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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Stromversorgungsgerät, ein System, das das Stromversorgungsgerät enthält, und ein Isolationswiderstandsdiagnoseverfahren zum Diagnostizieren des Isolationswiderstands des Stromversorgungsgeräts.
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Stand der Technik
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Ein Stromversorgungsgerät, bei dem elektrische Stromversorgung zwischen einer Batterie und Hochspannungseinrichtungen durchgeführt wird, ist üblicherweise bekannt. Zur Gewährleistung der Sicherheit ist die Batterie mit einem Isoliergehäuse abgedeckt.
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Um zu bestätigen, dass die Isolationseigenschaft der Batterie ausreichend gesichert ist, offenbart Patentliteratur (im Folgenden als „PTL“ bezeichnet) 1 ein Verfahren zur Diagnose des Isolierzustands der Batterie.
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LITERATURLISTE
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Patentliteratur
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PTL 1
Veröffentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr.
2021-503596 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Indessen wird in einem System mit einem Stromversorgungsgerät (beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug, das mit einem Stromversorgungsgerät ausgestattet ist) eine Abschaltsteuerung des Systems durchgeführt, wenn das Fahren des Fahrzeugs gestoppt und ein Zündschlüssel-auf-Aus-Vorgang durchgeführt wird. Ein Problem besteht darin, dass, wenn eine Isolationswiderstandsdiagnose an der Batterie während der Abschaltsteuerung des Systems durchgeführt wird, die Abschaltzeit des Systems um die für die Isolationswiderstandsdiagnose erforderliche Zeit länger wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist die Bereitstellung eines Stromversorgungsgeräts, das zum Verkürzen einer Abschaltzeit eines Systems in der Lage ist, eines Systems, das das Stromversorgungsgerät enthält, und eines Isolationswiderstandsdiagnoseverfahrens zur Diagnose des Isolationswiderstands des Stromversorgungsgeräts.
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Lösung des Problems
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Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, ist ein Stromversorgungsgerät gemäß der vorliegenden Offenbarung
ein Stromversorgungsgerät, das eine Batterie enthält und in dem elektrische Stromversorgung zwischen der Batterie und Hochspannungseinrichtungen durchgeführt wird, wobei das Stromversorgungsgerät umfasst:
- einen Steuerabschnitt, der zum Umschalten von elektrischer Verbindung/Trennung zwischen der Batterie und den Hochspannungseinrichtungen konfiguriert ist; und
- einen Isolationswiderstandsdiagnoseabschnitt, der dazu konfiguriert ist, einen Isolationswiderstand der Batterie zu diagnostizieren, nachdem die Batterie und die Hochspannungseinrichtungen elektrisch voneinander getrennt wurden.
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Ein System gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst das vorstehend beschriebene Stromversorgungsgerät, in dem
der Isolationswiderstandsdiagnoseabschnitt ferner den Isolationswiderstand der Batterie diagnostiziert, nachdem das Abschalten des Systems abgeschlossen ist.
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Ein Isolationswiderstandsdiagnoseverfahren zur Diagnose des Isolationswiderstands eines Stromversorgungsgeräts gemäß der vorliegenden Offenbarung ist
ein Isolationswiderstandsdiagnoseverfahren zur Diagnose eines Isolationswiderstands eines Stromversorgungsgeräts, das eine Batterie enthält und in dem elektrische Stromzufuhr zwischen der Batterie und Hochspannungseinrichtungen durchgeführt wird, wobei das Isolationswiderstandsdiagnoseverfahren umfasst:
- Steuern des Umschaltens von elektrischer Verbindung/Trennung zwischen der Batterie und den Hochspannungseinrichtungen; und
- Diagnostizieren des Isolationswiderstands der Batterie, nachdem die Batterie und die Hochspannungseinrichtungen elektrisch voneinander getrennt wurden.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, die Abschaltzeit eines Systems zu verkürzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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- 1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration eines Stromversorgungsgeräts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
- 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Abschaltsteuerung eines Systems gemäß einem Vergleichsbeispiel und einer Abschaltsteuerung eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Stromversorgungsgerät 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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Das in 1 veranschaulichte Stromversorgungsgerät 1 ist zum Beispiel in einem Fahrzeug wie etwa einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug installiert. In der vorliegenden Ausführungsform wird das Fahrzeug als ein Beispiel eines Systems beschrieben, das das Stromversorgungsgerät 1 enthält.
