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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ladesystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Abschalten des Batterieladens, und insbesondere ein Ladesystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Abschalten des Batterieladens, das einen Drehbetrieb eines Motors verhindern kann, der durch den Ausfall eines Stromsensors beim Laden einer Batterie verursacht wird.
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Beschreibung des verwandten Standes der Technik
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Ein Fahrzeug, das einen Motor als Antriebsquelle verwendet, wie beispielsweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, hat eine Batterie, die den Motor mit Strom versorgt, darin montiert.
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In den letzten Jahren weist die Batterie eine schrittweise höhere Spannungsspezifikation auf, um eine Ladezeit zu verkürzen. Eine Ladeinfrastruktur zum Laden der High-End-Batterie ist jedoch noch nicht reibungslos vorhanden.
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Ein allgemeines Ladesystem kann auch die High-End-Batterie laden, wenn zusätzlich ein Hochsetzsteller verwendet wird. Wenn jedoch der Hochsetzsteller hinzugefügt wird, tritt das Problem auf, dass die Größe und die Kosten des Ladesystems steigen.
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Dementsprechend kann das herkömmliche Ladesystem den Ausgang eines externen Ladegeräts über einen Wechselrichter (Inverter) verstärken, der mit dem Motor verbunden ist, um die Batterie mit dem verstärkten Ausgang zu laden. Dementsprechend kann das Ladesystem eine Multi-Ladefunktion ausführen, die die Batterie mit verschiedenen Spezifikationen lädt, und ein solches Ladesystem wird auch als Multi-Ladesystem bezeichnet.
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Das externe Ladegerät ist eine Ladeeinrichtung außerhalb des Fahrzeugs, und das externe Ladegerät kann Strom zum Laden der Batterie liefern, wenn es elektrisch mit der Batterie verbunden ist.
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4 und 5 sind Schaltkreisdiagramme, die ein herkömmliches Ladesystem darstellen.
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Wie in 4 dargestellt, werden in dem Ladesystem, wenn ein externes Ladegerät 120 mit der gleichen Ausgangsspezifikation wie eine Batterie 110 angeschlossen ist, ein erstes Relais 111, ein zweites Relais 112 und ein drittes Relais 113 eingeschaltet und ein viertes Relais 114 ausgeschaltet, wodurch die Batterie 110 geladen wird.
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Des Weiteren wird in Bezug auf 5 in dem Ladesystem, wenn ein externes Ladegerät 120 mit einer niedrigeren Ausgangsspezifikation als die Batterie 110 an die Batterie 110 angeschlossen ist, das erste Relais 111, das zweite Relais 112 und das vierte Relais 114 eingeschaltet und das dritte Relais 113 ausgeschaltet, so dass der Strom, der durch die Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 eines Motors 130 und einen Wechselrichter 140 geflossen ist, in die Batterie 110 geladen wird.
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Zu diesem Zeitpunkt wird der Wechselrichter 140 durch die Betätigung der Dreiphasen-Schaltmodule 141, 142, 143 in einem Boosting-Modus betrieben, um die Ausgangsspannung des externen Ladegeräts 120 zu verstärken und die verstärkte Ausgangsspannung an die Batterie 110 anzulegen.
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Wenn beim Laden der Batterie 110 unter Verwendung des Wechselrichters 140 auch nur einer der Stromsensoren 144, 145, 146 ausfällt, die den durch die Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 des Motors 130 fließenden Strom erfassen, wird der Strom nicht an eine der Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 angelegt, wodurch ein Ungleichgewicht des an die Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 angelegten Stroms entsteht.
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Wenn die Batterie 110 normal geladen wird, ist der an die Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 angelegte Strom ausgeglichen.
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Wenn das Ungleichgewicht des an die Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 angelegten Stroms auftritt, wird der Induktivitätswert der Dreiphasen-Spulen 131, 132, 133 durch den magnetischen Fluss eines Permanentmagneten eines Motorrotors geändert, und als Ergebnis dreht sich der Motor 130.
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Wenn sich der Motor 130 dreht, während die Batterie 110 geladen wird, entsteht eine gefährliche Situation, in der das Fahrzeug durch das vom Motor 130 abgegebene Drehmoment angetrieben wird.
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Das heißt, wenn auch nur einer der Stromsensoren 144, 145, 146 ausfällt, tritt das Problem auf, dass sich der Motor 130 beim Laden der Batterie 110 dreht und das Fahrzeug durch das Motordrehmoment entsprechend der Drehung des Motors 130 angetrieben wird.
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Wenn der Motor 130 nach dem Ausfall der Stromsensoren 144, 145, 146 kontinuierlich betrieben wird, kommt es außerdem zu einem Durchbrennen des Motors 130.
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Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ enthaltenen Informationen dienen lediglich der Verbesserung des Verständnisses des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und dürfen nicht als Anerkennung oder irgendeine Form der Suggestion verstanden werden, dass diese Informationen den einem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik bilden.
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KURZZUSAMMENFASSUNG
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Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Ladesystem für ein Fahrzeug und ein Batterieladestoppverfahren dafür bereitzustellen, das das Laden einer Batterie bei Ausfall eines Stromsensors, der an eine Drehstromspule eines zum Antreiben eines Fahrzeugs konfigurierten Motors angelegt ist, stoppen kann, wobei das Auftreten des durch den Betrieb des Motors verursachten Drehmoments verhindert wird.
