DE102013215467A1

DE102013215467A1 - Verfahren und system zum isolieren von fehlern bei spannungssensoren und schützen in einem elektrischen system

Info

Publication number: DE102013215467A1
Application number: DE102013215467.4A
Authority: DE
Inventors: Walter M. Lazar II; Daniel P. Grenn
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: US9217765B2; DE102013215467B4; CN103575967A; US20140046534A1; CN103575967B

Abstract

Ein Verfahren zum Isolieren von Spannungssensorfehlern von Schützfehlern in einem elektrischen System umfasst, dass eine Spannung zwischen Masse und einer Spannungsbusstromschiene gemessen wird, wenn ein Schütz geöffnet ist, und die gemessene Spannung mit einer ersten Schwellenwertspannung verglichen wird, die einem kalibrierten Spannungslesewert entspricht, der erwartet wird, wenn das Schütz geschlossen ist. Ein erster Diagnosecode mit einem Status mit Festsitzen im Messbereich für den Sensor wird aufgezeichnet, wenn die gemessene Spannung größer als 0 und kleiner als die erste Schwellenwertspannung ist. Ein zweiter Diagnosecode mit einem Status mit Festsitzen im geschlossenen Zustand für das Schütz wird aufgezeichnet, wenn die gemessene Spannung gleich der ersten Schwellenwertspannung ist. Die gemessene Spannung kann mit einer zweiten Schwellenwertspannung verglichen werden, welche die erste Schwellenwertspannung überschreitet, wobei ein dritter Diagnosecode mit einem Kurzschlusswert für den Sensor aufgezeichnet wird, wenn die gemessene Spannung die erste Schwellenwertspannung überschreitet oder kleiner als 0 ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren und ein System zum Isolieren von Fehlern bei Spannungssensoren und Schützen in einem elektrischen System.
HINTERGRUND
Bei Hybridelektrofahrzeugen und Batterieelektrofahrzeugen liefert ein Hochspannungs-Gleichspannungs-Batteriestapel einen Teil der Leistung, die zum Vorantreiben des Fahrzeugs notwendig ist. Der Batteriestapel versorgt ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul über einen Hochspannungs-Gleichspannungsbus mit Energie. Das Gleichrichter/Wechselrichter-Modul setzt die Gleichspannung vom Batteriestapel in eine Wechselspannungs-Wellenform um und versorgt danach eine oder mehrere Motor/Generator-Einheiten über einen Hochspannungs-Wechselspannungsbus durch die Wechselspannungs-Wellenform mit Energie. Anschließend kann Drehmoment von den Motor/Generator-Einheiten verwendet werden, um ein Eingabedrehmoment für ein Getriebe bereitzustellen oder um Elektrizität zum Wiederaufladen des Batteriestapels zu erzeugen.
Der Batteriestapel kann vom Fahrwerk des Fahrzeugs und von elektrischen Komponenten des Fahrzeugantriebsstrangs zum Teil dadurch elektrisch isoliert werden, dass bei bestimmten Betriebsbedingungen Halbleiterschütze selektiv geöffnet werden, zum Beispiel beim Ausschalten des Fahrzeugs oder beim Vorhandensein eines detektierten elektrischen Fehlers. Die stromführenden Leitungen eines oder mehrerer der Schütze können festsitzen oder in der geschlossenen Position verschweißt werden. Spannungssensoren, die zum Detektieren eines verschweißten Schätzzustands verwendet werden, können jedoch ausfallen, wodurch die Diagnose und Isolierung eines verschweißten Schützes und von Fehlern bei Spannungssensoren, die im Messbereich festsitzen, kompliziert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Es wird hier ein Verfahren zum Isolieren eines elektrischen Fehlers in einem elektrischen System offenbart. Das System kann ein Hochspannungsfahrzeug (HV-Fahrzeug), etwa ein Hybridfahrzeug, ein Fahrzeug mit erhöhter Reichweite, ein Batterieelektrofahrzeug, oder ein beliebiges anderes elektrisches System sein, das einen Batteriestapel, eine elektrische Last und ein Schütz verwendet, welches den Batteriestapel selektiv mit der elektrischen Last verbindet/von dieser trennt.
