DE112020003602T5

DE112020003602T5 - Energieversorgungssystem

Info

Publication number: DE112020003602T5
Application number: DE112020003602.2T
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Morita
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2022-04-14
Also published as: US20220097634A1; JP2021023031A; WO2021019935A1; CN114144339A; JP7156200B2

Abstract

Ein Energieversorgungssystem umfasst einen ersten Energieausgangsabschnitt (11), einen zweiten Energieausgangsabschnitt (21) und einen ringförmigen Hauptpfad (1w). Ein Energieversorgungssystem umfasst einen ersten Ausgangspfad (11w), der den Hauptpfad mit dem ersten Energieausgangsabschnitt verbindet, einen zweiten Ausgangspfad (21w), der den Hauptpfad mit dem zweiten Energieausgangsabschnitt verbindet, und einen Lastpfad (13w, 23w), der den Hauptpfad mit einer elektrischen Last (13, 23) verbindet. Das Energieversorgungssystem umfasst mehrere Hauptschalter (106) und eine Steuerungseinheit (50). Der Hauptschalter ist konfiguriert, um zwischen einem Ringverbindungszustand und einem Nicht-Ringverbindungszustand des Hauptpfads umzuschalten. Die Steuerungseinheit steuert das Schalten des Hauptschalters. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, um einen Nicht-Ring-Verbindungsmodus zu aktivieren, der einen der Hauptschalter ausschaltet und die übrigen Hauptschalter einschaltet.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-138147 , eingereicht am 26. Juli 2019. Die gesamten Offenbarungen aller vorstehend genannten Anmeldungen werden hier durch Bezugnahme aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung in dieser Spezifikation bezieht sich auf ein Energieversorgungssystem.
STAND DER TECHNIK
In der Patentschrift 1 wird ein Energieversorgungssystem offenbart, das es ermöglicht, Hauptpfade mehrerer Energiesysteme durch einen Zwischenschalter ringförmig zu verbinden. In Bezug auf die mehreren Energiesysteme wird ein fehlerhaftes Energiesystem von den anderen Energiesystemen getrennt. Alternativ wird ein Energieausgangsabschnitt von einer elektrischen Last im gestörten Energiesystem getrennt. Der Inhalt der Patentschrift wird durch Bezugnahme als Erläuterung der technischen Elemente in dieser Beschreibung aufgenommen.
LITERATUR ZUM STAND DER TECHNIK
PATENTLITERATUR
PATENTSCHRIFT 1: JP-2019-62727A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Konfiguration in der Patentschrift sind die Hauptpfade des Energieversorgungssystems ringförmig verbunden, wenn keine Abnormität auftritt. Daher müssen mindestens zwei Schalter vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet werden, wenn zwei Energiesysteme abgetrennt werden sollen. Mit anderen Worten: Die Abtrennung zwischen den Energiesystemen ist erst dann abgeschlossen, wenn sich die Zustände der verschiedenen Schalter vollständig geändert haben. Das Energieversorgungssystem muss unter dem vorstehend beschriebenen Gesichtspunkt oder anderen, nicht genannten Gesichtspunkten weiter verbessert werden.
Ziel der Offenlegung ist es, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das so konfiguriert ist, dass es die Verbindungszustände in einem ringförmigen Hauptpfad reibungslos umschalten kann.
Das Energieversorgungssystem, wie offenbart, umfasst einen ersten Energieausgangsabschnitt, der konfiguriert ist, um elektrische Energie auszugeben, die einer elektrischen Last zugeführt wird; einen zweiten Energieausgangsabschnitt, der sich von dem ersten Energieausgangsabschnitt unterscheidet und konfiguriert ist, um elektrische Energie auszugeben, die der elektrischen Last zugeführt wird; einen Hauptpfad in einer Ringform, der konfiguriert ist, um einen Strompfad bereitzustellen, um einen Fluss eines Stroms, der von dem ersten Energieausgangsabschnitt ausgegeben wird, und eines Stroms, der von dem zweiten Energieausgangsabschnitt ausgegeben wird, zu ermöglichen; einen ersten Ausgangspfad, der den Hauptpfad mit dem ersten Energieausgangsabschnitt verbindet; einen zweiten Ausgangspfad, der den Hauptpfad mit dem zweiten Energieausgangsabschnitt verbindet; einen Lastpfad, der den Hauptpfad mit der elektrischen Last verbindet; eine Vielzahl von Hauptschaltern, die an dem Hauptpfad bereitgestellt und konfiguriert sind, um zwischen einem Zustand, in dem der Hauptpfad in der Ringform verbunden ist, und einem Zustand, in dem der Hauptpfad nicht in der Ringform verbunden ist, umzuschalten; und eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, um das Schalten der Hauptschalter zu steuern. Die Steuerungseinheit ist konfiguriert, um einen Nicht-Ring-Verbindungsmodus zu aktivieren, der einen der Hauptschalter ausschaltet und einen Rest der übrigen Hauptschalter einschaltet.
Das offenbarte Energieversorgungssystem umfasst eine Steuerungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie den Nicht-Ring-Verbindungsmodus aktiviert, der einen der Hauptschalter ausschaltet und die übrigen Hauptschalter einschaltet. Bei einer Störung des Energiesystems kann einer der sich im Ein-Zustand befindlichen Schalter ausgeschaltet werden, um zwei der Hauptschalter auszuschalten und so das Energiesystem zu trennen. Alternativ kann ein sich im Aus-Zustand befindlicher Schalter eingeschaltet werden, um alle Hauptschalter einzuschalten und eine Ringverbindung des Hauptpfades zu ermöglichen. Daher ist es möglich, ein Energieversorgungssystem bereitzustellen, das ein reibungsloses Umschalten der Verbindungszustände des ringförmigen Hauptpfads ermöglicht.
Die in der vorliegenden Beschreibung offengelegten Aspekte verwenden unterschiedliche technische Maßnahmen, um die jeweiligen Ziele zu erreichen. Die in den Ansprüchen beschriebenen Ansprüche und die in Klammern gesetzten Bezugszeichen verdeutlichen die Übereinstimmung mit den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen und sollen den technischen Anwendungsbereich nicht einschränken. Die Gegenstände, Merkmale und Wirkungen, die in der vorliegenden Beschreibung offenbart werden, werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung, die eine schematische Konfiguration eines Energieversorgungssystems zeigt;
2 ist eine Darstellung, die einen Zustand zeigt, in dem das Energieversorgungssystem an einem Fahrzeug montiert ist;
3 ist eine Blockdarstellung für die Steuerung des Energieversorgungssystems;
4 ist ein Flussdiagramm, das die Steuerung des Energieversorgungssystems zeigt;
5 ist eine Darstellung, die die Ein/Aus-Zustände der Hauptschalter in einem Nicht-Ring-Verbindungsmodus zeigt;
6 ist eine Darstellung, die die Ein-/Aus-Zustände der Hauptschalter in einem Energiesystemabtrennungsmodus zeigt;
7 ist eine Darstellung, die die Ein/Aus-Zustände der Hauptschalter unter der Bedingung zeigt, dass ein abnormes Teil abgetrennt wird;
8 ist eine Darstellung, die die Ein/Aus-Zustände der Hauptschalter unter der Bedingung zeigt, dass ein anderer Abschnitt als der abnorme Teil verbunden ist;
9 ist eine Darstellung, die eine schematische Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt; und
10 ist eine Darstellung, die eine schematische Konfiguration eines Energieversorgungssystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In der nachstehenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Funktionell und/oder strukturell korrespondierende und/oder zugehörige Teile in den Ausführungsbeispielen können mit denselben Bezugszeichen oder mit solchen, die sich in Ziffern größer oder gleich der Hunderterstelle unterscheiden, bezeichnet werden. Für die entsprechenden und/oder zugehörigen Teile kann auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele Bezug genommen werden.
Erstes Ausführungsbeispiel
Ein Energieversorgungssystem 1 versorgt eine Vorrichtung mit mehreren elektrischen Lastenn, die durch elektrische Energie angetrieben werden, mit elektrischer Energie bzw. führt diesen elektrische Energie zu. Das Energieversorgungssystem 1 kann an beweglichen Objekten, wie z.B. Kraftfahrzeugen, montiert werden, die sich mit Hilfe eines Antriebs, wie z.B. einer Kraftmaschine oder eines Fahrmotors, fortbewegen. Nachfolgend werden die Fälle beschrieben, in denen das Energieversorgungssystem 1 in einem Kraftfahrzeug installiert ist. Die beweglichen Objekte sind nicht auf Fahrzeuge wie Autos oder Zweiräder beschränkt, sondern können beispielsweise auch Schiffe, Flugzeuge und Transportvorrichtungen umfassen. Das Energieversorgungssystem 1 kann auch als stationäres System verwendet werden, anstatt an beweglichen Objekten montiert zu werden.
In 1 umfasst das Energieversorgungssystem 1 zwei Energieausgangsabschnitte, nämlich eine Zusatzbatterie 11 und eine 48-V-Batterie 21. Die Zusatzbatterie 11 und die 48-V-Batterie 21 speichern elektrische Energie, die an elektrische Lasten bzw. Verbraucher geliefert wird. Die Zusatzbatterie 11 und die 48-V-Batterie 21 sind Gleichspannungsquellen, die geladen und entladen werden können. Die Zusatzbatterie 11 hat eine Nennspannung von z.B. 12 V. Die 48-V-Batterie 21 hat eine Nennspannung von 48 V, die höher ist als die der Zusatzbatterie 11. Als Zusatzbatterie 11 und 48-V-Batterie 21 können Sekundärbatterien wie Bleibatterien, Nickelhydridbatterien und Lithium-Ionen-Batterien sowie Kondensatoren verwendet werden. Die Zusatzbatterie 11 zeigt einen Energieausgangsabschnitt und einen ersten Energieausgangsabschnitt auf. Die 48-V-Batterie 21 zeigt einen Energieausgangsbereich und einen zweiten Energieausgangsbereich auf. Bei den Energieausgangsabschnitten, wie dem ersten und dem zweiten Energieausgangsabschnitt, kann es sich um beliebige Vorrichtungen handeln, die für die Ausgabe von elektrischer Energie bzw. Leistung konfiguriert sind. Daher können die Energieausgangsabschnitte Generatoren wie rotierende elektrische Maschinen verwenden, die Elektrizität unter Verwendung von Batterien mit verschiedenen Spannungen oder Antriebskräften von Benzinmotoren erzeugen.
Das Energieversorgungssystem 1 umfasst einen Hauptpfad 1w, einen ersten Ausgangspfad 11w und einen zweiten Ausgangspfad 21w. Der Hauptpfad 1w konfiguriert einen ringförmigen Strompfad. Der Hauptpfad 1w muss nicht immer einen ringförmigen Strompfad bilden und kann auch ein Strompfad sein, der eine Ringverbindung herstellen kann. Der erste Ausgangspfad 11w und der zweite Ausgangspfad 21w sind Strompfade, die mit dem Hauptpfad 1w verbunden sind. Der erste Ausgangspfad 11w verbindet den Hauptpfad 1w und die Zusatzbatterie 11. Der erste Ausgangspfad 11w umfasst einen ersten Stromsensor 19. Der erste Stromsensor 19 misst die Größe des von der Zusatzbatterie 11 ausgegebenen Stroms.
