DE102013223095A1

DE102013223095A1 - Erkennung von erdschluss und hochspannungs-wechselstrom-systemableitung in hybrid-/elektrofahrzeugen

Info

Publication number: DE102013223095A1
Application number: DE102013223095.8A
Authority: DE
Inventors: Yuqing Tang; Hongjie Wu
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2014-05-15
Also published as: CN103823148B; US9274158B2; US20140132278A1; CN103823148A

Abstract

Vorrichtungen und Verfahren zur Erkennung eines Erdschlusses auf einer Gleichstromseite sowie auf einer Wechselstromseite eines Wechselrichters werden vorgestellt. Ein Erkennungsmittel kann einen Durchlass- und Gegenstrom empfangen und basierend auf der Differenz zwischen ihnen einen induzierten Strom bereitstellen. Ein Parameter, der mit dem induzierten Strom assoziiert ist, oder ein Parameter, der mit einer Spannung assoziiert ist, die durch die Leitung des induzierten Stroms durch eine Vorrichtung erzeugt wird, kann zum Erkennen eines Erdschlusses verwendet werden. Außerdem kann ein Erkennungsmittel zum Empfangen eines Ausgleichsstroms konfiguriert sein und eine resultierende Spannung an dem Erkennungsmittel kann zur Fehlererkennung verwendet werden. Ein Erkennungsmittel kann auf der Gleichstromseite eines Wechselrichters oder auf der Wechselstromseite des Wechselrichters angeordnet sein. Vorrichtungen und Verfahren können zum Erkennen eines Ableitwechselstroms, der durch einen Erdschluss verursacht wird, konfiguriert sein.

Description

Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen die Fehlererkennung in Elektrofahrzeugen und genauer die Erkennung einer Hochspannungs-Wechselstrom-Systemableitung.
Elektro- und Hybridelektrofahrzeuge verwenden eine Hochspannungs-(HV)-Energiespeichervorrichtung (ESD) wie eine Hochspannungstraktionsbatterie und ein Leistungsumwandlungssystem, um einem Motor eine Wechselstrom-(AC)-Ausgabe bereitzustellen. Mit einer angemessen hohen Spannung kann die HV-ESD Leistung bereitstellen, um Antriebsvorgänge des Fahrzeugs zu unterstützen, wodurch seine Abhängigkeit von einem mit fossilen Brennstoffen betriebenen Verbrennungsmotors verringert wird. Da die HV-ESD zum Bereitstellen von Antriebsleistung konzipiert ist, kann sie eine erheblich höhere Spannung haben als eine standardmäßige Fahrzeughilfsbatterie, die zum Betreiben von Niederspannungs-Fahrzeugsystemen verwendet wird. Daher sind ein HV-ESD und seine positiven und negativen Schienen typischerweise von Niederspannungssystemen des Fahrzeugs isoliert. Darüber hinaus ist eine HV-ESD im Gegensatz zu der Hilfsbatterie als Vorsichtsmaßnahme üblicherweise nicht an einer Fahrzeugkarosserie geerdet, sondern ist stattdessen in einer isolierten Rückleitung konfiguriert. Trotz größter Bemühungen zur Isolierung der HV-ESD und des HV-Wechselstromsystems kann elektrischer Strom gelegentlich durch einen unbeabsichtigten Pfad fließen. Zum Beispiel kann ein Kurzschluss oder eine impedanzarme Verbindung, d. h. ein Erdschluss zwischen einem Motorwechselstrom und einer Karosserie auftreten. In diesem Fall kann die Fahrzeugausrüstung, die mit den Hochspannungsbussen gekoppelt ist, extremen Spannungs- und Stromschwankungen ausgesetzt sein und sogar erheblich beschädigt werden.
In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren und Systeme vorgeschlagen, um Fehler in dem Elektrosystem eines Fahrzeugs zu erkennen. Zum Beispiel lehrt die US-Patentschrift Nr. 5382946 , erteilt an Gale (nachstehend „Gale“), ein Verfahren und eine Schaltung zum Messen des Kriechstreckenwiderstandes in einem Elektrofahrzeug mit einer isolierten Hochspannungs-Traktionsbatterie und einer Hilfsbatterie, die an dem Fahrzeug geerdet ist. Die Schaltung arbeitet durch periodisches Anwenden eines ausgewählten Anregungssignals und Vergleichen der Spannung, die durch das Anregungssignal an einem Energiespeicherelement induziert wird, mit einer ausgewählten Referenzspannung während eines ausgewählten Zeitraums. Eine alternative Ausführungsform stellt eine Schaltung bereit, die durch Anwenden eines periodischen Anregungssignals und Vergleichen der Phasenverschiebung der Spannung, die an einem Energiespeicherelement induziert wird, mit der Phasenverschiebung eines Signals, das aus dem Anregungssignal abgeleitet wird, betrieben wird. Wenngleich die von Gale vorgeschlagenen Lösungen zweckdienlich sind, betreffen sie hauptsächlich die Erkennung einer Ableitung zwischen einer Traktionsbatterie und einer Hilfsbatterie, die an dem Fahrzeug geerdet ist. Die Ableitung aus dem Wechselstromsystem eines Fahrzeugs wie die Ableitung an dem Ausgang eines Wechselrichters in eine Karosserie wird nicht angesprochen.
Im Gegensatz zu Gale haben andere Vorschläge die Wechselstromableitung berücksichtigt. Zum Beispiel schlägt die US-Patentschrift Nr. 6,856,137 , erteilt an Roden et al. (nachstehend „Roden“), ein Wechselstrom-Erdschluss-Detektorsystem vor, das ein Wechselstromsignal erfasst, das einen unbeabsichtigten elektrischen Pfad zwischen einer Last, die von einer Leistungsquelle angetrieben wird, und einem Referenzpotential unter Verwendung einer kapazitiv gekoppelten Schaltung anzeigt. Ein erster elektrischer Leiter ist mit einem ersten Anschluss der Stromquelle gekoppelt und ein zweiter elektrischer Leiter ist mit einem zweiten Anschluss der Stromquelle gekoppelt. Ein Schaltmechanismus, der mit dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter gekoppelt ist, ist zum abwechselnden Verbinden einer Phase der Last mit dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Schalthäufigkeit betriebswirksam, wodurch während des normalen Betriebs Spannungen, die sich an dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter aufbauen, in Bezug auf ein Referenzpotential im Wesentlichen konstant sind. Sollte der unbeabsichtigte elektrische Pfad mindestens einer Phase der Last mit dem Referenzpotential auftreten, bauen sich zeitlich variierende Spannungen an dem ersten elektrischen Leiter und dem zweiten elektrischen Leiter auf, die mit der Schalthäufigkeit assoziiert sind. Ein Fehlerdetektor erfasst die Gegenwart einer Rechteckspannung, die durch den Fehler durch eine kapazitive/resistive Reihenschaltung bewirkt wird. Roden lehrt auch, dass eine Hochspannungsisolierung durch einen Messkondensator oder Transformator erfolgen kann, während die Spannungsveränderung gemessen wird, die die Erdschlussbedingung anzeigt. Roden lehrt somit die Erkennung einer zeitlich variierenden Spannung an einem Gleichstrombus, um einen Erdschluss zu erkennen.
