DE102015206078A1

DE102015206078A1 - Isolierungserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015206078A1
Application number: DE102015206078.0A
Authority: DE
Inventors: c/o Yazaki Parts Co. Ltd Kawamura Yoshihiro; c/o Technosite Corp. Arigaya Ryosuke
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: JP2015197406A; US20150285851A1; DE102015206078B4; US9874595B2; CN104977510B; CN104977510A

Abstract

Eine Isolierungserfassungsvorrichtung umfasst einen fliegenden Kondensator, der eine geladene Spannung hält, und eine Mess- und Berechnungseinrichtung, die die geladene Spannung des fliegenden Kondensators misst und einen Erdschlusswiderstand, der zwischen einer Gleichstromquelle, die von der Erde elektrisch isoliert ist, und der Erde auf der Basis der gemessenen Spannung berechnet. Der fliegende Kondensator umfasst einen oder eine Vielzahl erster Kondensatoren, einen oder eine Vielzahl zweiter Kondensatoren, die mit dem ersten Kondensator parallelgeschaltet sind, und einen Parallelaufhebungsschalter, der zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordnet ist und eine Parallelschaltung und eine Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator ausführt. Eine Kapazitanz des fliegenden Kondensators wird durch Einschalten oder Ausschalten des Parallelaufhebungsschalters veränderbar gesteuert.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
Die vorliegende Erfindung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung No. 2014-076658 , die in Japan am 3. April 2014 eingereicht wurde und deren gesamte Inhalte hier durch Bezugnahem enthalten sind.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Isolierungserfassungsvorrichtung und bezieht sich insbesondere auf eine Isolierungserfassungsvorrichtung, die sich dazu eignet, die Isolierung einer nicht geerdeten Gleichstromquelle zu erfassen, die an einem Fahrzeug angebracht ist, das eine Antriebskraft durch Elektrizität nutzt.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den neuesten elektrischen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen ist eine Batterieanordnung als eine Starkstrom-, Hochleistungs- und kompakte Gleichstromquelle (im folgenden mit Gleichstromquelle abgekürzt) angebracht. Die Gleichstromquelle ist derart konfiguriert, dass mehrere Batteriezellen, die eine positive Elektrode und eine negative Elektrode haben, in Reihe geschaltet sind und eine Ausgabespannung 200 V (Volt) oder mehr beträgt. Somit sind positive und negative Stromversorgungsleitungen, die Ausgänge der Gleichstromquelle sind, derart konfiguriert, dass sie gegenüber einem Fahrzeug (einer Fahrzeugkarosserie) elektrisch isoliert sind, d. h. die Gleichstromquelle ist derart beschaffen, dass sie nicht geerdet ist. Das Fahrzeug (die Fahrzeugkarosserie) ist derart beschaffen, dass es nicht als Erdung der Gleichstromquelle verwendet wird.
Das Fahrzeug, das eine derartige Konfiguration hat, ist normalerweise dazu eingerichtet, eine Ausgabespannung der Gleichstromquelle zu überwachen und einen Isolationszustand zwischen der Gleichstromquelle und dem Fahrzeug (der Fahrzeugkarosserie) mit Hilfe einer Isolierungsmesstechnik in einem System eines fliegenden Kondensators, wie etwa einer Isolierungserfassungsvorrichtung zu überwachen, die beispielsweise in der japanischen Patenanmeldungsoffenlegungsschrift No. 2004-170103 beschrieben ist. Die Isolierungserfassungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift No. 2004-170103 beschrieben ist, besteht aus einem fliegenden Kondensator in einem gegenüber dem Erdpotential, d. h. der Erde, fliegenden Zustand, einer Vielzahl von Widerständen und Dioden und einer Vielzahl von Schaltern, die die Verbindung zwischen der Gleichstromquelle und dem fliegenden Kondensator sowie der Vielzahl von Dioden und Widerständen steuert.
Bei der Isolierungserfassungsvorrichtung werden die Schalter in geeigneter Weise gesteuert, wobei der fliegende Kondensator in einem Zustand geladen wird, in dem ein Anschluss des fliegenden Kondensators mit einer positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist und der andere Anschluss des fliegenden Kondensators mit einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist und eine Spannung (eine Spannung, die der Ausgabespannung entspricht) gemessen wird, die in dem fliegenden Kondensator geladen ist. Daraufhin werden die Schalter in geeigneter Weise gesteuert und wird die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator geladen ist, abgegeben. Als nächstes werden die Schalter in geeigneter Weise gesteuert, wird der fliegende Kondensator mit der Gleichstromquelle in einem Zustand geladen, in dem der eine Anschluss des fliegenden Kondensators durch einen Erdschlusswiderstand geerdet ist, und wird eine erste Spannung, die in dem fliegenden Kondensator geladen ist, als Messung einer gemessenen Spannung des Erdschlusswiderstandes gemessen. Anschließend werden nach der Abgabe der ersten Spannung die Schalter in geeigneter Weise gesteuert, wird der fliegende Kondensator mit der Gleichstromquelle geladen und wird eine zweite Spannung, die in den fliegenden Kondensator geladen ist, in einem Zustand gemessen, in dem der andere Anschluss des fliegenden Kondensators durch den Erdschlusswiderstand geerdet ist. Wenn die Messung abgeschlossen ist, wird die zweite Spannung abgegeben. Anschließend wird der Isolierungszustand, d. h. die Existenz oder Nichtexistenz eines Erdschlusses der Gleichstromquelle (einschließlich der Stromversorgungsleitung, die mit der Gleichstromquelle verbunden ist), auf der Basis der gemessenen Ausgabespannung, der ersten Spannung und der zweiten Spannung der Gleichstromquelle berechnet.
Bei der Isolierungserfassungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift No. 2004-170103 beschrieben ist, ist zum Zeitpunkt der Messung der ersten Spannung und der zweiten Spannung lediglich einer der Anschlüsse des fliegenden Kondensators mit der Stromversorgungsleitung der Gleichstromquelle verbunden und wird der fliegende Kondensator geladen. Daneben sind in der Stromversorgungsleitung der Gleichstromquelle eine Kapazitanz, die Y-Kondensator genannt wird, d. h. eine Kapazitanz, die mit der Anordnung eines Kondensators (Rauschentfernungskondensator) zum Entfernen hochfrequenten Rauschens und dergleichen assoziiert ist, und eine potentialfreie Kapazitanz, die zwischen der Stromversorgungsleitung und der Erdungsleitung ausgebildet ist, ausgebildet. Daher muss bei der Isolierungserfassungsvorrichtung, die in der japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschrift No. 2004-170103 beschrieben ist, um einen Einfluss einer elektrischen Ladung von dem Y-Kondensator auf den fliegenden Kondensator zu unterdrücken, wenn der fliegende Kondensator mit der Gleichstromquelle in einem Zustand geladen wird, in dem der eine oder der andere Anschluss des fliegenden Kondensators durch den Erdschlusswiderstand geerdet ist, ein fliegender Kondensator verwendet werden, der ein ausreichend höhere Kapazitanz hat als der Y-Kondensator. Um jedoch die Ausgabespannung der Gleichstromquelle mit hoher Genauigkeit zu messen, muss der Kondensator auf einen Zustand einer vollen Ladung oder beinahe vollen Ladung aufgeladen sein, wobei das Problem besteht, dass, wenn der fliegende Kondensator verwendet wird, der eine hohe Kapazitanz hat, eine extrem lange Ladungszeit erforderlich ist.