Der zweite Ausgangspfad 21w verbindet den Hauptpfad 1w und die 48-V-Batterie 21. Der zweite Ausgangspfad 21w umfasst einen Wandler bzw. Konverter 22 und einen zweiten Stromsensor 29. Der Wandler 22 regelt die von der 48-V-Batterie 21 ausgegebene 48-V-Gleichspannung auf 12 V herunter, was der Ausgangsspannung der Zusatzbatterie 11 entspricht. Der zweite Stromsensor 29 misst die Größe des Stroms, der von der 48-V-Batterie 21 ausgegeben und vom Wandler 22 heruntergeregelt wird.
Der erste Stromsensor 19 und der zweite Stromsensor 29 können ein Amperemeter verwenden, das Stromwerte durch Messung der Spannungen an beiden Enden eines Widerstands misst. Es ist auch möglich, eine magneto-elektrische Wandlervorrichtung zu verwenden, die magnetische Felder, z.B. in einem Hall-Element, in elektrische Ströme umwandelt. Die magneto-elektrische Wandlervorrichtung ist so konfiguriert, dass sie die Stromstärke berührungslos misst.
Der Hauptpfad 1w umfasst zwei Strompfade, nämlich einen ersten Hauptpfad 10w und einen zweiten Hauptpfad 20w. Der erste Hauptpfad 10w verbindet den ersten Ausgangspfad 11w und den zweiten Ausgangspfad 21w. Der zweite Hauptpfad 20w ist ein anderer Strompfad als der erste Hauptpfad 10w und verbindet den ersten Ausgangspfad 11w und den zweiten Ausgangspfad 21w. Mit anderen Worten, der Hauptpfad 1w umfasst den ersten Hauptpfad 10w, der einen Strompfad im Uhrzeigersinn vom ersten Ausgangspfad 11w zum zweiten Ausgangspfad 21w bereitstellt. Gleichzeitig umfasst der Hauptpfad 1w den zweiten Hauptpfad 20w, der einen Strompfad gegen den Uhrzeigersinn vom ersten Ausgangspfad 11w zum zweiten Ausgangspfad 21w bereitstellt.
Das Energieversorgungssystem 1 umfasst einen ersten Lastpfad 13w, einen zweiten Lastpfad 23w und einen allgemeinen Lastpfad 14w. Der erste Lastpfad 13w verbindet den Hauptpfad 1w und eine erste elektrische Servolenkungsvorrichtung 13. Im Folgenden kann die erste elektrische Servolenkungsvorrichtung 13 als erstes EPS 13 bezeichnet werden. Der zweite Lastpfad 23w verbindet den Hauptpfad 1w mit einer zweiten elektrischen Servolenkungsvorrichtung 23. Im Folgenden kann die zweite elektrische Servolenkung 23 als zweites EPS 23 bezeichnet werden.
Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 sind Lasten, die jeweils einen Motor enthalten, der die Lenkkraft unterstützt. Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 sind Lasten, die mit einer stabilen Spannung versorgt werden müssen. Unter einer stabilen Spannung versteht man eine Spannung innerhalb des garantierten Betriebsbereichs, um den bereitgestellten Betrieb aufrechtzuerhalten. Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 bilden einen Satz von elektrischen Servolenkungssystemen. Die elektrische Servolenkung muss auch bei einem teilweisen Ausfall der Versorgungsspannung weiter funktionieren. Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 sind redundante Lasten. Selbst wenn einer von ihnen ausfällt, kann der andere als elektrisches Servolenkungssystem verwendet werden. Die redundanten Lasten bilden nicht nur den redundanten Energieversorgungspfad, sondern auch das redundante elektrische Servolenkungssystem.
Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 gehören zu den redundanten Fahrlasten, die die für die Fahrt eines Fahrzeugs erforderlichen Funktionen wie Fahren, Wenden und Anhalten gegenseitig ergänzen. Die redundante Fahrlast ist nicht auf die elektrische Servolenkung beschränkt. Die redundante Fahrlast kann z.B. eine Kameraeinrichtung zur Überwachung des Fahrzeugumfangs umfassen. Die redundante Fahrlast kann z.B. eine Bremsvorrichtung enthalten, die Stopp- und Verzögerungsfunktionen bereitstellt. Die redundante Fahrlast kann Beleuchtungssysteme wie z.B. Warnblinker und Scheinwerfer umfassen. Das erste EPS 13 ist ein Beispiel für eine elektrische Last und eine erste elektrische Last. Das zweite EPS 23 ist ein Beispiel für eine elektrische Last und eine zweite elektrische Last.
Wenn nur eines von beiden, das erste EPS 13 und das zweite EPS 23, als Last funktioniert, ist die Lenkperformanz geringer als wenn sowohl das erste EPS 13 als auch das zweite EPS 23 als Last richtig funktionieren. Normalerweise wird durch die Verwendung sowohl des ersten EPS 13 als auch des zweiten EPS 23 als Lasten das Lenkverhalten in einem guten Zustand gehalten. Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 sind Lasten, die keine Energieversorgung benötigen, wenn die Kraftmaschine nicht angetrieben wird. Diese Lasten benötigen die Energieversorgung, wenn die Kraftmaschine angetrieben wird, um die Fahrt zu ermöglichen.
Der allgemeine Lastpfad 14w verbindet den Hauptpfad 1w und eine Innenleuchte 14. Die Innenleuchte 14 ist eine Last bzw. ein Verbraucher, die den Innenraum des Fahrzeugs beleuchtet. Die Innenleuchte 14 unterscheidet sich von den für die Fahrzeugfahrt erforderlichen Funktionen wie der elektrischen Servolenkung und der Bremsfunktion. Die Innenleuchte 14 stellt die zu einer allgemeinen Last gehörende Last dar, die eine Weiterfahrt des Fahrzeugs auch bei einer Störung ermöglicht. Neben der Innenleuchte 14 gehören zur Allgemeinlast auch Lasten wie eine Klimaanlage, eine Sitzheizung, eine elektrische Federung und ein elektrisches Fenster. Die allgemeine Last kann zwischen der 48-V-Batterie 21 und dem Wandler 22 im zweiten Ausgangspfad 21w angeschlossen werden. Es ist möglich, unterschiedliche Spannungen an die allgemeinen Lasten anzulegen, z.B. eine Spannung von 48 V an die Klimaanlage und eine Spannung von 12 V an die Innenbeleuchtung 14.
Der erste Hauptpfad 10w umfasst einen ersten Hauptschalter 16. Der erste Hauptschalter 16 umfasst zwei Schalter, nämlich einen ersten Nahschalter 16n und einen ersten Fernschalter 16d. Der erste Nahschalter 16n ist zwischen dem ersten Ausgangspfad 11w und dem ersten Lastpfad 13w im ersten Hauptpfad 10w angeordnet. Der erste Fernschalter 16d ist zwischen dem ersten Lastpfad 13w und dem zweiten Ausgangspfad 21w im ersten Hauptpfad 10w angeordnet.
Wenn der erste Nahschalter 16n eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der Zusatzbatterie 11 an das erste EPS 13 über den ersten Hauptpfad 10w als Strompfad geliefert. Wenn der erste Nahschalter 16n ausgeschaltet ist, wird dem ersten EPS 13 über den ersten Hauptpfad 10w als Strompfad keine elektrische Energie von der Zusatzbatterie 11 zugeführt. Indessen hat der Ein-/Aus-Zustand des ersten Fernschalters 16d keinen Einfluss auf die Energieversorgung von der Zusatzbatterie 11 zum ersten EPS 13 durch die Verwendung des ersten Hauptpfades 10w als Strompfad.
Der zweite Hauptpfad 20w umfasst einen zweiten Hauptschalter 26. Der zweite Hauptschalter 26 umfasst zwei Schalter, nämlich einen zweiten Nahschalter 26n und einen zweiten Fernschalter 26d. Der zweite Nahschalter 26n ist zwischen dem zweiten Ausgangspfad 21w und dem zweiten Lastpfad 23w im zweiten Hauptpfad 20w angeordnet. Der zweite Fernschalter 26d ist zwischen dem zweiten Lastpfad 23w und dem ersten Ausgangspfad 11w im zweiten Hauptpfad 20w angeordnet.
Wenn der zweite Nahschalter 26n eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der 48-V-Batterie 21 über den zweiten Hauptpfad 20w als Strompfad an das zweite EPS 23 geliefert. Wenn der zweite Nahschalter 26n ausgeschaltet ist, wird dem zweiten EPS 23 über den zweiten Hauptpfad 20w als Strompfad keine elektrische Energie von der 48-V-Batterie 21 zugeführt. Indessen hat der Ein-/Aus-Zustand des zweiten Fernschalters 26d keinen Einfluss auf die Stromzufuhr von der 48-V-Batterie 21 zum zweiten EPS 23 durch die Verwendung des zweiten Hauptpfads 20w als Strompfad.
Der erste Nahschalter 16n, der erste Fernschalter 16d, der zweite Nahschalter 26n und der zweite Fernschalter 26d schalten zwischen dem Einschalt- und dem Ausschaltzustand des Strompfads im Hauptpfad 1w. Mit anderen Worten: Der erste Nahschalter 16n, der erste Fernschalter 16d, der zweite Nahschalter 26n und der zweite Fernschalter 26d bilden einen Hauptschalter 106. Die Schalter des Hauptschalters 106 werden auch als Isolatoren bezeichnet.
Der Hauptschalter 106 kann z.B. ein mechanisches Relais mit Kontakten verwenden. Der Hauptschalter 106 kann einen Halbleiterschalter wie z.B. einen MOSFET oder IGBT verwenden, der keine mechanischen Kontakte hat. Wenn der Hauptschalter 106 einen Halbleiterschalter verwendet, können z.B. zwei MOSFETs in Reihe geschaltet werden, um einen Hauptschalter 106 zu bilden. Zwei benachbarte Hauptschalter 106 können als ein Hauptschalter 106 angesehen werden, wenn zwischen den beiden benachbarten Hauptschaltern 106 keine Last oder kein Energieausgangsabschnitt bereitgestellt ist. Der Hauptschalter 106, der einen Halbleiterschalter verwendet, kann schneller schalten als ein mechanisches Relais.
Die Zusatzbatterie 11, das erste EPS 13 und die Innenleuchte 14 bilden ein erstes Energiesystem 10. Das erste Energiesystem 10 umfasst den Strompfad, der sich aus einem Teil des Hauptpfads 1w, dem ersten Ausgangspfad 11w, dem ersten Lastpfad 13w und dem allgemeinen Lastpfad 14w zusammensetzt. Das erste Energiesystem 10 kann das erste EPS 13 mit Hilfe der Zusatzbatterie 11 mit elektrischer Energie versorgen. Die Konfiguration des ersten Energiesystems 10 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Die 48V-Batterie 21 und das zweite EPS 23 bilden ein zweites Energiesystem 20. Das zweite Energiesystem 20 umfasst den Strompfad, der sich aus einem Teil des Hauptpfads 1w, dem zweiten Ausgangspfad 21w und dem zweiten Lastpfad 23w zusammensetzt. Das zweite Energiesystem 20 kann das zweite EPS 23 mit Hilfe der 48-V-Batterie 21 mit Strom versorgen. Die Konfiguration des zweiten Energiesystems 20 ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Wenn der erste Fernschalter 16d eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der 48-V-Batterie 21 über den ersten Hauptpfad 10w als Strompfad an das erste EPS 13 geliefert. Wenn der erste Fernschalter 16d ausgeschaltet ist, wird dem ersten EPS 13 über den ersten Hauptpfad 10w als Strompfad keine elektrische Energie von der 48-V-Batterie 21 zugeführt. Wenn der zweite Fernschalter 26d eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der Zusatzbatterie 11 über den zweiten Hauptpfad 20w als Strompfad an das zweite EPS 23 geliefert. Wenn der zweite Fernschalter 26d ausgeschaltet ist, wird dem zweiten EPS 23 über den zweiten Hauptpfad 20w als Strompfad keine elektrische Energie von der Zusatzbatterie 11 zugeführt.
