DE102017215889A1

DE102017215889A1 - Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102017215889A1
Application number: DE102017215889.1A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Kawamura
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-03-08
Also published as: JP6491164B2; US20180067158A1; JP2018040710A

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung bereit verbunden mit einer ungeerdeten Hochspannungs-Batterie, die mit einem Hochspannungs-Leitungs-Pfad verbunden ist, der zu einem Ladungs- und Entladungs-Leitungs-Pfad wird, wobei die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung einen Erdschluss eines Systems, in dem die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, und/oder eine Spannung der Hochspannungs-Batterie, erfasst. Die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung umfasst einen Magnetschalter, bei dem An/AUS auf der Grundlage eines Magnetfeldes geschaltet wird, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Hochspannungs-Leitungs-Pfad fließt. Der Magnetschalter schaltet in einer Mess-Schaltung zwischen einer ersten Mess-Bedingung und einer zweiten Mess-Bedingung, die sich von der ersten Mess-Bedingung unterscheidet, oder einem Mess-Parameter.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung zum Erfassen mindestens eines Erdschlusses eines Systems, in dem eine Hochspannungs-Batterie vorgesehen ist, und einer Spannung der Hochspannungs-Batterie. Die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung ist mit einer ungeerdeten Hochspannungs-Batterie verbunden.
Verwandter Bereich
Ein Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Hybridfahrzeug mit einem Motor und einem elektrischen Motor als Antriebsquelle oder ein Elektrofahrzeug, lädt eine in einem Fahrzeug-Aufbau angebrachte Batterie auf und erzeugt eine Antriebskraft unter Verwendung einer elektrischen Energie von der Batterie. Im Allgemeinen ist eine der Batterie zugeordnete Versorgungs-Schaltung als Hochspannungs-Schaltung zur Handhabung einer Hochspannung von 200 V oder mehr bereitgestellt. Weiterhin stellt, um die Sicherheit zu gewährleisten, die Hochspannungs-Schaltung einschließlich der Batterie eine ungeerdete Anordnung dar, die von dem Fahrzeug-Aufbau, dem Erdpotential-Bezugspunkt, elektrisch isoliert ist.
In dem Fahrzeug, in dem eine ungeerdeten Hochspannungs-Batterie montiert ist, wird eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung bereitgestellt, um so ein System zu überwachen, in dem die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, insbesondere, einen isolierten Zustand (Erdschluss) zwischen einem Hauptstromnetz von der Hochspannungs-Batterie zu einem Motor und dem Fahrzeug-Aufbau. Zum Beispiel wird, wie in der Patentliteratur 1 beschrieben, in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung ein System verwendet, das einen Kondensator verwendet, der als fliegender Kondensator (flying capacitor) bezeichnet wird.
Eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs schaltet die Mess-Pfade mit einer Vielzahl von Schalt-Elementen um und wiederholt gleichzeitig die Ladung und Entladung des fliegenden Kondensators. Desweiteren erhält die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs einen Isolationswiderstand auf der Grundlage einer Ladespannung, und erfasst einen Erdfehler, wenn der Isolationswiderstand niedriger als eine Kriteriums-Ebene ist.
Die Mess-Pfade eines Schalt-Objekts umfassen einen Pfad zum Messen einer Spannung der Hochspannungs-Batterie. Daher erhält die Spannung-Erfassungs-Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs eine Spannung der Hochspannungs-Batterie in einem Prozess, der einen Erdschluss erkennt. Desweitern kann die Spannung-Erfassungs-Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs eine Spannung der Hochspannungs-Batterie unabhängig von der Erfassung eines Erdschlusses erhalten.
Patent Literatur 1: JP 2013-205082 A
Patent Literatur 2: JP 2016-118522 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung führt eine Messung unter verschiedenen Mess-Bedingungen durch, wie etwa eine Kapazität eines fliegenden Kondensators, eine Ladezeit und einen Erdschluss-Kriteriums-Wert. Durch diese Mess-Bedingungen werden die Erfassungsgenauigkeit, die Erfassungszeit und die Rauschwiderstandsleistung geändert. Wenn die Mess-Bedingungen der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung auf der Grundlage eines Lade- und Entladezustands einer Hochspannungs-Batterie geschaltet werden können, kann indes der Betrieb der flexibleren Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung durchgeführt werden.
Zum Beispiel kann die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in eine Mess-Bedingung geschaltet werden, die eine Spannungsmessung der Hochspannungs-Batterie bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Genauigkeit beim Laden und Entladen der Hochspannungs-Batterie durchführt. Desweitern kann die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in eine Mess-Bedingung, zu einer Zeit außerhalb des Ladens und Entladens, geschaltet werden, die ein Erdschluss-Kriterium ausführt, das ein hervorragendes Rauschwiderstandsvermögen aufweist.
Alternativ kann beim Laden der Hochspannungs-Batterie die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in eine Mess-Bedingung geschaltet werden, die eine Spannungsmessung der Hochspannungs-Batterie bei hoher Geschwindigkeit mit hoher Genauigkeit durchführt. Beim Entladen der Hochspannungs-Batterie kann die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in eine Mess-Bedingung geschaltet werden, die das Erdschluss-Kriterium mit einem hervorragenden Rauschwiderstandsvermögen ausführt.
Um jedoch die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie zu schalten, ist es notwendig, eine Schalt-Steuerungs-Leitung von einer externen Steuer-Einheit wie einer ESU (Energie-Steuer-Einheit) zur Überwachung des Lade- und Entladezustandes in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung, zu verdrahten.
Hierbei ist die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung eine Hochspannungs-Schaltung, die mit der Hochspannungs-Batterie verbunden ist. Andererseits ist die externe Steuer-Einheit eine Niederspannungs-Schaltung die bei einer logischen Spannung von mehreren Volt arbeitet. Da eine elektrische Isolierung zwischen der Hochspannungs-Schaltung und der Niederspannungs-Schaltung erforderlich ist, wird es nicht bevorzugt eine Anzahl von Steuer-Leitungen von der Niederspannungs-Schaltung zu der Hochspannungs-Schaltung zu erhöhen.
