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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erdschlussdetektionsvorrichtung, die einen fliegenden Kondensator verwendet.
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Verwandter Stand der Technik
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In einem Fahrzeug, wie etwa einem Hybridauto, das einen Motor und einen Elektromotor als Antriebsquellen und ein Elektrofahrzeug umfasst, wird eine an einem Fahrzeugaufbau montierte Batterie geladen, und eine Antriebsenergie wird unter Verwendung der von der Batterie zugeführten elektrischen Energie erzeugt. Im Allgemeinen ist eine zu einer Batterie gehörende Stromversorgungsschaltung als eine Hochspannungsschaltung konfiguriert, die eine Hochspannung von 200 V oder mehr verwendet, und um die Sicherheit zu gewährleisten, ist die Hochspannungsschaltung einschließlich der Batterie in einer nicht geerdeten Konfiguration von einer Fahrzeugkarosserie elektrisch isoliert, die als ein Referenzpotentialpunkt einer Masse dient.
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Einige Fahrzeuge enthalten auch eine Hochsetzschaltung, die das positive elektrische Potential der Batterie erhöht und einer Last das Potential zuführt, um die Antriebseffizienz der Last zu verbessern. In dem Fahrzeug mit der Hochsetzschaltung sind ein Ausgang der Batterie oder eine Primärseite der Hochsetzschaltung und ein Ausgang der Hochsetzschaltung oder eine Sekundärseite davon in nicht-geerdeten Konfigurationen von einer Fahrzeugkarosserie elektrisch isoliert, und das Fahrzeug weist eine Konfiguration auf, bei der die Fahrzeugkarosserie nicht als Masse für die Batterie und die Hochsetzschaltung verwendet wird. Aus diesem Grund müssen in dem Fahrzeug mit der Hochsetzschaltung der Isolationswiderstand zwischen der Batterie und der Masse und der Isolationswiderstand zwischen der Sekundärseite der Hochsetzschaltung und der Masse erfasst werden, um einen Erdschlusszustand zu überwachen.
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Um den Erdschlusszustand zwischen einem System, das mit der Batterie versehen ist, und der Hochsetzschaltung, genauer gesagt, einem Hauptstromversorgungssystem, das von der Batterie über die Hochsetzschaltung zu der Last reicht, wie beispielsweise einem Elektromotor, und der Fahrzeugkarosserie zu überwachen, ist eine Erdschlussdetektionsvorrichtung vorgesehen. Als Erdschlussdetektionsvorrichtung wird häufig eine solche verwendet, bei der ein als fliegender Kondensator bezeichneter Kondensator verwendet wird.
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7 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer herkömmlichen Erdschlussdetektionsvorrichtung 500 vom Typ fliegender Kondensator zeigt. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 500 ist mit einer ungeerdeten Batterie 520 verbunden, um einen Erdschluss eines mit der Batterie 520 und einer Hochsetzschaltung 530 versehenen Systems zu erfassen. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 500, die Hochsetzschaltung 530, eine Last 540 und dergleichen werden durch eine externe Steuervorrichtung 510 gesteuert, die als eine Vorrichtung auf höherer Ebene dient.
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In dieser Vorrichtung wird der Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrode einer Ausgangsseite der Batterie 520 oder einer Primärseite und einer Masse als RLp1 bezeichnet, und der Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrode und der Masse wird als RLn1 bezeichnet. Außerdem wird der Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrode einer Ausgangsseite der Hochsetzschaltung 530 oder einer Sekundärseite und der Masse als RLp2 bezeichnet, und der Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrode und der Masse wird als RLn2 bezeichnet. Der Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrode ist der kombinierte Widerstand von RLp1 und RLp2, und der Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite ist der kombinierte Widerstand von RLn1 und RLn2. Der kombinierte Widerstand des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite und des Isolationswiderstands RLn der negativen Elektrodenseite ist der Systemisolationswiderstand RL.
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Ein Kondensator C1, der als der fliegende Kondensator fungiert, ist konfiguriert, um durch einen Pfad geladen zu werden, der durch Ein- und Aus-Zustände der Schalter S1 bis S4 gebildet wird, und eine Steuervorrichtung 501 ist konfiguriert, um die Ladespannung zu messen.
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Als ein Verfahren zum Erhalten des Isolationswiderstandes RL ist eine Technik zum Messen von V0, Vcn und Vcp bekannt, die (Vcn + Vcp)/V0 berechnet und sich auf im Voraus vorbereitete Tabellendaten basierend auf einem erhaltenen Berechnungswert bezieht, um den Isolationswiderstand RL zu erhalten. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 500 bestimmt, dass ein Erdschluss in einem Fall erzeugt wird, in dem der erhaltene Isolationswiderstand RL unter einem vorbestimmten Referenzwert liegt, und gibt eine Warnung an die externe Steuervorrichtung 510 aus.
