elektrische Last und die Traktionsbatterie selektiv koppelt. Das Leistungsverteilungssystem beinhaltet ferner eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung, das erste Schütz aber nicht das zweite Schütz zu öffnen, um den Wechselrichter zu trennen.
Ein Verfahren beinhaltet das Schließen durch eine Steuerung eines ersten Schützes, das eine Traktionsbatterie an einen Wechselrichter koppelt, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung steuert, und eines zweiten Schützes, das die Traktionsbatterie an eine elektrische Last zum Betreiben eines Fahrzeugs koppelt. Das Verfahren beinhaltet ferner das Öffnen durch die Steuerung des ersten Schützes als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung. Das Verfahren beinhaltet ferner das Aufrechterhalten durch die Steuerung des zweiten Schützes als geschlossen während des Ausfalls der Schaltersteuerung.
Figurenliste

1 stellt eine mögliche Auslegung eines elektrifizierten Fahrzeugs dar.
2 stellt eine mögliche Auslegung für Schütze ein einem Hochspannungssystem dar.
3 stellt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Abfolge des Betriebs zum Steuern der Schütze des Hochspannungssystems dar.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Hierin werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. Demnach sind hierin offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die vielfältige Verwendung der vorliegenden Erfindung zu lehren. Für einen Durchschnittsfachmann versteht es sich, dass unterschiedliche Merkmale, die in Bezug auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben sind, mit Merkmalen kombiniert sein können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, welche nicht explizit veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit.
Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
1 stellt ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 dar, das als ein Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) bezeichnet werden kann. Ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 kann eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Getriebe oder ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können dazu in der Lage sein, als Elektromotor und Generator betrieben zu werden. Außerdem ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Verbrennungsmotor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist zudem mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können Vortriebs- und Verlangsamungsfähigkeit bereitstellen, wenn der Verbrennungsmotor 118 an- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen verringern, indem ermöglicht wird, dass der Verbrennungsmotor 118 mit effizienteren Drehzahlen arbeitet, und ermöglicht wird, dass das Hybridelektrofahrzeug 112 im Elektromodus betrieben wird, wobei der Verbrennungsmotor 118 unter bestimmten Bedingungen ausgeschaltet ist. Ein elektrifiziertes Fahrzeug 112 kann zudem ein Batterieelektrofahrzeug (BEV) sein. In einer BEV-Auslegung ist der Verbrennungsmotor 118 möglicherweise nicht vorhanden. In anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 112 ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Fähigkeit sein.
Ein Batteriepack oder eine Traktionsbatterie 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Die Traktionsbatterie 124 kann einen Hochspannungsgleichstromausgang (direct current - DC) bereitstellen. Ein Schützmodul 142 kann eines oder mehrere Schütze beinhalten, die dazu ausgelegt sind, die Traktionsbatterie 124 von einem Hochspannungsbus 152 zu trennen, wenn dieser geöffnet ist, und die Traktionsbatterie 124 mit dem Hochspannungsbus 152 zu verbinden, wenn dieser geschlossen ist. Der Hochspannungsbus 152 kann Leistungs- und Rückleiter zum Transport von Strom über den Hochspannungsbus 152 beinhalten. Das Schützmodul 142 kann sich in der Traktionsbatterie 124 befinden. Eines oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 (auch als Wechselrichter bekannt) können elektronisch an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die Leistungselektronikmodule 126 sind zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellen die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Traktionsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Zum Beispiel kann eine Traktionsbatterie 124 eine Gleichspannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasenwechselstrom (alternating current - AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die Gleichspannung in einen Dreiphasenwechselstrom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasenwechselstrom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die Gleichspannung umwandeln, die mit der Traktionsbatterie 124 kompatibel ist.
Zusätzlich zum Bereitstellen von Vortriebsenergie kann die Traktionsbatterie 124 Energie für andere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein Gleichspannungswandlermodul 128 beinhalten, das die Hochspannungsgleichstromausgabe des Hochspannungsbus 152 in einen Niederspannungsgleichstrompegel eines Niederspannungsbus 154 umwandelt, der mit Niederspannungslasten 156 kompatibel ist. Eine Ausgabe des Gleichspannungswandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Zusatzbatterie 130 (z. B. eine 12-V-Batterie) zum Laden der Zusatzbatterie 130 gekoppelt sein. Die Niederspannungslasten 156 können über den Niederspannungsbus 154 elektrisch an die Zusatzbatterie 130 gekoppelt sein. Eine oder mehrere elektrische Hochspannungslasten 146 können an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein. Die elektrischen Hochspannungslasten 146 können eine zugeordnete Steuerung aufweisen, welche die elektrischen Hochspannungslasten 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Beispiele für elektrische Hochspannungslasten 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimakompressor sein.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann dazu ausgelegt sein, die Traktionsbatterie 124 von einer externen Leistungsquelle 136 wieder aufzuladen. Die externe Leistungsquelle 136 kann eine Verbindung zu einer Steckdose sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann elektrisch an eine Ladestation oder ein Elektrofahrzeugversorgungsgerät (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein elektrisches Leistungsverteilungsnetzwerk oder -raster sein, wie es von einem Stromversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Das EVSE 138 kann eine Schaltung und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regeln und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann dem EVSE 138 elektrische Leistung als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Das EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Koppeln an einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu ausgelegt ist, Leistung vom EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein fahrzeuginternes Leistungsumwandlungsmodul oder eine fahrzeuginterne Ladevorrichtung 132 gekoppelt sein. Die Ladevorrichtung 132 kann die Leistung bedingen, die vom EVSE 138 zugeführt wird, um der Traktionsbatterie 124 und dem Hochspannungsbus 152 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Die Ladevorrichtung 132 kann mit dem EVSE 138 eine Schnittstelle bilden, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 144 können bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 zu verlangsamen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten beinhalten, um die Radbremsen 144 zu betreiben. Der Einfachheit halber stellt die Figur eine einzige Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144 dar. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den weiteren Radbremsen 144 wird impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Bremskomponenten überwachen und die Radbremsen 144 zum Verlangsamen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann ebenfalls autonom arbeiten, um Funktionen wie etwa Stabilitätskontrolle umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Anwenden einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer weiteren Steuerung oder einer Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module im Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus, wie zum Beispiel ein Controller Area Network (CAN), sein. Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernetnetzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Zusätzliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Zusatzbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Zum Beispiel können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Software-Komponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 1 nicht gezeigt, aber es kann impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 kann vorhanden sein, um den Betrieb der unterschiedlichen Komponenten zu koordinieren.
