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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Leistungssteuervorrichtung.
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Beschreibung des Hintergrunds
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An eine in einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridauto montierte Leistungssteuervorrichtung wird Hochspannung aus einer Hochspannungsbatterie mit einer Spannung von 200 bis 400 V angelegt. Für einen Motorgenerator kann diese Hochspannung verwendet werden, ohne dass sie unverändert ist, oder kann verwendet werden, nachdem sie weiter aufwärtsgewandelt ist. In diesem Fall, falls Ladung (Energie) in einem Kondensator (nachfolgend als „Glättungskondensator“ bezeichnet) zum Glätten der Spannung in einer Stromsteuervorrichtung verbleibt, kann ein elektrischer Schlag auftreten. Spezifisch: zum Zeitpunkt der Reparatur oder Inspektion des Fahrzeugs kann dieser elektrische Schlag auftreten, wenn ein Arbeiter einen Hochspannungsbereich berührt. Und zum Zeitpunkt einer Kollision des Fahrzeugs kann dieser elektrische Schlag auftreten, wenn ein Fahrer oder ein Passagier oder ein Retter den Hochspannungsbereich berührt. Somit muss zum Zeitpunkt einer Kollision und beim Ende eines Normalbetriebs der Glättungskondensator eine Entladung durchführen, um eine solche Spannung aufzuweisen, dass eine Person keinen elektrischen Schlag erleidet, selbst wenn sie eine Berührung macht.
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Als eine konventionelle Technologie zum Adressieren dieser Probleme offenbart beispielsweise Patentdokument 1 die nachfolgende Konfiguration: falls zum Zeitpunkt des Auftretens einer Kollision oder dergleichen eines Fahrzeugs eine Abnormalität (Unterbrechung oder Spannungsreduktion) einer Stromleitung aus einer Hilfsbatterie, die Strom einer Entladungssteuereinheit für den Glättungskondensator zuführt, detektiert wird und eine Abnormalität (Unterbrechung oder Spannungsreduktion) einer Kommunikationsleitung zum Berichten der Kollision an die Entladungssteuereinheit vorliegt, wird Strom von außerhalb an die Entladungssteuereinheit durch eine Reservestromversorgung so zugeführt, dass Ladung, die im Kondensator gespeichert ist, entladen wird.
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Zusätzlich offenbart Patentdokument 2 die nachfolgende Konfiguration: zumindest für einen Entladungsbetrieb zum Zeitpunkt der Entladung erforderlicher Strom wird durch eine Reservestromversorgung zugeführt; Strom wird konstant einer Entladungssteuereinheit in einem Zustand zugeführt, bei dem eine Reservestromversorgung Eb und ein Stromquelle Es, wie etwa eine Wandlerschaltung oder eine Gleichstromversorgung wie etwa eine Batterie parallel angeordnet sind; und Strom für den Notfall aus der Reservestromversorgung Eb zugeführt wird, wenn eine Situation auftritt, in der Strom nicht aus der Stromquelle Es geliefert werden kann, aufgrund eines gewissen Unterbrechungsfaktors.
- Patentdokument 1: Japanische Patentnummer 5333348
- Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-244625
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Jedoch steigt die Anzahl von Malen des Ladens/Entladens der Hilfsbatterie mit der Konfiguration an, in der, wie in Patentdokument 1, Ausgabe aus der Reservestromversorgungseinheit nur verwendet wird, wenn eine Abnormalität der Stromleitung aus der Hilfsbatterie aufgrund einer Kollision oder eines gewissen Unterbrechungsfaktors auftritt, und Strom aus der Hilfsbatterie in eines normalen Entladungsbetriebs verwendet wird. Zusätzlich tritt in Patentdokument 2 das Problem auf, dass eine Zeitperiode für normale Entladung proportional zum Anstieg bei der Kapazität des Glättungskondensators ansteigt, da Strom aus der Reservestromversorgung nicht zum Zeitpunkt eines normalen Entladungsbetriebs verwendet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung ist gemacht worden, um die obigen Probleme zu lösen und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine Stromsteuervorrichtung bereitzustellen, die zu einer Reduktion bei der Anzahl von Malen des Ladens/Entladens einer Hilfsbatterie beiträgt, und es ermöglicht, dass eine Zeitperiode für das Entladen eines Glättungskondensators verkürzt wird.