Daher besteht ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung darin, eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung bereitzustellen, welche die Mess-Bedingungen der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Lade- und Entladezustand einer Hochspannungs-Batterie schalten kann, ohne die Steuer-Leitungen von einer Niederspannungs-Schaltung zu einem Hochspannungs-Schaltung zu erhöhen.
Um das obige Problem zu lösen, ist eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung mit einer ungeerdeten Hochspannungs-Batterie verbunden, die mit einem Hochspannungs-Leitungs-Pfad verbunden ist, der zu einem Lade- und Entlade-Leitungs-Pfad wird. Die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung erfasst einen Erdschluss eines Systems, in dem die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, und/oder eine Spannung der Hochspannungs-Batterie. Die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung weist einen Magnetschalter auf, bei dem AN/AUS auf der Grundlage eines Magnetfeldes geschaltet wird, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Hochspannungs-Leitungs-Pfad fließt. Der Magnetschalter schaltet in einer Mess-Schaltung zwischen einer ersten Mess-Bedingung und einer zweiten Mess-Bedingung, die sich von der ersten Mess-Bedingung unterscheidet oder einem Mess-Parameter.
Hierbei umfasst die Mess-Schaltung einen Kondensator. Eine Kapazität des Kondensators unterscheidet sich zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung.
Alternativ umfasst die Mess-Schaltung einen Spannungs-Mess-Kondensator. Die Ladezeit des Spannungs-Mess-Kondensators unterscheidet sich zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung. Die Ladezeit ist als Mess-Parameter umfasst.
Alternativ erfasst die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung den Erdschluss des Systems, in dem zumindest die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist. Die Mess-Schaltung umfasst einen Spannungs-Mess-Kondensator. Als Mess-Parameter ist eine Umrechnungstabelle umfasst, um den Erdschluss auf Basis einer Ladespannung des Spannungs-Mess-Kondensators zu ermitteln. Die Umwandlungstabelle unterscheidet sich zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung basierend auf einem Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie geschaltet werden, ohne dass die Steuer-Leitungen von der Niederspannungs-Schaltung zur Hochspannungs-Schaltung erhöht werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
1 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Anordnung einer Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 stellt ein Diagramm dar, das einen Mess-Zyklus zum Erfassen der Isolationswiderstände RLp und RLn zeigt;
3 stellt ein Diagramm dar um die Mess-Zeit der Ladespannung eines Kondensators C1 zur Erfassung zu beschreiben;
4A, 4B und 4C stellen Diagramme dar, die ein grundlegendes Beispiel eines Stroms, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, und das AN/AUS-Schalten des Reed-Schalters 141 beschreiben;
5A, 5B und 5C stellen Diagramme dar, die den in der Hochspannungs-Sammelschiene fließenden Strom unter Berücksichtigung einer Stromrichtung und das AN/AUS-Schalten des Reed-Schalters beschreiben;
6A, 6B und 6C stellen Diagramme dar, die den in der Hochspannungs-Sammelschiene fließenden Strom unter Berücksichtigung der Stromrichtung und das AN/AUS-Schalten des Reed-Schalters beschreiben;
7 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Anordnung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
8A und 8B stellen ein Diagramm dar, dass das Schalten der Ladezeit des Kondensators C1 zur Erfassung beschreibt; und
9 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Anordnung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher beschrieben. 1 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Anordnung einer Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 gezeigt, ist die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 mit einer ungeerdeten Hochspannungs-Batterie 300 verbunden und stellt eine Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs zum Erfassen eines Erdschlusses eines Systems, in dem die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, dar. Weiterhin ist die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 in der Lage, eine Spannung der Hochspannungs-Batterie 300 unabhängig von der Erfassung eines Erdschlusses zu erfassen.
Hierbei wird ein Isolationswiderstand zwischen einer positiven Seite der Hochspannungs-Batterie 300 und der Erde als RLp dargestellt, und ein Isolationswiderstand zwischen einer davon negativen Seite und der Erde als RLn dargestellt.
Die Hochspannungs-Batterie 300 ist durch eine elektrisierbare Batterie wie eine Lithium-Ionen-Batterie und so weiter aufgebaut, entlädt einen elektrischen Strom über eine Hochspannungs-Sammelschiene 320 und treibt einen elektrischen Motor MOT an, der über einen Umrichter (nicht gezeigt) verbunden ist. Weiterhin wird beim Regenerieren oder Verbinden mit einer Lade-Vorrichtung (nicht gezeigt) das Laden über die Hochspannungs-Sammelschiene durchgeführt. Daher wird die Hochspannungs-Sammelschiene 320 zu einem Leitungs-Pfad des Entladestroms und Ladestroms.
Um das Hochfrequenzrauschen der Stromversorgung zu eliminieren und den Betrieb zu stabilisieren, sind jeweils Kondensatoren CYp und CYn, die als Y-Kondensator (Leitungsbypass-Kondensator (line bypass capacitor)) bezeichnet werden, zwischen einer positiven seitlichen Stromversorgungsleitung 101 der der Hochspannungs-Batterie 300 und einer Erdungs-Elektrode und zwischen einer negativen seitlichen Stromversorgungsleitung 102 und einer Erdungs-Elektrode miteinander verbunden. Hierin kann der Y-Kondensator weggelassen werden.
Wie in 1 gezeigt, weist die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 einen Hauptkondensator zur Erfassung Cm und ein Unterkondensator zur Erfassung Cs, der über eine magnetische Schalter-Einheit 140 parallel mit dem Hauptkondensator zur Erfassung Cm verbunden ist, auf. Der Hauptkondensator zur Erfassung Cm und der Unterkondensator zur Erfassung Cs können zum Beispiel einen Keramik-Kondensator verwenden.
Der Hauptkondensator zur Erfassung Cm und der Unterkondensator zur Erfassung Cs werden gemeinsam als ein Kondensator zur Erfassung C1 bezeichnet. Wenn hierin der Unterkondensator zur Erfassung Cs getrennt ist, ist eine Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 gleich einer Kapazität des Hauptkondensators zur Erfassung Cm. Wenn der Unterkondensator zur Erfassung Cs verbunden ist, ist eine Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 gleich der zusammengesetzten Kapazität des Hauptkondensators zur Erfassung Cm und des Unterkondensators zur Erfassung Cs. Der Kondensator zur Erfassung C1 wird als fliegender Kondensator betrieben.