2 stellt eine Auslegung eines Hochspannungsleistungsverteilungssystems für ein Fahrzeug dar, das eine Vielzahl von Schützen beinhaltet. Das Schützmodul 142 kann ein Vorladungsschütz 204 (S1) beinhalten, das elektrisch mit einem Vorladungswiderstand 202 in Reihe geschaltet ist. Der Vorladungswiderstand 202 kann den Strom begrenzen, der während des Hochfahrens durch den Hochspannungsbus 152 fließt, wenn die Traktionsbatterie 124 das erste Mal mit dem Hochspannungsbus 152 verbunden wird. Das Schützmodul 142 kann ein Hauptschütz 206 (S2) beinhalten, das dazu ausgelegt ist, einen Pluspol 212 der Traktionsbatterie 124 selektiv an eine positive Seite des Hochspannungsbus 152 elektrisch zu koppeln. Das Schützmodul 142 kann ein Wechselrichterrückführungsschütz 208 (S3) beinhalten, das dazu ausgelegt ist, einen Rückführungsanschluss 214 der Traktionsbatterie (Rückführungsanschluss der Traktionsbatterie 124) selektiv an einen Rückführungsanschluss des Wechselrichters (Rückführungsseite des Leistungselektronikmoduls 126) elektrisch zu koppeln. Das Schützmodul 142 kann ein Hochspannungsrückführungsschütz 210 (S4) beinhalten, das dazu ausgelegt ist, den Rückführungsanschluss 214 der Traktionsbatterie selektiv an eine Rückführung einer elektrischen Last (Rückführungsseite anderer Hochspannungskomponenten, wie zum Beispiel die elektrische Last 146 und das Gleichspannungswandlermodul 128) elektrisch zu koppeln.
Die Schütze 204, 206, 208, 210 können elektromagnetische Schalter, wie zum Beispiel ein Relais sein. Das Schütz kann eine Spule beinhalten, die einen zugeordneten Schalter öffnet oder schließt, wenn sie unter Strom gesetzt wird. Zum Beispiel können die Schütze derart schließende Schütze sein, dass der Schalter geöffnet wird, wenn die Spule stromlos gemacht wird, und geschlossen wird, wenn die Spule unter Strom gesetzt wird. Eine Spule kann unter Strom gesetzt werden, indem eine Spannung über die Spule angelegt wird, um einen Strom zu veranlassen, durch die Spule zu fließen. Die Spulen können elektrisch an eine Steuerung 148 gekoppelt sein, die dazu ausgelegt ist, den Spulen Spannung und Strom bereitzustellen. In einigen Auslegungen können die Schütze Festkörpervorrichtungen sein, wie zum Beispiel ein Bipolartransistor mit isolierter Gateelektrode (Insulated Gate Bipolar Transistor - IGBT) oder eine ähnliche Vorrichtung. Eine Steuerung (z. B. die Systemsteuerung 148) kann dazu ausgelegt sein, die Spulen unter Verwendung von Hardwarekomponenten und Softwarefunktionen anzutreiben.
Elektrische Komponenten (wie zum Beispiel die elektrische Last 146 und das Gleichspannungswandlermodul 128), die mit dem Hochspannungsbus 152 verbunden sind, können Spannungs- und/oder Leistungsgrenzen an den zugeordneten Eingangsanschlüssen der Komponenten aufweisen. Ein Überschreiten dieser Grenzen kann zu einem Ausfall der Funktion der Komponente führen. Elektrische Komponenten können mit Eingangsgrenzen gestaltet sein, die eine Maximalspannung oder ein maximales Leistungsniveau überschreiten, von denen erwartet wird, dass diese am Eingang angelegt werden. Die Maximalspannung oder das maximale Leistungsniveau können größer als die Betriebsnennleistung und Nennspannungspegel der Komponente sein. Dies kann dazu führen, dass Komponenten gestaltet werden, um Bedingungen zu widerstehen, die selten während des Fahrzeugbetriebs auftreten.
