DE112016006573T5

DE112016006573T5 - Bordeigene Ladevorrichtung

Info

Publication number: DE112016006573T5
Application number: DE112016006573.6T
Authority: DE
Inventors: Yuichiro Obayashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-04-15
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2018-11-22
Also published as: CN109075705B; JP6362812B2; JPWO2017179200A1; CN109075705A; WO2017179200A1

Abstract

Eine bordeigene Ladevorrichtung (100) umfasst: eine DC/DC-Wandlereinheit (16) einschließlich eines Schalt-Ausgangsschaltkreises (12); und eine Steuereinheit (17), die in der Lage ist, einen Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung zwischen einem Schaltmodus, in dem ein Ausgangsbetrieb durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis (12) ausgeführt wird, und einem Fehlerbestimmungsmodus, in dem bestimmt wird, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis (12) vorliegt, in einem Zustand zu schalten, in dem der Ausgangsbetrieb gestoppt wird. Die bordeigene Ladevorrichtung (100) arbeitet in dem Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus, wenn ein Ladevorgang einer Antriebsbatterie (4), die an einem Fahrzeug (2) befestigt ist, gestartet wird und der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung (100) wird in den Schaltmodus gewechselt, wenn bestimmt wurde, dass kein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis (12) vorliegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine bordeigene Ladevorrichtung.
STAND DER TECHNIK
Konventionell wird ein Wandler zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, ein sogenannter „Wechselrichter“ entwickelt. Der Wechselrichter umfasst eine Vielzahl von Schaltelementen und einen Schaltkreis, der einen Ausgang ein/ausschaltet, indem die Schaltelemente ein- und ausgeschaltet werden, d. h. ein sogenannter „Schalt-Ausgangsschaltkreis“.
Im Allgemeinen, wenn ein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente auftritt, die in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis enthaltenen sind, fließt Überstrom durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis. Aufgrund dieses Überstroms, erhöht sich die Temperatur eines anderen Schaltelements in dem der Kurzschlussfehler nicht auftritt, und ein Kurzschlussfehler des anderen Schaltelements, d. h. ein sekundärer Fehler, tritt auf. Patentliteratur 1 offenbart eine Technologie zur Erkennung und Anzeige eines Überstroms, der durch ein Schaltelement in einem Wechselrichter fließt.
ZITIERUNGSLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP H10-215578 A ( JP 1998-215578 A )
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Elektrische Fahrzeuge wie ein Elektrofahrzeug (engl. electric vehicle (EV)), ein Hybridfahrzeug (engl. hybrid electric vehicle (HEV)) und ein Plug-in-Hybridfahrzeug (engl. plug-in hybrid vehicle (PHEV)) umfassen eine Ladevorrichtung zum Laden einer Antriebsbatterie mittels einer externen Stromversorgung wie z. B. einer kommerziellen Stromversorgung in einem Haus oder einer dedizierten Ladestation, eine sogenannte „bordeigene Ladevorrichtung“ (engl. on-board charger (OBC)). Die bordeigene Ladevorrichtung umfasst einen Wandler (nachfolgend als „DC/DC-Wandler“ bezeichnet) zur Umwandlung von Gleichstrom in Gleichstrom. Außerdem umfasst die bordeigene Ladevorrichtung einen Wandler (nachfolgend als „AC/DC-Wandler“ bezeichnet) zur Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom, wenn die externe Stromversorgung eine Wechselstromstromversorgung ist.
In dem DC/DC-Wandler der bordeigenen Ladevorrichtung wird ein Schalt-Ausgangsschaltkreis verwendet, der ähnlich wie der vorher beschriebene ist. Konkret wird z. B. eine Brückenschaltung, die aus vier Schaltelementen geformt ist, eine sogenannte „Vollbrückenschaltung“, verwendet. Alternativ wird z. B. eine Brückenschaltung, die aus zwei Schaltelementen geformt ist, eine sogenannte „Halbbrückenschaltung“, verwendet. Der DC/DC-Wandler für die bordeigene Ladevorrichtung ist mit einem Schaltkreis zur Erkennung eines Überstroms, der durch die Schalt- Ausgangsschaltkreise fließt, versehen.
Da die bordeigene Ladevorrichtung ein wichtiger Bestandteil in einem Ladesystem elektrischer Fahrzeuge ist, ist es notwendig Fehler sicher zu erkennen. Außerdem, ist es notwendig eine fehlerhafte Erkennung eines Fehlers zu vermeiden, da Austauschkosten einer bordeigenen Ladevorrichtung hoch sind. Daher wird in einer konventionellen bordeigenen Ladevorrichtung der Ladevorgang temporär gestoppt und neugestartet, wenn Überstrom durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis des DC/DC-Wandlers erkannt wird, und wenn Überstrom eine vorbestimmte Anzahl von Malen (z. B. dreimal) wiederholt erkannt wird, wird ein Ausfall des DC/DC-Wandlers bestimmt. Als Ergebnis ist es möglich eine fehlerhafte Bestimmung eines Fehlers zu verhindern, wenn die Ursache des auftretenden Überstroms flüchtig ist, d. h. wenn es keinen Fehler in dem DC/DC-Wandler gibt, und außerdem ist es möglich zu bestimmen, dass der DC/DC-Wandler ausfällt, wenn die Ursache des auftretenden Überstroms ein Kurzschlussfehler des Schaltelements ist.
Dabei wird beim Start des Ladevorgangs der Antriebsbatterie, unter dem Gesichtspunkt der Stabilisierung des Ladevorgangs, unmittelbar nach dem Start des Ladens im DC/DC-Wandler für die bordeigene Ladevorrichtung ein Anfangswert eines Tastverhältnisses des Ausgangsbetriebs durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis auf einen kleinen Wert (z. B. einige Prozent) eingestellt und der Wert des Tastverhältnisses wird anschließend allmählich erhöht. In mehreren zehn bis mehreren hundert Einschaltzeiten nach dem Ladestart kann dieser Überstrom, selbst bei Überstrom der durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis fließt, nicht erkannt werden, da jede Einschaltzeit kurz ist.
Das heißt, in der konventionellen bordeigenen Ladevorrichtung, wenn ein Kurzschlussfehler in einem Schaltelement aus einer Vielzahl von Schaltelementen auftritt, die in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis des DC/DC-Wandlers enthalten sind, besteht ein Problem, dass es eine gewisse Zeit dauert, um zu bestimmen, dass der DC/DC-Wandler ausgefallen ist, nachdem Überstrom vorbestimmte Male erkannt wurde, so dass es nicht möglich ist den Fehler des DC/DC-Wandlers zu einem frühen Zeitpunkt zu erkennen. Außerdem fließt in der bestimmten Zeitspanne der Überstrom mit der Anzahl der Male, die durch Multiplikation einer vorbestimmten Anzahl von Malen mit mehreren zehn bis zu mehreren Hundert erhalten wird, durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis des DC/DC-Wandlers. Aufgrund eines solchen Überstroms, besteht das Problem, dass sich die Temperatur eines anderen Schaltelements in dem der Kurzschlussfehler nicht auftritt erhöht und ein sekundärer Fehler auftritt.
