DE102021109471A1

DE102021109471A1 - Leckstrom-Überwachungssystem

Info

Publication number: DE102021109471A1
Application number: DE102021109471.2A
Authority: DE
Inventors: Antoni Ferre Fabregas; Carlos Fernandez Pueyo
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2021-04-15
Publication date: 2021-10-21
Also published as: US11175350B2; CN113534001A; US20210325479A1

Abstract

Eine Batterieverbindungseinheit umfasst einen ersten Zweig mit einem ersten Zweigschalter, der angepasst ist, um eine erste Batterie mit wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast zu verbinden; und einen zweiten Zweig mit einem zweiten Zweigschalter, der parallel zu dem ersten Zweig geschaltet ist. Ein erster Messschalter ist zwischen dem ersten Zweig und einem Speicherelement angeschlossen, um das Laden zu aktivieren/deaktivieren. Ein zweiter Messschalter ist zwischen den zweiten Zweig und das Speicherelement geschaltet. Ein Prozessor ist programmiert zum: Deaktivieren des ersten Zweigs und/oder des zweiten Zweigs; Aktivieren des ersten Messschalters und/oder des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom zu laden; und Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schalterfehler anzeigt, wenn eine dem Leckstrom zugeordnete Speicherelementspannung eine Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Eine oder mehrere Ausführungsformen betreffen ein Fahrzeugstromverteilungssystem zur Überwachung des Leckstroms.
HINTERGRUND
Fahrzeuge umfassen Fahrzeugstromverteilsysteme mit Schaltern zum Verbinden und Trennen einer Stromquelle, beispielsweise einer Batterie, von den elektrischen Systemen des Fahrzeugs. Die Leistung solcher Schalter nimmt mit der Zeit ab, was dazu führt, dass Strom durch den Schalter fließt oder leckt, wenn er offen ist. Der Leckstrom in einem Stromverteilungssystem kann an Bord eines Fahrzeugs mit herkömmlichen Strommessgeräten schwer zu messen sein, da der Leckstrom viel geringer ist als der Betriebsstrom.
ZUSAMMENFASSUNG
In einer Ausführungsform umfasst eine Batterieverbindungseinheit einen ersten Zweig und einen zweiten Zweig. Der erste Zweig ist angepasst, um eine erste Batterie mit wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast zu verbinden, und umfasst wenigstens einen ersten Zweigschalter, um den Stromfluss entlang des ersten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren. Der zweite Zweig ist parallel zu dem ersten Zweig geschaltet und umfasst wenigstens einen zweiten Zweigschalter, um den Stromfluss entlang des zweiten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren. Das System umfasst auch ein Speicherelement; einen ersten Messschalter, der zwischen dem ersten Zweig und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren; einen zweiten Messschalter, der zwischen dem zweiten Zweig und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren; und einen Prozessor. Der Prozessor ist programmiert, um: den ersten Zweig und/oder den zweiten Zweig zu sperren; den ersten Messschalter und/oder den zweiten Messschalter zu aktivieren, um das Speicherelement mit Leckstrom aus dem wenigstens einen gesperrten Zweig zu laden; und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das einen Schalterfehler als Reaktion auf eine Speicherelementspannung anzeigt, die mit dem Leckstrom verbunden ist, der eine Referenzspannung innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums überschreitet.
In einer anderen Ausführungsform umfasst eine Batterieverbindungseinheit wenigstens einen Zweig, der angepasst ist, um eine erste Batterie mit wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast zu verbinden. Der Zweig umfasst einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, die entlang des Zweigs in Reihe geschaltet sind, um einen bidirektionalen Stromfluss zu aktivieren/deaktivieren. Ein erster Messschalter ist zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter des Zweigs und einem Speicherelement angeschlossen, um das Laden des Speicherelements mit dem ersten Leckstrom des Zweigs zu aktivieren/deaktivieren.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Überwachung des Leckstroms eines Stromverteilungssystems zur Verfügung gestellt. Eine Batterieverbindungseinheit ist zur Verfügung gestellt mit: einem ersten Zweigschalter zum Aktivieren/Deaktivieren eines bidirektionalen Stromflusses zwischen einer ersten Batterie und wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast, und einem zweiten Zweigschalter zum Aktivieren/Deaktivieren eines bidirektionalen Stromflusses zwischen der ersten Batterie und der wenigstens einen zweiten Batterie und der Fahrzeuglast. Eine Überwachungsschaltung ist zur Verfügung gestellt mit: einem Speicherelement, einem ersten Messschalter, der zwischen dem ersten Zweigschalter und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren, und einem zweiten Messschalter, der zwischen dem zweiten Zweigschalter und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren. Mindestens einer von dem ersten Zweig-Schalter und dem zweiten Zweig-Schalter ist deaktiviert. Mindestens einer von dem ersten Messschalter und dem zweiten Messschalter wird aktiviert, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem wenigstens einen gesperrten Zweigschalter zu laden. Ein Ausgangssignal, das einen Schalterfehler anzeigt, wird als Reaktion darauf erzeugt, dass eine mit dem Leckstrom verbundene Speicherelementspannung eine Referenzspannung innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne überschreitet.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Fahrzeugs, das zwei Stromquellen und ein Stromverteilungssystem aufweist, das eine Batterieverbindungseinheit umfasst, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
2 ist ein schematisches Diagramm der Batterieverbindungseinheit von 1, umfassend eine Schaltereinheit und eine Überwachungsschaltung.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Überwachung des Leckstroms der Schaltereinheit von 2 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen zeigt.
4 ist ein Schaltplan des Stromverteilungssystems von 1, der das Verfahren zur Überwachung des Leckstroms von 3 veranschaulicht.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm eines anderen Fahrzeugs, das eine Stromquelle und ein Stromverteilungssystem aufweist, das eine Batterieverbindungseinheit gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen umfasst.
6 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Überwachung des Leckstroms der Schaltereinheit von 2, das in dem Stromverteilungssystem von 5 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen implementiert ist.
7A ist ein Schaltplan des Stromverteilungssystems von 5 in einer ersten Konfiguration, der das Verfahren zur Überwachung des Leckstroms von 6 veranschaulicht.
7B ist der Schaltplan des Stromverteilungssystems von 7A in einer zweiten Konfiguration, des Weiteren zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Überwachung des Leckstroms von 6.