Weiterhin sind zum Schalten des Mess-Pfades und der Lade- und Entladungs-Steuerung des Kondensators zur Erfassung C1 vier Schalt-Elemente S1–S4 um den Kondensator zur Erfassung C1 angeordnet. Weiterhin ist ein Schalt-Element Sa so angeordnet, dass es eine Spannung entsprechend einer Ladespannung des Kondensators zur Erfassung C1 zur Messung abtastet. Das Schalt-Element Sa wird bei nur Abtastung angeschaltet. Diese Schalt-Elemente sind durch ein Isolationstyp-Schalt-Element wie ein optischer MOSFET aufgebaut.
Ein Ende des Schalt-Elements S1 ist über einen Widerstand R01 mit der positiven seitlichen Stromversorgungsleitung 101 verbunden und das davon andere Ende ist mit einer Anodenseite einer Diode D1 verbunden. Eine Kathodenseite der Diode D1 ist mit einem Ende eines Widerstands R1 verbunden und das andere Ende des Widerstands R1 ist mit einem Verbindungs-Punkt A verbunden.
Ein Ende des Schalt-Elements S2 ist über einen Widerstand R02 mit einer negativen seitlichen Stromversorgungsleitung 102 verbunden und das davon andere Ende ist mit einem Ende eines Widerstands R2 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit einem Verbindungs-Punkt B verbunden.
Ein Ende des Schalt-Elements S3 ist mit einem Ende eines Widerstands R5 und einer Anodenseite einer Diode D2 verbunden, und das davon andere ist mit einem Ende eines Widerstands R3 und einem Ende des Schalt-Elements Sa verbunden. Eine Kathodenseite der Diode D2 ist mit dem Verbindungs-Punkt A verbunden, das andere Ende des Widerstands R5 ist mit einer Kathodenseite einer Diode D3 verbunden und eine Anodenseite der Diode D3 ist mit dem Verbindungs-Punkt A verbunden. Das andere Ende des Widerstands R3 ist geerdet.
Ein Ende des Schalt-Elements S4 ist mit dem Verbindungs-Punkt B verbunden, und das davon andere Ende ist mit einem Ende eines Widerstands R4 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R4 ist geerdet. Das andere Ende des Schalt-Elements Sa ist mit einem Ende eines Kondensators C2, dessen anderes Ende geerdet ist, und mit einem analogen Eingangs-Anschluss einer Steuer-Vorrichtung 120 verbunden.
Ein Ende des Hauptkondensators zur Erfassung Cm ist mit dem Verbindungs-Punkt A verbunden und das davon andere Ende ist mit dem Verbindungs-Punkt B verbunden. Weiterhin ist ein Ende des Unterkondensators zur Erfassung Cs über die magnetische Schalter-Einheit 140 mit dem Verbindungs-Punkt A verbunden und das davon andere Ende ist mit dem Verbindungs-Punkt B verbunden.
Die Steuer-Vorrichtung 120 ist mit einem Mikrocomputer und so weiter aufgebaut und führt verschiedene Steuerungen, die für die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 erforderlich sind, aus, indem ein zuvor eingebautes Programm ausgeführt wird. Genauer gesagt steuert die Steuer-Vorrichtung 120 die Schalt-Elemente S1–S4 einzeln und schaltet den Mess-Pfad um. Weiterhin steuert die Steuer-Vorrichtung 102 die Ladung und Entladung des Kondensators C1 zur Erfassung.
Darüber hinaus steuert die Steuer-Vorrichtung 120 das Schalt-Element Sa, gibt einen analogen Pegel entsprechend einer Ladespannung des Kondensators zur Erfassung C1 von dem analogen Eingangs-Anschluss ein, führt eine vorbestimmte Berechnung auf der Grundlage des analogen Pegels durch und erhält die Isolationswiderstände RLp und RLn. Messdaten und ein Alarm werden über einen Ausgangs-Anschluss 130 an die nicht gezeigte Steuer-Einheit ausgegeben.
2 zeigt einen Mess-Zyklus zum Erhalten der Isolationswiderstände RLp und RLn. Wie in 2 gezeigt, wiederholt die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 den Messvorgang der V0-Mess-Periode – VC1n-Mess-Periode – V0-Mess-Periode Vc1p-Mess-Periode in der Reihenfolge als 1 Zyklus. Die gesamte Mess-Periode misst die Ladespannung des Kondensators zur Erfassung C1 nach dem Laden des Kondensators zur Erfassung C1 mit einer Spannung eines Mess-Objekts. Dann wird der Kondensator zur Erfassung C1 für die nächste Messung entladen.
In der V0-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die einer Spannung der Hochspannungs-Batterie entspricht. Daher werden die Schalt-Elemente S1 und S2 AN geschaltet, die Schaltelemente S3 und S4 werden AUS geschaltet und dann wird der Kondensator zur Erfassung C1 geladen. Das heißt, die Hochspannungs-Batterie 300, der Widerstand R01, der Widerstand R1, der Kondensator zur Erfassung C1, der Widerstand R2 und der Widerstand R02 stellen einen Mess-Pfad dar.
In diesem Fall wird, um die Mess-Zeit zu verkürzen, wie in 3 gezeigt, anstelle des vollständigen Aufladens des Kondensators zur Erfassung C1 die Ladespannung Va zu einem Punkt in der Zeit ta, die seit dem Ladestart verstrichen ist, gemessen und eine Spannung Vt bei voller Ladung berechnet. Dies gilt auch für andere Mess-Perioden. Auch stellt in 3 eine horizontale Achse die Zeit und eine vertikale Achse die Ladespannung des Kondensators zur Erfassung dar.