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Verschiedene Aspekte Dementsprechend stellen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung ein Ladesystem für ein Fahrzeug bereit, das einen Motor, der zum Antreiben eines Fahrzeugs konfiguriert ist; eine Batterie, die mit dem Motor verbunden ist und den Motor mit Strom versorgt; einen Wechselrichter, der zwischen dem Motor und der Batterie angebracht ist und zum Steuern eines Stromflusses zwischen dem Motor und der Batterie konfiguriert ist; und eine Steuerung, die mit dem Wechselrichter verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie ein Schaltverhältnis des Wechselrichters gemäß einem vorhergehenden, an den Wechselrichter übertragenen Schaltbefehl steuert, kurz bevor ein unregelmäßiger Stromsensor auftritt, und dann das Schaltverhältnis des Wechselrichters linear verringert, um Null zu erreichen, wenn der unregelmäßige Stromsensor unter den Stromsensoren, die mit dem Wechselrichter verbunden sind und den Betrag des an eine Dreiphasen-Spule des Motors angelegten Stroms erfassen, auftritt, während die Batterie durch den Motor und den Wechselrichter geladen wird.
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Gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, alle von Schaltmodulen des Wechselrichters arbeiten bei den gleichen Schaltverhältnisse gemäß der vorherigen Duty-Befehl, wenn das Schaltverhältnis des Wechselrichters gemäß der vorherigen Duty-Befehl gesteuert wird.
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Der Wechselrichter kann so konfiguriert sein, dass er ein erstes Schaltmodul enthält, das so konfiguriert ist, dass es den Fluss des Stroms steuert, der an eine erste Spule der Dreiphasen-Spulen des Motors angelegt wird; ein zweites Schaltmodul, das so konfiguriert ist, dass es den Fluss des Stroms steuert, der an eine zweite Spule der Dreiphasen-Spulen angelegt wird; und ein drittes Schaltmodul, das so konfiguriert ist, dass es den Fluss des Stroms steuert, der an eine dritte Spule der Dreiphasen-Spulen angelegt wird.
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Ferner gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist die Steuerung konfiguriert, um die Schaltverhältnisse des ersten Schaltmoduls, des zweiten Schaltmoduls und des dritten Schaltmoduls in den gleichen Verhältnissen zu verringern, wenn das Schaltverhältnis des Wechselrichters linear verringert wird.
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Darüber hinaus gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Controller konfiguriert werden, um zu bestimmen, ob ein Ausgangsstrom eines externen Ladegeräts, das Energie zum Laden der Batterie bereitstellt, Null wird, wenn die Schaltpflicht des Wechselrichters Null erreicht, und bestimmen, dass das Laden der Batterie gestoppt wird, wenn der Ausgangsstrom des externen Ladegeräts Null wird.
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Darüber hinaus gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Controller konfiguriert werden, um die Schalthandlung des Wechselrichters gemäß dem vorherigen Befehl für eine Zeit zu steuern, die ein vorbestimmtes Vielfaches eines Steuerzyklus des an den Motor angelegten Stroms ist.
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Ferner kann gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Steuerung die Schaltleistung des Umrichters von einem Echtzeit-Schaltleistungswert auf 0% für eine Zeit linear verringern, die ein vorbestimmtes Vielfaches eines Steuerzyklus des an den Motor angelegten Stroms ist.
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Darüber hinaus gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Controller konfiguriert werden, um zu bestimmen, dass der anormale Stromsensor auftritt, wenn eine ansteigende Steigung eines Spannungswertes über der Spule und die ansteigende Steigung eines Spannungswertes durch den Stromsensor detektiert sind nicht die gleichen, wenn das Schaltmodul, das den Fluss des Stroms an jede Spule des Motors steuert, eingeschaltet ist.
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Darüber hinaus gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann der Controller (Steuereinheit) konfiguriert werden, um zu bestimmen, dass der anormale Stromsensor auftritt, wenn eine ansteigende Steigung eines Spannungswertes über der Spule und die ansteigende Steigung eines Spannungswertes, der von dem Stromsensor erfasst wird, unterschiedlich sind, wenn das Schaltmodul, das den Fluss des Stroms steuert, der an jede Spule der Dreiphasen-Spulen im Motor angelegt wird, ausgeschaltet ist.
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Unterdessen sind verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung auf die Bereitstellung eines Batterieladestoppverfahrens eines Ladesystems für ein Fahrzeug gerichtet, das einen Motor, der zum Antreiben eines Fahrzeugs konfiguriert ist, eine Batterie, die mit dem Motor verbunden ist und den Motor mit Strom versorgt, und einen Wechselrichter, der den Motor mit der Batterie verbindet, umfasst, wobei das Verfahren das Bestimmen umfasst, ob ein unregelmäßiger Stromsensor unter den Stromsensoren, die mit dem Wechselrichter verbunden sind und den Betrag eines Stroms erfassen, der jeweils an eine Drehstromspule des Motors angelegt wird, auftritt, während die Batterie durch den Motor und den Wechselrichter geladen wird; Steuern eines Schaltverhältnisses des Wechselrichters gemäß einem vorhergehenden Duty-Befehl, der an den Wechselrichter übertragen wird, kurz bevor der unregelmäßige Stromsensor auftritt, wenn festgestellt wird, dass der unregelmäßige Stromsensor unter den Stromsensoren auftritt; Veranlassen, dass das Schaltverhältnis des Wechselrichters Null erreicht, indem das Schaltverhältnis des Wechselrichters linear verringert wird; und Bestimmen, dass das Laden der Batterie gestoppt wird, wenn das Schaltverhältnis des Wechselrichters Null wird.