Ausführliche Beschreibung
Wie erforderlich, werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbart Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind spezifische strukturelle und funktionale Details hier offenbart sind nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage für die Lehre ein Fachmann in der Technik, um die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise zu verwenden.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Fahrzeugstromverteilungssystem gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Ziffer 110 bezeichnet. Das Stromverteilungssystem 110 ist innerhalb eines Fahrzeugs 112 dargestellt und verbindet eine oder mehrere Stromquellen elektrisch mit einem Fahrzeugelektroniksystem 114. Das Stromverteilungssystem 110 umfasst zwei Stromquellen: eine Hauptbatterie 116 und eine Sekundärbatterie 118, gemäß der dargestellten Ausführungsform. Das Stromverteilungssystem 110 umfasst auch eine Batterieverbindungseinheit 120 und einen Sicherungskasten 122, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Batterieverbindungseinheit 120 umfasst eine Schaltereinheit 124, die einen oder mehrere Schalter umfasst, die die Batterien 116, 118 mit dem Fahrzeugelektroniksystem 114 verbinden/entkoppeln. Die Batterieverbindungseinheit 120 umfasst auch eine Steuerung 126 (dargestellt in 2) zur Steuerung der Schaltereinheit 124. In anderen Ausführungsformen ist das Stromverteilungssystem 110 in einem Fahrzeug implementiert, das eine einzelne Batterie 116 aufweist (dargestellt in den 5-7B).
Während des Fahrzeugbetriebs steuert die Steuerung 126 die Schaltereinheit 124, um elektrische Energie von den Batterien 116, 118 an verschiedene Verbraucher des Fahrzeugelektroniksystems 114 zu liefern, beispielsweise Antriebsstrang, Heizungs- und Kühlsysteme. Wenn das Fahrzeug 112 im Leerlauf ist oder nicht betrieben wird, steuert die Steuerung 126 die Schaltereinheit 124, um die Batterien 116, 118 zu öffnen und vom Fahrzeugelektroniksystem 114 zu trennen. Die Leistung der Schaltereinheit 124 kann mit der Zeit abnehmen, was letztendlich dazu führen kann, dass der Schalter nicht mehr richtig funktioniert, beispielsweise nicht mehr öffnen oder schließen kann. Vor einem solchen Funktionsverlust kann die Impedanz des offenen Schalters, d. h. die Impedanz des Schalters, wenn er offen ist, abnehmen und es ermöglichen, dass Strom durch den Schalter fließt oder leckt, wenn der Schalter offen ist. Die Batterieverbindungseinheit 120 überwacht diesen Leckstrom und benachrichtigt andere Fahrzeugsysteme, wenn der Leckstrom eine vorgegebene Leckstromschwelle überschreitet, damit die Schaltereinheit 124 gewartet werden kann, bevor es zu einem Verlust oder einer Verschlechterung der Funktionalität kommt.
Das Stromverteilungssystem 110 kann dem Fahrzeugelektroniksystem 114 unter Betriebsbedingungen einen hohen Strom zuführen, beispielsweise über hundert Ampere. Allerdings kann der momentane Leckstrom im Vergleich zum Betriebsstrom relativ gering sein. Beispielsweise kann der Leckstrom im Mikroampere-Bereich liegen. Stromsensoren, die den Strom im Mikro-Ampere-Bereich messen, können teuer und für einen Fahrzeugsensor nicht praktikabel sein. Die Batterieverbindungseinheit 120 umfasst eine Überwachungsschaltung 128 mit einem Speicherelement, das sich über die Zeit auflädt, um den Leckstrom zu überwachen, ohne einen solchen teuren Sensor zu verwenden. Die Steuerung 126 und der Überwachungsschaltkreis 128 können zusammen als Leckstrom-Überwachungssystem bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Batterieverbindungseinheit 120 die Schaltereinheit 124, die Steuerung 126 und die Überwachungsschaltung 128. Die Schaltereinheit 124 umfasst ein Paar von Schaltern, die gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration verbunden sind. Die Schaltereinheit 124 umfasst zwei komplementäre Zweige, einen ersten Zweig 130 und einen zweiten Zweig 132, die ähnliche Funktionen ausführen, d.h. die Batterien 116, 118 mit dem Fahrzeugelektroniksystem 114 verbinden, gemäß der dargestellten Ausführungsform. Die Zweige 130, 132 teilen sich die Leistungsübertragung, so dass bei einer Ausführungsform, die zwei Zweige aufweist, jeder Zweig 130, 132 etwa die Hälfte des Gesamtstroms bewältigen kann, was kostengünstigere Schalter ermöglichen kann. Obwohl als Paar von parallelen Zweigen dargestellt, umfassen andere Ausführungsformen der Batterieverbindungseinheit 120 einen einzelnen Zweig oder mehr als zwei Zweige.
Jeder Zweig 130, 132 umfasst gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen zwei in Reihe angeordnete Schalter. Der erste Zweig 130 umfasst einen ersten Schalter 134 und einen zweiten Schalter 136, und der zweite Zweig 132 umfasst einen dritten Schalter 138 und einen vierten Schalter 140. Jeder Schalter 134, 136, 138, 140 ist ein n-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (nMOSFET) gemäß der dargestellten Ausführungsform. Ein MOSFET ist ein dreipoliges Bauelement mit einer Source (S), einem Drain (D) und einem Gate (G). Jeder Zweig 130, 132 umfasst zwei Schalter, die gemäß der dargestellten Ausführungsform in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration mit gemeinsamer Source angeordnet sind. Diese Konfiguration ermöglicht einen bidirektionalen Stromfluss und ein Schließen durch jeden Zweig. Beispielsweise versorgen die Batterien 116, 118 das Fahrzeugelektroniksystem 114 mit Strom; und das Fahrzeugelektroniksystem 114 kann Vorrichtungen umfassen, die Strom erzeugen, beispielsweise einen Generator (nicht dargestellt), zum Laden der Batterien 116, 118.
Die Überwachungsschaltung 128 überwacht den Leckstrom über die Zeit. Die Überwachungsschaltung 128 umfasst ein Speicherelement, wie beispielsweise einen Kondensator 142, der mit der Schaltereinheit 124 verbunden ist und sich aufgrund des Empfangs des Leckstroms auflädt. Die Spannung über dem Kondensator (Vc) wird von der Steuerung 126 gemessen. In der dargestellten Ausführungsform umfasst die Überwachungsschaltung 128 einen Komparator 144, der Vc mit einer Referenzspannung (Vref) vergleicht, die von der Steuerung 126 zur Verfügung gestellt wird, wobei Vref einem vorgegebenen Schwellenwert für den Leckstrom entspricht. Wenn Vc nach einer vorgegebenen Zeitspanne Vref überschreitet, stellt der Komparator 144 ein Ausgangssignal (OUT) an die Steuerung 126 zur Verfügung, und die Steuerung 126 benachrichtigt andere Fahrzeugelektroniksysteme 114.
Die Überwachungsschaltung 128 umfasst einen ersten Messschalter (S1) und einen zweiten Messschalter (S2) zum Anschluss an den ersten Zweig 130 bzw. den zweiten Zweig 132 der Schaltereinheit. Die Überwachungsschaltung 128 umfasst auch einen Entladeschalter (S_D), der in Kombination mit dem Widerstand R_D parallel zu dem Kondensator 142 geschaltet ist, um den in dem Kondensator 142 gespeicherten Strom zu entladen.
