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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNG
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität und den Nutzen der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2018 - 14 7670 , die am 6. August 2018 eingereicht wurde und deren gesamter Inhalt hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Schalteinheiten und Batterievorrichtungen.
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HINTERGRUND
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In einem Relais, das für einen Stromkreis verwendet wird, ist die Kontaktfläche während des Schaltens des offenen/geschlossenen Zustands kleiner als während des vollständig geschlossenen Zustands, wodurch der Widerstandswert der Kontakte erhöht werden kann. Daher fließt beim Schalten in einen eingeschalteten Zustand in einem Zustand, in dem eine Spannungsdifferenz zwischen beiden Enden des Relais besteht, oder beim Schalten in einen ausgeschalteten Zustand in einem Zustand, in dem Strom fließt, ein großer Strom zu Kontakten mit einem hohen Widerstand, was dazu führen kann, dass die Kontakte Wärme erzeugen und schließlich festsitzen.
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Es wurde daher vorgeschlagen, zwei Relais in Reihe zu schalten und zusammen mit der Relaisschaltung eine Fehlerdiagnose der beiden Relais durchzuführen (siehe Patentschrift 1 (PTL 1)). Durch das zeitversetzte Anziehen und Abschalten von zwei Relais kann die Möglichkeit eines Ausfalls der gesamten Relaisschaltung reduziert werden. Des Weiteren kann ein Benutzer bei der Durchführung einer Fehlerdiagnose einen möglichen Teilausfall leicht erkennen, während die Anzugs- und Abschaltfunktionen des Relaiskreises demonstriert werden, und somit kann das Auftreten von Fehlern bei den Anzugs- und Abschaltfunktionen des gesamten Relaiskreises reduziert werden.
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ZITATLISTE Patentliteratur
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PTL 1:
JP2001-173545 (A )
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ZUSAMMENFASSUNG
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(Lösung des Problems)
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In der in PTL 1 beschriebenen Relaisschaltung wird jedoch zusätzlich zur Erregung und Abschaltung einer Last ein Relais zur Fehlerdiagnose ein- und ausgeschaltet, und die Anzahl der Ein- und Ausschaltungen des Relais wird erhöht. Infolgedessen besteht die Gefahr, dass das Relais in der Relaisschaltung ausfallen kann.
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Eine Schalteinheit gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Lösung des obigen Problems ist eine Schalteinheit, die konfiguriert ist, um zwischen einem eingeschalteten Zustand und einem abgeschalteten Zustand einer ersten Batterie zu schalten, wobei die Schalteinheit umfasst:
- einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, die in Reihe miteinander verbunden sind, wobei einer der Schalter mit der ersten Batterie verbunden ist;
- einen Spannungssensor, der so konfiguriert ist, dass er eine Spannung zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter erfasst; und
- einen Regler, der so konfiguriert ist, dass er einen AUS-Fehler des zweiten Schalters auf Grundlage einer Spannung bestimmt, die von dem Spannungssensor in einem Zustand detektiert wird, in dem der erste Schalter ausgeschaltet und der zweite Schalter eingeschaltet ist, nach der Bestimmung eines AUS-Fehlers des zweiten Schalters einen AUS-Fehler des ersten Schalters auf Grundlage einer Spannung bestimmt, die von dem Spannungssensor in einem Zustand detektiert wird, in dem der zweite Schalter ausgeschaltet und der erste Schalter eingeschaltet ist, und nach der Bestimmung eines AUS-Fehlers des ersten Schalters den zweiten Schalter einschaltet, während der erste Schalter eingeschaltet bleibt, um die erste Batterie von einem abgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand zu schalten.
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Eine Batterievorrichtung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zur Lösung des obigen Problems umfasst:
- eine erste Batterie, die parallel mit einer zweiten Batterie verbunden ist
- einen ersten Schalter und einen zweiten Schalter, die miteinander in Reihe geschaltet und konfiguriert sind, um die erste Batterie und die zweite Batterie zu verbinden
- einen Spannungssensor, der so konfiguriert ist, dass er eine Spannung zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter erfasst; und
- einen Regler, der so konfiguriert ist, dass er, wenn er einen Befehl zum Schalten der ersten Batterie von einem abgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand erhält, einen AUS-Fehler des zweiten Schalters auf Grundlage einer Spannung bestimmt, die von dem Spannungssensor in einem Zustand erfasst wird, in dem der erste Schalter ausgeschaltet und der zweite Schalter eingeschaltet ist, und dass er nach dem Bestimmen eines AUS-Fehlers des zweiten Schalters des zweiten Schalters auf Grundlage einer Spannung, die von dem Spannungssensor in einem Zustand erfasst wird, in dem der zweite Schalter aus und der erste Schalter eingeschaltet ist, und nach dem Bestimmen eines AUS-Fehlers des ersten Schalters den zweiten Schalter einschalten, während der erste Schalter eingeschaltet bleibt, um die erste Batterie von einem abgeschalteten Zustand in einen eingeschalteten Zustand zu schalten.