Die US-Patentschrift Nr. 7443643 , erteilt an Kubo (nachstehend „Kubo“), lehrt eine Wechselrichtervorrichtung, die eine Erdschluss-Erkennungsschaltung, die zwischen einer negativen Leitung der Batterie und der Fahrzeugkarosserie verbunden ist, und eine Steuerung umfasst, wobei die Erdschluss-Erkennungsschaltung eine Reihenschaltung eines Widerstandselements und eines Kondensatorelements oder eine Reihenschaltung mehrerer Widerstandselemente aufweist und ein Potential an einem Verbindungspunkt der Elemente in die Steuerung eingegeben wird, um einen Erdschluss zu erkennen. Die Erdschluss-Erkennungsschaltung von Kubo wird zwischen der negativen Leitung der Batterie und der Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Wechselrichtervorrichtung von Kubo bestimmt, dass ein Erdschluss in der negativen Leitung der Batterie aufgetreten ist, wenn das Eingangspotential abgenommen hat, und bestimmt, dass ein Erdschluss in einer positiven Leitung der Batterie oder in einem Ausgang des Wechselrichters aufgetreten ist, wenn das Eingangspotential zugenommen hat.
Als letztes Beispiel lehrt die US-Patentschrift Nr. 8022710 , erteilt an Ivan et al. (nachstehend „Ivan“), Verfahren zur Wechselstromfehlerkerkennung. Im Allgemeinen lehrt Ivan ein Verfahren zum Erkennen eines Wechselstromfehlers, der von einem Modul verursacht wird, das mit einem Bus eines Hybrid-/Elektroantriebsstrangsystems gekoppelt ist. Wenn ein Hochspannungs-Gleichstrom-Eingangssignal von dem Bus empfangen wird, wird die Spannungskomponente im Differenzmodus aus dem Hochspannungs-Gleichstrom-Eingangssignal entfernt, um ein Wechselstrom-Spannungssignal im gemeinsamen Modus zu erzeugen. Eine Größe des Wechselstrom-Spannungssignals im gemeinsamen Modus wird gemessen und es wird ermittelt, ob die gemessene Größe des Wechselstrom-Spannungssignals im gemeinsamen Modus größer als oder gleich einer Fehlererkennungs-Schwellenspannung ist. Somit lehrt Ivan die Erkennung und Entfernung einer Spannung im Differentialmodus aus einem Wechselstrom-Eingangssignal.
Wirtschaftliche Verfahren und Schaltungen zum Erkennen von Erdschlüssen, insbesondere denjenigen, die eine Wechselstromableitung in dem Elektroantriebssystem eines Fahrzeugs verursachen, werden vorgestellt. Ein Verfahren zur Fehlererkennung kann das Bereitstellen einer Spannung einem Wechselrichter, das Bereitstellen eines Wechselstroms aus dem Wechselrichter einer Maschine, das Empfangen eines Stroms einer ersten Richtung und eines Stroms einer entgegengesetzten Richtung an einem Erkennungsmittel und das Verwenden der Differenz zwischen dem Strom der ersten Richtung und dem Strom der entgegengesetzten Richtung zur Erkennung eines Erdschlusses beinhalten. In einem Ausführungsbeispiel kann das Empfangen eines Stroms einer ersten Richtung und eines Stroms einer entgegengesetzten Richtung das Empfangen von Strömen wechselnder Phase durch einen Kern mit einem Abschnitt umfassen, der in einer Spule, an nur einer Spule oder an drei separaten Spulen umwickelt ist. Als weiteres Beispiel kann das Empfangen eines Stroms einer ersten Richtung und eines Stroms einer entgegengesetzten Richtung das Empfangen eines positiven Gleichstrombusses und eines negativen Gleichstrombusses von einem Kern mit einem Abschnitt, der von einer Spule eingewickelt ist, oder einfach das Empfangen der positiven und negativen Gleichstrombusse von dem Zentrum einer Spule umfassen. Beispielsweise kann das Verwenden eines induzierten Stroms zur Erkennung eines Erdschlusses das Vergleichen eines Parameters, der mit einem induzierten Strom assoziiert ist, mit einem vorbestimmten Schwellenwert oder Verwenden des Parameters in anderen Entscheidungsfindungsschemata umfassen. In einem weiteren beispielhaften Verfahren kann das Verwenden eines induzierten Stroms zur Erkennung eines Erdschlusses das Verwenden eines Parameters umfassen, der mit einer Spannung an einer Vorrichtung, die zum Empfangen des induzierten Stroms konfiguriert ist, assoziiert ist.
Eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses kann eine Energiespeichervorrichtung (ESD), die zum Bereitstellen einer Spannung konfiguriert ist, einen Wechselrichter, der mit der ESD gekoppelt und zum Bereitstellen von Wechselstrom konfiguriert ist, ein Erkennungsmittel, das zum Empfangen eines Stroms einer ersten Richtung und einer entgegengesetzten Richtung konfiguriert ist, und ein Fehlerermittlungsmodul (FDM) aufweisen, das zum Verwenden der Differenz zwischen dem Strom der ersten Richtung und dem Strom der entgegengesetzten Richtung zur Erkennung des Erdschlusses konfiguriert ist. Zum Beispiel kann ein Erkennungsmittel ein elektromagnetisches Erkennungsmittel wie eine oder mehrere Spulen oder einen von einer Spule umwickelten Kern umfassen. Eine beispielhafte Erdschluss-Erkennungsschaltung kann eine ESD, einen Wechselrichter, der mit der ESD gekoppelt und zum Bereitstellen von Wechselstrom konfiguriert ist, ein Erkennungsmittel, das zum Empfangen eines Stroms einer ersten Richtung und einer entgegengesetzten Richtung und zum Bereitstellen eines induzierten Stroms konfiguriert ist, wobei die Schaltung zur Verwendung des induzierten Stroms zur Erkennung eines Erdschlusses konfiguriert ist. Zum Beispiel kann eine Schaltung zum Erkennen einer Wechselstromableitung konfiguriert sein, um die Gegenwart eines Erdschlusses zu erkennen.
