DE102019106448A1

DE102019106448A1 - Elektrisches Fahrzeughilfsenergiesystem

Info

Publication number: DE102019106448A1
Application number: DE102019106448.1A
Authority: DE
Inventors: David Anthony Symanow; Ray C. Siciak; Michael Adel Awad Alla; Sami Dagher
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2019-03-13
Publication date: 2019-09-19
Also published as: CN110271421A; US10752116B2; US20190283609A1

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein elektrisches Fahrzeughilfsenergiesystem bereit. Ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine Schnittstelle, die elektrisch mit einem Knoten verbunden ist, und eine Batterie, die elektrisch mit der Schnittstelle verbunden ist. Die Schnittstelle beinhaltet Schaltungselemente, die einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Knoten dann und nur dann zulassen, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft das Gebiet der elektrischen Fahrzeugleistungssysteme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Fahrzeuge erzeugen Leistung, sowohl zum Antreiben des Fahrzeugs als auch zum Versorgen verschiedener elektrischer Verbraucher im Fahrzeug. Zu Arten von Leistungssystemen gehören ein üblicher Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der an ein Getriebe gekoppelt ist, das Drehbewegung an Räder überträgt; ein elektrischer Antriebsstrang mit Batterien, einem Elektromotor und einem Getriebe, das Drehbewegung an Räder überträgt; und ein Hybridantriebsstrang mit Elementen des üblichen Antriebsstrangs und des elektrischen Antriebsstrangs. Bei Fahrzeugen mit üblichen Antriebssträngen richtet ein Wechselstromgenerator kinetische Energie vom Verbrennungsmotor in elektrisch Energie für die elektrischen Verbraucher um. Bei vollständig elektrischen und Hybrid-Elektrofahrzeugen kann ein DC/DC-Wandler zwischen elektrischer Hochspannungsenergie zum Antreiben des Fahrzeugs und Niederspannungsenergie für die elektrischen Verbraucher umwandeln.
KURZDARSTELLUNG
Ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine Schnittstelle, die elektrisch mit einem Knoten verbunden ist, und eine Batterie, die elektrisch mit der Schnittstelle verbunden ist. Die Schnittstelle beinhaltet Schaltungselemente, die einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Knoten dann und nur dann zulassen, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Das elektrische Leistungssystem kann ferner ein Steuermodul beinhalten, und die Schnittstelle kann kommunizierend an das Steuermodul gekoppelt sein. Die Schaltungselemente der Schnittstelle können ein Signal an das Steuermodul senden, wenn die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt. Das Steuermodul kann dazu programmiert sein, einen Fahrzeugcomputer anzuweisen, das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen. Das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko kann das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand sein.
Wenigstens eins der Schaltungselemente der Schnittstelle kann ein Feldeffekttransistor sein, der elektrisch mit dem Knoten und der Batterie verbunden ist. Die Schaltungselemente der Schnittstelle können eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren einschließlich des Feldeffekttransistors beinhalten, und die Feldeffekttransistoren können elektrisch parallel mit dem Knoten und der Batterie geschaltet sein. Die Schaltungselemente der Schnittstelle können eine Vielzahl von Komparatoren beinhalten, die elektrisch mit den jeweiligen Feldeffekttransistoren verbunden sind.
Die Schaltungselemente der Schnittstelle können ein Oder-Gatter beinhalten, das elektrisch mit jedem der Feldeffekttransistoren verbunden ist. Das elektrische Leistungssystem kann ferner ein Steuermodul beinhalten, und das Oder-Gatter kann elektrisch an das Steuermodul gekoppelt sein.
Die Batterie kann eine erste Batterie sein, und das elektrische Leistungssystem kann ferner eine zweite Batterie beinhalten, die elektrisch mit dem Knoten verbunden ist.
Ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine Batterie und ein Mittel zum Zulassen eines Stromflusses zwischen der Batterie und einem Knoten nur dann, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Das elektrische Leistungssystem kann ferner ein Mittel beinhalten, um das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen. Das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko ist das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand.
Ein Steuermodul beinhaltet einen Prozessor und einen Speicher, der von dem Prozessor ausführbare Anweisungen speichert, und der Prozessor ist dazu programmiert, einen Computer des Fahrzeugs für autonomes Fahren anzuweisen, das Fahrzeug in Reaktion auf ein Signal von einer Schnittstelle, dass eine Spannung eines Knotens unter einem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen. Ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet den Knoten, und die Schnittstelle ist elektrisch mit dem Knoten und der Batterie verbunden.
Das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko kann das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand sein.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm eines beispielhaften Fahrzeugs.
2 ist ein Schaltungsdiagramm eines beispielhaften elektrischen Leistungssystems für das Fahrzeug aus 1.
3 ist ein Schaltungsdiagramm einer beispielhaften Schnittstelle des elektrischen Leistungssystems aus 2.
4 ist ein Prozessablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Reagieren auf einen Fehler des elektrischen Leistungssystems aus 2.
5 ist ein Prozessablaufdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Versetzen des Fahrzeugs aus 1 in einen Zustand mit minimalem Risiko.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die Figuren beinhaltet ein elektrisches Leistungssystem 30 für ein Fahrzeug 32 wenigstens eine Schnittstelle 34, die elektrisch mit einem von wenigstens einem Leistungsnetz 36, 38 und wenigstens einer ZMR-Batterie 40 verbunden ist, die mit der Schnittstelle 34 verbunden ist. Die Schnittstelle 34 beinhaltet Schaltungselemente 42, 44, 46, die einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Leistungsnetz 36, 38 dann und nur dann zulassen, wenn die Spannung des Leistungsnetzes 36, 38 unter einem Schwellenwert liegt.