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Das Stromversorgungsgerät 1 umfasst Batteriepacks BP. 1 veranschaulicht n Batteriepacks BP1, ..., BPn. Es ist zu erwähnen, dass n eine ganze Zahl gleich oder größer als zwei ist. Jeder der Batteriepacks BP enthält eine Batterie 10 und einen Überwachungsabschnitt 20. Der Batteriepack BP ist rundherum von einem isolierenden Gehäuse abgedeckt.
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Die Batterie 10 besteht aus einer Vielzahl von miteinander in Reihe geschalteten Lithium-Ionen-Batteriezellen. Die positivseitige Stromversorgungsleitung 11P ist von einem positivseitigen Anschluss einer Reihenschaltung der Batterie 10 gezogen. Die negativseitige Stromversorgungsleitung 11N ist von einem negativseitigen Anschluss der Reihenschaltung der Batterie 10 gezogen. Das positivseitige Relais 12P ist mit der positivseitigen Stromversorgungsleitung 11P verbunden. Das negativseitige Relais 12N ist mit der negativseitigen Stromversorgungsleitung 11N verbunden.
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Das positivseitige Relais 12P und das negativseitige Relais 12N sind über eine Anschlussbox JB mit Hochspannungseinrichtungen 50, beispielsweise einem Motorantriebsabschnitt, einem DC/DC-Wandler, einem Ladegerät, einer elektrischen Halterung, einem Heizelement mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) und einem Luftkompressor, verbunden.
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[Überwachungsabschnitt 20]
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Der Überwachungsabschnitt 20 ist an jedem einer Vielzahl von Batteriepacks BP montiert und überwacht und kontrolliert den Batteriepack BP. Der Überwachungsabschnitt 20 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Die CPU liest ein zum Verarbeiten von Inhalten geeignetes Programm aus dem ROM aus und entwickelt das Programm im RAM, um vorbestimmte Funktionen des Überwachungsabschnitts 20 in Zusammenarbeit mit dem entwickelten Programm auszuführen.
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Der Überwachungsabschnitt 20 umfasst eine Funktion zum Einstellen einer Spannung jeder der Vielzahl von Lithium-Ionen-Batteriezellen, eine Funktion zum Überwachen eines Stroms, einer Spannung und einer Temperatur im Batteriepack BP, eine Funktion zum Steuern eines Ladens und Entladens von Strom des Batteriepacks BP, eine Funktion zum Erfassen eines Isolationswiderstands des Batteriepacks BP (die einem „Isolationswiderstandsdiagnoseabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung entspricht) und eine Funktion zum Steuern von EIN/AUS von Relais (einschließlich des positivseitigen Relais 12P und negativseitiges Relais 12N) im Batteriepack BP (die einem „Steuerabschnitt“ der vorliegenden Offenbarung entspricht).
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Wenn sowohl das positivseitige Relais 12P als auch das negativseitige Relais 12N eingeschaltet wird, werden die Batteriepacks BP und die Hochspannungseinrichtungen elektrisch miteinander verbunden. Wenn entweder das positivseitige Relais 12P oder das negativseitige Relais 12N ausgeschaltet wird, werden die Batteriepacks BP und die Hochspannungseinrichtungen elektrisch voneinander getrennt.