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Durch die oben genannten Konfigurationen werden verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung die folgenden Effekte bieten.
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Erstens ist es durch das Stoppen des Ladens der Batterie bei Ausfall des Stromsensors möglich, ein durch den Betrieb des Motors verursachtes Fahren des Fahrzeugs zu verhindern.
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Zweitens ist es möglich, die gefährliche Situation zu verhindern, die durch das Fahren des Fahrzeugs während des Ladens der Batterie verursacht wird.
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Drittens ist es möglich, das Verbrennen des Motors zu verhindern, das durch den Dauerbetrieb des Motors bei Ausfall des Stromsensors verursacht wird.
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Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Begriff, wie er hier verwendet wird, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen umfasst, wie beispielsweise Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Fahrzeuge mit alternativem Kraftstoff (beispielsweise Kraftstoffe, die aus anderen Ressourcen als Erdöl gewonnen werden) einschließt. Wie hierin erwähnt, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Energiequellen verfügt, beispielsweise sowohl benzinbetriebene als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Die obigen und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden (infra) diskutiert.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben weitere Merkmale und Vorteile, die aus den beigefügten Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erklären, ersichtlich sind oder genauer dargelegt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ladesystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 2 ist ein Schaltkreisdiagramm, der einen Zustand zeigt, in dem ein externes Ladegerät an das in 1 dargestellte Ladesystem angeschlossen ist.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Batterieladestoppverfahren des Ladesystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung illustriert.
- 4 und 5 sind Schaltkreisdiagramme, die ein herkömmliches Ladesystem illustrieren.
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Es kann verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, präsentiert eine etwas vereinfachte Darstellung der verschiedenen beispielhaften Merkmale zur Veranschaulichung der Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin enthalten, einschließlich, zum Beispiel, spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen werden im Abschnitt durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
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In den Figuren, beziehen sich Bezugszeichen auf die gleichen oder gleichwertige Abschnitte der vorliegenden Erfindung in den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es wird nun im Detail auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en) Bezug genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben sind. Während die vorliegende(n) Erfindung(en) in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wird es verstanden, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die vorliegende(n) Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Auf der anderen Seite ist/sind die vorliegende(n) Erfindung(en) dazu bestimmt, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Geistes und des Umfangs der vorliegenden Erfindung, wie durch die beigefügten Ansprüche definiert, enthalten sein können, abzudecken.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, so dass der Fachmann die vorliegende Erfindung leicht ausführen kann.
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1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ladesystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 ist ein Schaltkreisdiagramm, der einen Zustand veranschaulicht, in dem ein externes Ladegerät mit dem in 1 dargestellten Ladesystem verbunden ist.
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Wie in 1 und 2 dargestellt, ist das Ladesystem so konfiguriert, dass es einen Motor 10, der eine Antriebskraft zum Antreiben eines Fahrzeugs erzeugen kann, eine Batterie 20, die dem Motor 10 Energie zum Antreiben des Motors 10 bereitstellen kann, und einen Wechselrichter 30, der zwischen der Batterie 20 und dem Motor 10 angeordnet ist, um die Batterie 20 mit dem Motor 10 elektrisch zu verbinden, umfasst.
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Wenn der Motor 10 angetrieben wird, kann der Wechselrichter 30 Gleichstrom, der von der Batterie 20 an den Motor 10 geliefert wird, in Wechselstrom umwandeln, um den Wechselstrom an den Motor 10 anzulegen.
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Das heißt, der Wechselrichter 30 kann die Gleichstromleistung der Batterie 20 in die Wechselstromleistung zum Antrieb des Motors 10 umwandeln, um den Motor 10 mit Wechselstrom zu versorgen.
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Gegenwärtig kann ein Schaltvorgang des Wechselrichters 30 durch einen Befehl eines Steuergeräts 40 im Fahrzeug gesteuert werden. Das Steuergerät 40 kann eine Motorsteuereinheit sein, die im Fahrzeug vormontiert ist.
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Das Steuergerät 40 kann die Operationen der Schaltelemente 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b steuern, die den Wechselrichter 30 konfigurieren, um die von der Batterie 20 an den Motor 10 gelieferte Gleichstromleistung in die vom Motor 10 verwendete Wechselstromleistung umzuwandeln.
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Wie in 2 dargestellt, kann der Wechselrichter 30 sechs Schaltelemente 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b enthalten, um die Gleichstromleistung in die Wechselstromleistung umzuwandeln. Unter den Schaltelementen 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b bilden zwei in Reihe geschaltete Schaltelemente ein einphasiges Schaltmodul. Das heißt, der Wechselrichter 30 kann drei Schaltmodule 31, 32, 33 enthalten, die parallel geschaltet sind.
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Der Wechselrichter 30 kann so konfiguriert sein, dass er ein erstes Schaltmodul 31, ein zweites Schaltmodul 32 und ein drittes Schaltmodul 33 enthält.