Spannungspegel und Leistungsniveaus auf dem Hochspannungsbus 152 können durch jede Komponente beeinflusst werden, die dem Hochspannungsbus 152 Leistung bereitstellen kann. Damit sind Komponenten gemeint, die eine Spannung verursachen können, die größer als die Traktionsbatteriespannung ist. Zum Beispiel kann die Regenerationsleistung unter einigen Bedingungen die Batteriegrenzen überschreiten und die Batterieschütze veranlassen, geöffnet zu werden. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die Busspannung veranlassen, sich während des regenerativen Bremsens zu erhöhen, wenn die elektrische Maschine 114 als Generator betrieben wird. Unter normalen regenerativen Bremsbedingungen steuert das Leistungselektronikmodul 126 den Strom/die Leistung, die dem Hochspannungsbus 152 bereitgestellt wird.
Die elektrische Maschine 114 kann eine Dauermagnet-(permanent magnet - PM)-Maschine sein, in der Magnete in einem Läufer der elektrischen Maschine 114 angeordnet sind. Die Drehung des Läufers kann eine Spannung in Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 114 induzieren. Die elektrische Maschine 114, die als Generator betrieben wird, erzeugt beim Drehen eine Spannung, die als gegenelektromotorische Kraft (back electromotive force - EMF) bezeichnet wird. Wenn das Leistungselektronikmodul 126 so funktioniert, wie es gestaltet wurde, wird das Leistungselektronikmodul 126 betrieben, um den Spannungspegel und das Leistungsniveau zu steuern, die dem Hochspannungsbus 152 zugeführt werden. Unter bestimmten Bedingungen kann das Leistungselektronikmodul 126 jedoch außer Stande sein, den Spannungspegel zu steuern.
Das Leistungselektronikmodul 126 kann dazu ausgelegt sein, Plus- und Minuspole des Hochspannungsbus 152 auf Phasenanschlüsse der elektrischen Maschine 114 zu schalten. Das Leistungselektronikmodul 126 kann mit einer Stellungs- oder Drehzahlrückmeldungsvorrichtung eine Schnittstelle bilden, die an den Läufer der elektrischen Maschine 114 gekoppelt ist. Zum Beispiel kann die Drehzahlrückmeldungsvorrichtung ein Drehmelder oder ein Codierer sein. Die Drehzahlrückmeldungsvorrichtung kann Signale bereitstellen, die eine Stellung und/oder Drehzahl des Läufers der elektrischen Maschine 114 anzeigen. Das Leistungselektronikmodul 126 kann eine Leistungselektroniksteuerung (nicht gezeigt) beinhalten, die mit der Drehzahlrückmeldungsvorrichtung eine Schnittstelle bildet und Signale von der Drehzahlrückmeldungsvorrichtung verarbeitet. Die Leistungselektroniksteuerung kann programmiert sein, die Drehzahl- und Stellungsrückmeldung zu verwenden, um den Betrieb der elektrischen Maschine 114 zu steuern.
Das Leistungselektronikmodul 126 kann eine Vielzahl von Schaltungsvorrichtungen beinhalten. Die Schaltungsvorrichtungen können Bipolartransistoren mit isolierter Gateelektrode (Insulated Gate Bipolar Junction Transistors - IGBTs) oder andere Festkörperschaltungsvorrichtungen sein. Die Schaltungsvorrichtungen können dazu ausgelegt sein, einen Pluspol und einen Minuspol des Hochspannungsbus 152 selektiv an jeden Phasenanschluss oder -zweig (z. B. manchmal als U-, V- und W-Phasen bezeichnet) der elektrischen Maschine 114 zu koppeln. Jede der Schaltungsvorrichtungen kann eine zugeordnete Diode aufweisen, die parallelgeschaltet ist, um dem Induktionsstrom einen Weg bereitzustellen, wenn sich die Schaltungsvorrichtung in einem nichtleitenden Zustand befindet. Jede der Schaltungsvorrichtungen kann einen Steuerungsanschluss zum Steuern des Betriebs der zugeordneten Schaltungsvorrichtung aufweisen. Die Steuerungsanschlüsse können elektrisch an die Leistungselektroniksteuerung gekoppelt sein. Die Leistungselektroniksteuerung kann zugeordnete Schaltungen beinhalten, um die Steuerungsanschlüsse anzutreiben und zu überwachen.
Eine erste Schaltungsvorrichtung kann den Pluspol des Hochspannungsbus 152 selektiv an einen ersten Phasenanschluss (z. B. Phase U) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine erste Diode kann mit der ersten Schaltungsvorrichtung parallelgeschaltet sein. Die erste Diode kann derartig angeordnet sein, dass der Stromfluss vom Pluspol zum ersten Phasenanschluss blockiert ist, wenn die erste Schaltungsvorrichtung abgeschaltet ist. Eine zweite Schaltungsvorrichtung kann den Minuspol des Hochspannungsbus 152 selektiv an den ersten Phasenanschluss (z. B. Phase U) der elektrischen Maschine 114 koppeln. Eine zweite Diode kann mit der zweiten Schaltungsvorrichtung parallelgeschaltet sein. Die zweite Diode kann derartig angeordnet sein, dass der Stromfluss vom ersten Phasenanschluss zum Minuspol blockiert ist, wenn die zweite Schaltungsvorrichtung abgeschaltet ist. Dieselbe Anordnung von Schaltungsvorrichtungen und Dioden kann für jeden Phasenanschluss (z. B. V-Phase und W-Phase) der elektrischen Maschine 114 vorhanden sein.