In einem beispielhaften Verfahren kann ein Ausgleichsstrom, der durch die Wechselstromableitung verursacht wird, zum Erkennen der Gegenwart des Erdschlusses verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Verfahren das Bereitstellen einer Spannung aus einer ESD einem Wechselrichter, das Bereitstellen eines Wechselstroms aus dem Wechselrichter einer elektrischen Maschine, das Empfangen eines Ausgleichsstroms an einem Erkennungsmittel, das zwischen der ESD und dem Wechselrichtereingang angeordnet ist, und das Verwenden des Ausgleichsstroms zur Erkennung eines Erdschlusses beinhalten. Ein Verfahren kann auch das Erkennen einer Spannung an dem Erkennungsmittel, verursacht durch die Leitung des Ausgleichsstroms, und das Verwenden der Spannung zur Erkennung der Gegenwart eines Erdschlusses beinhalten.
Eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses kann eine ESD, die zum Bereitstellen einer Gleichspannung konfiguriert ist, einen Wechselrichter, der mit der ESD gekoppelt und zum Bereitstellen eines Wechselstroms einer elektrischen Maschine konfiguriert ist, und ein Erkennungsmittel aufweisen, das zwischen der ESD und dem Wechselrichtereingang angeordnet ist. Das Erkennungsmittel kann zum Empfangen eines Ausgleichsstroms konfiguriert sein, der durch die Ableitung des Wechselstroms erzeugt werden kann. Zum Beispiel kann das Erkennungsmittel als ein Widerstand ausgeführt sein, der mit einem Erdpotential und einer Y-Kondensator-Schaltungsabzweigung gekoppelt ist. Eine beispielhafte Schaltung kann ferner ein Fehlerermittlungsmodul aufweisen, das zum Verwenden einer Spannung an dem Erkennungsmittel zur Erkennung eines Erdschlusses konfiguriert ist.
Es zeigen:
1 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
2 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
3 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
4 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
5 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
6 eine beispielhafte Schaltung zum Erkennen eines Erdschlusses.
7 ein beispielhaftes Verfahren zum Erkennen eines Erdschlusses.
8 ein beispielhaftes Verfahren zum Erkennen eines Erdschlusses.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden wie vorgeschrieben offenbart. Die verschiedenen Ausführungsformen sollen nicht einschränkende Beispiele von verschiedenen Arten der Umsetzung der Erfindung sein, und man wird verstehen, dass die Erfindung in alternativen Formen ausgeführt werden kann. Die vorliegende Erfindung wird hierin mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, wobei gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente in den verschiedenen Figuren bezeichnen, in denen Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, einige Merkmale können übertrieben groß oder klein dargestellt sein, um Details bestimmter Elemente hervorzuheben, während andere zugehörige Elemente möglicherweise ausgelassen sind, um eine Verschleierung der neuen Aspekte zu verhindern. Die spezifischen, hierin offenbarten, strukturellen und funktionellen Details sind daher nicht als einschränkend auszulegen, sondern nur als repräsentative Grundlage, um einen Fachmann verschiedene Anwendungen der vorliegenden Erfindung zu lehren. Wenngleich beispielsweise Ausführungsbeispiele im Kontext eines Fahrzeugs erläutert sind, wird man verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese bestimmte Anordnung eingeschränkt ist. Außerdem können Vorgänge, die als Teil eines Verfahrens oder Prozesses beschrieben sind, aus Gründen der Lehre der Praxis der Erfindung in einer bestimmten Abfolge beschrieben sein. Allerdings soll eine solche Beschreibung nicht als die Erfindung auf eine bestimmte beispielhafte Abfolge einschränkend ausgelegt werden, da die Vorgänge gleichzeitig oder in anderen Abfolgen ausgeführt werden können.
Wie durch die mehreren hierin bereitgestellten Beispiele dargestellt, kann die Erfindung durch verschiedene Verfahren und Schaltungen ausgeführt werden. In einem Ausführungsbeispiel wird eine Wechselstromableitung erkannt, um einen Erdschluss zu erkennen. Die Ableitung von Wechselstrom an einem Ausgang oder der Wechselstromseite eines Wechselrichters kann einen Ausgleichsstrom an einer Eingangsseite eines Wechselrichters über ein gemeinsames Erdpotential erzeugen. Dementsprechend kann eine Fehlererkennungsschaltung ein Erkennungsmittel aufweisen, das an der Eingangsseite eines Wechselrichters oder der Ausgangsseite eines Wechselrichters angeordnet sein kann. In einem Ausführungsbeispiel kann eine Fehlererkennungsschaltung ein Erkennungsmittel in Form einer elektromagnetischen Vorrichtung aufweisen, die zum Bereitstellen eines induzierten Stroms konfiguriert ist. Das Erkennen eines induzierten Stroms, Parametrisieren, Filtern und/oder Verarbeiten davon, sowie das Verwenden von Entscheidungsfindungsalgorithmen unter Verwendung des Parameters kann zur Ermittlung dessen, dass ein Erdschluss vorliegt, beitragen. Zum Beispiel kann eine Fehlererkennungsschaltung ein Erkennungsmittel aufweisen, das zum Empfangen eines Ausgleichsstroms konfiguriert ist. Eine beispielhafte Schaltung kann ein Erkennungsmittel aufweisen, das zum Empfangen eines Ausgleichsstroms an einer Eingangsseite eines Wechselrichters konfiguriert ist, der aus der Ableitung eines Wechselstroms an der Ausgangseite des Wechselrichters resultiert. Ein Parameter, der entweder mit induziertem Strom oder Ausgleichsstrom assoziiert ist, kann zum Ermitteln dessen verwendet werden, ob ein Erdschluss vorliegt. Eine Fehlererkennungsschaltung kann zum Erkennen von Erdschlüssen auf der Gleichstromseite eines Wechselrichters sowie auf der Wechselstromseite eines Wechselrichters konfiguriert sein.
