DE112011101679B4 - Steuerungsvorrichtung für Stromversorgungsschaltkreis - Google Patents

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Abstract

Steuerungsvorrichtung (3) für einen Stromversorgungsschaltkreis (2) für eine in einem Fahrzeug verwendete elektrische Antriebseinheit (1), in welchem Stromversorgungsschaltkreis (2) eine Mehrzahl von Hochspannungsakkupacks (4-1, ......, 4-n), welche Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) aufweisen, bereitgestellt und miteinander parallelgeschaltet sind, und Relais (5-1, ......, 5-n), welche imstande sind, die Stromversorgung von den Akkupacks (4-1, ......, 4-n) abzutrennen, bereitgestellt sind und basierend auf einem Betätigen der Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) geöffnet werden, wobei der Akkupack (4-1, ......, 4-n) eine Spannungserfassungseinheit (9-1, ......, 9-n) aufweist, die eine interne Spannung erfasst, so dass eine Spannungsänderung erfasst wird, basierend auf dem Betätigen von einem oder mehreren Sicherheitsschaltern (8-1, ......, 8-n) unter der Mehrzahl von Sicherheitsschaltern (8-1, ......, 8-n), und die alle der besagten Relais (5-1, ......, 5-n) in einem Geöffnet-Zustand hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkupack (4-1, ......, 4-n) eine Teilspannungserfassungseinheit aufweist, die eine Teilspannung eines Teilschaltkreises, welcher den Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) aufweist, erfasst und wenn die von der Teilspannungserfassungseinheit erfasste Teilspannung eine vorgegebene Bestimmungsspannung andauernd für eine vorgegebene Zeit nicht überschreitet, werden alle der Relais (5-1, ......, 5-n) in einem Geöffnet-Zustand gehalten.

Description

  • TECHNISCHER BEREICH
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis für eine in einem Fahrzeug verwendete elektrische Antriebseinheit, und insbesondere eine Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis, die einen Stromversorgungszustand und einen Abgeschaltet-Zustand in einem Stromversorgungsschaltkreis verwaltet, bereitgestellt in einer elektrischen Antriebseinheit, eingesetzt in Fahrzeugen wie einem elektrischen Automobil, einem Hybrid-Fahrzeug und dergleichen.
  • STAND DER TECHNIK
  • In den letzten Jahren erregten umweltfreundliche Fahrzeuge wie das Hybrid-Automobil, das Elektro-Automobil, und das Brennstoffzellen-Automobil Aufmerksamkeit. In den umweltansprechenden Fahrzeugen ist ein Akkumulator zum Versorgen von Antriebsenergie an einen Antriebsmotor eingesetzt, der ein Antriebsaggregat ist.
  • In einem solchen Fahrzeug, welches den Akkumulator aufweist, wird zum Erhalten einer maximalen Abgabe des Akkumulators und zum Verlängern der Fahrstrecke beim Reisen nur mit der Energie des Akkumulators untersucht, eine Mehrzahl von Akkumulatoren einzubauen, um die Leistungsfähigkeit des Akkumulators zu steigern.
  • Im Allgemeinen ist der Akkumulator mit einem Sicherheitsschalter ausgestattet zum Unterbrechen eines Hochspannungsschaltkreises und welcher die Sicherheit bei der Arbeit und während des Durchführens von Wartungsarbeiten und dergleichen sicherstellt. Die Durchführung der Betätigung des Ausschaltens des Sicherheitsschalters öffnet (OFFEN) das Relais (Hauptrelais) und unterbricht deshalb den Hochspannungsschaltkreis. In ähnlicher Weise wird auch bei der Durchführung der Betätigung des Ausschaltens (AUS) des Zündschalters, das Relais geöffnet (OFFEN), so dass der Hochspannungsschaltkreis unterbrochen wird.
  • Zum Beispiel kann, selbst wenn ein Betreiber eine AN-Betätigung des Zündschalters versehentlich durchführt während einer Hochspannungsarbeit, der Hochspannungsschaltkreis unterbrochen werden, wenn der Sicherheitsschalter AUS ist.
  • Eine Stromversorgungsteuerung, ein Verfahren zum Starten eines Fahrzeugs und ein Verfahren zur Verwendung von einer Hochspannungsstromversorgung gemäß der eine Energieversorgung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs offenbarenden JP 3 409 774 B2 , verwendet in einem Fahrzeug, welches eine Hochspannungsstromversorgung (Akkumulator) aufweist, eine Stromversorgung, welche ein Unterbrecher-Element aufweist, das auf der Stromversorgungsseite die Leistungsabgabe der Hochspannungsstromversorgung künstlich unterbricht, in welcher eine Mehrzahl von in Serie geschalteten Akkupacks eingesetzt sind, und wenn ein Sicherheitsstecker (Sicherheitsschalter), bereitgestellt in irgendeinem der Akkupacks, geöffnet wird, wird der gesamte Schaltkreis geöffnet, und das Schließen eines Relaiskontakts ist bei Erfassen des Betätigens des Unterbrecher-Elements verhindert und anschließend wird die Sperrung insbesondere bei Erfassen eines Antriebsbetriebs freigegeben.