Die Leistungselektroniksteuerung kann programmiert sein, die Schaltungsvorrichtungen zu betreiben, um die Spannung und den Strom zu steuern, die auf die elektrische Maschine 114 angewendet werden. Die Leistungselektroniksteuerung kann eine Schaltersteuerungsstrategie umsetzen, um die Schaltungsvorrichtungen zum Steuern des Betriebs der elektrischen Maschine 114 zu betreiben. Die Leistungselektroniksteuerung kann die Schaltungsvorrichtungen betreiben, so dass jeder Phasenanschluss zu einem bestimmten Zeitpunkt nur an einen vom Pluspol oder Minuspol des Hochspannungsbus 152 gekoppelt ist. Es sind unterschiedliche Elektromotorsteuerungsalgorithmen und Schaltersteuerungsstrategien zur Umsetzung in der Leistungselektroniksteuerung verfügbar. Das Leistungselektronikmodul 126 kann ebenfalls Stromsensoren und Spannungssensoren beinhalten. Stromsensoren können induktive oder Halleffektvorrichtungen sein, die dazu ausgelegt sind, ein Signal zu erzeugen, das den Strom anzeigt, der die zugeordnete Schaltung durchquert. Spannungssensoren können Widerstandsnetzwerke sein und Isolierung beinhalten, um hohe Spannungen vom Niederspannungssystem zu trennen.
Unter normalen Betriebsbedingungen steuert die Leistungselektroniksteuerung den Betrieb der elektrischen Maschine 114. Zum Beispiel kann die Leistungselektroniksteuerung als Reaktion auf Drehmoment- und/oder Drehzahlsollwerte die Schaltungsvorrichtungen betreiben, um das Drehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 zu steuern, um die Sollwerte zu erreichen. Die Drehmoment- und/oder Drehzahlsollwerte können verarbeitet werden, um ein gewünschtes Schaltmuster für die Schaltungsvorrichtungen zu erzeugen. Die Steuerungsanschlüsse der Schaltungsvorrichtungen können mit impulsbreitenmodulierten (Pulse Width Modulated - PWM) Signalen angetrieben werden, um das Drehmoment und die Drehzahl der elektrischen Maschine 114 zu steuern. Die Leistungselektroniksteuerung kann unterschiedliche bekannte Schaltersteuerungsstrategien umsetzen, um die elektrische Maschine 114 unter Verwendung der Schaltungsvorrichtungen zu steuern, wie zum Beispiel als Vektorsteuerung und Sechs-Stufen-Steuerung. Unter normalen Betriebsbedingungen werden die Schaltungsvorrichtungen aktiv gesteuert, um einen gewünschten Strom durch jede Phase der elektrischen Maschine 114 zu erreichen.
Unter einigen Bedingungen kann die Leistungselektroniksteuerung einen Ausfall der Schaltersteuerung erfahren. Das heißt, dass die Leistungselektroniksteuerung aus bestimmten Gründen außer Stande ist, die Schaltungsvorrichtungen zu betreiben. In diesem Zustand befinden sich die Schaltungsvorrichtungen in einem nichtleitenden Zustand. Unter diesen Bedingungen ist die elektrische Maschine 114 außer Stande, für den Vortrieb verwendet zu werden. Die Dioden können jedoch Stromfluss von der elektrischen Maschine 114 zum Hochspannungsbus 152 auf ungesteuerte Weise ermöglichen.
Der Ausfall der Schaltersteuerung kann als Reaktion auf eine Temperatur des Leistungselektronikmoduls 126 erfasst werden, die einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Wenn zum Beispiel eine Temperaturgrenze der Schaltungsvorrichtungen überschritten wird, kann ein weiterer Betrieb die Schaltungsvorrichtungen beeinträchtigen. Wenn die Temperatur den Schwellenwert übersteigt, kann das Leistungselektronikmodul 126 den Betrieb der Schaltungsvorrichtungen davon abhalten, die Schaltungsvorrichtungen zu schützen. Der Ausfall der Schaltersteuerung kann ebenso als Reaktion auf einen Ausfall der Niederspannungsleistung zum Leistungselektronikmodul 126 erfasst werden. In diesem Zustand wird die Leistungselektroniksteuerung möglicherweise nicht betrieben. Das Leistungselektronikmodul 126 kann diesen Zustand erfassen, wenn eine Spannung einer Niederspannungsleistungsquelle, die das Leistungselektronikmodul 126 mit Strom versorgt, unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt. In einigen Fällen kann ein Ausfall der Schaltersteuerung bei Ausfall der Kommunikation zwischen der Systemsteuerung 148 und dem Leistungselektronikmodul 126 erfasst werden. Andere interne Fehlerzustände innerhalb des Elektronikmoduls 126 können einen Ausfall der Schaltersteuerung verursachen. Zum Beispiel können offene Schaltungen oder Kurzschlüsse im Leistungselektronikmodul 126 einen Ausfall der Schaltersteuerung verursachen. Unterschiedliche Fehlerzustände des Leistungselektronikmoduls 126 können die Erfassung des Ausfalls der Schaltersteuerung verursachen. Derartige Fehlerzustände können der Systemsteuerung 148 über das Fahrzeugnetzwerk berichtet werden.