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Eine Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung ist eine Stromsteuervorrichtung, welche beinhaltet:
- einen ersten Glättungskondensator 30, der konfiguriert ist, die Ausgabe einer Hochspannungsbatterie eines Fahrzeugs 1 zu glätten;
- einen Aufwärtswandler 40, der konfiguriert ist, eine durch den ersten Glättungskondensator 30 geglättete Spannung heraufzustufen;
- einen zweiten Glättungskondensator 50, der konfiguriert ist, die Ausgabe des Aufwärtswandlers 40 zu glätten;
- eine Invertereinheit 60, an der eine durch den zweiten Glättungskondensator 50 geglättete Spannung eingegeben wird;
- eine Gattersteuereinheit 80, die konfiguriert ist, einen Entladungsbetrieb zum Entladen des ersten Glättungskondensators 30 und des zweiten Glättungskondensators 50 durchzuführen;
- eine Reservestromversorgung 70A, 70B, die mit dem ersten Glättungskondensator 30 oder dem zweiten Glättungskondensator 50 verbunden ist und konfiguriert ist, Strom der Gattersteuereinheit 80 zuzuführen; und
- eine Ausgabespannungsschalteinheit 100, die konfiguriert ist, während eines Normalbetriebs eine Spannung der Reservestromversorgungseinheit 70A, 70B so einzustellen, dass sie gleich oder niedriger als eine Spannung ist, die aus einer Hilfsbatterie 3 der Gattersteuereinheit 80 zugeführt wird, und während des Entladungsbetriebs durch die Gattersteuereinheit 80, die Spannung der Reservestromversorgungseinheit 70A, 70B umzuschalten, so dass sie gleich oder höher als die aus der Hilfsbatterie 3 zugeführte Spannung ist.
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Mit der Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann geladene Energie des Glättungskondensators, der in einem Gehäuse der Stromsteuervorrichtung angeordnet ist, effektiv entladen werden, wodurch die Zuverlässigkeit des Entladungsbetriebs verbessert werden kann.
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Zusätzlich kann die Stromsteuervorrichtung zu einer Reduktion bei der Anzahl von Malen von Laden/Entladen der Hilfsbatterie beitragen, da aus der Hilfsbatterie zugeführter Strom reduziert wird, durch Einstellen der Ausgabe der Reservestromversorgungseinheit zum Zeitpunkt der Entladung auf eine Spannung nicht niedriger als die Spannung aus der Hilfsbatterie. Weiterhin kann die Stromsteuervorrichtung zum Verkürzen einer Entladungszeitperiode unter Verwendung der geladenen Energie der geglätteten Kondensatoren beitragen.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, an dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 montiert ist;
- 2 ist ein Timing-Diagramm, das einen Betrieb der Ausgabe durch eine Reservestromversorgungseinheit in 1 angibt;
- 3 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration einer Ausgabespannungsschalteinheit in 1 angibt;
- 4 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, an dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 montiert ist;
- 5 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration der Ausgabespannungsschalteinheit in 4 angibt;
- 6 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, an dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 montiert ist; und
- 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Hardware einer ECU 6 höheren Rangs und eines Mikrocomputers in der Stromsteuervorrichtung 10 in Ausführungsform 3 angibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Bevorzugte Ausführungsformen einer Stromsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung werden unten unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dieselben Ausdrücke und entsprechende Komponenten werden durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet und eine detaillierte Beschreibung derselben wird weggelassen. Auch in der nachfolgenden Ausführungsform wird die wiederholte Beschreibung von Komponenten, welche durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet sind, in derselben Weise weggelassen.
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Ausführungsform 1
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1 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, an dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 montiert ist.
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Das Fahrzeug beinhaltet eine Hochspannungsbatterie 1, einen Kontaktor 2, eine Hilfsbatterie 3, eine Kollisions-Detektionseinheit 4, einen Motorgenerator 5 und eine Stromsteuervorrichtung 10.
