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[Querverweis zu verwandter Anmeldung]
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Diese Anmeldung basiert auf der früheren japanischen Patentanmeldung Nr.
2019-053963 , die am 21. März 2019 eingereicht wurde und deren Beschreibung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, und beansprucht deren Priorität.
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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Steuergerät für ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät.
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[Hintergrundtechnik]
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Es ist ein Energieversorgungsgerät, das zwei Speicherbatterien aufweist und eine Entladung jeder Speicherbatterie durch Ein- und Ausschalten von Schaltern steuert, bekannt. Das Energieversorgungsgerät der Patentliteratur 1 umfasst beispielsweise eine erste Speicherbatterie und eine zweite Speicherbatterie, die jeweils parallel zu einer elektrischen Vorrichtung geschaltet sind. Das Energieversorgungsgerät umfasst einen ersten Schalter, der einen von der ersten Speicherbatterie zu der elektrischen Vorrichtung fließenden Strom steuert, und einen zweiten Schalter, der einen von der zweiten Speicherbatterie zu der elektrischen Vorrichtung fließenden Strom steuert. Durch Schalten zwischen dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter wird gesteuert, welche der Speicherbatterien der elektrischen Vorrichtung Energie zuführt.
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[Zitierliste]
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[Patentliteratur]
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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Ein Startgerät eines Fahrzeugs wird von der ersten Speicherbatterie energieversorgt. Jedoch kann beispielsweise bei einer Starthilfe Energie von einem Hochspannungsenergiezufuhrgerät statt von der ersten Speicherbatterie zugeführt. Da in diesem Fall die Spannung aufseiten der ersten Speicherbatterie höher als die Normalspannung wird, kann ein großer Strom durch den ersten Schalter fließen, wenn der erste Schalter eingeschaltet ist, wodurch ein Element des ersten Schalters beschädigt wird.
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Die vorliegende Offenbarung wurde in Anbetracht des vorstehenden Problems gemacht, und ein Hauptziel davon ist es, ein Steuergerät für ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät bereitzustellen, das in der Lage ist, zu unterdrücken, dass einen großer Strom durch Schalter fließt.
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Eine erste Einrichtung ist ein Steuergerät für ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät, wobei das Steuergerät auf ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät angewendet ist, mit: einer ersten Speicherbatterie und einer zweiten Speicherbatterie, die jeweils parallel mit einer elektrischen Vorrichtung verbunden sind; einem ersten Schalter, der in einem ersten elektrischen Pfad vorgesehen ist, der die erste Speicherbatterie und die elektrische Vorrichtung verbindet; und einem zweiten Schalter, der in einem zweiten elektrischen Pfad vorgesehen ist, der einen Verbindungspunkt, der näher an der elektrischen Vorrichtung als der erste Schalter in dem ersten elektrischen Pfad liegt, und die zweite Speicherbatterie verbindet, wobei das Steuergerät den ersten Schalter zu der Zeit einer Aktivierung des fahrzeugseitigen Energieversorgungsgeräts einschaltet, wobei das Steuergerät umfasst: eine Spannungsbestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine speicherbatterieseitige Spannung zwischen dem ersten Schalter und der ersten Speicherbatterie in dem ersten elektrischen Pfad in einem Hochspannungszustand ist, in dem die Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung ist, als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert ist; und eine Unterbindungseinheit, die unterbindet, dass der erste Schalter eingeschaltet wird, als Reaktion darauf, dass die speicherbatterieseitige Spannung in dem Hochspannungszustand ist.
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Um eine elektrische Vorrichtung stabil mit Energie zu versorgen, wird ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät verwendet, das derart konfiguriert ist, dass eine erste Speicherbatterie und eine zweite Speicherbatterie jeweils parallel mit dem elektrischen Gerät verbunden sind. Dieses fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät ist mit einem ersten elektrischen Pfad, der die erste Speicherbatterie und die elektrische Vorrichtung verbindet, und einem zweiten elektrischen Pfad, der die zweite Speicherbatterie und die elektrische Vorrichtung verbindet, versehen. Ein erster Schalter ist in dem ersten elektrischen Pfad vorgesehen, und ein zweiter Schalter auf dem zweiten elektrischen Pfad vorgesehen, um zu steuern, welche der Speicherbatterien die elektrische Vorrichtung mit Energie versorgt. Dann wird als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert wird, der erste Schalter eingeschaltet, um die elektrische Vorrichtung mit Energie aus der ersten Speicherbatterie zu versorgen.
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Als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert ist, kann eine Potentialdifferenz, die der Spannung der ersten Speicherbatterie entspricht, an beiden Enden des ersten Schalters auftreten, bevor der erste Schalter eingeschaltet wird. Als Reaktion darauf, dass der erste Schalter eingeschaltet wird, fließt ein Strom, der der Potenzialdifferenz zwischen den beiden Enden des ersten Schalters entspricht, durch den ersten Schalter. Zu dieser Zeit kann vonseiten der ersten Speicherbatterie Energie mit einer Spannung höher als erwartet zugeführt werden. Wenn zum Beispiel zu der Zeit einer Starthilfe eine Hochspannungsenergieversorgung mit der ersten Speicherbatterie verbunden ist oder wenn eine Speicherbatterie mit einer Spannung höher als erwartet fälschlicherweise als die erste Speicherbatterie verbunden wird, kann als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert ist, eine hohe Spannung nicht innerhalb von Auslegungsparametern zwischen der ersten Speicherbatterie und dem ersten Schalter angelegt sein. Wenn der erste Schalter in einem solchen Zustand eingeschaltet wird, kann ein großer Strom durch den ersten elektrischen Pfad fließen und ein Element des ersten Schalters beschädigen.
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Daher wird als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert wird, eine speicherbatterieseitige Spannung zwischen dem ersten Schalter und der ersten Speicherbatterie in dem ersten elektrischen Pfad, der die erste Speicherbatterie und die elektrische Vorrichtung verbindet, erlangt, und wenn die speicherbatterieseitige Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung ist, wird ein Einschalten des ersten Schalters unterbunden. Wenn eine Gefahr besteht, dass ein großer Strom von der speicherbatterieseitigen Spannung zu dem ersten Schalter fließt, wird ein solcher großer Strom daran gehindert bzw. unterdrückt, durch den ersten Schalter zu fließen, indem ein Einschalten des ersten Schalters unterbunden wird, wodurch ermöglicht wird, den ersten Schalter zu schützen.