  • Aus der DE 100 51 984 A1 ist eine Batteriespannungs-Messvorrichtung für eine Batterie bekannt, die in einem Hybridfahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Elektromotor als Antriebsquelle aufweist, Verwendung findet.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • TECHNISCHES PROBLEM
  • Jedoch gibt es in einem Fahrzeug, welches eine Mehrzahl von Akkumulatoren aufweist Unannehmlichkeiten, dass wenn die Betätigung EIN des Zündschalters aus Versehen ausgeführt wird, ein Hochspannungsschaltkreis gebildet wird, wenn nicht alle der Sicherheitsschalter ausgeschaltet sind.
  • Genauer gesagt, selbst in dem Fall, in dem die Mehrzahl von parallelgeschalteten Akkupacks eingesetzt sind wie in der oben erwähnten JP 3 409 774 B2 , wenn ein Sicherheitsstecker (Sicherheitsschalter), bereitgestellt in irgendeinem der Akkupacks geöffnet ist, kann ein geschlossener Schaltkreis gebildet werden, sofern ein Sicherheitsstecker (Sicherheitsschalter), bereitgestellt in einem anderen Akkupack, geschlossen (GESCHLOSSEN) ist.
  • Dies wird als vorteilhaft betrachtet beim Maximieren der in den Akkupacks gespeicherten Energie, wohingegen dieses die Unannehmlichkeit eines Anstiegs der Risiken wie Kurzschluss und Stromschlag in Bezug auf Wartungsarbeiten verursacht.
  • Eine gattungsgemäße Steuervorrichtung ist aus der US 2003/0129457 A1 bekannt.
  • Eine ähnliche Steuereinrichtung zeigt auch die JP 2009 232 612 A , wobei dort nur allgemein Schalt-, Mess- und Berechnungsmittel offenbart sind.
  • Deshalb ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis bereitzustellen, welche das Arbeitsrisiko bei einer Wartungsarbeit oder dergleichen reduziert bei einer Mehrzahl von parallelgeschalteten Akkupacks.
  • LÖSUNG DES PROBLEMS
  • Diese Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis für eine in einem Fahrzeug verwendete elektrische Antriebseinheit, in welchem Stromversorgungsschaltkreis eine Mehrzahl von Hochspannungsakkupacks, welche Sicherheitsschalter aufweisen, bereitgestellt sind und miteinander parallel geschaltet sind, sowie Relais, welche imstande sind, die Stromversorgung von den Akkupacks abzutrennen, bereitgestellt sind und, basierend auf einem Betätigen eines Sicherheitsschalters geöffnet werden, wobei der Akkupack eine Spannungserfassungsseinheit aufweist, die eine interne Spannung abtastet, um eine Spannungsänderung zu erfassen, basierend auf einem Betätigen von einem oder mehreren Sicherheitsschaltern unter der Mehrzahl von Sicherheitsschaltern und die alle der Relais in einem Geöffnet-Zustand hält.
  • VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
  • Die Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis der vorliegenden Erfindung kann das Arbeitsrisiko bei einer Wartungsarbeit oder dergleichen reduzieren bei einer Mehrzahl von parallelgeschalteten Akkupacks.
  • Figurenliste
    • [1] 1 ist eine Systemkonfigurationsdarstellung des Erfassens von einer Spannungsänderung unter Verwendung von Schaltkreisen, welche Zellspannungen überwachen einschließlich der Sicherheitsschalter, gemäß einem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • [2] 2 ist ein Flussdiagramm des Erfassens von einer Spannungsänderung unter Verwendung von Schaltkreisen welche die Zellspannungen überwachen einschließlich der Sicherheitsschalter, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Er findung.
    • [3] 3 ist ein Zeitdiagramm des Erfassens von einer Spannungsänderung unter Verwendung der Schaltkreise, welche die Zellspannungen überwachen einschließlich der Sicherheitsschalter, gemäß dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
    • [4] 4 ist eine Konfigurationsdarstellung eines Erfassungssytems von einer Spannungsänderung, vorhanden in einer Akkumulatorgesamtspannung, unter Verwendung von Schaltkreisen, gemäß einem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
    • [5] 5 ist ein Flussdiagramm in dem Erfassungssystem von einer Spannungsänderung, vorhanden in der Akkumulatorgesamtspannung, unter Verwendung von den Schaltkreisen, gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
    • [6] 6 ist ein Zeitdiagramm in dem Erfassungssystem von einer Spannungsänderung, vorhanden in der Akkumulatorgesamtspannung, unter Verwendung von den Schaltkreisen, gemäß dem Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die vorliegende Erfindung verwirklicht das Ziel, das Arbeitsrisiko bei einer Wartungsarbeit oder dergleichen zu reduzieren bei einer Mehrzahl von parallelgeschalteten Akkupacks, durch Erfassen einer Spannungsänderung basierend auf einem Betätigen von einem oder mehreren Sicherheitsschaltern und welche alle Relais der Mehrzahl von Akkupacks, parallel dazu bereitgestellt, in einem Geöffnet-Zustand beibehalten.