Das elektrische Leistungssystem 30 stellt hohe Zuverlässigkeit bereit. In einer Situation, in der die Spannung des Leistungsnetzes 36, 38 abfällt, verbindet die Schnittstelle 34 die ZMR-Batterie 40 mit dem Leistungsnetz 36, 38 und stellt eine Versorgung von Verbrauchern 48, die mit dem Leistungsnetz 36, 38 verbunden sind, mit Leistung sicher. Während des normalen Betriebs ist die ZMR-Batterie 40 vom Leistungsnetz 36, 38 getrennt. Die ZMR-Batterie 40 unterliegt daher keinen Alterungswirkungen wie etwa der Ansammlung von Abfallprodukten, die durch Aufladen und Entladen verursacht werden, was die Batterieleistung weniger vorhersagbar machen kann. Darüber hinaus befindet sich die ZMR-Batterie 40 stets in einem bekannten Ladezustand, ohne dass ein Batterieüberwachungssystem benötigt wird und ohne dass eine Aufladungsstrategie benötigt wird, die beide zu mehr Unzuverlässigkeit führen können. Das elektrische Leistungssystem 30 kann sich für eine ASIL-D-Bewertung qualifizieren, die höchste Bewertung auf der gemäß der von der durch die Internationale Organisation für Normung erarbeitete ISO 26262 festgelegten Fahrzeugsicherheitsintegritätsstufenskala.
Unter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 32 ein autonomes Fahrzeug sein. Ein Fahrzeugcomputer 50 kann dazu konfiguriert sein, das Fahrzeug 32 vollständig oder in geringerem Maße unabhängig vom Eingreifen eines menschlichen Fahrers zu betreiben. Der Fahrzeugcomputer 50 kann dazu konfiguriert sein, einen Antrieb 52, ein Bremssystem 54, eine Lenkung 56 und/oder andere Fahrzeugsysteme zu betreiben. Zu Zwecken dieser Offenbarung bedeutet autonomer Betrieb, dass der Fahrzeugcomputer 50 den Antrieb 52, das Bremssystem 54 und die Lenkung 56 ohne Eingabe eines menschlichen Fahrers steuert; halbautonomer Betrieb bedeutet, dass der Computer 50 eins oder zwei von dem Antrieb 52, dem Bremssystem 54 und dem Lenksystem 56 steuert und ein menschlicher Fahrer den Rest steuert; und nichtautonomer Betrieb bedeutet, dass ein menschlicher Fahrer den Antrieb 52, das Bremssystem 54 und der Lenkung 56 steuert.
Der Fahrzeugcomputer 50 ist ein Computer auf Mikroprozessorbasis. Der Fahrzeugcomputer 50 beinhaltet einen Prozessor, Speicher usw. Der Speicher des Fahrzeugcomputers 50 kann Speicher zum Speichern von Anweisungen, die von dem Prozessor ausführbar sind, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken beinhalten.
Der Fahrzeugcomputer 50 kann Signale durch das Kommunikationsnetz 58 (etwa ein CAN(Controller Area Network)-Bus), Ethernet, Wi-Fi, Local Interconnect Network (LIN), einen bordeigenen Diagnoseanschluss (onboard diagnostics connector - OBD-II) und/oder durch ein beliebiges anderes kabelgebundenes oder kabelloses Kommunikationsnetz senden und empfangen. Der Fahrzeugcomputer 50 kann über das Kommunikationsetz 58 kommunizierend an den Antrieb 52, das Bremssystem 54, die Lenkung 56, Sensoren 60, ein Hybridantriebsstrangsteuermodul 62, ein Batterieenergiesteuermodul 64 und andere Komponenten gekoppelt sein.
Der Antrieb 52 des Fahrzeugs 32 erzeugt Energie und wandelt die Energie in eine Bewegung des Fahrzeugs 32 um. Bei dem Antrieb 52 kann es sich um ein bekanntes Antriebssubsystem handeln, beispielsweise einen üblichen Antriebsstrang, der einen Verbrennungsmotor beinhaltet, der an ein Getriebe gekoppelt ist, das Drehbewegung an Räder überträgt; einen elektrischen Antriebsstrang mit Batterien, einem Elektromotor und einem Getriebe, das Drehbewegung an Räder überträgt; einen Hybridantriebsstrang mit Elementen des üblichen Antriebsstrangs und des elektrischen Antriebsstrangs (wie in 2 gezeigt); oder eine beliebige andere Art von Antrieb. Wenn der Antrieb 52 hybrid ist, kann er einen Antriebsstrang beinhalten, der auf hybride Weise angeordnet ist, z. B. einen seriellen Hybridantriebsstrang, einen parallelen Hybridantriebsstrang, einen Hybridantriebsstrang mit Leistungsverzweigung (seriell-parallel) usw. Der Antrieb 52 kann eine elektronische Steuereinheit (electronic control unit - ECU) oder dergleichen, wie etwa das Hybridantriebsstrangsteuermodul 62, beinhalten, die mit dem Fahrzeugcomputer 50 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikationsverbindung steht und Eingaben davon empfängt. Der menschliche Fahrer kann den Antrieb 52 z. B. über ein Gaspedal und/oder einen Schalthebel steuern.