Der erste Fernschalter 16d und der zweite Fernschalter 26d sind systemübergreifende Schalter, die Verbindungszustände zwischen verschiedenen Energiesystemen wie dem ersten Energiesystem 10 und dem zweiten Energiesystem 20 umschalten. Indessen sind der erste Nahschalter 16n und der zweite Nahschalter 26n systeminterne Schalter, die Verbindungszustände in einem Energiesystem umschalten. Mit anderen Worten, der erste Fernschalter 16d und der zweite Fernschalter 26d sind systemübergreifende Schalter, die eingeschaltet werden, um einen leitenden Zustand zwischen benachbarten Energiesystemen zu bewirken, und die ausgeschaltet werden, um einen trennenden Zustand zwischen den Energiesystemen zu bewirken. Der erste Nahschalter 16n und der zweite Nahschalter 26n sind systeminterne Schalter, die eingeschaltet werden, um einen leitenden Zustand in einem Energiesystem zu bewirken, und die ausgeschaltet werden, um einen trennenden Zustand in diesem einen Energiesystem zu bewirken. Der leitende Zustand bedeutet einen Zustand, in dem eine Erregung möglich ist.
2 zeigt das an einem Fahrzeug montierte Energieversorgungssystem 1. Der Hauptpfad 1w hat ungefähr die Form eines rechteckigen Rings. In der längeren Richtung ist der Hauptpfad 1w länger als die Hälfte der Gesamtlänge des Fahrzeugs in Längsrichtung. In der kürzeren Richtung ist der Hauptpfad 1w länger als die Hälfte der Gesamtbreite des Fahrzeugs in der horizontalen Richtung. Die Zusatzbatterie 11 ist im vorderen und rechten Teil des Fahrzeugs untergebracht. Die 48-V-Batterie 21 und der Wandler 22 sind hinten und links im Fahrzeug angeordnet. Mit anderen Worten, die Zusatzbatterie 11 und die 48-V-Batterie 21 befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten in Längsrichtung des Fahrzeugs. Die Zusatzbatterie 11 und die 48V-Batterie 21 befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten in horizontaler Richtung des Fahrzeugs. Das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 sind in Längsrichtung des Fahrzeugs von der Mitte aus nach vorne angeordnet.
Der erste Ausgangspfad 11w verbindet den Hauptpfad 1w und die Zusatzbatterie 11 auf kürzestem Weg. Der erste Lastpfad 13w verbindet den Hauptpfad 1w und das erste EPS 13 über die kürzeste Distanz. Der zweite Ausgangspfad 21w verbindet den Hauptpfad 1w und die 48V-Batterie 21 auf kürzestem Weg. Der zweite Lastpfad 23w verbindet den Hauptpfad 1w und das zweite EPS 23 über die kürzeste Distanz.
Die Länge des Strompfades von der Zusatzbatterie 11 zum ersten EPS 13 ist kürzer als die Länge von der Zusatzbatterie 11 zum zweiten EPS 23. Die Länge des Strompfades von der 48V-Batterie 21 zum zweiten EPS 23 ist kürzer als die Länge des Strompfades von der 48V-Batterie 21 zum ersten EPS 13.
3 ist eine Darstellung, die ein Steuerungssystem zeigt. Die Steuerungseinheit kann in dieser Beschreibung auch als elektronische Steuerungseinheit (ECU) bezeichnet werden. Die Steuerungseinheit wird gemäß (a) einem Algorithmus in Form von mehreren Logiken in der Wenn-dann-sonst-Form oder (b) einem gelernten Modell, das durch maschinelles Lernen abgestimmt wird, wie z.B. einem Algorithmus eines neuronalen Netzes, bereitgestellt.
Das Steuerungssystem mit mindestens einem Computer stellt die Steuerungseinheit bereit. Das Steuerungssystem kann mehrere Computer umfassen, die durch eine Datenkommunikationseinheit verbunden sind. Der Computer umfasst mindestens einen Hardware-Prozessor als Prozessor für die Hardware. Der Hardware-Prozessor kann gemäß der nachstehenden Konfiguration (i), (ii) oder (iii) bereitgestellt werden.

(i) Der Hardware-Prozessor kann mindestens einen Prozessorkern bezeichnen, der ein in mindestens einer Speichereinheit gespeichertes Programm ausführt. In diesem Fall wird der Computer in Form von mindestens einer Speichereinheit und mindestens einem Prozessorkern bereitgestellt. Der Prozessorkern wird z.B. als CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphics Processing Unit) oder RISC-CPU bezeichnet. Der Speicher wird auch als Speichermedium bezeichnet. Der Speicher ist ein nicht transitorisches, greifbares Speichermedium, das prozessorlesbare „Programme und/oder Daten“ dauerhaft speichert, die von einem Prozessor gelesen werden können. Das Speichermedium wird z.B. in Form von Halbleiterspeichern, Magnetplatten und optischen Platten bereitgestellt. Das Programm kann allein oder in Form eines Speichermediums, auf dem das Programm gespeichert ist, verteilt werden.
(ii) Der Hardware-Prozessor kann eine logische Hardware-Schaltung darstellen. In diesem Fall wird der Computer in Form eines digitalen Schaltkreises bereitgestellt, der eine große Anzahl von programmierten Logikeinheiten (Gatterschaltungen) umfasst. Die digitale Schaltung wird auch als logische Schaltungsanordnung bezeichnet, z.B. als anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), als feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA), als programmierbares Gatterarray (PGA) oder als komplexe programmierbare logische Vorrichtung (CPLD). Die digitalen Schaltkreise können einen Speicher enthalten, der Programme und/oder Daten speichert. Der Computer kann in Form eines analogen Schaltkreises bereitgestellt werden. Der Computer kann als eine Kombination aus digitalen und analogen Schaltkreisen bereitgestellt werden.
(iii) Der Hardware-Prozessor kann eine Kombination der vorstehenden Konfigurationen (i) und (ii) sein. Die Konfigurationen (i) und (ii) sind auf verschiedenen Chips oder einem gemeinsamen Chip untergebracht. In diesen Fällen wird die Konfiguration (ii) auch als Beschleuniger bezeichnet.

Die Steuerungseinheit, die Signalquellen und die Steuerungsziele stellen verschiedene Elemente dar. Zumindest ein Teil der Elemente kann als Block, Modul oder Abschnitt bezeichnet werden. Ein Element des Steuerungssystems wird nur dann als Funktionsmittel bezeichnet, wenn das Element absichtlich verwendet wird.
Eine Steuerungseinheit und die in dieser Offenbarung beschriebene Technik können durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der durch die Konfiguration eines Speichers und eines Prozessors bereitgestellt wird, der so programmiert ist, dass er eine oder mehrere durch ein Computerprogramm verkörperte Funktionen ausführt. Ferner können die Steuerungseinheit und die in dieser Offenbarung beschriebene Technik durch einen dedizierten Computer realisiert werden, der durch die Konfiguration eines Prozessors unter Verwendung einer oder mehrerer dedizierter Hardware-Logikschaltungen bereitgestellt wird. Darüber hinaus können die Steuerungseinheit und die in dieser Offenbarung beschriebene Technik durch einen oder mehrere dedizierte Computer realisiert werden, die jeweils durch eine Kombination aus Speicher, einem Prozessor, der so programmiert ist, dass er eine oder mehrere Funktionen ausführt, und einem Prozessor, der aus einer oder mehreren logischen Hardwareschaltungen besteht, konfiguriert sind. Darüber hinaus kann das Computerprogramm als ein vom Computer ausgeführter Befehl bereitgestellt werden und in einem computerlesbaren, nicht-übertragbaren materiellen Aufzeichnungsmedium gespeichert sein.
In 3 ist eine Steuerungseinheit 50 mit dem ersten Stromsensor 19, dem zweiten Stromsensor 29 und einem Schlüsselschalter 5 verbunden. Der Schlüsselschalter 5 wird von einem Insassen betätigt, um zwischen einem fahrbereiten und einem fahruntüchtigen Zustand zu wechseln. Die Steuerungseinheit 50 erfasst einen vom ersten Stromsensor 19 gemessenen Stromwert. Die Steuerungseinheit 50 erfasst einen Stromwert, der von dem zweiten Stromsensor 29 gemessen wird. Die Steuerungseinheit 50 erfasst Informationen über die Betätigung des Schlüsselschalters 5 durch den Insassen. Genauer gesagt, erfasst die Steuerungseinheit 50 Informationen darüber, ob der Schlüsselschalter 5 den Aus-Zustand, den Zubehör-Zustand oder den Zünd-Zustand beibehält.
Die Steuerungseinheit 50 ist mit der Zusatzbatterie 11, der 48-V-Batterie 21 und dem Wandler 22 verbunden. Die Steuerungseinheit 50 steuert das Laden und Entladen der Zusatzbatterie 11, um die elektrische Speichermenge in einem geeigneten Bereich zu halten. Die Steuerungseinheit 50 steuert die Ladung und Entladung der 48V-Batterie 21, um die elektrische Speichermenge in einem geeigneten Bereich zu halten. Die Steuerungseinheit 50 steuert den Wandler 22, um eine Ausgangsspannung von der 48-V-Batterie 21 auf 12 V herunterzuregeln, die einer Ausgangsspannung von der Zusatzbatterie 11 entspricht.
Die Steuerungseinheit 50 ist mit dem Hauptschalter 106 verbunden. Mit anderen Worten, die Steuerungseinheit 50 ist mit dem ersten Nahschalter 16n, dem ersten Fernschalter 16d, dem zweiten Nahschalter 26n und dem zweiten Fernschalter 26d verbunden. Die Steuerungseinheit 50 schaltet zwischen dem Ein- und dem Aus-Zustand des Hauptschalters 106 auf der Grundlage von Informationen wie Stromwerten, die mit dem ersten Stromsensor 19 oder dem zweiten Stromsensor 29 erfasst werden.
Der erste Fernschalter 16d bietet eine schnellere Abtrennantwortgeschwindigkeit als die anderen Hauptschalter 106. Der erste Fernschalter 16d ist mit fortschrittlichen Geräuschsteuerungsmaßnahmen ausgestattet, die sowohl eine hohe Abtrennantwortgeschwindigkeit als auch einen stabilen Betrieb mit wenigen Fehlfunktionen ermöglichen. Der erste Fernschalter 16d bietet vorzugsweise eine Abtrennantwortgeschwindigkeit von einigen zehn Mikrosekunden. Alle Hauptschalter 106 können jedoch die gleiche Abtrennantwortgeschwindigkeit aufweisen.
Die Steuerungseinheit 50 ist mit dem ersten EPS 13, dem zweiten EPS 23 und der Innenleuchte 14 verbunden. Die Steuerungseinheit 50 treibt das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 an, um als elektrische Servolenkung zu funktionieren. Die Steuerungseinheit 50 steuert die Innenleuchte 14, um die Beleuchtung des Fahrzeuginnenraums zu steuern.