Zudem sind eine Messung in einer kurzen Zeit, anstelle der Messgenauigkeit, wie etwa eine Messung in einem Isolierungszustand unmittelbar nachdem eine Stromversorgung des Fahrzeuges EIN-geschaltet wurde, oder eine hochpräzise Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle in einer kurzen Zeit erwünscht.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme gemacht, wobei ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine Isolierungserfassungsvorrichtung anzugeben, die die Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und des Erdschlusswiderstandes in einer kurzen Zeit oder eine hochpräzise Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und des Erdschlusswiderstandes gemäß der Situation wählen kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Isolierungserfassungsvorrichtung einen fliegenden Kondensator, der dazu eingerichtet ist, eine geladene Spannung zu halten; und eine Mess- und Berechnungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die geladene Spannung des fliegenden Kondensators zu messen und einen Erdschlusswiderstand, der zwischen einer Gleichstromquelle, die von der Erde elektrisch isoliert ist, und der Erde auf der Basis der gemessenen Spannung zu berechnen, wobei der fliegende Kondensator einen oder eine Vielzahl erster Kondensatoren, einen oder eine Vielzahl zweiter Kondensatoren, die mit dem ersten Kondensator parallelgeschaltet sind, und einen Parallelaufhebungsschalter umfasst, der zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordnet ist und eine Parallelschaltung und eine Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator ausführt, wobei eine Kapazitanz des fliegenden Kondensators durch Einschalten oder Ausschalten des Parallelaufhebungsschalters veränderbar gesteuert wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Isolierungserfassungsvorrichtung weiterhin einen ersten Schalter, der zwischen einem Ende des fliegenden Kondensators und einer positiven Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet ist; einen zweiten Schalter, der zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet ist; einen dritten Schalter, der zwischen dem einen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet ist; und einen vierten Schalter, der zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet ist, wobei die geladenen Spannungen des fliegenden Kondensators, die mit einem ersten Leitungsweg, einem zweiten Leitungsweg und einem dritten Leitungsweg geladen werden, mit der Mess- und Berechnungseinrichtung mit einem vierten Leitungsweg gemessen werden, der erste Leitungsweg durch Einschalten lediglich des ersten und des zweiten Schalters ausgebildet wird, der zweite Leitungsweg durch Einschalten lediglich des ersten und des vierten Schalters ausgebildet wird, der dritte Leitungsweg durch Einschalten lediglich des zweiten und des dritten Schalters ausgebildet wird und der vierte Leitungsweg durch Einschalten lediglich des dritten und des vierten Schalters ausgebildet wird und die Mess- und Berechnungseinrichtung den Erdschlusswiderstand auf der Basis der gemessenen Spannungen der geladenen Spannungen berechnet, die jeweils in den fliegenden Kondensator auf dem ersten bis dritten Leitungsweg geladen werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator kleiner gleich der Hälfte der Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst die Isolierungserfassungsvorrichtung weiterhin eine Messbetriebsart, die dazu eingerichtet ist, in einem Zustand, in dem der Verbindungsaufhebungsschalter ausgeschaltet bleibt, eine Vollladung an dem fliegenden Kondensator, der aus lediglich dem ersten Kondensator besteht, wenn der erste Leitungsweg durch Einschalten des ersten und des zweiten Schalters ausgebildet ist, eine Messung der geladenen Spannung des fliegenden Kondensators, der voll geladen ist, wenn der vierte Leitungsweg durch Einschalten des dritten und des vierten Schalters ausgebildet ist, und eine Berechnung einer Ausgabespannung der Gleichstromquelle auf der Basis der gemessenen Spannung bei der vollen Ladung auszuführen, die durch die Mess- und Berechnungseinrichtung gemessen wird.
Die obigen und anderen Ziele, Merkmale, Vorteile und die technische sowie industrielle Bedeutung dieser Erfindung werden durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm für die Beschreibung einer schematischen Konfiguration einer Isolierungserfassungsvorrichtung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
2A bis 2C sind Diagramme zum Beschreiben der Messvorgänge in der Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im folgenden wird eine Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass dieselben Bestandteile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet sind und auf eine wiederholte Beschreibung in der folgenden Beschreibung verzichtet wird.
1 ist ein Diagramm für die Beschreibung einer schematischen Konfiguration einer Isolierungserfassungsvorrichtung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei im folgenden die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ähnliche Konfigurationen wie bei einer herkömmlichen Isolierungserfassungsvorrichtung mit Ausnahme eines fliegenden Kondensators 1, der aus zwei Kondensatoren C0 und C1 und einem Schalter (Parallelaufhebungsschalter) S0 besteht, und einen ähnlichen Betrieb der Messungssteuerung durch einen Mikrocomputer 3 hat. Daher wird in der folgenden Beschreibung der fliegende Kondensator 1 im Detail beschrieben. Weiterhin bestehen die Schalter S0 bis S4 beispielsweise aus bekannten optischen MOSFETs und werden von dem Mikrocomputer 3 EIN- und AUS-geschaltet.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung aus Gründen der Klarheit der Beschreibung eine Seite, die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle durch den Schalter S1 (einschließlich dem Schalter S0) verbunden ist, als positiver Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss der positiven Seite) und eine Seite, die mit der negativen Elektrode der Gleichstromquelle durch den Schalter S2 verbunden ist, als negativer Elektrodenanschluss (Elektrodenanschluss der negativen Seite) aus den Anschlüssen der Kondensatoren C0 und C1 bezeichnet wird. Gleichzeitig wird als die Kondensatoren C0 und C1 ein bekannter keramischer Kondensator bevorzugt, der keine Polarität hat. Die Kondensatoren C0 und C1 können jedoch derart beschaffen sein, dass sie einen Elektrolytkondensator verwenden, der eine Polarität hat.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform mit einer Stromversorgungsleitung (die mit ”Hochspannung +” in der Zeichnung gekennzeichnet ist), die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, die eine Hochspannung von beispielsweise 200 V (Volt) oder mehr hat, bzw. einer Stromversorgungsleitung (die mit ”Hochspannung –” in der Zeichnung gekennzeichnet ist) verbunden, die mit der negativen Elektrode verbunden ist. Gleichzeitig ist die Stromversorgungsleitung, die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist, mit einem Ende des Schalters (erster Schalter) S1 verbunden, und die Stromversorgungsleitung, die mit der negativen Elektrode verbunden ist, ist mit einem Ende des Schalters (zweiter Schalter) S2 verbunden. Mit dieser Konfiguration wird ein Erdschlusswiderstand RL, der gemäß einem virtuellen Erdschlusswiderstand Rp, der zwischen der Stromversorgungsleitung, die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist, und der Erde ausgebildet ist, und einem virtuellen Erdschlusswiderstand Rn, der zwischen der Stromversorgungsleitung, die mit der negativen Elektrode verbunden ist und der Erde ausgebildet ist, ausgebildet ist und aus diesem besteht, gemessen und eine Ausgabespannung gemessen, die eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode der Gleichstromquelle ist.
Es wird darauf hingewiesen, dass ein Y-Kondensator 4, der eine virtuelle Kapazitanz ist, die zwischen der Stromversorgungsleitung, die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist, und der Erde ausgebildet ist, und ein Y-Kondensator 5, der eine virtuelle Kapazitanz ist, die zwischen der Stromversorgungsleitung, die mit der positiven Elektrode der Gleichstromquelle verbunden ist, und der Erde ausgebildet ist, ausgebildet sind.
Das andere Ende des Schalters S1 ist mit einem positiven Elektrodenanschluss (einem Anschluss der Oberseite in 1) des Kondensators C0, der den fliegenden Kondensator 1 ausbildet, durch eine Diode D1 und einen Widerstand R1, ein Ende des Schalters S0, eine Kathode einer Diode D2 und eine Anode einer Diode D3 verbunden. Das andere Ende des Schalters S0 ist mit einem positiven Elektrodenanschluss (einem Anschluss der Oberseite in 1) des Kondensators (eines Kondensators) C1 verbunden, der eine größere Kapazitanz als der Kondensator (der andere Kondensator) C0 hat.
Weiterhin ist eine Kathode der Diode D3 mit einem Ende des Widerstandes R3 verbunden, und das andere Ende des Widerstandes R3 ist mit einer Anode der Diode D2 und einem Ende des Schalters (dritter Schalter) S3 verbunden. Das andere Ende des Schalters S3 ist mit der Erde durch einen Widerstand R5 und mit einem Eingangsanschluss eines Abtast- und Halteschaltkreises 2 verbunden.
Daneben ist das andere Ende des Schalters S2 mit negativen Elektrodenanschlüssen (Anschlüssen der Unterseite in 1) der Kondensatoren C0 und C1, die den fliegenden Kondensator 1 bilden, durch einen Widerstand R2 und mit einem Ende des Schalters (vierter Schalter) S4 verbunden. Das andere Ende des Schalters S4 ist mit der Erde durch einen Widerstand R4 verbunden.
Ein Ausgang des Abtast- und Halteschaltkreises 2 ist mit einem Eingangsanschluss eines A/D-Wandlers (der mit A/D in der Zeichnung dargestellt ist) verbunden, der in dem Mikrocomputer 3 enthalten ist, wobei eine Spannung, die vorübergehend in dem Abtast- und Halteaschaltkreis 2 gehalten ist, in dem Mikrocomputer 3 durch den A/D-Wandler als eine gemessene Spannung gemessen wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Mikrocomputer 3 dazu eingerichtet ist, als eine Mess- und Berechnungseinheit (Mess- und Berechnungseinrichtung) zu arbeiten, die die Ausgabespannung der Gleichstromquelle und den Erdschlusswiderstand RL, der eine Zusammensetzung des Erdschlusswiderstände Rp und Rn ist, aus der gemessenen Spannung entsprechend einer Messbetriebsart berechnet, die im folgenden beschrieben ist.
Bei der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform, die oben beschrieben ist, ist der positive Elektrodenanschluss des Kondensators C1 nicht mit dem positiven Elektrodenanschluss des Kondensators C0 verbunden, wenn der Schalter S0 AUS ist, wobei die Kondensatoren C0 und C1 den fliegenden Kondensator 1 bilden. Somit wird die Kapazitanz des Kondensators C0 zu der Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1.