  • BEISPIEL 1
  • 1 bis 3 stellen ein Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung dar.
  • In 1 kennzeichnet Bezugszeichen 1 eine elektrische Antriebseinheit, eingesetzt in ein Fahrzeug wie einem elektrischen Automobil, einem Hybridfahrzeug oder dergleichen. In der Antriebseinheit 1 sind ein Stromversorgungsschaltkreis 2 und eine elektronische Steuerungsvorrichtung 3 bereitgestellt.
  • Der Stromversorgungschaltkreis 2 ist bereitgestellt mit einer Mehrzahl von einem ersten bis einem n-ten Akkupack 4-1 bis 4-n, als Hochspannungsakkupacks, so dass das erste bis n-te Akkupack 4-1 bis 4-n miteinander parallelgeschaltet sind, und bereitgestellt mit einem erstem bis einem n-tem Relais (Hauptrelais) 5-1 bis 5-n, welche die Stromversorgung von dem ersten bis n-ten Akkupack 4-1 bis 4-n abtrennen können.
  • Das erste Akkupack 4-1 weist eine Mehrzahl von ersten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen (Einheit Akkumulatoren) 6-1 auf, welche miteinander in Serie geschaltet sind, und eine Mehrzahl von ersten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen (Einheit Akkumulatoren) 7-1, welche parallelgeschaltet sind mit den ersten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-1 und miteinander in Serie geschaltet sind. Das erste Akkupack 4-1 weist ferner einen ersten Sicherheitsschalter 8-1 auf, der mit den ersten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-1 und den ersten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 7-1 verbunden ist, und eine erste Spannungerfassungsseinheit 9-1, die eine erste interne Spannung (Zellspannung) Vsds1 erfasst.
  • Mit den ersten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-1 ist eine erste Positive-Elektrodenseite-Stromsammelschiene 11-1 verbunden, welche verbunden ist mit einer Vorrichtung wie einem Wechselrichter und ein erstes Positive-Elektrodenseite-Relais 10-1 in einem ersten Relais 5-1 aufweist. Mit den ersten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 7-1 ist eine erste Negative-Elektrodenseite-Sammelschiene 13-1 verbunden, welche verbunden ist mit der Vorrichtung wie einem Wechselrichter und ein erstes Negative-Elektrodenseite-Relais 12-1 in dem ersten Relais 5-1 aufweist.
  • Das zweite Akkupack 4-2 weist eine Mehrzahl von zweiten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorenzellen (Einheit Akkumulatoren) 6-2 auf, welche miteinander in Serie geschaltet sind, und eine Mehrzahl von zweiten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen (Einheit Akkumulatoren) welche parallelgeschaltet sind mit den zweiten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-2 und miteinander in Serie geschaltet sind. Das zweite Akkupack 4-2 weist ferner einen zweiten Sicherheitsschalter 8-2 auf, der mit den zweiten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-2 und den zweiten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 7-2 verbunden ist, und eine zweite Spannungserfassungsseinheit 9-2, die eine zweite interne Spannung (Zellspannnung) Vsds2 erfasst.
  • Mit den zweiten Positive-Elektrodenseite Akkumulatorzellen 6-2 ist ein zweite Positive-Elektrodenseite-Sammelschiene 11-2 verbunden, welche verbunden ist mit der ersten Positive-Elektrodenseite-Sammelschiene 11-1 und weist ein zweites Positive-Elektrodenseite-Relais 10-2 in einem zweiten Relais 5-2 auf. Mit den zweiten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 7-2 ist eine zweite Negative-Elektrodenseite-Sammelschiene 13-2 verbunden, welche mit der ersten Negative-Elektrodenseite-Sammelschiene 13-1 verbunden ist und ein zweites Negative-Elektrodenseite-Relais 12-2 in dem zweiten Relais 5-2 aufweist.
  • Das n-te Akkupack 4-n weist eine Mehrzahl von n-ten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen (Einheit Akkumulatoren) 6-n auf, welche miteinander in Serie geschaltet sind, und eine Mehrzahl von n-ten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen (Einheit Akkumulatoren) 7-n, welche parallelgeschaltet sind mit den n-ten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-n und miteinander in Serie geschaltet sind. Das n-te Akkupack 4-n weist ferner einen n-ten Sicherheitsschalter 8-n auf, der mit den n-ten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-n und den n-ten Negative-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 7-n verbunden ist, und eine n-ten Spannungserfassungsseinheit 9-n, die eine n-te interne Spannung (Zellspannung) Vsdsn erfasst.