Der Ausfall der Schaltersteuerung hält das Leistungselektronikmodul 126 davon ab, die gegenelektromotorische Kraft der elektrischen Maschine 114 zu steuern. Um die Spannung zu steuern, muss das Leistungselektronikmodul 126 in der Lage sein, die Schaltungsvorrichtungen zu steuern, welche die Traktionsbatterieanschlüsse selektiv an jede der Phasenwicklungen der elektrischen Maschine 114 koppeln. Wenn Zustände vorhanden sind, welche die Schaltersteuerungsstrategie des Leistungselektronikmoduls 126 daran hindern, die Schaltungsvorrichtungen zu steuern, kann die gegenelektromotorische Kraft nicht steuerbar sein. Während Zuständen, in denen das Leistungselektronikmodul 126 die Schaltungsvorrichtungen nicht betreiben kann, kann Spannung, die durch Drehung der elektrischen Maschine 114 erzeugt wird, einen Stromfluss zum Hochspannungsbus 152 durch die parallelen Dioden verursachen. Wenn die Schaltungselemente des Leistungselektronikmoduls 126 nicht gesteuert werden können (z. B. Ausfall der Schaltersteuerung), kann die Spannung, die durch die gegenelektromotorische Kraft verursacht wurde, nicht gesteuert werden und der Strom, der durch die Dioden fließt, kann nicht durch den Betrieb der Schaltungsvorrichtungen modifiziert werden. Die ungünstigsten Spannungszustände durch gegenelektromotorische Kraft können auftreten, wenn sich die elektrische Maschine 114 mit hohen Drehzahlen dreht. Unter einigen Bedingungen kann die gegenelektromotorische Kraft die Betriebsgrenzen anderer Komponenten übersteigen, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sind.
Eine mögliche Lösung zur Handhabung der erhöhten Spannung beinhaltet die Verwendung eines VVC (eines bidirektionalen Gleichspannungswandlers) zwischen dem Leistungselektronikmodul 126 und der Traktionsbatterie 124 und das Steuern des WC, um die Busspannung zu begrenzen. Eine andere mögliche Lösung kann es sein, den Getriebegang zu schalten, um eine Drehzahl der elektrischen Maschine 114 zu verringern, um den regenerativen Spannungspegel zu verringern. Eine weitere Möglichkeit kann das Anpassen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors beinhalten, um den regenerativen Spannungspegel zu verringern. Eine weitere Möglichkeit kann das Trennen der elektrischen Maschine 114 vom Antriebsstrang sein, um die Drehung über einen oder mehrere Kupplungen zu verhindern. Dem Problem kann auch durch die Konstruktion von Komponenten begegnet werden, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sind, die für die maximale gegenelektromotorische Kraft der elektrischen Maschine 114 ausgelegt sind. In einigen Auslegungen können Komponenten (z. B. der VVC), die dazu ausgelegt sein können, um das Problem der gegenelektromotorischen Kraft zu verhindern, nicht im Fahrzeug vorhanden sein. Das Hinzufügen dieser Komponenten verursacht zusätzliche Fahrzeugkosten. Die Aufgabe jeder Lösung kann es sein, es zu verhindern, dass Komponenten, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sind, hohen Spannungspegeln ausgesetzt werden, die durch ungesteuerte gegenelektromotorische Kraft der elektrischen Maschine 114 verursacht werden.
Eine weitere Lösung zum Verwalten der Busspannung während eines Ausfalls der Schaltungssteuerung des Leistungselektronikmoduls ist der Betrieb des Wechselrichterrückführungsschützes 208 (S3) und des Hochspannungsrückführungsschützes 210 (S4). Wenn Bedingungen vorhanden sind, in denen es einen derartigen Ausfall der Schaltersteuerung im Leistungselektronikmodul 126 gibt, dass die Spannung von der elektrischen Maschine 114 nicht gesteuert werden kann, kann der Wechselrichterrückführungsschütz 208 geöffnet werden. Die Auswirkung davon ist, die Schaltung zu öffnen, die das Leistungselektronikmodul 126 und den Hochspannungsbus 152 beinhaltet. Demnach wird der Strom nicht länger zwischen dem Leistungselektronikmodul 126 und dem Hochspannungsbus 152 fließen.
Während dieses Zustands kann das Hochspannungsrückführungsschütz 210 in einem geschlossenen Zustand gehalten werden. Demnach können die elektrische Last 146 und das Gleichspannungswandlermodul 128 weiterhin an die Traktionsbatterie 124 gekoppelt bleiben. Da das Leistungselektronikmodul 126 daran gehindert wird, Strom zum Hochspannungsbus 152 zu fließen, sind die elektrische Last 146 und das Gleichspannungswandlermodul 128 keinen übermäßigen Spannungspegeln ausgesetzt. Zusätzlich können die elektrische Last 146 und das Gleichspannungswandlermodul 128 während dieses Zustands weiter betrieben werden. Ein weiterer Vorteil dieser Auslegung ist, dass die Komponenten mit Ausnahme des Leistungselektronikmoduls 126 konstruiert sein können, um nur die Maximalspannung der Traktionsbatterie und nicht die Maximalelektromotorspannung der gegenelektromotorischen Kraft zu handhaben. Dies kann zu Kosteneinsparungen für elektrische Komponenten führen, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sind.
