DE102018128258A1

DE102018128258A1 - Doppelnutzungs-wechselstromgenerator für fahrzeug

Info

Publication number: DE102018128258A1
Application number: DE102018128258.3A
Authority: DE
Inventors: Chih-Lun Wang; Tianbo XU
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2018-11-12
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN109774622A; US10763660B2; US20190148929A1

Abstract

Ein Fahrzeug beinhaltet eine Wechselstrom (AC)-Quelle, eine Steckdose und einen Schalter. Die AC-Quelle weist ein Netz- und Nullpotential auf. Die Steckdose wird durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen und beinhaltet einen Netzleiter, einen Nullleiter und einen Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis. Der Schalter ist zwischen die AC-Quelle und den GFI-Schaltkreis gekoppelt, der dazu konfiguriert ist, selektiv den Nullleiter und den Masseleiter kurzzuschließen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Anmeldung betrifft im Allgemeinen ein Leistungssystem für ein Fahrzeug.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmliche Fahrzeuge und einige elektrifizierte Fahrzeuge, wie etwa Hybridelektrofahrzeuge (hybrid-electric vehicle - HEV) greifen für viele Zwecke, einschließlich Bereitstellung von Leistung für Antrieb, Hydrauliksysteme und zum Erzeugen von Strom auf Verbrennungsmotoren zurück.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Wechselstrom (alternating current - AC)-Quelle, eine Steckdose und einen Schalter. Die AC-Quelle weist ein Netz- und Nullpotential auf. Die Steckdose wird durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen und beinhaltet Netz-, Null- und Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (ground fault interrupter - GFI)-Schaltkreis. Der Schalter ist zwischen die AC-Quelle und den GFI-Schaltkreis gekoppelt, der dazu konfiguriert ist, selektiv den Null- und Masseleiter kurzzuschließen.
Ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrom (AC)-Generators für ein Fahrzeug durch eine Steuerung beinhaltet Kurzschließen einer Nullleitung mit einer Masseleitung einer Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird, mittels eines Schalters. Das Verfahren beinhaltet ferner Öffnen des Schalters als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einem Netzstrom und einem Nullleiterstrom einen Schwellenwert überschreitet, Ausgeben eines Heimverbindungsmodussignals und Deaktivieren einer Isolationsüberwachungseinrichtung zwischen einer Nullleitung und Masse der Steckdose.
Ein Fahrzeug beinhaltet einen Wechselrichter, eine Steckdose und einen Schalter. Der Wechselrichter ist dazu konfiguriert, Wechselstrom (AC) mit einem Netz- und Nullpotential auszugeben. Die Steckdose wird durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen und beinhaltet Netz-, Null- und Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis. Der Schalter ist zwischen den Wechselrichter und den GFI-Schaltkreis gekoppelt, der dazu konfiguriert ist, den Null- und Masseleiter kurzzuschließen.
Figurenliste

1 ist ein Schaubild eines Leistungssystems für ein Fahrzeug.
2 ist ein Schaubild eines Hybridfahrzeugs, das typische Antriebsstrang- und Energiespeicherkomponenten veranschaulicht.
3 ist ein schematisches Schaubild einer Generatorverbindung, wobei Nullleiter und Masse verbunden sind.
4 ist ein schematisches Schaubild einer Generatorverbindung mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung, um Fehler von Netz zu Masse und Nullleiter zu Masse zu erkennen.
5 ist ein schematisches Schaubild einer Generatorverbindung mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung und einem Schalter zwischen Nullleiter und Masse.
6 ist ein schematisches Schaubild der Verwendung eines Masseschlussunterbrechers, um Leckagefehler von Netz zu Masse und Nullleiter zu Masse zu erkennen.
7 ist ein schematisches Schaubild einer Isolationsüberwachungseinrichtung, die dazu konfiguriert ist, Leakagefehler von Netz zu Masse zu erkennen.
8 ist ein schematisches Schaubild einer Isolationsüberwachungseinrichtung mit einem Leckagefehler von Netz zu Masse.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um die Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sollen hier offenbarte konkrete strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend ausgelegt werden, sondern lediglich als repräsentative Grundlage der Lehre für den Fachmann, die vorliegende Erfindung auf unterschiedliche Weise einzusetzen. Wie der Durchschnittsfachmann versteht, können verschiedene mit Bezug auf irgendeine der Figuren veranschaulichte und beschriebene Merkmale mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus dargestellten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Bei einem herkömmlichen tragbaren Generator ist entweder der Nullleiter elektrisch mit dem Modulrahmen (z. B. Gestell oder Masse) verbunden oder ist der Nullleiter nicht elektrisch verbunden und „potentialfrei“ (z. B. von dem Gestell oder Masse isoliert). Für die Verwendung bei einem normalen Arbeitsplatzeinzelverbraucher (z. B. tragbare Bohrmaschine, Kreissäge, Gehrungssäge, Tischsäge, oszillierende Säge, Beleuchtungseinheiten, Löteisen, elektrische Wasserpumpe oder ein anderes Elektrogerät) treiben beide Verkabelungskonfigurationen den Verbraucher ordnungsgemäß an. Jedoch fordert die Occupational Safety and Health Administration (OSHA), dass der Masseleiter und der Nullleiter elektrisch verbunden sind, und fordert außerdem einen Masseschluss-Schalkreisunterbrecher (ground fault circuit interrupter - GFCI) (auch als Masseschlussunterbrecher oder GFI bezeichnet) für die Verwendung am Arbeitsplatz. Ferner erzeugt die Verbindung oder Kontaktierung, wenn der AC-Generator mit einem Wohnhaus oder Gewerbeobjekt für einen Notbetrieb verbunden ist, wenn der Nullleiter elektrisch mit dem Masseleiter verbunden ist, zwei parallele Pfade für den Strom, um zur AC-Quelle zurückzukehren. Der duale parallele Rückkehrpfad wird durch den GFI-Schaltkreis erkannt und führt häufig zu einem Auslösen des GFI-Schaltkreises. Somit muss der Bediener bei einem Generator, der verwendet werden soll, um ein Wohnhaus oder ein Gewerbeobjekt in einem Notfall zu versorgen, den Nullleiter von Masse zu trennen. Hierbei wird die Unterbrechung mittels eines Transferschalters erreicht, um den Nullleiter und Masse zu trennen, wodurch ein ordnungsgemäßer Betrieb für das Gebäude ermöglicht wird, während dennoch die OSHA-Anforderungen für Arbeitsplatzverbraucher erfüllt werden können.