Die Steuerung 126 stellt Steuersignale zur Verfügung, um jeden Schalter zu aktivieren/deaktivieren. Die Schaltereinheit 124 umfasst einen ersten Treiber 146, der gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen mit dem Gate des ersten Schalters 134 und mit dem Gate des zweiten Schalters 136 des ersten Zweigs 130 verbunden ist. Die Steuerung 126 stellt dem ersten Treiber 146 ein Steuersignal (E1) zur Verfügung, um den ersten Schalter 134 und den zweiten Schalter 136 kollektiv zu aktivieren/deaktivieren. Die Schaltereinheit 124 umfasst auch einen zweiten Treiber 148, der gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen mit dem Gate des dritten Schalters 138 und mit dem Gate des vierten Schalters 140 des zweiten Zweigs 132 verbunden ist. Die Steuerung 126 stellt dem zweiten Treiber 148 ein Steuersignal (E2) zur Verfügung, um den dritten Schalter 138 und den vierten Schalter 140 gemeinsam zu aktivieren/deaktivieren. In anderen Ausführungsformen umfasst die Batterieverbindungseinheit 120 einen Treiber zur Ansteuerung jedes Schalters (nicht dargestellt), und die Steuerung 126 stellt jedem Treiber ein Steuersignal zur Verfügung, beispielsweise E1a, E1b, E2a und E2b. Obwohl als separate Komponenten dargestellt, kann die Steuerung 126 die Treiberfunktionalität umfassen, und die Steuerung 126 kann Steuersignale direkt an die Schalter zur Verfügung stellen.
Die Steuerung 126 stellt ein Steuersignal (M1) für den ersten Messschalter (S1) und ein Steuersignal (M2) für den zweiten Messschalter (S2) zur Verfügung, um Teile der Überwachungsschaltung 128 durch jeden Schalter zu aktivieren/deaktivieren. Die Steuerung 126 kann S1 und S2 unabhängig voneinander steuern, um verschiedene Überwachungskonfigurationen zu erzeugen, umfassend: beide Schalter aktiviert; beide Schalter deaktiviert; eine Konfiguration der Überwachungsschaltung A, bei der S1 aktiviert und S2 deaktiviert ist; und eine Konfiguration der Überwachungsschaltung B, bei der S2 aktiviert und S1 deaktiviert ist. Die Steuerung 126 stellt auch ein Steuersignal (R) für den Entladeschalter (S_D) zur Verfügung, um die Überwachungsschaltung zurückzusetzen.
Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren zur Überwachung des Leckstroms des Fahrzeugstromverteilungssystems 110 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Ziffer 300 bezeichnet. Das Verfahren wird unter Verwendung von Softwarecode implementiert, der gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen in der Steuerung 126 enthalten ist. Die Steuerung 126 umfasst im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Prozessoren, Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (beispielsweise FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, die miteinander zusammenwirken, um eine Reihe von Operationen durchzuführen. Die Steuerung 126 umfasst auch vorbestimmte Daten oder „Nachschlagetabellen“, die gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen im Speicher gespeichert sind. Während das Verfahren anhand eines Flussdiagramms beschrieben wird, das mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schritten dargestellt ist, können in einer oder mehreren anderen Ausführungsformen ein oder mehrere Schritte weggelassen und/oder auf andere Weise ausgeführt werden.
In Schritt 302 bestimmt die Steuerung 126, dass sich das Fahrzeug 112 im Leerlauf befindet. Wenn sich das Fahrzeug 112 im Leerlauf befindet, zieht das Fahrzeugelektroniksystem 114 keinen hohen Strom aus den Batterien 116, 118. Die Steuerung 126 kommuniziert mit anderen Fahrzeugsteuerungen und/oder -systemen (nicht dargestellt), beispielsweise über einen CAN-Bus, und bestimmt in Schritt 302 auf der Grundlage von Signalen, die von diesen anderen Systemen empfangen werden, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen, dass sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet. Beispielsweise kann die Steuerung 126 feststellen, dass sich das Fahrzeug im Leerlauf befindet, basierend auf Signalen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, den Schlüsselstatus und/oder die Gangwahl anzeigen. In Schritt 306 deaktiviert die Steuerung 126 beide Zweige der Schaltereinheit 124, d. h. den ersten Zweig 130 und den zweiten Zweig 132.
4 ist ein Schaltplan des Stromverteilungssystems 110, das in einem Fahrzeug 112 implementiert ist, das zwei Batterien aufweist, beispielsweise die Hauptbatterie 116 und die Sekundärbatterie 118. Die Schalter 134, 136, 138, 140 sind gemäß der dargestellten Ausführungsform aktive High-nMOSFETs. Die Steuerung sperrt den ersten Zweig 130 der Schaltereinheit 124, indem sie dem ersten Treiber 146 ein Steuersignal (E1) mit niedriger Spannung („0“) zur Verfügung stellt, das wiederum den ersten Schalter 134 und den zweiten Schalter 136 öffnet. Die Steuerung deaktiviert den zweiten Zweig 132 der Schaltereinheit 124, indem sie ein Niederspannungs-Steuersignal („0“) an den zweiten Treiber 148 zur Verfügung stellt, der wiederum den dritten Schalter 138 und den vierten Schalter 140 öffnet.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, setzt die Steuerung 126 in Schritt 308 die Überwachungsschaltung 128 zurück. Das Speicherelement 142 der Überwachungsschaltung 128 kann mit der Zeit Energie ansammeln. Wenn er aktiviert ist, entlädt der Entladeschalter S_D die im Speicherelement 142 gespeicherte Energie, indem er einen parallelen Pfad zur Erde mit einer niedrigeren Impedanz zur Verfügung stellt. Bei dem Entladeschalter So handelt es sich gemäß der dargestellten Ausführungsform um einen nMOSFET mit aktivem Hochpegel. Die Steuerung setzt die Überwachungsschaltung 128 zurück, indem sie dem Entladeschalter (S_D) ein Steuersignal (R) mit hoher Spannung („1“) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu aktivieren (zu schließen). Dann, nach einer vorgegebenen Zeit, stellt die Steuerung ein Steuersignal (R) mit niedriger Spannung („0“) an den Entladeschalter (S_D ) zur Verfügung, um den Schalter zu deaktivieren (öffnen).
In Schritt 310 aktiviert die Steuerung 126 die Überwachungsschaltung 128. Der erste Messschalter (S1) und der zweite Messschalter (S2) sind aktive Low-p-Kanal-MOSFETs (pMOSFETs) gemäß der dargestellten Ausführungsform. Die Steuerung ermöglicht die Überwachung des ersten Zweigs 130 der Schaltereinheit 124, indem sie ein Steuersignal (M1) mit niedriger Spannung („0“) an den ersten Messschalter (S1) zur Verfügung stellt, der seinerseits den Schalter schließt. Bei geschlossenem ersten Messschalter S1 fließt der Leckstrom (I_L1) des ersten Zweigs vom offenen ersten Schalter 134 und zweiten Schalter 136 für eine vorgegebene Zeit zur Überwachungsschaltung 128, wie durch die gestrichelte Linie 150 dargestellt.