Das Bremssystem 54 ist in der Regel ein bekanntes Fahrzeugbremssubsystem und kann der Bewegung des Fahrzeugs 32 entgegenwirken, um das Fahrzeug 32 dadurch abzubremsen und/oder anzuhalten. Das Bremssystem 54 kann Reibungsbremsen wie etwa Scheibenbremsen, Trommelbremsen, Bandbremsen.; regenerative Bremsen; beliebige andere geeignete Arten von Bremsen; oder eine Kombination beinhalten. Das Bremssystem 54 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) oder dergleichen beinhalten, die mit Trägersubstanz dem Fahrzeugcomputer 50 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikationsverbindung steht und Eingaben davon empfängt. Der menschliche Fahrer kann das Bremssystem 54 z. B. über ein Bremspedal steuern.
Die Lenkung 56 ist in der Regel ein bekanntes Fahrzeuglenkungssubsystem und steuert das Wenden der Räder. Die Lenkung 56 kann ein Zahnstangensystem mit elektrischer Servolenkung, ein Steer-by-Wire-System, wie sie jeweils bekannt sind, oder ein beliebiges anderes geeignetes System sein. Die Lenkung 56 kann eine elektronische Steuereinheit (ECU) oder dergleichen beinhalten, die mit Trägersubstanz dem Fahrzeugcomputer 50 und/oder einem menschlichen Fahrer in Kommunikationsverbindung steht und Eingaben davon empfängt. Der menschliche Fahrer kann ie Lenkung 56 z. B. über ein Lenkrad steuern.
Die Sensoren 60 können Daten zum Betrieb des Fahrzeugs 32 bereitstellen, beispielsweise Raddrehzahl, Radausrichtung und Motor- und Getriebedaten (z. B. Temperatur, Kraftstoffverbrauch usw.). Die Sensoren 60 können die Position und/oder Ausrichtung des Fahrzeugs 32 erfassen. Die Sensoren 60 können beispielsweise GPS(global positioning system)-Sensoren; Beschleunigungsmesser wie etwa piezoelektrische oder mikroelektromechanische Systeme (MEMS); Kreisel wie etwa Wendekreisel oder Ringlaserkreisel oder faseroptische Kreisel; Inertialnavigationssysteme (inertial measurements units - IMU); und Magnetometer beinhalten. Die Sensoren 60 können die Außenwelt erfassen, z. B. Objekte und/oder Eigenschaften der Umgebung des Fahrzeugs 32, wie etwa andere Fahrzeuge, Straßenmarkierungen, Verkehrsampeln und/oder -zeichen, Fußgänger usw. Beispielsweise können die Sensoren 60 Radarsensoren, Abtastlaserentfernungsmesser, LIDAR(light detection and ranging)-Vorrichtungen und Bildverarbeitungssensoren wie etwa Kameras beinhalten. Die Sensoren 60 können Kommunikationsvorrichtungen beinhalten, beispielsweise Fahrzeug-an-Infrastruktur(V2I)- oder Fahrzeug-an-Fahrzeug(V2V)-Vorrichtungen.
Unter Bezugnahme auf 2 ist das Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 eine Steuerung auf Mikroprozessorbasis. Das Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 kann einen Prozessor, Speicher usw. beinhalten. Der Speicher des Hybridantriebsstrangsteuermoduls 62 kann Speicher zum Speichern von Anweisungen, die von dem Prozessor ausführbar sind, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken beinhalten. Das Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 kann mit Komponenten des Antriebs 52 wie etwa dem Verbrennungsmotor, dem Getriebe usw. (nicht gezeigt) in Kommunikationsverbindung stehen und diese unter anderen Funktionen steuern.
Das Batterieenergiesteuermodul 64 ist eine Steuerung auf Mikroprozessorbasis. Das Batterieenergiesteuermodul 64 kann einen Prozessor, Speicher usw. beinhalten. Der Speicher des Batterieenergiesteuermoduls 64 kann Speicher zum Speichern von Anweisungen, die von dem Prozessor ausführbar sind, sowie zum elektronischen Speichern von Daten und/oder Datenbanken beinhalten. Das Batterieenergiesteuermodul 64 kann mit einer Hochspannungsbatterie 66, ein oder mehreren Fahrzeugbatterien 68 in Kommunikationsverbindung stehen und diese unter anderen Vorgängen steuern.
Die Hochspannungsbatterie 66 kann eine Spannung in der Größenordnung von 250 Volt aufweisen. Bei der Hochspannungsbatterie 66 kann es sich um eine beliebige Art handeln, die zum Bereitstellen von Hochspannungselektrizität zum Betreiben des Fahrzeugs 32 geeignet ist, z. B. Lithium-Ionen, Blei-Säure usw. Die Hochspannungsbatterie 66 kann über das Batterieenergiesteuermodul 64 elektrisch mit dem Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 und dem DC/DC-Wandler 70 verbunden sein.
Die DC/DC-Wandler 70 können zwischen Hochspannungsgleichstrom von der Hochspannungsbatterie 66 und Niederspannungsgleichstrom umwandeln, der an einem primären Leistungsnetz 36 und einem sekundären Leistungsnetz 38 fließt. Der Niederspannungsgleichstrom kann z. B. 12 Volt oder 48 Volt betragen.