In 4 beginnt das Energieversorgungssystem 1 mit der Ansteuerung, um die Schaltsteuerung über den Hauptschalter 106 zu starten. Dann, in Schritt S101, bestimmt der Prozess, ob eine Nicht-Ring-Verbindungsanforderung ausgegeben wird. Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung liefert Informationen, um zu bestimmen, ob ein Nicht-Ring-Verbindungsmodus aktiviert werden soll. Wenn die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung ausgegeben wird, fährt der Prozess mit Schritt S102 fort. Wenn die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung nicht ausgegeben wird, fährt der Prozess mit Schritt S111 fort.
Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung wird zum Beispiel in einem Fahrassistenzmodus ausgegeben, in dem das Fahrzeug den Insassen beim Fahren unterstützt. Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung wird in einem automatischen Betriebsmodus ausgegeben, in dem das Fahrzeug unabhängig von der Bedienung durch den Insassen fährt. Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung wird in einem Abnormitäts-Erkennungsmodus ausgegeben, der das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormität im Energieversorgungssystem 1 erkennt. Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung wird in einem Geräuschreduzierungsmodus ausgegeben, der das vom Energieversorgungssystem 1 erzeugte Geräusch reduziert. Die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung wird ausgegeben, wenn der Benutzer einen Bedienungsabschnitt betätigt, um den Nicht-Ring-Verbindungsmodus zu aktivieren,
Allerdings muss die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen nicht immer ausgegeben werden. Mit anderen Worten, die Nicht-Ring-Verbindungsanforderung kann vorübergehend nicht ausgegeben werden, wenn der Nicht-Ring-Verbindungsmodus kontinuierlich für eine vorbestimmte Zeit aktiviert ist, wie später beschrieben wird. Beispielsweise kann der Hauptpfad 1w während des Abnormitätserkennungsmodus ringförmig verbunden sein, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität im Hauptschalter 106 oder dem Hauptpfad 1w zu erkennen. In einem solchen Fall kann die Anforderung für eine Nicht-Ringverbindung vorübergehend nicht ausgegeben werden.
Der Modus zur Erkennung von Abnormitäten umfasst eine Steuerung, mit der die Hauptschalter 106 nacheinander ein- und ausgeschaltet werden, um beispielsweise den Betrieb der Hauptschalter 106 zu überprüfen. Der Modus zur Erkennung von Abnormitäten umfasst eine Steuerung, die feststellt, ob die von dem ersten Stromsensor 19 oder dem zweiten Stromsensor 29 gemessenen Stromwerte normal sind, zum Beispiel. Der Modus zur Erkennung von Abnormitäten umfasst eine Steuerung, die feststellt, ob eine angeschlossene elektrische Last normal mit Strom versorgt und angetrieben wird, zum Beispiel. Bei der Aktivierung des automatischen Betriebsmodus ist es vorteilhaft, den Abnormitätserfassungsmodus vor dem automatischen Betriebsmodus zu aktivieren, um zu bestätigen, dass das gesamte Energieversorgungssystem 1 normal ist.
In Schritt S102 aktiviert das Verfahren den Nicht-Ring-Verbindungsmodus. 5 zeigt das Energieversorgungssystem 1 im Nicht-Ring-Verbindungsmodus. Im Nicht-Ring-Verbindungsmodus werden drei Schalter eingeschaltet, nämlich der erste Nahschalter 16n, der erste Fernschalter 16d und der zweite Nahschalter 26n. Der zweite Fernschalter 26d bleibt ausgeschaltet. Der Nicht-Ring-Verbindungsmodus verhindert, dass der Hauptpfad 1w ringförmig verbunden wird. Der Nicht-Ring-Verbindungsmodus ermöglicht die Versorgung einer Last mit elektrischer Energie aus zwei Energiequellen, nämlich der Zusatzbatterie 11 und der 48-V-Batterie 21, wenn die Last mit einem beliebigen Teil des Hauptpfads 1w verbunden ist.
Im Modus ohne Ringverbindung bzw. Nicht-Ring-Verbindungsmodus muss nur ein Schalter ausgeschaltet und die übrigen Schalter des ersten Nahschalters 16n, des ersten Fernschalters 16d, des zweiten Nahschalters 26n und des zweiten Fernschalters 26d eingeschaltet werden. So kann es beispielsweise vorteilhaft sein, die drei Schalter, nämlich den ersten Fernschalter 16d, den zweiten Nahschalter 26n und den zweiten Fernschalter 26d einzuschalten und den ersten Nahschalter 16n auszuschalten.
Im Nicht-Ring-Verbindungsmodus fließt der Strom nicht kreisförmig. Daher ist es einfach, das erzeugte Rauschen effektiver zu reduzieren als in dem Zustand, in dem der Strom kreisförmig fließt. Der Modus der nicht ringförmigen Verbindung ermöglicht es, die Geräuschentwicklung zu unterdrücken und die elektrischen Lasten stabil mit Strom aus mehreren Energiequellen zu versorgen. Nach der Aktivierung des Nicht-Ring-Verbindungsmodus geht das Verfahren zu Schritt S111 über.
In Schritt S111 erfasst der Prozess Flag-Informationen. Die Flag-Information zeigt an, ob jede Vorrichtung des Energieversorgungssystems 1 normal ist. Ein Normal-Flag-Signal wird erfasst, wenn kein Teil des Energieversorgungssystems 1 eine Fehlfunktion aufweist. Ein Abnormitäts-Flag-Signal wird erfasst, wenn ein Teil des Energieversorgungssystems 1 eine Fehlfunktion aufweist. Es kann jedoch vorteilhaft sein, das Flagnsignal, das den Normalzustand anzeigt, wegzulassen und das Abnormitäts-Flag nur auszugeben, wenn eine Abnormität auftritt.
Zu den Abnormitäten, die zur Ausgabe des Abnormitäts-Flags führen, gehören ein Spannungsanstieg aufgrund eines Erdschlusses, einer Unterbrechung, eines Kontakts zwischen den Strompfaden oder eines internen Fehlers der Last. Zu den abnormen Teilen, die das Abnormitäts-Flag ausgeben, gehören die Lasten wie das erste EPS 13 und die Innenleuchte 14, die Energieversorgungen wie die Zusatzbatterie 11 und die Verdrahtung, die den Strompfad bildet. Wenn mehrere Teile eine Fehlfunktion aufweisen, werden mehrere Abnormitäten gemeldet.
Zum Beispiel kann der vom ersten Stromsensor 19 oder vom zweiten Stromsensor 29 gemessene Stromwert einen Schwellenwert überschreiten. Dann wird das Abnormitäts-Flag auf der Grundlage der Feststellung ausgegeben, dass eine Abnormität wie z.B. ein Erdschluss vorliegt. Ein abnormer Wert kann anhand der zeitlichen Änderung des vom ersten Stromsensor 19 oder vom zweiten Stromsensor 29 gemessenen Stromwerts festgestellt werden. Dann wird das Abnormitäts-Flag auf der Grundlage der Feststellung, dass eine Abnormität wie z.B. ein Erdschluss vorliegt, ausgegeben. Anstelle eines Amperemeters kann auch ein Voltmeter als erster Stromsensor 19 oder zweiter Stromsensor 29 verwendet werden. Dann ist es möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität anhand der Höhe der Spannung oder der zeitlichen Änderung der Spannung festzustellen. Ein Temperatursensor kann verwendet werden, um eine abnorme Wärmeentwicklung zu erkennen. Wenn eine Abnormität, wie z.B. ein Erdschluss, festgestellt wird, wird das Abnormität-Flag ausgegeben. Nach der Erfassung der Flag-Informationen wird der Prozess mit Schritt S112 fortgesetzt.
In Schritt S112 stellt der Prozess fest, ob ein Abnormitäts-Flag gesetzt ist. Wenn das Abnormitäts-Flag gesetzt ist, bestimmt der Prozess, dass es notwendig ist, die im Energieversorgungssystem 1 auftretende Abnormität handzuhaben. Dann fährt das Verfahren mit Schritt S113 fort. Wenn kein Abnormitäts-Flag gesetzt ist, stellt der Prozess fest, dass das Energieversorgungssystem 1 normal funktioniert. Dann beendet das Verfahren die Schaltsteuerung über den Hauptschalter 106.
In der folgenden Beschreibung wird der Steuerungsablauf des Energieversorgungssystems 1 anhand eines Beispiels erläutert, bei dem ein Erdschluss am ersten EPS 13 im Modus ohne Ringverbindung auftritt. In Schritt S113 wird ein Energiesystemabtrennungsmodus aktiviert. 6 zeigt das Energieversorgungssystem 1 im Energiesystemabtrennungsmodus. Der Energiesystemabtrennungsmodus ändert den ersten Fernschalter 16d vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand. Das erste Energiesystem 10 wird von dem zweiten Energiesystem 20 auf der Grundlage des zweiten Fernschalters 26d und des ersten Fernschalters 16d unter den folgenden Bedingungen getrennt. Der zweite Fernschalter 26d bleibt ausgeschaltet, bevor der Energiesystemabtrennungsmodus aktiviert wird. Der erste Fernschalter 16d wird wie vorstehend beschrieben vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand geschaltet. Daher wird das erste EPS 13 nur von der Zusatzbatterie 11 mit elektrischer Energie versorgt. Das zweite EPS 23 wird nur von der 48-V-Batterie 21 mit Strom versorgt. Mit anderen Worten, der Hauptpfad 1w ist in zwei Teile geteilt, nämlich in den Teil, der Strom von der Zusatzbatterie 11 erhält, und den Teil, der Strom von der 48-V-Batterie 21 erhält.
Wenn das Energiesystem abgetrennt ist, wird die elektrische Energie nicht ordnungsgemäß an ein fehlerhaftes Energiesystem geliefert. Mit anderen Worten: Das erste Energiesystem 10 umfasst das erste EPS 13, in dem der Erdschluss auftritt. Ein großer Strom fließt weiterhin von der Zusatzbatterie 11 zum ersten EPS 13, das von dem Erdschluss betroffen ist. Daher wird die in der Zusatzbatterie 11 gespeicherte elektrische Energie stark verbraucht, um das Potenzial des ersten Hauptpfads 10w zu verringern. Daher kann die elektrische Energie nicht ordnungsgemäß an die an das erste Energiesystem 10 angeschlossenen Lasten geliefert werden.
Die elektrische Energie wird ordnungsgemäß an ein Energiesystem geliefert, das frei von Abnormitäten ist. Mit anderen Worten, das zweite Energiesystem 20 umfasst nicht das erste EPS 13, in dem der Erdschluss auftritt. Es fließt kein Strom von der 48-V-Batterie 21 zum ersten EPS 13, das von dem Erdschluss betroffen ist. Daher erhält das zweite EPS 23, das an das zweite Energiesystem 20 angeschlossen ist, eine angemessene Energieversorgung von der 48-V-Batterie 21 aufrecht. Wenn das Energiesystem getrennt ist, kann das zweite EPS 23 ordnungsgemäß funktionieren und die elektrische Servolenkungsfunktion bereitstellen. Nach der Aktivierung des Trennungsmodus des Energiesystems wird mit Schritt S114 fortgefahren.