Beim Messen der Ladespannung Va werden die Schalt-Elemente S1 und S2 AUS geschaltet, die Schaltelemente S3 und S4 werden AN geschaltet und dann erfolgt die Abtastung in der Steuer-Vorrichtung 120. Danach wird das Schalt-Element Sa AUS geschaltet und der Kondensator C1 wird entladen, um die nächste Messung durchzuführen. Beim Messen der Ladespannung Va ist eine Operation während der Entladung des Kondensators zur Erfassung in anderen Messperioden gleich.
In der VC1n-Mess-Periode wird eine Spannung gemessen, die den Effekt des Isolationswiderstands RLn widerspiegelt. Daher werden die Schalt-Elemente S1 und S4 AN geschaltet, die Schalt-Elemente S2 und S3 werden AUS geschaltet und dann wird der Kondensator zur Erfassung C1 geladen. Das heißt, die Hochspannungs-Batterie 300, der Widerstand R01, der Widerstand R1, der Kondensator zur Erfassung C1, der Widerstand R2, die Erde und der Isolationswiderstand RLn stellen einen Mess-Pfad dar.
In der VC1p-Mess-Periode wird eine Spannung gemessen, die den Effekt des Isolationswiderstands RLp reflektiert. Daher werden die Schalt-Elemente S2 und S3 AN geschaltet, die Schalt-Elemente S1 und S4 werden AUS geschaltet, und dann wird der Kondensator zur Erfassung C1 geladen. Das heißt, die Hochspannungs-Batterie 300, der Isolationswiderstand RLp, die Erde, der Widerstand R3, der Kondensator zur Erfassung C1, der Widerstand R2 und der Widerstand R02 stellen einen Mess-Pfad dar.
Es ist bekannt, dass (RLp × RLn)/(RLp + RLn) auf der Basis von (VC1p + VC2p)/V0 erhalten werden kann, welches sich aus V0, VC1n und VC1p errechnet, die in diesen Mess-Perioden gewonnen werden. Daher ist es durch Messung von V0, VC1n und VC1p möglich, die Isolationswiderstände RLp und RLn zu erfassen. Indes ist eine Berechnungsformel zum Erhalten von (RLp × RLn)/(RLp + RLn) komplex. Somit wird in der Steuer-Vorrichtung 120 eine Umwandlungstabelle vorab erstellt, wobei die Isolationswiderstände RLp und RLn auf der Basis von (VC1p + VC2p)/V0 ohne komplizierte Berechnungen erhalten werden können, errechnet aus dem gemessenen V0, VC1n und VC1p. Wenn weiterhin die Isolationswiderstände RLp und RLn gleich oder kleiner als einer vorbestimmte Entscheidungs-Kriteriums-Ebene sind, wird bestimmt, ob ein Erdschluss aufgetreten ist und ein Alarm ausgegeben wird.
Eine magnetische Schalter-Einheit 140 zum Schalten von Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erkennung Cs weist einen Reed-Schalter 141 auf, in dem AN/AUS durch das Magnetfeld geschaltet wird. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Reed-Schalter 141 durch ein Magnetfeld, das aus dem Strom erzeugt wird, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, AN/AUS geschaltet. Daher ist der Reed-Schalter 141 nahe der Hochspannungs-Sammelschiene 320 in einer solchen Richtung angeordnet, dass eine Längsrichtung eines Reed-Stücks in der gleichen Richtung ist wie das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt.
4A, 4B und 4C stellen Diagramme dar, die ein grundlegendes Beispiel eines Stroms, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, und das AN/AUS-Schalten des Reed-Schalters 141 beschreiben. Wie in 4A gezeigt, wird, wenn kein Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, der Reed-Schalter 141 in den AUS-Zustand gehalten. Andererseits wird, wie in 4B gezeigt, wenn der Strom von vorne nach hinten in der Figur fließt, das Reed-Stück durch das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, magnetisiert, und der Reed-Schalter 141 auf AN geschaltet. Weiterhin wird, wie in 4C gezeigt, wenn der Strom von hinten nach vorne in der Figur fließt, das Reed-Stück durch ein Magnetfeld, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, magnetisiert, und der Reed-Schalter 141 auf AN geschaltet.
Auch kann der Reed-Schalter 141, wenn Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr fließt, durch Einstellen eines Abstands zwischen der Hochspannung 32 und dem Reed-Schalter 141, oder durch eine selektive feinfühlige Auswahl des Reed-Schalters 141, auf AN geschaltet werden. In diesem Fall wird, zusätzlich zu dem, in dem kein Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, selbst wenn Strom fließt, der REED-Schalter 141 auf AUS gehalten wenn der Strom kleiner als ein vorbestimmter Betrag ist. Ähnlich kann in einem anderen Beispiel, das unten gezeigt ist, der Strombetrag zum Schalten des Reed-Schalters 141 in einen AN-Zustand eingestellt werden.
In den grundlegenden Beispielen, die in den 4A, 4B und 4C gezeigt sind, wird, wenn Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, der Reed-Schalter 141 unabhängig von einer Stromrichtung auf AN geschaltet. Wie in den 5A, 5B und 5C gezeigt, ist es möglich, den AN/AUS-Schaltvorgang entsprechend der Stromrichtung unter Verwendung eines Permanentmagneten 142, der in einer gegenüberliegenden Seite der Hochspannungs-Sammelschiene 320 angeordnet ist, zu ändern.
Genauer gesagt wird, wie in 5A gezeigt, wenn kein Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, der Reed-Schalter 141 durch ein Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten 142 erzeugt wird, auf AN geschaltet. Wie in 5B gezeigt, warm Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 von vorne nach hinten in der Figur fließt, heben sich das von dem Permanentmagneten 142 erzeugte Magnetfeld und das durch den Strom, der die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, erzeuge Magnetfeld gegenseitig auf. Dadurch wird der Reed-Schalter 141 auf AUS geschaltet. Wie in 5C gezeigt, wenn Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 von vorne nach hinten in der Figur fließt, stärken sich das von dem Permanentmagneten 142 erzeugte Magnetfeld und das durch den Strom, der die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, erzeugte Magnetfeld gegenseitig. Dadurch wird der Reed-Schalter 141 auf EIN geschaltet.
