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Diese Anmeldung basiert auf der am 4. Dezember 2019 beim Japanischen Patentamt eingereicht
Japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-219550 ; der gesamte Inhalt davon ist hierin durch Bezugnahme aufgenommen.
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Hintergrund
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug und ein Fahrzeugsteuerverfahren, und insbesondere ein Fahrzeug mit einer Hilfsbatterie und ein Verfahren zur Steuerung derselben.
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Stand der Technik
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Im Allgemeinen wird eine Hilfsbatterie an einem Fahrzeug angebracht. Die in der Hilfsbatterie gespeicherte elektrische Energie verringert sich fortschreitend. Daher ist es erforderlich, die Hilfsbatterie angemessen zu laden. Es kann eine Konfiguration eines Fahrzeugs mit mehreren Abwärtswandlern bzw. Tiefsetzstellern verwendet werden.
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Darüber hinaus ist aufgrund von wachsendem Umweltbewusstsein in den letzten Jahren beispielsweise ein Brennstoffzellenfahrzeug (FCV), wie in der
WO 2011/004493 offenbart, entwickelt worden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es wird eine Konfiguration angenommen, in der zwei Abwärtswandler zum Laden einer Hilfsbatterie bereitgestellt sind. Diese Abwärtswandler werden als erster Abwärtswandler und zweiter Abwärtswandler bezeichnet. Es wird auch erwogen, dass der erste Abwärtswandler und der zweite Abwärtswandler veranlasst werden, gleichzeitig einen Abwärtswandlerbetrieb durchzuführen, um eine Hilfsbatterie zu laden. Der Erfinder konzentrierte sich jedoch auf die Tatsache, dass eine effiziente Situation unter dem Gesichtspunkt des Energieverbrauchs des Fahrzeugs in einer bestimmten (nachfolgend beschriebenen) Fahrzeugkonfiguration mit der Verwendung eines Abwärtswandlers, erster oder zweiter Abwärtswandler, als Haupt-Abwärtswandler und des anderen als Neben-Abwärtswandler stattfinden kann, anstelle beide Wandler, erster und zweiter Abwärtswandler, in vergleichbarem Umfang zu verwenden (ohne sie als Haupt-/Nebenwandler zu unterscheiden)
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Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung der Energienutzungseffizienz eines Fahrzeugs bei einer Fahrzeugkonfiguration, die imstande ist, eine Hilfsbatterie entweder durch den ersten Abwärtswandler oder den zweiten Abwärtswandler zu laden.
- (1) n Fahrzeug gemäß einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen ersten Abwärtswandler; einen zweiten Abwärtswandler; eine Hilfsbatterie, die mit einer über eine Energieleitung übertragenen elektrischen Energie geladen wird; einer Steuereinheit, die eine erste Sollspannung an den ersten Abwärtswandler und eine zweite Sollspannung an den zweiten Abwärtswandler ausgibt; ein Kühlsystem; und Ausstattung, die durch das Kühlsystem gekühlt wird. Der erste Abwärtswandler ist im Inneren der Ausstattung angeordnet, führt einen Abwärtswandlerbetrieb bzw. Herabsetzbetrieb so durch, dass die erste Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie bzw. Leistung an die Energieleitung aus. Der zweite Abwärtswandler ist außerhalb der Ausstattung angeordnet, führt einen Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die zweite Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung aus. Die Steuereinheit legt die erste Sollspannung höher als die zweite Sollspannung fest, wenn die Steuereinheit den Betrieb der Ausstattung veranlasst.
- (2) Fahrzeug weist ferner einen Traktionsmotor auf. Die Ausstattung ist ein Energiewandler, der den Traktionsmotor antreibt.
- (3) Fahrzeug weist ferner eine Energiespeichervorrichtung auf. Die Ausstattung ist eine Ladeeinheit, die die Energiespeichervorrichtung mit einer elektrischen Energie auflädt, die von außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird.
- (4) ein Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers kleiner als ein maximaler Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers ist, verhindert die Steuereinheit, dass der zweite Abwärtswandler eine herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung ausgibt, wobei die erste Sollspannung höher als die zweite Sollspannung festgelegt ist. Wenn der Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers größer als der maximale Ausgabestrom ist, veranlasst die Steuereinheit den ersten Abwärtswandler und den zweiten Abwärtswandler, eine herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung auszugeben, wobei die erste Sollspannung höher als die zweite Sollspannung festgelegt ist.
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Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben wird, kann, wenn die erste Sollspannung höher als die zweite Sollspannung festgelegt wird, der Abwärtswandlerbetrieb des zweiten Abwärtswandlers gestoppt werden, während ein Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers in einem Bereich ist, der kleiner als der maximale Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers ist. Der erste Abwärtswandler, der innerhalb der durch das Kühlsystem gekühlten Ausstattung (ein Energieswandler oder ein Ladegerät usw.) angeordnet ist, wird nun als Haupt-Abwärtswandler verwendet. Ein Energieverlust (Wärmeverlust) beim Abwärtswandlerbetrieb des ersten Abwärtswandlers kann durch Kühlen des ersten Abwärtswandlers zusammen mit einem Kühlen der Ausstattung verringert werden. Folglich kann entsprechend den oben unter (1) bis (4) beschriebenen Konfigurationen der Energienutzungsgrad des Fahrzeugs verbessert werden.
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(5) Das Fahrzeug weist ferner ein weiteres bzw. anderes Kühlsystem auf, das den zweiten Abwärtswandler kühlt. Die Steuereinheit deaktiviert das weitere Kühlsystem, wenn der Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers kleiner als der maximale Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers ist.
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Wenn der Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers kleiner als der maximale Ausgabestrom des ersten Abwärtswandlers ist, stoppt der zweite Abwärtswandler seinen Betrieb. Folglich kann gemäß der oben unter (5) beschriebenen Konfiguration der Energieverbrauch des weiteren Kühlsystems, das den zweiten Abwärtswandler kühlt, durch Stoppen des weiteren Kühlsystems eingespart werden, um dadurch den Energienutzungsgrad des Fahrzeugs weiter zu verbessern.