  • Mit den n-ten Positive-Elektrodenseite-Akkumulatorzellen 6-n ist eine n-te Positive-Elektrodenseite-Sammelschiene 11-n verbunden, welche verbunden ist mit der ersten Positive-Elektrodenseite-Sammelschiene 11-1 und ein n-tes Positive-Elektrodenseite-Relais 10-n in einem n-ten Relais 5-n aufweist. Mit den n-ten Negative-Elektrodenseite Akkumulatorzellen 7-n ist eine n-te Negative-Elektrodenseite-Sammelschiene (Busbar) 13-n verbunden, welche verbunden ist mit der ersten Negative-Elektrodenseite-Sammelschiene 13-1 und ein n-tes Negative-Elektrodenseite-Relais 12-n in dem n-ten Relais 5-n aufweist.
  • Die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 weist eine Mehrzahl von einer ersten bis einer n-ten Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n auf, die mit dem ersten bis n-ten Akkupack 4-1 bis 4-n verbunden sind. Die erste bis n-te Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n ist mit dem ersten bis n-ten Relais 5-1 bis 5-n mittels eines erstes bis n-tes elektrisches Kommunikationsdrahtes 15-1 bis 15-n verbunden. Ferner sind eine erste bis eine n-te Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n direkt miteinander verbunden mittels einer ersten bis n-ten Kommunikationsleitung 16-1 bis 16-n und kommunizieren miteinander.
  • Die erste bis n-te Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n bilden ein System zum Erfassen von einer Änderung der Spannung unter Verwendung von Schaltkreisen, welche die internen Spannungen (Zellspannungen) überwachen (Vsds1 bis Vsdsn) (V) einschließlich der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n), für jedes der Akkupacks (4-1 bis 4-n), und OFFEN/GESCHLOSSEN des ersten bis n-ten Relais 5-1 bis 5-n basierend auf dem Betätigen des ersten bis n-ten Sicherheitsschalters 8-1 bis 8-n steuern.
  • Die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 ist eingerichtet, so dass die erste Steuerungsvorrichtung 14-1 mit einem Akkupack kommuniziert, beispielsweise arbeitet das erste Akkupack 4-1 derart, dass es seine eigene interne Spannungsinformation (Zellspannung) (Vsds1) an die anderen zweite Steuerungsvorrichtung bis n-te Steuerungsvorrichtung 14-2 bis 14-n sendet, welche mit dem zweiten bis n-ten Akkupack 4-2 bis 4-n kommunizieren und die zweite bis n-ten Spannungsinformation Vsds2 bis Vsdsn von der zweiten bis n-ten Steuerungsvorrichtung empfangen. Alle der zweiten bis n-ten Steuerungsvorrichtung 14-2 bis 14-n funktionieren gleich wie die erste Steuerungsvorrichtung 14-1.
  • Die erste bis n-te Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n erfassen eine Spannungsänderung basierend auf dem Betätigen eines oder mehrerer Sicherheitsschalter unter dem ersten bis n-ten Sicherheitsschalter 8-1 bis 8-n und halten alle, von dem ersten bis n-ten Relais 5-1 bis 5-n für die Mehrzahl des ersten bis n-ten Akkupacks 4-1 bis 4-n parallel dazu bereitgestellt, in einem Geöffnet-Zustand.
  • Bei dem Erfassen durch die Spannungsänderung unter Verwendung von Schaltkreisen, welche die Zellspannungen überwachen einschließlich der Sicherheitsschalter bei Ermittlung der Sicherheitsschalter eines Fahrzeugs in welchem eine Mehrzahl von Akkupacks gemäß dem Beispiel 1 parallel installiert sind, sind die Schaltkreise in einer Anzahl gemäß der Anzahl der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) bereitgestellt und eingerichtet zum Erkennen, dass die Sicherheitsschalter (8-t bis 8-n) ausgeschaltet sind (AUS) durch die Tatsache, dass die interne Spannung Vsds (V) einschließlich der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) kleiner wird als eine bestimmte Spannung V1 (V) für eine vorgegebene Zeit (Bestimmungszeitpunkt: t1 (s)) oder mehr, und öffnen (OFFEN) alle Relais (5-1 bis 5-n), ungeachtet der Bedingung, dass die Relais (5-1 bis 5-n) geöffnet (OFFEN) oder geschlossen (GESCHLOSSEN) sind. Sie sind eingerichtet, um alle der Relais (5-1 bis 5-n) daran zu hindern, geschlossen zu werden, auch wenn sie erkennen, dass die Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) ausgeschaltet sind (AUS) bevor die Relais (5-1 bis 5-n) angeschaltet werden.
  • Dadurch ist sichergestellt, dass selbst wenn der Bediener eine AN-Betätigung des Zündschalters versehentlich durchführt während der Hochspannungsarbeit, der Hochspannungsschaltkreis unterbrochen wird, wenn ein Sicherheitsschalter unter der Mehrzahl von Sicherheitsschaltern (8-1 bis 8-n) ausgeschaltet ist.