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Eine zweite Einrichtung ist derart, dass die elektrische Vorrichtung einen Glättungskondensator aufweist; ein Umgehungspfad bzw. Bypass-Pfad zwischen der elektrischen Vorrichtung und der ersten Speicherbatterie parallel zu dem ersten Schalter vorgesehen ist; und das Steuergerät ferner umfasst: eine Vorrichtungsseitenspannungserlangungseinheit, die eine vorrichtungsseitige Spannung zwischen der elektrischen Vorrichtung und dem ersten Schalter in dem ersten elektrischen Pfad erlangt; und eine Spannungsdifferenzbestimmungseinheit, die bestimmt, ob eine Differenz zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung und der vorrichtungsseitigen Spannung kleiner als ein vorbestimmter Wert ist; und wobei als Reaktion darauf, dass die speicherbatterieseitige Spannung in dem Hochspannungszustand ist, die Unterbindungseinheit unterbindet, dass der erste Schalter eingeschaltet wird, bis die Differenz zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung und der vorrichtungsseitigen Spannung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
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Da ein Umgehungspfad parallel zu dem ersten Schalter vorgesehen ist, fließt in dem Fall, in dem die vorrichtungsseitige Spannung niedriger als die speicherbatterieseitige Spannung ist, selbst dann, wenn sich der erste Schalter in einem ausgeschalteten Zustand befindet, ein Strom über den Umgehungspfad auf die Seite der elektrischen Vorrichtung. Wenn ein Strom auf die Seite der elektrischen Vorrichtung fließt, steigt die Spannung eines Glättungskondensators an, was zu einem Anstieg der vorrichtungsseitigen Spannung führt.
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Sobald festgestellt wird, dass sich die speicherbatterieseitige Spannung in dem Hochspannungszustand befindet, kann selbst dann, wenn die speicherbatterieseitige Spannung unter die vorbestimmte Spannung fällt, ein solcher Abfall temporär sein. Daher wird unterbunden, dass der erste Schalter eingeschaltet wird, bis die Differenz zwischen der vorrichtungsseitigen Spannung und der speicherbatterieseitigen Spannung klein wird und keine Gefahr besteht, dass ein großer Strom fließen wird. Insbesondere wird unterbunden, dass der erste Schalter eingeschaltet wird, bis die vorrichtungsseitige Spannung ansteigt und die Differenz von der speicherbatterieseitigen Spannung kleiner als der vorbestimmte Wert wird. Wenn die Differenz kleiner als der vorbestimmte Wert ist, besteht keine Gefahr bzw. kein Risiko, dass ein großer Strom fließt, so dass ein Einschalten des ersten Schalters erlaubt ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, weiter zu unterdrücken, dass ein großer Strom durch den ersten Schalter fließt.
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Eine dritte Einrichtung ist derart, dass die erste Speicherbatterie und die zweite Speicherbatterie jeweils parallel zu einer Last geschaltet sind, zu der eine Energie mit einer konstanten Spannung zugeführt werden muss; und das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät ferner umfasst: einen dritten Schalter, der in einem dritten elektrischen Pfad vorgesehen ist, der die Last und einen Verbindungspunkt verbindet, der näher an der ersten Speicherbatterie als der erste Schalter in dem ersten elektrischen Pfad liegt, und der zu der Zeit einer Aktivierung des fahrzeugseitigen Energieversorgungsgeräts eingeschaltet wird; und einen vierten Schalter, der in einem vierten elektrischen Pfad vorgesehen ist, der die zweite Speicherbatterie und die Last verbindet; und wobei die Unterbindungseinheit unterbindet, dass der dritte Schalter eingeschaltet wird, als Reaktion darauf, dass die speicherbatterieseitige Spannung in dem Hochspannungszustand ist.
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Das Fahrzeug ist mit einer Last ausgestattet, zu der Energie mit einer konstanten Spannung zugeführt werden muss, und zu dieser Last kann Energie von der ersten Speicherbatterie über den dritten Schalter zugeführt werden oder von der zweiten Speicherbatterie über den vierten Schalter zugeführt werden.
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Dann wird als Reaktion darauf, dass das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät aktiviert wird, der dritte Schalter eingeschaltet, um Energie von der ersten Speicherbatterie zu der Last zuzuführen. Jedoch kann, wenn der dritte Schalter in einem Zustand eingeschaltet wird, in dem die Spannung aufseiten der ersten Speicherbatterie hoch ist, kann ein großer Strom fließen.
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Daher wird als Reaktion darauf, dass die speicherbatterieseitige Spannung zwischen dem ersten Schalter und der ersten Speicherbatterie in dem Hochspannungszustand ist, unterbunden, dass der dritte Schalter eingeschaltet wird. In dem Hochspannungszustand wird die Potenzialdifferenz zwischen der Seite der ersten Speicherbatterie und der Lastseite des dritten Schalters groß, und es kann ein großer Strom durch den dritten Schalter fließen. In einem solchen Fall ist der dritte Schalter ausgeschaltet, wodurch ermöglicht wird, zu unterdrücken, dass ein großer Strom durch den dritten Schalter fließt, und den dritten Schalter zu schützen.
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Eine vierte Einrichtung ist derart, dass bei dem fahrzeugseitigen Energieversorgungsgerät, das ein Startgerät einer Brennkraftmaschine bei Energiezufuhr von der ersten Speicherbatterie antreibt, das Steuergerät ferner umfasst: eine Startbestimmungseinheit, die bestimmt, ob Energie zu einem Startgerät zugeführt wird; und eine Aus-Halteeinheit, die den ersten Schalter in Reaktion darauf, dass Energie zu dem Startgerät zugeführt wird, in einem Aus-Zustand hält.
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Das Startgerät und die erste Speicherbatterie sind elektrisch verbunden, und Energie wird von der ersten Speicherbatterie zu dem Startgerät zugeführt. Als Reaktion darauf, dass Energie zu dem Startgerät zugeführt wird, fällt die speicherbatterieseitige Spannung vorübergehend bzw. temporär ab. Wird der erste Schalter in einem Zustand eingeschaltet, in dem die speicherbatterieseitige Spannung vorübergehend verringert ist, steigt die speicherbatterieseitige Spannung bei Abschluss einer Energiezufuhr zu dem Startgerät scharf bzw. sprunghaft an. Als ein Ergebnis kann beispielsweise die Differenz zwischen der Spannung aufseiten der ersten Speicherbatteriespannung und der Spannung aufseiten der elektrischen Vorrichtung über dem ersten Schalter groß werden, und ein großer Strom kann durch den ersten Schalter fließen. Daher wird der Aus-Zustand des ersten Schalters beibehalten, bis die Energiezufuhr zu dem Startgerät abgeschlossen ist. Der erste Schalter wird in einem Zustand nicht eingeschaltet, in dem die Spannung aufseiten der ersten Speicherbatterie vorübergehend verringert ist, wodurch ermöglicht wird, einen Fluss eines großen Stroms zu unterdrücken.
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Figurenliste
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Die vorstehende Aufgabe und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich.
- 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines fahrzeugseitigen Energieversorgungsgeräts gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist ein Flussdiagramm für eine Steuerung von Schaltern bei einer Aktivierung einer Batterieeinheit; und
- 3 ist ein Zeitdiagramm für eine Starthilfe.