In Bezug auf die verschiedenen Zeichnungen, in denen sich in den verschiedenen Ansichten ähnliche Bezugzeichen auf ähnliche Elemente beziehen, stellt 1 eine beispielhafte Schaltung 10 zum Erkennen der Gegenwart eines Erdschlusses dar. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann die Schaltung 10 in einem Elektroantriebssystem für ein Elektro- oder Hybridelektrofahrzeug verwendet werden. Die beispielhafte Schaltung 10 kann eine Gleichstrom-Energiespeichervorrichtung (ESD) 12 aufweisen, die mit einem Wechselrichter 14 gekoppelt ist, der zum Bereitstellen von Wechselstrom einer elektrischen Maschine 16 konfiguriert ist. Eine Wechselstromableitung ist durch den Ableitstrom I_L, einem unerwünschten Stromweg zu einem Referenz- oder Erdpotential 20, repräsentiert. In einem Ausführungsbeispiel kann das Erdpotential 20 als eine Fahrzeugkarosserie ausgeführt sein. Ein Erkennungsmittel 22 kann zum Erkennen der Gegenwart des Ableitstroms I_L konfiguriert sein. Zum Beispiel kann das Erkennungsmittel 22 als eine elektromagnetische Vorrichtung ausgeführt sein, die zum Bereitstellen eines induzierten Stroms konfiguriert ist. Das Erkennungsmittel 22 kann mit einem Fehlerermittlungsmodul (FDM) 28 gekoppelt sein. Zum Beispiel kann das FDM 28 konfiguriert sein, um mit einer Steuerung 30 für den Wechselrichter 14 zusammenzuwirken.
In einem Ausführungsbeispiel kann die ESD 12 eine Hochspannungsvorrichtung umfassen, die zum Bereitstellen einer Gleichspannung von rund 300 V dem Wechselrichter 14 konfiguriert ist. Die ESD 12 kann als eine Batterie oder Batteriebank, Kondensatorbank oder als eine beliebige andere Vorrichtung ausgeführt sein, die zum Speichern von Energie und Bereitstellen einer ausreichend hohen Spannung zum Antreiben der elektrischen Maschine 16 konfiguriert ist. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann die ESD 12 in Form einer Lithiumionen-Traktionsbatterie vorliegen, die zum Bereitstellen einer Spannung von 300 V oder mehr zum Antreiben eines Elektromotors für ein Kraftfahrzeug konfiguriert ist. Die ESD 12 kann mit dem Wechselrichter 14 durch einen positiven Gleichstrombus 32 und einen negativen Gleichstrombus 34 gekoppelt sein.
In einer beispielhaften Schaltung kann der Wechselrichter 14 mehrere Schaltelemente Q1 bis Q6 umfassen, die von der Steuerung 30 einzeln gesteuert werden können, um der Maschine 16 einen Dreiphasen-Wechselstrom bereitzustellen. Zum Beispiel können die Schaltelemente Q1 bis Q6 leistungselektronische Vorrichtungen wie Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFET) oder Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBT) umfassen, die zum Erzeugen von Phasenströmen I_A, I_B und I_C konfiguriert und gesteuert sind, die zwischen dem Wechselrichter 14 und der elektrischen Maschine 16 fließen können.
In einer beispielhaften Schaltung kann die elektrische Maschine 16 als ein Permanentmagnet-Synchronmotor (PMSM) ausgeführt sein, der zum Antreiben einer Last konfiguriert ist. Zum Beispiel kann ein PMSM zum Antreiben einer Fahrzeugradachse durch eine Leistungsübertragseinheit und Differential (nicht dargestellt) an dem Fahrzeug konfiguriert sein. Es wird in Betracht gezogen, dass die elektrische Maschine 16 als ein Motor, der elektrische Energie in kinetische Energie umwandelt, oder als ein Generator fungieren kann, der kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt. Die elektrische Maschine 16 kann eine erste Wicklung 17, die zum Empfangen des Phasenstroms I_A konfiguriert ist, eine zweite Wicklung 18, die zum Empfangen des Phasenstroms I_B konfiguriert ist, und eine dritte Wicklung 19 aufweisen, die zum Empfangen des Phasenstroms I_C konfiguriert ist. Ein Dreiphasenkabel (nicht dargestellt) oder drei separate Kabel können zum Schützen, Sichern und Isolieren der Phasenströme zwischen dem Wechselrichter 14 und der elektrischen Maschine 16 konfiguriert sein. Trotz größter gegenteiliger Bemühungen kann eine Ableitung der Wechselströme auftreten, zum Beispiel kann ein Kurzschluss oder eine niederohmige Schaltung zwischen einem Phasenstromleiter und einer Fahrzeugkarosserie auftreten. Wenngleich die vorliegende Erfindung in 1 als eine Ableitung des I_C-Stroms dargestellt ist, wird man verstehen, dass sie die Ableitung beliebiger der Phasenströme I_A bis I_C betrifft. Da eine Fahrzeugkarosserie ein gemeinsames Erdpotential für andere Fahrzeugmodule bereitstellen kann, kann ein unerwünschter Stromweg zu der Karosserie die Funktionsweise einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten negativ beeinflussen. Niederspannungsmodule können für die nachteiligen Auswirkungen von Wechselstrom-Erdschlüssen besonders anfällig sein.