  • Weiter wird das Erfassen durch die Spannungsänderung unter Verwendung von Schaltkreisen, welche die internen Spannungen (Zellspannungen) einschließlich der Sicherheitsschalter überwachen, beschrieben basierend auf einem Flussdiagramm in 2.
  • Wie in 2 dargestellt, nachdem ein Programm gestartet wird (Schritt S01), ermittelt die elektronische Steuerungsvorrichtung 3, ob der Zustand der internen Spannung (Zellspannung) Vsds < die bestimmte Spannung (V1), in irgendeinem von dem ersten bis n-ten Akkupack 4-1 bis 4-n hergestellt ist (Schritt S02).
  • Wenn JA in Schritt S02, ermittelt die elektronische Steuerungsvorrichtung 3, ob sich der Zustand für eine vorgegebene Zeit (Bestimmungszeit) (s) fortgesetzt hat (Schritt S03).
  • Wenn JA in Schritt S03, öffnet (OFFEN) die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 alle der Relais (5-1 bis 5-n) (Schritt S04).
  • Andererseits, wenn NEIN in Schritt S02 und NEIN in Schritt S03, schließt (GESCHLOSSEN) die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 alle der Relais (5-1 bis 5-n) (Schritt S05).
  • Nach dem Verarbeiten in Schritt S04 oder nach dem Verarbeiten in Schritt S05 kehrt die Steuerungsvorrichtung 3 in dem Programm zurück (Schritt S06).
  • Anschließend wird das Erfassen durch die Spannungsänderung unter Verwendung der Schaltkreise welche die internen Spannungen (Zellspannungen) überwachen einschließlich der Sicherheitsschalter, beschrieben, basierend auf einem Zeitdiagramm in 3.
  • Wie in 3 dargestellt, in dem Zustand, dass alle der Relais (5-1 bis 5-n) sich in einem Geschlossen-(GESCHLOSSEN)-Zustand befinden, wenn der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) von AN nach AUS (Zeitpunkt t1) umgeschaltet wird, beginnt die interne Spannung (Zellspannung) (Vsds) abzufallen. Wenn dann die interne Spannung (Vsds) auf eine Bestimmungsspannung (V1) abfällt nach einem Ablauf einer ersten Zeitdauer T1, ab der Zeit als der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) von AN nach AUS umgeschaltet wurde (Zeitpunkt t1) (Zeitpunkt t2), und einer zweiten vorgegebenen Zeit (Bestimmungszeit), fortgesetzt ab der Zeit als die interne Spannung (Vsds) auf die Bestimmungsspannung (V1) abgefallen ist (Zeitpunkt t2) (Zeitpunkt t3), werden alle der Relais (5-1 bis 5-n) geöffnet (OFFEN) um den Hochspannungsschaltkreis zu unterbrechen, die interne Spannung fällt danach weiter ab, und die interne Spannung (Vsds) ist nach einem Ablauf einer dritten Zeitdauer T3 (Zeitpunkt t4) Null.
  • In dem Fall, in dem die Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) ausgeschaltet sind (AUS) zu einem Zeitpunkt t3, wenn die Relais (5-1 bis 5-n) geöffnet werden, sofern die interne Spannung gleich oder kleiner als die Bestimmungsspannung (V1) andauert für die zweite Zeitdauer T2, welche die vorgegebene Zeit ist, oder länger als der Zeitpunkt t2, werden die Relais (5-1 bis 5-n) offen gehalten (OFFEN) und auch nicht geschlossen (GESCHLOSSEN) nach Zeitpunkt t3.
  • Es ist zu beachten, dass obwohl die interne Spannung (Vsds) einen Gradienten aufweist ab Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t4, so dass sie eine Verminderungszeit aufweist, ist es auch annehmbar, dass die interne Spannung (Vsds) tatsächlich Null ist ohne die Verminderungszeit, oder es ist ebenso möglich absichtlich die vorgegebene Zeitdauer T2 zu ändern.
  • Als eine Folge davon wird die Spannungsänderung basierend auf dem Betätigen eines oder mehrerer Sicherheitsschalter erfasst und alle der Relais (5-1 bis 5-n) in der Mehrzahl von Akkupacks (4-1 bis 4-n) parallel bereitgestellt sind in einem Geöffnet-(OFFEN)-Zustand gehalten, so dass, solange einer der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) ausgeschaltet ist, der Anlaufzustand des Hochspannungsschaltkreises vollständig unterbunden ist, und der Schaltkreis ist am Starten gehindert, selbst wenn ein Flüchtigkeitsfehler wie beispielsweise ein leichtsinniges Strom-Anschalten AN vorgenommen wird. Ferner ist die Gesamtstromversorgung abgetrennt durch Ausschalten (AUS) einer der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n), wodurch sich die Annehmlichkeit der Arbeit verbessert.