In Schritt S114 identifiziert das Verfahren ein abnormes Teil. Der erste Stromsensor 19 und der zweite Stromsensor 29 werden verwendet, um ein abnormes Teil zu identifizieren. Zunächst wird festgestellt, welches der Energiesysteme eine Störung aufweist. Wenn das Energiesystem getrennt ist, kann festgestellt werden, dass eine Abnormität im Energiesystem auftritt, die den ersten Stromsensor 19 oder den zweiten Stromsensor 29 veranlasst, einen abnormen Stromwert zu messen. Es kann festgestellt werden, dass im Energiesystem keine Abnormität auftritt, die den ersten Stromsensor 19 oder den zweiten Stromsensor 29 veranlasst, einen geeigneten Stromwert zu messen. Wenn das erste EPS 13 einen Erdschluss verursacht, misst der erste Stromsensor 19 einen abnormen Stromwert. Daher ist es möglich festzustellen, dass ein Teil des ersten Energiesystems 10 eine Fehlfunktion aufweist.
Als Nächstes identifiziert der Prozess ein abnormes Teil im ersten Energiesystem 10, das als abnorm eingestuft wird. Wie in 7 dargestellt, wird der erste Nahschalter 16n ausgeschaltet, während das Energiesystem getrennt bleibt. Mit anderen Worten: Der systeminterne Schalter wird in dem Energiesystem, das als abnorm eingestuft wurde, ausgeschaltet. Dann wird der erste Hauptpfad 10w in zwei Strompfade aufgeteilt. Ein Strompfad ist mit der Zusatzbatterie 11 und der Innenleuchte 14 verbunden. Der andere Strompfad ist mit dem ersten EPS 13 verbunden. Der zweite Nahschalter 26n bleibt eingeschaltet. Das zweite EPS 23 kann stabil mit elektrischer Energie aus der 48-V-Batterie 21 versorgt werden, auch wenn das abnorme Teil erkannt wird.
Das Verfahren bestätigt den Stromwert des ersten Stromsensors 19, während der erste Hauptpfad 10w in zwei Strompfade getrennt wird. Wenn der erste Stromsensor 19 einen angemessenen Stromwert anzeigt, kann festgestellt werden, dass in dem Teil des ersten Hauptpfads 10w, der den ersten Stromsensor 19 ausschließt, eine Abnormität vorliegt. Wenn der erste Stromsensor 19 einen abnormen Stromwert anzeigt, kann festgestellt werden, dass in dem Teil des ersten Hauptpfads 10w, der den ersten Stromsensor 19 einschließt, eine Abnormität vorliegt. Wenn das erste EPS 13 einen Erdschluss verursacht, misst der erste Stromsensor 19 einen entsprechenden Stromwert. Daher kann festgestellt werden, dass eine Abnormität am ersten EPS 13 oder dem mit dem ersten EPS 13 verbundenen Strompfad im ersten Hauptpfad 10w auftritt. Nach der Identifizierung des abnormen Teils geht das Verfahren zu Schritt S115 über.
In Schritt S115 wird das identifizierte abnorme Teil vom Hauptpfad 1w abgetrennt. Insbesondere werden die Schalter auf beiden Seiten des Teils, das mit dem abnormen Teil verbunden ist, im Hauptpfad 1w ausgeschaltet. Wenn das erste EPS 13 einen Erdschluss verursacht, werden der erste Nahschalter 16n und der erste Fernschalter 16d ausgeschaltet. Nach dem Trennen des abnormen Teils geht das Verfahren zu Schritt S116 über.
In Schritt S116 verbindet das Verfahren den Strompfad mit Ausnahme des abnormen Teils mit dem Hauptpfad 1w. Insbesondere werden alle Schalter mit Ausnahme des ausgeschalteten Schalters eingeschaltet, um den abnormen Teil vom Hauptpfad 1w zu trennen. Wenn das erste EPS 13 einen Erdschluss verursacht, wie in 8 dargestellt, werden der zweite Nahschalter 26n und der zweite Fernschalter 26d eingeschaltet. Dann kann das zweite EPS 23 von zwei Energiequellen mit Strom versorgt werden, nämlich von der 48-V-Batterie 21 und der Zusatzbatterie 11. Mit anderen Worten, das zweite EPS 23 kann stabil mit elektrischem Strom aus mehreren Energiequellen versorgt werden, während es von dem Erdschluss nicht betroffen ist. Die Schaltsteuerung über den Hauptschalter 106 endet nach dem Verbinden des Strompfads mit Ausnahme des abnormen Teils. Der Steuerfluss kann jedoch wiederholt durchgeführt werden, bis der Schlüsselschalter 5 ausgeschaltet wird.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann die Steuerungseinheit 50 den Nicht-Ring-Verbindungsmodus aktivieren, der einen der mehreren Hauptschalter 106 ausschaltet und die übrigen Hauptschalter 106 einschaltet. Einer der eingeschalteten Hauptschalter 106 kann im Nicht-Ring-Verbindungsmodus in den Aus-Zustand geändert werden, um den Hauptpfad 1w in mehrere Strompfade zu trennen. Daher ist es möglich, den Hauptpfad 1w schneller zu trennen als im Falle des Wechsels von zwei oder mehr Hauptschaltern 106 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand. Alternativ kann der ausgeschaltete Hauptschalter 106 im Nicht-Ring-Verbindungsmodus in den Ein-Zustand versetzt werden, um den Hauptpfad 1w in Ringform zu verbinden. Es ist möglich, schnell zwischen dem Ringverbindungsmodus, bei dem alle Hauptschalter 106 eingeschaltet sind, und dem Energiesystemabtrennungsmodus, bei dem zwei oder mehr der Hauptschalter 106 ausgeschaltet sind, zu wechseln. Es ist möglich, das Energieversorgungssystem 1 bereitzustellen, das reibungslos zwischen den Verbindungszuständen des Hauptpfads 1w umschalten kann.
Durch die Verwendung mehrerer Energiequellen wie der Zusatzbatterie 11 und der 48-V-Batterie 21 kann verhindert werden, dass der Strom kreisförmig durch den Hauptpfad 1w fließt, während das Potenzial des Hauptpfads 1w stabil bleibt. Es ist möglich, die Lasten stabil mit elektrischer Energie zu versorgen und Geräusche zu unterdrücken, die durch einen Strom entstehen, der zu einem bestimmten Zeitpunkt kreisförmig durch den Hauptpfad 1w fließt.
Im Modus ohne Ringverbindung bzw. Nicht-Ring-Verbindungsmodus schaltet die Steuerungseinheit 50 den zweiten Fernschalter 26d aus und schaltet den ersten Nahschalter 16n, den ersten Fernschalter 16d und den zweiten Nahschalter 26n ein. Mit anderen Worten: Der erste Fernschalter 16d oder der zweite Fernschalter 26d wird ausgeschaltet und die übrigen Hauptschalter 106 werden eingeschaltet. Daher kann die Zusatzbatterie 11 das erste EPS 13 über den ersten Hauptpfad 10w mit Strom versorgen. Die 48-V-Batterie 21 kann das zweite EPS 23 über den zweiten Hauptpfad 20w mit Strom versorgen. Außerdem wird die elektrische Energie zwischen dem ersten Energiesystem 10 und dem zweiten Energiesystem 20 geliefert. Das gesamte Energieversorgungssystem 1 kann das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 stabil mit elektrischem Strom versorgen.
Die Steuerungseinheit 50 aktiviert den Energiesystemabtrennungsmodus, wenn sie das Auftreten einer Abnormität im ersten Energiesystem 10 oder im zweiten Energiesystem 20 feststellt. Der Energiesystemabtrennungsmodus schaltet den ersten Fernschalter 16d und den zweiten Fernschalter 26d aus und schaltet den ersten Nahschalter 16n und den zweiten Nahschalter 26n ein. Es ist möglich, das fehlerhafte Energiesystem von dem Abnormitätsfreien Energiesystem zu trennen. Daher ist es möglich, die Funktionen des normalen Energiesystems aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Einheiten, wie z.B. die elektrischen Servolenkungen, die auch bei teilweisem Ausfall der Energieversorgung weiter betrieben werden müssen, weiter zu betreiben.
Nach der Aktivierung des Energiesystemabtrennungsmodus schaltet die Steuerungseinheit 50 die Hauptschalter 106 aus, die sich an beiden Enden eines Teils des Hauptpfads 1w befinden, der mit dem abnormen Teil verbunden ist, und schaltet die übrigen Hauptschalter 106 ein. Es ist möglich, nur den Teil in der Nähe des abnormen Teils auszuwählen und zu trennen, anstatt das spezifische Energiesystem vollständig vom Hauptpfad 1w zu trennen. Wenn das erste EPS 13 einen Erdschluss verursacht, wird der mit dem ersten EPS 13 verbundene Teil vom ersten Energiesystem 10 getrennt. Es kann verhindert werden, dass der Strom so lange durch das erste EPS 13 fließt, bis der verbleibende Batteriestand der Zusatzbatterie 11 auf Null sinkt. Die Zusatzbatterie 11, die zum ersten Energiesystem 10 gehört, kann zur Energieversorgung des zweiten EPS 23, das zum zweiten Energiesystem 20 gehört, verwendet werden. Der Hauptpfad 1w ermöglicht den Anschluss der Teile, die keine Abnormitäten aufweisen. Es ist möglich, die Redundanz zu erhöhen und das Energieversorgungssystem 1 einfacher zu betreiben als ein Zustand, in dem mehrere Energiesysteme voneinander getrennt sind.
Das erste EPS 13, das mit dem ersten Energiesystem 10 verbunden ist, und das zweite EPS 23, das mit dem zweiten Energiesystem 20 verbunden ist, ergänzen die elektrische Servolenkungsfunktion, die für die Bewegung beweglicher Objekte erforderlich ist. Selbst wenn eines der ersten EPS 13 und des zweiten EPS 23 als Lasten nicht ordnungsgemäß mit elektrischer Energie versorgt wird, ist es möglich, die verbleibende Last auf einfache Weise ordnungsgemäß mit elektrischer Energie zu versorgen. Es ist möglich, auf einfache Weise zu verhindern, dass die für die Fahrzeugfahrt erforderliche Lenkfunktion vollständig verloren geht, verglichen mit dem Fall, dass das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 in demselben Energiesystem verbunden sind. Daher ist es leicht möglich, einen fahrbereiten Zustand aufrechtzuerhalten, selbst wenn das Energieversorgungssystem 1 ausfällt.
Im Nicht-Ring-Verbindungsmodus lässt die Steuerungseinheit 50 den ersten Fernschalter 16d, der unter den mehreren Hauptschaltern 106 hohe Abtrennantwortgeschwindigkeiten erreichen kann, eingeschaltet. Es ist möglich, die Hauptschalter 106 schnell zu schalten, indem der erste Fernschalter 16d ausgeschaltet wird.
Es ist möglich, schnell vom Nicht-Ring-Verbindungsmodus in den Energiesystemabtrennungsmodus zu wechseln, indem einer der Hauptschalter 106 durch einen Schalter ersetzt wird, der hohe Abtrennantwortgeschwindigkeiten ermöglicht. Der Schalter, der hohe Abtrennantwortgeschwindigkeiten ermöglicht, erfordert fortschrittliche Lärmschutzmaßnahmen und ist daher in der Regel kostspielig. Es ist möglich, die Kosten für die Hauptschalter 106 im Vergleich zur Verwendung von Schaltern mit hoher Abtrennantwortgeschwindigkeit für zwei oder mehr Hauptschalter 106 leicht zu senken.