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(Vorteilhafter Effekt)
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Gemäß der vorliegenden Erfindung werden eine Schalter-Einheit und eine Batterievorrichtung bereitgestellt. Die Schalteinheit ermöglicht eine Verringerung der Anzahl von Schaltvorgängen, indem das Schalten von Aus auf Ein durchgeführt wird, wenn einige von mehreren in Reihe geschalteten Schaltern in einen eingeschalteten Zustand versetzt werden, und das Schalten von Aus auf Ein durchgeführt wird, wenn eine Fehlerdiagnose durchgeführt wird.
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Figurenliste
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In den begleitenden Zeichnungen gilt:
- 1 ist ein funktionales Blockdiagramm, das eine schematische Konfiguration eines regenerativen Energiespeichersystems zeigt, das aus einer Batterievorrichtung besteht, die eine Schalteinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält;
- 2 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer EI N-Fehler-Bestimmungssteuerung und einer Einschaltsteuerung, die kontinuierlich von einem Regler in 1 ausgeführt werden; und
- 3 ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer Abschaltsteuerung, die von dem Regler in 1 ausgeführt wird.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine Ausführungsform einer Schalteinheit, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Wie in 1 dargestellt, bildet eine Batterievorrichtung 11 einschließlich einer Schalteinheit 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Teil eines regenerativen Energiespeichersystems 12. Das Energiespeichersystem 12 umfasst einen ISG (Integrated Starter Generator) 13, einen Starter 14, eine zweite Batterie 15, ein elektrisches Bauelement 16 und eine Batterievorrichtung 11. Der ISG 13, der Starter 14, die zweite Batterie 15, das elektrische Bauelement 16 und die Batterievorrichtung 11 sind parallel geschaltet. Weiterhin sind das ISG 13 und die Batterievorrichtung 11 über ein Versorgungsrelais 17 mit dem Starter 14, der zweiten Batterie 15 und dem elektrischen Bauelement 16 verbunden. Wie in 1 dargestellt, sind die zweite Batterie 15 und die Batterievorrichtung 11 jeweils geerdet.
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Das regenerative Energiespeichersystem 12 wird in Fahrzeuge wie Benzin-, Diesel- und Hybridfahrzeuge eingebaut. In 1 stellen die durchgezogenen Linien, die jeden Funktionsblock verbinden, den Fluss der elektrischen Leistung dar. Außerdem stellen die gestrichelten Linien in 1, die jeden Funktionsblock verbinden, den Fluss des Steuersignals oder der zu übermittelnden Informationen dar.
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Das ISG 13 ist mechanisch direkt oder indirekt mit wenigstens einem von einem Fahrzeugmotor und einer Antriebswelle verbunden. Das ISG 13 kann Energie erzeugen, indem es den Motor antreibt oder die Antriebswelle dreht. Das ISG 13 kann die erzeugte Leistung an die zweite Batterie 15, das elektrische Bauelement 16 und die Batterievorrichtung 11 liefern, indem es die Ausgangsspannung mit einem Regulator einstellt. Das ISG 13 kann durch Rückspeisung Strom erzeugen, wenn das Fahrzeug abbremst. Das ISG 13 kann Strom durch Rückspeisung erzeugen, wenn das Fahrzeug verzögert. Der vom ISG 13 regenerierte Strom kann in der zweiten Batterie 15 und in der Batterievorrichtung 11 gespeichert werden. Das ISG 13 erhält Strom von der Batterievorrichtung 11 und startet den Motor beispielsweise bei einem Leerlaufstopp neu.
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Der Starter 14 ist beispielsweise ein Anlasser. Der Starter 14 startet einen Motor, indem er Strom von wenigstens einer der zweiten Batterie 15 und der Batterievorrichtung 11 erhält, wenn ein mit dem Starter 14 verbundener Schalter aufgrund der Betätigung des Zündschlüssels oder der Betätigung einer Starttaste schaltet.
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Die zweite Batterie 15 ist beispielsweise eine Blei-Säure-Batterie mit einer Ausgangsspannung von einer Nennspannung von 12V und kann den Starter 14 und das elektrische Bauelement 16 mit Strom versorgen.
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Das elektrische Bauelement 16 ist eine Lastvorrichtung, die beispielsweise ein Audiosystem, eine Klimaanlage, ein Navigationssystem usw. umfasst, die in einem Fahrzeug vorgesehen ist, und arbeitet durch den Verbrauch der zugeführten Energie.