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Die Isolationswiderstandsdiagnose zum Diagnostizieren des Isolationswiderstands des Batteriepacks BP wird durch ein bekanntes Verfahren durchgeführt, nachdem die Batteriepacks BP und die Hochspannungseinrichtungen elektrisch voneinander getrennt wurden. Die Isolationswiderstandsdiagnose wird zum Beispiel durch Messen eines Isolationswiderstands zwischen einem Gehäuse (Isolator) des Batteriepacks BP und einem leitenden Abschnitt (z. B. einem stromführenden Abschnitt, beispielsweise einer Zelle), der im Batteriepack BP enthalten ist, durchgeführt.
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[Batterie-ECU 30]
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Die Batterie-ECU 30 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Die CPU liest ein zum Verarbeiten von Inhalten geeignetes Programm aus dem ROM aus und entwickelt das Programm im RAM, um vorbestimmte Funktionen der Batterie-ECU 30 in Zusammenarbeit mit dem entwickelten Programm auszuführen. Zu diesem Zeitpunkt wird auf verschiedene Daten Bezug genommen, die in einem Speicherabschnitt (nicht dargestellt) gespeichert sind. Der Speicherabschnitt umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher (einen sogenannten Flash-Speicher) oder ein Festplattenlaufwerk. Die Batterie-ECU 30 kann beispielsweise in eine elektronische Steuereinheit (ECU) eines Fahrzeugs integriert sein, die jeden Abschnitt des Fahrzeugs steuert, sie kann einstückig mit der Steuerungs-ECU 40 ausgebildet sein, oder sie kann getrennt von der Fahrzeug-ECU und der Steuerungs-ECU 40 bereitgestellt sein.
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Die Batterie-ECU 30 weist eine Funktion zum Steuern der Kommunikation mit der Steuerungs-ECU 40, Überwachen eines Stroms in der Anschlussbox JB, Ein- und Ausschalten von Relais in der Anschlussbox JB und dergleichen auf.
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[Steuerungs-ECU 40]
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Die Steuerungs-ECU 40 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und dergleichen. Die CPU liest ein zum Verarbeiten von Inhalten geeignetes Programm aus dem ROM aus und entwickelt das Programm im RAM, um vorbestimmte Funktionen der Steuerungs-ECU 40 in Zusammenarbeit mit dem entwickelten Programm auszuführen. Zu diesem Zeitpunkt wird auf verschiedene Daten Bezug genommen, die in einem Speicherabschnitt (nicht dargestellt) gespeichert sind. Der Speicherabschnitt umfasst beispielsweise einen nichtflüchtigen Halbleiterspeicher (einen sogenannten Flash-Speicher) oder ein Festplattenlaufwerk. Die Steuerungs-ECU 40 kann beispielsweise in die elektronische Steuereinheit (ECU) des Fahrzeugs integriert sein, die jeden Abschnitt des Fahrzeugs steuert, sie kann einstückig mit der Batterie-ECU 30 ausgebildet sein, oder sie kann getrennt von der Fahrzeug-ECU und der Batterie-ECU 30 bereitgestellt sein.
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Die Fahrzeug-ECU führt einen Prozess zum Stoppen der ECUs wie etwa der Batterie-ECU 30 und der Steuerungs-ECU 40 und einen Abschaltprozess zum Abschalten der ECUs durch.
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2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Abschaltsteuerung eines Systems gemäß einem Vergleichsbeispiel und einer Abschaltsteuerung des Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. „Relais offen“ in 2 bedeutet, dass entweder das positivseitige Relais 12P oder das negativseitige Relais 12N ausgeschaltet ist. Wenn das Fahren des Fahrzeugs beendet und ein Zündschlüssel-auf-Aus-Vorgang durchgeführt wird, wird die Abschaltsteuerung des Systems durchgeführt. Bei der auf der oberen Seite in 2 veranschaulichten Abschaltsteuerung des Vergleichsbeispiels wird zuerst ein Stoppprozess zum Stoppen der ECUs wie etwa der Batterie-ECU 30 und der Steuerungs-ECU 40 durchgeführt. Als Nächstes wird die Isolationswiderstandsdiagnose an den oben beschriebenen Batteriepacks BP durchgeführt. Als Nächstes wird der Abschaltprozess zum Abschalten der ECUs durchgeführt. Wenn, wie oben beschrieben, die Isolationswiderstandsdiagnose an den Batteriepacks BP während der Abschaltsteuerung des Systems durchgeführt wird, wird die Abschaltzeit des Systems um die Zeit verlängert, die für die Isolationswiderstandsdiagnose erforderlich ist. Im Vergleichsbeispiel wird nach dem Durchführen des Stoppprozesses zum Stoppen der ECUs die Isolationswiderstandsdiagnose an den Batteriepacks BP gestartet.