1 ist ein Schaubild eines Wechselstrom (AC)-Leistungsquellensystems für ein Fahrzeug 10. Das Fahrzeug 10 beinhaltet einen AC-Generator 12, der an einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis 14 gekoppelt ist, und einen Schalter 15, der zwischen einen Nullleiter (N) und einen Masseleiter (G) gekoppelt ist. Der AC-Generator 12 kann zudem eine Isolationsüberwachungseinrichtung 16 und eine Steuerung 18 beinhalten. Die Steuerung kann die Schütze des GFI-Schaltkreises, die Isolationsüberwachungseinrichtung oder den Schalter 15 steuern. Der Netz-, Null- und Masseleiter können elektrisch mit einer Steckdose 20 verbunden sein. Die gezeigte Steckdose 20 ist eine NEMA 5-20R, kann aber jedem üblichen Standard entsprechen, einschließlich geerdeter Versionen von internationalen elektrischen Steckdosen, wie etwa NEMA 5-15R, 5-20R, 6-15, 6-20, L6-15, L6-20, L6-30, L5-30R, L14-30R, JIS C 8303, CEE7/4 Schuko, CEE7/16, BS-1363, AS-3112, CEI23-16, SEV-1011, SRAF 1962/DB, SI 32, IS 16A-R, BS-546 und eine andere allgemein verfügbare elektrische Steckdose. Die Steckdosen sind üblicherweise ausgelegt, um gewisse Anforderungen zu erfüllen, beispielsweise sind viele Steckdosen in den Vereinigten Staaten von Amerika ausgelegt, um die Standards der US-amerikanischen National Electrical Manufacturers Association (NEMA) zu erfüllen. Das Fahrzeugsystem ist dazu konfigurierbar, Leistung zu einem Arbeitsplatzverbraucher 24 oder, in einem Notfall, zu einem Wohnhaus 22 oder einem Gewerbeobjekt zuzuführen.
Hierbei ist ein auswählbarer Schalter (S1) 15, üblicherweise ein im Normalfall eingeschalteter Schalter, zwischen den Nullleiter und Masse (GND) geschaltet. In einem ersten Zustand ist der Schalter S1 15 geschlossen und ist die Isolationsüberwachungseinrichtung abgeschaltet. In diesem ersten Zustand wird ein Masseschlussschutz durch den GFI-Schaltkreis durchgeführt, indem Massekriechstrom erkannt wird. Falls der Schalter S1 15 bei einer offenen Schaltkreisbedingung ausfällt, kann die Isolationsüberwachungseinrichtungsfunktion übernehmen, sodass der Benutzer weiterhin Schutz vor einem Masseschluss hat. Im zweiten Zustand ist der Schalter S1 15 offen und stellt die Isolationsüberwachungseinrichtung einen Schutz vor einem Masseschluss bereit. Zusätzlich kann ein „Heimverbindungsmodus“ hinzugefügt werden, der dem Benutzer ermöglicht, den Schalter S1 15 auszuwählen und zu öffnen. Während des Betriebs, wenn der Benutzer den zweiten Modus (d. h. Schalter S1 15 offen) vor dem Verbinden mit einem Haus nicht ausgewählt hat, kann der GFI-Schaltkreis auslösen. Hierbei kann einer Steuerung ein Signal über ein Fahrzeugsystem, wie etwa eine Telekommunikationseinheit (z. B. mittels Mobilfunk-, Drahtlos- oder anderer Infrastruktur) an ein Fahrzeugsystem, wie etwa ein Systeminformationscenter, ein Infotainmentcenter, ein Fahrerinformationsratgeber oder an eine mobile Vorrichtung (z. B. ein Mobiltelefon, ein Tablet, eine Smart Watch usw.) senden. Das Signal kann zeigen, dass der GFI ausgelöst hat und den Kunden fragen „Sind Sie mit dem Haus verbunden?“ Der Kunde muss die Frage beantworten, bevor der Generator zurückgesetzt und neu gestartet wird. Wenn die Antwort Ja ist, dann kann die Steuerung eine Meldung ausgeben, um den Benutzer anzuweisen, den „Heimverbindungsmodus“ auszuwählen, indem der Schalter S1 15 geöffnet wird, bevor der AC-Generator neu gestartet wird. Wenn der Kunde den Schalter S1 15 dennoch nicht öffnet, kann die Steuerung nach einer vorbestimmen Anzahl von GFI-Auslöseereignissen (z. B. nach 5 Auslöseereignissen in einem einzelnen Fahrzeugstartzyklus) den Schalter S1 15 öffnen und die Isolationsüberwachungseinrichtung daraufhin überwachen, dass die Isolationsüberwachungseinrichtung einen Fehlerschutz bereitgestellt hat.