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Die Hochspannungsbatterie 1 ist eine ladbare Stromspeichervorrichtung und wird durch eine Sekundärbatterie, die Nickel-Wasserstoff, Lithium-Ion der dergleichen verwendet, implementiert.
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Der Kontaktor 2 dient dem Herstellen einer Verbindung, um so Strom aus der Hochspannungsbatterie 1 zur Stromsteuervorrichtung 10 zu senden. Wenn die Kollisions-Detektionseinheit 4 eine Kollision detektiert, wird der Kontaktor 2 ausgeschaltet, so dass die Stromzufuhr aus der Hochspannungsbatterie 1 unterbrochen wird.
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Die Hilfsbatterie 3 ist eine ladbare Stromspeichervorrichtung und wird durch eine Bleispeicherbatterie oder dergleichen implementiert.
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Wenn eine Kollision des Fahrzeugs detektiert wird, berichtet die Kollisions-Detektionseinheit 4 ein detektiertes Signal an eine Gattersteuereinheit 80 in der Stromsteuervorrichtung 10, die später beschrieben wird, und schaltet den Kontaktor 2 aus. Verfahren für das Berichten aus der Kollisions-Detektionseinheit 4 an die Gattersteuereinheit 80 beinhalten ein Verfahren des direkten Eingebens eines Signales an der Stromsteuervorrichtung 10 und ein Verfahren des Sendens eines Befehls aus einer Vorrichtung höherer Ordnung, wie etwa einer ECU an die Stromsteuervorrichtung 10, wie in der später beschriebenen 6 gezeigt.
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Der Motorgenerator 5 wird durch die Stromsteuervorrichtung 10 angetrieben, wodurch Antriebsdrehmoment des Fahrzeugs erzeugt wird. Der Motorgenerator 5 erzeugt Energie, wenn beispielsweise das Fahrzeug gebremst wird.
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Die Stromsteuervorrichtung 10 beinhaltet: eine Invertereinheit 60 zum Antreiben des Motorgenerators 5; eine Aufwärts-Wandlereinheit 110; die Gattersteuereinheit 80, welche Entladungssteuerung durchführt; eine Reservestromversorgungseinheit 70A, welche Antriebsstrom der Gattersteuereinheit 80 zuführt; und eine Ausgabespannungs-Schalteinheit 100, die eine Ausgabespannung der Reservestromversorgungseinheit 70A schaltet. Diese Einheiten werden im selben Gehäuse der Stromsteuervorrichtung 10 angeordnet.
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Die Aufwärts-Wandlereinheit 110, die eine Spannung aus der Hochspannungsbatterie 1 heraufstuft, um so eine Spannung für die Invertereinheit 60 zu erzeugen, ist aufgebaut aus: einem Aufwärtswandler-Reaktor 20; einem ersten Glättungskondensator 30; und einem Aufwärtswandler 40, in welchem Schaltelemente in Reihe angeordnet sind. Der erste Glättungskondensator 30 ist ein Kondensator, der Glättung so durchführt, dass Variation bei der Spannung zwischen dem Aufwärtswandler-Reaktor 20 und dem Aufwärtswandler 40 reduziert wird. Die Aufwärts-Wandlereinheit 110 liefert Strom, der aus der Hochspannungsbatterie 1 zugeführt worden ist, an die Invertereinheit 60 zum Antreiben des Motorgenerators 5, wobei der Strom eine Spannung aufweist, die gegenüber derjenigen des zugeführten Stroms unverändert ist, oder wobei der Strom umgewandelt wird, um so eine heraufgestufte Spannung zu haben.
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Ein zweiter Glättungskondensator 50 ist ein Kondensator, der Glättung so durchführt, dass die Variation zwischen der durch die Aufwärts-Wandlereinheit 110 heraufgestuften Spannung und einer Spannung der Invertereinheit 60 reduziert wird.
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Die Invertereinheit 60 wandelt eine aus der Aufwärts-Wandlereinheit 110 ausgegebene und durch den zweiten Glättungskondensator 50 geglättete Spannung um, um Antriebssteuerung des Motorgenerators 5 durchzuführen. Spezifisch ist die Invertereinheit 60 eine Brückenschaltung, die aus Drei-Phasen-Schaltelementen besteht und aus der Aufwärts-Wandlereinheit 110 gesendeten Gleichstrom in Drei-Phasen-Wechselstrom umwandelt. Zusätzlich regeneriert die Invertereinheit 60 Energie, wenn beispielsweise das Fahrzeug gebremst wird.