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(6) Ein Fahrzeug gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Traktionsmotor; einen Energiewandler, der den Traktionsmotor antreibt; eine Energiespeichervorrichtung; eine Ladeeinheit, die die Energiespeichervorrichtung mit einer von außerhalb des Fahrzeugs zugeführten elektrischen Energie lädt; ein erstes Kühlsystem, das den Energiewandler kühlt; ein zweites Kühlsystem, das die Ladeeinheit kühlt; einen ersten Abwärtswandler; einen zweiten Abwärtswandler; einen dritten Abwärtswandler; einen vierten Abwärtswandler; eine Hilfsbatterie, die durch einen Abwärtswandlerbetrieb eines Abwärtswandlers, erster bis vierter Abwärtswandler, geladen wird; und eine Steuereinheit, die die erste bis vierte Sollspannung jeweils an den ersten bis vierten Abwärtswandler ausgibt. Der erste Abwärtswandler führt den Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die erste Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die erste Energieleitung aus. Der zweite Abwärtswandler führt den Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die zweite Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die erste Energieleitung aus. Der dritte Abwärtswandler führt den Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die dritte Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die zweite Energieleitung aus. Der vierte Abwärtswandler führt den Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die vierte Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die zweite Energieleitung aus. Der erste Abwärtswandler ist im Inneren des Energiewandlers angeordnet. Der zweite Abwärtswandler ist außerhalb des Energiewandlers und des Ladeeinheit angeordnet. Der dritte Abwärtswandler ist im Inneren der Ladeeinheit angeordnet. Der vierte Abwärtswandler ist innerhalb des Energiewandlers angeordnet. Der Steuereinheit legt die erste Sollspannung höher als die zweite Sollspannung fest, wenn die Steuereinheit den Betrieb des Energiewandlers veranlasst, und legt die dritte Sollspannung höher als die vierte Sollspannung fest, wenn die Steuereinheit den Betrieb der Ladeeinheit veranlasst.
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Der erste Abwärtswandler und der zweite Abwärtswandler werden als Haupt-Abwärtswandler und als Neben-Abwärtswandler unterschieden, und der dritte Abwärtswandler und der vierte Abwärtswandler werden als Haupt-Abwärtswandler und als Neben-Abwärtswandler unterschieden. Gemäß der oben unter (6) beschriebenen Konfiguration sowie der unter (1) beschriebenen Konfiguration kann dadurch der Energienutzungswirkungsgrad des Fahrzeugs in angemessener Weise als Antwort auf die Nutzung des Fahrzeugs verbessert werden, z.B. in einer Situation, in der der Energiewandler in Betrieb ist oder die Ladeeinheit in Betrieb ist.
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(7) Bei einem Verfahren zum Steuern eines Fahrzeugs gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Fahrzeug auf: einen ersten Abwärtswandler, einen zweiten Abwärtswandler, eine Hilfsbatterie, die mit einer elektrischen Energie geladen wird, die über eine Energieleitung übertragen wird, und eine Ausstattung, die durch ein Kühlsystem gekühlt wird. Der erste Abwärtswandler führt einen Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass eine erste Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung aus. Der zweite Abwärtswandler führt einen Abwärtswandlerbetrieb so durch, dass die zweite Sollspannung erzeugt wird, und gibt eine herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung aus. Der erste Abwärtswandler ist im Inneren der Ausstattung angeordnet. Der zweite Abwärtswandler ist außerhalb der Ausstattung angeordnet. Das Fahrzeugsteuerverfahren weist auf: Bestimmen, ob die Ausstattung in Betrieb genommen werden soll; und Festlegen der ersten Sollspannung höher als die zweite Sollspannung.
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Gemäß dem oben unter (7) beschriebenen Verfahren, wie auch mit der unter (1) beschriebenen Konfiguration, kann die Energieeffizienz des Fahrzeugs verbessert werden. Die vorstehenden und andere Objekte, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgendende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren gemacht wird, verdeutlicht.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltkreis-Blockdiagramm, das schematisch eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
- 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltkreisstruktur eines Abwärtswandlers zeigt.
- 3 ist ein Diagramm, das eine Ladesteuerung über eine Hilfsbatterie darstellt, wenn sich das Fahrzeug im ReadyON-Zustand befindet.
- 4 ist ein Diagramm, das die Effekte von Sollspannungen in Ausführungsform 1 zeigt.
- 5 ist ein Ablaufdiagramm, das die Ladesteuerung für die Hilfsbatterie in Ausführungsform 1 zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das eine Ladesteuerung für die Hilfsbatterie zeigt, wenn das Fahrzeug eine Plug-in-Ladung durchführt.
- 7 ist ein Diagramm, das die Effekte Sollspannungen in Ausführungsform 2 darstellt.
- 8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladesteuerung für eine Hilfsbatterie in Ausführungsform 2 zeigt.
- 9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladesteuerung für eine Hilfsbatterie gemäß einer Variation zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es ist anzumerken, dass unter Verwendung gleicher Bezugszeichen auf gleiche oder entsprechende Teile verwiesen wird und die Beschreibung nicht wiederholt wird.
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[Ausführungsform 1]
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<Gesamtkonfiguration des Fahrzeugs>
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1 ist ein Schaltkreis-Blockdiagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines Fahrzeugs gemäß Ausführungsform 1 schematisch zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist in 1 ein Fahrzeug 1 ein Brennstoffzellenfahrzeug. Fahrzeug 1 ist auch zum externen Laden mit von außerhalb des Fahrzeugs 1 zugeführter elektrischer Energie imstande (sog. Plug-in-Ladung). Mit anderen Worten, Fahrzeug 1 ist ein Plug-in-Brennstoffzellen-Fahrzeug (PFCV). Es ist jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass Fahrzeug 1 ein FCV ist. Fahrzeug 1 kann ein typisches Plug-in-Hybridfahrzeug (PHV) sein, das anstelle einer Brennstoffzelle einen Motor aufweist.
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Das Fahrzeug 1 weist einen Wasserstofftank 11, einen Brennstoffzellenstapel (FC-Stapel) 12, ein Relais 13, einen Aufwärtswandler 14, einen Gleichstrom-(DC)-Eingang 21, einen Wechselstrom-(AC)-Eingang 22, Laderelais 23, 24, eine Ladeeinheit 3, eine Hauptbatterie 41, ein Systemhauptrelais (SMR) 42, eine Hilfsbatterie 5, Abwärtswandler 61, 62, eine Energiesteuereinheit (PCU) 7, einen Motorgenerator 81, Antriebsräder 82, ein FC-Kühlsystem 91, ein Ladegerät-Kühlsystem 92, ein PCU-Kühlsystem 93, ein Klimanlagensystem 94, eine elektronische Steuereinheit (ECU) 100 und die Energieleitungen PL1, PL2 und PL3 auf. Die Ladeeinheit 3 weist einen Umrichter 31, einen Aufwärtswandler 32 und einen Abwärtswandler 33 auf. PCU 7 weist Abwärtswandler 71, 72 und einen Umrichter 73 auf.
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Die Energieleitungen PL1 bis PL3 übertragen jeweils elektrische Energie mit einem vorgegebenen Spannungsniveau (eine Spannung innerhalb eines vorgegebenen Spannungsbereichs). Die Spannungsniveaus V1 bis V3 der Energieleitungen PL1 bis PL3 entsprechend der aufgeführten Reihenfolge (V1 > V2 > V3). Als Beispiel weist die Energieleitung PL1 das Spannungsniveau V1 = 650 V, die Energieleitung PL2 das Spannungsniveau V2 = 350 V und die Energieleitung PL3 das Spannungsniveau V3 = 12 V auf.
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Der Wasserstofftank 11 speichert Wasserstoff. Obwohl nicht gezeigt, weist das Fahrzeug 1 weiterhin einen Versorgungseingang auf, der Wasserstoff von einer Wasserstoffstation empfängt.