Durch Öffnen des Schalters S1 15 wird das System von Masse isoliert (d. h. wird potentialfrei). Wenn das System potentialfrei ist, kann die Isolationsüberwachungseinrichtung von Nullleiter zu Masse während der Hausverbindung abgeschaltet werden, aber die Isolationsüberwachungseinrichtung von Netz zu Masse kann dennoch den Kunden aktiv vor einer HV-Leckage schützen. Der GFCI arbeitet nun als ein sekundäres Fehlerschutzsystem, da Masse nicht länger ein niederohmiger Rückkehrpfad für den Fehlerstrom ist. Es ist anzumerken, dass der GFCI dennoch auslösen kann, wenn der Fehlerstrom durch den Massepfad fließt. (Sekundärer interner Fehler).
2 zeigt ein Fahrzeug und genauer ein elektrifiziertes Fahrzeug (electrified vehicle - EV) 112, das als Plug-in-Hybridelektrofahrzeug (plug-in hybrid-electric vehicle - PHEV) bezeichnet werden kann. Auch wenn in 2 ein PHEV veranschaulicht ist, gelten die Konzepte ebenso für herkömmliche Fahrzeuge, da Elemente eines herkömmlichen Fahrzeugs eine Untermenge der im PHEV 112 gezeigten Komponenten sind. Hier kann ein Plug-in-Hybridelektrofahrzeug 112 eine oder mehrere elektrische Maschinen 114 umfassen, die mechanisch an ein Hybridgetriebe 116 gekoppelt sind. Die elektrischen Maschinen 114 können als Motor oder Generator betrieben werden. Des Weiteren ist das Hybridgetriebe 116 mechanisch an einen Motor 118 gekoppelt. Das Hybridgetriebe 116 ist ferner mechanisch an eine Antriebswelle 120 gekoppelt, die mechanisch an die Räder 122 gekoppelt ist. Die elektrischen Maschinen 114 können eine Antriebs- und Abbremsfunktion bereitstellen, wenn der Motor 118 ein- oder ausgeschaltet wird. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem als Generatoren fungieren und können Kraftstoffeffizienzvorteile bereitstellen, indem Energie zurückgewonnen wird, die normalerweise in einem Reibungsbremssystem als Wärme verloren gehen würde. Die elektrischen Maschinen 114 können zudem Fahrzeugemissionen reduzieren, indem ermöglicht wird, dass der Motor 118 bei effizienteren Drehzahlen betrieben wird, und ermöglicht wird, dass das PHEV 112 im Elektromodus betrieben wird, bei dem der Motor 118 unter bestimmten Bedingungen ausgeschaltet ist. Bei einem elektrifizierten Fahrzeug 112 kann es sich auch um ein Batterieelektrofahrzeug (battery electric vehicle - BEV) handeln. In einer BEV-Konfiguration ist der Motor 118 unter Umständen nicht vorhanden. In anderen Konfigurationen kann das elektrifizierte Fahrzeug 112 ein Vollhybridelektrofahrzeug (full hybrid-electric vehicle - FHEV) ohne Plug-in-Funktion sein.
Eine Antriebsbatterie oder ein Batteriepack 124 speichert Energie, die von den elektrischen Maschinen 114 verwendet werden kann. Das Fahrzeugbatteriepack 124 kann einen Hochspannungsgleichstrom(DC)-Ausgang bereitstellen. Die Antriebsbatterie 124 kann elektrisch an ein oder mehrere Leistungselektronikmodule 126 gekoppelt sein. Ein oder mehrere Schütze 142 können die Antriebsbatterie 124 von anderen Komponenten isolieren, wenn sie geöffnet sind, und die Antriebsbatterie 124 mit anderen Komponenten verbinden, wenn sie geschlossen sind. Das Leistungselektronikmodul 126 ist zudem elektrisch an die elektrischen Maschinen 114 gekoppelt und stellt die Fähigkeit bereit, Energie bidirektional zwischen der Antriebsbatterie 124 und den elektrischen Maschinen 114 zu übertragen. Beispielsweise kann eine Antriebsbatterie 124 eine DC-Spannung bereitstellen, während die elektrischen Maschinen 114 mit einem Dreiphasenwechselstrom (AC) betrieben werden können, um zu funktionieren. Das Leistungselektronikmodul 126 kann die DC-Spannung in einen Dreiphasen-AC-Strom umwandeln, um die elektrischen Maschinen 114 zu betreiben. In einem Regenerationsmodus kann das Leistungselektronikmodul 126 den Dreiphasen-AC-Strom von den elektrischen Maschinen 114, die als Generatoren fungieren, in die DC-Spannung umwandeln, die mit der Antriebsbatterie 124 kompatibel ist.
Das Fahrzeug 112 kann einen Wandler für variable Spannungen (variable-voltage Converter - WC) 152 beinhalten, der elektrisch zwischen die Antriebsbatterie 124 und das Leistungselektronikmodul 126 gekoppelt ist. Der VVC 152 kann ein DC/DC-Aufwärtswandler sein, der zum Erhöhen oder Verstärken der von der Antriebsbatterie 124 bereitgestellten Spannung konfiguriert ist. Durch Erhöhen der Spannung können Stromanforderungen gesenkt werden, was zu einer Reduzierung der Verkabelungsgröße für das Leistungselektronikmodul 126 und die elektrischen Maschinen 114 führt. Ferner können die elektrischen Maschinen 114 mit besserer Effizienz und geringeren Verlusten betrieben werden.