Das Verfahren umfasst, dass mit Hilfe eines Spannungssensors eine Spannung zwischen Masse und einer leitfähigen Stromschiene eines Spannungsbusses in einem elektrischen System gemessen wird, das eine Spannungsquelle und eine elektrische Last aufweist, welche mit Hilfe eines Schützes selektiv mit der Spannungsquelle verbindbar ist. Das Verfahren umfasst außerdem, dass die vom Spannungssensor gemessene Spannung unter Verwendung eines Controllers empfangen wird, wenn das Schütz geöffnet ist, und dann das empfangene gemessene Spannungssignal mit einer ersten Schwellenwertspannung verglichen wird, die einem vom Spannungssensor erwarteten Spannungslesewert entspricht, wenn das Schütz geschlossen ist.
In einer Speichervorrichtung des Controllers wird ein erster Diagnosecode mit einem Fehlerstatus für ein Festsitzen im Messbereich für den Spannungssensor aufgezeichnet, wenn das empfangene gemessene Spannungssignal größer als 0 und kleiner als die erste Schwellenwertspannung ist. In der Speichervorrichtung wird ein zweiter Diagnosecode mit einem im geschlossenen Zustand festsitzenden Status für das Schütz aufgezeichnet, wenn das empfangene Spannungssignal gleich der ersten Schwellenwertspannung ist.
Das Verfahren kann umfassen, dass in der Speichervorrichtung ein dritter Diagnosecode mit einem Kurzschlusswert für den Spannungssensor aufgezeichnet wird, wenn die empfangene gemessene Spannung die erste Schwellenwertspannung überschreitet oder kleiner als 0 ist.
Es wird hier auch ein System offenbart, das eine Spannungsquelle, einen Spannungsbus, ein Schütz, eine elektrische Last, einen Spannungssensor und einen Controller enthält. Die elektrische Last wird mit Hilfe des Schützes über den Spannungsbus selektiv mit der Spannungsquelle verbunden und von dieser getrennt. Der Spannungssensor ist ausgestaltet, um eine Spannung zwischen dem Spannungsbus und elektrischer Masse zu messen. Der Controller empfängt die vom Spannungssensor gemessene Spannung, wenn das Schütz geöffnet ist, und vergleicht dann die empfangene gemessene Spannung mit einer ersten Schwellenwertspannung, die einem erwarteten Spannungslesewert entspricht, wenn das Schütz geschlossen ist.
Der Controller zeichnet außerdem einen ersten Diagnosecode mit einem Fehlerstatus für ein Festsitzen im Messbereich für den Spannungssensor auf, wenn die empfangene gemessene Spannung größer als 0 und kleiner als die erste Schwellenwertspannung ist. Ein zweiter Diagnosecode mit einem im geschlossenen Zustand festsitzenden Status für das Schütz wird alternativ aufgezeichnet, wenn die empfangene gemessene Spannung gleich der ersten Schwellenwertspannung ist.
Zudem enthält ein Fahrzeug einen Batteriestapel, ein Getriebe, eine Motor/Generator-Einheit, die mit dem Getriebe verbunden ist, einen Spannungsbus mit einer positiven und einer negativen Stromschiene, und ein Paar Schütze, wobei ein erstes Schütz mit der positiven Stromschiene verbunden ist und ein zweites Schütz mit der negativen Stromschiene verbunden ist. Das Fahrzeug enthält außerdem ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit Hilfe des Schützepaars über den Spannungsbus selektiv mit dem Batteriestapel verbunden und von diesem getrennt wird, einen ersten Spannungssensor, der eine Spannung zwischen elektrischer Masse und der positiven Stromschiene misst, einen zweiten Spannungssensor, der eine Spannung zwischen elektrischer Masse und der negativen Stromschiene misst, und einen Controller. Der Controller führt das vorstehend erwähnte Verfahren aus, um Fehler der Spannungssensoren von Fehlern der Schütze zu isolieren.
Die vorstehenden Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich leicht aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Arten, um die Erfindung auszuführen, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs, das einen Controller aufweist, der einen Spannungssensorfehler von einem Schätzfehler isoliert.
2 ist eine schematische Darstellung einer Steuerungsschaltung, die mit dem in 1 gezeigten Fahrzeug verwendet werden kann.
3 ist eine zeitliche graphische Darstellung von beispielhaften Referenzgleichspannungen, die einen Aspekt des vorliegenden Verfahrens zum Isolieren von Fehlern unter Verwendung der in 2 gezeigten Schaltung beschreibt.