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[Beschreibung der Ausführungsformen]
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<Ausführungsformen>
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform ist die vorliegende Offenbarung als ein fahrzeugseitiges Energieversorgungsgerät ausgeführt, das Energie zu verschiedenen Geräten eines Fahrzeugs zuführt, wobei das Fahrzeug sich mit einer Maschine (Brennkraftmaschine) als eine Antriebsquelle fortbewegt.
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Wie in 1 dargestellt, ist das fahrzeugseitige Energieversorgungsgerät ein Dualenergieversorgungsgerät mit einer Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und einer Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12. Von jeder der Speicherbatterien 11 und 12 kann Energie zu einem Startgerät 13 für ein Anlassen einer Maschine, einer Rotationselektromaschineneinheit 14, und verschiedene elektrische Lasten 15 und 16 zugeführt werden. Darüber hinaus kann jede der Speicherbatterien 11 und 12 von einer Rotationselektromaschine 14a geladen werden. Die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 sind parallel mit der Rotationselektromaschineneinheit 14 verbunden, und die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 sind parallel mit der elektrischen Last 15 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 der „ersten Speicherbatterie“, die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 entspricht der „zweiten Speicherbatterie“, die Rotationselektromaschineneinheit 14 entspricht der „elektrischen Vorrichtung“, und die elektrische Last 15 entspricht der „Last“.
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Die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 ist ein bekannter Allgemeinzweck-Speicherbatterie. Die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 ist beispielsweise eine fahrzeugseitige Batterie mit einer Nennspannung von etwa 12 V, und führt Energie zu, wenn das Startgerät 13 betrieben wird. Die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 ist mit einer Batterie 11a versehen und führt zu der Zeit einer Starthilfe durch Verbinden einer externen Energieversorgung mit dem Batterieanschluss 11a Energie zu dem Startgerät 13 zu.
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Die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 ist eine Hochdichtspeicherbatterie mit einem geringeren Energieverlust während Laden und Entladen, einer höheren Ausgangsdichte, und einer höheren Energiedichte als die Blei-Säure-Speicherbatterie 11. Die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 ist vorzugsweise eine Speicherbatterie mit einer höheren Energieeffizienz während Laden und Entladen als die Blei-Säure-Speicherbatterie 11. Darüber hinaus ist die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 als zusammengesetzte Batterie mit einer Vielzahl von elektrischen Zellen konfiguriert. Die Nennspannung der Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 ist die gleiche wie die der Blei-Säure-Speicherbatterie 11, beispielsweise 12 V.
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Die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 ist in einem Gehäuse untergebracht und als substratintegrierte Batterieeinheit U ausgeführt. In 1 ist die Batterieeinheit U mit einer gestrichelten Linie umschlossen. Die Batterieeinheit U hat externe Anschlüsse P0, P1 und P2. Aus den externen Anschlüssen sind die Blei-Säure-Speicherbatterie 11, das Startgerät 13, und die elektrische Last 16 über eine Verdrahtung mit dem externen Anschluss P0 verbunden, die Rotationselektromaschineneinheit 14 über eine Verdrahtung mit dem externen Anschluss P1 verbunden, und die elektrische Last 15 über eine Verdrahtung mit dem externen Anschluss P2 verbunden. Der externe Anschluss P0 ist über eine Sicherung 17 mit der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 verbunden, und der externe Anschluss P2 ist über eine Sicherung 18 mit der elektrischen Last 15 verbunden. Die Batterieeinheit U und die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 entsprechen dem „fahrzeugseitigen Energieversorgungsgerät“.
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Die Rotationselektromaschineneinheit 14 umfasst die Rotationselektromaschine 14a und einem Glättungskondensator 14b. Bei der Rotationselektromaschine 14a handelt es sich um einen Generator mit Motorfunktion mit einem Dreiphasen-AC-Motor oder einem Umrichter als ein Energiewandlungsgerät, und ist als mechatronisch integrierter ISG (Integrated Starter Generator, Integrierter Startergenerator) ausgeführt. Die Rotationselektromaschine 14a hat eine Energieerzeugungsfunktion, um bei Rotation einer Maschinenabtriebswelle bzw. Maschinenausgangswelle und einer Achse Energie zu erzeugen (regenerative Energieerzeugung), und eine Energielauffunktion, um eine Rotationsenergie an die Maschinenabtriebswelle anzulegen. Aufgrund der Energielauffunktion der Rotationselektromaschine 14a ist es möglich, Rotationsenergie an die Maschine anzulegen, wenn die Maschine, die während eines Leerlaufstopps automatisch gestoppt wurde, wieder gestartet wird. Die Rotationselektromaschine 14a führt die erzeugte Energie zu den jeweiligen Speicherbatterien 11 und 12 und der elektrische Last 15 zu.
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Die elektrische Last 15 umfasst eine Konstantspannungsbenötigungslast, zu der Energie mit einer konstanten Spannung zugeführt werden muss. Die konstante Spannung der zuzuführenden Energie umfasst eine Spannung, die innerhalb eines vorbestimmten Bereichs schwankt. Spezifische Beispiele für die elektrische Last 15 als eine Konstantspannungsbenötigungslast umfassen ein Navigationsgerät, ein Audiogerät und verschiedene ECUs (Electronic Control Unit, elektronische Steuereinheit), wie beispielsweise eine Motor-ECU. In diesem Fall wird die Spannungsschwankung der zuzuführenden Energie unterdrückt, wodurch unterdrückt wird, dass jedes der oben genannten Geräte unnötigerweise zurückgesetzt wird, und ein stabiler Betrieb realisiert werden kann. Die elektrische Last 15 kann Fortbewegungsaktoren wie ein elektrisches Lenkgerät und ein Bremsgerät umfassen.
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Die elektrische Last 16 ist eine gewöhnliche elektrische Last verschieden von der Konstantspannungsbenötigungslast. Die elektrische Last 16 kann auch als eine Last bezeichnet werden, die im Gegensatz zu der elektrischen Last 16 einen Ausfall der Energiezufuhr toleriert. Spezifische Beispiele für die elektrische Last 16 sind eine Sitzheizung, eine Heizung für eine Heckscheibenheizung, ein Scheinwerfer, ein Vorderscheibenwischer und ein Gebläse einer Klimaanlage.
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Als nächstes wird die Batterieeinheit U beschrieben. Als elektrischer Pfad in der Batterieeinheit U ist ein erster elektrischer Pfad L1 vorgesehen, um die externen Anschlüsse P0 und P1, d.h. die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die Rotationselektromaschineneinheit 14, zu verbinden, und ein erster Schalter SW1 ist in dem ersten elektrischen Pfad L1 vorgesehen. Ferner ist als elektrischer Pfad in der Batterieeinheit U ein zweiter elektrischer Pfad L2 vorgesehen, um einen Verbindungspunkt N1 in dem ersten elektrischen Pfad L1 und die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 zu verbinden, und ein zweiter Schalter SW2 ist in dem zweiten elektrischen Pfad L2 vorgesehen. Der Verbindungspunkt N1 ist näher zu dem externen Anschluss P1 (zu der Rotationselektromaschine 14) vorgesehen als der erste Schalter SW1 in dem ersten elektrischen Pfad L1. Die elektrischen Pfade L1 und L2 sind Hochstrompfade, die dazu bestimmt sind, einen Eingangs-/Ausgangsstrom zu der Rotationselektromaschineneinheit 14 zu führen, und ein Strom wird zwischen den Speicherbatterien 11 und 12 und der Rotationselektromaschineneinheit 14 über die elektrischen Pfade L1 und L2 geführt.