Neben dem Bereitstellen von Antriebsenergie kann die Antriebsbatterie 124 Energie für weitere elektrische Fahrzeugsysteme bereitstellen. Das Fahrzeug 112 kann ein DC/DC-Wandlermodul 128 beinhalten, das den Hochspannungs-DC-Ausgang der Antriebsbatterie 124 in eine Niederspannungs-DC-Zufuhr umwandelt, die mit Niederspannungslasten des Fahrzeugs kompatibel ist. Ein Ausgang des DC/DC-Wandlermoduls 128 kann elektrisch an eine Hilfsbatterie 130 (z. B. eine 12 V-Batterie) zum Laden der Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Die Niederspannungssysteme können elektrisch an die Hilfsbatterie 130 gekoppelt sein. Ein oder mehrere elektrische Hochspannungsverbraucher 146 können an den Hochspannungsbus gekoppelt sein. Die elektrischen Verbraucher 146 können eine zugehörige Steuerung aufweisen, die die elektrischen Verbraucher 146 gegebenenfalls betreibt und steuert. Zu Beispielen für elektrische Verbrauchen 146 können ein Gebläse, ein elektrisches Heizelement und/oder ein Klimaanlagenkompressor gehören.
Das elektrifizierte Fahrzeug 112 kann konfiguriert sein, um die Antriebsbatterie 124 über eine externe Leistungsquelle 136 wieder aufzuladen. Bei der externen Leistungsquelle 136 kann es sich um eine Verbindung zu einer Netzsteckdose handeln. Die externe Stromquelle 136 kann elektrisch an ein Ladegerät oder eine Ladestation für Elektrofahrzeuge (electric vehicle supply equipment - EVSE) 138 gekoppelt sein. Die externe Leistungsquelle 136 kann ein Stromverteilungsnetz sein, wie es von einem Elektrizitätsversorgungsunternehmen bereitgestellt wird. Die EVSE 138 kann Schaltungstechnik und Steuerungen bereitstellen, um die Übertragung von Energie zwischen der Leistungsquelle 136 und dem Fahrzeug 112 zu regeln und zu verwalten. Die externe Leistungsquelle 136 kann der EVSE 138 Strom als Gleichstrom oder Wechselstrom bereitstellen. Das EVSE 138 kann einen Ladestecker 140 zum Einstecken in einen Ladeanschluss 134 des Fahrzeugs 112 aufweisen. Der Ladeanschluss 134 kann jede Art von Anschluss sein, der dazu konfiguriert ist, Strom vom EVSE 138 an das Fahrzeug 112 zu übertragen. Der Ladeanschluss 134 kann elektrisch an ein Ladegerät oder ein bordeigenes Leistungsumwandlungsmodul 132 gekoppelt sein. Das Leistungsumwandlungsmodul 132 kann die von der EVSE 138 zugeführte Leistung konditionieren, um der Antriebsbatterie 124 die richtigen Spannungs- und Strompegel bereitzustellen. Das Leistungsumwandlungsmodul 132 kann mit der EVSE 138 über eine Schnittstelle verbunden sein, um die Abgabe von Leistung an das Fahrzeug 112 zu koordinieren. Der EVSE-Stecker 140 kann Stifte aufweisen, die mit entsprechenden Aussparungen des Ladeanschlusses 134 zusammenpassen. Alternativ können verschiedene Komponenten, die als elektrisch gekoppelt oder verbunden beschrieben sind, Leistung unter Verwendung einer drahtlosen induktiven Kopplung übertragen.
Eine oder mehrere Radbremsen 144 können bereitgestellt sein, um das Fahrzeug 112 abzubremsen und eine Bewegung des Fahrzeugs 112 zu verhindern. Die Radbremsen 144 können hydraulisch betätigt, elektrisch betätigt oder eine Kombination davon sein. Die Radbremsen 144 können Teil eines Bremssystems 150 sein. Das Bremssystem 150 kann weitere Komponenten beinhalten, um die Radbremsen 144 zu betreiben. Der Einfachheit halber zeigt die Figur eine einzelne Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und einer der Radbremsen 144. Eine Verbindung zwischen dem Bremssystem 150 und den weiteren Radbremsen 144 wird impliziert. Das Bremssystem 150 kann eine Steuerung beinhalten, um das Bremssystem 150 zu überwachen und zu koordinieren. Das Bremssystem 150 kann die Komponenten der Bremse überwachen und die Radbremsen 144 zum Verlangsamen des Fahrzeugs steuern. Das Bremssystem 150 kann auf Fahrerbefehle reagieren und kann außerdem autonom betrieben werden, um Funktionen, wie etwa eine Stabilitätskontrolle, umzusetzen. Die Steuerung des Bremssystems 150 kann ein Verfahren zum Anwenden einer angeforderten Bremskraft umsetzen, wenn dies von einer weiteren Steuerung oder Unterfunktion angefordert wird.
Elektronische Module in dem Fahrzeug 112 können über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren. Das Fahrzeugnetzwerk kann eine Vielzahl von Kommunikationskanälen beinhalten. Ein Kanal des Fahrzeugnetzwerks kann ein serieller Bus sein, wie etwa ein Controller Area Network (CAN). Einer der Kanäle des Fahrzeugnetzwerks kann ein Ethernet-Netzwerk laut der Definition durch die Normengruppe 802 des Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) beinhalten. Weitere Kanäle des Fahrzeugnetzwerks können diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und können Leistungssignale von der Hilfsbatterie 130 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle des Fahrzeugnetzwerks übertragen werden. Beispielsweise können Videosignale über einen Hochgeschwindigkeitskanal (z. B. Ethernet) übertragen werden, während Steuersignale über ein CAN oder diskrete Signale übertragen werden können. Das Fahrzeugnetzwerk kann beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die eine Übertragung von Signalen und Daten zwischen Modulen unterstützen. Das Fahrzeugnetzwerk ist in 2 nicht gezeigt, es kann jedoch impliziert sein, dass sich das Fahrzeugnetzwerk mit jedem elektronischen Modul verbinden kann, das im Fahrzeug 112 vorhanden ist. Eine Fahrzeugsystemsteuerung (vehicle system controller - VSC) 148 kann vorhanden sein, um den Betrieb der verschiedenen Komponenten zu koordinieren.