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Der FC-Stapel 12 ist eine Struktur, in der mehrere (z.B. mehrere zehn bis mehrere hundert) FC-Zellen in Reihe gestapelt sind. Der im Wasserstofftank 11 gespeicherte Wasserstoff wird mit einer Wasserstoffpumpe (nicht abgebildet) zur Anodenseite des FC-Stapels 12 befördert. Luft wird von einer Luftpumpe (nicht abgebildet) zur Kathodenseite des FC-Stapels 12 befördert. Auf diese Weise bewirkt der FC-Stapel 12, dass Wasserstoff und Sauerstoff in der Luft eine elektrochemische Reaktion eingehen, um dadurch eine elektrische Energie zu erzeugen.
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Das Relais 13 ist elektrisch zwischen dem FC-Stapel 12 und dem Aufwärtswandler 14 verbunden bzw angeschlossen. Das Relais 13 wird gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 geöffnet/geschlossen.
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Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 erhöht der Aufwärtswandler 14 die Spannung der vom FC-Stapel 12 erzeugten elektrischen Energie auf das Spannungsniveau V1 bzw. setzt diese hoch.
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Der DC-Eingang 21 und der AC-Eingang 22 sind jeweils imstande, einen Stecker (nicht abgebildet) eines Ladekabels aufzunehmen, das sich von einer Ladeeinrichtung, wie z.B. einer Ladestation, ausbreitet. Der DC-Eingang 21 ist ein Ladeeingang für das so genannte Schnellladen, der eine Hochspannungs-DC-Energie von einer Ladestation zuführt. Der DC-Eingang 21 ist über das Laderelais 23 elektrisch mit der Energieleitung PL1 verbunden. Der AC-Eingang 22 ist ein Ladeeingang für das so genannte Normalladen, der eine von einer Ladestation zugeführte Wechselstromenergie aufnimmt. Der AC-Eingang 22 ist über das Laderelais 24 elektrisch mit der Ladeeinheit 3 verbunden. Die Laderelais 23, 24 werden gemäß einem Steuerbefehl von ECU 100 geöffnet/geschlossen.
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Der Umrichter 31 ist elektrisch zwischen dem AC-Eingang 22 und dem Aufwärtswandler 32 und zwischen dem AC-Eingang 22 und dem Abwärtswandler 33 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von ECU 100 wandelt der Umrichter 31 die über den AC-Eingang 22 von der Ladesteuerung zugeführte AC-Energie in eine DC-Energie um und gibt die DC-Energie an den Aufwärtswandler 32 oder Abwärtswandler 33 aus.
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Der Aufwärtswandler 32 ist elektrisch zwischen dem dem Umrichter 31 und der Energieleitung PL1 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 erhöht der Konverter 32 die Spannung der DC-Energie vom Umrichter 31 und gibt die hochgesetzte DC-Energie an die Energieleitung PL1 aus.
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Der Abwärtswandler 33 ist elektrisch zwischen dem Umrichter 31 und der Energieleitung PL3 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 setzt der Abwärtswandler 33 die Spannung der DC-Energie vom Umrichter 31 herab und gibt die herabgesetzte DC-Energie an die Energieleitung PL3 aus.
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Die Hauptbatterie 41 ist über SMR 42 elektrisch mit der Energieleitung PL1 verbunden. Die Hauptbatterie 41 weist ein aus mehreren Zellen (z.B. angemessen sind 200 Zellen) bestehendes Batteriepaket auf. Jede der im Batteriepack vorhandenen Zellen ist eine Sekundärbatterie, wie z.B. eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Wasserstoff-Batterie. Zum Beispiel versorgt die Hauptbatterie 41 die PCU 7 mit elektrischer Energie, um eine Antriebskraft für Fahrzeug 1 zu erzeugen, oder speichert eine von der PCU 7 regenerierte Energie. Es ist anzumerken, dass anstelle der Hauptbatterie 41 ein Kondensator, wie z.B. ein elektrischer Doppelschichtkondensator, verwendet werden kann. Die Größe der Ausgabe der Hauptbatterie 41 ist kleiner als beispielsweise ein Zehntel der Ausgabe des FC-Stapels 12. Die Hauptbatterie 41 ist ein Beispiel für eine „Energiespeichervorrichtung“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
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SMR 42 ist elektrisch zwischen Energieleitung PL1 und Hauptbatterie 41 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von ECU 100 verbindet SMR 42 z.B. die Hauptbatterie 41 elektrisch mit der Energieleitung PL1 oder trennt die Hauptbatterie 41 elektrisch von der Energieleitung PL1.
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Die Hilfsbatterie 5 ist elektrisch mit der Energieleitung PL3 verbunden. Die Hilfsbatterie 5 ist eine Sekundärbatterie, zum Beispiel eine Blei-Speicherbatterie. Die Hilfsbatterie 5 liefert elektrische Energie, um den Betrieb verschiedener Hilfsmaschinen (nicht gezeigt), die in dem Fahrzeug 1 vorhanden sind, zu veranlassen.
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Der Abwärtswandler 61 ist außerhalb der PCU 7 angeordnet und elektrisch zwischen der Energieleitung PL1 und der Energieleitung PL2 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 setzt der Abwärtswandler 61 die über die Energieleitung PL1 übertragene elektrische Energie von Spannungsniveau V1 auf Spannungsniveau V2 herab und gibt die herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung PL2 aus.
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Der Abwärtswandler 62 ist außerhalb der PCU 7 angeordnet und elektrisch zwischen der Energieleitung PL2 und der Energieleitung PL3 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 setzt der Abwärtswandler 62 die über die Energieleitung PL2 übertragene elektrische Energie von Spannungsniveau V2 auf Spannungsniveau V3 herab und gibt die herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung PL3 aus.
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Der Abwärtswandler 71 ist im Inneren der PCU 7 angeordnet und ist elektrisch zwischen der Energieleitung PL1 und der Energieleitung PL2 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 setzt der Abwärtswandler 71 die über die Energieleitung PL1 übertragene elektrische Energie von Spannungsniveau V1 auf Spannungsniveau V2 herab und gibt die herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung PL2 aus.
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Der Abwärtswandler 72 ist im Inneren der PCU 7 angeordnet und ist elektrisch zwischen der Energieleitung PL2 und der Energieleitung PL3 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 setzt der Abwärtswandler 72 die über die Energieleitung PL2 übertragene elektrische Energie von Spannungsniveau V2 auf Spannungsniveau V3 herab und gibt die herabgesetzte elektrische Energie an die Energieleitung PL3 aus.
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Der Umrichter 73 ist elektrisch zwischen der Energieleitung PL1 und dem Motorgenerator 81 verbunden. Gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 wandelt der Umrichter 73 die über die Energieleitung PL1 übertragene DC-Energie in eine AC-Energie um und gibt die AC-Energie an den Motorgenerator 81 aus. Es sei angemerkt, dass zwischen der Energieleitung PL1 und dem Umrichter 73 ein bidirektionaler DC/DC-Konverter angeordnet sein kann.