Wenn die Schaltersteuerung wiederhergestellt ist (z. B. das Leistungselektronikmodul 126 ist wieder in der Lage, die gegenelektromotorische Kraft der elektrischen Maschine 114 zu steuern), kann das Wechselrichterrückführungsschütz 208 geschlossen werden, so dass der Strom durch den Wechselrichterschaltkreis fließen kann. Ein Vorladungsbetrieb kann durchgeführt werden, wenn das Wechselrichterrückführungsschütz 208 zum geschlossenen Zustand übergeht. Zum Beispiel kann vor dem Schließen des Wechselrichterrückführungsschützes 208 das Hauptschütz 206 geöffnet werden und das Vorladungsschütz 204 kann geschlossen werden. In einigen Fällen kann das Vorladungsschütz 204 vor dem Öffnen des Hauptschützes 206 geschlossen sein, um einen anhaltenden Betrieb der elektrischen Last 146 und des Gleichspannungswandlermoduls 128 zu ermöglichen. Wenn das Wechselrichterrückführungsschütz 208 dann geschlossen wird, kann Strom durch den Vorladungswiderstand 202 fließen, um den Stromfluss zum Leistungselektronikmodul 126 zu begrenzen, bis die kapazitiven Elemente aufgeladen sind. Sobald die kapazitiven Elemente aufgeladen sind, kann das Hauptschütz 206 geschlossen und das Vorladungsschütz 204 geöffnet werden.
3 stellt ein Ablaufdiagramm einer Abfolge von Vorgängen dar, die in einer Steuerung (z. B. der Systemsteuerung 148) umgesetzt werden können. Die Steuerung 148 kann programmiert sein, um die Vorgänge umzusetzen. Die Abfolge der Vorgänge kann in der Steuerung 148 umgesetzt sein und in regelmäßigen Abständen wiederholt werden. Bei Vorgang 300 können die Bedingungen überprüft werden, um zu bestimmen, ob der Hochspannungsbus 152 mit der Traktionsbatterie 124 verbunden werden sollte. Wenn es keine Bedingungen gibt, die anzeigen, dass der Hochspannungsbus 152 und die Traktionsbatterie 124 verbunden werden sollten, kann der Vorgang 314 durchgeführt werden. Bei Vorgang 314 können das Vorladungsschütz 204, das Hauptschütz 206, das Wechselrichterrückführungsschütz 208 und das Hochspannungsrückführungsschütz 210 geöffnet werden. Die Bedingungen zum Verbinden des Hochspannungsbus 152 mit der Traktionsbatterie 124 können das Vorhandensein eines Zündungseinschaltsignals beinhalten. Die Bedingungen für das Verbinden des Hochspannungsbus 152 mit der Traktionsbatterie 124 können das Einführen des EVSE-Steckers 140 in den Ladeanschluss 134 und eine Batterieaufladungsanfrage beinhalten. Zum Beispiel kann das Fahrzeug ein Zündungseinschaltsignal als Reaktion auf einen Schlüssel, der in ein Zündschloss eingeführt wird, oder auf eine Anforderung von einem Fernstartsystem empfangen. Ein Zündungsausschaltsignal kann als Reaktion auf das Entfernen des Schlüssels empfangen werden. Das Zündungsausschaltsignal kann anzeigen, dass der Hochspannungsbus 152 und die Traktionsbatterie 124 getrennt werden sollten.
Wenn es Bedingungen gibt, die ein Verbinden des Hochspannungsbus 152 und der Traktionsbatterie 124 anfordern, kann der Vorgang 302 durchgeführt werden. Bei Vorgang 302 kann eine Überprüfung durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob ein Schaltkreis (als Wechselrichterschleife bezeichnet), der das Leistungselektronikmodul 126 und den Hochspannungsbus 152 beinhaltet, geöffnet werden sollte. Die Steuerung 148 kann das Leistungselektronikmodul 126 im Hinblick auf einen Ausfall der Schaltersteuerung überwachen. Im Falle eines Ausfalls der Schaltersteuerung, kann die Wechselrichterschleife von der Traktionsbatterie 124 getrennt werden, während der Schaltkreis, der die elektrische Last 146 und den Gleichspannungswandler 128 beinhaltet, an die Traktionsbatterie 124 gekoppelt bleibt. Der Ausfall der Schaltersteuerung kann erfasst werden, wenn Bedingungen vorhanden sind, bei denen das Leistungselektronikmodul 126 außer Stande ist, die Spannung zu regeln, die dem Hochspannungsbus 152 von der elektrischen Maschine 114 bereitgestellt wird. Der Wechselrichterschaltkreis kann geöffnet werden, wenn die Traktionsbatteriespannung eine vorbestimmte Spannung übersteigt, während die elektrische Maschine 114 als Generator betrieben wird. Die vorbestimmte Spannung kann ein Spannungswert sein, der einen Ausfall der Schaltersteuerung im Leistungselektronikmodul 126 anzeigt. Die Steuerungsstrategie kann eine Drehzahl der elektrischen Maschine 114 und einen Betriebszustand des Leistungselektronikmoduls 126 überprüfen. Wenn der Ausfall der Schaltersteuerung derartig erfasst wird, dass die Spannung einen vorbestimmten Grenzwert übersteigt, kann der Vorgang 306 durchgeführt werden. Eine weitere Bedingung zum Öffnen der Wechselrichterschleife kann der Empfang eines Signals vom Leistungselektronikmodul 126 sein, das anzeigt, dass die Schaltersteuerungsfunktion des Leistungselektronikmoduls 126 außer Betrieb ist. Zusätzlich kann die Wechselrichterschleife als Reaktion auf das Erfassen geöffnet werden, dass die Regenerationsleistung, die von der elektrischen Maschine 114 erzeugt wird, einen vorbestimmten Regenerationsleistungsgrenzwert übersteigt.