Die vorliegende Erfindung wird zur Lösung der oben genannten Probleme erreicht, und ein Ziel ist es, einen Fehler des DC/DC-Wandlers frühzeitig zu finden und das Auftreten eines sekundären Fehlers aufgrund des Überstroms in der bordeigenen Ladevorrichtung zu unterdrücken.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Eine bordeigene Ladevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine DC/DC-Wandlereinheit einschließlich eines Schalt-Ausgangsschaltkreises; und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, einen Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung zwischen einem Schaltmodus, in dem ein Ausgangsbetrieb durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis ausgeführt wird, und einem Fehlerbestimmungsmodus, in dem bestimmt wird, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangskreis vorliegt, in einem Zustand zu schalten, in dem der Ausgangsbetrieb gestoppt wird. Die bordeigene Ladevorrichtung arbeitet in dem Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus, wenn ein Ladevorgang einer Antriebsbatterie, die an einem Fahrzeug befestigt ist, gestartet wird und der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung wird in den Schaltmodus gewechselt, wenn bestimmt wurde, dass kein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis vorliegt.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Die bordeigene Ladevorrichtung der vorliegenden Erfindung hat einen Fehlerbestimmungsmodus, der sich von einem Schaltmodus unterscheidet, und arbeitet in dem Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus, wenn das Laden der Antriebsbatterie gestartet wird. Als Ergebnis ist es möglich einen Fehler der DC/DC-Wandlereinheit zu einem frühen Zeitpunkt zu finden und das Auftreten eines sekundären Fehlers aufgrund des Überstroms zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils einer bordeigenen Ladevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils von jeweils einem Schalt-Ausgangsschaltkreis und einer Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3A ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb einer Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3B ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
3C ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs, wenn ein Kurzschlussfehler in einem Schaltelement nicht auftritt, aus den Betrieben des Schalt-Ausgangsschaltkreises und der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
5 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs, wenn ein Kurzschlussfehler in einem Schaltelement auftritt, aus dem Betrieb des Schalt-Ausgangsschaltkreises und der Steuereinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Betrieb einer Steuereinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt;
7 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs, wenn ein Kurzschlussfehler in einem Schaltelement nicht auftritt, aus dem Betrieb eines Schalt-Ausgangsschaltkreises und der Steuereinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt; und
8 ist ein Zeitdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs, wenn ein Kurzschlussfehler in einem Schaltelement auftritt, aus dem Betrieb des Schalt-Ausgangsschaltkreises und der Steuereinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Um die Erfindung näher zu beschreiben, werden im Folgenden einige Ausführungsbeispiele zur Durchführung der vorliegenden Erfindung anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
1 ist eine Ansicht zur Erläuterung eines Hauptteils einer bordeigenen Ladevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die bordeigene Ladevorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels wird mit Bezug auf 1 erläutert.
In der Zeichnung repräsentiert das Referenzzeichen 1 eine externe Stromversorgung. Die externe Stromversorgung 1 wird durch eine Wechselstrom-Stromversorgung gebildet. Konkret wird die externe Stromversorgung 1 z. B. durch eine kommerzielle Stromversorgung in einem Haus oder einer dedizierten Ladestation gebildet.
Ein Fahrzeug 2 z. B. ist ein elektrisches Fahrzeug wie EV, HEV oder PHEV. Das Fahrzeug 2 umfasst einen Ladeanschluss 3, der mit der externen Stromversorgung 1 verbunden werden kann, und eine Antriebsbatterie 4. Die Antriebsbatterie 4 wird z. B. aus einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie oder einer Nickel-Wasserstoff-Sekundärbatterie gebildet.
Eine AC/DC-Wandlereinheit 11 ist zwischen dem Ladeanschluss 3 und der Antriebsbatterie 4 vorgesehen. Die AC/DC-Wandlereinheit 11 wird z. B. durch einen AC/DC-Wandler unter Verwendung einer Vollbrückenschaltung, ein sogenannter „Vollbrücken-AC/DC-Wandler“, gebildet.
Ein Schalt-Ausgangsschaltkreis 12, eine Spannungswandlerschaltung 13, eine Gleichrichterschaltung 14 und eine Glättungsschaltung 15 sind sequenziell in dieser Reihenfolge zwischen der AC/DC-Wandlereinheit 11 und der Antriebsbatterie 4 verbunden. Der Schalt-Ausgangsschaltkreis 12, die Spannungswandlerschaltung 13, die Gleichrichterschaltung 14 und die Glättungsschaltung 15 bilden eine DC/DC-Wandlereinheit 16. Außerdem ist eine Steuereinheit 17 für den Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 vorgesehen.
Der Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 ist z. B. aus einer Vollbrückenschaltung oder dergleichen gebildet. Die Spannungswandlerschaltung 13 wird aus einem Spannungswandler, der durch Wickeln eines Primärdrahtes und eines Sekundärdrahtes um einen Eisenkern erzeugt wird, gebildet. Die Gleichrichterschaltung 14 ist z. B. aus einer Diode gebildet. Die Glättungsschaltung 15 ist z. B. aus einem LC-Filter gebildet, einschließlich einer Spule (L), die durch Wickeln eines Drahtes um einen Eisenkern und einen Kondensator (C) hergestellt wird. Das heißt, die DC/DC-Wandlereinheit 16 wird aus einem sogenannten „Vollbrücken-DC/DC-Wandler“ gebildet. Die Steuereinheit 17 wird aus einem Prozessor wie z. B. einen Mikrocontroller oder einen digitalen Signalprozessor (DSP) gebildet.
Die AC/DC-Wandlereinheit 11, die DC/DC-Wandlereinheit 16 und die Steuereinheit 17 bilden einen Hauptteil der bordeigenen Ladevorrichtung 100. Die bordeigene Ladevorrichtung 100 ist an einem Fahrzeug 2 befestigt und lädt die Antriebsbatterie 4 unter Verwendung der externen Stromversorgung 1. Die bordeigene Ladevorrichtung 100 ist eine bordeigene Ladevorrichtung.
Als nächstes werden der Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 und die Steuereinheit 17 mit Bezug auf 2 erläutert.
Eine Vollbrückenschaltung 21 ist aus vier Schaltelementen Q1 bis Q4 gebildet. Jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 wird durch einen N-Kanal Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) gebildet.
Eine Treiberschaltung 22 setzt die Schaltelemente Q1 bis Q4 auf den An-Zustand durch Anlegen einer Antriebsspannung, mit einem vorbestimmten Wert (z. B. fünf Volt), an die Gate-Anschlüsse der Schaltelemente Q1 bis Q4 in Übereinstimmung mit einem Treibersignal das von der Steuereinheit 17 eingegeben wird. Außerdem stellt die Treiberschaltung 22 die Schaltelemente Q1 bis Q4 auf den Aus-Zustand durch stoppen der angelegten Antriebsspannung.
Eine Stromerkennungsschaltung 23 erkannt einen Stromwert des Stroms, der durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt. Die Stromerkennungsschaltung 23 wird z. B. aus einem Stromwandler, der durch Wickeln eines Primärdrahtes und eines Sekundärdrahtes um einen Eisenkern erhalten wird, gebildet.
Eine Überstromerkennungsschaltung 24 erkannt einen Überstrom, der durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt. Das heißt, ein Schwellenwert, der mit dem von der Stromerkennungsschaltung 23 erkannten Stromwert verglichen wird, ist im Voraus in der Überstromerkennungsschaltung 24 festgelegt. Die Überstromerkennungsschaltung 24 vergleicht den von der Stromerkennungsschaltung 23 erkannten Stromwert mit dem Schwellenwert. Wenn der Stromwert den Schwellenwert übersteigt gibt die Überstromerkennungsschaltung 24 ein Signal an die Steuereinheit 17 aus, dass der Stromwert den Schwellenwert überschreitet, und gibt ein Gate-Abschaltsignal an die Treiberschaltung 22 aus. Die Überstromerkennungsschaltung 24 wird z. B. durch einen Komparator, der einen Operationsverstärker verwendet, gebildet.
Wenn das Gate-Abschaltsignal von der Überstromerkennungsschaltung 24 eingegeben wird stoppt die Treiberschaltung 22 die Versorgung aller Schaltelemente Q1 bis Q4 mit der Antriebsspannung, ungeachtet, ob ein Treibersignal von der Steuereinheit 17 eingegeben wird.
Die Vollbrückenschaltung 21, die Treiberschaltung 22, die Stromerkennungsschaltung 23 und die Überstromerkennungsschaltung 24 bilden einen Hauptteil des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12.
Die DC/DC-Wandlereinheit 16 hat vier Betriebsmodi: einen Ladestartmodus, einen Schaltmodus, einen Ladestoppmodus und einen Fehlerbestimmungsmodus.
Der Ladestartmodus ist ein Betriebsmodus, der jedes Mal eingesetzt wird, wenn das Laden der Antriebsbatterie 4 gestartet wird. Im Ladestartmodus stoppt die Treiberschaltung 22 die Versorgung aller Schaltelemente Q1 bis Q4 mit der Antriebsspannung.