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Der Motorgenerator 81 ist eine rotierende elektrische AC-Maschine, zum Beispiel ein Dreiphasen-AC-Synchronmotor, der einen Rotor mit einem darin eingebetteten Permanentmagneten aufweist. Der Motorgenerator 81 arbeitet mit der Zufuhr der AC-Energie vom Umrichter 73 und treibt die Antriebsräder 82 an. Es sei angemerkt, dass Motorgenerator 81 ein Beispiel für „Traktionsmotor“ gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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Das FC-Kühlsystem 91, das Ladeeinheit-Kühlsystem 92 und das PCU-Kühlsystem 93 sind elektrisch mit der Energieleitung PL2 verbunden. Das FC-Kühlsystem 91 kühlt den FC-Stapel 12 gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100. Das Ladeeinheit-Kühlsystem 92 kühlt die Ladeeinheit 3 gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100. Das PCU-Kühlsystem 93 kühlt die PCU 7 gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100.
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Die Klimaanlagensystem 94 ist elektrisch mit der Energieleitung PL2 verbunden. Das Klimaanlagensystem 94 führt die Klimatisierung im Fahrzeuginnenraum gemäß einem Steuerbefehl von der ECU 100 durch.
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Die ECU 100 weist einen Prozessor, wie z.B. eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Speicher, wie z.B. einen Festwertspeicher (ROM) und einen Direktzugriffsspeicher (RAM), und Ein-/Ausgabeanschlüsse (von denen keiner gezeigt) auf. Als Antwort auf Signale von Sensoren gibt ECU 100 verschiedene Steuerbefehle aus, um die Vorrichtungen so zu steuern, dass das Fahrzeug 1 in einen gewünschten Zustand gebracht wird. Die ECU 100 kann je nach Funktion in mehrere Einheiten unterteilt werden. In der vorliegenden Ausführungsform weisen Beispiele für die von ECU 100 durchgeführte Hauptsteuerung eine Ladesteuerung über die Hilfsbatterie 5 auf. In dem Fahrzeug 1 sind drei Übertragungspfade für elektrische Energie zum Laden der Hilfsbatterie 5 bereitgestellt.
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Ein erster Energieübertragungspfad verläuft über die Energieleitung PL1, den Abwärtswandler 61, die Energieleitung PL2, den Abwärtswandler 62 zur Energieleitung PL3. Der erste Energieübertragungspfad wird unter Verwendung des DC-Eingangs 21 in erster Linie für Plug-in-Ladung verwendet. Eine Konfiguration ohne den Abwärtswandler 61, 62 wird ebenfalls in Betracht gezogen. In diesem Fall muss jedoch, um die Hilfsbatterie 5 durch die Plug-in-Ladung über den DC-Eingang 21 zu laden, die PCU 7 eingeschaltet sein, um einen Betrieb der Abwärtswandler 71, 72 zu veranlassen. Wenn die Abwärtswandler 61, 62 bereitgestellt sind, kann die Plug-in-Ladung über den DC-Eingang 21 erfolgen, ohne dass die PCU 7 eingeschaltet werden muss.
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Ein zweiter Energieübertragungspfad verläuft über die Energieleitung PL1, den Abwärtswandler 71, die Energieleitung PL2, den Abwärtswandler 72 zur Energieleitung PL3. Der zweite Energieübertragungspfad wird in erster Linie dann verwendet, wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand (später beschrieben) befindet.
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Ein dritter Energieübertragungspfad verläuft über den AC-Eingang 22, den Umrichter 31 und den Abwärtswandler 33 zur Energieleitung PL3. Der dritte Energieübertragungspfad wird unter Verwendung des AC-Eingangs 22 in erster Linie für Plug-in-Ladung verwendet.
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Das Fahrzeug 1 weist ferner einen Energieschalter 101 auf. Der Energieschalter 101 empfängt die Systemstartbetätigung und den Systemabschaltbetätigung des Nutzers für das Fahrzeug 1. Wenn der Nutzer die Systemstartbetätigung durchführt, während er das Bremspedal betätigt, wird ein Einschaltsignal von einem Energieschalter 101 an die ECU 100 ausgegeben. Nach Empfangen des Einschaltsignals veranlasst die ECU 100 das Fahrzeug 1, von einem Zustand der Systemabschaltung (ReadyOFF-Zustand) in einen Zustand des Systemstarts (ReadyON-Zustand) überzugehen. Insbesondere schaltet die ECU 100 als Antwort auf das Einschaltsignal das SMR 42 von einem geöffneten Zustand in einen geschlossenen Zustand, um den Austausch elektrischer Energie zwischen Hauptbatterie 41 und PCU 7 zu erlauben. Darüber hinaus führt die ECU 100 einen Systeminitialisierungsprozess (wie einen Selbsttest) des Fahrzeugs 1 durch, um sicherzustellen, dass das System startbereit ist. Dadurch wird der Übergang von dem Fahrzeug 1 zur Fahrbereitschaft unter Verwendung der Antriebskraft des Motorgenerators 81 bewirkt.
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<Konfiguration des Abwärtswandlers>
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Fahrzeug 1 weist fünf Abwärtswandler 33, 61, 62, 71, 72 auf. Die Abwärtswandler 33, 61, 62, 71, 72 weisen grundsätzlich eine gemeinsame bzw. dieselbe Schaltkreisstruktur auf. Daher wird im Folgenden die Schaltkreisstruktur des Abwärtswandlers 61 repräsentativ beschrieben.
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2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Schaltkreisstruktur des Abwärtswandlers 61 zeigt. In 2 weist der Abwärtswandler 61 Eingangsknoten IN1, IN2, eine DC/AC-Wandlereinheit 611, einen Transformator T, eine Gleichrichtereinheit 612 und Ausgabeknoten OUT1, OUT2 auf.
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Die DC/AC-Wandlereinheit 611 ist zum Beispiel ein typischer Umrichter und weist vier Schaltelemente Q1 bis Q4 auf. Die Schaltelemente Q1 bis Q4 sind zum Beispiel jeweils ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder ein Leistungs-MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor). Das Schaltelement Q1 und das Schaltelement Q2 sind in Reihe zwischen dem Eingangsknoten IN1 und dem Eingangsknoten IN2 verbunden. In ähnlicher Weise sind das Schaltelement Q3 und das Schaltelement Q4 zwischen dem Eingangsknoten IN1 und dem Eingangsknoten IN2 in Reihe verbunden.
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Zum Beispiel ist die Gleichrichtereinheit 612 eine Diodenbrücke, die vier Dioden D1 bis D4 aufweist. Die Diode D1 und die Diode D2 sind in Reihe zwischen dem Ausgabeknoten OUT1 und dem Ausgabeknoten OUT2 in Vorwärtsrichtung vom Ausgabeknoten OUT2 zum Ausgabeknoten OUT1 verbunden. In ähnlicher Weise sind die Diode D3 und die Diode D4 in Reihe zwischen dem Ausgabeknoten OUT1 und dem Ausgabeknoten OUT2 in Vorwärtsrichtung vom Ausgabeknoten OUT2 zum Ausgabeknoten OUT1 verbunden.