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Die Batterievorrichtung 11 ist nicht besonders beschränkt, ist aber beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterievorrichtung. Als Batterievorrichtung 11 kann eine Lithium-Ionen-Batterie verwendet werden. In der ersten Ausführungsform unterscheidet sich die Ausgangsspannung der Batterievorrichtung 11 von derjenigen der zweiten Batterie 15 und wird durch einen DC/DC-Wandler so eingestellt, dass sie im Wesentlichen der Ausgangsspannung der zweiten Batterie 15 entspricht. Alternativ kann die Ausgangsspannung der Batterievorrichtung 11 im Wesentlichen mit der der zweiten Batterie 15 übereinstimmen. Die Batterievorrichtung 11 kann das ISG 13, den Starter 14 und das elektrische Bauelement 16 mit Strom versorgen.
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Die Batterievorrichtung 11 umfasst eine erste Batterie 18 und eine Schalteinheit 10. Die erste Batterie 18 ist über die Schalteinheit 10 mit dem ISG 13 und dem Versorgungsrelais 17 verbunden.
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Die erste Batterie 18 ist nicht besonders begrenzt, sondern eine zusammengesetzte Batterie, die aus einer Vielzahl von Zellen besteht, wie beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie. In der ersten Batterie 18 sind mehrere Zellen in Reihe oder parallel geschaltet.
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Die Schalteinheit 10 schaltet zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem abgeschalteten Zustand der ersten Batterie 18 um. Die Schalteinheit 10 umfasst einen ersten Schalter 19, einen zweiten Schalter 20, eine Schmelzsicherung 21, einen Spannungssensor 22 und einen Regler 23.
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Der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 sind nicht besonders begrenzt, sondern sind beispielsweise ein elektromagnetisches Relais. Der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 sind, genauer gesagt, ein Schließrelais. Des Weiteren kann ein Halbleiterschalter, wie beispielsweise ein Transistor, als erster Schalter oder als zweiter Schalter verwendet werden.
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Der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 sind in Reihe zueinander geschaltet. Ein Pull-Down-Widerstand ist zwischen dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20 angeschlossen, und wenn der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 ausgeschaltet sind, ist die Spannung zwischen dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20 gleich Null.
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Entweder der erste Schalter 19 oder der zweite Schalter 20 ist mit der ersten Batterie 18 verbunden. In dieser Ausführungsform ist der zweite Schalter 20 mit der ersten Batterie 18 verbunden, indem er zwischen dem ersten Schalter 19 und der ersten Batterie 18 vorgesehen ist. Der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 schalten die gesamte Schalteinheit 10 zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem abgeschalteten Zustand auf der Basis der Steuerung durch den später beschriebenen Regler 23.
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Hier ist, wie später beschrieben wird, der erste Schalter 19 ein Schalter, der gleichzeitig ein Aus-Ein-Schalten für eine Fehlerbestimmungssteuerung und ein Aus-Ein-Schalten durchführt, um die erste Batterie 18 in einen eingeschalteten Zustand zu versetzen, indem diese Schaltungen gemeinsam ausgeführt werden.
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In dieser Ausführungsform ist die Sicherung 21 in Reihe mit dem ersten Schalter 19 geschaltet. Die Sicherung 21 wird durch den Temperaturanstieg aufgrund von Joulescher Wärme abgeschaltet, wenn eine große Strommenge angelegt wird. Der Heizwert beim Abschalten der Sicherung ist ein Wert, der sich aus der Subtraktion der Wärmeabgabe von der Wärmemenge ergibt, die zum Aufheizen der Sicherung 21 bis zum Abschalten erforderlich ist. Der Heizwert errechnet sich aus (Strom)2 x (Einschaltdauer) x (Innenwiderstand der Sicherung 21). Des Weiteren errechnet sich die Wärmeabgabemenge aus {(Temperatur bei Abschaltung der Sicherung 21) - (Außenlufttemperatur)} x (Wärmeabgaberatenkonstante) x (Zeit).
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Der Spannungssensor 22 detektiert eine Spannung zwischen dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20. Der Spannungssensor 22 meldet dem Regler 23 einen erkannten Spannungswert.
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Der Regler 23 besteht beispielsweise aus einem Mikrocomputer. Der Regler 23 erhält einen Spannungswert von dem Spannungssensor 22. Der Regler 23 erhält einen detektierten Wert, wie beispielsweise einen Spannungswert für jede Zelle der ersten Batterie 18. Zusätzlich erhält der Regler 23 Fahrzeuginformationen und Befehle von einer externen Vorrichtung, wie beispielsweise einer ECU.