Der Schaltmodus ist ein Betriebsmodus in dem Ausgangsbetrieb durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 (nachfolgend manchmal einfach als „Ausgangsbetrieb“ bezeichnet) ausgeführt wird, um die Antriebsbatterie 4 zu laden. In dem Schaltmodus versorgt die Treiberschaltung 22 abwechselnd die zwei Schaltelemente Q2 und Q3 und die verbleibenden Schaltelemente Q1 und Q4 aus den vier in der Vollbrückenschaltung 21 enthaltenen Schaltelementen Q1 bis Q4 mit einer Antriebsspannung. Der Zyklus des Ausgangsbetriebs im Schaltmodus wird z. B. auf 13 Mikrosekunden gesetzt.
Im Schaltmodus sind ein Langsamstartmodus, in dem ein Wert eines Tastverhältnisses im Ausgangsbetrieb allmählich zunimmt, und ein Dauerzustand-Schaltmodus, der ein aus dem Langsamstartmodus verschobener Betriebsmodus ist und in dem der Wert des Tastverhältnisses ein konstanter Wert ist, enthalten. In dem Langsamstartmodus ist z. B. der untere Grenzwert (d. h. der Anfangswert) des Tastverhältnisses auf einen Wert größer als 0 % und kleiner als 10 % eingestellt und der obere Grenzwert (d. h. der Endwert) des Tastverhältnisses ist auf einen Wert größer als 40 % und kleiner als 50 % eingestellt. In dem Dauerzustand-Schaltmodus ist das Tastverhältnis auf einen Wert gesetzt, der annähernd derselbe ist wie der obere Grenzwert in dem Langsamstartmodus.
Der Ladestoppmodus ist ein Betriebsmodus in dem das Laden der Antriebsbatterie 4 gestoppt ist. Im Ladestoppmodus stoppt die Treiberschaltung 22 die Versorgung aller Schaltelemente Q1 bis Q4 mit der Antriebsspannung.
Der Fehlerbestimmungsmodus ist ein Betriebsmodus in dem bestimmt wird, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht, in einem Zustand in dem der Ausgangsbetrieb gestoppt wird. Konkret wird z. B. aus den vier Schaltelementen Q1 bis Q4, die in der Vollbrückenschaltung 21 enthalten sind, bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q1 und Q3, die mit einer Seite hohen Potentials verbunden sind, besteht und auch ob ein Kurzschlussfehler in den zwei Schaltelementen Q2 und Q4, die mit einer Seite niedrigen Potentials verbunden sind, besteht.
Das heißt, in dem Fehlerbestimmungsmodus legt die Treiberschaltung 22 die Antriebsspannung abwechselnd einmal an die Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials und an die Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials an. Wenn die Antriebsspannung an die Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials angelegt wird, wenn die Überstromerkennungsschaltung 24 Überstrom erkennt, wird bestimmt, dass der Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials auftritt. Wenn die Antriebsspannung an die Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials angelegt wird, wenn die Überstromerkennungsschaltung 24 Überstrom erkennt, wird bestimmt, dass der Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt.
Die Einschaltzeit jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 ist in dem Fehlerbestimmungsmodus auf einen Wert eingestellt, der groß genug ist, dass die Überstromerkennungsschaltung 24 Überstrom erkennt, wenn der Überstrom ausgelöst durch den Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 zur Vollbrückenschaltung 21 fließt. Außerdem ist die Einschaltzeit auf einen Wert eingestellt, der klein genug ist, dass der Temperaturanstiegswert der Schaltelemente Q1 bis Q4 aufgrund von Überstrom in einer vorgegebenen Anzahl von Male (z. B. dreimal) des Fehlerbestimmungsmodus gleich oder kleiner als ein im Voraus eingestellter Referenzwert ist. Der Referenzwert ist z. B. ein Wert, der erhalten wird durch Subtrahieren eines vorausberechneten Werts oder eines gemessenen Werts der Umgebungstemperatur der bordeigenen Ladevorrichtung 100 zum Zeitpunkt des Ladens, von einem oberen Grenzwert (z. B. 150 bis 175 Grad C) der Wärmebeständigkeitstemperatur der Schaltelemente Q1 bis Q4. Zum Beispiel ist die Einschaltzeit der Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials auf 50 Millisekunden eingestellt und die Einschaltzeit der Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials ist auf 50 Millisekunden eingestellt.
Eine Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 stellt den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 ein. Eine Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 gibt das jedem der Schaltelemente Q1 bis Q4 entsprechenden Treibersignal an die Treiberschaltung 22 aus, zu einem Zeitpunkt in Übereinstimmung mit dem durch die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 eingestellten Betriebsmodus.
Wenn der Ladevorgang für die Antriebsbatterie 4 gestartet wird, stellt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 erst den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein und schaltet den Betriebsmodus dann in den Fehlerbestimmungsmodus um. Wenn in dem Fehlerbestimmungsmodus bestimmt wird, dass kein Fehler in den Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht, schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus in den Schaltmodus um.
Eine Abnormalitätserkennungseinheit 33 überwacht die Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Betriebs in dem Schaltmodus, um einen abnormalen Zustand des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12 zu erkennen. Das heißt der abnormale Zustand ist ein Zustand in dem Überstrom durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt.
Wenn die Abnormalitätserkennungseinheit 33 den abnormalen Zustand erkennt, schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Schaltmodus in den Ladestoppmodus und schaltet dann den Betriebsmodus auf den Ladestartmodus und dann wiederum in den Fehlerbestimmungsmodus.
Während des Betriebs in dem Fehlerbestimmungsmodus überwacht eine Fehlerbestimmungseinheit 34 die Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24, um zu bestimmen ob es einen Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 gibt. Konkret bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials auftritt z. B. in einem Fall, in dem Überstrom erkannt wird, wenn die Treibersignale entsprechend der Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials ausgegeben werden. Außerdem bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt z. B. in einem Fall, in dem Überstrom erkannt wird, wenn die Treibersignale entsprechend der Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials ausgegeben werden.
Wenn durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens entweder in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials oder in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt, schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus in den Ladestoppmodus um. Außerdem fixiert die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestoppmodus und ändert den Betriebsmodus anschließend nicht, wenn von der Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wurde, dass es eine vorbestimmte Anzahl (z. B. dreimal) von aufeinander folgenden Kurzschlussfehler in wenigstens entweder den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials oder die Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt. Außerdem weißt zu diesem Zeitpunkt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 eine Fehlersignalübertragungseinheit 35 an, ein Signal zu übertragen, dass anzeigt, dass die bordeigene Ladevorrichtung 100 ausfällt (nachfolgend als „Fehlersignal“ bezeichnet).
Die Fehlersignalübertragungseinheit 35 sendet das Fehlersignal an eine externe nicht dargestellte Vorrichtung. Die externe Vorrichtung ist z. B. eine Steuervorrichtung für ein Armaturenbrett in einem Fahrzeug 2. Bei Empfang des Fehlersignals schaltet die Steuervorrichtung eine Warnlampe, aus den in dem Armaturenbrett bereitgestellten Warnlampen, ein, die darauf hinweist, dass das Ladesystem der Antriebsbatterie 4 ausgefallen ist.
Die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31. die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32, die Abnormalitätserkennungseinheit 33, die Fehlerbestimmungseinheit 34 und die Fehlersignalübertragungseinheit 35 bilden einen Hauptteil der Steuereinheit 17.
Als nächstes wird der Betrieb der Steuereinheit 17 erläutert mit Bezug auf ein Ablaufdiagramm der 3, dass sich auf den Betrieb der Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31, der Abnormalitätserkennungseinheit 33, der Fehlerbestimmungseinheit 34 und der Fehlersignalübertragungseinheit 35 konzentriert. Die Anzahl der Fehlerbestimmungen durch die Fehlerbestimmungseinheit 34, die als Referenz für die Festlegung des Betriebsmodus und die Übertragung des Fehlersignals dient, wird auf drei gesetzt. Wenn die Ladeanschluss 3 an die externe Stromversorgung 1 angeschlossen ist oder wenn der Start des Ladevorgangs der Antriebsbatterie 4 durch die Betrieb einer nicht abgebildeten Eingabevorrichtung angewiesen wird, startet die Steuereinheit 17 einen Prozess in Schritt ST1.