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Der Transformator T weist einen Eingang auf, der elektrisch mit einem Mittelpunkt zwischen dem Schaltelement Q1 und dem Schaltelement Q2 sowie mit einem Mittelpunkt zwischen dem Schaltelement Q3 und dem Schaltelement Q4 verbunden ist. Der Transformator T weist eine Ausgabe auf, die elektrisch mit dem Verbindungspunkt der Anode der Diode D1 und der Kathode der Diode D2 und dem Verbindungspunkt der Anode der Diode D3 und der Kathode der Diode D4 verbunden ist.
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In der DC/AC-Wandlereinheit 611 führen das Schaltelement Q1 und das Schaltelement Q4 in einem Paar einen Schaltvorgang durch, und das Schaltelement Q2 und das Schaltelement Q3 in einem Paar führen einen Schaltvorgang durch. Die in die DC/AC-Wandlereinheit 611 eingegebene DC-Energie wird nun zu einer Rechteck-AC-Energie umgewandelt, deren positive und negative Umkehrung bei jedem Schaltvorgang erfolgt, und die Rechteck-AC-Energie wird an den Transformator T ausgegeben. Der Transformator T transformiert (setzt herab) die Spannung der AC-Energie von der DC/AC-Wandlereinheit 611 und gibt an die Gleichrichtereinheit 612 eine AC-Energie mit der transformierten Spannung aus. Die Gleichrichtereinheit 612 richtet die Wechselstromenergie vom Transformator T gleich und wandelt sie in eine DC-Energie um.
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Im Abwärtswandler 61, der einen derartigen Schaltkreisaufbau aufweist, begrenzen die Kommutierungen der Dioden D1 bis D4, die in der Gleichrichtereinheit 612 vorhanden sind, die Richtung der Energiewandlung auf die einzige Richtung, die durch den Pfeil in der Abbildung angegeben ist. Elektrische Energie kann nicht von den Ausgabeknoten OUT1, OUT2 zu den Eingangsknoten IN1, IN2 zugeführt werden.
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< H i lfsbatterie-Ladesteuerung>
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In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ladesteuerung an der Hilfsbatterie 5 gemäß einem Betriebszustand von Fahrzeug 1 durchgeführt. Insbesondere ist die Ladesteuerung für die Hilfsbatterie 5 unterschiedlich, wenn sich Fahrzeug 1 in einem fahrbereiten Zustand (ReadyON-Zustand) befindet und wenn Fahrzeug 1 nicht fahrbereit ist (z.B. Fahrzeug 1 ist nicht fahrbereit, da Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt). In Ausführungsform 1 wird nun eine Ladesteuerung der Zusatzbatterie 5 beschrieben, wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet.
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3 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Ladesteuerung für die Hilfsbatterie 5, wenn sich Fahrzeug 1 in dem ReadyON-Zustand befindet. Es ist anzumerken, dass der Einfachheit halber einige Komponenten (verschiedene Relais und Kühlsysteme) von Fahrzeug 1 in 3 und 6, die nachfolgend beschrieben werden, weggelassen werden.
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In 3 wird eine Situation angenommen, in der ein Ladekabel nicht in den DC-Eingang 21 und den AC-Eingang 22 von Fahrzeug 1 eingesteckt ist, und Fahrzeug 1 in den ReadyON-Zustand übergegangen ist, während eine Einschaltbetätigung durch einen Nutzer durchgeführt wird.
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Wenn Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand ist, wird mindestens eine Energie, die vom FC-Stapel 12 erzeugte elektrische Energie und die in der Hauptbatterie 41 gespeicherte elektrische Energie, an die Energieleitung PL1 übertragen. Wenn die Hilfsbatterie 5 geladen wird, kann diese elektrische Energie durch zwei Energieübertragungspfade (den ersten und zweiten Energieübertragungspfad) zur Energieleitung PL3 gelangen. Wie oben erwähnt, läuft der erste Energieübertragungspfad durch die Abwärtswandler 61, 62, die außerhalb der PCU 7 angeordnet sind. Der zweite Energieübertragungspfad verläuft durch die Abwärtswandler 71, 72, die im Inneren der PCU 7 angeordnet sind.
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Wenn eine Last (FC-Kühlsystem 91, PCU-Kühlsystem 93 oder Klimaanlagensystem 94), die mit der Systemenergieleitung PL2 verbunden ist, in Betrieb ist, die eine große elektrische Energie verbraucht, und nur ein Energieübertragungspfad, erster und zweiter Energieübertragungspfad, verwendet wird, kann dies als ein Ergebnis zu einer mangelnden Zufuhr von elektrischer Energie zur Energieleitung PL2 führen. Daher werden sowohl der erste als auch der zweite Energieübertragungspfad verwendet.
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In diesem Fall kann auch erwogen werden, dass der erste Energieübertragungspfad (Abwärtswandler 61) und der zweite Energieübertragungspfad (Abwärtswandler 71) verwendet werden, ohne dass besonders dazwischen unterschieden wird. Als ein Ergebnis dieser Überlegungen stellte der Erfinder jedoch fest, dass es wünschenswert ist, dass der Abwärtswandler 61 und der Abwärtswandler 71 unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung des Fahrzeugs 1 und/oder der Steuerbarkeit des Fahrzeugs 1 als Haupt-Abwärtswandler und als Neben-Abwärtswandler unterschieden werden sollen.
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Wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet, ist die PCU 7 (insbesondere Umrichter 73) in Betrieb, weil das Fahrzeug 1 fährt, oder selbst wenn das Fahrzeug 1 nicht fährt, wird die PCU 7 in Vorbereitung zum Fahren des Fahrzeugs 1 aktiviert. Die PCU 7 kann bei Bedarf auch durch das PCU-Kühlsystem 93 gekühlt werden. Folglich ist der im Inneren der PCU 7 angeordnete Abwärtswandler 71 ähnlich wie der Umrichter 73 betriebsbereit und kann entsprechend gekühlt werden. Im Gegensatz dazu ist der außerhalb der PCU 7 angeordnete Abwärtswandler 61 ursprünglich vorgesehen, damit die Hilfsbatterie 5, wie mit Bezug auf 1 beschrieben, auch bei deaktivierter PCU 7 geladen werden kann. Der Abwärtswandler 61 und der Abwärtswandler 71 weisen als solche unterschiedliche Installationszwecke auf, und die ursprünglich erwarteten Anwendungsszenarien der beiden sind entsprechend unterschiedlich.