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Die Reservestromversorgungseinheit 70A ist zwischen der Aufwärts-Wandlereinheit 110 und der Invertereinheit 60 verbunden und gibt während eines Normalbetriebs konstant eine niedrigere Spannung als die Spannung der Hilfsbatterie 3 aus. Wenn die Kollisions-Detektionseinheit 4 eine Kollision detektiert, schaltet die Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 die Ausgangsspannung der Reservestromversorgungseinheit 70A zu einer höheren Spannung als der Spannung der Hilfsbatterie 3 um. Aufgrund dieses Umschaltens der Ausgabespannung wird in Hochspannungskondensatoren in der Stromsteuervorrichtung 10 geladene Energie, das heißt dem zweiten Glättungskondensator 50 und dem ersten Glättungskondensator 30, effizient verbraucht und entladen, selbst wenn Strom weiter aus der Hilfsbatterie 3 zum Zeitpunkt der Kollision zugeführt wird.
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Die Gattersteuereinheit 80 empfängt ein Kollisionsdetektionssignal aus der Kollisions-Detektionseinheit 4 und treibt die Invertereinheit 60 an, wodurch eine Steuerung so durchgeführt wird, dass der erste Glättungskondensator 30 und der zweite Glättungskondensator 50 veranlasst werden, entladen zu werden. Die Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 schaltet die Ausgangsspannung der Reservestromversorgungseinheit 70A zu einer höheren Spannung als der Spannung der Hilfsbatterie 3 um (in der Zeichnung geben gestrichelte Pfeile Befehle an).
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Eine erste Rückfluss-Verhinderungsdiode 91 und eine zweite Rückfluss-Verhinderungsdiode 92 sind Rückfluss-Verhinderungsdioden, die verursachen, dass Strom zum Antreiben der Gattersteuereinheit 80 aus der Reservestromversorgungseinheit 70A und der Hilfsbatterie 3 zugeführt werden. Während eines Normalbetriebs, da die Ausgangsspannung aus der Reservestromversorgungseinheit 70A niedriger als die Spannung aus der Hilfsbatterie 3 ist, wird die Gattersteuereinheit 80 durch den Strom aus der Hilfsbatterie 3 angetrieben. Wenn eine Kollision detektiert wird, da die Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 Umschalten so durchführt, dass die Spannung aus der Reservestromversorgungseinheit 70A höher als die Spannung aus der Hilfsbatterie 3 wird, wird die Gattersteuereinheit 80 durch den Strom aus der Reservestromversorgungseinheit 70A angetrieben.
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2 ist ein Timing-Diagramm für einen Betrieb der in 1 erläuterten Stromsteuervorrichtung. Die vertikale Achse gibt Ein und Aus von Operationen an oder Zustände von Eingabe/Ausgabe-Spannungen von entsprechenden Komponenten an. Die Horizontalachse gibt den Fluss der Zeit an. Der Kontaktor 2, der zur Zeit t1 eingeschaltet worden ist, wird zur Zeit t4 als ein Ergebnis eines Signals aus der Kollisions-Detektionseinheit 4, die in einen Ein-Zustand zur Zeit t3 gibt, ausgeschaltet, so dass die Stromzufuhr aus der Hochspannungsbatterie 1 unterbrochen wird. Das Signal aus der Kollisions-Detektionseinheit 4, das zur Zeit t3 in den Ein-Zustand übergegangen ist, wenn eine Kollision detektiert wird, wird auch an der Gattersteuereinheit 80 eingegeben und die Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 wird zur Zeit t5 in Beantwortung eines Befehls aus der Gattersteuereinheit 80 eingeschaltet, so dass eine Ausgangsspannung VB1 der Reservestromversorgungseinheit 70A zu einer Ausgangsspannung VB2 umgeschaltet wird, welche nicht niedriger als eine Spannung VB der Hilfsbatterie 3 ist (Zeit t6). Entsprechend wird in dem ersten Glättungskondensator 30 und dem zweiten Glättungskondensator 50 in der Stromsteuervorrichtung 10 gespeicherte Energie aus der Reservestromversorgungseinheit 70A ausgegeben und steuert die Gattersteuereinheit 80 die Invertereinheit 60, wodurch ein Entladungsbetrieb durchgeführt wird (Zeit t7). Der Entladungsbetrieb wird fortgesetzt, bis die Spannung sinkt, um einen Pegel zu erreichen, bei dem eine Person keinen elektrischen Schlag erleidet, selbst wenn eine Berührung vorgenommen wird. Die Entladeoperation wird zum Zeitpunkt abgeschlossen, wenn die Spannung auf diesen Pegel oder niedriger sinkt.