Die Steuerung 126 ermöglicht auch die Überwachung des zweiten Zweigs 132 der Schaltereinheit 124 gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen, indem sie dem zweiten Messschalter (S2) ein Steuersignal (M2) mit niedriger Spannung („0“) zur Verfügung stellt, das wiederum den Schalter schließt. Wenn der zweite Messschalter S2 geschlossen ist, fließt der Leckstrom (I_L2) des zweiten Zweigs vom offenen dritten Schalter 138 und vierten Schalter 140 zur Überwachungsschaltung 128, wie durch die gestrichelte Linie 152 dargestellt.
In Schritt 312 vergleicht die Steuerung 126 den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 142 mit einer Referenzspannung (Vref). Vc wird im Laufe der Zeit aufgrund der Akkumulation des Leckstroms aus dem ersten Zweig (I_L1) und dem zweiten Zweig (I_L2) gemäß Gleichung 1 ansteigen: $V_{C} = \frac{1}{C} I_{L} Δ t$
Wobei C die Kapazität des Kondensatorspeicherelements 142 darstellt und I_L die Summe des Leckstroms des ersten Zweigs (I_L1) und des Leckstroms des zweiten Zweigs (I_L2) darstellt. At steht für eine vorgegebene Zeitspanne zum Laden des Kondensators. Wenn die Steuerung 126 feststellt, dass Vc in Schritt 312 größer als Vref ist, geht die Steuerung 126 zu Schritt 314 über und erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Warnung oder einen Fehler in Verbindung mit der Schaltereinheit 124 anzeigt. Wenn Vc jedoch nicht größer als Vref ist, fährt die Steuerung 126 mit Schritt 316 fort, um die Analyse abzuschließen.
In einer Ausführungsform ist beispielsweise die Referenzspannung (Vref), die mit der Überwachung aller vier Schalter 134, 136, 138, 140 zur gleichen Zeit verbunden ist, gleich 40 Volt, die Kapazität (C) ist gleich 100 Mikro-Farad (µF), und die vorbestimmte Zeitdauer (DELTAt) ist gleich 100 Sekunden. Die 40 V werden als Bezugsgrenze wie folgt berechnet, wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h., Wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h. der Datenblatt-Leckstrom für den MOSFET) 10 uA und 40 uA für vier Schalter beträgt, ist die maximale Leckladung (Q) gleich 4,0 Millicoulomb (Q = 40uA*100s = 4mQ), und die resultierende Kondensatorspannung (Vc) ist gleich 40 V (Vc = Q / C = 4,0mQ / 100 uF = 40 V), während der Leckstrom unter dem Datenblatt-Grenzwert liegt (d. h. nicht degradiert). Wenn also eine Kondensatorspannung (Vc), die höher als (Vref) ist, vor der vorbestimmten Zeitspanne (Δt) beobachtet wird, zeigt dies an, dass der MOSFET-Leckstrom über dem Datenblatt-Grenzwert liegt und die Degradation bereits begonnen hat, und die Steuerung erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Warnung oder einen Fehler in Verbindung mit der Schaltereinheit 124 anzeigt.
In einer anderen Ausführungsform ist die Referenzspannung (Vref), die mit der Überwachung aller vier Schalter 134, 136, 138, 140 zur gleichen Zeit verbunden ist, gleich 10 Volt, die Kapazität (C) ist gleich 100 Mikro-Farad (µF), und die vorbestimmte Zeitdauer (Δt) ist gleich 25 Sekunden. Die 10 V werden als Bezugsgrenze wie folgt berechnet, wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h., Wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h. der Leckstrom des Datenblatts für den MOSFET) 10 uA und 40 uA für vier Schalter beträgt, ist die maximale Leckladung (Q) gleich 1,0 Millicoulomb (Q = 40uA*25s = 1mQ) und die resultierende Kondensatorspannung (Vc) gleich 10 V (Vc = Q / C = 1,0mQ / 100 uF = 10 V), während der Leckstrom unter dem Grenzwert des Datenblatts liegt (d. h. nicht degradiert ist).
Obwohl die obigen Schritte das gleichzeitige Analysieren beider Zweige der Schaltereinheit 124 beschreiben, analysiert die Steuerung 126 in anderen Ausführungsformen der Batterieverbindungseinheit 120 jeden Zweig der Schaltereinheit 124 separat. Bei einem solchen Ansatz kann die Steuerung 126 verschiedene Warnungen zur Verfügung stellen, beispielsweise eine, die mit den Schaltern des ersten Zweigs 130 verbunden ist, und eine, die mit den Schaltern des zweiten Zweigs 132 verbunden ist. In anderen Ausführungsformen kann die Steuerung 126 Vc in ihrem Speicherfür eine spätere Bezugnahme speichern. Zum Beispiel kann die Steuerung 126 Vc mit einem oder mehreren zuvor gemessenen Vc-Werten vergleichen, um eine Tendenz oder eine Änderungsrate von Vc zu beobachten. Mit einem solchen Ansatz kann die Steuerung 126 in der Lage sein, eine Änderungsrate von Vc mit einem vorbestimmten Wert für die Änderungsrate zu vergleichen und einen Fehler zu erzeugen, bevor Vc den Vref-Schwellenwert erreicht.
In einer Ausführungsform analysiert die Steuerung 126 jeden Zweig der Schaltereinheit 124 separat. Nach dem Deaktivieren beider Zweige der Schaltereinheit 124 in Schritt 306 geht die Steuerung 126 zu Schritt 318 über und deaktiviert den ersten Messschalter (S1) und den zweiten Messschalter (S2), wenn einer der beiden Schalter gerade aktiviert ist, und setzt dann die Überwachungsschaltung 128 zurück. Auch hier setzt die Steuerung die Überwachungsschaltung 128 zurück, indem sie dem Entladeschalter (S_D) ein Steuersignal (R) mit hoher Spannung („1“) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu aktivieren (zu schließen), und dann, nach einer vorgegebenen Zeit, dem Entladeschalter (S_D) ein Steuersignal (R) mit niedriger Spannung („0“) zur Verfügung stellt, um ihn zu deaktivieren (zu öffnen). Als nächstes aktiviert die Steuerung 126 die Überwachungsschaltung A, indem sie ein Niederspannungs-Steuersignal („0“) an den ersten Messschalter (S1) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu schließen. Wenn der erste Messschalter S1 geschlossen und der zweite Messschalter S2 geöffnet ist, fließt der Leckstrom des ersten Zweigs (I_L1) zur Überwachungsschaltung A, der Leckstrom des zweiten Zweigs (I_L2) jedoch nicht.