4 ist ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Isolieren eines Spannungssensorfehlers von einem Schätzfehler in dem in 1 gezeigten Fahrzeug beschreibt.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug auf die Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche Komponenten bezeichnen und mit 1 beginnend, ist ein beispielhaftes Fahrzeug 10 gezeigt, das eine Spannungsquelle in der Form eines Batteriestapels 16, Spannungssensoren 34, einen Satz von Halbleiterschützen 40 und einen Controller 50 enthält. Wie nachstehend mit Bezug auf 2–4 im Detail beschrieben wird, ist der Controller 50 ausgestaltet, um selektiv Schritte eines Verfahrens 100 zum Isolieren von elektrischen Hochspannungsfehlern an Bord des Fahrzeugs 10 auszuführen, speziell einen ”Festsitzen im Messbereich”-Fehler der Spannungssensoren 34 und einen ”im geschlossenen Zustand festsitzen”-Fehler der Schütze 40. Das Verfahren 100 kann bei einem beliebigen elektrischen System verwendet werden, das eine Spannungsquelle verwendet, sei es eine Batterie, eine Brennstoffzelle, ein Kondensator oder eine andere elektrische oder chemische Spannungsversorgung, die von einer elektrischen Last mit Hilfe der Aktivierung eines mechanischen/Halbleiterschalters, Relais oder Schützes wie den hier beschriebenen Schützen 40 getrennt wird. Zur Konsistenz der Darstellung jedoch wird das beispielhafte Fahrzeug 10 in den Beispielen erläutert, die folgen.
Das Fahrzeug 10 enthält mindestens eine Motor/Generator-Einheit (MGU) 14 mit einer Motorausgabewelle 22. Die Motorausgabewelle 22, die mit einem Getriebe 12 gekoppelt ist, liefert ein Eingabedrehmoment (Pfeil T_I) nach Bedarf an das Getriebe 12 zum Betreiben des Fahrzeugs 10. Das Getriebe 12 kann einen oder mehrere einfache oder kombinierte Planetenradsätze enthalten, die mit Hilfe einer oder mehrerer Kupplungen mit einer (nicht gezeigten) Endantriebsanordnung verbunden sind. Ein Ausgabedrehmoment (Pfeil T_O) aus dem Getriebe 12 wird schließlich mit Hilfe einer Antriebsachse 32 an einen Satz von Antriebsrädern 30 geliefert.
In Abhängigkeit von der Ausführungsform können andere Leistungsquellen verwendet werden, etwa eine weitere MGU 15 mit einer Motorausgabewelle 28 und/oder eine Brennkraftmaschine 17, welche beide in 1 gestrichelt gezeigt sind. Wenn die Kraftmaschine 17 als Teil des Antriebsstrangs verwendet wird, kann eine Eingabedämpfungskupplung 25 verwendet werden, um die Kraftmaschine 17 selektiv mit dem Endantrieb zu verbinden oder davon zu trennen, und um eine Vibration des Endantriebs zu dämpfen, z. B. in Verbindung mit einem Neustartereignis der Kraftmaschine.
Der Batteriestapel 16 ist mit Hilfe eines Hochspannungs-Gleichspannungsbusses 20 und der Schütze 40 mit einem Gleichrichter/Wechselrichter-Modul (PIM) 18 elektrisch verbunden. Das PIM 18 wiederum ist mit der bzw. den MGUs 14 und/oder 15 mit Hilfe eines Hochspannungs-Wechselspannungsbusses 21 elektrisch verbunden. Der Begriff ”Hochspannung” bezeichnet, so wie er hier verwendet wird, einen Spannungspegel über den 12 VDC Hilfsspannungspegeln, die normalerweise verwendet werden, um Zusatzsysteme im Fahrzeug, etwa Audiosysteme, Beleuchtung und dergleichen, mit Leistung zu versorgen. Der Batteriestapel 16 kann für etwa 60 VDC bis über 300 VDC ausgelegt sein. Bei einigen Ausgestaltungen kann der Batteriestapel 16 300 VDC oder mehr speichern. Das PIM 18 kann mit Hilfe einer Pulsbreitenmodulation und mit Hilfe eines Schaltens von Halbleitern mit hoher Geschwindigkeit gesteuert werden, wie auf dem Gebiet gut verstanden wird, um Wechselspannungsleistung von der bzw. den MGUs 14 und/oder 15 in Gleichspannungsleistung umzusetzen, die zum Speichern im Batteriestapel 16 geeignet ist, und um gespeicherte Gleichspannungsleistung in Wechselspannungsleistung umzusetzen, die zum Versorgen der MGU(s) 14 und/oder 15 mit Leistung benötigt wird.