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Zusätzlich zu den elektrischen Pfaden L1 und L2 umfasst die Batterieeinheit U der vorliegenden Ausführungsform einen dritten elektrischen Pfad L3, um einen Verbindungspunkt N2 in dem ersten elektrischen Pfad L1 (ein Punkt zwischen dem externen Anschluss P0 und dem ersten Schalter SW1) und den externen Anschluss P2 zu verbinden. Der dritte elektrische Pfad L3 ist ein Pfad, der die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die elektrische Last 15 verbindet. Ein dritter Schalter SW3 ist in dem dritten elektrischen Pfad L3 (insbesondere zwischen dem Verbindungspunkt N2 und einem Verbindungspunkt N4) vorgesehen.
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In der Batterieeinheit U ist ein vierter elektrischer Pfad L4 vorgesehen, um einen Verbindungspunkt N3 in dem zweiten elektrischen Pfad L2 (ein Punkt zwischen dem zweiten Schalter SW2 und der Lithium-Ionen-Batterie 12) und den Verbindungspunkt N4 in dem dritten elektrischen Pfad L3 (ein Punkt zwischen dem dritten Schalter SW3 und dem externen Anschluss P2) zu verbinden. Der vierte elektrische Pfad L4 ist ein Pfad, der die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 und die elektrische Last 15 verbindet. Ein vierter Schalter SW4 ist in dem vierten elektrischen Pfad L4 (insbesondere, ein Punkt zwischen dem Verbindungspunkt N3 und dem Verbindungspunkt N4) vorgesehen.
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Die Schalter SW1 bis SW4 sind jeweils mit einem Satz von zwei Halbleiterschaltelementen versehen. Bei den Halbleiterschaltelementen handelt es sich um MOSFETs, die derart in Reihe verbunden sind, dass parasitäre Dioden der paarweisen MOSFETs einander entgegengesetzt sind. Aufgrund einer solchen Konfiguration, bei der die parasitären Dioden einander entgegengesetzt sind, wird der Fluss eines Stroms durch die parasitären Dioden vollständig blockiert, wenn beispielsweise der erste Schalter SW1 ausgeschaltet ist. Als die in jedem der Schalter SW1 bis SW4 genutzten Halbleiterschaltelemente können anstelle von MOSFETs auch IGBTs, bipolare Transistoren oder dergleichen verwendet werden. Wenn IGBTs oder bipolare Transistoren verwendet werden, können Dioden, die die oben genannten parasitären Dioden ersetzen, parallel verbunden sein. Außerdem können die in jedem der Schalter SW1 bis SW4 verwendeten Schaltelemente mechanische Schalter anstelle von Halbleiterschaltelementen sein.
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Darüber hinaus ist ein Umgehungspfad bzw. Bypass-Pfad B zwischen der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und der Rotationselektromaschineneinheit 14 parallel zu dem ersten Schalter SW1 vorgesehen. Das heißt, der Umgehungspfad B ist derart vorgesehen, um den ersten Schalter SW1 in dem ersten elektrischen Pfad L1 zu umgehen. Insbesondere ist ein Ende des Umgehungspfads B mit einem Verbindungspunkt N5 in dem ersten elektrischen Pfad L1 (zwischen dem Verbindungspunkt N2 und dem externen Anschluss P0) innerhalb der Einheit verbunden, und das andere Ende ist mit dem Verbindungspunkt N1 in dem ersten elektrischen Pfad L1 innerhalb der Batterieeinheit U verbunden. Selbst wenn der erste Schalter SW1 in dem Aus-Zustand ist, kann ein Dunkelstrom von der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 zu der Rotationselektromaschineneinheit 14 über den Umgehungspfad B zugeführt werden. Ein Ende des Umgehungspfads B kann mit dem Verbindungspunkt N2 verbunden sein, oder ein externer Anschluss für den Umgehungspfad B kann in der Batterieeinheit U vorgesehen sein, um diesen über den externen Anschluss mit der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 zu verbinden.
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Ein Widerstand R ist in dem Umgehungspfad B vorgesehen. Der Widerstand R soll den durch den Umgehungspfad B fließenden Strom begrenzen und hat einen beachtlich größeren Widerstandswert als der des ersten Schalters SW1. Wenn sich der erste Schalter SW1 im eingeschalteten Zustand befindet und ein Strom durch den ersten elektrischen Pfad L1 fließt, fließt daher fast kein Strom durch den Umgehungspfad B. Anstelle des Widerstands R kann ein normalgeschlossener Schalter vorgesehen sein. In diesem Fall ist es in einem Zustand, in dem die Batterieeinheit U aktiviert ist und der erste Schalter SW1 gesteuert wird, wünschenswert, dass sich der Schalter in dem Umgehungspfad B im ausgeschalteten Zustand befinden sollte und dass kein Strom durch den Umgehungspfad B fließen sollte. Ferner kann eine Sicherung in dem Umgehungspfad B vorgesehen sein, beispielsweise zwischen dem Verbindungspunkt N5 und dem Widerstand R. In dem Fall, in dem ein externer Anschluss für den Umgehungspfad B vorgesehen ist, kann eine Sicherung zwischen dem externen Anschluss und der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 vorgesehen sein.
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Die Batterieeinheit U ist mit einem Steuergerät 21 versehen, das die jeweiligen Schalter SW1 bis SW4 steuert. Das Steuergerät 21 ist aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer Eingabe-/Ausgabeschnittstelle und dergleichen ausgebildet. Das Steuergerät 21 steuert die jeweiligen Schalter SW1 bis SW4 usw. basierend auf dem Energiespeicherzustand der jeweiligen Speicherbatterie 11 und 12. Beispielsweise verwendet das Steuergerät 21 selektiv die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12, um Laden und Entladen durchzuführen. Darüber hinaus ist ein weiteres Steuergerät (z.B. ECU) mit dem Steuergerät 21 verbunden. Das Steuergerät 21 ist mit einem anderen Steuergerät über ein Kommunikationsnetzwerk wie ein CAN verbunden, so dass das Steuergeräte miteinander kommunizieren und verschiedene Daten austauschen bzw. teilen können.