Wenn daneben der Schalter S0 EIN ist, ist der positive Elektrodenanschluss des Kondensators C1 mit dem positiven Elektrodenanschluss des Kondensators C0 durch den Schalter S0 verbunden. Gleichzeitig sind, wie es oben beschrieben ist, der negative Elektrodenanschluss des Kondensators C0 und der negative Elektrodenanschluss des Kondensators C1 elektrisch verbunden. Daher ist der Kondensator C1 mit dem Kondensator C0 durch den Schalter S0 parallel geschaltet, wobei eine aufsummierte (addierte) Kapazitanz der Kapazitanz des Kondensators C0 und der Kapazitanz des Kondensators C1 zu der Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 wird.
Wie es oben beschrieben ist, wird die EIN-/AUS-Steuerung des Schalters S0 durch den Mikrocomputer 3 gesteuert. Daher kann der Mikrocomputer 3 die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 gemäß einer Messbetriebsart steuern. Weiterhin ist die Kapazitanz des Kondensators C1 größer als jene des Kondensators C0. Somit kann die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 umfangreich erhöht/verringert werden.
Weiterhin ist es bei der Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform zu bevorzugen, dass die Kapazitanz des Kondensators C1 etwa eine Kapazitanz eines herkömmlichen fliegenden Kondensators (wie etwa 1 μF oder mehr) hat und die Kapazitanz des Kondensators C0 kleiner oder gleich wenigstens der Kapazitanz des Kondensators C1 ist. Das heißt, es ist zu bevorzugen, dass die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 bei EIN des Schalters S0 die Hälfte oder weniger durch AUS des Schalters S0 beträgt. Weiterhin ist es zu bevorzugen, die Kondensatoren C0 und C1 zu verwenden, die die Kapazitanzen haben, mit denen die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 bei EIN des Schalters S0 zu etwa 1/10 der Kapazitanz durch AUS des Schalters S0 wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass bei dem Laden des fliegenden Kondensators 1 in den zweiten und dritten Leitungswegen, die unten beschrieben sind, die elektrischen Ladungen von den Y-Kondensatoren 4 und 5 zu dem fliegenden Kondensator 1 zum Zeitpunkt des Ausbildens der Leitungswege übertragen werden und ein Spannungsbereich, der in dem zweiten und dritten Leitungsweg erfasst werden kann, verringert wird.
Im folgenden wird ein Einfluss des zweiten Leitungsweges, der die Schalter S1 und S4 EIN-schaltet im Detail beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass aus Gründen der Vereinfachung der Beschreibung ein Fall beschrieben wird, bei dem lediglich die elektrische Ladung, die in dem Y-Kondensator 4 (bezeichnet als elektrische Ladungsgröße Qy) durch EIN der Schalter S1 und S4 zu dem fliegenden Kondensator 1 übertragen wird, d. h. ein Fall, bei dem keine Zufuhr elektrischer Ladung von der Gleichstromquelle (”Hochspannung +”, dargestellt in 1) erfolgt. Zudem werden Einflüsse der Diode D1, die zwischen dem Y-Kondensator 4 und dem fliegenden Kondensator 1 und zwischen dem fliegenden Kondensator 1 und der Erde angeordnet ist, sowie der Widerstände R1 und R4 außer Acht gelassen.
Es wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung die Kapazitanz des Kondensators C0 CO ist, die Kapazitanz des Kondensators C1 C1 ist (es wird darauf hingewiesen, dass C1 = 10 x C0 ist) und die Kapazitanz des Y-Kondensators 4 Cy ist.
Wenn zunächst in 1 der Schalter 0 AUS ist und die Schalter S1 bis S4 AUS sind, werden lediglich die Kondensatoren 4 und 5 durch die Hochspannung + oder die Hochspannung – (Gleichstromquelle) geladen und wird eine vorbestimmte elektrische Ladung Q in den Y-Kondensatoren 4 und 5 gespeichert. Weiterhin befindet sich der fliegende Kondensator 1 (der Kondensator C0) in einem Zustand nach dem Entladen, und die elektrische Ladung, die in dem Kondensator gespeichert ist, ist 0 (null).
Wenn als nächstes die Schalter S1 und S4 EIN-geschaltet werden (es wird darauf hingewiesen, dass der Schalter S0 AUS ist), wird ein Teil der elektrischen Ladung Qy, die in dem Y-Kondensator 4 gespeichert ist, zu dem Kondensator C0, der den fliegenden Kondensator 1 bildet, durch den Schalter S1 übertragen. Gleichzeitig wird, wenn die Spannung zwischen den Anschlüssen des Y-Kondensators und die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C0 gleich werden, die Übertragung der elektrischen Ladung gestoppt. Die Spannung zu diesem Zeitpunkt ist eine Spannung Va, die elektrische Ladungsgröße, die in dem Y-Kondensator 4 gespeichert ist, ist Qa und die elektrische Ladungsgröße, die in dem Kondensator Co gespeichert ist, ist Qb.
In diesem Fall wird die elektrische Ladung, die in dem Y-Kondensator 4 gespeichert ist, übertragen, wenn die Schalter S1 und S4 AUS sind, und somit erfüllen die elektrischen Ladungsgrößen Qy, Qa und Qb die folgende Formel (1): Qy = Qa + Qb (1)
Daneben wird die Spannung zwischen den Anschlüssen des Y-Kondensators 4 und die Spannung zwischen den Anschlüssen des Kondensators C0 gleich, und somit erfüllt die Spannung Va Va = Qa/Cy = Cb/C0 und erfüllen die elektrischen Ladungsgrößen Qa und Qb des Y-Kondensators 4 und des Kondensators C0 die folgende Formel (2): Qa = Cy × Va, Qb = C0 × Va (2)
Somit erhält man die folgende Formel (3) aus den Formeln (1) und (2), wobei die Spannung Va zu dem Zeitpunkt, zu dem der Schalter S0 AUS ist, die folgende Formel (4) erfüllt: Qy = Cy × Va + C0 × Va = (Cy + C0) × Va (3) Va = Qy/(Cy + C0) (4)
In ähnlicher Weise erfüllt die Spannung Vb zu dem Zeitpunkt, zu dem die Schalter S1 und S4 AUS-geschaltet sind, in einem Zustand, in dem der Schalter S0 EIN-geschaltet ist, die folgende Formel (5): Vb = Qy/(Cy + (C0 + C1)) (5)
Hier ist C1 = 10 × C0, wodurch die Formel (5) zu der folgenden Formel (6) wird: Vb = Qy/(Cy + 11 × C0) (6)
Somit erfüllt aus den Formeln (4) und (6) ein Verhältnis Va/Vb der Spannung Vb und der Spannung Va die folgende Formel (7): Va/Vb = (Qy/(Cy + C0))/(Qy/(Cy + 11 × C0)) = (Cy + 11 × C0)/(Cy + C0) (7)
Wie es aus der Formel (7) deutlich wird, wird, wenn beispielsweise die Kapazitanz C0 des Kondensators C0 gering ist und etwa die Kapazitanz Cy ist, die ähnlich den Y-Kondensatoren 4 und 5 ist, die Formel (7) zu Va/Vb = (12 × C0)/(2 × C0) = 6, wenn der Schalter 0 AUS ist, und wird eine Ausgangsspannung des fliegenden Kondensators 1 durch die elektrische Ladung, die von dem Y-Kondensator 4 übertragen wird, das Sechsfache der Spannung, die zu dem Zeitpunkt herrscht, wenn der Schalter 0 EIN ist. Es wird darauf hingewiesen, dass dasselbe auf den dritten Leitungsweg zutrifft, der die Schalter S2 und S3 EIN-schaltet.
Wenn, wie es oben beschrieben ist, die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 selbst dann klein ist, nachdem die gesamte elektrische Ladung des fliegenden Kondensators 1 auf 0 (null) entladen wurde, wird die Ausgangsspannung des fliegenden Kondensators 1 durch die elektrische Ladung, die von dem Y-Kondensator 4 in Verbindung mit EIN der Schalter S1 und S4 übertragen wird, höher als jene, die zu dem Zeitpunkt herrscht, wenn die Kapazitanz groß ist. Wenn eine geringere Spannung als die Ausgangsspannung an dem fliegenden Kondensator 1 anliegt, wird infolgedessen die Ausgangsspannung als eine angelegte Spannung an dem fliegenden Kondensator 1 gemessen und die niedrigere angelegte Spannung als die Ausgangsspannung maskiert. Dieser Einfluss der elektrischen Ladung, die von den Y-Kondensatoren 4 und 5 übertragen wird, gewinnt an Bedeutung, wenn die Kapazitanz groß ist, wie es aus der Formel (7) deutlich wird.