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Der Regler 23 kann die Steuerung des Schaltens zwischen Ein, d.h. einem verbundenen Zustand (einem Zustand, in dem Schaltkontakte miteinander verbunden sind) und Aus, d.h. einem abgeschalteten Zustand (einem Zustand, in dem Schaltkontakte abgeschaltet sind) individuell für jeden der ersten Schalter 19 und der zweiten Schalter 20 auf der Basis der erhaltenen Informationen und dergleichen ausführen.
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Wenn ein Befehl zum Schalten der ersten Batterie 18 vom eingeschalteten Zustand in den abgeschalteten Zustand erhalten wird, kann der Regler 23 eine Abschaltsteuerung der ersten Batterie 18 ausführen. In der vorliegenden Ausführungsform werden bei der Abschaltsteuerung sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 ausgeschaltet.
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Wenn ein Befehl zum Schalten der ersten Batterie 18 aus dem abgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand eingeht, kann der Regler 23 eine Einschaltsteuerung der ersten Batterie 18 durchführen. In der vorliegenden Ausführungsform werden bei der Erregungssteuerung zwar sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 schließlich eingeschaltet, doch zuvor ist eine AUS-Fehlerbestimmungssteuerung des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 enthalten. Der AUS-Fehler ist ein Fehler, bei dem der Schalter nicht von Aus auf Ein geschaltet werden kann und ausgeschaltet bleibt. Des Weiteren wird mit der AUS-Fehlerbestimmungssteuerung das Auftreten eines AUS-Fehlers eines Schalters bestimmt.
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Hier wird, wenn der Regler 23 einen Befehl zum Schalten der ersten Batterie 18 aus dem abgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand erhält, zuvor das Versorgungsrelais 17 von der ECU o.ä. auf Ein geschaltet. Die Erregungssteuerung wird unter der Annahme ausgeführt, dass das Versorgungsrelais 17 auf „Ein“ geschaltet ist.
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Bei der Erregungssteuerung kennt der Regler 23 die vom Spannungssensor 22 erfasste Spannung in einem Zustand, in dem der erste Schalter 19 ausgeschaltet ist und der zweite Schalter 20 eingeschaltet ist.
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Der Regler 23 bestimmt anhand der bekannten Spannung, ob der zweite Schalter 20 einen AUS-Fehler aufweist oder nicht. Beispielsweise bestimmt der Regler 23, dass der zweite Schalter 20 keinen AUS-Fehler hat, wenn die bekannte Spannung bei eingeschaltetem zweitem Schalter 20 gleich oder größer als ein Schwellenwert ist. Des Weiteren kann der Schwellenwert der Spannung beispielsweise ein unterer Grenzwert (oder weniger als der untere Grenzwert) in einem nutzbaren Spannungsbereich der ersten Batterie 18 sein. Oder, wenn eine Spannung der ersten Batterie 18 durch einen Spannungssensor erhalten wird, der sich von dem Spannungssensor 22 unterscheidet, bestimmt der Regler 23, dass der zweite Schalter 20 keinen AUS-Fehler aufweist (normal ist), wenn die Spannung, die von dem Spannungssensor 22 bekannt ist, im Wesentlichen die gleiche ist wie die Spannung der ersten Batterie 18 (die Spannung, die durch den anderen Spannungssensor erhalten wird), d.h. in einem Fehlerbereich enthalten ist.
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Nachdem der Regler 23 festgestellt hat, dass der zweite Schalter 20 einen AUS-Fehler in der Erregungssteuerung aufweist, schaltet er den zweiten Schalter 20 vorübergehend auf Aus. Als nächstes schaltet der Regler 23 den ersten Schalter 19 auf EIN und kennt eine vom Spannungssensor 22 erfasste Spannung. In diesem Zustand soll sich das Versorgungsrelais 17 in einem EIN-Zustand befinden.
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Der Regler 23 bestimmt anhand der bekannten Spannung, ob der erste Schalter 19 einen AUS-Fehler aufweist oder nicht. Wenn beispielsweise die bekannte Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmt der Regler 23, dass der erste Schalter 19 keinen AUS-Fehler aufweist (normal ist), unter der Annahme, dass die Spannung der zweiten Batterie 15 über das Versorgungsrelais und den ersten Schalter 19 erfasst wird. Des Weiteren stellt der Regler 23 fest, dass der erste Schalter 19 oder das Versorgungsrelais 17 einen AUS-Fehler aufweist, wenn die bekannte Spannung kleiner als der Schwellenwert ist. Unter der Entladesteuerung, so dass die Spannung der zweiten Batterie 15 und die Spannung der ersten Batterie 18 im Wesentlichen gleich sind, kann der Schwellenwert während einer AUS-Fehler-Bestimmungssteuerung zum zweiten Schalter 20 als Schwellenwert einer Spannung verwendet werden.