Bei Vorgang 306 kann das Wechselrichterrückführungsschütz 208 geöffnet werden, um zu verhindern, dass Strom zwischen dem Leistungselektronikmodul 126 und dem Hochspannungsbus 152 fließt. Das Öffnen des Wechselrichterrückführungsschützes 208 öffnet den Schaltkreis, der den Hochspannungsbus 152 und das Leistungselektronikmodul 126 beinhaltet. Das Öffnen des Wechselrichterschaltkreises verhindert, dass die sich drehende elektrische Maschine 114 den Spannungspegel des Hochspannungsbus 152 auf übermäßige Pegel erhöht. Dies beseitigt die Gefahr, dass andere elektrische Komponenten, die mit dem Hochspannungsbus 152 verbunden sind, der übermäßigen Spannung ausgesetzt werden. Während dieser Zeit kann das Hochspannungsrückführungsschütz 210 im vorherigen Betriebszustand gehalten werden. Zum Beispiel kann das Hochspannungsrückführungsschütz 210 in einem geschlossenen Zustand gehalten werden, so dass der Betrieb der elektrischen Last 146 und des Gleichspannungswandlermoduls 128 fortgeführt werden kann. Als weiterer Vorteil können die elektrischen Hochspannungskomponenten konstruiert werden, um einer Nennspannung zu widerstehen, die geringer als eine maximale gegenelektromotorische Kraft der elektrischen Maschine 114 ist, was die Kosten und Größe der elektrischen Komponenten senken kann. Zum Beispiel ist eine Maximale Wechselrichternennspannung größer als ein maximaler regenerativer Spannungspegel der elektrischen Maschine 114, während eine maximale Nennspannung der elektrischen Last 146 kleiner sein kann als ein maximaler regenerativer Spannungspegel. Der maximale regenerative Spannungspegel kann eine Spannung sein, die durch die elektrische Maschine 114 durch das Leistungselektronikmodul 126 bei hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine erzeugt wird, wenn es einen Ausfall der Schaltersteuerung gibt.
Wenn nicht angefordert wird, dass der Wechselrichterschaltkreis geöffnet wird (z. B. Schaltersteuerung angeschaltet oder verfügbar), kann der Vorgang 304 durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel die Schaltersteuerung des Leistungselektronikmoduls 126 betriebsbereit ist, kann der Strom/die Leistung, der/die von der elektrischen Maschine 114 erzeugt wird, auf einen Zielpegel gesteuert werden. Bei Vorgang 304 können das Wechselrichterrückführungsschütz 208 und das Hochspannungsrückführungsschütz 210 geschlossen und/oder in einer geschlossenen Stellung gehalten werden.
Nachdem die Vorgänge 304 oder 306 durchführt wurden, kann der Vorgang 308 durchgeführt werden. Bei Vorgang 308 können eine Überprüfung auf Zustände, die einen derzeitigen Vorladungsbetrieb anzeigen, und/oder eine Anforderung zum Vorladen des Hochspannungsbus 152 durchgeführt werden. Ein Vorladungsvorgang kann durchgeführt werden, wenn kapazitive Lasten, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sind, nicht aufgeladen wurden. Zum Beispiel kann das Leistungselektronikmodul 126 einen Kondensator beinhalten, der über die Anschlüsse gekoppelt ist, um die Spannung zu glätten. Der Zweck des Vorladungsvorgangs ist es, den großen anfänglichen Stromfluss zu begrenzen, der auftreten kann, wenn eine Spannung auf eine kapazitive Last geschaltet wird. Der Vorladungskreislauf kann durchgeführt werden, wenn die Traktionsbatterie 124 länger als für einen vorbestimmten Zeitraum vom Hochspannungsbus getrennt wird. Der Vorladungskreislauf kann durchgeführt werden, wenn die Spannung des Hochspannungsbus 152 über einer vorbestimmten Menge liegt, die unter der Traktionsbatteriespannung liegt. Der Vorladungsvorgang kann begonnen werden, wenn der vorherige Zustand des Wechselrichterrückführungsschützes geöffnet war (z. B. von geöffnet zu geschlossen übergegangen ist). Der Vorladungsvorgang kann beim Einschalten des Fahrzeugs begonnen werden.
Wenn ein Vorladungskreislauf angefordert wird und/oder gerade ausgeführt wird, kann der Vorgang 310 durchgeführt werden. Bei Vorgang 310 kann der Vorladungsvorgang durchgeführt werden. Während des Vorladungsvorgangs kann das Vorladungsschütz 204 geschlossen sein, um kapazitive Elemente vorzuladen, die an den Hochspannungsbus 152 gekoppelt sein können. Während des Vorladungsvorgangs wird der Stromfluss durch den Vorladungswiderstand 202 begrenzt. Als Teil des Beginns des Vorladungsvorgangs, können das Vorladungsschütz 204 geschlossen und das Hauptschütz 206 geöffnet sein. Während des Vorladungsvorgangs kann das Hauptschütz 206 geöffnet oder im offenen Zustand gehalten werden und das Vorladungsschütz 204 kann im geschlossenen Zustand gehalten werden. Der Vorladungsvorgang kann abgeschlossen werden, wenn die Differenz zwischen der Traktionsbatteriespannung und der Hochspannungsbusspannung unter einem vorbestimmten Wert liegt. Der Vorladungsvorgang kann abgeschlossen werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne seit dem Beginn des Vorladungsvorgangs verstrichen ist.