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Das erste Schaltmodul 31 kann so konfiguriert sein, dass es den Fluss des an eine erste Spule 11 angelegten Stroms unter den Dreiphasen-Spulen 11, 12, 13 des Motors 10 intermittierend steuert. Das zweite Schaltmodul 32 kann so konfiguriert sein, dass es intermittierend den Fluss des Stroms steuert, der an eine zweite Spule 12 unter den Dreiphasen-Spulen 11, 12, 13 des Motors 10 angelegt wird. Das dritte Schaltmodul 33 kann so konfiguriert sein, dass es intermittierend den Fluss des an eine dritte Spule 13 unter den Dreiphasen-Spulen 11, 12, 13 des Motors 10 angelegten Stroms steuert.
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Beim Laden der Batterie 20 unter Verwendung eines externen Ladegeräts 50 mit einer Spannungsspezifikation, die niedriger ist als die Ausgangsspannung der Batterie 20, kann der Wechselrichter 30 die Ausgangsspannung des externen Ladegeräts 50 verstärken, um die verstärkte Ausgangsspannung an die Batterie 20 anzulegen.
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Der Wechselrichter 30 kann beim Laden der Batterie 20 einen Boost-Modus eines allgemeinen Boost-Wandlers implementieren.
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Die Ausgangsspannung des externen Ladegeräts 50 kann durch die Boost-Steuerung des Wechselrichters 30 auf die Ausgangsspannung der Batterie 20 angehoben werden. Zum gleichen Zeitpunkt kann der Schaltvorgang des Wechselrichters 30 durch den Controller 40 gesteuert werden.
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Das externe Ladegerät 50 ist ein Stromversorger außerhalb des Fahrzeugs, und das externe Ladegerät kann den Wechselstrom zum Laden der Batterie 20 liefern, wenn es elektrisch mit der Batterie 20 verbunden ist. Das heißt, das externe Ladegerät 50 kann auch als externe Wechselstromquelle bezeichnet werden.
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Beim Laden der Batterie 20 kann der Wechselrichter 30 die über die Dreiphasen-Spulen 11, 12, 13 des Motors 10 angelegte Leistung verstärken, um die verstärkte Leistung an die Batterie 20 zu liefern.
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Der Wechselrichter 30 kann durch die Schaltvorgänge der Schaltmodule 31, 32, 33 in einem Boost-Modus betrieben werden, um die vom externen Ladegerät 50 gelieferte Wechselspannung auf das Spannungsniveau der Batterie 20 zu erhöhen.
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Zu diesem Zeitpunkt werden die Schaltmodule 31, 32, 33 entsprechend dem Befehl der Steuerung 40 ein- oder ausgeschaltet.
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Wie in 2 dargestellt, ist der Motor 10 ein Dreiphasenmotor, der drei parallel geschaltete Spulen 11, 12, 13 umfasst. Die drei Spulen 11, 12, 13 sind Dreiphasen-Spulen eines Motorstators und können die erste Spule 11, die zweite Spule 12 und die dritte Spule 13 sein, die parallel geschaltet sind.
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Der Strom, der durch die erste Spule 11 geflossen ist, kann über das erste Schaltmodul 31 an die Batterie 20 angelegt werden, der Strom, der durch die zweite Spule 12 geflossen ist, kann über das zweite Schaltmodul 32 an die Batterie 20 angelegt werden, und der Strom, der durch die dritte Spule 13 geflossen ist, kann über das dritte Schaltmodul 33 an die Batterie 20 angelegt werden.
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Weiterhin kann der Wechselrichter 30 so konfiguriert sein, dass er einen ersten Stromsensor 34, einen zweiten Stromsensor 35 und einen dritten Stromsensor 36 umfasst. Der erste Stromsensor 34 kann die Strommenge (Stromwert) erfassen, die durch die erste Spule 11 fließt. Der zweite Stromsensor 35 kann die Stromstärke erfassen, die durch die zweite Spule 12 fließt. Der dritte Stromsensor 36 kann die Strommenge erfassen, die durch die dritte Spule 13 fließt.
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Die Signale der Stromsensoren 34, 35, 36 können an die Steuerung 40 übertragen werden, und die Steuerung 40 kann den Schaltbetrieb des Wechselrichters 30 basierend auf den Signalen der Stromsensoren 34, 35, 36 steuern.
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Ferner werden beim Laden der Batterie 20 unter Verwendung des Wechselrichters 30 und des Motors 10 ein erstes Relais 21, ein zweites Relais 22, ein drittes Relais 23 und ein viertes Relais 24 eingeschaltet und ein fünftes Relais 25 ausgeschaltet, so dass das externe Ladegerät 50 die Batterie 20 über den Motor 10 und den Wechselrichter 30 mit Strom versorgen kann.
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Das erste Relais 21 und das zweite Relais 22 sind so angeordnet, dass sie mit beiden Endabschnitten der Batterie 20 verbunden sind. Das dritte Relais 23 und das fünfte Relais 25 können das externe Ladegerät 50 direkt mit der Batterie 20 verbinden, wenn es eingeschaltet ist. Das vierte Relais 24 kann das externe Ladegerät 50 direkt mit dem Motor 10 verbinden, wenn es zusammen mit dem dritten Relais 23 eingeschaltet wird. Wenn ein Stromsensor der Stromsensoren 34, 35, 36 des Wechselrichters 30 während des Ladens der Batterie 20 ausfällt, kann das Schaltmodul, das mit dem Stromsensor verbunden ist, bei dem der Fehler auftritt, sofort ausgeschaltet werden.