Als erstes stellt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST1 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein. Als nächstes schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST2 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Ladestartmodus auf den Fehlerbestimmungsmodus um. Zusätzlich benachrichtigt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass der Modus in den Fehlerbestimmungsmodus umgeschaltet wurde. Die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 benachrichtigt die Fehlerbestimmungseinheit 34 über den Zeitpunkt, an dem die Treibersignale, die den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials entsprechen, ausgegeben werden und den Zeitpunkt zu dem die Treibersignale, die den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials entsprechen, ausgegeben werden.
Als nächstes bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34 in Schritt ST3, ob ein Fehler in dem Schalt- Ausgangsschaltkreis 12 besteht, durch Überwachung der Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Fehlerbestimmungsmodusbetriebs. Das heißt, die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials auftritt und bestimmt außerdem, ob ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt. Die Fehlerbestimmungseinheit 34 gibt das Bestimmungsergebnis an die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 aus.
Wenn die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens entweder in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials oder in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials auftritt (JA in Schritt ST3), schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus in den Ladestoppmodus in Schritt ST4 um.
Als nächstes greift die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST5 auf die Bestimmungsergebnisse der Fehlerbestimmungseinheit 34 spätestens dreimal zu Schritt ST3 zu. In einem Fall, in dem die Fehlerbestimmungseinheit 34 weniger als dreimal bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials auftritt und die Fehlerbestimmungseinheit 34 weniger als dreimal bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt (NEIN in Schritt ST5), kehrt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 zurück zu Schritt ST1 und stellt den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus um.
Andererseits, in einem Fall in dem die Fehlerbestimmungseinheit 34 dreimal oder mehr als dreimal bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens entweder in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials oder in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt (JA in Schritt ST5), schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 in den Ladestoppmodus in Schritt ST6 um. Zusätzlich weißt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 die Fehlersignalübertragungseinheit 35 an ein Fehlersignal zu senden.
Als nächstes sendet in Schritt ST7 die Fehlersignalübertragungseinheit 35 das Fehlersignal an eine externe Vorrichtung.
Wenn die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass kein Kurzschlussfehler in den beiden Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials und in den beiden Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt (NEIN in Schritt ST3), schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus in den Langsamstartmodus in Schritt ST11 um. Zusätzlich benachrichtigt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 die Abnormalitätserkennungseinheit 33, dass der Betriebsmodus in den Schaltmodus umgeschaltet wurde.
Als nächstes überwacht die Abnormalitätserkennungseinheit 33 in Schritt ST12 die Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Betriebs im Langsamstartmodus. Wenn der abnormale Zustand des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12, d. h. der Zustand, in dem Überstrom durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt, erkannt wird (JA in Schritt ST12), benachrichtigt die Abnormalitätserkennungseinheit 33 die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 über das Erkennungsergebnis.
Bei Erhalt der Benachrichtigung in Schritt ST12, schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST13 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Langsamstartmodus auf den Ladestoppmodus um. Als nächstes kehrt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 zurück zu dem Prozess in Schritt ST1 und stellt die DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein.
Andererseits, wenn der Langsamstartmodus endet ohne die Benachrichtigung zu empfangen, dass der abnormale Zustand erkannt wurde (NEIN in Schritt ST12), stellt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Langsamstartmodus in den Dauerzustand-Schaltmodus in Schritt ST21.
Als nächstes überwacht die Abnormalitätserkennungseinheit 33 in Schritt ST22 die Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Betriebs im Dauerzustand-Schaltmodus. Wenn ein abnormaler Zustand des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12, d. h. der Zustand, in dem Überstrom durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt, erkannt wird (JA in Schritt ST22), benachrichtigt die Abnormalitätserkennungseinheit 33 die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 über das Erkennungsergebnis.
Bei Erhalt der Benachrichtigung in Schritt ST22, schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST23 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Dauerzustand-Schaltmodus auf den Ladestoppmodus um. Als nächstes kehrt Ablauf durch die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 zurück zu dem Prozess in Schritt ST1 und die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 stellt die DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein.
Andererseits, wenn der Dauerzustand-Schaltmodus endet ohne die Benachrichtigung zu empfangen, dass der abnormale Zustand erkannt wurde (NEIN in Schritt ST22), beendet die Steuereinheit 17 den Prozess. Der Dauerzustand-Schaltmodus endet, wenn der Ladevorgang der Antriebsbatterie 4 vollendet ist, wenn die Verbindung zwischen dem Ladeanschluss 3 und der externen Stromversorgung 1 unterbrochen wird, oder wenn die Anweisung den Ladevorgang der Antriebsbatterie 4 zu beenden von einer nicht dargestellten Eingabevorrichtung erfolgt.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 4 und 5 ein Beispiel des Betriebs des Schalt- Ausgangsschaltkreises 12 und der Steuereinheit 17 detailliert beschrieben.
4 ist ein Zeitdiagramm, das die Treibersignale, die den Schaltelementen Q1 bis Q4, den An/Aus-Zuständen der Schaltelemente Q1 bis Q4, einer Markierung bezüglich des Bestimmungsergebnisses durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 und dem Gate-Abschaltsignal entsprechen, in einem Fall anzeigt, in dem kein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt.
Als erstes stellt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein. Im Ladestartmodus stoppt die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 die Ausgabe von Treibersignalen die den Schaltelementen Q1 bis Q4 entsprechen. Als Ergebnis wird die an alle Schaltelemente Q1 bis Q4 angelegte Antriebsspannung gestoppt und die Schaltelemente Q1 bis Q4 befinden sich alle im Aus-Zustand.
Als nächstes schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Ladestartmodus auf den Fehlerbestimmungsmodus um. In dem Fehlerbestimmungsmodus gibt die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 erst die Treibersignale aus, die den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials entsprechen und dann die Treibersignale, die den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials entsprechen. In Übereinstimmung mit den Treibersignalen, wird die Antriebsspannung erst an die Schaltelemente Q2 und Q4 angelegt und dann wird die Antriebsspannung an die Schaltelemente Q1 und Q3 angelegt. Als Ergebnis werden zuerst die Schaltelemente Q2 und Q4 eingeschaltet und danach die Schaltelemente Q1 und Q3. Die Einschaltzeit der Schaltelemente Q2 und Q4 und die Einschaltzeit der Schaltelemente Q1 und Q3 werden jeweils auf 50 Millisekunden eingestellt.
Da kein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, kein Überstrom durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt, sodass kein Überstrom von der Überstromerkennungsschaltung 24 erkannt werden kann. Als Ergebnis bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass es keinen Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 gibt. Die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 schaltet den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus auf den Langsamstartmodus um.
In dem Langsamstartmodus gibt die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 die Treibersignale, die den zwei Schaltelementen Q2 und Q3 entsprechen und dann die verbleibenden Treibersignale, die den Schaltelementen Q1 und Q4 entsprechen, abwechselnd aus. Die Antriebsspannung wird abwechselnd an die Schaltelemente Q2 und Q3 und die Schaltelemente Q1 und Q4 in Übereinstimmung mit den Treibersignalen angelegt. Als Ergebnis werden die Schaltelemente Q2 und Q3 und die Schaltelemente Q1 und Q4 abwechselnd eingeschaltet. Folglich wird der Ausgangsbetrieb der Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 ausgeführt und die Antriebsbatterie 4 geladen.
Im Langsamstartmodus wird der Zyklus des Ausgangsbetriebs auf 13 Mikrosekunden eingestellt. Der untere Grenzwert (d. h. der Anfangswert) des Tastverhältnisses des Ausgangsbetriebs ist auf einen Wert größer als 0 % und kleiner als 10 %, konkret 1 %, eingestellt und der obere Grenzwert (d. h. der Endwert) dessen ist auf einen Wert größer als 40 % und kleiner als 50 %, konkret 48 %, eingestellt. Im Langsamstartmodus wird z. B. das Ein- und Ausschalten über mehrere hundert Zyklen wiederholt, während der Wert des Tastverhältnisses innerhalb eines vorgegebenen Bereichs allmählich erhöht wird. In 4 ist zur besseren Verständlichkeit der Beschreibung dargestellt, dass der Wert des Tastverhältnisses über drei Zyklen schnell erhöht wird.