Der VVC 152 ist oftmals als Aufwärtswandler ausgelegt. Der VVC 152 kann Eingangsklemmen beinhalten, die über die Schütze 142 an Klemmen der Antriebsbatterie 124 gekoppelt sein können. Der VVC 152 kann Ausgangsklemmen beinhalten, die an Klemmen des Leistungselektronikmoduls 126 gekoppelt sind. Der VVC 152 kann derart betrieben werden, dass veranlasst wird, dass eine Spannung an den Ausgangsklemmen größer einer Spannung an den Eingangsklemmen ist. Das Fahrzeug 112 kann eine VVC-Steuerung beinhalten, die elektrische Parameter (z. B. Spannung und Strom) an verschiedenen Stellen innerhalb des VVC 152 überwacht und steuert. In einigen Konfigurationen kann die VVC-Steuerung als Teil des VVC 152 beinhaltet sein. Die VVC-Steuerung kann eine Ausgangsspannungsreferenz $V_{d c}^{*}$
bestimmen. Die VVC-Steuerung kann basierend auf den elektrischen Parametern und der Spannungsreferenz $V_{d c}^{*}$
ein Steuersignal bestimmen, das genügt, um zu veranlassen, dass der VVC 152 die gewünschte Ausgangsspannung erreicht. In einigen Konfigurationen kann das Steuersignal als pulsweitenmoduliertes (pulse-width modulated - PWM-) Signal umgesetzt sein, in dem ein Arbeitszyklus des PWM-Signals variiert wird. Das Steuersignal kann mit einer vorbestimmten Schaltfrequenz betrieben werden. Die VVC-Steuerung kann dem VVC 152 befehlen, die gewünschte Ausgangsspannung unter Verwendung des Steuersignals bereitzustellen. Das konkrete Steuersignal, bei dem der VVC 152 betrieben wird, kann direkt mit der Höhe der Spannungsverstärkung in Zusammenhang stehen, die vom VVC 152 bereitgestellt werden soll.
Unter Bezugnahme auf 2 kann der VVC 152 das Spannungspotenzial der von der Antriebsbatterie 124 bereitgestellten elektrischen Leistung hochsetzen oder „hochtransformieren“. Die Antriebsbatterie 124 kann Hochspannungs-(high-voltage - HV) DC-Leistung bereitstellen. In einigen Konfigurationen kann die Antriebsbatterie 124 eine Spannung zwischen 150 und 400 Volt bereitstellen. Das Schütz 142 kann elektrisch zwischen der Antriebsbatterie 124 und dem VVC 152 in Reihe gekoppelt sein. Wenn das Schütz 142 geschlossen ist, kann die HV-DC-Leistung von der Antriebsbatterie 124 zu dem VVC 152 übertragen werden. Der VVC 152 kann die HV-DC-Leistung aufnehmen und das Spannungspotenzial der Eingangsspannung gemäß der Auslastung hochsetzen oder „hochtransformieren“. Häufig ist ein Ausgangskondensator elektrisch zwischen die Ausgangsklemmen des VVC 152 und den Eingang des Leistungselektronikmoduls 126 gekoppelt, um die Busspannung zu stabilisieren und Spannungs- und Stromwelligkeit am Ausgang des VVC 152 zu reduzieren.
3 ist ein schematisches Schaubild eines Generatorsystems 300 für ein Fahrzeug mit einer Verbindung zwischen Null- und Masseleiter. Der AC-Generator 302 ist mit einem Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis 304 und einer Steckdose 306 gekoppelt, in der ein Nullleiter (N) und ein Masseleiter (G) elektrisch verbunden sind (z. B. kurzgeschlossen oder kontaktiert), wie von der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) für eine Arbeitsplatzverwendung 308 gefordert. Bei einer Verbindung mit einem Wohnhaus 310 für den Notfallbetrieb jedoch erzeugt die Nullleiter-Masse-Kontaktierung zwei parallele Pfade für die Stromrückkehr, was den GFI-Schaltkreis auslösen kann. Bei einem Notfall müsste ein Benutzer den Verknüpfungspunkt trennen oder einen speziellen Transferschalter verwenden, der den Nullleiter und Masse trennt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb mit dem Haus zu ermöglichen. Dies erfordert üblicherweise einen Elektriker.
4 ist ein schematisches Schaubild eines Generatorsystems 400 mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung 412, um Fehler bei Netz zu Masse und Nullleiter zu Masse zu erkennen. Der AC-Generator 402 ist mit einem Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis 404 und einer Steckdose 406 gekoppelt, in der der Nullleiter (N) und der Masseleiter (G) elektrisch isoliert (z. B. potentialfrei) sind. Der AC-Generator beinhaltet ferner eine Isolationsüberwachungseinrichtung 412, die mit einer Steuerung 414 gekoppelt ist. Das System mit einem potentialfreien Nullleiter funktioniert sowohl bei der Arbeitsplatzverwendung 408 als auch bei einer Wohnhausverbindung 410. Jedoch erfüllt diese Konfiguration nicht die OSHA-Anforderungen. Zusätzlich können weitere Schutzmechanismen zum Überwachen des Isolationsstatus erforderlich sein, falls eine Hochspannung an Masse vorhanden ist, bei der ein GFCI eines herkömmlichen Spulentyps nicht in der Lage wäre, Leckage aufgrund der Potentialfreiheit des Nullleiters von Masse zu erkennen.
Die Isolationsüberwachungseinrichtung zwischen Nullleiter-GND würde aufgrund der Nullleiter- und Massekontaktierung am Haus wahrscheinlich auslösen, wenn eine Verbindung zum Haus hergestellt wird. Um ein Wohnhaus oder ein Gewerbeobjekt zu versorgen, kann der Generator fordern, dass das System den Sicherheitsmechanismus der Isolationsüberwachungseinrichtung deaktiviert, um eine Hausverbindung zu ermöglichen. Dabei wäre das Risiko, dass eine Masseleckagefehler keinen Erkennungsmechanismus oder Schutz aufweisen würde.