Auf diese Weise kann, unter Verwendung des Permanentmagneten 142, die Steuerung, dass der Reed-Schalter 141 auf AUS geschaltet wird, nur dann ausgeführt werden, wenn Strom in einer vorbestimmten Richtung durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt. Weiterhin kann, durch Einstellen einer Richtung oder Position des Permanentmagneten 142, die Steuerung, dass der Reed-Schalter 141 auf AN geschaltet wird, nur dann ausgeführt werden, wenn Strom in einer vorbestimmten Richtung durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt. Selbstverständlich kann nur dann, wenn ein Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr in einer vorbestimmten Richtung durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, gesteuert werden, dass der Reed-Schalter EIN oder AUS geschaltet wird.
Alternativ ist, wie in den 6A, 6B und 6C gezeigt, der Permanentmagnet 142 zwischen der Hochspannungs-Sammelschiene 320 und dem Reed-Schalter 141 in der gleichen Richtung wie das Magnetfeld, das durch den Strom erzeugt wird, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, angeordnet, oder ist in einer Richtung eines in umgekehrter Richtung erzeugten Magnetfelds angeordnet. Weiterhin ist der Permanentmagnet 142 in einem beweglichen Zustand zwischen der Hochspannungs-Sammelschiene 320 und dem Reed-Schalter 141 bereitgestellt. Dabei kann der AN/AUS-Schaltvorgang entsprechend einer aktuellen Richtung geändert werden.
Wie in 6A gezeigt, wird in einer Stufe, in der kein Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, der Permanentmagnet 142 in einer vorgegebenen Position stabilisiert. In dieser Position kann der Reed-Schalter 141 im Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten 142 erzeugt wird, nicht auf AN geschaltet werden. Somit wird der Reed-Schalter 141 in einem AUS-Zustand gehalten.
Wie in 6B gezeigt, wenn der Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 von vorne nach hinten in der Figur fließt, erhält der Permanentmagnet 142 eine Kraft in einer Richtung von der Hochspannungs-Sammelschiene 320 weg und bewegt sich dabei so, dass er sich dem Reed-Schalter 141 nähert. Als Ergebnis wird der Reed-Schalter 141 durch ein Magnetfeld, das durch den Permanentmagneten 142 erzeugt wird, auf AN geschaltet.
Indes, wie in 6C gezeigt, wenn der Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 von vorne nach hinten in der Figur fließt, erhält der Permanentmagnet 142 eine Kraft in einer Richtung, die sich der Hochspannungs-Sammelschiene 320 nähert, und bewegt sich dadurch in einer Richtung von dem Reed-Schalter 141 weg. Als Ergebnis wird der Reed-Schalter 141 auf AUS geschaltet.
In jedem Fall ist der Unterkondensator zur Erfassung Cs in einem Zustand, in dem der Reed-Schalter 141 EIN geschaltet wird, verbunden, und der Unterkondensator zur Erfassung Cs ist in einem Zustand, in dem der Reed-Schalter 141 AUS geschaltet ist, getrennt. Durch Verwendung eines Elements zum Schalten von AN/AUS ist es indes leicht möglich, den Unterkondensator zur Erfassung Cs in einem Zustand zu verbinden, in dem der Reed-Schalter 141 AUS geschaltet ist, und den Unterkondensator zur Erfassung Cs in einem Zustand, in dem die der Reed-Schalter 141 AN geschaltet ist, zu trennen.
Auf diese Weise kann durch Verwendung der magnetischen Schalter-Einheit 140, die den Reed-Schalter 141 umfasst, Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erfassung Cs beliebig geschaltet werden, je nach dem Vorhandensein oder Fehlen eines Stroms, der durch die Sammelschiene 320 fließt (es ist ein Konzept, das die Anwesenheit oder Abwesenheit von Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr umfasst). Weiterhin kann durch Verwendung der magnetischen Schalter-Einheit 140, die den Reed-Schalter 141 und den Permanentmagneten 142 kombiniert, Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erfassung Cs auf der Grundlage einer Stromrichtung der Hochspannungs-Sammelschiene 320 geschaltet werden (es ist ein Konzept, das die Stromrichtung eines vorbestimmten Betrags oder mehr umfasst).
Auch eine Kombination des obigen Reed-Schalters 141 und des Permanentmagneten 142 ist als ein Beispiel dargestellt. Somit kann Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erfassung Cs auf der Grundlage einer Richtung des Stromes, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, unter Verwendung der magnetischen Schalter-Einheit 140 einer anderen Kombination geschaltet werden.
Hierbei entspricht die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Stroms, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, und die Richtung des Stromes, der durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 fließt, einem Lade-/Entladezustand der Hochspannungs-Batterie 300. Mit anderen Worten, wenn die Hochspannungs-Batterie 300 geladen/entladen wird, fließt Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320 und die Fluss-Richtung während des Aufladens ist umgekehrt zu einer Richtung bei der Entladung. Zu anderen Zeiten fließt kein Strom durch die Hochspannungs-Sammelschiene 320.
In der ersten Ausführungsform, wenn der Unterkondensator zur Erfassung Cs verbunden ist, ist die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 größer als die, wenn der Unterkondensator zur Erfassung Cs getrennt ist. Wenn man einen Fall, in dem die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 groß ist, mit einem Fall, in dem die Kapazität davon klein ist, vergleicht, wird die kleinere Kapazität mit hoher Geschwindigkeit geladen. Aus diesem Grund wird die Ladespannung Va in der Ladezeit (siehe 3) groß. Daher kann, wenn die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 kleiner ist, eine hochgenaue Messung des hohen Signal/Rausch-Verhältnisses durchgeführt werden. Andererseits ist die Wirkung des Y-Kondensators oder fliegende-Kapazität (floating capacitance) unterdrückt um klein zu sein, wenn die Kapazität größer ist, und dadurch kann die Messgenauigkeit erhöht werden.
Auch wird, wenn Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erfassung Cs geschaltet wird und die Kapazität des Kondensators zur Erfassung geändert wird, die gemessene Ladespannung Va schnell geändert. Die Steuer-Vorrichtung 120 bestimmt Verbindung/Trennung des Unterkondensators zur Erfassung Cs durch Erfassen einer schnellen Änderung der Ladespannung, und die Berechnung der Formel der Spannung Vt in voller Ladung wird geschaltet.