Nach Beendigung des Langsamstartmodus schaltet die Steuereinheit 17 dann den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 vom Langsamstartmodus in den Dauerzustand-Schaltmodus. Der Zyklus des Ausgangsbetriebs im Dauerzustand-Schaltmodus ist auf einen Wert gesetzt, der annähernd derselbe ist wie in dem Langsamstartmodus (13 Mikrosekunden). Das Tastverhältnis im Dauerzustand-Schaltmodus ist auf einen Wert (48 %) gesetzt, der annähernd derselbe ist wie der obere Grenzwert in dem Langsamstartmodus.
5 ist ein Zeitdiagramm, das die Treibersignale entsprechend der Schaltelemente Q1 bis Q4, die An/Aus-Zustände der Schaltelemente Q1 bis Q4, die Markierung bezüglich des Bestimmungsergebnisses durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 und das Gate-Abschaltsignal, wenn ein Kurzschlussfehler in dem Schaltelement Q2 auftritt anzeigt.
Als erstes stellt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestartmodus ein. Als nächstes schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Ladestartmodus auf den Fehlerbestimmungsmodus um.
Da zu diesem Zeitpunkt ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q2 auftritt, befindet sich das Schaltelement Q2 in einem Zustand, der einem ständigen Einschalten entspricht, unabhängig davon, ob die Antriebsspannung zugeführt wird. Wenn die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 die Treibersignale entsprechend den Schaltelementen Q1 und Q3 ausgibt, fließt daher ein Überstrom durch das durch die Zufuhr der Antriebsspannung eingeschaltete Schaltelement Q1 und das Schaltelement Q2, in dem der Kurzschlussfehler auftritt. Die Überstromerkennungsschaltung 24 erkennt den Überstrom, wodurch das Gate-Abschaltsignal an die Treiberschaltung 22 ausgegeben wird. Als Ergebnis stoppt die Treiberschaltung 22 die Zufuhr der Antriebsspannung an die Schaltelemente Q1 und Q3 und als Ergebnis werden die Schaltelemente Q1 und Q3 ausgeschaltet. Außerdem schaltet die Fehlerbestimmungseinheit 34 die Markierung des Bestimmungsergebnisses ein und bestimmt, dass der Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentialsauftritt.
Da die Überstromerkennungsschaltung 24 das Gate-Abschaltsignal ausgibt, kann bei Auftreten eines Kurzschlussfehlers im Schaltelement Q2 die Zeit, in der der Überstrom in jedem Fehlerbestimmungsmodus durch ein anderes Schaltelement Q1 fließt, auf Einschaltzeit reduziert werden, die kürzer ist als eine vorgegebene Einschaltzeit (50 Millisekunden). Folglich ist es möglich die Temperaturzunahme des Schaltelements Q1 zu unterdrücken und das Vorkommnis eines sekundären Fehlers sicherer zu verhindern.
Als nächstes schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus auf den Ladestoppmodus um. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 die Markierung der Fehlerbestimmungseinheit 34 zurück. Anschließend schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 hintereinander in den Ladestartmodus und den Fehlerbestimmungsmodus um. Wenn der Betriebsmodus in den Ladestartmodus wechselt, bricht die Betriebsarten-Einstelleinheit 31 die Ausgabe des Gate-Abschaltsignals durch die Überstromerkennung 24 ab. In 1 ist die Verbindungsleitung zwischen der Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 und der Überstromerkennungsschaltung 24 nicht dargestellt.
Als nächstes werden Effekte der bordeigenen Ladevorrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert.
Ein herkömmliches bordeigenen Ladevorrichtung hat keinen Betriebsmodus, der dem Fehlerbestimmungsmodus des ersten Ausführungsbeispiels entspricht, und wenn während des Betriebs in einem Schaltmodus ein abnormaler Zustand (d. h. ein Zustand, in dem Überstrom fließt) erkannt wird, wird der Betriebsmodus in einen Ladestoppmodus und in einen Ladestartmodus und dann wieder in den Schaltmodus versetzt. Zu diesem Zeitpunkt, wenn im Schaltmodus eine vorbestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Überströmen erkannt wird, wird bestimmt, dass die DC/DC-Wandlereinheit ausfällt, und der Betriebsmodus ist auf den Ladestoppmodus festgelegt und es wird ein Fehlersignal übertragen.
Der Schaltmodus umfasst einen Langsamstartmodus. Individuelle Einschaltzeiten in mehr als der Hälfte der Zeit des Langsamstartmodus, einschließlich einer ersten Hälfte, sind Zeiten von 1 % bis 40 % von zehn und mehreren Mikrosekunden, was kürzer ist als die Reaktionszeit einer Stromerkennungsschaltung unter Verwendung eines Stromwandlers oder dergleichen. Selbst wenn Überstrom aufgrund eines Kurzschlussfehlers in einem der Schaltelemente fließt, kann der Überstrom in der mehr als halben Zeit des Langsamstartmodus einschließlich der ersten Hälfte nicht erkannt werden.
Als Ergebnis besteht in der konventionellen bordeigene Ladevorrichtung, wenn ein Kurzschlussfehler in einem aus einer Vielzahl von Schaltelementen auftritt, die in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis der DC/DC-Wandlereinheit enthalten sind, ein Problem, dass es eine gewisse Zeit dauert, um zu bestimmen, dass die DC/DC-Wandlereinheit ausfällt, nachdem Überstrom vorbestimmte Male erkannt wurde, so dass es nicht möglich ist den Fehler des DC/DC-Wandlereinheit zu einem frühen Zeitpunkt zu erkennen. Außerdem fließt in dieser Zeitspanne Überstrom mit der Anzahl der Male, die durch Multiplikation einer vorbestimmten Anzahl von Malen mit mehreren zehn bis zu mehreren Hundert erhalten werden, durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis der DC/DC-Wandlereinheit. Aufgrund dieses Überstroms, besteht das Problem, dass sich die Temperatur anderer Schaltelemente in dem der Kurzschlussfehler nicht auftritt erhöht, so dass ein sekundärer Fehler auftritt.
In Bezug auf dieses Problem hat die bordeigene Ladevorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels den Fehlerbestimmungsmodus, der sich vom Schaltmodus unterscheidet, und wenn das Laden der Antriebsbatterie 4 gestartet wird, wird der Betrieb im Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus durchgeführt. Im Fehlerbestimmungsmodus wird die Einschaltzeit jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 auf einen Wert eingestellt, der groß genug ist, damit die Überstromerkennungsschaltung 24 den durch die Vollbrückenschaltung 21 fließenden Überstrom erkennt, und einen Wert, der klein genug ist, um den Wert des Temperaturanstiegs der Schaltelemente Q1 bis Q4 aufgrund des Überstroms gleich oder kleiner als ein Referenzwert zu erkennen.
Dadurch ist es möglich, den durch die Vollbrückenschaltung 21 fließenden Überstrom während eines Zeitraums zu reduzieren, von dem Zeitpunkt an dem in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 ein Kurzschlussfehler auftritt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler eine vorbestimmte Anzahl (dreimal) auftritt, und somit das Auftreten eines Sekundärfehlers aufgrund des Überstroms unterdrückt werden kann. Weiterhin ist es möglich, die Zeit von dem Zeitpunkt, an dem ein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, bis zu dem Zeitpunkt zu verkürzen, an dem bestimmt wird, dass der Kurzschlussfehler eine vorbestimmte Anzahl von Malen (dreimal) durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 auftritt, und somit ist es möglich, einen Fehler der DC/DC-Wandlereinheit 16 früher zu finden als bei einer konventionellen bordeigenen Ladevorrichtung, die nicht den Fehlerbestimmungsmodus aufweist.