In Schritt 320 vergleicht die Steuerung 126 den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 142 mit einer zweiten Referenzspannung (Vref_2) für die vorgegebene Zeit (Δt). In einer Ausführungsform ist Vref_2 gleich der Hälfte von Vref, wie oben mit Bezug auf Schritt 312 beschrieben. Zum Beispiel kann, wie oben beschrieben, Vref in Verbindung mit der Überwachung aller vier Schalter 134, 136, 138, 140 zur gleichen Zeit gleich 40 Volt sein. Die zweite Referenzspannung (Vref_2), die mit der gleichzeitigen Überwachung eines Zweigs (zwei Schalter) verbunden ist, kann gleich 20 Volt sein, die Kapazität (C) ist gleich 100 Mikro-Farad (µF), und die vorbestimmte Zeitdauer (Δt) ist gleich 100 Sekunden. Die 20 V werden als Bezugsgrenze wie folgt berechnet, wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h., Wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h. der Datenblatt-Leckstrom für den MOSFET) 10 uA und 20 uA für zwei Schalter beträgt, ist die maximale Leckladung (Q) gleich 2,0 Millicoulomb (Q = 20uA*100s = 2mQ) und die resultierende Kondensatorspannung (Vc) gleich 20 V (Vc = Q / C = 2,0mQ / 100 uF = 20 V), während der Leckstrom unter dem Datenblatt-Grenzwert liegt (d. h. nicht degradiert). Vc erhöht sich im Laufe der Zeit aufgrund der Akkumulation des Leckstroms aus dem ersten Zweig (I_L1) gemäß Gleichung 1 (siehe oben). Dabei steht C für die Kapazität des Kondensatorspeicherelements 142 und I_L für den Leckstrom des ersten Zweigs (I_L1). Δt steht für die vorgegebene Zeitspanne zum Laden des Kondensators.
In einer anderen Ausführungsform vergleicht die Steuerung 126 den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 142 mit der Referenzspannung (Vref) für eine zweite vorbestimmte Zeit (Δt_2), wobei Δt_2 gleich dem doppelten DETLAt ist, wie oben mit Bezug auf Schritt 312 beschrieben. Zum Beispiel ist in einer Ausführungsform die vorbestimmte Zeitperiode (Δt) gleich 100 Sekunden und die zweite vorbestimmte Zeitperiode (Δt_2) gleich 200 Sekunden, und die Referenzspannung (Vref), die mit der Überwachung eines Zweigs (zwei Schalter) verbunden ist, ist gleich 40 Volt. Die 40 V werden als Referenzgrenze wie folgt berechnet, wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d. h., Wenn der maximale Leckstrom für jeden Schalter (d.h. der Datenblatt-Leckstrom für den MOSFET) 10 uA und 20 uA für zwei Schalter beträgt, ist die maximale Leckladung (Q) gleich 4,0 Milli-Coulomb (Q = 20uA*200s = 4mQ) und die resultierende Kondensatorspannung (Vc) gleich 40 V (Vc = Q / C = 4,0mQ / 100 uF = 40 V), während der Leckstrom unter dem Datenblatt-Grenzwert liegt (d.h. nicht beeinträchtigt ist).
Wenn die Steuerung 126 in Schritt 320 feststellt, dass Vc zu der vorbestimmten Zeit größer als Vref_2 ist (oder dass Vc für eine zweite vorbestimmte Zeit größer als Vref ist), geht die Steuerung 126 zu Schritt 322 über und erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Warnung oder einen Fehler anzeigt, der mit dem ersten Zweig 130 der Schaltereinheit 124 verbunden ist.
Wenn die Steuerung 126 feststellt, dass Vc in Schritt 320 nicht größer als Vref_2 ist, geht die Steuerung 126 zu Schritt 324 über und deaktiviert die Überwachungsschaltung A, setzt die Überwachungsschaltung zurück und aktiviert dann die Überwachungsschaltung B. Die Steuerung 126 deaktiviert die Überwachungsschaltung A, indem sie ein Hochspannungs-(„1“) Steuersignal (M1) an den ersten Messschalter (S1) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu öffnen. Dann setzt die Steuerung 126 die Überwachungsschaltung 128 zurück, indem sie ein Hochspannungs- („1“) Steuersignal (R) an den Entladeschalter (So) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu aktivieren (zu schließen), und dann ein Niederspannungs- („0“) Steuersignal (R) an den Entladeschalter (So) zur Verfügung stellt, um den Schalter nach einer vorgegebenen Zeit zu deaktivieren (zu öffnen). Die Steuerung 126 aktiviert die Überwachungsschaltung B, indem sie ein Niederspannungs-Steuersignal („0“) an den zweiten Messschalter (S2) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu schließen. Wenn der zweite Messschalter S2 geschlossen und der erste Messschalter S1 geöffnet ist, fließt der Leckstrom (I_L2) des zweiten Zweigs zur Überwachungsschaltung B, der Leckstrom (I_L1) des ersten Zweigs jedoch nicht, und zwar für eine vorgegebene Zeit.
In Schritt 326 vergleicht die Steuerung 126 erneut den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 142 mit der zweiten Referenzspannung (Vref_2) für die zweite vorbestimmte Zeit (Δt_2). Vc steigt mit der Zeit aufgrund der Akkumulation des Leckstroms aus dem zweiten Zweig (I_L2) gemäß Gleichung 1 (siehe oben) an. Dabei steht C für die Kapazität des Kondensatorspeicherelements 142 und I_L für den Leckstrom des zweiten Zweigs (I_L2). Δt_2 stellt eine zweite vorbestimmte Zeitspanne zum Laden des Kondensators dar. Wenn die Steuerung 126 in Schritt 326 feststellt, dass Vc größer als Vref_2 ist, geht die Steuerung 126 zu Schritt 328 über und erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Warnung oder einen Fehler in Verbindung mit dem zweiten Zweig 132 der Schaltereinheit 124 anzeigt. Wenn jedoch Vc nicht größer als Vref ist, fährt die Steuerung 126 mit Schritt 330 fort, um das Verfahren abzuschließen.
In einer anderen Ausführungsform führt die Steuerung 126 die Schritte 318-330 nach Schritt 312 oder Schritt 314 aus. In einer Ausführungsform führt die Steuerung 126 nach dem Erkennen eines Fehlers an der Schaltereinheit 124 die Schritte 318-330 durch, um den Fehler weiter zu diagnostizieren, d.h. um festzustellen, ob der Fehler mit dem ersten Zweig 130 und/oder dem zweiten Zweig 132 verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf 5 wird ein Fahrzeugstromverteilungssystem gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Ziffer 510 bezeichnet. Das Stromverteilungssystem 510 ist innerhalb eines Fahrzeugs 512 dargestellt und verbindet eine Stromquelle, beispielsweise die Hauptbatterie 516, elektrisch mit einem Fahrzeugelektroniksystem 514.