Die Steuerungseinheit 50 aktiviert während des Modus zur Erkennung von Abnormitäten bzw. des Abnormitätserfassungsmodus den Modus der Nicht-Ringverbindung, um das Vorhandensein oder Fehlen von Abnormitäten zu erkennen. Auf diese Weise können die Rauschkomponenten des Stroms, der zur Erkennung des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins von Abnormitäten eingesetzt wird, reduziert werden. Daher ist es möglich, eine Situation zu vermeiden, in der ein starkes Rauschen im Abnormitätserfassungsmodus erzeugt wird, das eine genaue Erkennung von Abnormitäten verhindert.
Die Steuerungseinheit 50 aktiviert den Nicht-Ring-Verbindungsmodus während des Fahrassistenzmodus oder des Automatikbetriebs. Dadurch können die Geräusche, die in dem Hauptpfad 1w entstehen, reduziert werden. Es ist möglich, ein großes Geräusch zu unterdrücken, das die normale Ausführung der elektrischen Servolenkungsfunktion und der Umfangsüberwachungsfunktion behindert, die für den Fahrassistenzmodus und den automatischen Betriebsmodus erforderlich sind. Insbesondere der automatische Betriebsmodus erfordert eine schnelle und komplizierte Steuerung. Daher ist es sehr wichtig, den Nicht-Ring-Verbindungsmodus zu aktivieren, der in der Lage ist, Geräuscheffekte im automatischen Betriebsmodus zu reduzieren.
Der Modus zur Erkennung von Abnormitäten erkennt einen Erdschluss. Es ist leicht möglich, eine Situation zu verhindern, in der ein Strom vom Erdschluss nach außen fließt und das erste EPS 13 und das zweite EPS 23 als redundante Fahrlasten nicht mit Strom versorgt werden.
Der Hauptschalter 106 muss nicht aus vier Schaltern bestehen. Der Hauptschalter 106 kann aus zwei Schaltern bestehen, indem ein Schalter für jeden der Strompfade wie den ersten Hauptpfad 10w und den zweiten Hauptpfad 20w bereitgestellt wird. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl der für das Energieversorgungssystem 1 verwendeten Schalter reduzieren und die Konfiguration des Energieversorgungssystems 1 sowie die den Hauptschalter 106 betreffenden Steuerungsinhalte vereinfachen.
Wenn in Schritt S101 festgestellt wird, dass die Anforderung für eine Nicht-Ringverbindung nicht erteilt wird, kann der Ringverbindungsmodus aktiviert werden, bevor mit Schritt S111 fortgefahren wird. Der Ringverbindungsmodus schaltet alle Hauptschalter 106 ein, um den Hauptpfad 1w in einer Ringform zu verbinden. Es ist möglich, den Strompfad von der Energieversorgung zur Last zu optimieren, indem der Hauptpfad 1w in einer Ringform verbunden wird. Der ringförmige Hauptpfad 1w umfasst einen Strompfad im Uhrzeigersinn und einen Strompfad gegen den Uhrzeigersinn. Der Strom fließt bevorzugt durch den Strompfad, der einen gleichmäßigen Stromfluss gewährleistet. Der Energieverlust des durch den Hauptpfad 1w fließenden Stroms lässt sich im Vergleich zu einer nicht ringförmigen Verbindung leicht reduzieren. Der Strompfad wird nicht sofort unterbrochen, selbst wenn irgendwo im Hauptpfad 1w eine Unterbrechung auftritt. Der Zustand bleibt im Wesentlichen derselbe wie bei der Aktivierung des Nicht-Ring-Verbindungsmodus. Daher ist es möglich, den Zustand der stabilen Versorgung der Lasten mit elektrischer Energie leicht aufrechtzuerhalten.
Wenn in Schritt S112 festgestellt wird, dass das Abnormitäts-Flag eingeschaltet ist, kann der Benutzer über das Auftreten einer Abnormität informiert werden. Es ist möglich, Gegenmaßnahmen gegen Abnormitäten vorzusehen, so dass der Benutzer das Auftreten einer Abnormität erkennen und eine Ausweichfahrt durchführen kann, indem er den automatischen Betrieb auf den manuellen Betrieb umstellt. Die zu meldenden Informationen umfassen vorzugsweise nicht nur das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Abnormität, sondern auch Informationen wie Arten oder Teile von Abnormitäten. Dadurch kann der Benutzer die Situation auf der Grundlage mehrerer Informationen genau bestimmen. Der Benutzer kann leichter geeignete Gegenmaßnahmen ergreifen.
Ein TOR (Take Over Request; Übernahmeanforderung) kann gestartet werden, wenn in Schritt S112 festgestellt wird, dass das Abnormitätskennzeichen eingeschaltet und der Automatikbetrieb aktiviert ist. Die TOR gibt eine Aufforderung zur Übertragung der Fahrverantwortung an einen Fahrer aus, um den Automatikbetrieb im Falle einer Abnormität zu beenden. Reagiert der Fahrer auf das TOR, geht der Automatikbetrieb in den Handbetrieb über. Reagiert der Fahrer nicht auf die TOR, beginnt ein MRM (Minimalrisikomaneuver), während der Automatikbetrieb aufrechterhalten wird. Das MRM bietet eine Betriebssteuerung, die es dem Automatikbetrieb ermöglicht, das Fahrzeug auf einer Fahrspur oder in der Nähe eines Seitenstreifens anzuhalten.
Der erste Fernschalter 16d kann mit einer automatischen Abschaltfunktion versehen werden, anstatt die Flag-Informationen in Schritt S111 zu erfassen, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Abnormität-Flag in Schritt S112 zu bestimmen und den Energiesystemabtrennungsmodus in Schritt S113 zu aktivieren. Die automatische Abschaltfunktion schaltet Schalter unabhängig von den von der Steuerungseinheit 50 ausgegebenen Steuersignalen aus. Die automatische Abschaltfunktion kann dadurch realisiert werden, dass der erste Fernschalter 16d mit einem Überstromerkennungsabschnitt versehen wird und der erste Fernschalter 16d automatisch ausgeschaltet wird, wenn der fließende Strom einen Schwellenstrom überschreitet. Die automatische Abschaltfunktion kann jedoch auch anders realisiert werden. Beispielsweise kann der Überstromerkennungsabschnitt zur Erkennung eines Überstroms durch einen Unterspannungserkennungsabschnitt zur Erkennung einer Unterspannung ersetzt werden. Der erste Fernschalter 16d, der den Niederspannungserkennungsabschnitt umfasst, wird automatisch ausgeschaltet, wenn die angelegte Spannung niedriger als eine Schwellenspannung ist.
In diesem Fall ist es möglich, die Zeit zu sparen, die die Steuerungseinheit 50 benötigt, um das Abnormitäts-Flag während des Zeitraums zu erfassen, der zwischen dem Auftreten einer Abnormität und der Aktivierung des Energiesystemabtrennungsmodus liegt. Ferner ist es möglich, die Zeit zu sparen, die die Steuerungseinheit 50 benötigt, um das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Abnormitäts-Flags festzustellen. Darüber hinaus ist es möglich, die Zeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Steuerungseinheit 50 ein Signal zum Ausschalten des ersten Fernschalters 16d ausgibt, und dem Zeitpunkt, zu dem der erste Fernschalter 16d das Signal empfängt, zu sparen. Der erste Fernschalter 16d kann schneller ausgeschaltet werden, als wenn man die Steuerungseinheit 50 zum Ausschalten des ersten Fernschalters 16d verwendet.
Der erste Fernschalter 16d kann als Schalter konfiguriert werden, der auf der Grundlage von zwei Verfahren ausgeschaltet werden kann, nämlich durch ein Steuersignal von der Steuerungseinheit 50 und durch die Überstromerkennung im Überstromerkennungsabschnitt. Der erste Fernschalter 16d mit der automatischen Abschaltfunktion bietet eine höhere Abtrennantwortgeschwindigkeit als andere Schalter ohne die automatische Abschaltfunktion.
Die Zusatzbatterie 11 ist vorne und rechts am Fahrzeug angebracht. Die 48V-Batterie 21 und der Wandler 22 sind im hinteren Teil des Fahrzeugs und auf der linken Seite des Fahrzeugs eingebaut. Die 48V-Batterie 21 kann die Funktion als normale Energiequelle zuverlässig aufrechterhalten, wenn ein äußerer Stoß auf die Front oder die rechte Seite des Fahrzeugs einwirkt. Die Zusatzbatterie 11 kann die Funktion als normale Energiequelle zuverlässig aufrechterhalten, wenn ein äußerer Stoß auf das Heck oder die linke Seite des Fahrzeugs einwirkt. Mit anderen Worten, die Zusatzbatterie 11 und die 48V-Batterie 21 sind so angeordnet, dass die Lagebeziehung zwischen ihnen gewährleistet ist, so dass sowohl die Zusatzbatterie 11 als auch die 48V-Batterie 21 leicht an einer gleichzeitigen Fehlfunktion gehindert werden, selbst wenn ein Teil des Fahrzeugs beschädigt wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung des vorangegangenen Ausführungsbeispiels. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Energieversorgungssystem 1 mit drei Energiesystemen ausgestattet.
In 9 umfasst das Energieversorgungssystem 1 vier Energieausgangsabschnitte, nämlich eine erste Zusatzbatterie 211, eine zweite Zusatzbatterie 221, eine Hochspannungsbatterie 231h und einen Motorgenerator 231g. Ein Motorgenerator 231g kann im Folgenden als MG 231g bezeichnet werden. Die erste Zusatzbatterie 211, die zweite Zusatzbatterie 221 und eine Hochspannungsbatterie 231h speichern elektrische Energie, die den elektrischen Lasten zugeführt wird. Die erste Zusatzbatterie 211, die zweite Zusatzbatterie 221 und die Hochspannungsbatterie 231h sind Gleichspannungsquellen, die geladen und entladen werden können. Die erste Zusatzbatterie 211 und die zweite Zusatzbatterie 221 haben jeweils eine Nennspannung von z.B. 12 V. Die erste Zusatzbatterie 211 ist ein Beispiel für einen Energieausgangsteil und einen ersten Energieausgangsteil. Die zweite Zusatzbatterie 221 ist ein Beispiel für einen Energieausgangsabschnitt und einen zweiten Energieausgangsabschnitt.
Die Hochspannungsbatterie 231h wird in Fahrzeugen wie Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt. Die Hochspannungsbatterie 231h speichert elektrische Energie, die dem als Fahrmotor fungierenden MG 322 zugeführt wird. Die Hochspannungsbatterie 231h hat eine Nennspannung von z.B. 300 V. Das MG 231g hat nicht nur die Funktion eines Fahrmotors, sondern auch die eines Generators, der Strom erzeugt, indem er die regenerative Energie nutzt, die z.B. beim Abbremsen des Fahrzeugs entsteht. Das MG 231g wird auch als rotierende elektrische Maschine bezeichnet. Ein Wechselrichter wandelt Gleichspannung aus der Hochspannungsbatterie 231h in Wechselspannung um, die dem MG 231g zugeführt wird. Die Hochspannungsbatterie 231h ist ein Beispiel für einen Energieausgangsteil. Das MG 231g ist ein Beispiel für einen Energieausgangsbereich.
Der erste Ausgangspfad 11w ist ein Strompfad, der die erste Zusatzbatterie 211 mit dem Hauptpfad 1w verbindet. Der erste Stromsensor 19 misst die Größe des von der ersten Zusatzbatterie 211 abgegebenen Stroms. Der zweite Ausgangspfad 21w ist ein Strompfad, der die zweite Zusatzbatterie 221 mit dem Hauptpfad 1w verbindet. Der zweite Stromsensor 29 misst die Größe des von der zweiten Zusatzbatterie 221 abgegebenen Stroms.