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Wenn sich das Fahrzeug 1 in der vorliegenden Ausführungsform in einem ReadyON-Zustand befindet und die PCU 7 in Betrieb ist, hat somit der Abwärtswandler 71 in der PCU 7 Vorrang vor dem Abwärtswandler 61 außerhalb der PCU 7. Anders ausgedrückt, wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet, wird der Abwärtswandler 71 als Haupt-Abwärtswandler und der Abwärtswandler 61 als Neben-Abwärtswandler verwendet. Insbesondere können der Abwärtswandler 71 und der Abwärtswandler 61 als Haupt-Abwärtswandler und als Neben-Abwärtswandler unterschieden werden, indem die Sollspannung des Abwärtswandlers 71 auf einen höheren Wert als die Sollspannung des Abwärtswandlers 61 festgelegt wird. Im Folgenden wird die Sollspannung des Abwärtswandlers 61 als Vtag61 bezeichnet. Die Sollspannung des Abwärtswandlers 71 wird im Folgenden als Vtag71 bezeichnet.
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4 ist ein Diagramm zur Darstellung von Effekten der Sollspannungen in Ausführungsform 1. In 4 ist auf der horizontalen Achse ein Laststromfluss von Abwärtswandlern 61, 71 zur Energieleitung PL2 dargestellt. Eine Ausgabespannung von den Abwärtswandlern 61, 71 zur Energieleitung PL2 ist auf der vertikalen Achse dargestellt.
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Im Allgemeinen weist ein Strom, der von einem Abwärtswandler ausgegeben werden kann, einen Maximalwert (z.B. einen Nennstromwert) auf, der von den Spezifikationen des Abwärtswandlers abhängt. Dieser Strom wird als „maximaler Ausgabestrom“ bezeichnet. Wenn die Sollspannung Vtag61 des Abwärtswandlers 61 und die Sollspannung Vtag71 des Abwärtswandlers 71 unterschiedlich sind und die Sollspannung Vtag71 höher als die Sollspannung Vtag61 ist (Vtag71 > Vtag61), liegt der Laststrom zur Energieleitung PL2 in einem Bereich, der, wie in 4 dargestellt, kleiner oder gleich dem maximalen Ausgabestrom des Abwärtswandlers 71 ist und es wird eine auf die Sollspannung Vtag71 herabgesetzte elektrische Energie nur von dem Abwärtswandler 71 ausgegeben, dessen Sollspannung Vtag71 höher als die Sollspannung Vtag61 des Abwärtswandlers 61 ist. Während dieser Zeit, während der Schaltbetrieb der im Abwärtswandler 61 vorhandenen Schaltelemente Q1 bis Q4 (siehe 2), deren Sollspannung Vtag61 niedriger als die Sollspannung Vtag71 des Abwärtswandlers 71 ist, andauert, wird vom Abwärtswandler 61 keine herabgesetzte elektrische Energie (eine elektrische Energie mit der Spannung Vtag61) ausgegeben.
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Die elektrische Energieausgabe des Abwärtswandlers 61 wird aus folgendem Grund gestoppt. Wenn der Abwärtswandler 71 eine auf die Sollspannung Vtag71 herabgesetzte elektrische Energie ausgibt, sind die Ausgabeseite des Abwärtswandlers 71 und die Ausgabeseite des Abwärtswandlers 61 auf einem Äquipotential, und somit ist auch die Spannung auf der Ausgabeseite des Abwärtswandlers 61 Vtag71. Aufgrund der Gleichrichtung der Dioden D1 bis D4 darf der Abwärtswandler 61 jedoch nur einen einseitig gerichteten Energiewandlerbetrieb (Abwärtswandlerbetrieb) durchführen und kann keine elektrische Energie mit einer Ausgabespannung Vtag61 ausgeben, die niedriger als die Spannung Vtag71 ist. Daher gibt der Abwärtswandler 61 keine elektrische Energie aus, solange der Ausgabestrom des Abwärtswandlers 71 ausreichend ist.
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Wenn jedoch der Ausgabestrom des Abwärtswandlers 71 den maximalen Ausgabestrom des Abwärtswandlers 71 überschreitet, kann ein Strom, der über dem maximalen Ausgabestrom liegt, nicht vom Abwärtswandler 71 ausgegeben werden. Elektrische Energie wird vom Abwärtswandler 61 zusätzlich zum Abwärtswandler 61 ausgegeben. Eine Ausgabespannung des Abwärtswandlers 71, der bereits an seiner Grenze arbeitet, folgt der Ausgabespannung des Abwärtswandlers 61. Die Abwärtswandler 61, 71 führen dann den Abwärtswandlerbetrieb bei einer Sollspannung Vtag61 durch, die niedriger als Vtag71 ist.
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Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform die Sollspannung Vtag71 des Abwärtswandlers 71 höher festgelegt als die Sollspannung Vtag61 des Abwärtswandlers 61. Dies kann dazu führen, dass nur der Abwärtswandler 71 elektrische Energie ausgibt und die Ausgabe von elektrischer Energie vom Abwärtswandler 61 gestoppt wird, wenn der Abwärtswandler 71 alleine imstande ist, den Strom zuzuführen, der von der an die Energieleitung PL2 angeschlossenen Last verbraucht bzw. benötigt wird. Wenn der Abwärtswandler 71 den erforderlichen Strom nicht mehr zuführen kann, gleicht der Abwärtswandler 61 das Stromdefizit aus und deckt damit den Strombedarf.
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<Ladesteuerverarbeitung>
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5 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladesteuerung der Hilfsbatterie 5 in Ausführungsform 1 zeigt. Die in 5 und den nachfolgenden 8 und 9 dargestellten Ablaufdiagramme werden z.B. jedes Mal dann durchgeführt, wenn vorgegebene Bedingungen erfüllt sind oder wenn ein Steuerzyklus abläuft. Jeder der Schritte, die in diesen Ablaufdiagramm dargestellt sind, wird grundsätzlich durch Software-Verarbeitung durch die ECU 100 implementiert, kann aber auch durch dedizierte Hardware (einen elektrischen Schaltkreis), die im Inneren von ECU 100 gebildet ist, implementiert werden. Nachfolgend werden die Schritte mit „S“ abgekürzt.
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In 5, in S11, bestimmt die ECU 100, ob die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll. Wenn zum Beispiel die Spannung der Hilfsbatterie 5 unter einer vorgegebenen Spannung liegt, was anzeigt, dass der Ladezustand (SOC) der Hilfsbatterie 5 reduziert ist, bestimmt ECU 100, dass die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll. Alternativ kann ECU 100 bestimmen, dass die Hilfsbatterie 5 jedes Mal, wenn eine bestimmte Zeit verstrichen ist (d.h. periodisch), geladen werden soll. Wenn die Hilfsbatterie 5 nicht geladen werden soll (NEIN in S11), geht die Verarbeitung bzw. der Prozess zur Hauptroutine zurück.