Das Stromverteilungssystem 510 umfasst die Hauptbatterie 516, eine Batterieverbindungseinheit 520 und einen Sicherungskasten 522, gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Ähnlich wie das Stromverteilungssystem 110 kann das Stromverteilungssystem 510 Elemente 524, 526, 528, 530, 532, 534, 536, 538, 540, 542, 544, 546, 548, 550, 552 umfassen, die mit dem Betrieb der oben beschriebenen Elemente 124, 126, 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140, 142, 144, 146, 148, 150, 152 übereinstimmen. Die Batterieverbindungseinheit 520 umfasst eine Schaltereinheit 524, die einen oder mehrere Schalter umfasst, die die Batterie 516 mit dem Fahrzeugelektroniksystem 514 verbinden/entkoppeln. Die Batterieverbindungseinheit 520 umfasst auch eine Steuerung 526 (dargestellt in 7A-7B) zur Steuerung der Schaltereinheit 524.
Unter Bezugnahme auf 6 wird ein Verfahren zur Überwachung des Leckstroms des Fahrzeugstromverteilungssystems 510 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt und allgemein mit der Ziffer 600 bezeichnet. Das Verfahren wird unter Verwendung von Softwarecode implementiert, der gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen in der Steuerung 526 enthalten ist. Die Steuerung 526 umfasst im Allgemeinen eine beliebige Anzahl von Prozessoren, Mikroprozessoren, ASICs, ICs, Speicher (beispielsweise FLASH, ROM, RAM, EPROM und/oder EEPROM) und Softwarecode, die miteinander zusammenwirken, um eine Reihe von Operationen durchzuführen. Die Steuerung 526 umfasst auch vorbestimmte Daten oder „Nachschlagetabellen“, die gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen im Speicher gespeichert sind. Während das Verfahren anhand eines Flussdiagramms beschrieben wird, das mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Schritten dargestellt ist, können in einer oder mehreren anderen Ausführungsformen ein oder mehrere Schritte weggelassen und/oder auf andere Weise ausgeführt werden.
In Schritt 602 stellt die Steuerung 526 fest, dass sich das Fahrzeug 512 im Leerlauf befindet. Wenn sich das Fahrzeug 512 im Leerlauf befindet, zieht das Fahrzeugelektroniksystem 114 keinen hohen Strom von der Hauptbatterie 116. In Schritt 606 sperrt die Steuerung 126 einen Zweig und aktiviert den anderen Zweig der Schaltereinheit 524. Das Stromverteilungssystem 510 kann in einem Fahrzeug verwendet werden, das eine einzige Hauptbatterie 516 aufweist. In einer solchen Anwendung kann das Stromverteilungssystem 510 jeweils einen Zweig der Schaltereinheit 524 deaktivieren, um sicherzustellen, dass noch Energie zur Steuerung der verschiedenen Schalter zur Verfügung steht.
7A ist ein Schaltplan des Stromverteilungssystems 510, das in einem Fahrzeug 512 implementiert ist, das eine Batterie, die Hauptbatterie 516, aufweist, und bei dem der erste Zweig 530 aktiviert und der zweite Zweig 532 deaktiviert ist. Auch hier sind die Schalter 534, 536, 538, 540 gemäß der dargestellten Ausführungsform aktive High-nMOSFETs. Die Steuerung 526 aktiviert den ersten Zweig 530 der Schaltereinheit 524, indem sie dem ersten Treiber 546 ein Hochspannungs- („1“) Steuersignal (E1) zur Verfügung stellt, das wiederum den ersten Schalter 534 und den zweiten Schalter 536 schließt. Die Steuerung 526 deaktiviert den zweiten Zweig 532 der Schaltereinheit 524, indem sie ein Steuersignal (E2) mit niedriger Spannung („0“) an den zweiten Treiber 548 zur Verfügung stellt, der wiederum den dritten Schalter 538 und den vierten Schalter 540 öffnet. Der aktivierte erste Zweig 530 stellt einen Versorgungspfad für den vierten Schalter 540 im deaktivierten zweiten Zweig 532 zur Verfügung. Andernfalls gibt es keinen Pfad für einen Leckstrom, der durch den vierten Schalter 540 und S2 fließt, um den Kondensator 542 zu laden.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7A setzt die Steuerung 526 in Schritt 608 die Überwachungsschaltung 528 zurück, indem sie ein Hochspannungs-Steuersignal („1“) an den Entladeschalter (So) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu aktivieren (zu schließen). Dann, nach einer vorbestimmten Zeit, stellt die Steuerung ein Steuersignal (R) mit niedriger Spannung („0“) an den Entladeschalter (S_D) zur Verfügung, um den Schalter zu deaktivieren (zu öffnen).
In Schritt 610 aktiviert die Steuerung 526 die Überwachungsschaltung 528 in Bezug auf den zweiten Zweig 532. Die Steuerung 526 ermöglicht die Überwachung des zweiten Zweigs 532 der Schaltereinheit 524, indem sie ein Steuersignal (M2) mit niedriger Spannung („0“) an den zweiten Messschalter (S2) zur Verfügung stellt, der seinerseits den Schalter schließt. Wenn der zweite Messschalter S2 geschlossen ist, fließt der Leckstrom (I_L2) des zweiten Zweigs vom offenen dritten Schalter 538 und vierten Schalter 540 zur Überwachungsschaltung 528, wie durch die gestrichelte Linie 552 dargestellt.
In Schritt 612 vergleicht die Steuerung 526 den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 542 mit einer zweiten Referenzspannung (Vref_2) für die vorgegebene Zeit (Δt). Vc steigt mit der Zeit durch die Akkumulation des Leckstroms aus dem zweiten Zweig (I_L2) gemäß Gleichung 1 (siehe oben) an. Dabei steht C für die Kapazität des Kondensatorspeicherelements 142 und I_L für den Leckstrom eines Zweigs. In einer oder mehreren Ausführungsformen vergleicht die Steuerung 526 Vc mit einer zweiten Referenzspannung (Vref_2), die kleiner als Vref ist, wenn die Steuerung 526 den Leckstrom von einem einzelnen Zweig auswertet. In einer anderen Ausführungsform vergleicht die Steuerung 526 in Schritt 612 Vc mit Vref für die zweite vorbestimmte Zeit (Δt_2).
Wenn die Steuerung 526 in Schritt 612 feststellt, dass Vc größer als Vref_2 ist, fährt die Steuerung 526 mit Schritt 614 fort und erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Warnung oder einen Fehler anzeigt, der mit dem zweiten Zweig 532 der Schaltereinheit 524 verbunden ist. Wenn Vc jedoch nicht größer als Vref_2 ist, geht die Steuerung 526 zu Schritt 616 über, um festzustellen, ob alle Zweige der Schaltereinheit geprüft wurden. Wenn nicht alle Zweige geprüft wurden, fährt die Steuerung 526 mit Schritt 618 fort, deaktiviert den nicht getesteten Zweig und aktiviert den zuvor getesteten Zweig.