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Zum Beispiel kann das erste Schaltmodul 31 ausgeschaltet werden, wenn der erste Stromsensor 34 ausfällt, das zweite Schaltmodul 32 kann ausgeschaltet werden, wenn der zweite Stromsensor 35 ausfällt, und das dritte Schaltmodul 33 kann ausgeschaltet werden, wenn der dritte Stromsensor 36 ausfällt.
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Wenn das erste Schaltmodul 31 ausgeschaltet ist, kann der Fluss des an die erste Spule 11 angelegten Stroms gestoppt werden, und wenn das zweite Schaltmodul 32 ausgeschaltet ist, kann der Fluss des an die zweite Spule 12 angelegten Stroms gestoppt werden, und außerdem kann, wenn das dritte Schaltmodul 33 ausgeschaltet ist, der Fluss des an die dritte Spule 13 angelegten Stroms gestoppt werden.
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Wie oben beschrieben, tritt, wenn kein Strom an eine der drei Spulen 11, 12, 13 angelegt wird, eine Differenz in der Höhe des an die drei Spulen 11, 12, 13 angelegten Stroms auf, was das Ungleichgewicht der auf den Rotor des Motors 10 wirkenden Kraft verursacht und somit den Rotor dreht.
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Wenn sich der Rotor des Motors 10 dreht, während die Batterie 20 geladen wird, wird ein Motordrehmoment erzeugt, und dadurch kann ein Problem beim Fahren des Fahrzeugs verursacht werden.
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Wenn die Batterie 20 normal geladen ist, wird der Ausgangsstrom des externen Ladegeräts 50 gleichzeitig an die drei Spulen 11, 12, 13 angelegt.
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Die Steuerung 40 überwacht, ob während des Ladens der Batterie 20 ein Ausfall der Stromsensoren 34, 35, 36 auftritt, um zu verhindern, dass das Motordrehmoment während des Ladens der Batterie 20 erzeugt wird.
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Der Controller 40 kann feststellen, dass ein beliebiger Stromsensor der Stromsensoren ausfällt, beispielsweise wenn ein Signalwert eines beliebigen Stromsensors während des Ladens der Batterie 20 nicht erzeugt wird oder die Differenz zwischen den Signalwerten der Stromsensoren 34, 35, 36 einen vorbestimmten Fehlerbereich überschreitet, oder wenn der Motor 10 angetrieben wird, um das Motordrehmoment zu erzeugen.
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Darüber hinaus kann der Controller 40 feststellen, dass der entsprechende Stromsensor auch dann ausfällt, wenn der Signalwert (das heißt der Ausgangsspannungswert) des Stromsensors den maximalen Signalwert (das heißt den zweiten Ausgangsspannungswert) des eingestellten Normalbetriebsbereichs oder mehr oder den minimalen Signalwert (das heißt den ersten Ausgangsspannungswert) oder weniger beträgt. Der Normalbetriebsbereich kann der erste Ausgangsspannungswert bis zum zweiten Ausgangsspannungswert sein.
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Weiterhin kann die Steuerung 40 feststellen, dass der Stromsensor, der den Signalwert der Steigung erfasst, der sich von der Steigung der Spannung über dem Induktor unterscheidet, ausfällt, wenn die ansteigende Steigung der Spannung über dem Induktor des Motors 10 und die ansteigende Steigung der Signalwerte der Stromsensoren 34, 35, 36 unterschiedlich sind, wenn die Schaltmodule 31, 32, 33 eingeschaltet sind, oder wenn die fallende Flanke der Spannung über der Induktivität des Motors 10 und die fallende Flanke der Signalwerte der Stromsensoren 34, 35, 36 unterschiedlich sind, wenn die Schaltmodule 31, 32, 33 ausgeschaltet sind.
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Der Controller 40 kann feststellen, dass der erste Stromsensor 34 ausfällt, wenn die ansteigende Flanke des Spannungswerts über der ersten Spule 11 und die ansteigende Flanke des vom ersten Stromsensor 34 erfassten Signalwerts (das heißt des Spannungswerts) nicht gleich sind, wenn das erste Schaltmodul 31 eingeschaltet ist.
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Die Steuerung 40 kann feststellen, dass der zweite Stromsensor 35 ausfällt, wenn die ansteigende Steigung des Spannungswerts über der zweiten Spule 12 und die ansteigende Steigung des vom zweiten Stromsensor 35 erfassten Signalwerts nicht gleich sind, wenn das zweite Schaltmodul 32 eingeschaltet ist.
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Die Steuerung 40 kann feststellen, dass der dritte Stromsensor 36 ausfällt, wenn die ansteigende Flanke des Spannungswerts über der dritten Spule 13 und die ansteigende Flanke des vom dritten Stromsensor 36 erfassten Signalwerts nicht gleich sind, wenn das dritte Schaltmodul 33 eingeschaltet ist.
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Weiterhin kann die Steuerung 40 feststellen, dass der erste Stromsensor 34 ausfällt, wenn die abfallende Steigung des Spannungswerts über der ersten Spule 11 und die abfallende Steigung des vom ersten Stromsensor 34 erfassten Signalwerts unterschiedlich sind, wenn das erste Schaltmodul 31 ausgeschaltet ist.