Das Energieversorgungssystem 1 umfasst einen dritten Ausgangspfad 231w. Der dritte Ausgangspfad 231w ist ein Strompfad, der mit dem Hauptpfad 1w verbunden ist. Der dritte Ausgangspfad 231w verbindet den Hauptpfad 1w mit der Hochspannungsbatterie 231h und dem MG 231g. Der dritte Ausgangspfad 231w umfasst einen Wandler bzw. Konverter 232 und einen dritten Stromsensor 239. Der Wandler 232 reduziert die von der Hochspannungsbatterie 231h oder dem MG 231g ausgegebene hohe Gleichspannung auf 12 V, was der Ausgangsspannung der ersten Zusatzbatterie 211 und der zweiten Zusatzbatterie 221 entspricht. Der dritte Stromsensor 239 misst die Größe des Stroms, der von der Hochspannungsbatterie 231h oder dem MG 231g abgegeben und vom Wandler 232 heruntergeregelt wird.
Der Hauptpfad 1w umfasst einen dritten Hauptpfad 230w. Der dritte Hauptpfad 230w verbindet den dritten Ausgangspfad 231w und den ersten Ausgangspfad 11w des Hauptpfads 1w.
Das Energieversorgungssystem 1 umfasst einen dritten Lastpfad 233w. Der erste Lastpfad 13w verbindet den Hauptpfad 1w und eine erste Kamera 213. Der zweite Lastpfad 23w verbindet den Hauptpfad 1w mit einer zweiten Kamera 223. Der dritte Lastpfad 233w verbindet den Hauptpfad 1w und eine dritte Kamera 233.
Bei der ersten Kamera 213, der zweiten Kamera 223 und der dritten Kamera 233 handelt es sich um bildgebende Vorrichtungen für die Überwachung des Umfeldes. Die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 sind Lasten, die eine stabile Spannungsversorgung benötigen. Die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 bilden einen Satz von Vorrichtungen zur Überwachung des Umfeldes. Selbst wenn eine der ersten Kamera 213, der zweiten Kamera 223 und der dritten Kamera 233 ausfällt, können die übrigen Kameras als Umfeldüberwachungsvorrichtungen fungieren. Das Redundanzschema gilt nicht nur für den Energieversorgungspfad, sondern auch für die Lasten, die die Überwachungsvorrichtungen für das Umfeld bilden. Normalerweise werden die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 als Lasten verwendet, um günstige Bedingungen für die Überwachungsfähigkeit aufrechtzuerhalten.
Die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 müssen nicht alle als die gleichen bildgebenden Vorrichtungen konfiguriert sein. Die erste Kamera 213 kann zum Beispiel eine bildgebende Vorrichtung sein. Bei der zweiten Kamera 223 kann es sich um ein Lidar handeln. Bei der dritten Kamera 233 kann es sich um ein Millimeterwellenradar handeln. Verschiedene Vorrichtungen wie die bildgebende Vorrichtung, das Lidar und das Millimeterwellenradar können verwendet werden, um die Funktion der Perimeterüberwachung redundant zu gestalten. Die erste Kamera 213 ist ein Beispiel für eine elektrische Last und eine erste elektrische Last. Die zweite Kamera 223 ist ein Beispiel für eine elektrische Last und eine zweite elektrische Last. Die dritte Kamera 233 ist ein Beispiel für eine elektrische Last.
Der dritte Hauptpfad 230w umfasst einen dritten Hauptschalter 236. Der dritte Hauptschalter 236 umfasst zwei Schalter, nämlich einen dritten Nahschalter 236n und einen dritten Fernschalter 236d. Der dritte Nahschalter 236n ist zwischen dem dritten Ausgangspfad 231w und dem dritten Lastpfad 233w im dritten Hauptpfad 230w angeordnet. Der dritte Fernschalter 236d ist zwischen dem dritten Lastpfad 233w und dem ersten Ausgangspfad 11w im dritten Hauptpfad 230w angeordnet. Der dritte Nahschalter 236n und der dritte Fernschalter 236d bilden einen Hauptschalter 206. Mit anderen Worten, der Hauptschalter 206 besteht aus sechs Schaltern, nämlich dem ersten Nahschalter 16n, dem ersten Fernschalter 16d, dem zweiten Nahschalter 26n, dem zweiten Fernschalter 26d, dem dritten Nahschalter 236n und dem dritten Fernschalter 236d.
Wenn der dritte Nahschalter 236n eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie 231h und dem MG 231g an die dritte Kamera 233 auf der Grundlage des dritten Hauptpfads 230w als Strompfad geliefert. Wenn der dritte Nahschalter 236n ausgeschaltet ist, wird keine elektrische Energie von der Hochspannungsbatterie 231h und dem MG 231g an die dritte Kamera 233 geliefert, die auf dem dritten Hauptpfad 230w als Strompfad basiert. Indessen hat der Ein/Aus-Zustand des dritten Fernschalters 236d keinen Einfluss auf die Energieversorgung von der Hochspannungsbatterie 231h oder dem MG 231g zur dritten Kamera 233, die auf dem dritten Hauptpfad 230w als Strompfad basiert.
Die erste Zusatzbatterie 211, die erste Kamera 213 und die Innenleuchte 14 bilden das erste Energiesystem 10. Das erste Energiesystem 10 umfasst einen Strompfad, der einen Teil des Hauptpfads 1w, den ersten Ausgangspfad 11w, den ersten Lastpfad 13w und den allgemeinen Lastpfad 14w umfasst. Das erste Energiesystem 10 kann die erste Kamera 213 über die erste Zusatzbatterie 211 mit Strom versorgen.
Die zweite Zusatzbatterie 221 und die zweite Kamera 223 bilden das zweite Energiesystem 20. Das zweite Energiesystem 20 umfasst einen Strompfad, der einen Teil des Hauptpfads 1w, den zweiten Ausgangspfad 21w und den zweiten Lastpfad 23w umfasst. Das zweite Energiesystem 20 kann die zweite Kamera 223 unter Verwendung der zweiten Zusatzbatterie 221 mit Strom versorgen.
Die Hochspannungsbatterie 231h, das MG 231g und die dritte Kamera 233 bilden ein drittes Energiesystem 230. Das dritte Energiesystem 230 umfasst einen Strompfad, der einen Teil des Hauptpfads 1w, den dritten Ausgangspfad 231w und den dritten Lastpfad 233w umfasst. Das dritte Energiesystem 230 kann die dritte Kamera 233 mit Hilfe der Hochspannungsbatterie 231h oder des MG 231g mit Strom versorgen.
Wenn der dritte Fernschalter 236d eingeschaltet ist, wird elektrische Energie von der ersten Zusatzbatterie 211 an die dritte Kamera 233 geliefert, basierend auf dem dritten Hauptpfad 230w als Strompfad. Wenn der dritte Fernschalter 236d ausgeschaltet ist, wird keine elektrische Energie von der ersten Zusatzbatterie 211 an die dritte Kamera 233 geliefert, die auf dem dritten Hauptpfad 230w als Strompfad basiert.
Der dritte Fernschalter 236d ist ein systemübergreifender Schalter, der Verbindungszustände zwischen verschiedenen Energiesystemen wie dem ersten Energiesystem 10 und dem dritten Energiesystem 230 umschaltet. Der dritte Nahschalter 236n ist ein systeminterner Schalter, der Verbindungszustände in einem Energiesystem umschaltet. Mit anderen Worten: Der dritte Fernschalter 236d ist ein systemübergreifender Schalter, der eingeschaltet wird, um einen leitenden Zustand zwischen benachbarten Energiesystemen herzustellen, und der ausgeschaltet wird, um einen trennenden Zustand zwischen den Energiesystemen herzustellen. Der dritte Nahschalter 236n ist ein systeminterner Schalter, der eingeschaltet wird, um einen leitenden Zustand im dritten Energiesystem 230 zu bewirken, und der ausgeschaltet wird, um einen trennenden Zustand im dritten Energiesystem 230 zu bewirken.
Im Nicht-Ring-Verbindungsmodus wird nur einer der Hauptschalter 206 für den Hauptpfad 1w ausgeschaltet und die übrigen Schalter werden eingeschaltet. Zum Beispiel wird der zweite Fernschalter 26d ausgeschaltet. Der erste Nahschalter 16n, der erste Fernschalter 16d, der zweite Nahschalter 26n, der dritte Nahschalter 236n und der dritte Fernschalter 236d werden eingeschaltet. Folglich ist der Hauptpfad 1w an einem Teil, nämlich dem zweiten Fernschalter 26d, nicht ringförmig verbunden.
Im Energiesystemabtrennungsmodus werden alle systeminternen Schalter ausgeschaltet und alle systeminternen Schalter eingeschaltet. Mit anderen Worten: Der erste Fernschalter 16d, der zweite Fernschalter 26d und der dritte Fernschalter 236d sind ausgeschaltet. Der erste Nahschalter 16n, der zweite Nahschalter 26n und der dritte Nahschalter 236n werden eingeschaltet. Dies hat zur Folge, dass verschiedene Energiesysteme wie das erste Energiesystem 10, das zweite Energiesystem 20 und das dritte Energiesystem 230 voneinander getrennt werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann das stabile Potential des Hauptpfads 1w aufrechterhalten und den Strom daran hindern, zu einem bestimmten Zeitpunkt kreisförmig durch den Hauptpfad 1w zu fließen, und zwar auf der Grundlage der Energieversorgung aus vier Energiequellen wie der ersten Zusatzbatterie 211, der zweiten Zusatzbatterie 221, der Hochspannungsbatterie 231h und dem MG 231g.
Die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 ergänzen die für die Bewegung von beweglichen Objekten erforderliche Funktion der Umfangsüberwachung. Mit anderen Worten, die erste Kamera 213, die zweite Kamera 223 und die dritte Kamera 233 sind redundante Fahrlasten. Selbst wenn eine der ersten Kamera 213, der zweiten Kamera 223 und der dritten Kamera 233 als Lasten nicht ordnungsgemäß mit Strom versorgt wird, ist es möglich, die verbleibenden Lasten problemlos ordnungsgemäß mit Strom zu versorgen. Es kann verhindert werden, dass die für die Fahrzeugfahrt erforderliche Umfeldüberwachungsfunktion vollständig verloren geht. Selbst bei einer Störung des Energieversorgungssystems 1 kann der fahrbereite Zustand durch Beibehaltung des Automatikbetriebs oder der Fahrunterstützung problemlos aufrechterhalten werden.
Der dritte Nahschalter 236n und der dritte Fernschalter 236d können als systemübergreifende Schalter betrachtet werden. In diesem Fall bilden der dritte Nahschalter 236n und der dritte Fernschalter 236d systemübergreifende Schalter, die zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand zwischen dem ersten Energiesystem 10 und dem zweiten Energiesystem 20 umschalten.