Wenn daneben die Erdschlusswiderstände Rp und Rn groß sind, wird die Spannung, die an dem fliegenden Kondensator 1 anliegt klein. Wenn die Erdschlusswiderstände Rp und Rn groß sind und die Spannung, die an dem fliegenden Kondensator 1 anliegt klein ist, wird somit eine Spannung, die als eine geladene Spannung des fliegenden Kondensators 1 gemessen wird, zu einer Spannung, die durch die elektrischen Ladungen verursacht wird, die von den Y-Kondensatoren 4 und 5 übertragen wird. Somit kann der Erdschlusswiderstand in einem Bereich, in dem die Erdschlusswiderstände Rp und Rn groß sind, und die Spannung, die an dem fliegenden Kondensator 1 anliegt klein ist, nicht gemessen werden.
Ein Erfassungsbereich des Erdschlusswiderstandes RL wird beispielsweise zu etwa einigen hundert kΩ bis 0,5 MΩ, wenn die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 einige Zehntel μF beträgt, während der Erfassungsbereich des Erdschlusswiderstandes RL einige hundert kΩ bis mehrere MΩ beträgt, wenn die Kapazitanz des fliegenden Kondensators einige μF beträgt, wobei die entsprechenden Kapazitanzen der Y-Kondensatoren 4 und 5 einige Zehntel μF betragen. Das heißt, wenn die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 einige Zehntel μF beträgt, wird der Erdschlusswiderstand mit 500 kΩ gemessen, selbst wenn der tatsächliche Erdschlusswiderstand RL 500 kΩ oder mehr beträgt.
Daher ist es notwendig, dass die Kapazitanz des Kondensators C0 bei der vorliegenden Ausführungsform größer oder gleich der Kapazitanz der Y-Kondensatoren 4 und 5 ist. Daher sind die Kapazitanzen der Y-Kondensatoren 4 und 5 kleiner oder gleich einigen Zehntel μF, und ist somit die Kapazitanz des Kondensators C1 vorzugsweise etwa einige μF und die Kapazitanz des Kondensators C0 vorzugsweise etwa einige Zehntel μF.
Mit derartigen Kapazitanzen der Kondensatoren C0 und C1 kann die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform durch EIN/AUS des Schalters S0 die Messung des Erdschlusswiderstandes RL und die Messung des Ausgabespannung der Gleichstromquelle mit der Kapazitanz des fliegenden Kondensators, die gleich einer herkömmlichen Kapazitanz ist, und die Messung des Erdschlusswiderstandes RL sowie die Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle mit der Kapazitanz des fliegenden Kondensators, die die Hälfte der herkömmlichen Kapazitanz oder weniger als diese beträgt, umschalten und ausführen.
Wenn die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 klein ist, kann der fliegende Kondensator 1 in einer kürzeren Zeit als ein herkömmlicher Kondensator geladen werden und kann eine Zeit zum Entladen der geladenen elektrischen Ladung kurz sein, d. h. eine Zeit, die erforderlich ist, um den fliegenden Kondensator zu laden/entladen kann verkürzt werden. Somit kann eine Zeit, die für die Messung des Erdschlusswiderstandes RL und die Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle erforderlich ist, wesentlich verkürzt werden und eine Zeit seit dem Auftreten einer Abnormität der Spannung der Gleichstromquelle bis zur Erfassung der Abnormität sowie eine Zeit seit dem Auftreten eines Erdschlusses bis zur Erfassung des Erdschlusses wesentlich verkürzt werden. Als Ergebnis kann die Zuverlässigkeit einer Hochspannungseinheit, an die eine Hochspannung bis zu einer Auslastung von der Gleichstromquelle angelegt wird, verbessert werden.
Wenn daneben die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 groß ist, kann eine große Menge elektrischer Ladung in dem fliegenden Kondensator 1, ähnlich zu einem herkömmlichen Kondensator, geladen werden. Demzufolge wird eine Messung des Erdschlusswiderstandes RL mit einer hohen Messgenauigkeit möglich, bei der der Einfluss des Y-Kondensators und dergleichen im wesentlichen verringert sind.
Weiterhin hat der Kondensator C0 die geringe Kapazitanz, und somit kann ein hochpräziser und äußerst stabiler Kondensator auf einfachere Weise für den Kondensator C0 als für den Kondensator C1 verwendet werden. Durch Verwendung eines derartigen hochpräzisen und äußerst stabilen Kondensators, wird eine Messung hoher Genauigkeit auch dann möglich, wenn eine V0f-Messung, die unten beschrieben ist, ohne volle Ladung ausgeführt wird. Es wird darauf hingewiesen, dass der Kondensator C0 den oben beschriebenen Effekt auch mit einer Konfiguration haben kann, bei der der hochpräzise und äußerst stabile Kondensator nicht verwendet wird.
Als nächstes zeigen 2A bis 2C Diagramme für die Beschreibung der Messvorgänge bei der Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wobei im folgenden Vorgänge, bei denen die Kapazitanz des fliegenden Kondensators umgeschaltet wird, unter Bezugnahme auf 2A bis 2C beschrieben werden. Es wird darauf hingewiesen, dass 2A ein Diagramm ist, das einen Messvorgang zeigt, wenn ein Vorgang zum EIN-schalten des Schalters S0 und Messen der Spannung der Gleichstromquelle und des Erdschlusswiderstandes RL und ein Vorgang des AUS-Schaltens des Schalters S0 und des vollständigen Ladens des Kondensators C0 sowie des Messens der Spannung der Gleichstromquelle kombiniert werden. 2B ist ein Diagramm, das einen Messvorgang zeigt, wenn der Schalter S0 AUS-geschaltet ist und der Kondensator C0 vollständig geladen ist und die Spannung der Gleichstromquelle gemessen wird. 2C ist ein Diagramm, das einen Messvorgang zeigt, wenn der Schalter S0 AUS-geschaltet ist und die Spannung der Gleichstromquelle und der Erdschlusswiderstand RL gemessen werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Messung, die in 2A bis 2C dargestellt ist, einen Teil einer kontinuierlich wiederholten Messung darstellt. Zudem kann eine in geeigneter Weise kombinierte Messung aus der Messung verwendet werden, die in 2A bis 2C gezeigt ist.
V0-Messung, V0f-Messung, Vc1n-Messung und Vc1p-Messung
Bei dem Vorgang, um die Spannungsmessung der Gleichstromquelle und des Erdschlusswiderstandes RL zu erfassen, der in 2A gezeigt ist, bleiben zunächst als V0-Messung 5, nachdem der Schalter S0 EIN-geschaltet wurde, die Schalter S1 und S2 während einer vorbestimmten Periode AUS-geschaltet. Demzufolge wird ein erster Leitungsweg von der Hochspannung + (der positiven Elektrode der Gleichstromquelle) zu der Hochspannung – (der negativen Elektrode der Gleichstromquelle) durch die Diode D1, den Widerstand R1, den fliegenden Kondensator 1 und den Widerstand R2 ausgebildet und der fliegende Kondensator 1 mit der Spannung der Gleichstromquelle während der Periode t1 aufgeladen. Gleichzeitig wird, wenn der Schalter S0 EIN ist, die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 zu einer Kapazitanz des Kondensators C0 und des Kondensators C1, die parallelgeschaltet sind. Somit ist die Periode t1 vorzugsweise eine Periode, die ausreichend ist, um die addierte Kapazitanz der Kapazitanz des Kondensators C0 und der Kapazitanz des Kondensators C1 zu laden, d. h. etwa τs (Sekunden) einer Ladungszeitkonstanten.
Nachdem die Periode t1 der V0-Messung 5 abgelaufen ist, werden als nächstes als eine Periode der Messung und der Entladung 6 die Schalter S1 und S2 AUS-geschaltet, und anschließend bleiben die Schalter S3 und S4 während einer vorbestimmten Periode t2 EIN-geschaltet. Demzufolge wird ein vierter Leitungsweg von der Seite des einen Endes des fliegenden Kondensators 1 (der Oberseite in 1, auf der Seite der positiven Elektrode) zu der Erde durch die Diode D3, den Widerstand R3 und den Widerstand R5 und von der Seite des anderen Endes des fliegenden Kondensators 1 (der Unterseite in 1, auf der Seite der negativen Elektrode) zu der Erde durch den Widerstand R4 ausgebildet, wobei die Spannung, die in den fliegenden Kondensator 1 geladen ist, während einer vorbestimmten Periode t2 entladen wird. Es wird darauf hingewiesen, dass in der Periode des Messens und des Entladens 6 EIN des Schalters S0 beibehalten wird und die Periode t2 vorzugsweise eine Periode ist, die für die Entladung der Spannung, die in der Periode t1 geladen wird, auf 0 V (null Volt) ausreichend ist, d. h. etwa die Ladungszeitkonstante τ × 5 s.