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Es sei angemerkt, dass V0 ein Wert ist, der der Spannung der Batterie 520 entspricht, gemessen über einen Pfad, der durch Einschalten der Schalter S1 und S2 gebildet wird. Vcn ist ein Spannungswert, der einen Einfluss des Isolationswiderstands RLn der negativen Elektrodenseite umfasst, der über einen Pfad gemessen wird, der durch Einschalten der Schalter S1 und S4 gebildet wird. Vcp ist ein Spannungswert, der einen Einfluss des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite umfasst, der über einen Pfad gemessen wird, der durch Einschalten der Schalter S2 und S3 gebildet wird.
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Im Allgemeinen wird bei der Erdschlussbestimmung eine Messung mit einer V0-Messung, einer Vcn-Messung, einer V0-Messung und einer Vcp-Messung, die als ein Zyklus betrachtet werden, durchgeführt, und jedes Mal, wenn die Messung umgeschaltet wird, wird die Ladespannung des Kondensators C1 gelesen, und der Kondensator C1 wird über einen Pfad entladen, der durch Einschalten der Schalter S3 und S4 gebildet wird.
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Patentliteratur 1:
JP 2015-206784 A -
ZUSAMMENFASSUNG
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Wenn die Schalter S1 und S4 eingeschaltet werden, um Vcn in einem Zustand zu messen, in dem die Hochsetzschaltung 530 eine Hochsetzoperation durchführt, wird eine erdseitige Polplatte des Kondensators C1 mit einer Spannung versorgt, die durch Teilen der Hochtransformationsspannung durch den Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrodenseite und den Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite erhalten wird.
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In einem Fall, in dem die Spannung höher ist als die Spannung, die von der positiven Elektrodenseite der Batterie 520 angelegt wird, wird der Kondensator C1 aufgrund des Stromflusses mit einer umgekehrten Polarität einer normalen Polarität geladen. In diesem Fall wird die von der Steuervorrichtung 501 gemessene Spannung gleich 0 sein, und der Isolationswiderstand RL kann nicht berechnet werden. Somit weist ein System, das in den hochgesetzten Zustand übergeht, häufig ein Problem auf, bei dem die Wahrscheinlichkeit der Berechnung des Isolationswiderstands aufgrund des Strömens von Strom von der Sekundärseite verringert ist.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verringerung der Wahrscheinlichkeit der Berechnung des Isolationswiderstandes in einer Erdschlusserfassungsvorrichtung einzuschränken, die ein System mit einer Hochsetzschaltung enthält.
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Um das Problem zu lösen, ist eine Erdschlusserfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine Erdschlussdetektionsvorrichtung, die mit einer nicht geerdeten Batterie verbunden ist, die über eine Hochsetzschaltung Strom an eine Last liefert und die den Isolationswiderstand eines mit der Batterie versehenen Systems berechnet, um einen Erdschluss zu erkennen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Kondensator, der konfiguriert ist, um als ein fliegender Kondensator betrieben zu werden; einen Satz von Schaltern, die zum Umschalten zwischen einem V0-Messpfad einschließlich der Batterie und des Kondensators, einem Vcn-Messpfad einschließlich der Batterie, einem Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite, der als Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrodenseite der Batterie und einer Masse dient, konfiguriert ist, und dem Kondensator, und ein Vcp-Messpfad einschließlich der Batterie, dem Isolationswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode, der als Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Batterie und der Masse dient, und dem Kondensator; einen Umgehungswiderstand, der parallel zu dem Isolationswiderstand der negativen Elektrodenseite über einen normalerweise offenen Schalter geschaltet ist; und eine Steuereinheit, die konfiguriert ist, um, wenn der Isolationswiderstand basierend auf einem Ladespannungsmesswert des Kondensators in jedem der Messpfade zu berechnen ist, in einem Fall, in dem der Ladespannungsmesswert des Kondensators in dem Vcn-Messpfad als 0 betrachtet wird, den normalerweise offenen Schalter in einen geschlossenen Zustand zu schalten und die Ladespannung des Kondensators in dem Vcn-Messpfad zu messen.
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In einem Fall, in dem der Ladespannungsmesswert des Kondensators in dem Vcn-Messpfad, wenn der normalerweise offene Schalter in den geschlossenen Zustand geschaltet ist, nicht als 0 betrachtet wird, berechnet die Steuereinheit den Isolationswiderstand der positiven Elektrodenseite unter Verwendung dieses Ladespannungsmesswertes.