Um ein Vorladen des PIM 18 zu ermöglichen, d. h. um einen Ladungsausgleich zwischen dem Batteriestapel 16 und dem PIM 18 vor dem Schließen der Schütze 40 sicherzustellen, können ein Widerstand 58 und ein zusätzliches Schütz 42 wie gezeigt elektrisch parallel zu den Schützen 40 platziert sein. Der Controller 50 kann das zusätzliche Schütz 42 vor dem Schließen der Schütze 40 schließen, wobei der Widerstand 58 die Rate des Stromflusses in das PIM 18 hinein begrenzt, wie der Fachmann leicht feststellt. Nach Bedarf können zusätzliche Schütze (nicht gezeigt) im Fahrzeug 10 zwischen einer gegebenen elektrischen Last und dem Batteriestapel 16 oder einer beliebigen anderen Spannungsquelle, z. B. einer Brennstoffzelle, vorhanden sein.
Die Schütze 40 und beliebige weitere Schütze, die an Bord des Fahrzeugs 10 verwendet werden, können auf verschiedene Weise als einpolige Ein/Ausschalt-Relaisvorrichtungen, als Halbleiterschalter oder als eine beliebige andere physikalische Schaltvorrichtung ausgeführt sein. Unter bestimmten Bedingungen können die Schütze 40 so ausfallen, dass sie sich nicht öffnen oder ihre jeweiligen elektrischen Verbindungen nicht unterbrechen, wenn sie angewiesen werden, dies zu tun. Zum Beispiel kann ein mechanischer Ausfall, etwa eine gebrochene Feder, verhindern, dass sich das Schütz 40 öffnet. Auf ähnliche Weise kann ein elektrischer Fehler oder ein Steuerungsfehler erzwingen, dass sich eines der Schütze 40 mit einer übermäßigen oder falschen Last über seinen Anschlüssen öffnet oder schließt, was wiederum zu einem verschweißten Schütz oder einem anderen ”im geschlossenen Zustand festsitzenden” Schützzustand führen kann.
Zudem können die Spannungssensoren 34 einen Fehler mit Festsitzen im Messbereich aufweisen oder sie können einfach vollständig ausfallen. Eine Diagnose der Spannungssensoren 34 hängt von dem korrekt diagnostizierten geöffneten/geschlossenen Zustand der Schütze 40 ab. Die genaue Detektion eines geöffneten/geschlossenen Zustands der Schütze 40 jedoch hängt von der Gültigkeit der Spannungsmesswerte ab, die von den Spannungssensoren 34 geliefert werden. Das vorliegende Verfahren 100, das vom Controller 50 ausgeführt wird, ermöglicht daher, dass der Controller 50 einen Fehler mit Festsitzen im Messbereich der Spannungssensoren 34 von einem Fehler mit Festsitzen im geschlossenen Zustand der Schütze 40 unter Verwendung der gleichen gemessenen Spannungssignale (Pfeile 55), die von den Spannungssensoren 34 geliefert werden, unterscheidet.
Mit Bezug auf den Controller 50, der in 1 gezeigt ist, empfängt diese Hardware/Software-Vorrichtung die Spannungssignale (Pfeile 55) über einen Controllerbereichsnetzwerkbus (CAN-Bus) oder einen anderen geeigneten Kommunikationskanal und führt dann aufgezeichnete Anweisungen oder Code, die bzw. der das Verfahren 100 verkörpert, von einer konkreten nicht vorübergehenden Speichervorrichtung 54 aus. Die Ausführung des Verfahrens 100 ermöglicht, dass ein Prozessor 54 die verschiedenen notwendigen Berechnungen und Schwellenwertvergleiche durchführt, wie sie nachstehend mit Bezug auf 2–4 im Detail erläutert werden.
Der Controller 50 kann als ein digitaler Computer ausgestaltet sein, der den Prozessor 52 und die Speichervorrichtung 54 als zwei seiner Hauptkomponenten aufweist. Die Speichervorrichtung 54 kann als Festwertspeicher (ROM), Flash-Speicher oder als ein anderes geeignetes magnetisches oder optisches Speichermedium ausgeführt sein. Der Controller 50 kann auch eine beliebige benötigte Menge an vorübergehendem Speicher enthalten, etwa Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), und elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM). Andere Komponenten können einen Hochgeschwindigkeits-Taktgeber, Analog/Digital- und Digital/Analog-Schaltungen (A/D- und D/A-Schaltungen) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Vorrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungen umfassen.