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In 2 wird die Ausgabe der Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 Ein, nachdem der Kontaktor 2 von Ein zu Aus geschaltet wird. Jedoch kann die Ausgabe Ein sein, bevor der Kontaktor 2 ausgeschaltet wird.
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Zusätzlich wird eine konstante Ausgabe der Reservestromversorgungseinheit 70A zum Zeitpunkt (Zeit t2) gestartet, nachdem der Kontaktor 2 zur Zeit t1 eingeschaltet wird. Entsprechend wird eine prompte Fehlerdetektion hinsichtlich der Spannungsabnormalität der Reservestromversorgungseinheit 70A leicht durchgeführt.
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In der unter Bezugnahme auf 1 und 2 vorgenommenen Beschreibung wird der Entladungsbetrieb gestartet, wenn eine Kollision detektiert wird. Jedoch kann derselbe Entladungsbetrieb gestartet werden, wenn Kommunikationsunterbrechung, eine Abnormalität eines der Spannungssensoren oder dergleichen am Ende einer normalen Operation detektiert wird. Dasselbe gilt für Ausführungsformen 2 und 3, die später beschrieben werden.
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3 ist in Beispiel von Schaltungskonfigurationen der Reservestromversorgungseinheit 70A und der Ausgabespannungs-Schalteinheit 100, die in 1 gezeigt sind. Beispielsweise ist die Reservestromversorgungseinheit 70A als eine Basis Flyback-Stromversorgungsschaltung zwischen der Aufwärts-Wandlereinheit 110 und der Invertereinheit 60, gezeigt in 1, verbunden und wird über Leitungen der Reservestromversorgungseinheit 70A zu sendender Strom aus einer Stromquelle 200 in 3 ausgegeben. Die Verbindung wird so gemacht, dass Strom aus der Stromquelle 200 zur Primärseite eines Isolationstransformators 210 gesendet wird und ein Schaltelement 240 ein/ausgeschaltet wird, so dass der Strom zur Sekundärseite des Isolationstransformators 210 gesendet wird. Eine Diode 220 und ein Glättungskondensator 230 richten und glätten die Ausgabe aus dem Isolationstransformator 210. Die geglättete Spannung wird durch eine Rückkopplungs-Widerstandseinheit 290 geteilt und durch die Teilung erhaltene Spannungen werden zu einer Gleichstrom/Gleichstromwandler-Steuerschaltungseinheit 250 rückgeführt, nachdem sie durch eine Isolationsschaltungseinheit 270 isoliert werden, wodurch eine Ausgabespannung der Reservestromversorgungseinheit 70A bestimmt wird. Die Rückkopplungs-Widerstandseinheit 290 hat einen oder mehrere Typen von Einstellung, so dass jede der Spannungen, die für entsprechende eingestellte Ausgabespannungen unterteilt werden, als die eine Rückkopplungsspannung verwendet werden können. Die Rückkopplungsspannung wird durch eine Rückkopplungs-Spannungsschalteinheit 280 umgeschaltet. Die Rückkopplungs-Spannungsschalteinheit 280 ist an einer Stufe nachfolgend der Rückkopplungs-Widerstandseinheit 290 angeordnet, kann aber an einer Stufe, die dieser vorhergeht, angeordnet sein.