Wenn der Vorladungsvorgang nicht angefordert wird oder abgeschlossen wurde, kann der Vorgang 312 durchgeführt werden. Zum Beispiel kann der Vorladungsvorgang abgeschlossen werden, wenn die Differenz zwischen der Traktionsbatteriespannung und der Hochspannungsbusspannung unter einem vorbestimmten Wert liegt. Bei Vorgang 312 kann das Hauptschütz 206 geschlossen und das Vorladungsschütz 204 geöffnet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der Hochspannungsbus 152 bereit zum Fahrzeugbetrieb. Das Hauptschütz 206 kann im geschlossenen Zustand gehalten werden und das Vorladungsschütz 204 kann im offenen Zustand gehalten werden. Beim Abschließen der Vorgänge 310 oder 312 kann die Ausführung zum Vorgang 300 zurückkehren, um den Kreislauf zu wiederholen.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine bereits bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. In ähnlicher Weise können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert werden, die von einer Steuerung oder einem Computer in vielen Formen, darunter unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Vorrichtungen gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CDs, RAM-Vorrichtungen und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind, ausführbar sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können auch in einem von Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten wie zum Beispiel anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Auslegungen (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten ausgeführt sein.
Während vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen werden. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen eventuell so beschrieben wurden, dass sie gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen aus dem Stand der Technik in Bezug auf eine oder mehrere erwünschte Eigenschaften Vorteile bereitstellen oder bevorzugt werden, wird der Durchschnittsfachmann doch erkennen, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die sich nach der spezifischen Anwendung und Umsetzung richten. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, bequeme Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen auf dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein erstes Schütz, das eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung betreibt, selektiv koppelt; ein zweites Schütz, das eine elektrische Last und die Traktionsbatterie selektiv koppelt, wobei das erste Schütz und das zweite Schütz während der Schaltersteuerung geschlossen sind; und eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung das erste Schütz aber nicht das zweite Schütz zu öffnen, um den Wechselrichter zu trennen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung als Reaktion auf eine Spannung einer Niederspannungsleistungsquelle zum Wechselrichter zu erfassen, die unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung als Reaktion auf eine Hochspannungsbusspannung zu erfassen, die eine vorbestimmte Spannung übersteigt, während die elektrische Maschine als Generator betrieben wird.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Schütz zwischen einem Rückführungsanschluss eines Wechselrichters und einem Rückführungsanschluss einer Traktionsbatterie verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das zweite Schütz zwischen einem Rückführungsanschluss einer elektrischen Last und einem Rückführungsanschluss einer Traktionsbatterie verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion auf eine nach dem Ausfall der Schaltersteuerung wiederhergestellte Schaltersteuerung das erste Schütz zu schließen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion auf die nach dem Ausfall der Schaltersteuerung wiederhergestellte Schaltersteuerung ein Vorladungsschütz zu schließen, das zwischen die Traktionsbatterie und den Wechselrichter gekoppelt ist, um den Stromfluss zwischen dem Wechselrichter und der Traktionsbatterie zu begrenzen und das erste Schütz nach einer vorbestimmten Zeit zu schließen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei eine maximale Nennspannung der elektrischen Last geringer als ein regenerativer Spannungspegel der elektrischen Maschine ist und eine maximale Wechselrichternennspannung größer als der maximale regenerative Spannungspegel der elektrischen Maschine oder gleich diesem ist.
Leistungsverteilungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: ein erstes Schütz, das eine Traktionsbatterie und einen Wechselrichter, der eine elektrische Maschine über eine Schaltersteuerung betreibt, selektiv koppelt; ein zweites Schütz, das eine elektrische Last und die Traktionsbatterie selektiv koppelt; und eine Steuerung, die programmiert ist, als Reaktion auf den Ausfall der Schaltersteuerung das erste Schütz aber nicht das zweite Schütz zu öffnen, um den Wechselrichter zu trennen.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung zu erfassen, wenn eine Spannung einer Niederspannungsleistungsquelle, die den Wechselrichter mit Strom versorgt, unter einem vorbestimmten Schwellenwert liegt.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung als Reaktion auf ein Signal vom Wechselrichter zu erfassen, das anzeigt, dass der Wechselrichter außer Betrieb ist.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung als Reaktion auf eine Traktionsbatteriespannung zu erfassen, die eine vorbestimmte Spannung übersteigt, während die elektrische Maschine als Generator betrieben wird.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion auf eine nach dem Ausfall der Schaltersteuerung wiederhergestellte Schaltersteuerung das erste Schütz zu schließen, um den Wechselrichter mit der Traktionsbatterie zu verbinden.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, als Reaktion auf die nach dem Ausfall der Schaltersteuerung wiederhergestellte Schaltersteuerung ein Vorladungsschütz zu schließen, das zwischen die Traktionsbatterie und den Wechselrichter gekoppelt ist, um den Stromfluss zwischen dem Wechselrichter und der Traktionsbatterie zu begrenzen.
Leistungsverteilungssystem nach Anspruch 9, wobei die Steuerung ferner programmiert ist, Ausfall der Schaltersteuerung als Reaktion auf eine Temperatur des Wechselrichters zu erfassen, die eine vorbestimmte Temperatur übersteigt.