In der ersten Ausführungsform wird die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 als Mess-Bedingung bezüglich der Mess-Schaltung geändert, und dadurch ist es zum Beispiel möglich, einen Betrieb wie unten gezeigt durchzuführen. Natürlich ist es nicht auf das unten gezeigte Betriebs-Beispiel beschränkt.
Betriebs-Beispiel 1): beim Laden der Hochspannungs-Batterie 300 wird der Reed-Schalter 141 AUS geschaltet und die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 wird klein eingestellt. In dieser Zeit funktioniert die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 als Spannungs-Sensor. Wie zuvor beschrieben wird, je kleiner die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 ist, die Ladespannung Va zu der gleichen Ladezeit ta größer. Daher kann eine hochgenaue Messung mit hohem S/N-Verhältnis durchgeführt werden.
Weiterhin wird beim Entladen der Hochspannungs-Batterie 300 der Reed-Schalter 141 AUS geschaltet und die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 wird groß eingestellt. Zu diesem Zeitpunkt fungiert die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 als Erdschluss-Sensor. Wie oben beschrieben, können die Effekte des Y-Kondensators und der fliegenden-Kapazität verringert werden, wenn die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 groß ist. Daher kann eine genaue Messung verbessert werden.
Darüber hinaus kann, wenn die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 als Spannungs-Sensor oder Erdschluss-Sensor fungiert, es dazu führen, dass zum Beispiel eine Mess-Reihe durchgeführt wird und dann die Spannungs-Messung oder die Erdschluss-Erkennungsfunktion hervorgehoben wird. Alternativ kann es auch bedeuten, dass eine Funktion unterbrochen und eine Leistungs-Messung einer davon anderen durchgeführt wird. Wenn die Erdschluss-Erkennungsfunktion gestoppt wird und die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 als der Spannungs-Sensor fungiert, können die VC1n-Mess-Periode und die VC1p-Mess-Periode eliminiert werden. Daher kann ein Zyklus der Spannungs-Messung reduziert werden, und eine hohe Geschwindigkeit und eine hohe genaue Spannungs-Messung können durchgeführt werden.
Hierbei kann das Schalten der Funktion durchgeführt werden, indem die Steuer-Vorrichtung 120 eine schnelle Änderung der Ladespannung ähnlich der Schaltung oder der Berechnungsformel der Spannung Vt erfasst.
Das in der ersten Ausführungsform gezeigte Betriebs-Beispiel stellt keine Schalt-Steuerung dar, die von einer externen Steuer-Einheit ausgeführt wird, sondern stellt eine Schalt-Steuerung dar, die in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 abgeschlossen werden soll. Aus diesem Grund kann das Betriebs-Beispiel ohne Erhöhung einer Steuerleitung von der externen Steuereinheit an die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 durchgeführt werden. Daher kann gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung durch einen Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie geschaltet werden, ohne dass die Steuer-Leitungen von einer Niederspannungs-Schaltung zu einer Hochspannungs-Schaltung erhöht werden müssen.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 stellt ein Blockdiagramm dar, das eine Anordnung einer Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 104 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die gleichen Bezugszeichen sind der gleichen Anordnung wie der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 der ersten Ausführungsform zugeordnet, und ihre Beschreibung davon wird weggelassen.
Bei der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform wird die Kapazität des Kondensators zur Erfassung C1 in der Mess-Schaltung als Mess-Bedingung geändert. Unterdessen wird in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 104 gemäß der zweiten Ausführungsform als Mess-Bedingung ein Mess-Parameter, der in der Steuervorrichtung 122 zum messen verwendet wird, geändert.
Daher wird als fliegender Kondensator, der Kondensator zur Erfassung C1 verwendet, bei dem die Kapazität fixiert ist. Weiterhin weist die Steuer-Vorrichtung 122 einen Parameter-Schalt-Abschnitt, einen Parameter 1 und einen Parameter 2 auf. Der Parameter-Schalt-Abschnitt schaltet den Parameter 1 auf den Parameter 2 als Erkennungs-Parameter auf Basis der magnetischen Schalteinheit 140 um. Die AN/AUS-Schalt-Steuerung der magnetischen Schalter-Einheit 140 kann die gleiche sein wie bei der ersten Ausführungsform.
Wie in 8 gezeigt, können der Parameter 1 und der Parameter 2, die durch den Parameter-Schalt-Abschnitt geschaltet werden, in einem ersten Beispiel in jedem der Mess-Perioden Ladezeiten des Kondensators zur Erfassung C1 werden. Das heißt, die Ladezeit ta wird als Parameter 1 gesetzt und die Ladezeit tb (< ta) wird als Parameter 2 gesetzt.
Beim Vergleich der Ladezeit ta mit der Ladezeit tb, die kürzer ist, ist die Mess-Zeit der Ladezeit tb kurz und dadurch kann die Messung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. Andererseits ist die Ladespannung Va der Ladezeit ta höher als die Ladespannung Vb der Ladezeit tb. Aus diesem Grund kann in der Ladezeit ta eine hohe Genauigkeitsmessung des hohen S/N-Verhältnisses durchgeführt werden. Wenn zum Beispiel ein Motor MOT betrieben wird, mit anderen Worten, wenn die Hochspannungs-Batterie 300 entladen wird, wird das Rauschen des Motors größer. Daher ist eine hohe Genauigkeitsmessung des hohen S/N-Verhältnisses wirksam.
Somit kann in dem ersten Beispiel der zweiten Ausführungsform der Betrieb wie nachstehend gezeigt durchgeführt werden, indem, zum Beispiel, die Ladezeit des Kondensators zur Erfassung C1 als Mess-Bedingung bezüglich des Mess-Parameters geändert wird.