Das Erkennungsmittel 22 kann als eine elektromagnetische Vorrichtung ausgeführt sein, die zum Empfangen der Phasenströme I_A bis I_C konfiguriert ist. Bei einem Normalbetrieb weisen die Ströme I_A bis I_C Größen und Phasen auf, die es ihnen ermöglichen, einander aufzuheben, was bedeutet, dass der Strom, der von dem Wechselrichter 14 zu der Maschine 16 fließt, nämlich die Phasenströme I_A und I_B, dem Strom entspricht, der von der Maschine 16 zu dem Wechselrichter 14 fließt, hier als I_C dargestellt, sodass sich der Nettostromfluss auf null beläuft. Wenn jedoch eine Ableitung des Wechselstroms vorliegt, ist der Stromfluss in eine Richtung geringer als der Stromfluss in die entgegengesetzte Richtung. Zum Beispiel geht man von der Annahme aus, dass zu einem Zeitpunkt t die Richtung der Phasenströme I_A bis I_C durch die Pfeile angegeben ist, denen sie in 1 zugeordnet sind. Wenn die Ableitung des I_C-Phasenstroms auftritt, fließt weniger Strom zu dem Wechselrichter 14 als zu der Maschine 16. In dem Beispiel aus 1 umfasst das Erkennungsmittel 22 eine elektromagnetische Vorrichtung, die hier als ein magnetischer Kern 24 ausgeführt ist, der eine Sekundärwicklung oder Spule 26 aufweist. Zum Beispiel kann der Kern 24 ferromagnetische Materialien umfassen und unterschiedlich geformt sein. Zum Beispiel kann der Kern 24 entsprechend dem Stand der Technik in Form eines Zylinderstabs oder in Form eines „I“-, „C“-, „U“- oder „E“-Kerns, eines Schalenkerns, eines toroidalen Kerns, eines Ringkerns oder eines planaren Kerns vorliegen. Dementsprechend können die Größe und die Form der Öffnung, durch welche die Ströme I1 bis I3 von dem Kern 24 empfangen werden, variieren. Außerdem kann der Kern 24 verschiedene Zusammensetzungen wie beispielsweise, jedoch ohne Einschränkung, Eisen, Eisenlegierung, Weicheisen, Carbonyleisen und Ferritkeramikmaterialien aufweisen. Der Nettostrom durch den Kern 24 verursacht einen induzierten Strom in der Spule 26. Eine erste Elektrode 25 und eine zweite Elektrode 27 können sich von der Spule 26 erstrecken, um dem FDM 28 einen induzierten Strom bereitzustellen.
Das FDM 28 kann Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon, einschließlich einer Analog- und/oder Digitalschaltung einschließen. Das FDM 28 kann beispielsweise einen oder mehrere Filter, Verstärker, Komparatoren, Sensoren und/oder andere Schaltungselemente sowie eine Logik aufweisen, um einen Parameter bereitzustellen, der mit einem induzierten Strom assoziiert ist, und/oder um zu ermitteln, ob ein Erdschluss vorhanden ist. Zum Beispiel kann ein Parameter direkt mit einem induzierten Strom in Beziehung gesetzt werden, der für eine Differenz zwischen entgegengesetzten Strömen steht, oder kann mit einer Spannung in Beziehung gesetzt werden, die von einer Vorrichtung wie einem Widerstand bereitgestellt wird, der den induzierten Strom empfängt. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann das FDM 28 zum Vergleichen eines Parameters, der mit einem induzierten Strom assoziiert ist, mit einem vorbestimmten Wert oder Wertebereich und zum Bereitstellen eines Fehlersignals, wenn ein Parameter einen Schwellenwert überschreitet oder anderweitig nicht in den akzeptablen Bereich fällt, konfiguriert sein. Zum Beispiel kann das FDM 28 zum Vergleichen der Größe des induzierten Stroms, der von der Spule 26 bereitgestellt wird, mit einem vorbestimmten Schwellenwert konfiguriert sein. In einem Ausführungsbeispiel kann das FDM 28 einen Spezialmikroprozessor aufweisen, der zum Ausführen des Filterns, der Mittelwertbildung, der Entscheidungsfindung und anderer Fehlerermittlungsfunktionen mittels eines oder mehrerer Parameter, die mit einem induzierten Strom assoziiert sind, oder mit einer Spannung, die auf einem induzierten Strom basiert, zur Erkennung eines Erdschlusses und zur Bereitstellung eines Fehlersignals konfiguriert sein.
Wie in 1 dargestellt, kann das FDM 28 in einem Ausführungsbeispiel als ein Modul arbeiten, das an einer Steuerung 30, die zum Bereitstellen von Antriebssignalen für die Schalter Q1 bis Q6 konfiguriert ist, ausgeführt wird oder zum anderweitigen Zusammenwirken mit dieser konfiguriert ist. Zum Beispiel kann die Steuerung 30 Hardware, Software, Firmware oder eine Kombination davon umfassen und kann zum Verwenden einer Pulsbreitenmodulation zum abwechselnden Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtungen Q1 bis Q6 und zur Bereitstellung der Phasenströme I_A bis I_C konfiguriert sein. Zum Beispiel kann die Steuerung 30 eine Mikrosteuerung umfassen, die zum Zusammenwirken mit dem FDM 28 konfiguriert ist. In einem Ausführungsbeispiel kann die Steuerung 30 zum Bereitstellen eines Fehlersignals als Reaktion auf eine Ermittlung durch das FDM 28, dass ein Erdschluss vorliegt, konfiguriert sein. Die Erfindung kann in einem System ausgeführt sein, in dem die Steuerung 30 als Reaktion auf eine Erdschlusserkennung für den Abschaltbetrieb des Wechselrichters 14 konfiguriert sein kann.
Mit erneutem Bezug auf 1 kann die beispielhafte Schaltung 10 ferner einen Zwischenkreiskondensator C_L an dem Eingang zu dem Wechselrichter 14 zwischen den positiven und negativen Gleichstrombussen 32, 34 aufweisen. Der Zwischenkreiskondensator C_L kann als ein Elektrolytkondensator, ein Folienkondensator oder als ein Kondensator eines anderen Typs ausgeführt sein. Die Funktionen des Zwischenkreiskondensators C_L können zum Ausführen einer Entkopplung der Induktivitätseffekte aus der ESD 12 zu dem Wechselrichter 14 sowie zur Bereitstellung eines niederohmigen Weges für Welligkeitsströme konfiguriert sein, die mit einem hart geschalteten Wechselrichter 14 assoziiert sind. Durch Absorbieren eines hohen Welligkeitsstroms, der von dem Wechselrichter 14 erzeugt wird, kann der Kondensator C_L eine schnelle Variation von Spannung/Strom an einem Gleichstromeingangsanschluss des Wechselrichters unterdrücken, sodass eine Glättungsfunktion bereitgestellt wird, die den Betrieb des Wechselrichters 14 verbessern und die ESD 12 schützen kann.