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Wenn die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll (JA in S11), geht die ECU 100 zu S12 und bestimmt, ob sich das Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet. Wenn sich das Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand (JA in S12) befindet, legt die ECU 100 die Sollspannung Vtag71 des Abwärtswandlers 71 höher als die Sollspannung Vtag61 des Abwärtswandlers 61 fest (Vtag71 > Vtag61) (S13). Die ECU 100 steuert dann die Abwärtswandler 61, 62, 71, 72 so, dass ein Laden der Hilfsbatterie 5 startet (S14).
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Es ist anzumerken, dass in Ausführungsform 1, wenn sich das Fahrzeug 1 nicht in einem ReadyON-Zustand (NO in S12) befindet, d.h. wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyOFF-Zustand befindet, die Verarbeitung zur Hauptroutine zurück geht. In diesem Fall kann die ECU 100 die Sollspannung Vtag61 und die Sollspannung Vtag71 gleich festlegen und die Hilfsbatterie 5 gemäß einem nicht dargestellten Ablaufdiagramm laden (Vtag61 = Vtag71).
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Wie oben beschrieben, legt die ECU 100 in der Ausführungsform 1, wenn sich das Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet, die Sollspannung des im Inneren der PCU 7 angeordneten Abwärtswandlers 71 auf einen höheren Wert als die Sollspannung des außerhalb der PCU 7 angeordneten Abwärtswandlers 61 fest. Dies kann dazu führen, dass nur der Abwärtswandler 71 elektrische Energie ausgibt und die Ausgabe der elektrischen Energie von dem Abwärtswandler 61 gestoppt wird, solange der Abwärtswandler 71 die Stromversorgungskapazität des Abwärtswandlers 71 nicht überschreitet.
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Wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet, ist die PCU 7 bereits aktiviert, so dass eine Situation nicht eintreten würde, in der die PCU 7 zum Laden der Zusatzbatterie 5 aktiviert wird. Dadurch kann eine Verringerung der Steuerbarkeit des Fahrzeug 1 vermieden werden. Darüber hinaus wird in dem Zustand, in dem sich das Fahrzeug 1 im ReadyON-Zustand befindet, auch die PCU 7 bei Bedarf gekühlt, so dass ein am Abwärtswandler 71 verursachter Energieverlust (Wärmeverlust) ebenfalls verringert werden kann. Entsprechend kann die Energieeffizienz in dem Fahrzeug 1 verbessert werden.
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Es ist anzumerken, dass in Ausführungsform 1 die PCU 7 gemäß der vorliegenden Erfindung der „Ausstattung“ und das PCU-Kühlsystem 93 gemäß der vorliegenden Erfindung dem „Kühlsystem“ entspricht. Darüber hinaus entsprechen der Abwärtswandler 71 und der Abwärtswandler 61 gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils dem „ersten Abwärtswandler“ und dem „zweiten Abwärtswandler“. Die Energieleitung PL2 entspricht der „Energieleitung“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Während die Hilfsbatterie 5 mit einer elektrischen Energie geladen wird, die über die Abwärtswandler 62, 72 von der Energieleitung PL2 zur Energieleitung PL3 übertragen wird, ist es anzumerken, dass selbst in einem derartigen Lademodus gesagt werden kann, dass „die Hilfsbatterie 5 mit elektrischer Energie geladen wird, die über die Energieleitung PL2 übertragen wird“.
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[Ausführungsform 2]
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Ausführungsform 1 wurde unter Bezugnahme auf die Ladesteuerung der Hilfsbatterie 5 beschrieben, wenn sich Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet. Ausführungsform 2 wird unter Bezugnahme auf eine Ladesteuerung für eine Hilfsbatterie 5 beschrieben, wenn ein Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt. Es ist anzumerken, dass Fahrzeug 1 gemäß der Ausführungsform 2 die gleiche Konfiguration (siehe 1) aufweist wie Fahrzeug 1 gemäß der Ausführungsform 1.
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6 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Ladesteuerung der Zusatzbatterie 5, wenn das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt. In 6 wird eine Situation angenommen, in der ein Ladekabel (nicht dargestellt) in einen AC-Eingang 22 eingesteckt ist und über den AC-Eingang 22 eine AC-Energie von einer Ladeeinrichtung zugeführt werden kann.
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Es werden, wie oben erwähnt, zwei elektrische Energieversorgungspfade, insbesondere der zweite Energieübertragungspfad und der dritte Energieübertragungspfad, auch dann vorbereitet, wenn das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt. Der zweite Energieübertragungspfad verläuft über die Abwärtswandler 71, 72, die im Inneren der PCU 7 angeordnet sind. Der dritte Energieübertragungspfad verläuft über den Umrichter 31 und den Abwärtswandler 33, die im Inneren der Ladeeinheit 3 angeordnet sind. In Ausführungsform 2 ist eine Sollspannung Vtag33 des Abwärtswandlers 33 höher festgelegt als eine Sollspannung Vtag72 des Abwärtswandlers 72 (Vtag33 > Vtag72), so dass der dritte Energieübertragungspfad (Abwärtswandler 33) ein Hauptpfad und der zweite Energieübertragungspfad (Abwärtswandler 72) ein Nebenpfad ist.
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7 ist ein Diagramm zur Darstellung von Effekten der Sollspannungen in Ausführungsform 2. In 7 ist auf der horizontalen Achse ein Laststrom dargestellt, der von den Abwärtswandlern 33, 72 zu der Energieleitung PL3 fließt. Die Ausgabespannungen der Abwärtswandler 33, 72 (eine Ladespannung der Hilfsbatterie 5) sind auf der vertikalen Achse dargestellt.
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Wenn, wie in 7 dargestellt, die Sollspannung Vtag33 höher als die Sollspannung Vtag72 ist, führt nur der Abwärtswandler 33, dessen Sollspannung Vtag33 höher als Vtag72 ist, bei der Sollspannung Vtag33 einen Abwärtswandlerbetrieb durch und gibt eine elektrische Energie aus, bis der Laststrom einen maximalen Ausgabestrom des Abwärtswandlers 33 erreicht. Während dieser Zeit hat der Abwärtswandler 72, dessen Sollspannung Vtag72 niedriger als Vtag33 ist, die Ausgabe einer elektrischen Energie gestoppt, während der Schaltbetrieb fortgesetzt wird. Nachdem der Ausgabestrom des Abwärtswandlers 33 den maximalen Ausgabestrom des Abwärtswandlers 33 erreicht hat, geben beide Abwärtswandler 33, 72 eine elektrische Energie aus, deren Sollspannung Vtag72 kleiner als Vtag33 ist.
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8 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladesteuerung der Hilfsbatterie 5 in Ausführungsform 2 zeigt. In S21 bestimmt die ECU 100, wie in 8 dargestellt, ob die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll. Wenn die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll (JA in S21), geht die ECU 100 zu S22.