Die externe Stromversorgung 1 kann durch eine Gleichstromversorgung gebildet werden. In diesem Fall kann die bordeigene Ladevorrichtung 100 aus der DC/DC-Wandlereinheit 16 und der Steuereinheit 17 durch entfernen der AC/DC-Wandlereinheit 11 aus der in 1 dargestellten Konfiguration gebildet werden.
Die AC/DC-Wandlereinheit 11 ist nicht auf den Vollbrücken-AC/DC-Wandler beschränkt. Die AC/DC-Wandlereinheit 11 kann z. B. auch aus einem AC/DC-Wandler gebildet werden, der eine Halbbrückenschaltung verwendet, ein sogenannter „Halbbrücken-AC/DC-Wandler“.
Die Schaltkreiskonfiguration der Spannungswandlerschaltung 13, die Gleichrichterschaltung 14 und die Glättungsschaltung 15 sind nicht auf das in 1 dargestellte Beispiel beschränkt. Alle Schaltungskonfigurationen können verwendet werden, solange sie den Ausgang des Schalt- Ausgangsschaltkreises 12 transformieren, gleichrichten und glätten.
Die Schaltelemente Q1 bis Q4 können mittels eines sogenannten „Leistungshalbleiter“ gebildet werden und sind nicht auf die N-Kanal MOSFET beschränkt. Die Schaltelemente Q1 bis Q4 können z. B. mit P-Kanal-MOSFET oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (engl. insulated gate bipolar transistors (IGBT)) gebildet werden.
Der Schalt- Ausgangsschaltkreis 12 kann mit einer Halbbrückenschaltung anstelle der Vollbrückenschaltung 21 versehen sein. Das heißt, die DC/DC-Wandlereinheit 16 ist nicht auf den Vollbrücken-DC/DC-Wandler beschränkt, und kann auch mit einem sogenannten „Halbbrücken-DC/DC-Wandler“ gebildet werden. Bei Verwendung der Halbbrückenschaltung im Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 werden jedoch im Fehlerbestimmungsmodus abwechselnd zwei Schaltelemente eingeschaltet, ähnlich dem Fall im Schaltmodus. Daher ist es notwendig, eine Schaltung zum Stoppen des Ausgangsbetriebs im Fehlerbestimmungsmodus auf einer Ausgangsseite des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12 hinzuzufügen. Hinsichtlich der Kostenreduzierung durch Wegfall einer solchen Zusatzschaltung und der Bereitstellung einer an die große Leistung der bordeigenen Ladevorrichtung angepassten Schaltung ist es besser, die Vollbrückenschaltung 21 im Schaltausgangskreis 12 zu verwenden.
Die Stromerkennungsschaltung 23 ist nicht auf einen Stromwandler beschränkt und jede andere Vorrichtung kann als Stromerfassungsschaltung 23 verwendet werden, solange sie den Stromwert erkennen kann. Die Stromerkennungsschaltung 23 kann z. B. aus einem Strömungsteiler bestehen, der durch Anschließen eines Widerstands an einen Nebenschluss oder eine dedizierte integrierte Schaltung (IC) erhalten wird.
Die Anzahl der Fehlerbestimmungen durch die Fehlerbestimmungseinheit 34, die als eine Referenz, die für die Festlegung des Betriebsmodus und die Übertragung eines Fehlersignals genutzt wird, ist nicht auf drei beschränkt. Die Anzahl der Male kann auf eine beliebige Anzahl von gleich oder mehr als zwei eingestellt werden. Hinsichtlich der sichereren Vermeidung des Auftretens eines sekundären Fehlers ist es jedoch vorzuziehen, die Anzahl der Male so gering wie möglich zu halten. Insbesondere wenn die Überstromerkennungsschaltung 24 eine Schaltkreiskonfiguration aufweist, in der das Gate-Abschaltsignal nicht an die Treiberschaltung 22 ausgegeben wird, ist es erforderlich, die Anzahl der Male zu reduzieren.
Die Einschaltzeit jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 im Fehlerbestimmungsmodus ist nicht auf 50 Millisekunden begrenzt. Die Einschaltzeit kann auf jeden Wert eingestellt werden, solange dieser groß genug ist, damit die Überstromerkennungsschaltung 24 durch die Vollbrückenschaltung 21 fließenden Überstrom erkennt, und klein genug, um den Wert des Temperaturanstiegs Wert der Schaltelemente Q1 bis Q4 aufgrund des Überstroms gleich oder kleiner als ein Referenzwert zu erkennen.
Der Zyklus im Dauerzustand-Schaltmodus ist nicht auf 13 Mikrosekunden beschränkt und kann irgendeinen Wert haben. Das Tastverhältnis im Dauerzustand-Schaltmodus kann jeder Wert sein, der kleiner als 50 % ist und ist daher nicht auf 48 % beschränkt.
Der Zyklus im Langsamstartmodus ist nicht auf 13 Mikrosekunden beschränkt und kann ein Wert sein, der annähernd derselbe ist wie der im Dauerzustand-Schaltmodus. Der obere Grenzwert des Tastverhältnisses im Langsamstartmodus kann jeder Wert sein der gleich oder kleiner ist als das Tastverhältnis im Dauerzustand-Schaltmodus und ist nicht auf 48 % beschränkt. Der untere Grenzwert des Tastverhältnisses im Langsamstartmodus kann jeder Wert sein der kleiner ist als der obere Grenzwert und ist nicht auf 1 % beschränkt.
Wie zuvor beschrieben umfasst die bordeigene Ladevorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels: eine DC/DC-Wandlereinheit einschließlich eines Schalt-Ausgangsschaltkreises; und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, einen Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung zwischen einem Schaltmodus, in dem ein Ausgangsbetrieb durch den Schalt- Ausgangsschaltkreis ausgeführt wird, und einem Fehlerbestimmungsmodus, in dem bestimmt wird, ob ein Fehler in dem Schaltausgangskreis vorliegt, in einem Zustand, in dem der Ausgangsbetrieb gestoppt wird. Die bordeigene Ladevorrichtung arbeitet in dem Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus, wenn ein Ladevorgang einer Antriebsbatterie, die an einem Fahrzeug befestigt ist, gestartet wird und der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung wird in den Schaltmodus gewechselt, wenn bestimmt wurde, dass kein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis vorliegt. Durch die Bereitstellung des vom Schaltmodus unterschiedlichen Fehlerbestimmungsmodus und den Betrieb im Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus zu Beginn des Ladevorgangs ist es möglich, den Fehler der DC/DC-Wandlereinheit 16 frühzeitig zu erkennen. Außerdem ist es in der DC/DC-Wandlereinheit 16 mit dem Langsamstartmodus möglich, durch Einstellen der Einschaltzeit jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 im Fehlerbestimmungsmodus auf einen geeigneten Wert, den durch den Vollbrückenstromkreis 21 fließenden Überstrom von dem Zeitpunkt an, an dem ein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, bis zu dem Zeitpunkt zu dem die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler eine vorbestimmte Anzahl von Malen auftritt, zu reduzieren, und somit kann das Auftreten eines Sekundärfehlers unterdrückt werden.
Wenn ein abnormaler Zustand des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12 während des Betrieb des Schaltmodus erkannt wird, wechselt die bordeigene Ladevorrichtung 100 den Betriebsmodus von dem Schaltmodus in den Fehlerbestimmungsmodus und bestimmt, ob es einen Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 gibt. Als Ergebnis kann das Vorkommnis eines Sekundärfehlers aufgrund von Überstrom wie vorher beschrieben unterdrückt werden.
Wenn im Fehlerbestimmungsmodus bestimmt wird, dass ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht, wechselt die bordeigene Ladevorrichtung 100 den Betriebsmodus wieder in den Fehlerbestimmungsmodus und bestimmt, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht. Als Ergebnis ist es möglich eine fehlerhafte Erkennung eines Fehlers der DC/DC-Wandlereinheit 16 aufgrund eines flüchtigen Überstroms zu verhindern, wenn ein Kurzschlussfehler nicht in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt.