Die Leistungsnetze 36, 38 verbinden jeweils einen der DC/DC-Wandler 70, eine der Fahrzeugbatterien 68, eine der Schnittstellen 34 und eine Vielzahl der Verbraucher 48 elektrisch. Jedes der Leistungsnetze 36, 38 ist ein Knoten. Zu Zwecken der Offenbarung ist ein Knoten als ein Punkt an einer Schaltung definiert, an dem Komponenten der Schaltung aufeinander treffen.
Die Fahrzeugbatterien 68 sind elektrisch mit den jeweiligen Leistungsnetzen 36, 38 verbunden. Die Fahrzeugbatterien 68 können Niederspannungsbatterien z. B. mit 12 Volt oder 48 Volt sein. Bei den Fahrzeugbatterien 68 kann es sich um eine beliebige geeignete Art Batterie zum Bereitstellen von Elektrizität an die Verbraucher 48 handeln, z. B. Lithium-Ionen, Blei-Säure usw. Ein Batterieüberwachungssystem 72 kann mit jeder der Fahrzeugbatterien 48 verbunden sein. Die Batterieüberwachungssysteme 72 können die Ladezustände der Fahrzeugbatterien 48 z. B. an das Batterieenergiesteuermodul 64 senden. Die Verbraucher 48 sind Komponenten des Fahrzeugs 32, die für ihren Betrieb elektrische Leistung aufnehmen.
Die ZMR-Batterien 40 sind elektrisch mit den jeweiligen Schnittstellen 34 verbunden, die jeweils mit dem primären Leistungsnetz 36 und dem sekundären Leistungsnetz 38 verbunden sind. Die ZMR-Batterien 40 sind außer an den Schnittstellen 34 von den Leistungsnetzen 36, 38 isoliert. Bei den ZMR-Batterien 40 kann es sich um Niederspannungsbatterien handeln, und die ZMR-Batterien 40 können die gleiche Spannung wie die Fahrzeugbatterien 68 aufweisen. Bei den ZMR-Batterien 40 kann es sich um eine beliebige geeignete Art Batterie mit ausreichend gespeicherter Energie handeln, um die Verbraucher 48 zu versorgen, während das Fahrzeug 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko versetzt ist, z. B. Lithium-Ionen, Blei-Säure usw. Den ZMR-Batterien 40 können Batterieüberwachungssysteme 72 fehlen.
Die Schnittstellen 34 sind jeweils elektrisch mit einem der Leistungsnetze 36, 38 und einer der ZMR-Batterien 40 verbunden. Die Schnittstellen 34 lassen jeweils einen Stromfluss zwischen einer der ZMR-Batterien 40 und dem jeweiligen Leistungsnetz 36, 38 nur dann zu, wenn die Spannung des Leistungsnetzes 36, 38 unter einem Schwellenwert liegt. Der Schwellenwert kann so ausgewählt sein, dass sichergestellt wird, dass ausreichend elektrische Leistung zum Versorgen der Verbraucher 48 fließt. Insbesondere beinhalten die Schnittstellen 34 jeweils Schaltungselemente 42, 44, 46 (nachstehend ausführlicher beschrieben), die einen Stromfluss zwischen einer der ZMR-Batterien 40 und dem jeweiligen Leistungsnetz 36, 38 nur dann zulassen, wenn die Spannung des Leistungsnetzes 36, 38 unter dem Schwellenwert liegt. Alternativ kann die Schnittstelle 34 einen Schalter beinhaltet oder ein Schalter sein, der von einer Steuerung wie etwa dem Fahrzeugcomputer 50, dem Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 oder dem Batterieenergiesteuermodul 64 betrieben wird, und die Steuerung ist dazu programmiert, den Schalter zu schließen, wenn die Spannung des jeweiligen Leistungsnetzes 36, 38 unter dem Schwellenwert liegt, und den Schalter zu öffnen, wenn die Spannung des jeweiligen Leistungsnetzes 36, 38 über dem Schwellenwert liegt.
Unter Bezugnahme auf 3 können die Schaltungselemente 42, 44, 46 eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren 42, eine Vielzahl von Komparatoren 44 und ein Oder-Gatter 46 beinhalten. Die Feldeffekttransistoren 42 können elektrisch parallel mit der ZMR-Batterie 40 und dem Leistungsnetz 36, 38 geschaltet sein; z. B. können die Sources und Drains oder umgekehrt der Feldeffekttransistoren 42 elektrisch mit der ZMR-Batterie 40 und dem Leistungsnetz 36, 38 verbunden sein. Die Gates der Feldeffekttransistoren 42 können elektrisch mit jeweiligen Komparatoren 44 verbunden sein, insbesondere mit Ausgängen der jeweiligen Komparatoren 44, und die Gates der der Feldeffekttransistoren 42 können elektrisch mit dem Oder-Gatter 46 verbunden sein. Die Komparatoren 44 können elektrisch parallel mit dem Leistungsnetz 36, 38 und einer Bezugsspannung wie etwa der Masse geschaltet sein, z. B. können die nicht invertierenden Eingänge der Komparatoren 44 elektrisch mit dem Leistungsnetz 36, 38 verbunden sein, und die invertierenden Eingänge des Komparators können elektrisch mit der Bezugsspannung verbunden sein. Die Ausgänge der Komparatoren 44 können elektrisch mit den Gates der Feldeffekttransistoren 42 und dem Oder-Gatter 46 verbunden sein. Jeweilige Eingänge des Oder-Gatters 46 können elektrisch mit jeweiligen Gates der Feldeffekttransistoren 42 und jeweiligen Ausgängen der Komparatoren 44 verbunden sein. Ein Ausgang des Oder-Gatters 46 kann z. B. mit dem Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 oder dem Batterieenergiesteuermodul 64 elektrisch verbunden sein.