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Darüber hinaus ist die Batterieeinheit U mit Spannungserfassungselementen 22 und 23 versehen, die die Spannungen der externen Anschlüsse P0 und P1 erfassen. Das Spannungserfassungselement 22 erfasst eine speicherspeicherbatterieseitige Spannung V1 zwischen der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und dem ersten Schalter SW1, und das Spannungserfassungselement 23 erfasst eine vorrichtungsseitige Spannung V2 zwischen der Rotationselektromaschineneinheit 14 und dem ersten Schalter SW1. Das Steuergerät 21 erlangt die von den Spannungserfassungselementen 22 und 23 gemessenen Spannungen. Die vom Spannungserfassungselement 22 erfasste speicherspeicherbatterieseitige Spannung V1 zeigt auch eine Spannung zwischen der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und dem dritten Schalter SW3 an.
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Wenn ein Zündschalter und ein ACC-Schalter des Fahrzeugs eingeschaltet sind, wird die Batterieeinheit U aktiviert. Vor einer Aktivierung der Batterieeinheit U ist jeder der Schalter SW1 bis SW4 im Aus-Zustand. Wenn die Batterieeinheit U aktiviert ist, führt das Steuergerät 21 eine Steuerung derart durch, um den ersten Schalter SW1 und den dritten Schalter SW3 derart einzuschalten, dass Energie zu der Rotationselektromaschineneinheit 14 und der elektrischen Last 15 zugeführt wird. Bevor der Schalter SW1 in den eingeschalteten Zustand gebracht wird, kann eine Potentialdifferenz entsprechend der Spannung der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 an beiden Enden des ersten Schalters SW1 erzeugt werden. Wenn der erste Schalter in den eingeschalteten Zustand gebracht ist, fließt ein Strom entsprechend der der Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des ersten Schalters SW1 durch den ersten Schalter SW1.
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Außerdem kann eine Spannung höher als erwartet aufseiten der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 angelegt werden. Wenn beispielsweise zu der Zeit einer Starthilfe eine externe Hochspannungsenergieversorgung mit dem Batterieanschluss 11a der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 verbunden wird, oder wenn eine Speicherbatterie mit einer Spannung höher als erwartet fälschlicherweise als die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 verbunden wird, kann zu der Zeit einer Aktivierung der Batterieeinheit U eine unerwartet hohe Spannung, die nicht innerhalb von Auslegungsparametern liegt, zwischen der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und dem ersten Schalter SW1 angelegt sein. Insbesondere zu der Zeit einer Starthilfe ist die Spannung der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 niedrig, und Dunkelstrom fließt kaum zu der Seite der Rotationselektromaschineneinheit 14, so dass die vorrichtungsseitige Spannung V2 niedrig sein kann. Wenn eine Hochspannungsenergieversorgung mit der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 verbunden ist, erhöht sich daher die Potenzialdifferenz zwischen beiden Enden des ersten Schalters SW1. Wenn der erste Schalter SW1 in einem solchen Zustand eingeschaltet wird, kann ein großer Strom durch den ersten elektrischen Pfad L1 fließen und das Element des ersten Schalters SW1 beschädigen, oder eine Anomalie kann bestimmt werden, wenn der durch jeden der Schalter SW1 bis SW4 fließende Strom erfasst wird, um eine Anomalie zu bestimmen.
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Daher erfasst, wenn die Batterieeinheit U aktiviert ist, das Spannungserfassungselement 22 die speicherbatterieseitige Spannung V1 zwischen dem ersten Schalter SW1 und der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 im ersten elektrischen Pfad L1. Anschließend wird bestimmt, ob sich die erfasste speicherbatterieseitige Spannung V1 in einem Hochspannungszustand befindet, in dem die Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung ist. Im Falle des Hochspannungszustandes wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird. Außerdem ist es im Falle des Hochspannungszustands wünschenswert, zu unterbinden, dass der dritte Schalter SW3 eingeschaltet wird.
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Da ferner der Umgehungspfad B parallel zu dem ersten elektrischen Pfad L1 vorgesehen ist, fließt auch dann ein Strom über den Umgehungspfad B zu der Seite der Rotationselektromaschine 14, wenn die vorrichtungsseitige Spannung V2 niedriger als die speicherbatterieseitige Spannung V1 ist in dem Fall in dem sich der erste Schalter SW1 im ausgeschalteten Zustand befindet. Wenn ein Strom zu der Seite der Rotationselektromaschineneinheit 14 fließt, steigt die Spannung des Glättungskondensators 14b an, was zu einem Anstieg der vorrichtungsseitigen Spannung V2 führt. Wenn sich die speicherbatterieseitige Spannung im Hochspannungszustand befindet, kann ein großer Strom durch den ersten Schalter SW1 fließen, bis eine Differenz ΔV zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung V1 und der vorrichtungsseitigen Spannung V2 klein wird. Außerdem ist es in einem solchen Fall wünschenswert, zu unterbinden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird.
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In einem Zustand, in dem Energie von der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 zu dem Startgerät 13 zugeführt wird (in einem Zustand, in dem Energie zugeführt wird), fällt die speicherbatterieseitige Spannung V1 vorübergehend bzw. temporär bzw. zeitweilig ab. In dem Fall, in dem der erste Schalter SW1 in einem Zustand eingeschaltet ist, in dem die speicherbatterieseitige Spannung V1 vorübergehend verringert ist, steigt die speicherbatterieseitige Spannung bei Abschluss der Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 stark bzw. scharf an. Daher wird der Aus-Zustand des ersten Schalters SW1 wünschenswerterweise beibehalten, bis die Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 abgeschlossen ist.
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Wenn die Batterieeinheit U aktiviert ist, führt das Steuergerät 21 eine Steuerung durch, um die speicherbatterieseitige Spannung V1 und die vorrichtungsseitige Spannung V2 zu erlangen, und um den ersten Schalter SW1 und den dritten Schalter SW3 einzuschalten. 2 ist ein Flussdiagramm für eine Steuerung des ersten Schalters SW1 bei Aktivierung einer Batterieeinheit U. Der auf diesem Flussdiagramm basierende Prozess wird von dem Steuergerät 21 periodisch durchgeführt, wenn die Batterieeinheit U aktiviert ist.
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In S11 wird bestimmt, ob jetzt eine Aktivierungszeit der Batterieeinheit U ist. Als Aktivierungszeit der Batterieeinheit U wird ein Zeitraum von wenn der Zündschalter und der ACC-Schalter eingeschaltet werden bis wenn jeder der Schalter SW1 bis SW4 normal gesteuert wird bestimmt. Insbesondere wird ein Zeitraum von wenn das Steuergerät 21 den Ein-Zustand der Zündung und des ACC-Schalters erfasst und die Batterieeinheit U derart aktiviert, dass, wenn erlaubt ist, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, als Aktivierungszeit bestimmt wird. Wenn in S11 bestimmt wird, dass die Aktivierungszeit der Batterieeinheit U nicht erreicht ist (S11: Nein), wird der Prozess beendet.