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Zum Zeitpunkt einer Kollision des Fahrzeugs veranlasst die Gattersteuereinheit 80, die ein Signal hinsichtlich der Kollision aus der Kollisions-Detektionseinheit 4 empfangen hat, die Rückkopplungs-Spannungsschalteinheit 280, die Ausgabe der Rückkopplungsspannung aus der Rückkopplungs-Widerstandseinheit so umzuschalten, dass die Ausgabespannung der Reservestromversorgungseinheit 70A höher als die Spannung der Hilfsbatterie 3 wird. Die Rückkopplungs-Spannungsschalteinheit 280 wird durch ein Schaltelement wie etwa einen Transistor oder ein MOSFET (Metall-Oxid-Halbleiterfeldeffekttransistor) implementiert. Die Isolationsschaltungseinheit 270 wird durch eine isolative Komponente, wie etwa einen Isolationsverstärker IC oder einen Fotokoppler implementiert. Die Stromquelle 200 kann zwischen der Hochspannungsbatterie 1 und der Aufwärts-Wandlereinheit 110, wie in 4, angeordnet sein, was später beschrieben wird.
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In der wie oben beschriebenen Stromsteuervorrichtung in Ausführungsform 1 kann die Energie des in dem Gehäuse angeordneten Glättungskondensators effektiv entladen werden und somit erleidet nicht nur zum Zeitpunkt aller Kollisionen, sondern auch am Ende eines Normalbetriebs, eine Person keinen elektrischen Schlag, selbst wenn das Gehäuse geöffnet wird und das Innere desselben berührt wird, wodurch die Zuverlässigkeit ausreichend verbessert werden kann.
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Zusätzlich kann eine Stromsteuervorrichtung vorgesehen sein, die zu einer Reduktion bei der Anzahl von Malen von Laden/Entladen der Hilfsbatterie beiträgt, da aus der Hilfsbatterie zugeführter Strom reduziert wird, durch Einstellen der Ausgabe der Reservestromversorgungseinheit zum Zeitpunkt des Entladens auf eine Spannung niedriger als die Spannung aus der Hilfsbatterie und kann zum Verkürzen einer Entladungszeitperiode beitragen, indem die geladene Energie der Glättungskondensatoren im Gehäuse verwendet wird.
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Darüber hinaus ist es möglich, prompt eine Abnormalität der Reservestromversorgungseinheit durch die Konstantausgabe aus der Reservestromversorgungseinheit zu detektieren, die in einem Zustand durchgeführt wird, bei dem die Ausgabe durch die Ausgabespannungsschalteinheit umgeschaltet wird, um einen Spannungspegel nicht höher als der Spannungspegel der Hilfsbatterie zu einer anderen Zeit als der Zeit des Entladungsbetriebs aufzuweisen.
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Ausführungsform 2
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4 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, in dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 2 montiert ist. Die Konfiguration und der Name jeder Komponente sind dieselben wie jene in 1. Jedoch sind ein Bereich, mit welchem eine Reservestromversorgungseinheit 70B verbunden ist und ein Ort, an welchem die Entladungssteuerung durchgeführt wird, andere als jene in 1. In 1 ist die Reservestromversorgungseinheit 70A zwischen der Aufwärts-Wandlereinheit 110 und der Invertereinheit 60 verbunden, während in 4 die Reservestromversorgungseinheit 70B zwischen der Hochspannungsbatterie 1 und der Aufwärts-Wandlereinheit 110 verbunden ist. Zusätzlich wird die Entladungssteuerung durch den Aufwärtswandler 40 durchgeführt. Während eines Entladungsbetriebs zum Zeitpunkt einer Kollision oder dergleichen, wird eine durch die Reservestromversorgungseinheit 70B aus Energie des ersten Glättungskondensator 30 erzeugte Spannung der Gattersteuereinheit 80 zugeführt und wird die Entladungssteuerung durch die Aufwärts-Wandlereinheit 110 durchgeführt. Jedoch, da der erste Glättungskondensator 30 eine kleinere Kapazität als der zweite Glättungskondensator 50 aufweist, wird vorhergesagt, dass die Energie des ersten Glättungskondensators 30 aufgebraucht ist, bevor der zweite Glättungskondensator 50 entladen ist. Wenn die Energie aufgebraucht ist, kann die Ausgabe nicht aus der Reservestromversorgungseinheit 70B durchgeführt werden. Somit wird die Energie des zweiten Glättungskondensators 50 unter Verwendung der Schaltelemente des Aufwärtswandlers 40 heruntergestuft und wird der Reservestromversorgungseinheit 70B zugeführt, bevor die Energie des ersten Glättungskondensators 30 aufgebraucht ist. Dadurch wird die Ausgabe aus der Reservestromversorgungseinheit 70B stabil zugeführt, bis der Entladungsbetrieb abgeschlossen ist.