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In S22 bestimmt die ECU 100, ob das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt. Die ECU 100 kann feststellen, dass das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt, wenn ein Ladekabel in den AC-Eingang 22 eingesteckt wird und ein Spannungssensor oder ein Stromsensor (nicht abgebildet), der in der Ladeeinheit 3 bereitgestellt ist, erfasst, dass das Fahrzeug 1 Energie von außerhalb des Fahrzeugs 1 zuführt. Alternativ dazu kann, bevor das Fahrzeug 1 tatsächlich mit Energie versorgt wird, durch Kommunikation mit der Ladeeinrichtung über das Ladekabel festgestellt werden, dass das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt, sobald Fahrzeug 1 zum Aufnehmen der Energieversorgung bereit ist. Es ist anzumerken, dass in der vorliegenden Ausführungsform das Plug-in-Laden in S22 nicht das Schnellladen über einen DC-Eingang 21 umfasst.
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Wenn Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt (JA in S12), legt ECU 100 die Sollspannung Vtag33 des Abwärtswandlers 33 höher als die Sollspannung Vtag72 des Abwärtswandlers 72 (Vtag33 > Vtag72) fest (S23). Die ECU 100 steuert dann den Aufwärtswandler 32 und die Abwärtswandler 33, 71, 72 so, dass ein Laden der Hilfsbatterie 5 startet (S24).
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Wie oben beschrieben, stellt die ECU 100 in Ausführungsform 2, wenn das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt (wobei das Fahrzeug 1 für die Plug-in-Ladung bereit ist), die Sollspannung des im Inneren der Ladeeinheit 3 angeordneten Abwärtswandlers 33 auf einen Wert fest, der höher als die Sollspannung des außerhalb der Ladeeinheit 3 (in diesem Beispiel innerhalb der PCU 7) angeordneten Abwärtswandlers 72 ist. Dies kann dazu führen, dass nur der Abwärtswandler 33 elektrische Energie ausgibt und die Ausgabe von elektrischer Energie aus dem Abwärtswandler 72 (und dem Abwärtswandler 71) gestoppt wird, solange der Abwärtswandler 33 die Stromversorgungskapazität des Abwärtswandlers 33 nicht überschreitet.
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Wenn das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt, wird die Ladeeinheit 3 durch das Kühlsystem 92 der Ladeeinheit gekühlt. Dadurch kann ein am Abwärtswandler 33 verursachter Energieverlust (Wärmeverlust) verringert werden. Da außerdem das PCU-Kühlsystem 93 erst aktiviert werden muss, wenn die Abwärtswandler 71, 72 aktiviert sind, kann die Energieaufnahme des PCU-Kühlsystems 93 reduziert werden. Entsprechend kann die Energieeffizienz im Fahrzeug 1 verbessert werden.
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Es ist anzumerken, dass in Ausführungsform 2 die Ladeeinheit 3 gemäß der vorliegenden Erfindung der „Ausstattung“ und das Kühlsystem der Ladeeinheit 92 gemäß der vorliegenden Erfindung dem „Kühlsystem“ entspricht. Darüber hinaus entsprechen die Abwärtswandler 33 und 72 dem „ersten Abwärtswandler“ bzw. dem „zweiten Abwärtswandler“ gemäß der vorliegenden Erfindung, vorausgesetzt, dass der „zweite Abwärtswandler“ gemäß der vorliegenden Erfindung der Abwärtswandler 62 sein kann. Die Energieleitung PL3 entspricht gemäß der vorliegenden Erfindung der „Energieleitung“ .
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[Variation]
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Die in Ausführungsform 1 beschriebene Ladesteuerung für die Hilfsbatterie 5 und die in Ausführungsform 2 beschriebene Ladesteuerung für die Hilfsbatterie 5 können kombiniert werden.
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9 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Ladesteuerung der Hilfsbatterie 5 gemäß der Variation zeigt. In 9 in S31 bestimmt die ECU 100, ob die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll.
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Wenn die Hilfsbatterie 5 geladen werden soll (JA in S31), bestimmt die ECU 100, ob sich das Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand (S32) befindet. Wenn sich das Fahrzeug 1 in einem ReadyON-Zustand befindet (JA in S32), legt die ECU 100 die Sollspannung Vtag71 des Abwärtswandlers 71 höher als die Sollspannung Vtag61 des Abwärtswandlers 61 fest (Vtag71 > Vtag61) (S33). Darüber hinaus steuert die ECU 100 die Abwärtswandler 61, 62, 71, 72 so, dass die Ladesteuerung der Hilfsbatterie 5 beginnt (S34).
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Wenn das Fahrzeug 1 nicht in einem ReadyON-Zustand ist (NO in S32), bestimmt die ECU 100, ob das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt (S35). Wenn das Fahrzeug 1 eine Plug-in-Ladung durchführt (JA in S35), legt die ECU 100 die Sollspannung Vtag33 des Abwärtswandlers 33 höher als die Sollspannung Vtag72 des Abwärtswandlers 72 fest (Vtag33 > Vtag72) (S36). Die ECU 100 steuert dann den Aufwärtswandler 32 und die Abwärtswandler 33, 71, 72 so, dass das Laden der Hilfsbatterie 5 startet (S37).
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Ähnlich wie in den Ausführungsformen 1 und 2 werden in der Variation die Abwärtswandler, die zum Laden der Hilfsbatterie 5 verwendet werden, je nach Verwendung des Fahrzeugs 1 als Haupt-Abwärtswandler und als Neben-Abwärtswandler unterschieden. Dadurch wird das zu betreibende Kühlsystem begrenzt, um dadurch die Energieeffizienz im Fahrzeug 1 zu verbessern.
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Es ist anzumerken, dass in der Variation das PCU-Kühlsystem 93 dem „ersten Kühlsystem“ gemäß der vorliegenden Erfindung und das Ladeeinheit-Kühlsystem 92 dem „zweiten Kühlsystem“ gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Außerdem entsprechen der Abwärtswandler 71, der Abwärtswandler 61, der Abwärtswandler 33 und der Abwärtswandler 72 jeweils einem „ersten Abwärtswandler“, einem „zweiten Abwärtswandler“, einem „dritten Abwärtswandler“ und einem „vierten Abwärtswandler“ gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Energieleitung PL2 entspricht der „ersten Energieleitung“ gemäß der vorliegenden Erfindung, und die Energieleitung PL3 entspricht der „zweiten Energieleitung“ gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Die Ausführungsformen 1 und 2 und die Variation wurden unter Bezugnahme auf das Fahrzeug 1 beschrieben, das imstande ist, eine Plug-in-Ladung (Kontaktladung) durchzuführen. Fahrzeug 1 kann jedoch zu einem kontaktlosen Laden imstande sein, wobei eine elektrische Energie kontaktlos von einem außerhalb des Fahrzeugs 1 bereitgestellten Energieübertragungsapparat zu einem im Fahrzeug 1 angebrachten Energieempfangsapparat übertragen wird.
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Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und dargestellt wurde, ist es ersichtlich, dass dies nur zur Veranschaulichung und als Beispiel dient und nicht als Einschränkung zu verstehen ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist gemäß dem Wortlaut der beigefügten Ansprüche auszulegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019219550 [0001]
- WO 2011/004493 [0004]