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Andererseits setzt der Regler 23 in einer Konfiguration, in der die Spannung der zweiten Batterie 15 von der der ersten Batterie 18 abweicht, die Spannung der zweiten Batterie 15 als Referenz auf den Schwellenwert der obigen Spannung und bestimmt einen AUS-Fehler des ersten Schalters 19. In der obigen Konfiguration, wenn die bekannte Spannung sich wesentlich von der Spannung der zweiten Batterie 15 unterscheidet, bestimmt der Regler 23, dass wenigstens einer von dem ersten Schalter 19 und dem Versorgungsrelais 17 einen AUS-Fehler aufweist.
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Bei der Erregungssteuerung schaltet der Regler 23 nach der Feststellung eines AUS-Fehlers des ersten Schalters 19 den zweiten Schalter 20 ein. Wenn der zweite Schalter 20 auf EIN geschaltet ist, sind sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 eingeschaltet, und die erste Batterie 18 wird in den eingeschalteten Zustand geschaltet. Nachdem die erste Batterie 18 in den eingeschalteten Zustand geschaltet ist, wird die Ladung durch das ISG 13 und die Speisung des elektrischen Bauelements 16 oder des Starters 14 gestartet.
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Bei der Abschaltsteuerung kann der Regler 23 einen der ersten Schalter 19 und den zweiten Schalter 20 auf Aus schalten und dann den anderen auf Aus schalten. In dieser Ausführungsform schaltet der Regler 23 den ersten Schalter 19 aus und schaltet dann den zweiten Schalter 20 aus. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird sowohl bei der Einschaltsteuerung als auch bei der Ausschaltsteuerung zuerst der erste Schalter 19 und dann der zweite Schalter 20 geschaltet.
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Wenn sich die erste Batterie 18 im abgeschalteten Zustand befindet, kann der Regler 23 eine EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung in jeder Situation ausführen, wie beispielsweise unmittelbar vor der Erregungssteuerung, unmittelbar nach der Abschaltsteuerung, regelmäßig oder periodisch, auf Grundlage eines Befehls einer externen Einrichtung. In dieser Ausführungsform führt der Regler 23 eine EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung unmittelbar vor der Ausführung der Einschaltsteuerung aus. Der EIN-Fehler ist ein Fehler, bei dem der Schalter nicht von Ein auf Aus geschaltet werden kann und eingeschaltet bleibt. Des Weiteren wird die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung ausgeführt, um festzustellen, ob der Schalter einen EIN-Fehler aufweist.
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Bei der EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung kennt der Regler 23 eine vom Spannungssensor 22 erfasste Spannung, wenn sich die erste Batterie 18 in einem Abschaltzustand befindet, das heißt, wenn der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 ausgeschaltet sind. Der Regler 23 ermittelt anhand der bekannten Spannung einen EIN-Ausfall des ersten Schalters 19 und/oder des zweiten Schalters 20. Wenn die bekannte Spannung beispielsweise kleiner als der Schwellenwert ist, bestimmt der Regler 23, dass der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 keinen EIN-Fehler aufweisen (normal sind). Wenn die bekannte Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, bestimmt der Regler 23, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 einen EIN-Fehler aufweist. In diesem Fall, wenn die Spannungen der ersten Batterie 18 und der zweiten Batterie 20 bekannt sind, kann der Regler 23 bestimmen, welcher Schalter einen EI N-Fehler aufweist, indem er diese Spannungen mit der vom Spannungssensor 22 bekannten Spannung vergleicht.
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Der Regler 23 erzeugt ein Benachrichtigungssignal, das das Auftreten eines AUS-Fehlers meldet, wenn festgestellt wird, dass einer der ersten Schalter 19, das Versorgungsrelais 17 oder der zweite Schalter 20 einen AUS-Fehler aufweist. Des Weiteren erzeugt der Regler 23 ein Benachrichtigungssignal, das das Auftreten eines EIN-Fehlers meldet, wenn festgestellt wird, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 einen EIN-Fehler aufweist. Der Regler 23 sendet ein Benachrichtigungssignal an eine externe Vorrichtung. Die externe Vorrichtung, wie beispielsweise ein Display und eine Warnleuchte, die schließlich ein Benachrichtigungssignal erhält, benachrichtigt einen Benutzer, dass die Schalteinheit 10 einen Fehler aufweist.