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Die Steuerung 40 kann feststellen, dass der zweite Stromsensor 35 ausfällt, wenn die abfallende Flanke des Spannungswerts an der zweiten Spule 12 und die abfallende Flanke des vom zweiten Stromsensor 35 erfassten Signalwerts unterschiedlich sind, wenn das zweite Schaltmodul 32 ausgeschaltet ist.
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Die Steuerung 40 kann feststellen, dass der dritte Stromsensor 36 ausfällt, wenn die abfallende Steigung des Spannungswertes über der dritten Spule 13 und die abfallende Steigung des vom dritten Stromsensor 36 erfassten Signalwertes unterschiedlich sind, wenn das dritte Schaltmodul 33 ausgeschaltet ist.
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Die Spannungen an den Spulen 11, 12, 13 können mit Hilfe einer Spannungsmessschaltung gemessen werden.
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Im Folgenden wird ein Stromsensor, der unter den drei Stromsensoren 34, 35, 36 ausfällt, als „anormaler Stromsensor“ bezeichnet.
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Wenn erkannt wird, dass einer der Stromsensoren der Stromsensoren 34, 35, 36 während des Ladens der Batterie 20 ausfällt, das heißt wenn festgestellt wird, dass der anormale Stromsensor während des Ladens der Batterie 20 auftritt, setzt die Steuerung 40 den Einschaltbefehl (das heißt den vorherigen Einschaltbefehl) fort, der an den Wechselrichter 30 übertragen wurde, kurz bevor der anormale Stromsensor auftrat, um zu verhindern, dass der Motor 10 ein Drehmoment ausgibt.
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Das heißt, wenn ein Ausfall des Stromsensors während des Ladens der Batterie 20 festgestellt wird, ändert die Steuerung 40 die an die Schaltmodule 31, 32, 33 des Wechselrichters 30 angelegten Einschaltbefehle nicht und setzt den Schaltbetrieb des Wechselrichters 30 auf die gleiche Weise gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl fort. Zu diesem Zeitpunkt arbeiten das erste Schaltmodul 31, das zweite Schaltmodul 32 und das dritte Schaltmodul 33 auf die gleiche Weise gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl.
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Dementsprechend arbeitet der Wechselrichter 30 nach dem Auftreten des anormalen Stromsensors mit dem Schaltbetrieb gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl.
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Der Wechselrichter 30 behält den Schaltbetrieb gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl für eine vorbestimmte Zeit bei. Das heißt, der Wechselrichter 30 setzt die Schaltvorgänge der Schaltmodule 31, 32, 33 für die vorbestimmte Zeit in der gleichen Weise fort wie unmittelbar vor dem Auftreten des anormalen Stromsensors. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise auf mindestens 1 Sekunde eingestellt werden.
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Das heißt, die Zeit, während der der Umrichter 30 den Schaltvorgang gemäß dem vorherigen Arbeitsbefehl fortsetzt, kann als eine Zeit eingestellt werden, die das 10-fache des Zyklus (das heißt des Stromregelungszyklus) beträgt, in dem der an den Motor 10 angelegte Strom geregelt wird. Wenn beispielsweise der Stromregelungszyklus 0,1 ms beträgt, kann die Zeit, in der der Umrichter 30 den Schaltvorgang gemäß dem vorherigen Arbeitsbefehl fortsetzt, 1 ms betragen. Wie oben beschrieben, arbeitet das Ladesystem stabil, wenn die Dauer des Schaltvorgangs des Umrichters 30 eingestellt ist.
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Wenn der Wechselrichter 30 den Schaltvorgang in einer Situation fortsetzt, in der der unregelmäßige Stromsensor auftritt, erhöht sich die Möglichkeit eines Sekundärfehlers.
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Dementsprechend verringert die Steuerung 40, wenn sie feststellt, dass der unregelmäßige Stromsensor auftritt und die vorbestimmte Zeit verstrichen ist, allmählich das Schaltverhältnis des Wechselrichters 30 und verringert das Schaltverhältnis (das heißt die EIN-Häufigkeit) des ersten Schaltmoduls 31, des zweiten Schaltmoduls 32 und des dritten Schaltmoduls 33 im gleichen Verhältnis.
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Durch die Verringerung der EIN-Zustände der Schaltmodule 31, 32, 33 im gleichen Verhältnis ist es möglich, das Gleichgewicht der auf den Rotor des Motors 10 wirkenden Kraft zu erhalten. Durch die Reduzierung der Einschaltströme der Schaltmodule 31, 32, 33 im gleichen Verhältnis können die Einschaltströme der Schaltmodule 31, 32, 33 gleichzeitig 0% erreichen, wodurch der Drehbetrieb des Motors 10 verhindert wird.
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Wenn die EIN-Zustände der Schaltmodule 31, 32, 33 unterschiedlich verringert werden, tritt ein Ungleichgewicht der auf den Rotor des Motors 10 wirkenden Kraft auf, wodurch der Motor 10 betrieben wird, um das Motordrehmoment zu erzeugen
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Des Weiteren ist es bevorzugt, bei der Verringerung der Schaltleistung des Umrichters 30 die Schaltleistung linear zu verringern. Zu diesem Zeitpunkt kann ein durch vorherige Versuche oder ähnliches abgeleiteter Wert als abnehmendes Verhältnis der Schalthäufigkeit bestimmt werden.