Betriebs-Beispiel 2): während des Entladens der Hochspannungs-Batterie 300 wird, wenn der Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr durch die Sammelschiene 320 fließt, die Ladezeit des Kondensators zur Erfassung C1 erhöht. Dabei wird bei einer Entladezeit, in der der Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr fließt, eine hohe Genauigkeitsmessung des hohen S/N-Verhältnisses, das kaum durch den Einfluss des Motorgeräusches beeinflusst wird, durchgeführt. In anderen Fällen kann die Messung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Betriebs-Beispiel 3): während des Ladens und Entladens der Hochspannungs-Batterie 300 wird, wenn der Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr durch die Sammelschiene 320 fließt, die Ladezeit des Kondensators zur Erfassung C1 erhöht. Dabei wird bei der Lade- und Entladezeit, in der der Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr fließt, eine hohe Genauigkeitsmessung mit einem hohen S/N-Verhältnis durchgeführt. In anderen Fällen kann die Messung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden.
Betriebs-Beispiel 4): während des Ladevorgangs der Hochspannungs-Batterie 300 wird die Ladezeit verringert. Dadurch kann beim Laden der Hochspannungs-Batterie 300 die Messung mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden. In anderen Fällen kann eine hohe Genauigkeitsmessung des hohen S/N-Verhältnisses durchgeführt werden.
Als zweites Beispiel können der Parameter 1 und der Parameter 2, die durch den Parameter-Schalt-Abschnitt geschaltet werden, eine Umwandlungstabelle darstellen. Das heißt, die Umwandlungstabelle, die verwendet wird um die Isolationswiderstände RLp und RLn auf der Basis von (VC1p + VC1n)/V0 zu erhalten, die aus den gemessenen V0, VC1n und VC1p erhalten wird, wird basierend auf dem AN/AUS der magnetischen Schalter-Einheit 140 geschaltet.
Die Steuer-Vorrichtung 122 bestimmt, dass ein Erdschluss erzeugt wird, wenn die Isolationswiderstände RLp und RLn gleich einer vorbestimmten Entscheidungs-Kriteriums-Ebene sind, der aus Umwandlungstabelle erhalten wird, und gibt dann einen Alarm aus. Jedoch enthalten die erhaltenen Isolationswiderstände RLp und RLn einen durch Rauschen ausgelösten Fehler. Aus diesem Grund wird es aus Sicherheit bevorzugt einen Schwellenwert zu verringern wenn ein Alarm ausgegeben wird, da das Rauschen größer wird wenn der Fehler groß ist.
Daher wird eine normale Umwandlungstabelle als Parameter 1 erstellt, und eine Umwandlungstabelle, in der der Isolationswiderstand niedrig ausgewertet wird, wird als Parameter 2 erstellt. Als Ursache für Rauschen wird, wie oben beschrieben, das Motorgeräusch beim Entladen der Hochspannungs-Batterie 300 betrachtet. Somit wird in einem zweiten Beispiel der zweiten Ausführungsform die Umwandlungstabelle als Mess-Bedingung bezüglich des Mess-Parameters geschaltet, und somit ist es zum Beispiel möglich, Betriebe, wie unten gezeigt, durchzuführen.
Betriebs-Beispiel 5): während des Entladens der Hochspannungs-Batterie 300 wird, wenn Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr durch die Sammelschiene 320 fließt, die normale Umwandlungstabelle in die Umwandlungstabelle geschaltet, in der der Isolationswiderstand niedrig ausgewertet ist. Dadurch kann der Betrieb durchgeführt werden, bei dem ein Alarm unter Berücksichtigung eines Fehlers aufgrund des Motorgeräuschs ausgegeben worden ist.
Außerdem kann anstelle der Umwandlungstabelle die Entscheidungs-Kriteriums-Ebene bei der Ausgabe eines Alarms als Parameter verwendet werden, die durch den Parameter-Schalt-Abschnitt geschaltet wird. Genauer gesagt wird während des Entladens der Hochspannungs-Batterie 300, wenn ein Strom eines vorbestimmten Betrags oder mehr durch die Sammelschiene 320 fließt, die Entscheidungs-Kriteriums-Ebene auf die Entscheidungs-Kriteriums-Ebene geschaltet, in dem ein Erdschluss eher beurteilt wird.
Das in der zweiten Ausführungsform gezeigte Betriebs-Beispiel stellt keine Schalt-Steuerung von der externen Steuer-Einheit dar, sondern stellt eine Schalt-Steuerung dar, die in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 104 abgeschlossen ist. Daher kann sie ohne Erhöhung der Steuer-Leitungen von der externen Steuer-Einheit zu der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 104 durchgeführt werden. Somit kann gemäß der zweiten Ausführungsform die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung in Abhängigkeit von einem Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie ohne Erhöhung der Steuer-Leitungen von einer Niederspannungs-Schaltung zu einer Hochspannungs-Schaltung geschaltet werden.
Auch wenn die Mess-Bedingung basierend auf einem Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie geschaltet wird, kann die in der ersten Ausführungsform gezeigte Mess-Schaltung mit dem in der zweiten Ausführungsform gezeigten Mess-Parameter kombiniert werden. Das heißt, sowohl die Mess-Schaltung als auch der Mess-Parameter können in Abhängigkeit von einem Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie geschaltet werden.
In den obigen Ausführungsformen wird die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des fliegenden Kondensator-Typs erläutert. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auf eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des Kopplungskondensator-Typs angewendet werden, wie in Patentliteratur 2 beschrieben. Hierin wird als eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Fall mit Bezug auf 9 beschrieben, bei dem die vorliegende Erfindung auf eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des Kopplungskondensator-Typs 106, in dem eine Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, zum Erfassen eines Erdschlusses eines Systems angewendet wird.
Wie in den Zeichnungen gezeigt, weist die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des Kopplungskondensator-Typs 106 einen Hauptkopplungskondensator Cm und einen Unterkopplungskondensator Cs auf. Der Unterkopplungskondensator Cs ist über die magnetischen Schalter-Einheit 140 parallel mit dem Hauptkopplungskondensator Cm verbunden. Einschließlich des Hauptkopplungskondensators Cm und des Unterkopplungskondensators Cs werden sie als Kopplungskondensator C1 bezeichnet.
Desweitern umfasst die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 106 eine Steuer-Vorrichtung 124 mit einem Ausgangs-Anschluss zum Ausgeben einer Impulsspannung und einem Eingangs-Anschluss zum Eingeben eines Analogsignals, ein Puffer 162, ein Widerstand R8, einen Bandpassfilter (BFP) und einen Verstärker 174.