  • Ferner dienen die erste bis n-te Spannungserfassungsseinheit 9-1 bis 9-n auch als Teilspannungerfassungsseinheiten, welche die Spannungen der Teilschaltkreise erfassen einschließlich der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n). Mit anderen Worten weisen die Akkupacks (4-1 bis 4-n) jeweils die Teilspannungerfassungsseinheiten (9-1 bis 9-n) auf, so dass wenn der Zustand, dass die Teilspannungen die Bestimmungsspannung V1 nicht überschreiten, für die vorgegebene Zeit (Bestimmungsszeitdauer: T2) andauert, alle Relais (5-1 bis 5-n) in einem Geöffnet-Zustand gehalten werden, wodurch es möglich ist, die Zustände der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) sicher zu erfassen, nur durch Feststellen der Teilspannungen der Akkupacks (4-1 bis 4-n), und sich deshalb die Konfiguration des Schaltkreises vereinfacht.
  • Außerdem kommuniziert die -Mehrzahl von parallel bereitgestellten Akkupacks (4-1 bis 4-n) jeweils mit den Steuerungsvorrichtungen (14-1 bis 14-n) und übermitteln die eigenen und andere Spannungsinformationen (Vsds) einander, wodurch die Änderung in der Gesamtanzahl der Akkupacks erleichtert ist verglichen mit dem Fall einer einzelnen Steuerungsvorrichtung und welche eine Optionseinstellung für Fahrzeuge mit verschiedenen Kapazitäten ermöglicht.
  • BEISPIEL 2
  • 4 bis 6 stellen ein Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung dar.
  • Das Beispiel 2 wird beschrieben durch Vergabe der gleichen Bezugszeichen an die Teile, welche der gleichen Funktion dienen wie jene im oben beschriebenen Beispiel 1.
  • Die Merkmale des Beispiels 2 sind die Folgenden. Speziell die Struktur ist so eingerichtet, dass wie in 4 dargestellt, bei dem Erfassen durch Spannungsänderung in einer Akkumulatorgesamtspannung vorhandenen unter Verwendung von Schaltkreisen in der Ermittlung von Sicherheitsschaltern eines Automobils, in welchem eine Mehrzahl von Akkupacks parallel installiert sind, eine Messspannung Va (V) über einen Bereich a (ein Teil zugehörig zu einem Widerstand Ra) des bestehenden Schaltkreises verglichen wird mit einer Spannung Vba (V) über einen Bereich a berechnet aus einer Spannung Vb (V) über den Akkupacks, unter der Bedingung, dass die Relais (5-1 bis 5-n) geöffnet sind (OFFEN), und die Tatsache, dass einer der Mehrzahl von Sicherheitsschaltern ausgeschaltet ist mittels des Auftretens einer Differenz (D) zwischen den beiden Spannungen für eine vorgegebene Zeit (Bestimmungszeit) (s) oder mehr erkannt wird, wodurch alle Relais (5-1 bis 5-n) daran gehindert warden, geschlossen (CLOSE) zu werden.
  • Deshalb weist das erste bis n-te Akkupack 4-1 bis 4-n eine erste bis n-te Ist-Gesamtspannungserfassungseinheit 17-1 bis 17-n auf, welche die Ist-Gesamtspannungen erfassen, und eine erste bis n-te Ist-Teilspannungserfassungseinheit 18-1 bis 18-n, welche die Ist-Teilspannungen der Teilschaltkreise erfassen, wie dargestellt in 4.
  • Die erste bis n-te Steuerungsvorrichtung 14-1 bis 14-n weist ferner eine erste bis n-te Teilspannungsberechnungseinheit 19-1 bis 19-n auf, welche die Teilspannungen der Teilschaltkreise aus den Ist-Gesamtspannungen berechnen, wobei die Ist-Gesamtspannungen von der ersten bis n-ten Ist-Gesamtspannungserfassungseinheit 19-1 bis 19-n erfasst worden sind. Wenn der Zustand, dass die erste bis n-te Ist-Teilspannung, die von der ersten bis n-ten Ist-Teilspannungserfassungseinheit 18-1 bis 18-n erfasst worden sind, außerhalb eines Bestimmungsspannungsbereichs fällt (zwischen einem unteren Fehlerkoeffizientengrenzwert (Vba × α) und einem oberen Fehlerkoeffizientengrenzwert (Vba × β), dargestellt in 6), welcher einem vorgegebenen Bereich der Ist-Teilspannung entspricht, wobei die Ist-Teilspannung von der Teilspannungsberechnungseinheit 19-1 bis 19-n berechnet worden ist, andauert für eine vorgegebene Zeit (angezeigt durch T2 in 6), werden alle der Relais (5-1 bis 5-n) in einem Geöffnet-Zustand gehalten.
  • In 4 werden die Messspannung Va über dem Bereich a in dem bestehenden Schaltkreis, welcher den Widerstand Ra und einen Widerstand Rb aufweist, und die Spannung Vba über dem Bereich a, die aus der Akkumulatorgesamtspannung Vb berechnet wird, überwacht.