Der Fehlerbestimmungsmodus ist ein Betriebsmodus zur Bestimmung, ob ein Fehler in den mit der Seite hohen Potentials verbundenen Schaltelementen Q1 und Q3 und ob ein Fehler in den mit der Seite niedrigen Potentials verbundenen Schaltelementen Q2 und Q4 aus der Vielzahl der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, die in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 enthalten sind. In einem solchen Fehlerbestimmungsmodus ist es möglich zu spezifizieren, ob ein Fehlerpunkt in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 die Schaltelemente Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials oder die Schaltelemente Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials sind.
Zweites Ausführungsbeispiel Im Fehlerbestimmungsmodus bestimmt die bordeigene Ladevorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels, ob ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q1 und Q3 auf der Seite hohen Potentials und ob ein Kurzschlussfehler in den Schaltelementen Q2 und Q4 auf der Seite niedrigen Potentials besteht. In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine bordeigene Ladevorrichtung 100 beschrieben, die in einem Fehlerbestimmungsmodus bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler in jedem der Schaltelemente Q1 bis Q4 besteht. Da eine Schaltkreiskonfiguration oder dergleichen der bordeigenen Ladevorrichtung 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Schaltkreiskonfiguration im ersten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, erfolgt die Beschreibung mit Bezug auf die 1 und 2. Die Komponenten, die denen des ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, werden die gleichen Bezugszeichen zugeordnet und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Im Fehlerbestimmungsmodus des zweiten Ausführungsbeispiels versorgt eine Treiberschaltung 22 die Schaltelemente Q1 bis Q4 jeweils einmal mit Antriebsspannung. Konkret versorgt die Treiberschaltung 22 z. B. das Schaltelement Q4, das Schaltelement Q3, das Schaltelement Q2 und das Schaltelement Q1 nacheinander mit Antriebsspannung.
Die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht, durch Überwachung der Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Fehlerbestimmungsmodusbetriebs. Konkret bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q2 auftritt z. B. wenn Überstrom erkannt wird, wenn ein Treibersignal entsprechend dem Schaltelement Q1 ausgegeben wird. Die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q1 auftritt z. B. wenn Überstrom erkannt wird, wenn ein Treibersignal entsprechend dem Schaltelement Q2 ausgegeben wird. Die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q4 auftritt z. B. wenn Überstrom erkannt wird, wenn ein Treibersignal entsprechend dem Schaltelement Q3 ausgegeben wird. Die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q3 auftritt z. B. wenn Überstrom erkannt wird, wenn ein Treibersignal entsprechend dem Schaltelement Q4 ausgegeben wird.
Wenn durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, schaltet eine Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus einer DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus in einen Ladestoppmodus um. Außerdem, wenn von der Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wurde, dass es eine vorbestimmte Anzahl (z. B. dreimal) von aufeinander folgenden Kurzschlussfehler in demselben Schaltelement aus den Schaltelementen Q1 bis Q4 besteht, fixiert die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 auf den Ladestoppmodus und weißt eine Fehlersignalübertragungseinheit 35 an ein Fehlersignal zu übertragen.
Als nächstes wird der Betrieb der Steuereinheit 17 mit Bezug auf Ablaufdiagramm 6 erläutert. In 6 werden dieselben Referenzzeichen den Schritten zugeordnet, die denen im Ablaufdiagramm dem ersten in 3A dargestellten Ausführungsbeispiel ähneln, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Nach Schritt ST2 bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34 in Schritt ST3a, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 besteht, durch Überwachung der Ausgabe der Überstromerkennungsschaltung 24 während des Fehlerbestimmungsmodusbetriebs. Das heißt, die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, ob ein Kurzschlussfehler jedem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt. Die Fehlerbestimmungseinheit 34 gibt das Bestimmungsergebnis an die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 aus.
Wenn durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler in wenigstens einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt (JA in Schritt ST3a), schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus in den Ladestoppmodus in Schritt ST4 um.
Als nächstes greift die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 in Schritt ST5a auf die Bestimmungsergebnisse der Fehlerbestimmungseinheit 34 spätestens dreimal zu Schritt ST3a zu. Basierend auf den Bestimmungsergebnissen der Fehlerbestimmungseinheit 34, geht der von der Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 ausgeführte Prozess zurück zu Schritt ST1, wenn die Anzahl der Male, bei denen ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q1 auftritt, kleiner als drei ist, die Anzahl der Male, bei denen ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q2 auftritt, weniger als drei ist, die Anzahl der Male, bei denen ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q3 auftritt, weniger als drei ist, und die Anzahl der Male, bei denen ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q4 auftritt, weniger als drei ist (NEIN in Schritt ST5a).
Andererseits, wenn die Anzahl der Male, die die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt, dass ein Kurzschlussfehler in mindestens einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, gleich oder mehr als drei ist (JA in Schritt ST5a), wird der von der Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 ausgeführte Prozess auf Schritt ST6 gewechselt.
Der Betrieb, wenn durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass in keinem der Schaltelemente Q1 bis Q4 (NEIN in Schritt ST3a) ein Kurzschlussfehler auftritt, ist ähnlich wie der mit Bezug auf 3B und 3C im ersten Ausführungsbeispiel beschriebene, so dass die Darstellung und Beschreibung nicht wiederholt wird.
Als nächstes wird mit Bezug auf die 7 und 8 ein Beispiel des Betriebs des Schalt-Ausgangsschaltkreises 12 und der Steuereinheit 17 detailliert beschrieben.
7 ist ein Zeitdiagramm, das die Treibersignale, die den Schaltelementen Q1 bis Q4, An/Aus-Zuständen der Schaltelemente Q1 bis Q4, einer Markierung bezüglich des Bestimmungsergebnisses durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 und einem Gate-Abschaltsignal entsprechen, wenn kein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt. Da das Zeitdiagramm in dem anderen Betriebsmodus als der Fehlerbestimmungsmodus dem Zeitdiagramm des ersten in 4 dargestellten Ausführungsbeispiels ähnlich ist, wird die Beschreibung nicht wiederholt.
In dem Fehlerbestimmungsmodus gibt eine Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 erst das dem Schaltelement Q4 entsprechende Treibersignal aus, dann nacheinander das dem Schaltelement Q3 entsprechende Treibersignal, das dem Schaltelement Q2 entsprechende Treibersignal und das dem Schaltelement Q1 entsprechende Treibersignal aus. In Übereinstimmung mit den Treibersignalen werden das Schaltelement Q4, das Schaltelement Q3, das Schaltelement Q2 und das Schaltelement Q1 nacheinander mit Antriebsspannung versorgt. Als Ergebnis werden das Schaltelement Q4, das Schaltelement Q3, das Schaltelement Q2 und das Schaltelement Q1 nacheinander eingeschaltet. Die Einschaltzeit jedes der Schaltelemente Q1 bis Q4 ist z. B. auf 50 Millisekunden eingestellt.
Da kein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, kein Überstrom durch die Vollbrückenschaltung 21 fließt, sodass kein Überstrom von der Überstromerkennungsschaltung 24 erkannt werden kann. Als Ergebnis bestimmt die Fehlerbestimmungseinheit 34, dass es keinen Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 gibt. Die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 schaltet den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus auf den Langsamstartmodus um.
8 ist ein Zeitdiagramm, das die Treibersignale entsprechend der Schaltelemente Q1 bis Q4, die An/Aus-Zustände der Schaltelemente Q1 bis Q4, die Markierung bezüglich des Bestimmungsergebnisses durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 und das Gate-Abschaltsignal, wenn ein Kurzschlussfehler in dem Schaltelement Q2 auftritt anzeigt. Da das Zeitdiagramm in anderen Betriebsmodi als dem Fehlerbestimmungsmodus mit dem Zeitdiagramm des ersten in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels identisch ist, wird die Beschreibung nicht wiederholt.