Eine Impuls-Erzeugungs-Einheit 160 wird durch dem Ausgangs-Anschluss, dem Puffer 162 und dem Widerstand R8 gebildet, die in Reihe geschaltet sind und mit einem Ende des Kopplungskondensators C1 verbunden sind. Eine Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 170 wird durch dem BPF 172, dem Verstärker 174 und dem Eingangs-Anschluss gebildet, die in Reihe geschaltet sind und mit einem Ende des Kopplungskondensators C1 verbunden sind. Das andere Ende des Kopplungskondensators C1 ist mit der negativen seitlichen Stromversorgungsleitung 102 verbunden.
In der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung des Kopplungskondensator-Typs 106 wird ein von der Impuls-Erzeugungs-Einheit 160 mit einer vorbestimmten Frequenz ausgegebener Impuls an ein Ende des Kopplungskondensators C1 angelegt. Der Impuls wird der negativen seitlichen Stromversorgungsleitung 102 der Hochspannungs-Batterie 300 über den Kopplungskondensator C1 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt erfasst die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 170 eine Änderung eines Amplitudenpegels von Spannung zu Erde in dem Kopplungskondensator C1, und die Steuer-Vorrichtung 124 erfasst eine Verschlechterung des Isolationswiderstandes durch Vergleichen der Änderung des Amplitudenpegels mit einem Schwellenwert.
Bei der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 106 gemäß der dritten Ausführungsform wird die Kapazität des Kopplungskondensators C1 in der Mess-Schaltung als Mess-Bedingung geändert. Hierdurch ist es zum Beispiel möglich, je nach Einschalt- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie 300 zwischen Hochgeschwindigkeits-Erdschlusserkennung und hochgenauer Erdschlusserkennung zu schalten. Alternativ kann die Pulsfrequenz des Mess-Parameters als Mess-Bedingung geändert werden. Desweiteren können sowohl die Kapazität des Kopplungskondensators C1 als auch die Pulsfrequenz geändert werden.
Weiterhin ist der Reed-Schalter 141 mit dem Bandpassfilter (BPF) 172 verbunden, und dadurch wird, wenn der Ausgangsstrom groß ist, sprich das Motorrauschen groß ist, die Filterbedingung geändert. Zum Beispiel wird ein Operationsverstärker, der in dem Bandpassfilter (BPF) 172 verwendet wird, zweistufig. Dadurch wird die Abfallrate nahe der Grenzfrequenz zu einer steilen Neigung. Alternativ kann eine konstante Anzahl von R und C geändert werden, um so die Grenzfrequenz zu verringern.
Diese Steuer-Beispiele sind keine Schalt-Steuerung von der externen Steuer-Einheit, sondern eine in der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 106 abgeschlossene Schalt-Steuerung. Daher können sie ohne Erhöhung der Steuer-Leitungen von der externen Steuer-Einheit zu der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung 106 ausgeführt werden. Somit kann gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Mess-Bedingung der Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung durch einen Lade- und Entladezustand der Hochspannungs-Batterie geschaltet werden, ohne Steuer-Leitungen von einer Niederspannungs-Schaltung zu einer Hochspannungs-Schaltung zu erhöhen.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können in dem Umfang der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden. Zum Beispiel kann als Schalt-Objekt der Mess-Schaltung nicht nur der Kondensator, sondern auch der Widerstand umgeschaltet werden. Desweiteren kann als magnetische Schalter-Einheit nicht nur der Reed-Schalter, sondern auch ein Magnetfeld-Detektor-Element wie ein Hall-Element, eine Magnetimpedanz und so weiter verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung
101: positive seitliche Stromversorgungsleitung
102: negative seitliche Stromversorgungsleitung
104: Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung
106: Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung
120: Steuer-Vorrichtung
122: Steuer-Vorrichtung
124: Steuer-Vorrichtung
130: Ausgangs-Anschluss
140: magnetische Schalter-Einheit
141: Reed-Schalter
142: Permanentmagnet
160: Impuls-Erzeugungs-Einheit
162: Puffer
170: Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung
172: BPF
174: Operationsverstärker
300: Hochspannungs-Batterie
320: Hochspannungs-Sammelschiene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013-205082 A [0005]
JP 2016-118522 A [0005]

Claims

Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung verbunden mit einer ungeerdeten Hochspannungs-Batterie, die mit einem Hochspannungs-Leitungs-Pfad verbunden ist, der zu einem Ladungs- und Entladungs-Leitungs-Pfad wird, wobei die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung einen Erdschluss eines Systems, in dem die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, und/oder eine Spannung der Hochspannungs-Batterie, erfasst, die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung umfassend: einen Magnetschalter, bei dem AN/AUS auf der Grundlage eines Magnetfeldes geschaltet wird, das durch einen Strom erzeugt wird, der durch den Hochspannungs-Leitungs-Pfad fließt, wobei der Magnetschalter in einer Mess-Schaltung zwischen einer ersten Mess-Bedingung und einer zweiten Mess-Bedingung, die sich von der ersten Mess-Bedingung unterscheidet, oder einem Mess-Parameter schaltet.
Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mess-Schaltung einen Kondensator umfasst und die Kapazität des Kondensators zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung verschieden ist.
Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mess-Schaltung einen Spannungs-Mess-Kondensator umfasst, wobei die Ladezeit des Spannungs-Mess-Kondensators zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung unterschiedlich ist, und wobei die Ladezeit als Mess-Parameter umfasst ist.
Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Spannungs-Erfassungs-Vorrichtung den Erdschluss des Systems erfasst, in dem zumindest die Hochspannungs-Batterie angeordnet ist, wobei die Mess-Schaltung einen Spannungs-Mess-Kondensator umfasst, wobei eine Umwandlungstabelle als Mess-Parameter umfasst ist, um den Erdschluss auf der Grundlage einer Ladespannung des Spannungs-Mess-Kondensators zu ermitteln, und wobei sich die Umwandlungstabelle zwischen der ersten Mess-Bedingung und der zweiten Mess-Bedingung unterscheidet.