7B ist ein Schaltplan des Stromverteilungssystems 510, das in einem Fahrzeug 512 implementiert ist, das eine Batterie, die Hauptbatterie 516, aufweist, und bei dem der erste Zweig 530 deaktiviert und der zweite Zweig 532 aktiviert ist. Auch hier sind die Schalter 534, 536, 538, 540 gemäß der dargestellten Ausführungsform aktive High-nMOSFETs. Die Steuerung 526 deaktiviert den ersten Zweig 530 der Schaltereinheit 524, indem sie dem ersten Treiber 546 ein Steuersignal (E1) mit niedriger Spannung („0“) zur Verfügung stellt, das wiederum den ersten Schalter 534 und den zweiten Schalter 536 öffnet. Die Steuerung 526 aktiviert den zweiten Zweig 532 der Schaltereinheit 524, indem sie ein Steuersignal (E2) mit hoher Spannung („1“) an den zweiten Treiber 548 zur Verfügung stellt, der wiederum den dritten Schalter 538 und den vierten Schalter 540 schließt.
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7B setzt die Steuerung 526 in Schritt 608 die Überwachungsschaltung 528 erneut zurück, indem sie ein Hochspannungs-Steuersignal („1“) an den Entladeschalter (S_D) zur Verfügung stellt, um den Schalter zu aktivieren (zu schließen). Dann, nach einer vorgegebenen Zeit, stellt die Steuerung ein Niederspannungs-Steuersignal („0“) an den Entladeschalter (S_D) zur Verfügung, um den Schalter zu deaktivieren (öffnen).
In Schritt 610 aktiviert die Steuerung 526 die Überwachungsschaltung 528 in Bezug auf den ersten Zweig 530. Die Steuerung 526 ermöglicht die Überwachung des ersten Zweigs 530 der Schaltereinheit 524, indem sie ein Niederspannungs-Steuersignal („0“) an den ersten Messschalter (S1) zur Verfügung stellt, der wiederum den Schalter schließt. Wenn der erste Messschalter S1 geschlossen ist, fließt der Leckstrom (I_L1) des ersten Zweigs vom offenen ersten Schalter 534 und zweiten Schalter 536 zur Überwachungsschaltung 528, wie durch die gestrichelte Linie 550 dargestellt.
In Schritt 612 vergleicht die Steuerung 526 erneut den Spannungsabfall (Vc) über dem Speicherelement 542 mit einer zweiten Referenzspannung (Vref_2) für die vorbestimmte Zeit (At) oder vergleicht alternativ Vc mit Vref für die zweite vorbestimmte Zeit (Δt_2). Vc steigt mit der Zeit durch die Akkumulation des Leckstroms aus dem ersten Zweig (I_L1) gemäß Gleichung 1 (siehe oben). Dabei steht C für die Kapazität des Kondensatorspeicherelements 542 und I_L für den Leckstrom eines Zweigs.
Wenn die Steuerung 526 in Schritt 612 feststellt, dass Vc größer als Vref_2 ist, fährt die Steuerung 526 mit Schritt 614 fort und erzeugt ein Ausgangssignal, das einen Alarmfehler anzeigt, der dem ersten Zweig 530 der Schaltereinheit 524 zugeordnet ist. Wenn jedoch Vc nicht größer als Vref ist, geht die Steuerung 526 zu Schritt 616 über, um erneut zu bestimmen, ob alle Zweige der Schaltereinheit getestet wurden. Sobald alle Zweige getestet wurden, fährt die Steuerung 526 mit Schritt 620 fort, um das Verfahren abzuschließen.
Während oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist es nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Vielmehr sind die in der Spezifikation verwendeten Wörter eher beschreibend als einschränkend, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.

Claims

Batterieverbindungseinheit, umfassend: einen ersten Zweig, der angepasst ist, eine erste Batterie mit wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast zu verbinden, wobei der erste Zweig wenigstens einen ersten Zweigschalter umfasst, um den Stromfluss entlang des ersten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren; einen zweiten Zweig, der parallel zu dem ersten Zweig geschaltet ist, wobei der zweite Zweig wenigstens einen zweiten Zweigschalter umfasst, um den Stromfluss entlang des zweiten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren; ein Speicherelement; einen ersten Messschalter, der zwischen dem ersten Zweig und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren; einen zweiten Messschalter, der zwischen dem zweiten Zweig und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements zu aktivieren/deaktivieren; und einen Prozessor, der programmiert ist zum: Deaktivieren von wenigstens dem ersten Zweig und/oder dem zweiten Zweig; Aktivieren von wenigstens dem ersten Messschalter und/oder dem zweiten Messschalter, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem wenigstens einen deaktivierten Zweig zu laden; und Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schalterfehler anzeigt, als Reaktion auf eine Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom verbunden ist, der eine Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine erste Zweigschalter einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter umfasst, und wobei der erste Messschalter zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter angeschlossen ist.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 2, wobei der erste Schalter und der zweite Schalter Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) umfassen, die in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration mit gemeinsamer Quelle angeordnet sind.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 1, wobei der wenigstens eine zweite Zweigschalter einen dritten Schalter und einen vierten Schalter umfasst, und wobei der zweite Messschalter zwischen dem dritten Schalter und dem vierten Schalter angeschlossen ist.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 4, wobei der dritte Schalter und der vierte Schalter Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) umfassen, die in einer Rücken-an-Rücken-Konfiguration mit gemeinsamer Quelle angeordnet sind.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Entladeschalter, der so konfiguriert ist, dass er das Speicherelement entlädt, wenn der Entladeschalter aktiviert ist, wobei der Prozessor femer so programmiert ist, dass er den Entladeschalter aktiviert, um die in dem Speicherelement gespeicherte Energie zu entladen, bevor er den ersten Messschalter und/oder den zweiten Messschalter aktiviert.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 1, wobei der erste Zweig angepasst ist, um die erste Batterie mit der zweiten Batterie zu verbinden, wobei der Prozessor des Weiteren programmiert ist zum: Deaktivieren sowohl des ersten Zweigs als auch des zweiten Zweigs; Aktivieren sowohl des ersten Messschalters als auch des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom aus dem gesperrten ersten Zweig und dem gesperrten zweiten Zweig zu laden; und Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom von dem gesperrten ersten Zweig und dem gesperrten zweiten Zweig verbunden ist, die Referenzspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 7, wobei der Prozessor des Weiteren programmiert ist zum: Deaktivieren, als Reaktion auf das Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler anzeigt, des zweiten Messschalter; und Erzeugen eines erstes Ausgangssignals, das einen ersten Zweigschalterfehler anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung eine zweite Referenzspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 8, wobei der Prozessor des Weiteren programmiert ist zum: Deaktivieren des ersten Messschalters; Aktivieren des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom aus dem deaktivierten zweiten Zweig zu laden; und Erzeugen eines zweiten Ausgangssignals, das einen Fehler des Schalters des zweiten Zweigs anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Spannung des Speicherelements die zweite Referenzspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitperiode überschreitet, wobei die zweite Referenzspannung gleich der Hälfte der Referenzspannung ist.