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Als nächstes werden in dieser Ausführungsform die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung und die Einschaltsteuerung, die von dem Regler 23 ausgeführt werden, anhand des Flussdiagramms in 2 beschrieben. Der Regler 23 startet die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung und die Erregungssteuerung, wenn er einen Befehl zur Ausführung der Erregungssteuerung von der externen Vorrichtung erhält. Wie oben beschrieben, befinden sich der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 in einem AUS-Zustand und das Versorgungsrelais 17 in einem EIN-Zustand, wenn ein Befehl zur Ausführung der Einschaltsteuerung erhalten wird. In dieser Ausführungsform wird die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung zwar, wie oben beschrieben, vor der Einschaltsteuerung ausgeführt, sie kann aber auch ausgeführt werden, wenn der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 sich in einem AUS-Zustand befinden, wie in dem Fall, in dem die Abschaltsteuerung beendet ist.
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In Schritt S100 startet der Regler 23 die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung und ermittelt, ob die vom Spannungssensor 22 bekannte Spannung kleiner als der Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Spannung nicht kleiner als der Schwellenwert ist, fährt der Prozess mit Schritt S101 fort. Wenn die Spannung kleiner als der Schwellenwert ist, beendet der Regler 23 die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung und der Prozess fährt mit Schritt S102 fort.
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In Schritt S101 erzeugt der Regler 23 ein Benachrichtigungssignal, das meldet, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 einen EIN-Ausfall aufweist. Außerdem gibt der Regler 23 das Benachrichtigungssignal an eine externe Vorrichtung aus, um der externen Vorrichtung zu ermöglichen, zu benachrichtigen, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 einen EIN-Ausfall aufweist. Nach der Benachrichtigung beendet der Regler 23 die EIN-Ausfallsteuerung und stoppt darüber hinaus die Ausführung der Einschaltsteuerung.
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In Schritt S102 startet der Regler 23 die Erregungssteuerung und schaltet den zweiten Schalter 20 ein. Nach dem Schalten geht es weiter zu Schritt S103. In Schritt S102 wird zuvor durch die EIN-Fehler-Bestimmungssteuerung sichergestellt, dass der erste Schalter 19 normalerweise ausgeschaltet ist. Daher fließt in diesem Zustand kein Strom zum zweiten Schalter 20, selbst wenn der zweite Schalter 20 eingeschaltet ist, so dass ein geringes Risiko besteht, dass der zweite Schalter 20 klemmt.
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In Schritt S103 bestimmt der Regler 23, ob die vom Spannungssensor 22 bekannte Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Spannung nicht gleich oder größer als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit Schritt S104 fort. Wenn die Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, fährt der Prozess mit Schritt S105 fort.
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In Schritt S104 erzeugt der Regler 23 ein Benachrichtigungssignal, das meldet, dass der zweite Schalter 20 einen AUS-Fehler aufweist. Außerdem gibt der Regler 23 das Benachrichtigungssignal an eine externe Vorrichtung aus, damit die externe Vorrichtung benachrichtigen kann, dass der zweite Schalter 20 einen AUS-Fehler aufweist. Nach der Benachrichtigung wird die Einschaltsteuerung beendet.
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In Schritt S105 schaltet der Regler 23 den zweiten Schalter 20 auf AUS. Nach dem Schalten wird mit Schritt S104 fortgefahren. Auch in diesem Schritt S105 wird der zweite Schalter 20 ausgeschaltet, ohne dass Strom durch ihn fließt, so dass die Gefahr des Festsitzens des zweiten Schalters 20 gering ist.
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In Schritt S106 schaltet der Regler 23 den ersten Schalter 19 auf Ein. Nach dem Schalten geht es weiter zu Schritt S107. In diesem Schritt S106 befindet sich der zweite Schalter 20 in einem AUS-Zustand und wird eingeschaltet, ohne dass Strom durch den ersten Schalter 19 fließt, so dass ein Risiko des Festsitzens des ersten Schalters 19 gering ist. Des Weiteren ist ein EIN-Betrieb des ersten Schalters 19 in Schritt S106 ein Teil der Einschaltsteuerung, bei dem sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 eingeschaltet werden. Mit anderen Worten, der Vorgang des Schaltens des ersten Schalters 19 von Aus auf Ein, um einen AUS-Fehler des ersten Schalters 19 festzustellen, und der Vorgang des Schaltens des ersten Schalters 19 von Aus auf Ein, um die erste Batterie 18 in den eingeschalteten Zustand zu schalten, werden gemeinsam und gleichzeitig ausgeführt.
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In Schritt S107 bestimmt der Regler 23, ob die vom Spannungssensor 22 bekannte Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist oder nicht. Wenn die Spannung nicht gleich oder größer als der Schwellenwert ist, fährt der Prozess mit Schritt S108 fort. Wenn die Spannung gleich oder größer als der Schwellenwert ist, fährt der Prozess mit Schritt S109 fort.