Weiterhin wird bei der Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ähnlich einer herkömmlichen Isolierungserfassungsvorrichtung zu Beginn von EIN der Schalter S3 und S4, d. h. zu Beginn des Starts der Periode der Entladung 6 die geladene Spannung des fliegenden Kondensators 1, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Abtast- und Halteschaltkreis 2 gehalten und die gehaltene Spannung in dem bekannten A/D-Wandler des Mikrocomputers 3 als eine gemessene Spannung V0 der V0-Messung 5 gemessen, wobei die gemessene Spannung als die gemessene Spannung V0 gehalten wird.
Nachdem die Periode t2 der Entladung 6 vergangen ist, werden als nächstes die Schalter S3 und S4 AUS-geschaltet. Anschließend wird als V0f-Messung 13 der Schalter S0 AUS-geschaltet und bleiben anschließend die Schalter S1 und S2 während einer vorbestimmten Periode EIN-geschaltet. Demzufolge wird wiederum der erste Leitungsweg von der Hochspannung + zu der Hochspannung – durch die Diode D1, den Widerstand R1, den fliegenden Kondensator 1 und den Widerstand R2 ausgebildet und während der Periode t3 der fliegende Kondensator 1 mit der Spannung der Gleichstromquelle geladen. Gleichzeitig ist der Schalters S0 AUS, wodurch die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 zu der Kapazitanz des Kondensators C0 wird. Bei der V0f-Messung 13 wird der fliegende Kondensator 1 lediglich des Kondensators C0 in der Periode t3 geladen, die ausreichend ist, um die Kapazitanz des Kondensators C0 vollständig zu laden (umfassend eine beinahe vollständige Ladung).
Bei der V0f-Messung 13 ist der fliegenden Kondensator 1 vollständig geladen, und somit wird die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator 1 geladen ist, zu derselben Spannung (etwa der selben Spannung) wie die Ausgabespannung der Gleichstromquelle. In diesem Fall ist die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator 1 geladen ist, nicht Gegenstand von Einflüssen der Schwankung eines Ladestroms in Verbindung mit einer Änderung der Widerstände R1 und R2 in dem ersten Leitungsweg (Ladeleitungsweg), einer Änderung parasitärer Widerstände und parasitärer Kapazitanzen der Schalter S1 und S2 und einer Schwankung eines Ladestroms in Verbindung mit der Schwankung von Lade-/Entladeeigenschaften in Verbindung mit einer Änderung der Y-Kondensatoren 4 und 5 jeder V0f-Messung und dergleichen. Infolgedessen kann die Genauigkeit (die absolute Wertegenauigkeit) einer gemessenen Spannung V0f, die in einer Periode der Entladung 14 gemessen wird, wie es unten erläutert ist, höher sein als die gemessenen Spannungen V0, die bei der V0-Messung 5 und 9 gemessen wird, die Gegenstand von Einflüssen der Schwankung ist.
Nachdem die Periode t3 der V0f-Messung 13 abgelaufen ist, werden als nächstes als eine Periode der Messung und der Entladung 14 die Schalter S1 und S2 AUS-geschaltet und bleiben anschließend die Schalter S3 und S4 während einer vorbestimmten Periode t4 AUS. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t4 die Spannung, die in den fliegenden Kondensator 1 geladen ist, entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 zu Beginn von EIN der Schalter S3 und S4 als eine gemessene Spannung C0f der V0f-Messung 13 gemessen.
Zu diesem Zeitpunkt wird die gemessene Spannung V0f zu einer Spannung, die man derart erhält, dass die vollständig geladene Spannung des fliegenden Kondensators 1 durch den Widerstand R3 und den Widerstand R5 geteilt wird. Somit wird eine geschätzte Spannung V0fs der Gleichstromquelle aus der gemessenen Spannung V0f auf der Basis der folgenden Formel (8) berechnet: V0 = V0f = V0fs × R5/(R3 + R5) (8)
Es wird darauf hingewiesen, dass bei der V0f-Messung 13 die Beziehung zwischen der gemessenen Spannung V0f und der geschätzten Ausgabespannung V0fs bei der V0f-Messung als Tabellendaten auf der Basis der Formel (8) im Voraus gespeichert wird und die geschätzte Ausgabespannung V0fs unter Bezugnahme auf die Tabellendaten auf der Basis der gemessenen Spannung V0f berechnet werden kann.
In einer Periode des Messens und Entladens 14 wird weiterhin die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 zu der Kapazitanz des Kondensators C0. Daher ist eine Entladungsperiode, die kürzer als die Periode t2 des Messens und des Entladens 6 ist und der V0-Messung 5 folgt, ausreichend. Infolgedessen wird die Summe der Periode t3 der V0f-Messung 13 und der Periode t4 des Messens und des Entladens 13, die der V0f-Messung 13 folgt, eine extrem kürzere Periode als die Summe der Periode t1 der V0-Messung 5 und der Periode t2 des Messens und des Entladens 6, die der V0-Messung 5 folgt. Weiterhin kann ein Effekt der Verbesserung der gemessenen Spannung V0f erreicht werden, die eine gemessene Ausgabespannung der Gleichstromquelle ist.
Darüber hinaus kann die absolute Wertgenauigkeit der gemessenen Spannung V0f als hoch eingerichtet werden. Somit kann man einen Effekt erzielen, dass die absolute Wertegenauigkeit der geschätzten Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle verbessert wird. Als Ergebnis kann ein Effekt der Verbesserung der Genauigkeit der Überwachung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle, die auf der Basis der geschätzten Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle ausgeführt wird, erzielt werden.
Nachdem die Periode t4 des Entladens abgelaufen ist, wird als nächstes der Schalter S0 EIN-geschaltet und bleibt anschließend der Schalter S1 während der vorbestimmten Periode t1, die dieselbe wie die V0-Messung 5 ist, EIN-geschaltet. Demzufolge wird der zweite Leitungsweg von der Hochspannung + zu der Erde durch die Diode D1, den Widerstand R1, den fliegenden Kondensator 1 und den Widerstand R4 und von der Hochspannung – zu der Erde durch den Erdschlusswiderstand Rn ausgebildet und der fliegende Kondensator 1 mit dem zweiten Leitungsweg während der Periode t1 geladen. Gleichzeitig ist der Schalter S0 EIN, und somit wird die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 die Kapazitanz des Kondensators C0 und des Kondensators C1, die parallelgeschaltet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass der Grund, warum die Periode (Ladungsperiode) der Vc1n-Messung 7 (einschließlich der Vc1p-Messung 11) zur selben Periode wie die Periode t1 der V0-Messung 5 verursacht wird, darin besteht, dass man dieselben Lade-/Entladeeigenschaften bei der Vc1n-Messung 7 (einschließlich der Vc1p-Messung 11) und der V0-Messung 5 erzielen kann. Somit ist die Periode der Vc1n-Messung 7 nicht auf t1 beschränkt und kann eine andere Periode sein. Die Periode der Vc1n-Messung 7 ist jedoch bevorzugt dieselbe Periode wie die Periode der letzten V0-Messung 5 oder die Periode der Vc1p-Messung 11.
Nachdem die Periode t1 der Vc1n-Messung 7 abgelaufen ist, wird als eine Periode der Entladung 8 (einschließlich Messung) als nächstes der Schalter S1 AUS-geschaltet und der Schalter S3 daraufhin EIN-geschaltet. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t2 die Spannung, die in den fliegenden Kondensator 1 geladen ist, entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 gemessen und als gemessene Spannung Vc1n der Vc1n-Messung 7 zu Beginn von EIN des Schalters S3 gehalten.
Nachdem die Periode t2 der Entladung vergangen ist, werden die Schalter S3 und S4 AUS-geschaltet. Anschließend werden erneut die V0f-Messung 13 sowie die Messung und die Entladung 14 ausgeführt, die auf die V0f-Messung 13 folgen. Ähnlich wie oben wird die gemessene Spannung V0f gemessen und die geschätzte Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle durch Berechnung der Formel (8) auf der Basis der gemessenen Spannung V0f berechnet.
Nachdem die Periode t4 der Entladung 14 vergangen ist, werden die Schalter S3 und S4 AUS-geschaltet. Daraufhin werden erneut die V0-Messung 9 und die Messung und Entladung 10 ausgeführt, die der V0-Messung 9 folgen, und wird die gemessene Spannung V0, die der V0-Messung 9 entspricht, ähnlich der oben beschriebenen V0-Messung und der Messung und Entladung 6, die der V0-Messung 5 folgen, berechnet und gehalten.
Nachdem die Periode t2 der Entladung 10, die der V0-Messung 9 entspricht, vergangen ist, werden die Schalter S3 und S4 AUS-geschaltet. Daraufhin werden erneut die V0f-Messung 13 sowie die Messung und das Entladen 14 ausgeführt, die der V0f-Messung 13 folgen. Hier wird ähnlich der obigen Beschreibung die gemessene Spannung V0f gemessen und die geschätzte Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle durch Berechnen der Formel (8) auf der Basis der gemessenen Spannung V0f berechnet.