  • Die Spannung Vba über dem Bereich a, die aus der Akkumulatorgesamtspannung V berechnet wird, wird berechnet mittels der folgenden Formel. Vba − Vb × Ra/ ( Ra + Rb )
    Figure DE112011101679B4_0001
    Die Akkumulatorgesamtspannung Vb wird mittels der folgenden Formel berechnet, so dass sie die die Summe der Zellspannungen ist. Vb = Vcn × Cn
    Figure DE112011101679B4_0002
    • Vcn: Spannung einer Zelle
    • Cn: Die Anzahl der Zellen in jedem Akkumulator
  • Ferner wird das Ausschalten der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) erfasst mittels der folgenden Formeln. Va < Vba × α
    Figure DE112011101679B4_0003
     Va > Vba × β
    Figure DE112011101679B4_0004
    wobei
    • Va: Messspannung (V) über dem Bereich a
    • Vba: Spannung (V) über dem Bereich a, berechnet aus Vb
    • α: unterer Fehlerkoeffizientengrenzwert (0 < α < 1)
    • β: oberer Fehlerkoeffizientengrenzwert (1 < β < 2).
  • Ferner, wenn Vba (die Spannung über dem Bereich a, berechnet aus Vb) in einen Bereich zwischen den unteren Fehlerkoeffizientengrenzwert (Vba × α) und den oberen Fehlerkoeffizientengrenzwert (Vba × β) fällt, werden die Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) bei AN gehalten.
  • Als nächstes wird das Erfassen durch die Spannungsänderung in der Akkumulatorgesamtspannung unter Verwendung der Schaltkreise basierend auf einem Flussdiagramm in 5 beschrieben.
  • Wie in 5 dargestellt, nachdem ein Programm gestartet ist (Schritt S11), berechnet die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 die Akkumulatorgesamtspannung Vb, die sich aus der Summe der Zellspannungen ergibt, und die Spannung Vba über dem Bereich a, erhalten aus der Akkumulatorgesamtspannung Vb.
  • Genauer gesagt, die Akkumulatorgesamtspannung (Vba) ergibt sich aus der folgenden Formel, Vba = Vb × Ra/ ( Ra + Rb )
    Figure DE112011101679B4_0005
    und Vb ergibt sich aus der folgenden Formel (Schritt S12) Vb = Vcn × Cn
    Figure DE112011101679B4_0006
  • Danach ermittelt die elektronische Steuerungsvorrichtung 3, ob der Zustand von Va < Vba × α oder Va > Vba × β in einem des ersten bis n-ten Akkupacks 4-1 bis 4-n eingenommen wurde, d.h. sie vergleicht den Spannungswert, der durch Multiplizieren von Vba mit dem Fehlerkoeffizienten (α, β) erhalten wird, mit der Messspannung Va über dem Bereich a (Schritt S13).
  • Wenn JA in Schritt S13, ermittelt die elektronische Steuerungsvorrichtung 3, ob der Zustand für eine vorgegebene Zeit (Bestimmungszeit) (Schritt S14) angedauert hat.
  • Wenn NEIN in Schritt S14, öffnet (OFFEN) die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 alle der Relais (5-1 bis 5-n) (Schritt S15) .
  • Andererseits wenn NEIN in Schritt S13 oder NEIN in Schritt S14, schließt (CLOSE) die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 alle der Relais (5-1 bis 5-n) (Schritt S16).
  • Nach dem Verarbeiten in Schritt S15 oder nach dem Verarbeiten in Schritt S16, kehrt die elektronische Steuerungsvorrichtung 3 in dem Programm zurück (Schritt S17).
  • Anschließend wird das Erfassen durch die Spannungsänderung bestehend in der Akkumulatorgesamtspannung unter Verwendung der Schaltkreise beschrieben basierend auf einem Zeitdiagramm in 6.
  • Wie in 6 dargestellt, in dem Zustand, dass alle der Relais (5-1 bis 5-n) in einem Geöffnet-(OFFEN)-Zustand sind, wenn die Akkumulatorgesamtspannung Vb bei dem vorgegebenen Wert (Vcn × Cn) ist, wird der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) von An auf AUS umgeschaltet (Zeitpunkt t1), und die erste Zeitdauer T1 verstrichen ist (Zeitpunkt t2), wird dann der Zustand von Va < Vba × α oder Va > Vba × β bestätigt, bis die zweite Zeitdauer T2 als die vorgegebene Zeit (Bestimmungszeit) verstrichen ist (Zeitpunkt t3), und Vba in diesen Bereich fällt, werden die Relais (5-1 bis 5-n) nicht geschlossen (CLOSE), sondern geöffnet (OPEN), um den Hochspannungsschaltkreis zu unterbrechen.
  • In 6 wird Vb berechnet aus der Summe der internen Spannungen (Zellspannungen) der Akkupacks (4-1 bis 4-n), und ist deshalb konstant ungeachtet der Zeit. Ferner ist Vba, die aus Vb berechnet wird, konstant ungeachtet der Zeit.