Batterieverbindungseinheit, umfassend: wenigstens einen Zweig, der angepasst ist, eine erste Batterie mit wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast zu verbinden, wobei der wenigstens eine Zweig umfasst: einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, der mit dem ersten Schalter entlang des wenigstens einen Zweigs in Reihe geschaltet ist, um einen bidirektionalen Stromfluss zu aktivieren/deaktivieren; ein Speicherelement; und einen ersten Messschalter, der zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter des wenigstens einen Zweigs und dem Speicherelement angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements mit dem Leckstrom des ersten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 10, wobei der wenigstens eine Zweig umfasst: einen ersten Zweig, der den ersten Schalter und den zweiten Schalter umfasst; einen zweiten Zweig, der parallel zu dem ersten Zweig geschaltet ist, wobei der zweite Zweig einen dritten Schalter und einen vierten Schalter umfasst, die entlang des zweiten Zweigs in Reihe geschaltet sind, um einen bidirektionalen Stromfluss zu aktivieren/deaktivieren; und wobei die Batterieverbindungseinheit des Weiteren einen zweiten Messschalter umfasst, der zwischen dem dritten Schalter und dem vierten Schalter des zweiten Zweigs und des Speicherelements angeschlossen ist, um das Laden des Speicherelements mit dem Leckstrom des zweiten Zweigs zu aktivieren/deaktivieren.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend: eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Deaktivieren wenigstens des ersten Zweigs und/oder des zweiten Zweigs; Aktivieren wenigstens des ersten Messschalters und/oder des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem wenigstens einen deaktivierten Zweig zu laden; und Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schalterfehler anzeigt, als Reaktion auf eine Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom verbunden ist, der eine Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 12, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler anzeigt, als Reaktion auf eine Änderungsrate der Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom verbunden ist, der einen vorbestimmten Änderungsratenwert überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Deaktivieren sowohl des ersten Zweigs als auch des zweiten Zweigs; Deaktivieren des zweiten Messschalters; Aktivieren des ersten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom aus dem deaktivierten ersten Zweig zu laden; und Erzeugen eines ersten Ausgangssignals, das einen Fehler des Schalters des ersten Zweigs anzeigt, als Reaktion auf eine Speicherelementspannung, die eine zweite Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 11, des Weiteren umfassend eine Steuerung, die konfiguriert ist zum: Deaktivieren einen des ersten Zweigs und des zweiten Zweigs; Aktivieren des anderen von dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig; Aktivieren einen von dem ersten Messschalter und dem zweiten Messschalter, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem gesperrten Zweig zu laden; und Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schalterfehler in dem gesperrten Zweig anzeigt, der dem aktivierten Messschalter zugeordnet ist, als Reaktion auf eine Speicherelementspannung, die eine zweite Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Batterieverbindungseinheit nach Anspruch 15, wobei die Steuerung ferner konfiguriert ist zum: Deaktivieren des anderen von dem ersten Zweig und dem zweiten Zweig; Aktivieren des zuvor deaktivierten ersten Zweig oder den zweiten Zweig; Aktivieren des anderen des ersten Messschalters und des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom aus dem deaktivierten Zweig zu laden; und Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler in dem gesperrten Zweig anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung die zweite Referenzspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Verfahren zur Überwachung des Leckstroms eines Stromverteilungssystems, umfassend: Bereitstellen einer Batterieverbindungseinheit mit einem ersten Zweig-Schalter zum Aktivieren/Deaktivieren eines bidirektionalen Stromflusses zwischen einer ersten Batterie und wenigstens einer zweiten Batterie und/oder einer Fahrzeuglast, und einem zweiten Zweig-Schalter zum Aktivieren/Deaktivieren eines bidirektionalen Stromflusses zwischen der ersten Batterie und der wenigstens einen von der zweiten Batterie und der Fahrzeuglast; Bereitstellen einer Überwachungsschaltung mit einem Speicherelement, einem ersten Messschalter, der zwischen den ersten Zweigschalter und das Speicherelement geschaltet ist, um das Laden des Speicherelementes zu aktivieren/deaktivieren, und einem zweiten Messschalter, der zwischen den zweiten Zweigschalter und das Speicherelement geschaltet ist, um das Laden des Speicherelementes zu aktivieren/deaktivieren; Deaktivieren von wenigstens dem ersten Zweigschalter und/oder dem zweiten Zweigschalter; Aktivieren von wenigstens dem ersten Messschalter und/oder dem zweiten Messschalter, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem wenigstens einen deaktivierten Zweigschalter zu laden; und Erzeugen eines Ausgangssignals, das einen Schalterfehler anzeigt, als Reaktion darauf, dass eine Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom verbunden ist, eine Referenzspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: Deaktivieren sowohl des ersten Zweigschalters als auch des zweiten Zweigschalters; und Aktivieren sowohl des ersten Messschalters als auch des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem deaktivierten ersten Zweigschalter und dem deaktivierten zweiten Zweigschalter zu laden; und Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler anzeigt, in Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung, die mit dem Leckstrom von dem gesperrten ersten Zweigschalter und dem gesperrten zweiten Zweigschalter verbunden ist, die Referenzspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17, des Weiteren umfassend: Deaktivieren einen von dem ersten Zweigschalter und dem zweiten Zweigschalter; Aktivieren des anderen des ersten Zweigschalters und des zweiten Zweigschalters; Aktivieren des ersten Messschalters oder des zweiten Messschalters, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem deaktivierten Zweigschalter zu laden; und Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler in dem gesperrten Zweig anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung die Referenzspannung innerhalb einer zweiten vorbestimmten Zeitspanne überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 19, des Weiteren umfassend: Deaktivieren des anderen von dem ersten Zweigschalter und dem zweiten Zweigschalter; Aktivieren des zuvor deaktivierten ersten Zweigschalters oder zweiten Zweigschalters; Aktivieren des anderen von dem ersten Messschalter und dem zweiten Messschalter, um das Speicherelement mit Leckstrom von dem deaktivierten Zweigschalter zu laden; und Erzeugen des Ausgangssignals, das den Schalterfehler in dem gesperrten Zweigschalter anzeigt, als Reaktion darauf, dass die Speicherelementspannung die Referenzspannung innerhalb der zweiten vorbestimmten Zeitperiode überschreitet.