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Wenn in S11 bestimmt wird, dass die Aktivierungszeit der Batterieeinheit U erreicht ist (S11: Ja), schreitet der Prozess zu S12 fort. In S12 wird bestimmt, ob das Startgerät 13 kurbelt, d.h. ob die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 Energie zu dem Startgerät 13 zuführt. Es wird bestimmt, dass das Startgerät 13 kurbelt, bis eine stabile Zündung der Maschine bestimmt wird. S12 entspricht der „Startbestimmungseinheit“.
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Wenn in S12 bestimmt wird, dass das Startgerät 13 kurbelt, d.h. Energie zu dem Startgerät 13 zugeführt wird (S12: Ja), wird der Prozess beendet. Mit anderen Worten wird der Vorgang beendet, während der Zustand gehalten wird, in dem kein Ein-Befehl an den ersten Schalter SW1 ausgegeben wird. S12 entspricht der „Aus-Halteeinheit“.
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Wenn in S12 bestimmt wird, dass das Startgerät 13 nicht kurbelt (S12: Nein), schreitet der Prozess zu S13 fort. In S13 wird bestimmt, ob eine Anfangsverarbeitung abgeschlossen ist. Die Anfangsverarbeitung bezieht sich auf eine Verarbeitung einer Bestimmung, ob eine Anomalie bei jedem der Schalter SW1 bis SW4 der Batterieeinheit U aufgetreten ist.
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Wenn in S14 bestimmt wird, dass die Anfangsverarbeitung nicht abgeschlossen ist (S13: Nein), wird der Prozess beendet. Wenn die Anfangsverarbeitung nicht abgeschlossen ist, ist es unklar, ob die jeweiligen Schalter SW1 bis SW4 korrekt operieren, so dass die jeweiligen Schalter SW1 bis SW4 nicht einer Ein/Aus-Steuerung unterzogen werden. Daher wird der Aus-Zustand des ersten Schalters SW1 beibehalten, und der Prozess wird abgebrochen bzw. beendet. Die Reihenfolge von S12 und S13 kann geändert werden.
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Wenn in S13 bestimmt wird, dass die Anfangsverarbeitung abgeschlossen ist (S13: Ja), schreitet der Prozess zu S14 fort. In S14 wird die speicherbatterieseitige Spannung V1 erlangt. Konkret wird die vom Spannungserfassungselement 22 erfasste speicherbatterieseitige Spannung V1 erlangt.
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In S15 wird bestimmt, ob die in S14 erlangte speicherbatterieseitige Spannung V1 höher als eine vorbestimmte Spannung ist. Die vorbestimmte Spannung ist höher als die Nennspannung für die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und so hoch, dass sie in einem Fall nicht erreicht werden kann, in dem die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 mit einer geeigneten Nennspannung verbunden ist. Außerdem ist, wenn eine Spannung mit der vorbestimmten Spannung an ein Ende des ersten Schalters SW1 angelegt ist, die Spannung so hoch, dass ein großer Strom, der einen Ausfall bzw. Fehler des ersten Schalters SW1 verursachen kann, durch den ersten Schalter SW1 fließt. S15 entspricht der „Spannungsbestimmungseinheit“.
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Wenn in S15 bestimmt wird, dass die speicherbatterieseitige Spannung V1 höher als die vorbestimmte Spannung ist (S15: Ja), wird in S16 ein Hochspannungsflag bzw. Hochspannungsbitschalter auf 1 gesetzt. Das Hochspannungsflag ist ein Flag bzw. Bitschalter, das auf 1 gesetzt ist, wenn bestimmt ist, dass die Spannung in den Hochspannungszustand gebracht wurde. Das Hochspannungsflag ist 0 in einem Zustand, bevor die Batterieeinheit U aktiviert ist, und wird auf 1 gesetzt, wenn in S15 bestimmt wird, dass die Spannung in den Hochspannungszustand gebracht wurde.
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In S17 wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird. Insbesondere wird der Aus-Zustand des ersten Schalters SW1 beibehalten, und der Prozess wird beendet. Darüber hinaus entspricht S17 der „Unterbindungseinheit“.
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Wenn in S15 bestimmt wird, dass die speicherbatterieseitige Spannung V1 kleiner als die vorbestimmte Spannung ist (S15: Nein), schreitet der Prozess zu S18 fort. In S18 wird bestimmt, ob das Hochspannungsflag 1 ist. Wenn das Hochspannungsflag 1 ist, wird bestimmt, dass der Hochspannungszustand bei Aktivierung erreicht wurde (S18: Ja), und der Prozess schreitet zu S19 fort. Wenn ein Unterbindungsflag bzw. Unterbindungsbitschalter 0 ist, wird bestimmt, dass die Spannung bei Aktivierung nicht in den Hochspannungszustand gebracht wurde (S18: Nein), und der Prozess schreitet zu S21 fort.
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Die vorrichtungsseitige Spannung V2 wird in S19 erlangt. Konkret wird die vom Spannungserfassungselement 23 erfasste vorrichtungsseitige Spannung V2 erlangt. S19 entspricht der „Vorrichtungsseitenspannungserlangungseinheit“.
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In S20 wird bestimmt, ob die Differenz ΔV zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung V1 und der vorrichtungsseitigen Spannung V2 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Der vorbestimmte Bereich ist derart, dass die Differenz ΔV hinreichend klein wird und dass der durch den ersten Schalter SW1 fließende Strom aufgrund der Potenzialdifferenz nicht als anormal bestimmt ist. Wenn in S19 bestimmt wird, dass die Differenz ΔV nicht innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (S18: Nein), schreitet der Prozess zu S16 fort, und es wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, wie vorstehend beschrieben. S18 entspricht der „Spannungsdifferenzbestimmungseinheit“.
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Wenn in S20 bestimmt wird, dass die Differenz ΔV innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (S19: Ja), und wenn in S17 bestimmt wird, dass sich die Spannung nicht im Hochspannungszustand befindet, schreitet der Prozess zu S21 fort. In S21 wird der erste Schalter SW1 eingeschaltet. In S22 wird das Hochspannungsflag auf 0 gesetzt, und die Aktivierungsverarbeitung wird als abgeschlossen bestimmt. Ferner wird eine Einstellung geändert, um eine normale Steuerung hinsichtlich der jeweiligen Schalter SW1 bis SW4 entsprechend der Situation der jeweiligen Speicherbatterien 11 und 12 durchzuführen, und der Prozess wird abgeschlossen.
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Es ist wünschenswert, den Prozess basierend auf dem in 2 dargestellten Flussdiagramm auch hinsichtlich des dritten Schalters SW3 durchzuführen. In diesem Fall kann die vorbestimmte Spannung in S15 gleich oder verschieden von der für den ersten Schalter SW1 sein. Im Falle des dritten Schalters SW3 wird die Spannung entsprechend der vorrichtungsseitigen Spannung V2 nicht erfasst, so dass S16, S22 und S18 bis S20 weggelassen werden sollten. Darüber hinaus kann für den dritten Schalter SW3 eine Konfiguration für eine Erfassung einer Spannung entsprechend der vorrichtungsseitigen Spannung V2 (Spannung des externen Anschlusses P2) vorgesehen sein, und die Verarbeitung in S16, S22 und S18 bis S20 kann durchgeführt werden.