  • Wie oben beschrieben, selbst wenn nur ein Sicherheitsschalter ausgeschaltet ist, wird die Veränderung in der internen Spannung erfasst, so dass alle der Relais (5-1 bis 5-n) geöffnet (OFFEN) werden, um das Unterbrechen des Hochspannungsschaltkreises zu aktivieren.
  • Folglich können die Zustände der Sicherheitsschalter (8-1 bis 8-n) genau erfasst werden, mittels Erfassens der Teilspannungen, basierend auf der Gesamtspannung des Akkupacks (4-1 bis 4-n), wobei die Schaltkreiskonfiguration die Freiheitsgrade der Bestimmungsgenauigkeit verleihen kann.
  • Ferner kommuniziert die Mehrzahl von parallel bereitgestellten Akkupacks (4-1 bis 4-n) jeweils mit den Steuerungsvorrichtungen (14-1 bis 14-n) und kommuniziert die eigene und andere Spannungsinformationen (Vsds) einander. Dies vereinfacht die Änderung in der Gesamtanzahl der Akkupacks (4-1 bis 4-n) im Vergleich zu dem Fall einer Einzelsteuerungsvorrichtung und ermöglicht eine Optionseinstellung für Fahrzeuge mit verschiedenen Kapazitäten.
  • INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
  • Die Steuerungsvorrichtung des Stromversorgungsschaltkreise gemäß der vorliegenden Erfindung ist anwendbar in verschiedenen Arten von Fahrzeugen.

Claims (3)

  1. Steuerungsvorrichtung (3) für einen Stromversorgungsschaltkreis (2) für eine in einem Fahrzeug verwendete elektrische Antriebseinheit (1), in welchem Stromversorgungsschaltkreis (2) eine Mehrzahl von Hochspannungsakkupacks (4-1, ......, 4-n), welche Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) aufweisen, bereitgestellt und miteinander parallelgeschaltet sind, und Relais (5-1, ......, 5-n), welche imstande sind, die Stromversorgung von den Akkupacks (4-1, ......, 4-n) abzutrennen, bereitgestellt sind und basierend auf einem Betätigen der Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) geöffnet werden, wobei der Akkupack (4-1, ......, 4-n) eine Spannungserfassungseinheit (9-1, ......, 9-n) aufweist, die eine interne Spannung erfasst, so dass eine Spannungsänderung erfasst wird, basierend auf dem Betätigen von einem oder mehreren Sicherheitsschaltern (8-1, ......, 8-n) unter der Mehrzahl von Sicherheitsschaltern (8-1, ......, 8-n), und die alle der besagten Relais (5-1, ......, 5-n) in einem Geöffnet-Zustand hält, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkupack (4-1, ......, 4-n) eine Teilspannungserfassungseinheit aufweist, die eine Teilspannung eines Teilschaltkreises, welcher den Sicherheitsschalter (8-1, ......, 8-n) aufweist, erfasst und wenn die von der Teilspannungserfassungseinheit erfasste Teilspannung eine vorgegebene Bestimmungsspannung andauernd für eine vorgegebene Zeit nicht überschreitet, werden alle der Relais (5-1, ......, 5-n) in einem Geöffnet-Zustand gehalten.
  2. Steuerungsvorrichtung (3) für einen Stromversorgungsschaltkreis (2) gemäß Anspruch 1, wobei das Akkupack (4-1, ......, 4-n) eine Ist-Gesamtspannungserfassungseinheit (17-1, ......, 17-n) aufweist, die eine Ist-Gesamtspannung erfasst, eine Ist-Teilspannungserfassungseinheit (18-1, ......, 18-n) die eine Ist-Teilspannung eines Teilschaltkreises erfasst, und eine Ist-Teilspannungsberechnungseinheit (19-1, ......, 19-n), welche die Teilspannung des Teilschaltkreises berechnet aus der Ist-Gesamtspannung, erfasst von der Ist-Gesamtspannungserfassungseinheit (17-1, ......, 17-n), wobei, wenn ein Zustand, dass die Ist-Teilspannung, die von der Ist-Teilspannungserfassungseinheit (18-1, ......, 18-n) erfasst wird, aus einem Bestimmungsspannungsbereich andauernd für eine vorgegebene Zeit (T2) herausfällt, der einem vorgegebenen Bereich der Ist-Teilspannung entspricht, wobei die Ist-Teilspannung von der Ist-Teilspannungsberechnungseinheit (19-1, ......, 19-n) berechnet wird, werden alle der besagten Relais (5-1, ......, 5-n) in einem Geöffnet-Zustand gehalten.
  3. Steuerungsvorrichtung für einen Stromversorgungsschaltkreis gemäß Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Akkupacks (4-1, ......, 4-n) mit den jeweiligen Steuerungsvorrichtungen (3) kommunizieren, und die Steuerungsvorrichtungen (3) miteinander kommunizieren und eigene und andere Spannungsinformationen einander übermitteln.
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