Nachdem die Periode t4 der Entladung 14 vergangen ist, wird der Schalter S4 AUS-geschaltet und daraufhin als Vc1p-Messung 11 der Schalter S0 EIN-geschaltet und anschließend der Schalter S2 während der vorbestimmten Periode t1, die dieselbe wie die V0-Messung 5 ist, auf EIN beibehalten. Demzufolge wird der dritte Leitungsweg von der Hochspannung + zu der Erde durch den Erdschlusswiderstand Rp und von der Erde zu der Hochspannung – durch den Widerstand R5, die Diode D2, den fliegenden Kondensator 1 und den Widerstand R2 ausgebildet und der fliegende Kondensator 1 mit dem dritten Leitungsweg während der Periode t1 geladen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Schalter S0 EIN, und somit wird die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 zu der Kapazitanz des Kondensators C0 und des Kondensators C1, die parallelgeschaltet sind. Es wird darauf hingewiesen, dass die Periode der Vc1p-Messung 11 nicht auf t1 beschränkt ist und eine andere Periode sein kann. Jedoch ist die Periode der Vc1p-Messung 11 vorzugsweise dieselbe Periode wie die Periode der letzten V0-Messung 9 oder die Periode der Vc1n-Messung 7, ähnlich der Vc1n-Messung 7.
Nachdem die Periode t1 der Vc1p-Messung 11 vergangen ist, wird anschließend als eine Periode der Messung und der Entladung 12 der Schalter S12 AUS-geschaltet und anschließend der Schalter S4 EIN-geschaltet. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t2 die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator 1 geladen ist, entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 zu Beginn von EIN des Schalters 4 als eine gemessene Spannung Vc1p der Vc1p-Messung 11 gemessen.
Daraufhin wird ein Verhältnis von Vc1n + Vc1p und V0 in dem Mikrocomputer 3 durch die folgende Formel (9) auf der Basis der gemessenen Spannung V0 bei der V0-Messung 5 und 9, der gemessenen Spannung Vc1n bei der Vc1n-Messung 7 und der gemessenen Spannung Vc1p bei der Vc1p-Messung 11 berechnet und wird der Erdschlusswiderstand RL, der gemäß dem Erdschlusswiderstand Rp und dem Erdschlusswiderstand Rn ausgebildet ist, d. h. der Erdschlusswiderstand RL, der eine Zusammensetzung des Erdschlusswiderstandes Rp und des Erdschlusswiderstandes Rn ist, durch Bezugnahme auf die Tabellendaten auf der Basis des Berechnungsergebnisses berechnet. (Vc1n + Vc1p)/V0 (9)
Es wird darauf hingewiesen, dass in der Periode der Messung und der Entladung 8 nach der Vc1n-Messung 7 Vc1n/V0 auf der Basis der gemessenen Spannung Vc1n, die in der Periode der Messung und der Entladung 8 gemessen wird, und der gemessenen Spannung V0, die in der Periode der Messung und der Entladung 6 nach der V0-Messung 5 gemessen wird, berechnet wird. Als nächstes wird in einer Periode der Messung und Entladung 12 nach der Vc1p-Messung 11 Vc1p/V0 auf der Basis der gemessenen Spannung Vc1p, die in der Periode der Messung und Entladung 12 gemessen wird, und der gemessenen Spannung V0, die in der Periode der Messung und Entladung 10 nach der V0-Messung 9 gemessen wird, berechnet. Das Berechnungsergebnis von Vc1p/V0 und das Berechnungsergebnis von Vc1n/V0 werden addiert, wobei der zusammengesetzte Erdschlusswiderstand RL durch Bezugnahme auf die Tabellendaten auf der Basis des Additionsergebnisses berechnet werden kann.
Das oben beschriebene Laden des Kondensators C1 bis zu der Entladung 14 entsprechend der V0-Messung 5 bis zu der V0f-Messung 13 und die Messung, die Entladung und die Berechnung der Spannung, die in dem Kondensator C1 geladen ist, werden wiederholt, wobei eine Berechnung der geschätzten Ausgabespannung V0fs und des Erdschlusswiderstandes RL der Gleichstromquelle, d. h. das Überwachen der Ausgabespannung der Gleichstromquelle, das Auftreten des Erdschlusses und ein Zustand der Isolierung nacheinander in Echtzeit an eine Steuervorrichtung höherer Ordnung ausgegeben werden können.
Weiterhin kann bei dem Messvorgang aus 2A die V0f-Messung 13, die die hohe absolute Wertegenauigkeit der gemessenen Spannung V0f und die hohe absolute Wertegenauigkeit der geschätzten Ausgabespannung V0fs hat, mit hoher Präzision gemessen werden. Demzufolge kann die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform auch als ein Spannungssensor dienen, der die Gesamtspannung einer Batterieüberwachungseinheit überwacht, die die Spannungen von Batteriezellen überwacht, die die Gleichstromquelle bilden.
Wiederholung der V0f-Messung
Als nächstes wird ein Vorgang unter Bezugnahme auf 2B beschrieben, bei dem lediglich die V0f-Messung und die Entladung (einschließlich der Messung), die der V0f-Messung folgt, wiederholt ausgeführt werden und die geschätzte Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle berechnet wird. Es wird darauf hingewiesen, dass ein ähnlicher Vorgang und eine ähnliche Berechnung für die V0f-Messung 13 und die Entladung 14, die in 2A gezeigt sind, bei der V0f-Messung 13 und der Entladung 14 ausgeführt werden, die in 2B gezeigt sind.
Wie es in 2B gezeigt ist, bleiben zunächst als V0f-Messung 3, nachdem der Schalter S0 AUS-geschaltet wurde, die Schalter S1 und S2 während einer vorbestimmten Zeitperiode EIN-geschaltet. Demzufolge wird der erste Leitungsweg ausgebildet und der fliegende Kondensator 1 mit der Spannung der Gleichstromquelle während der Periode t3 geladen. Bei der V0f-Messung 13 wird, wie es oben beschrieben ist, die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 zu der Kapazitanz des Kondensators C0 und wird der fliegende Kondensator 1 lediglich des Kondensators C0 in der Periode t3 geladen, die ausreichend ist, um die Kapazitanz des Kondensators C0 vollständig (einschließlich einer beinahe vollständigen Ladung) zu laden.
Nachdem die Periode t3 der V0f-Messung 13 vergangen ist, werden als Periode der Entladung 14 (einschließlich der Messung der Spannung V0f) die Schalter S1 und S2 AUS-geschaltet und bleiben die Schalter S3 und S4 anschließend während der vorbestimmten Periode t4 EIN-geschaltet. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet, die gemessene Spannung V0 durch den Mikrocomputer 3 gemessen und die geschätzte Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle aus der gemessenen Spannung V0f auf der Basis der Formel (8) berechnet.
Durch Wiederholen der oben beschriebenen V0f-Messung 13 und der Entladung 14, die der V0f-Messung 13 entspricht, wird eine Häufigkeit der Messung der Spannung V0f und eine Berechnung der geschätzten Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle in einer kurzen Zeit möglich.
Zu diesem Zeitpunkt ist, wie es oben beschrieben ist, bei der V0f-Messung 13 der fliegende Kondensator 1, der lediglich die Kapazitanz des Kondensators C0 hat, vollständig geladen und können die absolute Wertegenauigkeit der gemessenen Spannung V0f und die absolute Wertegenauigkeit der geschätzten Ausgabespannung V0fs der Gleichstromquelle hoch eingerichtet werden. Daher können bei dem Messvorgang von 2B die absolute Wertegenauigkeit der gemessenen Spannung V0f und die absolute Wertegenauigkeit der geschätzten Ausgabespannung V0fs hoch eingerichtet werden. Somit kann die Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform auch als ein Spannungssensor dienen, der die Gesamtspannung einer Batterieüberwachungseinheit überwacht, die die Spannungen von Batteriezellen überwacht, die die Gleichstromquelle bilden.
V00-Messung, Vc01n-Messung und Vc01p-Messung
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 2C ein Vorgang beschrieben, mit dem die Ausgabespannung der Gleichstromquelle erfasst wird und der Erdschlusswiderstand RL ausgeführt wird, wenn der Schalter S0 AUS-geschaltet ist, und man den fliegende Kondensator 1 lediglich des Kondensators C0 erhält. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Konfigurationen der Vc01n-Messung 15, der V00-Messung 17, der Vc01p-Messung 19 und der Entladung 16, 18 und 20, die in 2C gezeigt sind, mit Ausnahme der Konfiguration des Ausbildens des fliegenden Kondensators 1 mit dem Kondensator C0 und die Periode t5 bis t8, die der Kapazitanz des Kondensators C0 entsprechen, ähnlich einer herkömmlichen Isolierungserfassungsvorrichtung sind. Somit werden in der folgenden Beschreibung die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 und die Perioden der Vc01n-Messung 15, der V00-Messung 17, der Vc01p-Messung 19, der Entladung 16, 18 und 20, die der Kapazitanz entsprechen, im Detail beschrieben.