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In Schritt S108 erzeugt der Regler 23 ein Benachrichtigungssignal, das meldet, dass wenigstens einer von dem ersten Schalter 19 und dem Versorgungsrelais 17 einen AUS-Fehler aufweist. Außerdem gibt der Regler 23 das Benachrichtigungssignal an eine externe Vorrichtung aus, damit die externe Vorrichtung benachrichtigen kann, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und das Versorgungsrelais 17 einen AUS-Fehler aufweist. Nach der Benachrichtigung ist die Einschaltsteuerung beendet.
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Im Schritt S109 schaltet der Regler 23 den zweiten Schalter 20 auf EIN. Nach dem Schalten ist die Einschaltsteuerung beendet.
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Als nächstes wird in dieser Ausführungsform eine vom Regler 23 ausgeführte Abschaltsteuerung mit Bezug auf das Flussdiagramm in 3 beschrieben. Der Regler 23 startet die Abschaltsteuerung, wenn er einen Befehl zur Ausführung einer Abschaltsteuerung von einer externen Vorrichtung erhält.
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In Schritt S200 schaltet der Regler 23 den ersten Schalter 19 auf Aus. Nach dem Schalten wird mit Schritt S201 fortgefahren.
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In Schritt S201 schaltet der Regler 23 den zweiten Schalter 20 auf Aus. Nach dem Schalten ist die Regelung der Abschaltung beendet.
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In der Schalteinheit 10 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ermittelt der Regler 23 einen AUS-Fehler des zweiten Schalters 20 auf Grundlage der von dem Spannungssensor 22 erfassten Spannung in einem Zustand, in dem der erste Schalter 19 und der zweite Schalter 20 jeweils aus- und eingeschaltet sind, wenn die erste Batterie 18 vom abgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand geschaltet wird; schaltet den ersten Schalter 19 ein, nachdem der zweite Schalter 20 ausgeschaltet ist; bestimmt einen AUS-Fehler des ersten Schalters 19 auf der Basis der vom Spannungssensor 22 erfassten Spannung, wenn der erste Schalter 19 eingeschaltet ist, und schaltet den zweiten Schalter 20 ein, nachdem ein AUS-Fehler des ersten Schalters 19 bestimmt wurde. Die oben beschriebene Konfiguration ermöglicht es der Schalteinheit 10, den Vorgang des Schaltens des ersten Schalters 19 von aus auf ein, um einen AUS-Fehler des ersten Schalters 19 festzustellen, und den Vorgang des Schaltens des ersten Schalters 19 von aus auf ein, um die erste Batterie 18 in den eingeschalteten Zustand zu schalten, gemeinsam zu machen und gleichzeitig durchzuführen. Daher kann die Schalteinheit 10 die Anzahl der Schaltvorgänge des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 zur Diagnose eines Fehlers reduzieren, was sich von dem ursprünglichen Zweck des Schaltens zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem abgeschalteten Zustand der ersten Batterie 18 unterscheidet. Als Ergebnis kann die Schalteinheit 10 eine Fehlerbestimmung durchführen, während die Möglichkeit eines Fehlers des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20, die eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Relais sind, reduziert wird.
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Des Weiteren befindet sich in der Schalteinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform, wenn ein AUS-Fehler eines des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 festgestellt wird, der andere Schalter in einem Aus-Zustand. Auf diese Weise fließt selbst dann, wenn zur Feststellung eines AUS-Fehlers des einen der Schalter ein- und ausgeschaltet wird, kein Strom zu dem einen der Schalter, wodurch ein Risiko des Festsitzens verringert wird. Das heißt, in dieser Ausführungsform wird zusätzlich zum Schalten auf Ein, damit die erste Batterie 18 im eingeschalteten Zustand ist, das Schalten auf Ein durchgeführt, um einen AUS-Fehler festzustellen. Dadurch wird die Anzahl der Schalter erhöht. Bei der Bestimmung des AUS-Fehlers wird jedoch das Risiko des Festsitzens des Schalters verringert. Das heißt, eine Erhöhung des Ausfallrisikos kann unterdrückt werden, auch wenn die Anzahl der Schaltvorgänge erhöht wird.
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Des Weiteren wird in der Schalteinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform eine Spannung zwischen dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20 zur Bestimmung eines AUS-Fehlers und eines EIN-Fehlers des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 verwendet. Wenn Strom zur Bestimmung eines Fehlers verwendet wird, kann ein Fehler nur dann bestimmt werden, wenn eine Stromänderung erkannt wird. Daher muss zur Bestimmung ein Zustand, in dem sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 eingeschaltet sind, und ein Zustand, in dem einer der Schalter ausgeschaltet ist, geschaltet werden. Andererseits ist in der Schalteinheit 10, die in der oben beschriebenen Weise konfiguriert ist, der eine oder der andere des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 mit der einen oder der anderen der ersten Batterie 18 bzw. der zweiten Batterie 15 verbunden. Somit kann eine Störung auch dann festgestellt werden, wenn sowohl der erste Schalter 19 als auch der zweite Schalter 20 nicht eingeschaltet sind. Daher stellt die Schalteinheit 10 einen Ausfall des anderen fest, während einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 ausgeschaltet bleibt, und somit kann eine Möglichkeit des Festsitzens des EIN reduziert werden, wenn beide ein- und ausgeschaltet sind.