5 ist ein schematisches Schaubild einer Verbindung eines AC-Generatorsystems 500 mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung und einem Schalter zwischen Nullleiter und Masse.
5 ist ein schematisches Schaubild eines Generatorsystems 500 mit einer Isolationsüberwachungseinrichtung 512 und einem Schalter 505 zwischen Nullleiter und Masse. Der AC-Generator 502 ist mit einem Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis 504 und einer Steckdose 506 gekoppelt, in der der Nullleiter (N) und der Masseleiter (G) selektiv über den Schalter 505 elektrisch verbunden sein können. Der AC-Generator beinhaltet ferner eine Steuerung 514, die mit der Isolationsüberwachungseinrichtung 512, dem Schalter 505 und dem GFCI 504 gekoppelt sein kann. Dieses System 500 ist konfigurierbar, sodass, wenn es zur Arbeitsplatzverwendung 508 dient, der Schalter S1 505 geschlossen sein kann, wodurch Masse mit dem Nullleiter kurzgeschlossen ist, wie von der Occupational Safety and Health Administration (OSHA) für die Arbeitsplatzverwendung 508 gefordert. Wenn das System 500 dazu dient, Notfallstrom für eine Wohnhausverbindung 510 bereitzustellen, kann der Schalter S1 505 außerdem offen sein. Der offene Schalter S1 505 isoliert den Nullleiter von dem Masseleiter. In dieser Konfiguration ist die Isolationsüberwachungseinrichtung von Nullleiter zu Masse aufgrund der Hausverbindung abgeschaltet, aber die Überwachung von Netz zu GND ist dennoch aktiv, um den Kunden vor einem Hochspannungs-Stromleck zu schützen. Ferner ist der GFCI als eine sekundäre Schutzvorrichtung betreibbar, da Masse nicht länger einen niederohmigen Rückkehrpfad für Fehlerstrom darstellt. Der GFCI kann auslösen, wenn ein Fehlerstrom durch den Erdungspfad fließt.
Die Steckdose 506 ist als eine NEMA 5-20R gezeigt, kann aber jedem üblichen Standard entsprechen, einschließlich einer geerdeten Version von internationalen elektrischen Steckdosen, wie etwa NEMA 5-15R, 5-20R, L5-30R, L14-30R. Auch der Generator kann mehrere Steckdosen aufweisen, wie etwa NEMA 5-20R und NEMA L5-30R oder NEMA L14-30R. Ferner kann der Schalter 505 mit einer modifizierten Steckdose (z. B. NEMA L5-30R oder NEMA L15-30R) gekoppelt sein, sodass der Schalter 505 geöffnet wird, wenn ein Stecker mit der modifizierten Steckdose zusammengebracht wird. Das Öffnen kann entweder mechanisch (z. B. wird die Einsteckkraft genutzt, um die Schütze des Schalters 505 zu öffnen) oder elektrisch (z. B. erkennt die Steuerung die Verbindung und gibt ein Signal aus, um den Schalter zu öffnen) erfolgen.
6 ist ein schematisches Schaubild einer Verwendung eines Masseschlussunterbrecherschaltkreises 600, um Leckagefehler von Netz zu Masse oder Nullleiter zu Masse zu erkennen. Der Schaltkreis 600 weist eine AC-Quelle 602, die einen Netzleiter 604 und eine Nullleiter 606 aufweist, und einen Unterbrechungsschalter 608 auf, der öffnen kann, um sowohl den Netzleiter 604 als auch den Nullleiter 606 von der Steckdose 602 zu trennen. Der Schalter wird durch einen Aktor 610 und eine Steuerung 612, die eine Rückmeldung von einer Spule 614 empfängt, gesteuert. Wenn der Strom, der durch den Netzleiter 604 und den Nullleiter 606 fließt, gleich ist, ist das Feld in der Spule ausgeglichen, sodass die Steuerung 612 den Schalter 608 geschlossen hält, wenn die Ströme jedoch unterschiedlich sind, gibt die Steuerung 612 ein Signal aus, um den Schalter 608 zu öffnen. Zum Testen des Schaltkreis lässt außerdem ein Widerstand 616 einen Strom außerhalb der Spule 614 fließen, um eine Stromdifferenz zwischen dem Netzleiter 604 und dem Nullleiter 606 zu erzwingen, um zu testen, ob die Steuerung 612 die Differenz erkennt und dem Aktor 610 signalisiert, den Schalter 608 zu öffnen.
7 ist ein schematisches Schaubild einer Isolationsüberwachungseinrichtung 700, die konfiguriert ist, um Leckagefehler von Netz zu Masse zu erkennen. Dieser Schaltkreis beinhaltet einen Komparator 702 und Widerstände Ra 704 und Rb 706, die eine Referenzspannung am negativen Eingang bilden, und Widerstände R1 708 und R2 710, die zwischen Netz und Nullleiter gekoppelt sind, wobei die Spannung an den Komparatoreingängen wie folgt dargestellt werden kann: $V_{+} = V_{a c} * \frac{R 2}{R 1 + R 2}$
$V_{-} = V_{c c} * \frac{R b}{R a + R b}$
wobei Vac die Spannung von Netz zu Nullleiter ist. Bevor ein Fehler zwischen Netz zu Masse auftritt, ist der Ausgang des Komparators 702 niedrig. Nachdem ein niederohmiger Fehler vorhanden ist, wird V+ auf einen höheren Wert verschoben und verursacht, dass der Komparatorausgang hochgeht und den Schaltkreis auslöst, wie in 8 gezeigt ist.