Bei dem Vorgang, der in 2C gezeigt ist, wird zunächst als Vc01n-Messung 15 der Schalter S0 AUS-geschaltet, bleiben die Schalter S1 und S4 während einer vorbestimmten Periode t5 EIN und werden die Schalter S2 und S3 AUS-geschaltet. Demzufolge wird der zweite Leitungsweg ausgebildet und lediglich der Kondensator C0, der den fliegenden Kondensator 1 ausbildet, mit dem zweiten Leitungsweg während der Periode t5 geladen.
Nachdem die Periode t5 der Vc01n-Messung 15 vergangen ist, wird als eine Periode (einschließlich der Messung) der Entladung 16 der Schalter S1 AUS-geschaltet und anschließend der Schalter S3 EIN-geschaltet. Demzufolge wird der vierte Weg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t6 die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator 1 geladen ist, der die Kapazitanz lediglich des Kondensators C0 hat, auf 0 V entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 gemessen und als eine gemessene Spannung Vc01n der Vc01n-Messung bei Beginn von EIN des Schalters S3 gehalten.
Bei der Vc01n-Messung 15 und der Entladung 16 sind die Perioden t5 und t6 Perioden für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators 1, der die Kapazitanz des Kondensators C0 hat. Daher sind die Perioden kürzer (kleiner) als die Perioden t1 und t2, um den Kondensator C1 zu laden/zu entladen, der eine größere Kapazitanz als der Kondensator C0 hat.
Nachdem die Periode t6 der Entladung 16 abgelaufen ist, werden als nächstes die Schalter S3 und S4 AUS-geschaltet. Danach bleiben als die V00-Messung 17 die Schalter S1 und S2 während einer vorbestimmten Periode t7 in einem Zustand EIN-geschaltet, in dem der Schalter S0 AUS-geschaltet ist. Demzufolge wird der erste Leitungsweg ausgebildet und lediglich der Kondensator C0, der den fliegenden Kondensator 1 bildet, mit dem ersten Leitungsweg während der Periode t7 geladen.
Nachdem die Periode t7 der V00-Messung 17 vergangen ist, werden als nächstes als eine Periode (einschließlich der Messung) der Entladung 18 die Schalter S1 und S2 AUS-geschaltet und anschließend die Schalter S3 und S4 EIN-geschaltet. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t8 die Spannung, die in dem fliegenden Kondensator 1 geladen ist, der die Kapazitanz lediglich des Kondensators C0 hat, entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 gemessen und als eine gemessene Spannung V00 der V00-Messung 17 zu Beginn von EIN der Schalter S3 und S4 gehalten.
Auch bei der V00-Messung 17 und der Entladung 18 sind die Perioden t7 und t8 Perioden für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators 1, der die Kapazitanz des Kondensators C0 hat. Somit sind, ähnlich zu der Vc01n-Messung 15 und der Entladung 16, die Perioden kürzer als die Perioden t1 und t2, die in 2A gezeigt sind.
Nachdem die Periode t8 der Entladung 18 vergangen ist, wird als nächstes der Schalter S4 AUS-geschaltet. Anschließend bleibt als die Vc01p-Messung 19 der Schalter S2 während der vorbestimmten Periode t5 in einem Zustand EIN-geschaltet, in dem der Schalter S0 AUS-geschaltet ist. Demzufolge wird der dritte Leitungsweg ausgebildet und lediglich der Kondensator C0, der den fliegenden Kondensator 1 bildet, mit dem dritten Leitungsweg während der Periode t5 geladen.
Nachdem die Periode t5 der Vc01p-Messung 19 vergangen ist, wird als nächstes als eine Periode (einschließlich der Messung) der Entladung 20 der Schalter S2 AUS-geschaltet und anschließend der Schalter S4 eingeschaltet. Demzufolge wird der vierte Leitungsweg ausgebildet und während der vorbestimmten Periode t6 die Spannung, die in den fliegenden Kondensator 1 geladen ist, der die Kapazitanz lediglich des Kondensators C0 hat, auf 0 V entladen und die Spannung, die in den Widerständen R3 und R5 geteilt wird, in dem Mikrocomputer 3 gemessen und als gemessene Spannung Vc01p der Vc01p-Messung 19 zu Beginn von EIN des Schalters S4 gehalten.
Daraufhin wird ein Verhältnis von Vc01n + Vc01p und V00 in dem Mikrocomputer 3 durch die folgende Formel (10) auf der Basis der gemessenen Spannung V00 bei der V00-Messung 17, der gemessenen Spannung Vc01n bei der Vc01n-Messung 15 und der gemessenen Spannung Vc01p bei der Vc01p-Messung 19 berechnet und wird der Erdschlusswiderstand RL, der eine Zusammensetzung des Erdschlusswiderstandes Rp und des Erdschlusswiderstandes Rn ist, durch Bezugnahme auf die Tabellendaten auf der Basis des Berechnungsergebnisses berechnet. (Vc01n + Vc01p)/V00 (10)
Hier sind die Perioden der Vc01p-Messung 19 und der Entladung 20 die Perioden t5 und t6 und sind somit kürzere (kleinere) Perioden als die Perioden t1 und t2.
Wie es oben beschrieben ist, ist der Vorgang, der in 2C gezeigt ist, ein Vorgang für die Wiederholung der Vc01n-Messung 15, der V00-Messung 17 und der Vc01p-Messung 19 der Perioden t5 bis t8, die kürzer als die Perioden t1 und t2 sind, und der Entladung 16, 18 und 20.
Daher kann der Vorgang, der in 2C gezeigt ist, den zusammengesetzten Erdschlusswiderstand RL, mit einer hohen Geschwindigkeit im Vergleich zu der Messung berechnen, bei der Schalter S0 EIN-geschaltet wird und die V0-Messung, die Vc1n-Messung, die Vc1p-Messung und die Entladung desselben wiederholt werden.
Als Ergebnis wird eine prompte Überwachung in einem Fall möglich, bei dem die Erfassung einer Abnormität in einer kurzen Zeit, wie etwa zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeuges (in der Periode unmittelbar nach EIN für die Zündung), erforderlich ist. Das heißt, die Messbetriebsart ist für die Überwachung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und des Erdschlusswiderstandes RL zum Zeitpunkt des Startens des Fahrzeuges (in der Periode unmittelbar nach EIN für die Zündung) zu bevorzugen. Wenn die Kapazitanz des Kondensators C0 beispielsweise 0,1 bis 0,3 μF beträgt und die Kapazitanz des Kondensators C1 etwa 1 μF beträgt, kann die Vc01n-Messung 15 für die Entladung 20 in der Periode der V0-Messung und der anschließenden Entladung möglich sein, wenn der Schalter S0 EIN-geschaltet ist. Das heißt, die Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und die Messung des Erdschlusswiderstandes RL können abgeschlossen werden, wodurch die Messbetriebsart sehr effektiv ist.
Wie es oben beschrieben wurde, besteht bei der Isolierungserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung der fliegende Kondensator 1 wenigstens aus den beiden Kondensatoren C0 und C1, wobei der eine Kondensator C1 mit dem anderen Kondensator C0 durch den Schalter S0 parallelgeschaltet ist. Weiterhin ist die Kapazitanz des Kondensators C1 ähnlich der Kapazitanz (wie etwa 1 μF) eines herkömmlichen fliegenden Kondensators, und die Kapazitanz des Kondensators C0 ist eine Kapazitanz (vorzugsweise etwa 0,1 bis 0,3 μF), die kleiner oder gleich der Kapazitanz des Kondensators C1 ist. Weiterhin wird EIN/AUS des Schalters S0 durch eine Schaltersteuerausgabe (nicht gezeigt) aus dem Mikrocomputer 3 ähnlich den anderen Schaltern S1 bis S4 gesteuert. Das heißt, mit EIN/AUS des Schalters S0 durch die Steuerausgabe aus dem Mikrocomputer 3 kann die Kapazitanz des fliegenden Kondensators 1 durch den Fall, bei dem der fliegende Kondensator 1 nur aus dem Kondensator C0 besteht, und den Fall, bei dem der fliegende Kondensator 1 aus den Kondensatoren C0 und C1 besteht, die parallelgeschaltet sind, variabel gesteuert werden.