Wenn die Spannung des Leistungsnetzes 36, 38 unter einen Schwellenwert sinkt, stellen die Schaltungselemente 42, 44, 46 eine elektrische Verbindung zwischen der ZMR-Batterie 40 und dem Leistungsnetz 36, 38 her, und die ZMR-Batterie 40 kann dann die Verbraucher 48, die mit dem Leistungsnetz 36, 38 verbunden sind, mit Leistung versorgen. Die Komparatoren 44 vergleichen jeweils die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 mit der Bezugsspannung V_ref , z. B. der Masse. Wenn die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 für eine voreingestellte Dauer kleiner als die Bezugsspannung ist, legt jeder Komparator Spannung vom Ausgang des Gates des jeweiligen Feldeffekttransistors an. Die voreingestellte Dauer kann so ausgewählt sein, dass die Wahrscheinlichkeit transitorischer falscher Positivmeldungen minimiert wird. Jeder Feldeffekttransistor 42 schaltet sich in Reaktion auf das Anlegen von Spannung durch den jeweiligen Komparator 44 ein, was die positive Klemme der ZMR-Batterie 40 mit dem Leistungsnetz 36, 38 verbindet. Die Komparatoren 44 legen auch Spannung an das Oder-Gatter 46 an, was bewirkt, dass das Oder-Gatter ein Signal ZMR_batt_active z. B. an das Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 oder das Batterieenergiesteuermodul 64 sendet. Die jeweiligen parallelen Feldeffekttransistoren 42 und Komparatoren 44 stellen Redundanz bereit, sodass die Schnittstelle 34 auch dann arbeitet, wenn ein oder mehrere Feldeffekttransistoren 42 oder Komparatoren 44 ausfallen. Die Ausgänge der Komparatoren 44 können so verlinkt sein, dass eine elektrische Verbindung zwischen der ZMR-Batterie 40 und dem Leistungsnetz 36, 38 nach dem Herstellen bestehen bleibt.
4 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozesses zum Reagieren auf einen Fehler des elektrischen Leistungssystems 30 darstellt. Der Speicher z. B. des Hybridantriebsstrangsteuermoduls 62 oder des Batterieenergiesteuermoduls 64 speichert ausführbare Anweisungen zum Durchführen der Schritte des Prozesses 400. Im Allgemeinen weist eins der Steuermodule 62, 64 den Fahrzeugcomputer 50 an, das Fahrzeug 32 in Bezug auf das Signal ZMR batt active von der Schnittstelle 34, spezifisch dem Oder-Gatter 46, dass die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko (der nachstehend in Bezug auf Block 515 des Prozesses 500 ausführlicher beschrieben ist) zu versetzen.
Der Prozess 400 beginnt mit einem Block 405, in dem eins der Steuermodule 62, 64 das Signal ZMR batt active von der Schnittstelle 34 empfängt. Insbesondere kann das ignal ZMR batt active von dem Oder-Gatter 46 gesendet werden. Das Signal kann einen von zwei Werten annehmen, die jeweils die einwandfreie Funktion oder einen Fehler des Leistungsnetzes 36, 38 angeben, d. h. dass die Spannung V_batt über oder unter dem Schwellenwert liegt, je nachdem, ob einer der Komparatoren 44 Spannung an das Oder-Gatter 46 angelegt hat.
Als Nächstes bestimmt eins der Steuermodule 62, 64 an einem Entscheidungsblock 410, ob die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 über oder unter dem Schwellenwert liegt. Wenn das Signal ZMR batt active einer der beiden Werte ist, liegt die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 is über dem Schwellenwert, und wenn das Signal ZMR batt active der andere der zwei Werte ist, liegt die Spannung V_batt des Leistungsnetzes 36, 38 unter dem Schwellenwert. Wenn die Spannung V_batt über dem Schwellenwert liegt, kehrt der Prozess 400 zu Block 405 zurück, um die Überwachung der Spannung V_batt fortzusetzen.
Wenn die Spannung V_batt unter dem Schwellenwert liegt, weist als Nächstes eins der Steuermodule 62, 64 in einem Block 415 den Fahrzeugcomputer 50 an, das Fahrzeug 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen. Nach Block 415 endet der Prozess 400.
5 ist ein Prozessablaufdiagramm, das einen beispielhaften Prozess 500 zum Versetzen des Fahrzeugs 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko darstellt. Der Speicher des Fahrzeugcomputers 50 speichert ausführbare Anweisungen zum Durchführen der Schritte des Prozesses 500. Im Allgemeinen versetzt der Fahrzeugcomputer 50 das Fahrzeug 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko in Reaktion auf eine entsprechende Anweisung von einem anderen Fahrzeugsubsystem, wie etwa dem Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 oder dem Batterieenergiesteuermodul 64, an den Fahrzeugcomputer 50.