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Nachfolgend wird anhand von 3 die Aktivierung der Batterieeinheit U zu der Zeit einer Starthilfe beschrieben. 3 ist ein Zeitdiagramm für eine Starthilfe. Das Zeitdiagramm oben in 3 zeigt die speicherbatterieseitige Spannung V1 und die vorrichtungsseitige Spannung V2. VL steht in der Figur für einen Spannungswert, bei dem das Startgerät 13 nicht gestartet werden kann, beispielsweise etwa 6 V. Die vorbestimmte Spannung ist höher als die Nennspannung der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und beträgt beispielsweise etwa 15 V.
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In einem Zustand vor Aktivierung der Batterieeinheit U (zu einem Zeitpunkt vor einem Zeitpunkt t1) befindet sich die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 in einem Niederspannungszustand, in dem die Spannung niedriger als VL ist, beispielsweise aufgrund einer Entladung, während das Energieversorgungssystem inaktiv bzw. ruhend ist. Daher kann das Startgerät 13 nicht durch die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 gestartet werden. In dem Zustand vor Aktivierung fließt ein Strom über den Umgehungspfad B, und die speicherbatterieseitige Spannung V1 und die vorrichtungsseitige Spannung V2 sind nahezu gleich zueinander.
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Wenn zu der Zeit t1 eine externe Energieversorgung mit dem Batterieanschluss 11a für eine Starthilfe verbunden wird, steigt die speicherbatterieseitige Spannung V1 auf die Spannung der externen Energieversorgung an. Überschreitet die Spannung der externen Energieversorgung die vorbestimmte Spannung, so überschreitet auch die speicherbatterieseitige Spannung V1 die vorbestimmte Spannung. Außerdem steigt die vorrichtungsseitige Spannung V2 allmählich an, da ein Strom durch den Glättungskondensator 14b der Rotationselektromaschineneinheit 14 über den Umgehungspfad B fließt.
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Zu einer Zeit t2 wird ein IG-Signal in einen Ein-Zustand gebracht, und das Startgerät 13 wird gestartet. Wenn das Startgerät 13 aktiviert wird und Energie zu dem Startgerät 13 vonseiten der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 zugeführt wird, fällt die speicherbatterieseitige Spannung V1 vorübergehend bzw. temporär unter die vorbestimmte Spannung. Außerdem wird die Batterieeinheit U als Reaktion auf das IG-Signal aktiviert. In diesem Zustand ist jedoch die Anfangsverarbeitung noch nicht abgeschlossen, es wurde noch kein Explosion-Abgeschlossen-Signal ausgegeben, und Energie wird dem Startgerät 13 zugeführt. Daher wird der erste Schalter SW1 im Aus-Zustand gehalten. Zu einer Zeit t3 wird die Anfangsverarbeitung bei Aktivierung der Batterieeinheit U gestartet.
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Zu einem Zeitpunkt t4 ist der Motor in einen Explosion-Abgeschlossen-Zustand gebracht, ein Explosion-Abgeschlossen-Signal wird ausgegeben (das Explosion-Abgeschlossen-Signal wird in einen Ein-Zustand gebracht), und die Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 ist abgeschlossen. Wenn die Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 abgeschlossen ist, steigt die speicherbatterieseitige Spannung V1 auf die Spannung der externen Energieversorgung an. In diesem Zustand wurde die Anfangsverarbeitung noch nicht abgeschlossen und die speicherbatterieseitige Spannung V1 ist höher als die vorbestimmte Spannung. Daher wird der erste Schalter SW1 im Aus-Zustand gehalten.
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Zu einer Zeit t5 ist die Anfangsverarbeitung abgeschlossen. Selbst in diesem Zustand wird, da die speicherbatterieseitige Spannung V1 höher als die vorbestimmte Spannung ist, unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, und der erste Schalter SW1 wird im Aus-Zustand gehalten. Die Zeit, zu der die Anfangsverarbeitung abgeschlossen ist, kann liegen, bevor die Maschine in den Explosion-Abgeschlossen-Zustand gebracht ist.
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Wenn die externe Energieversorgung zu einem Zeitpunkt t6 entfernt wird, fällt die speicherbatterieseitige Spannung V1, bis sie gleich der vorrichtungsseitigen Spannung V2 ist. Dann wird die speicherbatterieseitige Spannung V1 niedriger als die vorbestimmte Spannung. Jedoch wird, bis die Differenz ΔV zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung V1 und der vorrichtungsseitigen Spannung V2 unter den vorbestimmten Wert fällt, nachdem der Hochspannungszustand erreicht ist, unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, und der erste Schalter SW1 wird im Aus-Zustand gehalten.
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Zu einer Zeit t7 ist die speicherbatterieseitige Spannung V1 niedriger als die vorbestimmte Spannung, und die Differenz ΔV zwischen der speicherbatterieseitigen Spannung V1 und der vorrichtungsseitigen Spannung V2 fällt fallend in den vorbestimmten Bereich. In diesem Zustand wird erlaubt, den ersten Schalter SW1 einzuschalten, und die Steuerung entsprechend der Situation der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und der Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 wird gestartet. Auch werden dann, wenn der erste Schalter SW1 eingeschaltet ist, die speicherbatterieseitige Spannung V1 und die vorrichtungsseitige Spannung V2 einander gleich.
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Gemäß der oben ausführlich beschriebenen vorliegenden Ausführungsform lassen sich die folgenden hervorragenden Effekte erzielen.
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Bei Aktivierung der Batterieeinheit U wird die speicherbatterieseitige Spannung V1 zwischen dem ersten Schalter SW1 und der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 im ersten elektrischen Pfad L1, der die Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und die Rotationselektromaschineneinheit 14 verbindet, erlangt, und wenn die speicherbatterieseitige Spannung V1 höher als die vorbestimmte Spannung ist, wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird. Wenn eine Gefahr bzw. ein Risiko besteht, dass ein großer Strom von der speicherbatterieseitigen Spannung V1 zu dem ersten Schalter SW1 fließen wird, wird ein solcher großer Strom unterdrückt bzw. daran gehindert, zu dem ersten Schalter SW1 zu fließen, indem unterbunden wird, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, wodurch ermöglicht wird, dass der erste Schalter SW1 geschützt wird.