Mit Bezug auf 2 enthält eine beispielhafte Steuerungsschaltung 13 eine Hilfsspannungsquelle 38 sowie die Spannungssensoren 34 und den Controller 50, die vorstehend mit Bezug auf 1 erwähnt wurden. Die Hilfsspannungsquelle 38 liefert eine Referenzspannung (Pfeil V_R), z. B. 5 VDC. Die Hilfsspannungsquelle 38 kann als Gleichspannungsbatterie oder Gleichspannungsausgang von einem DC/DC-Wandler (nicht gezeigt) mit verringerter Spannung ausgestaltet sein. Je Leitung oder Stromschiene des in 1 gezeigten Hochspannungs-Gleichspannungsbusses 20 wird ein Spannungssensor 34 verwendet, wobei die Stromschienen 20+ und 20– jeweils die positive und negative Stromschiene des Hochspannungs-Gleichspannungsbusses 20 darstellen. Bei einigen Ausführungsformen kann nur ein Spannungssensor 34 und nur eine leitfähige Stromschiene verwendet werden. Obwohl die Verwendung von dualen positiven und negativen Stromschienen 20+, 20– eine Stromstrecke im Fall eines Fehlers mit Festsitzen im geschlossenen Zustand einer der Stromschienen 20+ oder 20– bereitstellt und damit die Beibehaltung eines bestimmten Maßes an elektrischer Funktionalität im Verhältnis zu einer Ausführungsform mit einer einzigen Stromschiene, läuft die Ausführung des vorliegenden Verfahrens 100 unabhängig von der Anzahl der Stromschienen, die verwendet werden, auf die gleiche Weise ab.
Die in 2 gezeigten Referenzspannungen (Pfeile V_R) steuern die Spannungssensoren 34 an. Wenn wie gezeigt zwei Spannungssensoren 34 verwendet werden, liest ein Spannungssensor 34 eine erste Spannung (V1) zwischen elektrischer Masse, z. B. der Fahrwerksmasse 26, und der positiven Stromschiene 20+, während der andere Spannungssensor 34 eine zweite Spannung (V2) zwischen der Fahrwerksmasse 26 und der negativen Stromschiene 20– liest. Bei Nicht-Fahrzeug-Ausführungsformen kann die Fahrwerksmasse 26 eine beliebige geerdete Komponente eines gegebenen Systems sein, das mit Hilfe des Verfahrens 100 diagnostiziert wird. Die Spannungssensoren 34 übertragen ihre jeweiligen gemessenen Spannungen als Spannungssignale (Pfeile 55) an einen entsprechenden Kontakt 56 oder 59 des Controllers 50, wobei die erste Spannung (V1) an den Kontakt 56 übertragen wird und die zweite Spannung (V2) an den Kontakt 59 übertragen wird. Dann verarbeitet der Controller 50 die empfangenen Spannungssignale (Pfeile 55) und erzeugt ein geeignetes Diagnoseausgabesignal (Pfeil 60) als Steuerungsmaßnahme.
Mit Bezug auf 3 wird eine zeitliche graphische Aufzeichnung 70 verwendet, um einen beispielhaften Bereich von Gleichspannungsausgaben von den in 1 und 2 gezeigten Spannungssensoren 34 zu beschreiben. Eine typische Ausführungsform ist ein Spannungssensor 34, der auf 5 VDC ausgelegt ist. Bei einer derartigen Konstruktion beträgt der Gleichspannungsbereich 0–5 VDC und die Referenzspannung (Pfeile V_R) von 2 beträgt 5 VDC. Da die tatsächliche Spannungsklassifizierung des Batteriestapels 16, der in 1 gezeigt ist, mit der Anwendung variieren kann, wird der Sensorausgabebereich der Spannungssensoren 34 auf den tatsächlichen Arbeitsbereich der Leistungsquelle eingeteilt.
Als Beispiel kann der Batteriestapel 16 von 1 eine Nennklassifizierung von 300 VDC aufweisen. Wenn in diesem Fall ein einziges Schütz 40 für eine einzige Busstromschiene verwendet wird, entspricht 4,5 VDC 300 VDC und 0,5 VDC entspricht 0 VDC, so dass ein Spannungsversatz von 0,5 VDC am oberen und unteren Ende des Gleichspannungsbereichs übrig bleibt. Bei der Ausführungsform von 1, bei der der Gleichspannungsbus 20 zwei leitfähige Stromschienen 20+ und 20– aufweist, transportiert jede Stromschiene 50% der Spannung des Batteriestapels 16, zum Beispiel 150 VDC.