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Des Weiteren ist in der Schalteinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform der zweite Schalter 20 zwischen dem ersten Schalter 19 und der ersten Batterie 18. In der Schalteinheit 10 ist es erforderlich, dass wenigstens einer von dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20 im eingeschalteten Zustand der ersten Batterie 18 im Notfall abgeschaltet werden kann. Daher ist es wünschenswert, dass in der Schalteinheit 10 frühzeitig festgestellt wird, dass wenigstens einer der ersten Schalter 19 und der zweite Schalter 20 normal funktioniert. Die Schalteinheit 10 ist jedoch dafür vorgesehen, über das Versorgungsrelais 17 mit der positiven Elektrode der ersten Batterie 18 und mit der positiven Elektrode der zweiten Batterie 15 verbunden zu werden. Welcher der beiden Schalter 19 und das Versorgungsrelais 17 einen Fehler aufweist, lässt sich daher nicht durch eine AUS-Fehler-Bestimmung des ersten Schalters 19. In der oben beschriebenen Ausführungsform der Schalteinheit 10 ist der zweite Schalter 20 an einer Position (zwischen dem Spannungssensor 22 und der ersten Batterie 18) angeschlossen, an der eine Position festgelegt werden kann, an der ein AUS-Fehler auftritt. Des Weiteren wird in dieser Ausführungsform eine Spannung durch den Spannungssensor 22 bei ausgeschaltetem ersten Schalter 19 und eingeschaltetem zweiten Schalter 20 ermittelt, um einen AUS-Fehler des zweiten Schalters 20 zu erkennen. Auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit des zweiten Schalters 20, der am nächsten an die erste Batterie 18 angeschlossen ist, sichergestellt werden.
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Des Weiteren wird in der Schalteinheit 10 gemäß dieser Ausführungsform ein AUS-Fehler des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 auf Grundlage der Spannung ermittelt, wenn sich die erste Batterie 18 in einem abgeschalteten Zustand befindet. Daher kann die Schalteinheit 10 nicht nur einen AUS-Fehler, sondern auch einen EIN-Fehler des ersten Schalters 19 und des zweiten Schalters 20 feststellen, ohne zwischen dem ersten Schalter 19 und dem zweiten Schalter 20 für eine Fehlerbestimmung zu schalten.
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Es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in bestimmten anderen Formen als den oben beschriebenen realisiert werden kann, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Merkmalen abzuweichen. Daher ist die vorangehende Beschreibung illustrativ und nicht darauf beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorangehende Beschreibung definiert. Einige aller Änderungen, die in den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher darin aufgenommen werden.
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Beispielsweise kann der erste Schalter 19 mit der ersten Batterie 18 verbunden sein, indem er zwischen dem zweiten Schalter 20 und der ersten Batterie 18 vorgesehen ist. Das heißt, in diesem Fall ist der erste Schalter 19 mit der positiven Seite der ersten Batterie 18 verbunden und der zweite Schalter 20 ist zwischen dem ersten Schalter 20 und dem Versorgungsrelais 17 angeschlossen. Auch in diesem Fall wird die oben beschriebene Einschaltsteuerung, die in 2 dargestellt ist, ausgeführt. Des Weiteren kann bei der Abschaltsteuerung zunächst der zweite Schalter 20 und anschließend der erste Schalter 19 abgeschaltet werden.
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Des Weiteren können in dieser Ausführungsform, obwohl die Schalteinheit 10 zwei Schalter wie den ersten Schalter 19 und den zweiten Schalter 20 umfasst, drei oder mehr Schalter in Reihe geschaltet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Schalteinheit
- 11
- Batterievorrichtung
- 12
- Regeneratives Energiespeichersystem
- 13
- ISG (Integrierter Starter Generator)
- 14
- Starter
- 15
- zweite Batterie
- 16
- elektrisches Bauelement
- 17
- Versorgungsrelais
- 18
- erste Batterie
- 19
- erster Schalter
- 20
- zweiter Schalter
- 21
- Sicherung
- 22
- Spannungssensor
- 23
- Regler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2018147670 [0001]
- JP 2001173545 A [0005]