8 ist ein schematisches Schaubild einer Isolationsüberwachungseinrichtung 800 mit einem Leckagefehler 820 von Netz zu Masse. Dieser Schaltkreis beinhaltet einen Komparator 802 und Widerstände Ra 804 und Rb 806, die eine Referenzspannung am negativen Eingang bilden, und Widerstände R1 808 und R2 810, die zwischen Netz und Nullleiter gekoppelt sind, wobei die Spannung an den Komparatoreingängen wie folgt dargestellt werden kann: $V_{+} = V_{a c} * \frac{R 2}{R x + R 2}$
$V_{-} = V_{c c} * \frac{R b}{R a + R b}$
wobei Vac die Spannung von Netz zu Nullleiter ist und Rx = R1//(Rf+R3) <<R1, wobei Rf eine Masseschlussimpedanz darstellt. Bevor ein Fehler zwischen Netz zu Masse auftritt, ist der Ausgang des Komparators 802 niedrig. Nachdem ein niederohmiger Fehler vorhanden ist, wird V+ auf einen höheren Wert verschoben und verursacht, dass der Komparatorausgang hochgeht und den Schaltkreis auslöst. Der Schaltkreis der 8 kann verwendet werden, um einen Fehler von Nullleiter zu Masse zu erkennen, indem die Netz- und Nullleiterpolarität zwischen den Widerständen R1 808 und R2 810 vertauscht wird.
Somit werden üblicherweise zwei Komparatoren verwendet, um niederohmige Bedingungen von Netz zu GND und Nullleiter zu GND zu überwachen. Der Fehlerimpedanzschwellenwert ist üblicherweise so gesetzt, dass er bei einem 5mA-Äquivalent in einem 120V-Schaltkreis auslöst, was ungefähr 24 kΩ entspricht. Der Isolationsüberwachungseinrichtungsschaltkreis kann begrenzt sein, sodass er nur aktiv ist, wenn der Schalter S1 für die Kontaktierung von Nullleiter zu Masse geöffnet ist, da der GFCI möglicherweise nicht mehr funktionsfähig ist. Die Standardkonfiguration des Schalters S1 ist in der Regel geschlossen, wodurch Masse und Nullleiter elektrisch gekoppelt sind. Wenn S1 während des Betriebs geöffnet wird, dann wird der Isolationsüberwachungseinrichtungsschaltkreis sofort aktiviert. Wenn S1 zuerst für den Betrieb geöffnet und dann während des Betriebs geschlossen wird, dann löst der Isolationsüberwachungseinrichtungsschaltkreis aufgrund der Erkennung einer Kontaktierung von Nullleiter und Masse, die ein Zurücksetzen des Schaltkreises vor dem Neustart erfordert, aus.
Hier wird ein Schalter S1 verwendet, um die Verbindung zwischen GND und Nullleiter für eine Arbeitsplatzverwendung und Wohnhaus-Reserveleistung zu öffnen/schließen. Bei Verwendung in einem Einzelarbeitsplatz ist es wünschenswert, die OSHA-Anforderung einzuhalten, während der GFCI als die primäre Schutzvorrichtung erhalten bleibt. Der zusätzliche Notfallmodus für ein Wohnhaus ermöglicht dem Kunden, den AC-Generator ohne Auslösen des Masseschlussschutzes zu verwenden, während der Schutz des Kunden vor einer Hochspannungsleckage beibehalten wird.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung ausgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme dargestellt sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien umgesetzt werden können bzw. kann, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass eine/r oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen in Abhängigkeit von der konkreten verwendeten Verarbeitungsstrategie wiederholt ausgeführt werden können. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erreichen, sondern soll der Veranschaulichung und Beschreibung dienen. Die Steuerlogik kann hauptsächlich als Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Motor- und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik je nach konkreter Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung in Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, die Code oder Anweisungen repräsentieren, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder seiner Teilsysteme ausgeführt wird/werden. Zu den computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere von einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen gehören, die einen elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugehörige Kalibrierungsinformationen, Betriebsvariablen und dergleichen zu speichern.
Die hier offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, darunter unter anderem Informationen, die permanent auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Festwertspeicher(read only memory - ROM)-Vorrichtungen, gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, CompactDiscs (CDs), Direktzugriffsspeicher-(random access memory - RAM)-Vorrichtungen und weiteren magnetischen und optischen Medien, gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren und Algorithmen können zudem in einem durch Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie zum Beispiel anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Anordnungen (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, ausgeführt sein.
Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, welche durch die Ansprüche umfasst sind. Stattdessen sind die in der Beschreibung verwendeten Worte eher Worte der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden können. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Diese Attribute können unter anderem Folgendes beinhalten: Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verpackung, Größe, Wartbarkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. Daher liegen Ausführungsformen, welche in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik beschrieben werden, nicht außerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das eine Wechselstrom (AC)-Quelle mit einem Netz- und Nullleiterpotential; eine Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird und einen Netz-, Null- und Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis beinhaltet; und einen Schalter aufweist, der zwischen die AC-Quelle und den GFI-Schaltkreis gekoppelt ist, der dazu konfiguriert ist, den Null- und Masseleiter selektiv kurzzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Steuerung gekennzeichnet, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten den Schalter zu schließen, um den Nullleiter mit dem Masseleiter kurzzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Isolationsüberwachungseinrichtung gekennzeichnet, die mit dem GFI-Schaltkreis gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten die Isolationsüberwachungseinrichtung zu deaktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf eine Verbindung mit einem Haushaltsgerät den Schalter zu öffnen, um die Isolationsüberwachungseinrichtung zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf einen GFI-Fehler, während der Schalter in einer geschlossenen Position ist, ein Signal auszugeben, das auf eine Anforderung für einen Heimverbindungsmodus hinweist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, eine Isolationsüberwachungseinrichtung von Nullleiter zu Masse zu deaktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Netzpotential der AC-Quelle eine Amplitude auf, die größer als 100 Volt und geringer als 250 Volt ist und mit einer Frequenz größer als 40 Hz und geringer als 80 Hz oszilliert.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Schalter ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Bipolartransistor (BJT) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT).