Der Spannungsversatz von 0,5 VDC kann verwendet werden, um eine zusätzliche Fehlerbedingung zu diagnostizieren. Ergebnisse, die in den Bereich über 4,5 VDC (Region 72) bzw. unter 0,5 VDC (Region 74) fallen, entsprechen Fehlern mit Kurzschluss/nicht im Messbereich hoch und mit Kurzschluss/nicht im Messbereich niedrig für die Spannungssensoren 34. Regionen 78 und 79 entsprechen Fehlern mit Festsitzen im Messbereich für die Spannungssensoren 34. Die Region 75 entspricht einem Fehler mit Festsitzen im geschlossenen Zustand des Schützes 40. Die Region 76 entspricht einer bestandenen Diagnose, wenn ein gemessener Wert in diese Region fällt, wenn die Schütze 40 geöffnet sind. Wenn ein Messwert in Region 76 fällt, wenn die Schütze 40 geschlossen sind, entspricht dies einer von zwei Fehlerbedingungen: einem geöffneten Schütz 40 oder einem Fehler mit Festsitzen im Messbereich für die Spannungssensoren 34. Die Platzierung eines speziellen Messwerts in einer dieser Regionen wird mit Hilfe der Ausführung des Verfahrens 100 erreicht, wobei ein Beispiel für dieses nun mit Bezug auf 4 beschrieben wird.
Mit Bezug auf 4 in Verbindung mit der in 1 und 2 gezeigten Struktur, bestimmt der Controller 50 bei Schritt 102, ob ein Satz von Aktivierungsbedingungen zum Durchführen der Isolierung von Spannungsfehlern vorhanden ist. Da die Schütze 40 automatisch geöffnet werden, wenn das Fahrzeug 10 gerade nicht läuft, beispielsweise während das Fahrzeug 10 in einer Garage geparkt ist oder während der Batteriestapel 16 gerade aktiv aufgeladen wird, kann Schritt 102 umfassen, dass detektiert wird, ob das Fahrzeug 10 ”wach” ist oder anderweitig in einem Zustand betrieben wird, bei dem die Schütze 40 in einen geöffneten Zustand befohlen sind. Bei anderen Ausgestaltungen zum Bewerten anderer Schütze 40, d. h. an einer anderen Stelle als zwischen dem Batteriestapel 16 und dem PIM 18, wie in 1 gezeigt ist, können die Aktivierungsbedingungen von Schritt 102 anders sein. Sobald geeignete Aktivierungsbedingungen bei Schritt 102 detektiert worden sind, geht das Verfahren 100 zu Schritt 104 weiter.
Bei Schritt 104 empfängt der Controller 50 die gemessenen Spannungssignale (Pfeile 55) von dem bzw. den Spannungssensoren 34, zeichnet diese Werte mit Hilfe der Speichervorrichtung 54 temporär auf und geht dann zu Schritt 106 weiter.
Bei Schritt 106 stellt der Controller 50 als Nächstes fest, ob die empfangenen Spannungsmesswerte (Pfeile 55) von Schritt 104 größer als 0 VDC aber kleiner als die Spannung sind, die erwartet wird, wenn das Schütz 40 geschlossen ist, d. h. 50% der maximalen Ausgabespannung des Batteriestapels 16, wenn duale Schütze 40 verwendet werden. Wenn dem so ist, geht das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter. Das Verfahren 100 geht auch zu Schritt 108 weiter, wenn die empfangenen Spannungssignale (Pfeile 55) die Spannung überschreiten, die erwartet wird, wenn sich das Schütz 40 in einer geschlossenen Position befindet. Der Wert, wenn das Schütz 40 geschlossen ist, entspricht, wie vorstehend mit Bezug auf 3 erwähnt wurde, 4,5 VDC, wenn eine maximale Sensorklassifizierung von 5 VDC verwendet wird. Daher fallen Werte, die den Kriterien von Schritt 106 entsprechen, in die Regionen 78 und 79, die in 3 gezeigt sind. Wenn keiner dieser Fälle zutrifft, geht das Verfahren 100 alternativ zu Schritt 110 weiter.
Bei Schritt 108 zeichnet der Controller 50 mit Hilfe eines Diagnosesignals (Pfeil 60) von 1 und 2 einen Diagnosecode auf, der einen Status aufweist, der anzeigt, dass der Spannungssensor 34 im Messbereich festsitzt. Nach dem Aufzeichnen dieses Status können geeignete Steuerungsmaßnahmen nach Bedarf ergriffen werden, zum Beispiel die Reparatur oder der Austausch des bzw. der Spannungssensoren 34.