Eine beispielhafte Schaltung kann ferner eine Y-Kondensator-Schaltungsabzweigung 36 aufweisen, die einen ersten Kondensator C₁ und einen zweiten Kondensator C₂ umfasst. Die Y-Kondensator-Schaltungsabzweigung 36 kann zum Unterdrücken von Schaltrauschen des Wechselrichters 14 konfiguriert sein. Schaltelemente des Wechselrichters 14 können bei einer hohen Schalthäufigkeit ein- und ausgeschaltet werden. Leider kann sich die hohe Schalthäufigkeit erheblich auf die Leistung der elektromagnetischen Wellen des Wechselrichters 14 und das Fahrzeug auswirken, in dem er verwendet wird. Schaltrauschen, das an dem Wechselrichter erzeugt wird, kann über eine Befestigungsklammer des Wechselrichters auf eine Fahrzeugkarosserie übertragen werden und kann auch von dem Fahrzeugmotor übertragen werden. Die Y- Kondensatorabzweigung 36 kann mit dem Erdpotential 20, zum Beispiel einer Fahrzeugkarosserie über den Knoten 37 gekoppelt sein, sodass die Kondensatoren C₁ und C₂ einen gewissen Grad an Rauschunterdrückung bereitstellen.
2 stellt eine beispielhafte Fehlererkennungsschaltung 40 dar, in der das Erkennungsmittel 22 wieder als eine elektromagnetische Vorrichtung ausgeführt ist, dieses Mal nämlich als eine einfache Spule 29, die zum Empfangen der Phasenströme I_A bis I_C durch den Luftraum darin konfiguriert ist. Wieder führt ein Ungleichgewicht der Phasenströme I_A bis I_C zu einem Nettostrom durch den inneren Luftraum der Spule 29, was einen induzierten Strom in der Spule 29 verursacht. Das FDM 28 kann zum Verwenden eines Parameters, der mit dem induzierten Strom assoziiert ist, wie einer Stromgröße konfiguriert sein, um das Vorliegen eines Erdschlusses zu ermitteln. Zum Beispiel kann das FDM 28 den Parameter mit einem vorbestimmten Wert oder Wertebereich vergleichen. In einem Ausführungsbeispiel kann das FDM 28 zum Ausführen einer oder mehrerer Entscheidungsfindungsalgorithmen unter Verwendung eines Parameters konfiguriert sein, der mit einem induzierten Strom assoziiert ist.
3 stellt eine beispielhafte Fehlererkennungsschaltung 50 dar. Das Erkennungsmittel 22 ist wieder als eine elektromagnetische Vorrichtung, in diesem Fall als ein Satz von drei Spulen, eine für jeden der Phasenströme I_A bis I_C, ausgeführt. Zum Beispiel kann eine Spule 52 zum Empfangen eines Leiters konfiguriert sein, der mit dem Phasenstrom I_A durch den Luftraum in seiner Wicklung assoziiert ist, eine Spule 54 kann zum Empfangen eines Durchlasses des Leiters konfiguriert sein, der mit dem Phasenstrom I_B assoziiert ist, und die Spule 56 kann zum Empfangen eines Leiters konfiguriert sein, der mit dem Phasenstrom durch seinen inneren Luftraum I_C assoziiert ist. Da Strom, der in einem Leiter fließt, den die Spule umgibt, ein Magnetfeld erzeugt, das einen Strom im Inneren der Spule selbst induzieren kann, weist jede der Spulen 52 bis 56 einen induzierten Spulenstrom auf. Genauso wie sich die Phasenströme I_A bis I_C beim Normalbetrieb, also ohne Ableitung, ungefähr auf null belaufen sollten, sollte dies auch für die Spulenströme, die als Reaktion auf sie induziert werden, gelten. Wie in 3 dargestellt, können die Spulen 52, 54, 56 mit einer ersten Elektrode 58, die sich von der Spule 52 erstreckt, und mit einer zweiten Elektrode 60, die sich von der Spule 56 erstreckt, gekoppelt sein. Zum Beispiel kann die Spule 52 mit der Elektrode 60 an dem Knoten 61 gekoppelt sein. Die Spule 54 kann mit der Elektrode 58 an dem Knoten 63 und mit der Elektrode 60 durch die Knoten 65 und 61 gekoppelt sein. Schließlich kann die Spule 56 mit der Elektrode 58 an dem Knoten 67 gekoppelt sein. Ein Widerstand R₁ kann mit der ersten Elektrode 58 an dem Knoten 69 und mit der zweiten Elektrode 60 an dem Knoten 71 gekoppelt sein. Eine Spannung in dem Widerstand R₁ kann auf einen induzierten Strom hinweisen, der aus einer Differenz zwischen dem Strom, der zu dem Wechselrichter 14 fließt (–I_C), und dem Strom, der von dem Wechselrichter 14 weg fließt (I_A und I_B), resultiert. In einem Ausführungsbeispiel kann der Widerstand R₁ einen Widerstand von ungefähr mehreren tausend Ohm aufweisen. In einer beispielhaften Schaltung können die Elektroden 58 und 60 dem FDM 28 bereitgestellt sein, das zum Erkennen der Spannung zwischen den Knoten 69 und 71 und zum Vergleichen dieser mit einem vorbestimmten Schwellenwert konfiguriert sein kann. Auf diese Weise kann ein Parameter, der mit einem induzierten Strom assoziiert ist, in Form einer Spannung an einer Vorrichtung vorliegen, die zum Empfangen des induzierten Stroms konfiguriert ist.