Der Prozess 500 beginnt mit einem Block 505, in dem der Fahrzeugcomputer 50 eine Anweisung von einem der Fahrzeugsubsysteme empfängt, wie etwa von dem Hybridantriebsstrangsteuermodul 62 oder dem Batterieenergiesteuermodul 64, wie in Bezug auf Block 415 oben beschrieben.
Als Nächstes bestimmt der Fahrzeugcomputer 50 bei einem Entscheidungsblock 510, ob die Anweisung lautet, das Fahrzeug 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen, indem er die Anweisung liest. Wenn die Anweisung lautet, eine andere Handlung als das Versetzen des Fahrzeugs 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko auszuführen, kehrt der Prozess 500 zum Block 505 zurück, um weiter Anweisungen zu empfangen.
Wenn die Anweisung lautet, das Fahrzeug 32 in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen, versetzt der Fahrzeugcomputer 50 das Fahrzeug 32 als Nächstes bei einem Block 515 in einen Zustand mit minimalem Risiko. Gemäß der National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) und der Society of Automotive Engineers (SAE), bedeutet, „Zustand mit minimalem Risiko‟ einen Betriebszustand mit niedrigem Risiko, auf den ein automatisches Fahrsystem automatisch zurückgreift, wenn ein System ausfällt oder wenn der menschliche Fahrer auf eine Anforderung, die dynamische Fahraufgabe zu übernehmen, nicht angemessen reagiert". Beispielsweise kann der Zustand mit minimalem Risiko eine Übergabe an den menschlichen Fahrer oder autonomes Fahren des Fahrzeugs 32 an einen Straßenrand, d. h. Anhalten des Fahrzeugs 32 außerhalb von Spuren mit aktivem Verkehr einleiten. Der Fahrzeugcomputer 50 kann Programmierung für nur eine Art von Zustand mit minimalem Risiko speichern, oder die Art des Zustands mit minimalem Risiko kann z. B. auf Grundlage des Fahrkontexts ausgewählt werden, z. B. Übergabe des Fahrzeugs 32 an einen menschlichen Fahrer auf Verkehrsstraßen mit niedriger Geschwindigkeit und autonomes Fahren des Fahrzeugs 32 an einen Straßenrand auf Autobahnen. Der Fahrzeugcomputer 50 kann den Zustand mit minimalem Risiko, z. B. Navigieren, um an einem Straßenseitenstreifen anzuhalten, unter Verwendung bekannter Algorithmen für autonomen Betrieb zum Steuern des Antriebs 52, des Bremssystems 54 und der Lenkung 56 ausführen. Nach Block 515 endet der Prozess 500.
Im Allgemeinen können die beschriebenen Rechensysteme und/oder -vorrichtungen beliebige von einer Anzahl von Computerbetriebssystemen benutzen, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein Versionen und/oder Arten der Ford Sync®-Anwendung, AppLink/Smart Device Link-Middleware, das Microsoft Automotiveü-Betriebssystem, das Microsoft Windows®-Betriebssystem, das Unix-Betriebssystem (z. B. das Solaris®-Betriebssystem, vertrieben von der Oracle Corporation aus Redwood Shores, Kalifornien), das AIX UNIX-Betriebssystem, vertrieben von International Business Machines aus Armonk, New York, das Linux-Betriebssystem, die Betriebssysteme Mac OSX und iOS, vertrieben von Apple Inc. aus Cupertino, Kalifornien, das BlackBerry-Betriebssystem, vertrieben von Blackberry, Ltd. aus Waterloo, Kanada, und das Android-Betriebssystem, entwickelt von Google, Inc. und der Open Handset Alliance, oder die QNX® CAR-Plattform für Infotainment, angeboten von QNX Software Systems. Zu Beispielen für Rechenvorrichtungen gehören, ohne Beschränkung, ein Fahrzeugbordcomputer, ein Arbeitsplatzrechner, ein Server, ein Desktop-, Notebook-, Laptop- oder Handheld-Computer oder ein anderes Rechensystem und/oder eine andere Rechenvorrichtung.
Rechenvorrichtungen beinhalten allgemein von einem Computer ausführbare Anweisungen, wobei die Anweisungen von einer oder mehreren Rechenvorrichtungen ausführbar sind, wie sie oben aufgeführt wurden. Von einem Computer ausgeführte Anweisungen können aus Computerprogrammen kompiliert oder interpretiert werden, die mithilfe verschiedener Programmiersprachen und/oder -techniken erstellt wurden, darunter, ohne Einschränkung, und entweder allein oder in Kombination, Java™, C, C++, Matlab, Simulink, Stateflow, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML usw. Einige dieser Anwendungen können auf einer virtuellen Maschine, wie etwa der Java Virtual Machine, der virtuellen Maschine Dalvik oder dergleichen kompiliert und ausgeführt werden. Allgemein empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. von einem Speicher, einem computerlesbaren Medium usw., und führt diese Anweisungen aus, wodurch ein oder mehrere Prozesse durchgeführt werden, darunter ein oder mehrere hier beschriebene Prozesse. Diese Anweisungen und anderen Daten können durch verschiedene computerlesbare Medien gespeichert und übertragen werden. Eine Datei in einer Rechenvorrichtung ist allgemein eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium gespeichert sind, etwa einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw.