Bei Schritt 110 stellt der Controller 50 fest, ob die empfangenen Spannungssignale (Pfeile 55) von Schritt 104 einen Wert übermitteln, der gleich der Spannung ist, die erwartet wird, wenn das Schütz 40 geschlossen ist, z. B. 2,25 VDC für ein einzelnes Schütz 40 in der Konfiguration mit zwei Schützen von 1, d. h. die Region 75 von 3. Wenn dies zutrifft, geht das Verfahren 100 zu Schritt 112 weiter. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 111 weiter.
Bei Schritt 111 stellt der Controller 50 als Nächstes fest, ob ein hoher Wert nicht im Messbereich oder ein niedriger Wert nicht im Messbereich vorhanden ist. Wenn dies zutrifft, geht das Verfahren 100 zu Schritt 114 weiter. Andernfalls geht das Verfahren 100 zu Schritt 116 weiter.
Bei Schritt 112 zeichnet der Controller 50 mit Hilfe eines Diagnosesignals (Pfeil 60) von 1 und 2 einen Diagnosecode auf, der einen Status aufweist, der anzeigt, dass das Schütz 40 im geschlossenen Zustand festsitzt. Wie bei Schritt 108 können nach dem Aufzeichnen dieses Status geeignete Steuerungsmaßnahmen nach Bedarf als Teil von Schritt 112 ergriffen werden, zum Beispiel die Reparatur oder der Austausch des bzw. der Schütze 40.
Bei Schritt 114 zeichnet der Controller 50 mit Hilfe des Diagnosesignals (Pfeil 60) von 1 und 2 einen Diagnosecode auf, der einen Status aufweist, der anzeigt, dass eine von zwei Bedingungen vorhanden ist: ein Fehler mit Kurzschluss/einem hohen Wert außerhalb des Messbereichs (Region 72 von 1) und ein Fehler mit Kurzschluss/einem niedrigen Wert außerhalb des Messbereichs (Region 74 von 3) für den bzw. die Spannungssensoren 34. Nach dem Aufzeichnen dieses Status können nach Bedarf als Teil von Schritt 114 geeignete Steuerungsmaßnahmen ergriffen werden, zum Beispiel das Reparieren oder das Austauschen des bzw. der Spannungssensoren 34.
Bei Schritt 116 zeichnet der Controller 50 mit Hilfe des Diagnosesignals (Pfeil 60) von 1 und 2 eine Diagnose auf, die einen Status aufweist, der anzeigt, dass alle Diagnosen für die Schütze 40 und den bzw. die Sensoren 34 bestanden worden sind.
Obwohl die besten Arten zum Ausführen der Erfindung im Detail beschrieben worden sind, wird der Fachmann auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen erkennen, um die Erfindung im Umfang der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen.

Claims

System, das umfasst: eine Spannungsquelle; einen Spannungsbus; ein Schütz; eine elektrische Last, die mit Hilfe des Schützes über den Spannungsbus selektiv mit der Spannungsquelle verbunden und von dieser getrennt wird; einen Spannungssensor, der ausgestaltet ist, um eine Spannung zwischen elektrischer Masse und einer leitfähigen Stromschiene des Spannungsbusses zu messen; und einen Controller in Kommunikation mit dem Spannungssensor, der eine konkrete nicht vorübergehende Speichervorrichtung, in der Anweisungen zum Isolieren eines elektrischen Fehlers im System aufgezeichnet sind, und einen Prozessor enthält, der die Anweisungen ausführt, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor bewirkt, dass der Controller: die gemessene Spannung vom Spannungssensor empfängt, wenn das Schütz geöffnet ist; die empfangene gemessene Spannung mit einer ersten Schwellenwertspannung vergleicht, wobei die erste Schwellenwertspannung einem kalibrierten Spannungslesewert entspricht, der erwartet wird, wenn das Schütz geschlossen ist; einen ersten Diagnosecode mit einem Fehlerstatus mit Festsitzen im Messbereich für den Spannungssensor aufzeichnet, wenn die empfangene gemessene Spannung größer als 0 und kleiner als die erste Schwellenwertspannung ist; und einen zweiten Diagnosecode mit einem Status mit Festsitzen im geschlossenen Zustand für das Schütz aufzeichnet, wenn die empfangene gemessene Spannung gleich der ersten Schwellenwertspannung ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor zusätzlich bewirkt, dass der Controller die empfangene gemessene Spannung mit einer zweiten Schwellenwertspannung vergleicht, welche die erste Schwellenwertspannung übersteigt, und dass er einen dritten Diagnosecode aufzeichnet, der einem Kurzschlusswert für den Spannungssensor entspricht, wenn die empfangene gemessene Spannung die erste Schwellenwertspannung überschreitet oder kleiner als 0 ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Spannungssensor 0,5 VDC für eine gemessene Spannung von 0 VDC ausgibt und 4,5 VDC für eine gemessene Spannung ausgibt, die gleich einer maximalen Ausgabespannung der Spannungsquelle ist.