Somit wird die Messung einer Kombination aus der Messung mit einer geringen Kapazitanz des fliegenden Kondensators, d. h. der Messung mit einer kurzen Zeit, die für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators 1 erforderlich ist, und der Messung mit einer hohen Kapazitanz des fliegenden Kondensators, d. h. der Messung mit einer guten Messgenauigkeit, möglich, wenngleich die erforderliche Zeit für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators 1 lang ist.
Infolgedessen kann ein Effekt einer einfachen Umschaltung zwischen der Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und der Messung des Erdschlusswiderstandes RL in einer kurzen Zeit und der Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle und der Messung des Erdschlusswiderstandes RL mit hoher Genauigkeit gemäß der Situation erzielt werden und können die Funktionen und das Leistungsverhalten der Isolierungserfassungsvorrichtung verbessert werden. Weiterhin kann ein Effekt der Ausführung einer hochpräzisen Messung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle in einer kurzen Zeit erzielt werden.
Wie es oben beschrieben wurde, umfasst gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung der fliegende Kondensator einen oder eine Vielzahl von ersten Kondensatoren und einen oder eine Vielzahl von zweiten Kondensatoren, die mit den ersten Kondensatoren parallelgeschaltet sind, und einen Parallelaufhebungsschalter, der zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordnet ist und eine Parallelschaltung sowie eine Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator ausführt, wobei eine Kapazitanz des fliegenden Kondensators durch EIN/AUS (Einschalten oder Ausschalten) des Parallelaufhebungsschalters variabel gesteuert wird. Das heißt, die Messung, bei der der fliegende Kondensator aus einer geringen Kapazitanz lediglich des anderen Kondensators besteht, und eine Messung, bei der der fliegende Kondensator aus einer großen Kapazitanz eines Kondensators und des anderen Kondensators besteht, die parallelgeschaltet sind, kann durch EIN/AUS des Parallelaufhebungsschalters gesteuert werden.
Somit wird eine Kombination aus der Messung mit einer kleinen Kapazitanz des fliegenden Kondensators, d. h. der Messung mit einer kurzen Zeit, die für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators erforderlich ist, und der Messung mit einer großen Kapazitanz des fliegenden Kondensators, d. h. der Messung mit guter Messgenauigkeit möglich, wenngleich die erforderliche Zeit für die Ladung/Entladung des fliegenden Kondensators lang ist. Infolgedessen kann ein Effekt der Änderung der Messung des Erdschlusswiderstandes in Übereinstimmung mit der Situation erzielt werden. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein erster Schalter zwischen einem Ende des fliegenden Kondensators und einer positiven Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet, ein zweiter Schalter zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet, ein dritter Schalter zwischen dem einen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet und ein vierter Schalter zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet und werden die geladenen Spannungen des fliegenden Kondensators, die mit einem ersten Leitungsweg, einem zweiten Leitungsweg und einem dritten Leitungsweg geladen werden, mit der Mess- und Berechnungseinrichtung mit einem vierten Leitungsweg gemessen, wobei der erste Leitungsweg durch EIN-schalten lediglich des ersten und des zweiten Schalters ausgebildet wird, der zweite Leitungsweg durch EIN-schalten lediglich des ersten und des vierten Schalters ausgebildet wird, der dritte Leitungsweg durch EIN-schalten lediglich des zweiten und des dritten Schalters ausgebildet wird und der vierte Leitungsweg durch EIN-schalten lediglich des dritten und des vierten Schalters ausgebildet wird und die Mess- und Berechnungseinrichtung den Erdschlusswiderstand auf der Basis der gemessenen Spannungen der geladenen Spannungen berechnet, die in den fliegenden Kondensator auf dem ersten bis dritten Leitungsweg geladen werden. Somit kann eine Berechnung für die Korrektur der Änderung von Elementen ausgeführt werden, die in dem ersten bis dritten Leitungsweg und dergleichen angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Berechnungsgenauigkeit des Erdschlusswiderstandes verbessert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator kleiner gleich der Hälfte der Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator. Somit kann man einen Effekt der wesentlichen Verkürzung einer Änderung der Kapazitanz des fliegenden Kondensators bei AUS des Parallelaufhebungsschalters, d. h. der Messzeit, erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Kapazitanz des fliegenden Kondensators gering gestaltet werden und kann die erforderliche Zeit für die volle Ladung des fliegenden Kondensators in einem Zustand verkürzt werden, in dem der Parallelaufhebungsschalter AUS ist. Auf diese Weise können die erforderlichen Zeiten für die volle Ladung des fliegenden Kondensators mit dem ersten Leitungsweg, wenn lediglich der erste und der zweite Schalter EIN-geschaltet sind, die Messung der geladenen Spannung des fliegenden Kondensators durch die Mess- und Berechnungseinheit in dem vierten Leitungsweg, wenn lediglich der dritte und der vierte Schalter EIN-geschaltet sind, und die Schätzung der Ausgabespannung der Gleichstromquelle auf der Basis des Messwertes und der Entladung der Spannung, die in den fliegenden Kondensator geladen ist, verkürzt werden. Auf diese Weise kann man einen Effekt der hochpräzisen Überwachung der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle in einer kurzen Zeit erzielen. Wenngleich die Erfindung in Bezug auf spezielle Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, verstehen sich die beigefügten Ansprüche nicht als Einschränkung, sondern sollen sämtliche Abänderungen und alternative Konstruktionen umfassen, die für den Fachmann vorstellbar sind und angemessen Bestandteil der grundlegenden Lehre sind, wie sie hier ausgeführt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2014-076658 [0001]
JP 2004-170103 [0004, 0006]

Claims

Isolierungserfassungsvorrichtung, umfassend: einen fliegenden Kondensator, der dazu eingerichtet ist, eine geladene Spannung zu halten; und eine Mess- und Berechnungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, die geladene Spannung des fliegenden Kondensators zu messen und einen Erdschlusswiderstand, der zwischen einer Gleichstromquelle, die von der Erde elektrisch isoliert ist, und der Erde auf der Basis der gemessenen Spannung zu berechnen, wobei der fliegende Kondensator einen oder eine Vielzahl erster Kondensatoren, einen oder eine Vielzahl zweiter Kondensatoren, die mit dem ersten Kondensator parallelgeschaltet sind, und einen Parallelaufhebungsschalter umfasst, der zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator angeordnet ist und eine Parallelschaltung und eine Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator ausführt und eine Kapazitanz des fliegenden Kondensators durch Einschalten oder Ausschalten des Parallelaufhebungsschalters veränderbar gesteuert wird.
Isolierungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen ersten Schalter, der zwischen einem Ende des fliegenden Kondensators und einer positiven Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet ist; einen zweiten Schalter, der zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und einer negativen Elektrode der Gleichstromquelle angeordnet ist; einen dritten Schalter, der zwischen dem einen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet ist; und einen vierten Schalter, der zwischen dem anderen Ende des fliegenden Kondensators und der Erde angeordnet ist, wobei die geladenen Spannungen des fliegenden Kondensators, die mit einem ersten Leitungsweg, einem zweiten Leitungsweg und einem dritten Leitungsweg geladen werden, mit der Mess- und Berechnungseinrichtung mit einem vierten Leitungsweg gemessen werden, der erste Leitungsweg durch Einschalten lediglich des ersten und des zweiten Schalters ausgebildet wird, der zweite Leitungsweg durch Einschalten lediglich des ersten und des vierten Schalters ausgebildet wird, der dritte Leitungsweg durch Einschalten lediglich des zweiten und des dritten Schalters ausgebildet wird und der vierte Leitungsweg durch Einschalten lediglich des dritten und des vierten Schalters ausgebildet wird und die Mess- und Berechnungseinrichtung den Erdschlusswiderstand auf der Basis der gemessenen Spannungen der geladenen Spannungen berechnet, die jeweils in den fliegenden Kondensator auf dem ersten bis dritten Leitungsweg geladen werden.
Isolierungserfassungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Aufhebung der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator kleiner gleich der Hälfte der Kapazitanz des fliegenden Kondensators zu einem Zeitpunkt der Parallelschaltung zwischen dem ersten Kondensator und dem zweiten Kondensator ist.
Isolierungserfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiterhin umfassend: eine Messbetriebsart, die dazu eingerichtet ist, in einem Zustand, in dem der Verbindungsaufhebungsschalter ausgeschaltet bleibt, eine Vollladung an dem fliegenden Kondensator, der aus lediglich dem ersten Kondensator besteht, wenn der erste Leitungsweg durch Einschalten des ersten und des zweiten Schalters ausgebildet ist, eine Messung der geladenen Spannung des fliegenden Kondensators, der voll geladen ist, wenn der vierte Leitungsweg durch Einschalten des dritten und des vierten Schalters ausgebildet ist, und eine Berechnung einer Ausgabespannung der Gleichstromquelle auf der Basis der gemessenen Spannung bei der vollen Ladung auszuführen, die durch die Mess- und Berechnungseinrichtung gemessen wird.