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steckdose eine NEMA L5-30R oder NEMA L14-30R und ist dazu konfiguriert, als Reaktion auf einen Stecker, der mit der Steckdose zusammenpasst, den Schalter zu öffnen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Steuern eines Wechselstrom (AC)-Generators für ein Fahrzeug Kurzschließen eines Nullleitung mit einer Masseleitung einer Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird, mittels eines Schalters durch eine Steuerung, und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einem Netzstrom und einem Nullleiterstrom einen Schwellenwert überschreitet, Öffnen des Schalters, Ausgeben eines Heimverbindungsmodussignals und Deaktivieren einer Isolationsüberwachungseinrichtung zwischen einer Nullleitung und Masse der Steckdose.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Differenz über einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis ausgegeben.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Schließen des Schalters als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten gekennzeichnet, um einen Nullleiter mit einem Masseleiter kurzzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Deaktivieren einer Isolationsüberwachungseinrichtung als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten gekennzeichnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Öffnen des Schalters als Reaktion auf eine Verbindung mit einem Haushaltsgerät gekennzeichnet, um die Isolationsüberwachungseinrichtung zu aktivieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch Öffnen des Schalters als Reaktion darauf, dass ein NEMA L5-30R- oder NEMA L14-30R-Stecker mit der Steckdose zusammenpasst, gekennzeichnet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, einen Wechselstrom (AC) mit einem Netz- und Nullleiterpotential auszugeben; eine Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird und einen Netz-, Null- und Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis beinhaltet; und einen Schalter aufweist, der zwischen den Wechselrichter und den GFI-Schaltkreis gekoppelt ist, der dazu konfiguriert ist, selektiv den Null- und Masseleiter kurzzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die obige Erfindung ferner durch eine Steuerung gekennzeichnet, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten den Schalter zu schließen, um den Nullleiter mit dem Masseleiter kurzzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steckdose eine NEMA L5-30R oder NEMA L14-30R und ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf einen Stecker, der mit der Steckdose zusammenpasst, den Schalter zu öffnen.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, als Reaktion auf einen GFI-Fehler, während der Schalter in einer geschlossenen Position ist, ein Signal auszugeben, das auf eine Anforderung für einen Heimverbindungsmodus hinweist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Netzpotential der AC-Leitung eine Amplitude auf, die größer als 100 Volt und geringer als 250 Volt ist und mit einer Frequenz größer als 40 Hz und geringer als 80 Hz oszilliert.

Claims

Fahrzeug, das Folgendes umfasst: eine Wechselstrom (AC)-Quelle mit einem Netz- und Nullleiterpotential; eine Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird und einen Netzleiter, einen Nullleiter und einen Masseleiter und einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis beinhaltet; und einen Schalter, der zwischen die AC-Quelle und den GFI-Schaltkreis gekoppelt ist, der dazu konfiguriert ist, den Nullleiter und den Masseleiter selektiv kurzzuschließen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten den Schalter zu schließen, um den Nullleiter mit dem Masseleiter kurzzuschließen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner umfassend eine Isolationsüberwachungseinrichtung, die mit dem GFI-Schaltkreis gekoppelt ist, und wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten die Isolationsüberwachungseinrichtung zu deaktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf eine Verbindung mit einem Haushaltsgerät den Schalter zu öffnen, um die Isolationsüberwachungseinrichtung zu aktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf einen GFI-Fehler, während der Schalter in einer geschlossenen Position ist, ein Signal auszugeben, das auf eine Anforderung für einen Heimverbindungsmodus hinweist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, eine Isolationsüberwachungseinrichtung von Nullleiter zu Masse zu deaktivieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das Netzpotential der AC-Leitung eine Amplitude aufweist, die größer als 100 Volt und geringer als 250 Volt ist, und mit einer Frequenz größer als 40 Hz und geringer als 80 Hz oszilliert.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Schalter ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Bipolartransistor (BJT) oder ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Steckdose eine NEMA L5-30R oder NEMAL14-30R und dazu konfiguriert ist, als Reaktion auf einen Stecker, der mit der Steckdose zusammenpasst, den Schalter zu öffnen.
Verfahren zum Steuern eines Wechselstrom (AC)-Generators für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: durch eine Steuerung, Kurzschließen einer Nullleitung mit einer Masseleitung einer Steckdose, die durch eine Karosserie des Fahrzeugs getragen wird, mittels eines Schalters; und als Reaktion darauf, dass eine Differenz zwischen einem Netzstrom und einem Nullleiterstrom einen Schwellenwert überschreitet, Öffnen des Schalters, Ausgeben eines Heimverbindungsmodussignals und Deaktivieren einer Isolationsüberwachungseinrichtung zwischen einer Nullleitung und Masse der Steckdose.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Differenz über einen Masseschlussunterbrecher (GFI)-Schaltkreis ausgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Schließen des Schalters als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten, um einen Nullleiter mit einem Masseleiter kurzzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Deaktivieren einer Isolationsüberwachungseinrichtung als Reaktion auf Erkennung einer Verbindung mit einem Haushaltssicherungskasten.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Öffnen des Schalters als Reaktion auf eine Verbindung mit einem Haushaltsgerät, um die Isolationsüberwachungseinrichtung zu aktivieren.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend Öffnen des Schalters als Reaktion auf einen NEMA L5-30R oder NEMA L14-30R-Stecker, der mit der Steckdose zusammenpasst.