System nach Anspruch 3, wobei der Sensor 5 VDC für eine gemessene Spannung ausgibt, welche die maximale Ausgabespannung der Spannungsquelle überschreitet.
System nach Anspruch 1, wobei der Spannungsbus positive und negative Stromschienen enthält und der Spannungssensor einen ersten Spannungssensor, der eine erste Spannung zwischen elektrischer Masse und der positiven Stromschiene misst, und einen zweiten Spannungssensor enthält, der eine zweite Spannung zwischen elektrischer Masse und der negativen Stromschiene misst.
System nach Anspruch 5, wobei der erste Spannungssensor 0,5 VDC für eine gemessene Spannung von 0 VDC und 4,5 VDC für eine gemessene Spannung ausgibt, die gleich einer maximalen Ausgabespannung der Spannungsquelle ist.
System nach Anspruch 6, wobei die Spannungsquelle ein wieder aufladbarer Batteriestapel ist, der eine maximale Ausgabespannung von mindestens 300 VDC aufweist.
System nach Anspruch 7, das ferner eine Motor/Generator-Einheit umfasst, die mit dem Batteriestapel elektrisch verbunden ist.
Fahrzeug, das umfasst: einen Batteriestapel; ein Getriebe; eine Motor/Generator-Einheit, die mit dem Getriebe gekoppelt ist; einen Spannungsbus mit einer positiven und einer negativen Stromschiene; ein Paar Schütze, wobei ein erstes Schütz mit der positiven Stromschiene verbunden ist und ein zweites Schütz mit der negativen Stromschiene verbunden ist; ein Gleichrichter/Wechselrichter-Modul, das mit Hilfe des Paars von Schützen über den Spannungsbus selektiv mit dem Batteriestapel verbunden und von diesem getrennt wird; einen ersten Spannungssensor, der zum Messen einer Spannung zwischen elektrischer Masse und der positiven Stromschiene ausgestaltet ist; einen zweiten Spannungssensor, der zum Messen einer Spannung zwischen elektrischer Masse und der negativen Stromschiene ausgestaltet ist; und einen Controller in Kommunikation mit den Spannungssensoren, der eine konkrete nicht vorübergehende Speichervorrichtung, in der Anweisungen zum Isolieren eines elektrischen Fehlers im Fahrzeug aufgezeichnet sind, und einen Prozessor enthält, der diese Anweisungen ausführt, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor bewirkt, dass der Controller: die gemessenen Spannungen von den Spannungssensoren empfängt, wenn das Paar von Schützen geöffnet ist; jede der empfangenen gemessenen Spannungen mit einer ersten Schwellenwertspannung vergleicht, wobei die erste Schwellenwertspannung einem erwarteten Spannungslesewert entspricht, wenn die Schütze geschlossen sind; einen ersten Diagnosecode mit einem Fehlerstatus mit Festsitzen im Messbereich für einen der Spannungssensoren aufzeichnet, wenn eine der empfangenen gemessenen Spannungen größer als 0 und kleiner als die erste Schwellenwertspannung ist; und einen zweiten Diagnosecode mit einem Status mit Festsitzen im geschlossenen Zustand für eines der Schütze aufzeichnet, wenn eine der empfangenen gemessenen Spannungen gleich der ersten Schwellenwertspannung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, wobei die Ausführung der Anweisungen durch den Prozessor zusätzlich bewirkt, dass der Controller die empfangenen gemessenen Spannungen mit einer zweiten Schwellenwertspannung vergleicht, welche die erste Schwellenwertspannung überschreitet, und dass er einen dritten Diagnosecode aufzeichnet, der einem Kurzschlusswert für einen der Spannungssensoren entspricht, wenn eine der empfangenen gemessenen Spannungen die erste Schwellenwertspannung überschreitet oder kleiner als 0 ist.