Das dritte Energiesystem 230 kann als Teil des ersten Energiesystems 10 behandelt werden. Alternativ dazu kann das dritte Energiesystem 230 als Teil des zweiten Energiesystems 20 behandelt werden. Mit anderen Worten, ein Energiesystem kann über den Hauptschalter 206 mehrere Stromausgangsabschnitte umfassen. Wenn das dritte Energiesystem 230 als Teil des ersten Energiesystems 10 behandelt wird, können der erste Nahschalter 16n, der dritte Nahschalter 236n und der dritte Fernschalter 236d als systeminterne Schalter im ersten Energiesystem 10 betrachtet werden. Wenn das dritte Energiesystem 230 als Teil des zweiten Energiesystems 20 betrachtet wird, können der zweite Nahschalter 26n, der zweite Fernschalter 26d und der dritte Nahschalter 236n als systeminterne Schalter im zweiten Energiesystem 20 betrachtet werden. In diesem Fall kann der dritte Fernschalter 236d als ein systemübergreifender Schalter zwischen dem ersten Energiesystem 10 und dem zweiten Energiesystem 20 betrachtet werden.
Das Energieversorgungssystem 1 ist nicht darauf beschränkt, zwei oder drei Energiesysteme zu enthalten. Das Energieversorgungssystem 1 kann vier oder mehr Energiesysteme umfassen.
Ein Energiesystem ist nicht darauf beschränkt, nur einen Lastpfad zu enthalten. So kann das erste Energiesystem 10 beispielsweise mehrere erste Ladepfade 13w umfassen, um das erste EPS 13 und die erste Kamera 213 mit Strom zu versorgen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist eine Abwandlung der vorangegangenen Ausführungsbeispiele. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Umgehungs- bzw. Bypass-Pfad 302w mit dem ringförmigen Hauptpfad 1w verbunden.
In 10 ist ein Ende des Bypass-Pfades 302w zwischen dem ersten Ausgangspfad 11w und dem ersten Lastpfad 13w des ersten Hauptpfades 10w angeschlossen. Das andere Ende des Bypass-Pfades 302w ist zwischen dem zweiten Ausgangspfad 21w und dem zweiten Lastpfad 23w des zweiten Hauptpfades 20w angeschlossen. Der Umgehungspfad 302w verbindet das erste Energiesystem 10 und das zweite Energiesystem 20.
Der Bypass-Pfad 302w umfasst einen Bypass-Schalter 303. Wenn der Bypass-Schalter 303 eingeschaltet ist, ist der Bypass-Pfad 302w leitend. Wenn der Bypass-Schalter 303 ausgeschaltet ist, ist der Bypass-Pfad 302w nichtleitend.
Wenn der Bypass-Schalter 303 im Ringverbindungsmodus eingeschaltet ist, kann der von der Zusatzbatterie 11 abgegebene Strom durch drei Strompfade fließen. Zu den drei Strompfaden gehören derjenige, der durch den ersten Hauptpfad 10w verläuft, derjenige, der durch den zweiten Hauptpfad 20w verläuft, und derjenige, der durch den Bypass-Pfad 302w verläuft. Der Bypass-Schalter 303 ist im Nicht-Ring-Verbindungsmodus und im Energiesystemabtrennungsmodus ausgeschaltet.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel umfasst den Bypass-Pfad 302w und den Bypass-Schalter 303. Wenn der Bypass-Schalter 303 eingeschaltet wird, um den Bypass-Pfad 302w leitend zu machen, kann die elektrische Energie den Lasten über einen Strompfad zugeführt werden, der kürzer ist als der erste Hauptpfad 10w oder der zweite Hauptpfad 20w. Mit anderen Worten: Der Strom kann durch den optimalen Strompfad fließen, der aus den drei Strompfaden wie dem ersten Hauptpfad 10w, dem zweiten Hauptpfad 20w und dem Bypass-Pfad 302w entsprechend der Effizienz des Stromflusses ausgewählt wird. Es ist möglich, den Strompfad für die Energieversorgung zu verkürzen. Daher ist es möglich, den elektrischen Widerstand des Strompfads leicht zu reduzieren und eine relativ verlustfreie Energieversorgung bereitzustellen.
Im Nicht-Ring-Verbindungsmodus oder im Energiesystemabtrennungsmodus kann der Bypass-Schalter 303 ausgeschaltet werden, um den Bypass-Pfad 302w zu trennen. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, in der ein Strom durch den Bypass-Pfad 302w fließt, der verhindert, dass der Nicht-Ring-Verbindungsmodus oder der Energiesystemabtrennungsmodus ordnungsgemäß aktiviert wird.
Andere Ausführungsbeispiele
Die Offenbarung beispielsweise dieser Beschreibung und der Zeichnungen ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Offenbarung umfasst die beschriebenen Ausführungsbeispiele und modifizierte Formen, die von Fachleuten auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele bereitgestellt werden. Zum Beispiel ist die Offenbarung nicht auf Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Teile und/oder Elemente beschränkt. Die Offenbarung ist in verschiedenen Kombinationen denkbar. Die Offenbarung kann ein zusätzliches Teil umfassen, das zu den Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden kann. Die Offenbarung umfasst ein Ausführungsbeispiel, das ohne die Teile und/oder Elemente der Ausführungsbeispiele auskommt. Die Offenbarung umfasst einen Austausch oder eine Kombination der Teile und/oder Elemente zwischen einem Ausführungsbeispiel und einem anderen Ausführungsbeispiel. Der offengelegte technische Umfang ist nicht auf die Beschreibung der Ausführungsbeispiele beschränkt. Einige der offengelegten technischen Bereiche müssen so verstanden werden, dass sie in der Beschreibung der Ansprüche verfügbar sind und alle Änderungen der Bedeutung und des Umfangs umfassen, die mit der Beschreibung der Ansprüche vergleichbar sind.
Die Beschreibung der Ansprüche schränkt die Offenbarung beispielsweise der Spezifikation und der Zeichnungen nicht ein. Die Offenbarung der Spezifikation und der Zeichnungen umfasst beispielsweise die in den Ansprüchen beschriebenen technischen Ideen und deckt darüber hinaus eine größere Vielfalt an technischen Ideen ab als die in den Ansprüchen beschriebenen technischen Ideen. Daher können verschiedene technische Ideen beispielsweise aus der Offenbarung der Spezifikation und der Zeichnungen entnommen werden, ohne durch die Beschreibung der Ansprüche eingeschränkt zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2019138147 [0001]
JP 2019062727 A [0004]

Claims

Energieversorgungssystem, mit: einem ersten Energieausgangsabschnitt (11, 211), der konfiguriert ist, um elektrische Energie auszugeben, die einer elektrischen Last (13, 23, 213, 223) zugeführt wird; einem zweiten Energieausgangsabschnitt (21, 221), der sich von dem ersten Energieausgangsabschnitt unterscheidet und konfiguriert ist, um elektrische Energie auszugeben, die der elektrischen Last zugeführt wird; einem Hauptpfad (1w) in einer Ringform, der konfiguriert ist, um einen Strompfad bereitzustellen, um einen Fluss eines Stroms, der von dem ersten Energieausgangsabschnitt ausgegeben wird, und eines Stroms, der von dem zweiten Energieausgangsabschnitt ausgegeben wird, zu ermöglichen; einem ersten Ausgangspfad (11w), der den Hauptpfad mit dem ersten Energieausgangsabschnitt verbindet; einem zweiten Ausgangspfad (21w), der den Hauptpfad mit dem zweiten Energieausgangsabschnitt verbindet; einem Lastpfad (13w, 23w), der den Hauptpfad mit der elektrischen Last verbindet; einer Vielzahl von Hauptschaltern (106, 206), die an dem Hauptpfad bereitgestellt und konfiguriert sind, um zwischen einem Zustand, in dem der Hauptpfad in der Ringform verbunden ist, und einem Zustand, in dem der Hauptpfad nicht in der Ringform verbunden ist, umzuschalten; und einer Steuerungseinheit (50), die konfiguriert ist, um das Schalten der Hauptschalter zu steuern, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um einen Nicht-Ring-Verbindungsmodus zu aktivieren, der einen der Hauptschalter ausschaltet und einen Rest der übrigen Hauptschalter einschaltet.
Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der Hauptpfad umfasst einen ersten Hauptpfad (10w), der konfiguriert ist, um den ersten Ausgangspfad mit dem zweiten Ausgangspfad zu verbinden, und einen zweiten Hauptpfad (20w), der sich von dem ersten Hauptpfad unterscheidet und konfiguriert ist, um den ersten Ausgangspfad mit dem zweiten Ausgangspfad zu verbinden, der Lastpfad umfasst einen ersten Lastpfad (13w), der mit dem ersten Hauptpfad verbunden ist, und einen zweiten Lastpfad (23w), der mit dem zweiten Hauptpfad verbunden ist, der Hauptschalter umfasst einen ersten Nahschalter (16n), der zwischen dem ersten Ausgangspfad und dem ersten Lastpfad im ersten Hauptpfad bereitgestellt ist, einen ersten Fernschalter (16d), der zwischen dem ersten Lastpfad und dem zweiten Ausgangspfad in dem ersten Hauptpfad bereitgestellt ist, einen zweiten Nahschalter (26n), der zwischen dem zweiten Ausgangspfad und dem zweiten Lastpfad im zweiten Hauptpfad bereitgestellt ist, und einen zweiten Fernschalter (26d), der zwischen dem zweiten Lastpfad und dem ersten Ausgangspfad im zweiten Hauptpfad bereitgestellt ist, und im Nicht-Ring-Verbindungsmodus die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um entweder den ersten Fernschalter oder den zweiten Fernschalter auszuschalten und einen Rest der übrigen Hauptschalter einzuschalten.
Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 2, wobei wenn eine Fehlfunktion in einem Energiesystem (10, 20) erkannt wird, die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um einen Energiesystemabtrennungsmodus zu aktivieren, der den ersten Fernschalter und den zweiten Fernschalter ausschaltet und den ersten Nahschalter und den zweiten Nahschalter einschaltet.
Energieversorgungssystem gemäß Anspruch 3, wobei nach dem Aktivieren des Energiesystemabtrennungsmodus die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um Hauptschalter der Hauptschalter an beiden Enden eines Teils, der mit einem fehlerhaften Abschnitt im Hauptpfad verbunden ist, auszuschalten und einen der übrigen Hauptschalter einzuschalten.
Energieversorgungssystem, das an einem beweglichen Gegenstand montiert ist, gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, weiterhin mit: einer ersten elektrischen Last (13, 213), die als die elektrische Last mit dem ersten Lastpfad verbunden ist; und einer zweiten elektrischen Last (23, 223), die als die elektrische Last mit dem zweiten Lastpfad verbunden ist, wobei die erste elektrische Last und die zweite elektrische Last konfiguriert sind, um eine für die Bewegung des beweglichen Objekts erforderliche Funktion gegenseitig zu ergänzen.
Energieversorgungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei einer der Hauptschalter konfiguriert ist, um eine höhere Abtrennantwortgeschwindigkeit als ein anderer der Hauptschalter zu bieten, und im Nicht-Ring-Verbindungsmodus die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um denjenigen der Hauptschalter, der eine höhere Abtrennantwortgeschwindigkeit bietet, zu veranlassen, eingeschaltet zu bleiben.
Energieversorgungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um den Nicht-Ring-Verbindungsmodus während eines Abnormitätserfassungsmodus, der das Vorhandensein oder Fehlen einer Abnormität erfasst, zu aktivieren.
Energieversorgungssystem, das an einem Fahrzeug montiert ist, gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuerungseinheit konfiguriert ist, um den Nicht-Ring-Verbindungsmodus während eines Fahrassistenzmodus oder eines automatischen Betriebsmodus zu aktivieren.