Ein computerlesbares Medium (auch als ein prozessorlesbares Medium bezeichnet) beinhaltet jedes beliebige nicht transitorische (z. B. greifbare) Medium, das an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt ist, die von einem Computer (z. B. von einem Prozessor eines Computers) gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, zu denen, ohne darauf beschränkt zu sein, nicht flüchtige Medien und flüchtige Medien gehören. Nicht flüchtige Medien können beispielsweise optische Platten, Magnetplatten und anderen dauerhaften Speicher beinhalten. Zu flüchtigen Medien gehören beispielsweise dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM), der in der Regel einen Hauptspeicher bildet. Diese Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien übertragen werden, darunter Koaxialkabel, Kupferdraht und Glasfasern, einschließlich der Drähte, die einen Systembus bilden, der an einen Prozessor einer ECU gekoppelt ist. Zu häufigen Formen computerlesbarer Medien gehören beispielsweise eine Diskette, eine flexible Disk, eine Festplatte, Magnetband, ein beliebiges anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein beliebiges anderes optisches Medium, Lochkarten, Papierband, ein beliebiges anderes physisches Medium mit Lochmustern, ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein FLASH-EEPROM, ein beliebiger anderer Speicherchip oder eine Endlosbandkassette oder ein beliebiges anderes Medium, das ein Computer auslesen kann.
Datenbanken, Datenbehälter oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zum Speichern, Zugreifen auf und Abrufen von verschiedenen Arten von Daten beinhalten, darunter eine hierarchische Datenbank, einen Satz Dateien in einem Dateisystem, eine Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, ein relationales Datenbankmanagementsystem (RDBMS) usw. Jeder solche Datenspeicher ist allgemein in einer Rechenvorrichtung enthalten, die ein Computerbetriebssystem wie etwa eins der oben erwähnten benutzt, und auf ihn wird in einer oder mehreren verschiedenen Weisen über ein Netz zugegriffen. Ein Dateisystem kann von einem Computerbetriebssystem aus zugänglich sein und kann in verschiedenen Formaten gespeicherte Dateien beinhalten. Ein RDBMS benutzt allgemein die Structured Query Language (SQL), zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Abläufe, wie etwa die oben erwähnte Sprache PL/SQL.
In einigen Beispielen können Systemelemente als computerlesbare Anweisungen (z. B. Software) auf einer oder mehreren Rechenvorrichtungen (z. B. Servern, Personal-Computern usw.) implementiert sein, die auf ihnen zugeordneten computerlesbaren Medien gespeichert sind (z. B. Disks, Speicher usw.). Ein Computerprogrammprodukt kann diese computerlesbaren Medien gespeicherten Anweisungen umfassen, um die hier beschriebenen Funktionen auszuführen.
In den Zeichnungen weisen gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente hin. Außerdem können einige oder alle dieser Elemente geändert werden. Hinsichtlich der hier beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren, Heuristiken usw. versteht es sich, dass zwar die Schritte dieser Prozesse usw. als in einer bestimmten Abfolge stattfindend beschrieben wurden, diese Prozesse jedoch auch ausgeübt werden können, wenn die beschriebenen Schritte in einer anderen als der hier beschriebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Es versteht sich ferner, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt werden können, dass andere Schritte hinzugefügt werden können oder dass bestimmte hier beschriebene Schritte weggelassen werden können. Mit anderen Worten, die vorliegenden Beschreibungen von Prozessen dienen der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen und sind nicht als die Ansprüche einschränkend auszulegen.
Entsprechend versteht es sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein soll. Für den Fachmann werden bei der Lektüre der vorstehenden Beschreibung viele andere Ausführungsformen und Anwendungen ersichtlich sein als die hier bereitgestellten Beispiele. Der Umfang der Erfindung ist nicht unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung zu bestimmen, sondern sollte stattdessen unter Bezugnahme auf die beigefügten Ansprüche zusammen mit sämtlichen für diese zulässigen Äquivalenten bestimmt werden. Es wird erwartet und ist vorgesehen, dass künftige Entwicklungen auf dem hier erörterten Gebiet stattfinden werden und dass die offenbarten Systeme und Verfahren in diese künftigen Ausführungsformen einbezogen werden. Zusammenfassend versteht es sich, dass Modifikationen und Abwandlungen der Erfindung möglich sind und diese nur durch die nachfolgenden Ansprüche eingeschränkt wird.
Alle in den Ansprüchen verwendeten Begriffe sollen ihre einfache und gewöhnliche Bedeutung tragen, wie sie dem Fachmann bekannt ist, solange hierin keine ausdrücklich gegenteilige Angabe vorliegt. Insbesondere die Verwendung von Singularartikeln wie „ein“, „der“ usw. ist so auszulegen, dass ein oder mehrere der angegebenen Elemente aufgeführt sind, es sei denn, ein Anspruch führt eine ausdrücklich gegenteilige Einschränkung an.