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Die Schaltleistung wird vom aktuellen Schaltleistungswert (das heißt Echtzeit-Schaltleistungswert) für eine vorgegebene Zeit auf 0% verringert. Die Schaltleistung des Umrichters 30 wird so gesteuert, dass sie linear vom Echtzeit-Schaltleistungswert auf 0% für eine Zeit abnimmt, die das 100-fache des Zyklus (das heißt des Stromsteuerungszyklus) beträgt, der den an den Motor 10 angelegten Strom steuert. Wenn der Stromsteuerungszyklus beispielsweise 0,1 ms beträgt, sinkt das Schaltverhältnis des Umrichters 30 vom Echtzeit-Tastverhältniswert für 10 ms auf 0% . % .
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Hier kann der sekundäre Fehler ein Fehler anderer Komponenten im Ladesystem sein, und zum Beispiel ein Fehler des Motors 10.
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Wenn bestätigt wird, dass das Tastverhältnis des Wechselrichters 30 abnimmt und 0 % wird, kann der Controller 40 bestimmen, dass das Laden der Batterie 20 gestoppt ist, und kann ein Signal, das anzeigt, dass das Laden der Batterie 20 gestoppt ist (das heißt Ladestoppsignal), und ein Signal, das das Auftreten des anormalen Stromsensors anzeigt (das heißt Sensorfehlersignal), an einen oberen Controller 60 übertragen.
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Um genauer zu bestimmen, ob die Batterie 20 den Ladevorgang stoppt, kann die Steuerung 40 außerdem bestimmen, ob ein Ausgangsstrom eines externen Ladegeräts 50 Null (0A) wird, wenn sie bestimmt, ob die Schaltleistung des Wechselrichters 30 Null wird.
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Wenn bestätigt wird, dass die Schaltleistung des Wechselrichters 30 0% erreicht, und wenn bestätigt wird, dass der Ausgangsstrom des externen Ladegeräts 50 Null (0A) wird, kann die Steuerung 40 bestimmen, dass das Laden der Batterie 20 gestoppt ist, und dann das Ladestoppsignal und das Sensorfehlersignal an die obere Steuerung 60 übertragen.
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Die Steuereinheit 40 kann die obere Steuereinheit 60 über den Grund informieren, dass das Laden der Batterie 20 gestoppt ist, indem sie das Ladestoppsignal und das Sensorausfallsignal an die obere Steuereinheit 60 überträgt, und kann auch den Austausch, die Reparatur und dergleichen des anormalen Stromsensors veranlassen.
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Der obere Controller 60 ist ein fahrzeuginterner Controller und kann ein oberer Controller einer Motorsteuereinheit eines Fahrzeugs sein.
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Hier wird ein Batterieladestoppverfahren des Ladesystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
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Wie in 3 dargestellt, überwacht und bestätigt der Controller 40 in Echtzeit, ob ein unregelmäßiger Stromsensor unter den Stromsensoren 34, 35, 36 des Wechselrichters 30 während des Ladens der Batterie 20 auftritt.
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Wenn die Steuerung 40 feststellt, dass der anormale Stromsensor aufgetreten ist, hält sie das Schaltverhältnis des Wechselrichters 30 auf demselben Stand wie unmittelbar vor dem Auftreten des anormalen Stromsensors durch den Einschaltbefehl (das heißt den vorherigen Einschaltbefehl), der unmittelbar vor dem Auftreten des anormalen Stromsensors an den Wechselrichter 30 übertragen wurde.
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Zu diesem Zweck sendet die Steuerung 40, wenn sie feststellt, dass der anormale Stromsensor aufgetreten ist, keinen neuen Arbeitsbefehl an den Wechselrichter 30.
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Das heißt, wenn festgestellt wird, dass einer der Stromsensoren des ersten Stromsensors 34, des zweiten Stromsensors 35 und des dritten Stromsensors 36 ausfällt, sendet die Steuerung 40 keinen neuen Einschaltbefehl an den Wechselrichter 30, so dass der Schaltbetrieb gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl fortgesetzt werden kann.
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Der Wechselrichter 30 kann den Schaltbetrieb gemäß der Schalthandlung nach dem vorherigen Einschaltbefehl fortsetzen, da der neue Einschaltbefehl nicht von der Steuerung 40 übertragen wird.
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Die Steuerung 40 verringert linear das Schaltverhältnis des Wechselrichters 30, wenn seit dem Auftreten des unregelmäßigen Stromsensors eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist. Zu diesem Zeitpunkt nehmen die Einschaltzeiten des ersten Schaltmoduls 31, des zweiten Schaltmoduls 32 und des dritten Schaltmoduls 33 allmählich ab, basierend auf der Schaltleistung gemäß dem vorherigen Einschaltbefehl.
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Wenn festgestellt wird, dass der Ausfall des ersten Stromsensors 34, der die Höhe des an die erste Spule 11 angelegten Stroms erfasst, aufgetreten ist, verringert die Steuerung 40 das Schaltverhältnis des ersten Schaltmoduls 31 im gleichen Verhältnis wie die der Schalthäufigkeit des zweiten Schaltmoduls 32 und des dritten Schaltmoduls 33.