4 stellt eine beispielhafte Fehlererkennungsschaltung 60 dar. Der Ableitstrom I_L auf der Wechselstromseite des Wechselrichters 14 kann einen Ausgleichsstrom I_T auf der Gleichstromseite des Wechselrichters 14 durch ein gemeinsames Erdpotential 20 wie eine Fahrzeugkarosserie bewirken. Zum Beispiel kann der Ableitstrom I_L ein Kurzschluss zwischen einem Phasenstrom und der Fahrzeugkarosserie sein und der Erdknoten 37 kann eine Verbindung zwischen der Karosserie und der Y-Kondensatorabzweigung 36 bereitstellen. Der erste Kondensator C₁ kann einen positiven Gleichstrombus 62 mit dem Erdknoten 37 koppeln und der zweite Kondensator C₂ kann einen negativen Gleichstrombus 64 mit dem Grundknoten 37 koppeln, sodass ein wechselnder I_T zu den positiven und negativen Bussen 62, 64 fließen kann. Die Fehlererkennungsschaltung 60 kann ein Erkennungsmittel 66 aufweisen, das an der Gleichstromseite des Wechselrichters 14 angeordnet ist, der zum Erkennen der Gegenwart des Ausgleichsstroms I_T konfiguriert ist. In einem Ausführungsbeispiel kann das Erkennungsmittel 66 eine elektromagnetische Vorrichtung umfassen, die hier als ein Kern 68 ausgeführt ist, der eine Sekundärwicklung 70 aufweist. Wie oben erläutert, kann der Kern 68 unterschiedlich geformt sein und kann aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt sein. Der Kern 68 kann zum Empfangen der positiven und negativen Gleichstrombusse 62, 64 konfiguriert sein. Unter normalen Betriebsbedingungen ohne Ableitung ist der Stromfluss in eine erste Richtung (I_F) in dem positiven Gleichstrombus 62 der gleiche wie der Stromfluss in der entgegengesetzten oder umgekehrten Richtung (I_R) in dem negativen Gleichstrombus 64, sodass der Nettostrom durch den Kern 68 null beträgt. Allerdings verursacht der Wechselstrom I_T, der von dem Wechselstrom I_L erzeugt wird, ein Ungleichgewicht, sodass einer von I_F und I_R größer als der andere ist. Die Gegenwart eines Nettostroms durch den Kern 68 erzeugt ein Magnetfeld, das einen Spulenstrom in der Sekundärwicklung 70 induzieren kann. Die Elektroden 72 und 74, die mit der Sekundärwicklung 70 gekoppelt sind, können dem FDM 28, das wie oben beschrieben zur Verwendung eines induzierten Stromparameters zur Erkennung eines Erdschlusses konfiguriert sein kann, den Spulenstrom bereitstellen. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann das FDM 28 zum Vergleichen eines induzierten Stromparameters wie einer Stromgröße mit einem vorbestimmten Schwellenwert konfiguriert sein, um die Gegenwart eines Erdschlusses zu ermitteln.
5 stellt eine beispielhafte Erdschluss-Erkennungsschaltung 80 dar. Die Schaltung 80 kann einen Ableitungswechselstrom, das heißt, eine Stromableitung auf der Wechselstromseite eines Wechselrichters erkennen. In diesem Beispiel ist das Erkennungsmittel 66 eine elektromagnetische Vorrichtung in Form einer Spule 82, die zum Empfangen des positiven Gleichstrombusses 62 und des negativen Gleichstrombusses 64 durch den Raum in seiner Wicklung konfiguriert ist. Wenn der Ausgleichsstrom I_T aufgrund von I_L vorhanden ist, kann ein Nettostrom, der durch den Luftraum der Spule 82 geht, einen Spulenstrom innerhalb der Spule 82 induzieren. Die Elektroden 84 und 86 können den induzierten Spulenstrom dem FDM 28 bereitstellen, das zum Verwenden eines (induzierten) Spulenstromparameters zur Erkennung der Gegenwart eines Erdschlusses konfiguriert sein kann. Zum Beispiel kann das FDM 28 zum Vergleichen des Parameters mit einem vorbestimmten Schwellenwert oder Wertebereich konfiguriert sein. Wenn der Parameter den Schwellenwert überschreitet, kann beispielsweise der Steuerung 30 ein Fehlersignal bereitgestellt werden. In einem Ausführungsbeispiel kann ein Fehlersignal, das als Reaktion auf die Erdschlusserkennung erzeugt wird, eine Abschaltung des Betriebs des Wechselrichters 14 auslösen.
6 zeigt eine beispielhafte Erdschluss-Erkennungsschaltung 90, in der der Ableitstrom I_L einen Ausgleichsstrom I_T bewirkt. Die Schaltung 90 weist ein Erkennungsmittel 92 in Form eines Widerstands R₂ auf, der mit der Erde 20, zum Beispiel einer Fahrzeugkarosserie und mit einer Y-Kondensatorabzweigung 36 an dem Knoten 37 gekoppelt ist. I_T kann durch den Widerstand R₂ und durch die Y-Kondensatorabzweigung 36 zu einem positiven Gleichstrombus 94 und einem negativen Gleichstrombus 95 fließen. Die Elektroden 96 und 97, die mit entgegengesetzten Anschlüssen des Widerstands R an den Knoten 91 und 93 gekoppelt sind, können mit einem FDM 98 an einer Steuerung 99 gekoppelt sein, die zum Steuern des Wechselrichters 14 konfiguriert ist. Das FDM 98 kann zum Vergleichen einer Spannung in R₂ mit einem vorbestimmten Schwellenwert konfiguriert sein, um zu ermitteln, ob eine Wechselstromableitung, die einen Erdschluss anzeigt, vorhanden ist. Ein Fehlersignal kann bereitgestellt werden, wenn eine R₂-Spannung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
7 stellt ein beispielhaftes Verfahren 100 zum Erkennen eines Erdschlusses dar. Bei Block 102 kann eine Gleichspannung einem Wechselrichter bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann die ESD 12 dem Wechselrichter 14 über den positiven Gleichstrombus 32 und den negativen Gleichstrombus 34 eine Gleichspannung bereitstellen. Bei Block 104 kann ein Wechselstrom aus dem Wechselrichter einer Maschine bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Wechselrichter 14, der mit der elektrischen Maschine 16 gekoppelt ist, zum Bereitstellen der Dreiphasenströme I_A bis I_C konfiguriert sein, die abwechselnd zu der Maschine 16 und von ihr weg fließen können. Bei Block 106 kann ein elektromagnetisches Erkennungsmittel einen Strom einer ersten Richtung und einen Strom einer entgegengesetzten Richtung empfangen. Zum Beispiel kann der Kern 24 die Phasenströme I_A bis I_C empfangen. Bei Block 108 kann der induzierte Strom zum Erkennen eines Erdschlusses verwendet werden. Wie oben erläutert, zeigt die Gegenwart eines induzierten Stroms an, dass der Stromfluss zu der Maschine 16 nicht dem Stromfluss zurück zu dem Wechselrichter 14 entspricht, wobei dies auf einen Erdschluss hinweist. Zum Beispiel kann über die Elektroden 25 und 27 ein induzierter Strom in der Spule 26 dem FDM 28 bereitgestellt werden, das zum Verwenden eines induzierten Stromparameters zur Erkennung eines Erdschlusses konfiguriert sein kann. Zum Beispiel kann das FDM 28 eine induzierte Stromstärke mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen, und wenn der Schwellenwert überschritten wird, ermitteln, dass ein Erdschluss vorhanden ist.