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Während der im unteren Teil von 2 veranschaulichten Abschaltsteuerung des Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden der Stoppprozess an den ECUs und der Abschaltprozess an den ECUs durchgeführt, aber die Isolationswiderstandsdiagnose an den Batteriepacks BP wird nicht durchgeführt. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Isolationswiderstandsdiagnose an den Batteriepacks BP durchgeführt, nachdem die Abschaltzeit des Systems verstrichen ist. Mit anderen Worten wird die Isolationswiderstandsdiagnose nach Abschluss des Abschaltens von anderen Elementen als den Batteriepacks BP durchgeführt.
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Das Stromversorgungsgerät 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein Stromversorgungsgerät, das Batteriepacks BP enthält und in dem elektrische Stromversorgung zwischen Batteriepacks BP und Hochspannungseinrichtungen 50 durchgeführt wird, wobei das Stromversorgungsgerät einen Steuerabschnitt, der zum Steuern des Umschaltens von elektrischer Verbindung/Trennung zwischen Batteriepacks BP und Hochspannungseinrichtungen 50 konfiguriert ist, und einen Isolationswiderstandsdiagnoseabschnitt umfasst, der zum Diagnostizieren eines Isolationswiderstands von Batteriepacks BP konfiguriert ist, nachdem die Batteriepacks BP und die Hochspannungseinrichtungen 50 elektrisch voneinander getrennt wurden.
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Gemäß der vorstehenden Konfiguration werden die Isolationswiderstände der Batteriepacks BP diagnostiziert, nachdem die Batteriepacks BP und die Hochspannungseinrichtungen 50 elektrisch voneinander getrennt wurden. Somit können die Isolationswiderstände der Batteriepacks BP genau gemessen werden.
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Außerdem ist im Stromversorgungsgerät 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung der Isolationswiderstandsdiagnoseabschnitt ferner so konfiguriert, dass er die Isolationswiderstände der Batterien diagnostiziert, nachdem das Abschalten des Systems abgeschlossen ist. Dadurch ist es möglich, die Abschaltzeit des Systems zu verkürzen.
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Darüber hinaus beschreiben die oben erwähnten Ausführungsformen lediglich Beispiele von Implementierungen zur Umsetzung der vorliegenden Offenbarung und sollten nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie den technischen Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung einschränken. Mit anderen Worten kann die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Formen implementiert werden, ohne vom Schutzumfang oder wesentlichen Merkmalen davon abzuweichen.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Offenbarung wird geeigneterweise für ein Fahrzeug verwendet, das mit einem Stromversorgungsgerät versehen ist, das die Abschaltzeit des Fahrzeugs verkürzen muss.
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Bezugszeichenliste
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- BP, BP1, ..., BPn
- Batteriepack
- 1
- Stromversorgungsgerät
- 10
- Batterie
- 11P
- Positivseitige Stromversorgungsleitung
- 11N
- Negativseitige Stromversorgungsleitung
- 12P
- Positivseitiges Relais
- 12N
- Negativseitiges Relais
- 20
- Überwachungsabschnitt
- 30
- Batterie-ECU
- 40
- Fahrzeug-ECU
- 50
- Hochspannungseinrichtungen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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