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5 ist ein Diagramm, das eine Schaltungskonfiguration der in 4 gezeigten Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 angibt. Die Ausgabespannungs-Schalteinheit 100 ist die gleiche Basis Flyback-Stromversorgungsschaltung wie diejenige in 3, aber unterscheidet sich darin, dass jede Rückkopplungsspannung durch Eingeben einer Spannung an einer Niederspannungsseitenerdung (GND) der Isolationsschaltungseinheit 270 justiert wird. Während eines Normalbetriebs, in welchem kein Entladungsbetrieb durchgeführt wird, wird das Potential der Niederspannungsseite GND der Isolationsschaltungseinheit auf null gebracht, so dass die Ausgangsspannung aus der Reservestromversorgungseinheit 70B gleich oder niedriger als die Spannung der Hilfsbatterie 3 wird. Wenn der Entladungsbetriebsbefehl aus der Gattersteuereinheit 80 ausgegeben wird, reduziert die Ausgabe einer GND-Pegelumwandlungseinheit 310 die Rückkopplungsspannung an die Isolationsschaltungseinheit 270 durch Eingabe einer positiven Spannung nicht niedriger als die Spannung des GND, aber nicht höher als die Ausgangsspannung aus der Rückkopplungs-Widerstandseinheit 300. Die Gleichstrom/Gleichstromwandler-Steuerschaltungseinheit 250, welche die reduzierte Rückkopplungsspannung aufweist, führt Steuerung durch, um die Ausgangsspannung der Reservestromversorgungseinheit 70B so zu steigern, dass der Pegel der Rückkopplungsspannung denjenigen einer eingestellten Spannung erreicht, und eine Spannung höher als diejenige der Hilfsbatterie 3 wird aus der Reservestromversorgungseinheit 70B der Gattersteuereinheit 80 zugeführt.
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Die wie oben beschriebene Stromsteuervorrichtung in Ausführungsform 2 zeigt die folgenden Effekte zusätzlich zu dem Effekt in Ausführungsform 1: eine Durchbruchsspannung kann reduziert werden und somit können die Schaltungen zu niedrigeren Kosten konfiguriert werden, und die Ausgabe der Reservestromversorgungseinheit kann stabil zugeführt werden, bis der Entladungsbetrieb abgeschlossen ist.
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Ausführungsform 3
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6 ist ein Blockdiagramm der Gesamtheit eines Fahrzeugs, in dem eine Stromsteuervorrichtung gemäß Ausführungsform 3 montiert ist. Ein Hochordnungs-ECU (Motorsteuereinheit) ist statt der Kollisions-Detektionseinheit 4 in dem in 1 gezeigten Blockdiagramm verbunden. Die Hochordnungs-ECU 6 beinhaltet einen Mikrocontroller zum Ausgeben von Antriebsdrehmoment, einen Entladungsbefehl und andere Befehle aus der höheren Ordnungsseite an die Stromsteuervorrichtung 10. Zum Zeitpunkt der Kollision detektiert die Hochordnungs-ECU 6 die Kollision und kommuniziert mit der Stromsteuervorrichtung 10, wodurch ein Mikrocomputer (nicht gezeigt) in der Stromsteuervorrichtung 10 veranlasst wird, die Gattersteuereinheit 80 anzutreiben. Alternativ wird am Ende des Antriebs ein Befehl eines am Ende des Antriebs durchzuführenden Entladungsbetriebs aus der Hochordnungs-ECU 6 an die Stromsteuervorrichtung 10 kommuniziert, wodurch der Mikrocomputer in der Stromsteuervorrichtung 10 veranlasst wird, die Gattersteuereinheit 80 anzutreiben.