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Wenn ferner festgestellt wird, dass der Ausfall des zweiten Stromsensors 35, der die Höhe des an die zweite Spule 12 angelegten Stroms erfasst, aufgetreten ist, verringert die Steuerung 40 das Schaltverhältnis des zweiten Schaltmoduls 32 im gleichen Verhältnis wie die der Schalthäufigkeit des ersten Schaltmoduls 31 und des dritten Schaltmoduls 33.
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Wenn ferner festgestellt wird, dass der Ausfall des dritten Stromsensors 36, der die Höhe des an die dritte Spule 13 angelegten Stroms erfasst, aufgetreten ist, verringert die Steuerung 40 den Schaltbetrieb des dritten Schaltmoduls 33 im gleichen Verhältnis wie die Schaltbetriebe des ersten Schaltmoduls 31 und des zweiten Schaltmoduls 32.
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Wenn die Schaltverhältnisse der Schaltmodule 31, 32, 33 verringert sind und 0 (0%) erreichen, bestätigt die Steuerung 40, ob ein Ausgangsstrom eines externen Ladegeräts 50 Null (0A) ist.
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Wenn bestätigt wird, dass der Ausgangsstrom des externen Ladegeräts 50 Null ist, bestimmt der Controller 40, dass das Laden der Batterie 20 gestoppt ist, und erzeugt ein Ladestoppsignal und ein Sensorausfallsignal, um das Ladestoppsignal und das Sensorausfallsignal an den oberen Controller 60 zu übertragen.
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Beim Empfang des Ladestoppsignals und des Sensorausfallsignals gibt das obere Steuergerät 60 eine Meldung, die den Ladestopp der Batterie 20 anzeigt, und eine Meldung, die den Ausfall des Stromsensors anzeigt, an eine interne Anzeige des Fahrzeugs aus und kann so den Benutzer über den Ladestopp der Batterie 20 und das Auftreten des anormalen Stromsensors informieren.
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Des Weiteren bezieht sich der Begriff „Steuergerät“, „Steuereinheit“ oder „Steuereinrichtung“ auf eine Hardware-Einrichtung mit einem Speicher und einem Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er einen oder mehrere Schritte ausführt, die als eine Algorithmusstruktur interpretiert werden. Der Speicher speichert Algorithmusschritte, und der Prozessor führt die Algorithmusschritte aus, um einen oder mehrere Prozesse eines Verfahrens gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen. Das Steuergerät gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann durch einen nichtflüchtigen Speicher, der so konfiguriert ist, dass er Algorithmen zum Steuern des Betriebs verschiedener Komponenten eines Fahrzeugs oder Daten über Softwarebefehle zum Ausführen der Algorithmen speichert, und einen Prozessor, der so konfiguriert ist, dass er den oben beschriebenen Vorgang unter Verwendung der im Speicher gespeicherten Daten ausführt, implementiert werden. Der Speicher und der Prozessor können einzelne Chips sein. Alternativ können der Speicher und der Prozessor in einem einzigen Chip integriert sein. Der Prozessor kann als ein oder mehrere Prozessoren implementiert sein.
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Der Controller oder die Steuereinheit kann mindestens ein Mikroprozessor sein, der durch ein vorbestimmtes Programm betrieben wird, das eine Reihe von Befehlen zur Durchführung des in den vorgenannten verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbarten Verfahrens enthalten kann.
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Die vorgenannte Erfindung kann auch als computerlesbare Codes auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium verkörpert sein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist jedes Datenspeichergerät, das Daten speichern kann, die anschließend von einem Computersystem gelesen werden können. Beispiele für das computerlesbare Aufzeichnungsmedium sind Festplattenlaufwerk (HDD), Solid-State-Disk (SSD), Siliziumdisk-Laufwerk (SDD), Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM), CD-ROMs, Magnetbänder, Disketten, optische Datenspeichergeräte usw. sowie die Implementierung als Trägerwellen (beispielsweise Übertragung über das Internet).
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In verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann jeder oben beschriebene Vorgang von einem Controller ausgeführt werden, und der Controller kann durch mehrere Controller oder einen integrierten Einzelcontroller konfiguriert werden.
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Zur Vereinfachung der Erklärung und genauen Definition in den beigefügten Ansprüchen werden die Begriffe „oben“, „unten“, „innen“, „außen“, „oben“, „unten“, „aufwärts“, „abwärts“, „vorne“, „hinten“, „hinten“, „innen“, „außen“, „innen“, „nach außen“, „innen“, „außen“, „innen“, „außen“, „innen“, „außen“, „vorwärts“ und „rückwärts“ werden zur Beschreibung von Merkmalen der beispielhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die in den Figuren dargestellten Positionen solcher Merkmale verwendet. Es wird weiter verstanden, dass der Begriff „verbinden“ oder seine Ableitungen sich sowohl auf direkte als auch auf indirekte Verbindung beziehen.
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Die vorstehenden Beschreibungen spezifischer beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung dargestellt. Sie sind nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die vorliegende Erfindung auf die genauen Formen offenbart zu begrenzen, und natürlich viele Modifikationen und Variationen sind möglich im Lichte der obigen Lehren.
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Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung zu erläutern, damit andere Fachleute in der Lage sind, verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie verschiedene Alternativen und Modifikationen davon herzustellen und zu verwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der vorliegenden Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert wird.