Da ein Kurzschlussfehler im Schaltelement Q2 auftritt, befindet sich das Schaltelement Q2 in einem Zustand, der einem ständigen Einschalten entspricht, unabhängig davon, ob die Antriebsspannung zugeführt wird. Daher, wenn die Treibersignal-Ausgabeeinheit 32 im Fehlerbestimmungsmodus das dem Schaltelement Q1 entsprechende Treibersignal ausgibt, fließt ein Überstrom durch das durch die Zufuhr der Antriebsspannung eingeschaltete Schaltelement Q1 und das Schaltelement Q2, in dem der Kurzschlussfehler auftritt. Die Überstromerkennungsschaltung 24 erkennt den Überstrom und gibt das Gate-Abschaltsignal an die Treiberschaltung 22 aus. Als Ergebnis stoppt die Treiberschaltung 22 die Zufuhr der Antriebsspannung an das Schaltelement Q1 und als Ergebnis wird das Schaltelement Q1 ausgeschaltet. Außerdem schaltet die Fehlerbestimmungseinheit 34 die Markierung des Bestimmungsergebnisses ein und bestimmt, dass der Kurzschlussfehler in dem Schaltelement Q2 auftritt.
Als nächstes schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 von dem Fehlerbestimmungsmodus auf den Ladestoppmodus um. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 die Markierung der Fehlerbestimmungseinheit 34 zurück. Anschließend schaltet die Betriebsmodus-Einstellungseinheit 31 den Betriebsmodus der DC/DC-Wandlereinheit 16 hintereinander in den Ladestartmodus und den Fehlerbestimmungsmodus um. Wenn der Betriebsmodus in den Ladestartmodus gewechselt wird, bricht die Betriebsarten-Einstelleinheit 31 die Ausgabe des Gate-Abschaltsignals durch die Überstromerkennung 24 ab.
Auf diese Weise hat die bordeigene Ladevorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels den Fehlerbestimmungsmodus, der sich vom Schaltmodus unterscheidet, wie es in der bordeigenen Ladevorrichtung 100 des ersten Ausführungsbeispiels der Fall ist, und wenn das Laden der Antriebsbatterie 4 startet, arbeitet die bordeigene Ladevorrichtung 100 im Fehlerbestimmungsmodus vor dem Schaltmodus. Dadurch ist es möglich, das Auftreten eines sekundären Fehlers aufgrund des Überstroms zu unterdrücken, indem der Überstrom, der durch eine Vollbrückenschaltung 21 fließt, in einem Zeitraum von dem Zeitpunkt, an dem ein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 eine vorbestimmte Anzahl von Malen (z. B. dreimal) auftritt, reduziert wird. Darüber hinaus ist es im Vergleich zu einer herkömmlichen bordeigenen Ladevorrichtung, die den Fehlerbestimmungsmodus nicht umfasst, möglich, einen Fehler der DC/DC-Wandlereinheit 16 früher zu finden, indem die Zeit von dem Zeitpunkt, an dem ein Kurzschlussfehler in einem der Schaltelemente Q1 bis Q4 auftritt, bis zu dem Zeitpunkt, an dem durch die Fehlerbestimmungseinheit 34 bestimmt wird, dass ein Kurzschlussfehler eine vorbestimmte Anzahl von Malen (z.B. dreimal) auftritt.
Außerdem kann die bordeigene Ladevorrichtung 100 des zweiten Ausführungsbeispiels verschiedene Modifikationen übernehmen, die ähnlich zu denen im ersten Ausführungsbeispiel sind.
Wie vorher beschrieben wird im Fehlerbestimmungsmodus des zweiten Ausführungsbeispiels bestimmt, ob ein Fehler in jedem der Schaltelemente Q1 bis Q4 aus der Vielzahl von Schaltelementen Q1 bis Q4, die in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis 12 enthalten sind, auftritt. Dadurch ist es möglich, das Schaltelement festzulegen, bei dem ein Fehler in den Schaltelementen Q1 bis Q4 auftritt.
In der Erfindung der vorliegenden Anmeldung können Ausführungsbeispiele frei miteinander kombiniert werden, jede Komponente jedes Ausführungsbeispiels kann geändert oder im Rahmen der Erfindung weggelassen werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die bordeigene Ladevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann als eine bordeigene Ladevorrichtung für elektrische Fahrzeuge verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Externe Stromversorgung
2: Fahrzeug
3: Ladeanschluss
4: Antriebsbatterie
11: AC/DC-Wandlereinheit
12: Schalt-Ausgangsschaltkreis
13: Spannungswandlerschaltung
14: Gleichrichterschaltung
15: Glättungsschaltung
16: DC/DC-Wandlereinheit
17: Steuereinheit
21: Vollbrückenschaltung
22: Treiberschaltung
23: Stromerkennungsschaltung
24: Überstromerkennungsschaltung
31: Betriebsmodus-Einstellungseinheit
32: Treibersignal-Ausgabeeinheit
33: Abnormalitätserkennungseinheit
34: Fehlerbestimmungseinheit
35: Fehlersignalübertragungseinheit
100: bordeigene Ladevorrichtung
Q1, Q2, Q3, Q4: Schaltelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H10215578 A [0004]
JP 10215578 A [0004]

Claims

Bordeigene Ladevorrichtung umfassend: eine DC/DC-Wandlereinheit einschließlich eines Schalt-Ausgangsschaltkreises; und eine Steuereinheit, die in der Lage ist, einen Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung zwischen einem Schaltmodus, in dem ein Ausgangsbetrieb durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis ausgeführt wird, und einem Fehlerbestimmungsmodus, in dem in einem Zustand, in dem der Ausgangsbetrieb gestoppt ist, bestimmt wird, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangskreis vorliegt, umzuschalten, wobei die bordeigene Ladevorrichtung, wenn ein Ladevorgang einer Antriebsbatterie des Fahrzeugs gestartet wird, vor dem Schaltmodus in dem Fehlerbestimmungsmodus arbeitet, und der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung in den Schaltmodus wechselt, wenn bestimmt wird, dass kein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis vorliegt.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei, wenn ein abnormaler Zustand des Schalt-Ausgangsschaltkreises während des Betriebs im Schaltmodus erkannt wird, der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung von dem Schaltmodus in den Fehlerbestimmungsmodus wechselt, in welchem bestimmt wird, ob es einen Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis gibt.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei, wenn im Fehlerbestimmungsmodus bestimmt wird, dass ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis besteht, der Betriebsmodus der bordeigenen Ladevorrichtung wieder in den Fehlerbestimmungsmodus wechselt und die bordeigene Ladevorrichtung bestimmt, ob ein Fehler in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis vorliegt.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fehlerbestimmungsmodus die bordeigene Ladevorrichtung bestimmt, ob unter einer Vielzahl von in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis enthaltenen Schaltelementen ein Fehler in einem Schaltelement vorliegt, das an eine Seite hohen Potentials angeschlossen ist, und bestimmt, ob ein Fehler in einem Schaltelement vorliegt, das an eine Seite niedrigen Potentials angeschlossen ist.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fehlerbestimmungsmodus die bordeigene Ladevorrichtung in jedem Schaltelement unter einer Vielzahl von in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis enthaltenen Schaltelementen bestimmt, ob ein Fehler vorliegt.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Schaltmodus einen Langsamstartmodus, in dem ein Wert eines Tastverhältnisses im Ausgangsbetrieb allmählich zunimmt, und einen Dauerzustand-Schaltmodus umfasst, der ein Betriebsmodus ist, in den aus dem Langsamstartmodus gewechselt wird und in dem der Wert des Tastverhältnisses ein konstanter Wert ist.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei in dem Langsamstartmodus ein unterer Grenzwert des Tastverhältnisses auf einen Wert größer als 0 % und kleiner als 10 % eingestellt ist und ein oberer Grenzwert des Tastverhältnisses auf einen Wert größer als 40 % und kleiner als 50 % eingestellt ist.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in dem Fehlerbestimmungsmodus eine Ein-Zeit für jedes der in dem Schalt-Ausgangsschaltkreis enthaltenen Schaltelemente auf einen solchen Wert eingestellt ist, dass durch den Schalt-Ausgangsschaltkreis fließender Überstrom erkannt werden kann und ein Temperaturanstiegswert des Schaltelements aufgrund des Überstroms, gleich oder niedriger als ein Referenzwert ist.
Bordeigene Ladevorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Ein-Zeit auf 50 Millisekunden eingestellt ist.