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7 zeigt ein Beispiel von Hardware einer Hochordnungs-ECU 6 und des Mikrocomputers in der Stromsteuervorrichtung 10. Die Hardware besteht aus einem Prozessor 1000 und einer Speichereinheit 2000. Obwohl nicht gezeigt, beinhaltet die Speichereinheit eine flüchtige Speichereinheit wie etwa einen Wahlfrei-Zugriffsspeicher und eine nicht-flüchtige Hilfsspeichereinheit wie etwa einen Flash-Speicher. Alternativ kann die Speichereinheit als die Hilfsspeichereinheit eine Festplatte statt des Flash-Speichers beinhalten. Der Prozessor 1000 führt ein Programm, das aus der Speichereinheit 2000 eingegeben wird, aus, wodurch beispielsweise die Hochordnungs-ECU 6 veranlasst wird, eine Kollision zu detektieren und mit der Stromsteuervorrichtung wie oben beschrieben zu kommunizieren. In diesem Fall wird das Programm aus der Hilfsspeichereinheit über die flüchtige Speichereinheit am Prozessor 1000 eingegeben. Zusätzlich kann der Prozessor 1000 Daten wie etwa ein Rechenergebnis an die flüchtige Speichereinheit der Speichereinheit 2000 ausgeben, oder kann die Daten in der Hilfsspeichereinheit über die flüchtige Speichereinheit sichern.
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Die wie oben beschriebene Stromsteuervorrichtung in Ausführungsform 3 zeigt die folgenden Effekte zusätzlich zu den Effekten in Ausführungsform 1: durch Verwenden der Hochordnungs-ECU kann auch Detektion eines anderen Ereignisses als einer Kollision leicht ermöglicht werden, das heißt, die Vielseitigkeit kann verbessert werden und der Schaltungsmaßstab kann reduziert werden.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung oben im Hinblick auf verschiedene beispielhafte Ausführungsformen und Implementierungen beschrieben wird, versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalität, die in ein oder mehr der individuellen Ausführungsformen beschrieben sind, nicht auf ihre Anwendbarkeit auf die bestimmte Ausführungsform, bei der sie beschrieben sind, beschränkt sind, sondern stattdessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf ein oder mehrere der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung angewendet werden können.
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Es versteht sich damit, dass zahlreiche Modifikationen, die nicht exemplifiziert worden sind, erdacht werden können, ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Beispielsweise kann zumindest eine der Bestandteilskomponenten modifiziert, hinzugefügt oder eliminiert werden. Zumindest eine der Bestandteilskomponenten, die in zumindest einer der bevorzugten Ausführungsformen erwähnt werden, kann ausgewählt oder kombiniert werden mit den Bestandteilskomponenten, die in einer anderen bevorzugten Ausführungsform erwähnt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hochspannungsbatterie
- 2
- Kontaktor
- 3
- Hilfsbatterie
- 4
- Kollisions-Detektionseinheit
- 5
- Motorgenerator
- 6
- Hochordnungs-ECU
- 10
- Stromsteuervorrichtung
- 20
- Aufwärtswandler-Reaktor
- 30
- Glättungskondensator
- 40
- Aufwärtswandler
- 50
- Zweiter Glättungskondensator
- 60
- Invertereinheit
- 70A, 70B,
- Reservestromversorgungseinheit
- 80
- Gattersteuereinheit
- 91
- Erste Rückflussverhinderungsdiode
- 92
- Zweite Rückflussverhinderungsdiode
- 100
- Ausgabespannungs-Schalteinheit
- 110
- Aufwärts-Wandlereinheit
- 200
- Stromquelle
- 210
- Isolationstransformator
- 220
- Diode
- 230
- Glättungskondensator
- 240
- Schaltelement
- 250
- Gleichstrom/Gleichstromwandler-Steuerschaltungseinheit
- 270
- Isolationsschaltungseinheit
- 280
- Rückkopplungs-Spannungsschalteinheit
- 290, 300
- Rückkopplungs-Widerstandseinheit
- 310
- GND-Pegelumwandlungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 5333348 [0004]
- JP 2011244625 [0004]