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Sobald bestimmt wird, dass sich die Speicherbatterie im Hochspannungszustand befindet, kann selbst dann, wenn die speicherbatterieseitige Spannung V1 unter die vorbestimmte Spannung fällt, ein solcher Abfall nur temporär bzw. zeitweilig bzw. vorübergehend sein. Daher wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, bis die Differenz zwischen der vorrichtungsseitigen Spannung V2 und der speicherbatterieseitigen Spannung V1 klein wird und kein Risiko mehr besteht, dass ein großer Strom fließen wird. Insbesondere wird unterbunden, dass der erste Schalter SW1 eingeschaltet wird, bis die vorrichtungsseitige Spannung V2 ansteigt und die Differenz ΔV von der speicherbatterieseitigen Spannung V1 kleiner als der vorbestimmte Wert wird. Wenn die Differenz ΔV kleiner als der vorbestimmte Wert ist, besteht keine Gefahr, dass ein großer Strom fließen wird, so dass ein Einschalten des ersten Schalters SW1 erlaubt ist. Als ein Ergebnis ist es möglich, weiter zu unterdrücken, dass ein großer Strom durch den ersten Schalter SW1 fließt.
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Im Falle des Hochspannungszustands wird unterbunden, dass der dritte Schalter SW3 eingeschaltet wird. Im Hochspannungszustand wird die Potentialdifferenz zwischen der Seite der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und der Seite der elektrischen Last 15 groß, und ein großer Strom kann durch den dritten Schalter SW3 fließen. In einem solchen Fall ist es möglich, durch Ausschalten des dritten Schalters SW3 zu verhindern bzw. zu unterdrücken, dass ein großer Strom durch den dritten Schalter SW3 fließt, und den dritten Schalter SW3 zu schützen.
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In dem Zustand, in dem Energie von der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 zu dem Startgerät 13 zugeführt wird, fällt die speicherbatterieseitige Spannung V1 vorübergehend ab. Wird der erste Schalter SW1 eingeschaltet, während die speicherbatterieseitige Spannung V1 vorübergehend abgesenkt bzw. verringert ist, steigt die speicherbatterieseitige Spannung V1 scharf bzw. sprunghaft an, wenn die Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 abgeschlossen ist. Als ein Ergebnis kann beispielsweise die Differenz ΔV zwischen der Spannung an der speicherbatterieseitigen Spannung V1 und der vorrichtungsseitigen Spannung V2 über dem ersten Schalter SW1 groß werden, und ein großer Strom kann durch den ersten Schalter SW1 fließen. Daher wird der Aus-Zustand des ersten Schalters SW1 beibehalten, bis die Energiezufuhr zu dem Startgerät 13 abgeschlossen ist. Der erste Schalter SW1 wird in einem Zustand nicht eingeschaltet, in dem die Spannung aufseiten der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 vorübergehend abgesenkt bzw. verringert ist, wodurch ermöglicht wird, einen Fluss eines großen Stroms durch den ersten Schalter SW1 zu unterdrücken.
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<Andere Ausführungsformen>
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt und kann beispielsweise wie folgt umgesetzt werden. Es sollte beachtet werden, dass die Konfigurationen der folgenden anderen Beispiele einzeln auf die Konfiguration der vorstehenden Ausführungsform angewendet werden können, oder beliebig kombiniert und angewendet werden können.
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- In der vorstehenden Ausführungsform wird die Lithium-Ionen-Speicherbatterie 12 verwendet, es können aber auch andere Hochdichtspeicherbatterien verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Nickel-Metallhydrid-Batterie verwendet werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die gleichen Speicherbatterien (beispielsweise Blei-Säure-Speicherbatterien oder Lithium-Ionen-Speicherbatterien) zu verwenden.
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- Die elektrische Vorrichtung, die mit dem externen Anschluss P1 verbunden ist, kann eine elektrische Last oder dergleichen, die eine konstante Spannung benötigt, anstelle der Rotationselektromaschineneinheit 14 sein.
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- Als der Widerstand R im Umgehungspfad B können zwei Widerstände vorgesehen werden, und eine Spannungsteilerschaltung für eine Erfassung einer Spannung an einem Mittelpunkt zwischen den beiden Widerständen kann vorgesehen werden, um die Spannung am Mittelpunkt zu erfassen. Die Spannungsteilerschaltung verbindet die beiden Widerstände in Reihe, deren eines Ende mit dem Mittelpunkt verbunden ist und deren anderes Ende masseverbunden ist. Dann kann die speicherbatterieseitige Spannung V1, die die Spannung auf der Seite der Blei-Säure-Batterie 11 des ersten Schalters SW1 ist, und die vorrichtungsseitige Spannung V2, die die Spannung auf der Seite der Rotationselektromaschineneinheit 14 des ersten Schalters SW1 ist, aus der Spannung an dem Mittelpunkt zwischen den zwei Widerständen in diesem Umgehungspfad berechnet werden. In diesem Fall können die Spannungserfassungselemente 22 und 23 weggelassen werden.
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- Zwischen der Blei-Säure-Speicherbatterie 11 und der elektrischen Last 15 kann parallel zu dem dritten elektrischen Pfad L3 ein Umgehungspfad vorgesehen werden. Der Umgehungspfad ist vorgesehen, um den dritten Schalter SW3 in dem dritten elektrischen Pfad L3 zu umgehen. In dem Fall, in dem der Umgehungspfad vorgesehen ist, fließt in dem Fall, in dem die elektrische Last 15 ein Energiespeicherelement umfasst, ein Strom durch den Umgehungspfad, und die Spannung aufseiten des externen Anschlusses P2 steigt entsprechend der speicherbatterieseitigen Spannung V1. In diesem Fall ist es wünschenswert, die Spannung aufseiten des externen Anschlusses P2 zu erfassen und eine Bestimmung basierend auf deren Differenz von der speicherbatterieseitigen Spannung V1 wie in S17 und S18 in 2 vorzunehmen.
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- Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuereinheit (Steuergerät) und das Verfahren können durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der mit einem Prozessor und einem Speicher versehen ist, der so programmiert ist, dass er eine oder mehrere durch ein Computerprogramm verkörperte Funktionen ausführt. Alternativ können die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuereinheit und das Verfahren durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der als Prozessor mit einer oder mehreren dedizierten Hardware-Logikschaltungen versehen ist. Alternativ können die in der vorliegenden Offenbarung beschriebene Steuereinheit und das Verfahren durch einen oder mehrere dedizierte Computer realisiert werden, die aus einer Kombination aus einem Prozessor und einem Speicher, der zur Ausführung einer oder mehrerer Funktionen programmiert ist, und einem Prozessor, der aus einer oder mehreren Hardware-Logikschaltungen besteht, bestehen. Darüber hinaus kann das Computerprogramm in einem computerlesbaren, nichttransitorischen, materiellen Aufzeichnungsmedium als ein vom Computer auszuführender Befehl gespeichert sein.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung anhand von Beispielen beschrieben wurde, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die Beispiele oder Strukturen beschränkt zu verstehen. Die vorliegende Offenbarung umfasst auch verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Bereichs der Äquivalenz. Darüber hinaus liegen neben verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element, auch innerhalb des Geistes und des Bereichs der vorliegenden Offenbarung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2019053963 [0001]
- JP 201430281 A [0004]