8 stellt ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren 110 zur Erkennung der Gegenwart eines Erdschlusses dar. Bei Block 112 kann eine Gleichspannung einem Wechselrichter bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann eine Spannung aus der ESD 12 dem Wechselrichter 14 über den positiven Gleichstrombus 94 und den negativen Gleichstrombus 95 bereitgestellt werden. Bei Block 114 kann ein Wechselstrom einer elektrischen Maschine bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann der Wechselrichter 14 der elektrischen Maschine 16 wechselnde Phasenströme I_A bis I_C bereitstellen. Bei Block 116 kann ein Ausgleichsstrom an einem Erkennungsmittel empfangen werden. Zum Beispiel kann der Ausgleichsstrom I_T durch den Widerstand R₂ fließen. Bei Block 118 kann der Ausgleichsstrom zum Erkennen eines Erdschlusses verwendet werden. Zum Beispiel kann ein Spannungserkennungsmittel an dem FDM 98 die Spannung in dem Widerstand R₂ messen und die gemessene Spannung mit einem vorbestimmten Schwellenwert vergleichen.
Somit stellt die vorliegende Erfindung Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Erdschlusses bereit. Die Erfindung kann auf unterschiedliche Arten und Weisen wie durch die Verwendung eines Ausgleichsstroms oder induzierten Stroms zur Ermittlung der Gegenwart eines Erdschlusses ausgeführt werden. Zum Beispiel kann ein elektromagnetisches Erkennungsmittel verwendet werden, um einen induzierten Strom bereitzustellen, wenn eine Wechselstromableitung, die durch einen Erdschluss bewirkt wird, zu einem Ungleichgewicht des Speisestroms und des Gegenstroms führt. Ein Parameter, der mit dem induzierten Strom assoziiert ist, kann von einem FDM verwendet werden, um die Gegenwart eines Erdschlusses zu erkennen. Als Alternative kann eine Spannung an einer Vorrichtung, die zum Empfangen des induzierten Stroms konfiguriert ist, verwendet werden. Zum Beispiel, jedoch ohne Einschränkung, kann ein Strom und/oder eine Spannung gefiltert, verstärkt oder anderweitig verarbeitet werden und verschiedene Entscheidungsfindungsalgorithmen können an einem FDM implementiert werden. Zum Beispiel kann ein Parameter mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen werden. Als weiteres Beispiel kann ein Parameter, der an einer Vorrichtung assoziiert ist, die zum Empfangen eines Ausgleichsstroms konfiguriert ist, zum Erkennen eines Erdschlusses verwendet werden. Ein Erkennungsmittel kann auf der Wechselstromseite einer Schaltung oder auf der Gleichstromseite einer Schaltung angeordnet sein, wobei Erdschlüsse auf beiden Seiten eines Wechselrichters erkannt werden können. Die Erfindung stellt ein sicheres, zuverlässiges und wirtschaftliches Mittel zur Erdschlusserkennung bereit. Ausführungsbeispiele wurden hierin wie vorgeschrieben offenbart, jedoch ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Der Fachmann wird zu schätzen wissen, dass Aspekte der Erfindung unterschiedlich ausgeführt werden können, zum Beispiel hierin beschriebene Module und Programme kombiniert, umgestaltet und auf verschiedene Art und Weise konfiguriert sein können. Die Verfahren sind nicht auf die bestimmte hierin beschriebene Abfolge eingeschränkt, wobei verschiedene Schritte oder Vorgänge hinzugefügt, gelöscht oder kombiniert werden können. Die Erfindung umfasst alle Systeme, Vorrichtungen und Verfahren innerhalb des Schutzumfangs der beiliegenden Ansprüche.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5382946 [0003]
US 6856137 [0004]
US 7443643 [0005]
US 8022710 [0006]

Claims

Erdschluss-Erkennungsschaltung, umfassend: eine Energiespeichervorrichtung (ESD), die zum Bereitstellen einer Spannung konfiguriert ist; einen Wechselrichter, der mit der ESD gekoppelt und zum Bereitstellen eines Wechselstroms konfiguriert ist; ein Erkennungsmittel, das zum Empfangen von Strom einer ersten Richtung und von Strom einer entgegengesetzten Richtung konfiguriert ist; und ein Fehlerermittlungsmodul (FDM), das zum Verwenden einer Differenz zwischen dem Strom der ersten Richtung und dem Strom der entgegengesetzten Richtung konfiguriert ist, um den Erdschluss zu erkennen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Erkennungsmittel mindestens eine Spule umfasst.
Schaltung nach Anspruch 2, wobei die Spule zum Empfangen eines Stroms einer ersten Phase, eines Stroms einer zweiten Phase und eines Stroms einer dritten Phase konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 3, wobei das Erkennungsmittel eine erste Spule, die zum Empfangen des Stroms der ersten Phase konfiguriert ist, eine zweite Spule, die zum Empfangen des Stroms der zweiten Phase konfiguriert ist, und eine dritte Spule umfasst, die zum Empfangen des Stroms der dritten Phase konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Spule um einen Kern gewickelt ist, der zum Empfangen eines Stroms einer ersten Phase, eines Stroms einer zweiten Phase und eines Stroms einer dritten Phase konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Erkennungsmittel zum Empfangen eines positiven Gleichstrom-(DC)-Busses und eines negativen Gleichstrom-(DC)-Busses konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei das Erkennungsmittel zum Bereitstellen eines induzierten Stroms konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 7, wobei das FDM zum Verwenden des induzierten Stroms zum Erkennen des Erdschlusses konfiguriert ist.
Schaltung nach Anspruch 8, wobei das FDM zum Verwenden eines Parameters konfiguriert ist, der mit einer Spannung an einer Vorrichtung assoziiert ist, die zum Empfangen des induzierten Stroms zur Ermittlung des Erdschlusses konfiguriert ist.