Die Offenbarung wurde in veranschaulichender Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie von beschreibender und nicht einschränkender Art sein soll. Die Verwendung von „in Reaktion auf“ und „wenn bestimmt wird“ gibt ein Kausalverhältnis und nicht lediglich ein zeitliches Verhältnis an. Viele Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Offenbarung sind angesichts der vorstehenden Lehren möglich, und die Offenbarung kann in anderer als der spezifisch beschriebenen Weise ausgeübt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, aufweisend: eine Schnittstelle, die elektrisch mit einem Knoten verbunden ist; und eine Batterie, die elektrisch mit der Schnittstelle verbunden ist, wobei die Schnittstelle Schaltungselemente beinhaltet, die einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Knoten nur dann zulassen, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Steuermodul, wobei die Schnittstelle an das Steuermodul gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform senden die Schaltungselemente der Schnittstelle ein Signal an das Steuermodul, wenn die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Steuermodul dazu programmiert, einen Fahrzeugcomputer anzuweisen, das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand.
Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens eins der Schaltungselemente der Schnittstelle ein Feldeffekttransistor, der elektrisch mit dem Knoten und der Batterie verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Schaltungselemente der Schnittstelle eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren einschließlich des Feldeffekttransistors, und die Feldeffekttransistoren sind elektrisch parallel mit dem Knoten und der Batterie geschaltet. Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Schaltungselemente der Schnittstelle eine Vielzahl von Komparatoren, die elektrisch mit den jeweiligen Feldeffekttransistoren verbunden sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhalten die Schaltungselemente der Schnittstelle ein Oder-Gatter, das elektrisch mit jedem der Feldeffekttransistoren verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Steuermodul, wobei das Oder-Gatter elektrisch mit dem Steuermodul verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Batterie eine erste Batterie, und das elektrische Leistungssystem umfasst ferner eine zweite Batterie, die elektrisch mit dem Knoten verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug auf: eine Batterie und ein Mittel zum Zulassen eines Stromflusses zwischen der Batterie und einem Knoten nur dann, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die vorstehende Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Mittel, um das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Steuermodul bereitgestellt, das einen Prozessor und einen Speicher aufweist, der von einem Prozessor ausführbare Anweisungen speichert, wobei der Prozessor programmiert ist zum: Anweisen eines Computer des Fahrzeugs für autonomes Fahren, das Fahrzeug in Reaktion auf ein Signal von einer Schnittstelle, dass eine Spannung eines Knotens unter einem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen; wobei ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug den Knoten beinhaltet, und die Schnittstelle elektrisch mit dem Knoten und der Batterie verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko das Fahren das Fahrzeugs an einen Straßenrand.

Claims

Elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Schnittstelle, die elektrisch mit einem Knoten verbunden ist, und eine Batterie, die elektrisch mit der Schnittstelle verbunden ist; wobei die Schnittstelle Schaltungselemente beinhaltet, die einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Knoten dann und nur dann zulassen, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Steuermodul, wobei die Schnittstelle kommunizierend an das Steuermodul gekoppelt ist.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 2, wobei die Schaltungselemente der Schnittstelle ein Signal an das Steuermodul senden, wenn die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 3, wobei das Steuermodul dazu programmiert ist, einen Fahrzeugcomputer anzuweisen, das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 4, wobei das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko das Fahren des Fahrzeugs an einen Straßenrand ist.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 1, wobei wenigstens eins der Schaltungselemente der Schnittstelle ein Feldeffekttransistor ist, der elektrisch mit dem Knoten und der Batterie verbunden ist.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 6, wobei die Schaltungselemente der Schnittstelle eine Vielzahl von Feldeffekttransistoren einschließlich des Feldeffekttransistors beinhalten, und die Feldeffekttransistoren elektrisch parallel mit dem Knoten und der Batterie geschaltet sind.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 7, wobei die Schaltungselemente der Schnittstelle eine Vielzahl von Komparatoren beinhalten, die elektrisch mit den jeweiligen Feldeffekttransistoren verbunden sind.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 7, wobei die Schaltungselemente der Schnittstelle ein Oder-Gatter beinhalten, das elektrisch mit jedem der Feldeffekttransistoren verbunden ist.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 9 ferner umfassend ein Steuermodul, wobei das Oder-Gatter elektrisch mit dem Steuermodul verbunden ist.
Elektrisches Leistungssystem nach einem der Ansprüche 1-10, wobei die Batterie eine erste Batterie ist und das elektrische Leistungssystem ferner eine zweite Batterie umfasst, die elektrisch mit dem Knoten verbunden ist.
Elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug, umfassend: eine Batterie; und ein Mittel, das einen Stromfluss zwischen der Batterie und dem Knoten dann und nur dann zulässt, wenn die Spannung des Knotens unter einem Schwellenwert liegt.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 12, ferner umfassend ein Mittel, um das Fahrzeug in Reaktion darauf, dass die Spannung des Knotens unter dem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen.
Elektrisches Leistungssystem nach Anspruch 13, wobei das Versetzen des Fahrzeugs in einen Zustand mit minimalem Risiko das Fahren des Fahrzeugs an einen Straßenrand ist.
Steuermodul, umfassend einen Prozessor und einen Speicher, der von einem Prozessor ausführbare Anweisungen speichert, wobei der Prozessor programmiert ist zum: Anweisen eines Computer des Fahrzeugs für autonomes Fahren, das Fahrzeug in Reaktion auf ein Signal von einer Schnittstelle, dass eine Spannung eines Knotens unter einem Schwellenwert liegt, in einen Zustand mit minimalem Risiko zu versetzen; wobei ein elektrisches Leistungssystem für ein Fahrzeug den Knoten beinhaltet, und die Schnittstelle elektrisch mit dem Knoten und einer Batterie verbunden ist.