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Des Weiteren, in einem Fall, in dem der Ladespannungsmesswert des Kondensators in dem Vcn-Messpfad, wenn der normalerweise offene Schalter in den geschlossenen Zustand geschaltet ist, als 0 betrachtet wird, berechnet die Steuereinheit einen maximalen Wert des Isolationswiderstands auf der Seite der positiven Elektrode basierend auf einem Erhöhungsverhältnis in der Hochsetzschaltung und einem Wert des Umgehungswiderstands.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Verringerung der Wahrscheinlichkeit der Berechnung des Isolationswiderstands in einer Erdschlussdetektionsvorrichtung eingeschränkt werden, die ein System mit einer Hochsetzschaltung enthält.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Erdfehlerdetektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 2 veranschaulicht einen Messzyklus der Erdfehlerdetektionsvorrichtung;
- 3 zeigt einen Messpfad in einer V0-Messperiode;
- 4 veranschaulicht einen Messpfad in einer Vcn-Messperiode;
- 5 veranschaulicht einen Messpfad in einer Vcp-Messperiode;
- 6 ist ein Flussdiagramm, das eine Isolationswiderstandsberechnungsoperation in der Erdfehlerdetektionsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt; und
- 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer herkömmlichen Erdschlussdetektionsvorrichtung vom Typ eines fliegenden Kondensators zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Eine Erdschlussdetektionsvorrichtung, die als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient, wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Erdfehlerdetektionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 ist mit einer nicht geerdeten Batterie 300 verbunden, um einen Erdschluss eines mit der Batterie 300 und einer Hochsetzschaltung 210 versehenen Systems zu detektieren. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100, die Hochsetzschaltung 210, eine Last 360 und dergleichen werden durch eine externe Steuervorrichtung 200 gesteuert, die als eine Vorrichtung auf höherer Ebene dient.
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In dieser Vorrichtung wird der Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrode einer Ausgangsseite der Batterie 300 oder einer Primärseite und einer Masse als RLp1 bezeichnet, und der Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrode und Masse wird als RLn1 bezeichnet. Außerdem wird der Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrode einer Ausgangsseite der Hochsetzschaltung 210 oder einer Sekundärseite und der Masse als RLp2 bezeichnet, und der Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrode und der Masse wird als RLn2 bezeichnet. Der Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrode ist der kombinierte Widerstand von RLp1 und RLp2, und der Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite ist der kombinierte Widerstand von RLn1 und RLn2. Der kombinierte Widerstand des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite und des Isolationswiderstands RLn der negativen Elektrodenseite ist der Systemisolationswiderstand RL.
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Die Batterie 300 ist eine aufladbare Batterie wie eine Lithiumionenbatterie. Eine positive Elektrodenseite davon ist über ein Hauptrelais MR+ und die Hochsetzschaltung 210 mit der Last 360 wie etwa einem Elektromotor verbunden, und eine negative Elektrodenseite davon ist über ein Hauptrelais MR- mit der Last 360 verbunden.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 einen Kondensator C1, der als ein fliegender Kondensator funktioniert. Als Kondensator C1 kann beispielsweise ein Keramikkondensator verwendet werden.
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Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 umfasst auch vier Schalter S1 bis S4 um den Kondensator C1, um einen Messpfad umzuschalten und das Laden/Entladen des Kondensators C1 zu steuern. Die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 umfasst ferner einen Schalter Sa, der so konfiguriert ist, dass er eine Spannung abtastet, die der Ladungsspannung des Kondensators C1 entspricht. Der Schalter Sa wird nur zum Zeitpunkt der Abtastung eingeschaltet. Jeder dieser Schalter kann ein isolierendes Schaltelement wie etwa ein Foto-MOSFET sein.
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Ein Ende des Schalters S1 ist mit einer positiven Elektrode der Batterie 300 verbunden, während das andere Ende davon mit einer Anodenseite einer Diode D1 verbunden ist. Eine Kathodenseite der Diode D1 ist mit einem Widerstand R1 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R1 ist mit einer ersten Polplatte des Kondensators C1 verbunden.
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Ein Ende des Schalters S2 ist mit einer negativen Elektrode der Batterie 300 verbunden, während das andere Ende davon mit einem Widerstand R5 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R5 ist mit einer zweiten polaren Platte des Kondensators C1 verbunden.
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Ein Ende des Schalters S3 ist mit einem Widerstand R2 und einer Anodenseite einer Diode D3 verbunden, während das andere Ende davon mit einem Widerstand R3 und einem Ende des Schalters Sa verbunden ist. Eine Kathodenseite der Diode D3 ist mit der ersten Polplatte des Kondensators C1 verbunden, das andere Ende des Widerstands R2 ist mit einer Kathodenseite der Diode D2 verbunden, und eine Anodenseite der Diode D2 ist mit der ersten Polplatte des Kondensators C1 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R3 ist geerdet.
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Ein Ende des Schalters S4 ist mit der zweiten Polplatte des Kondensators C1 verbunden, während sein anderes Ende mit einem Widerstand R4 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R4 ist geerdet. Das andere Ende des Schalters Sa ist mit einem A/D-Anschluss einer Steuervorrichtung 120 verbunden.
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Die Steuervorrichtung 120 ist ein Mikrocomputer oder dergleichen und führt ein Programm aus, das im Voraus installiert ist, um verschiedene Operationen in der Erdfehlerdetektionsvorrichtung 100 zu steuern. Insbesondere steuert die Steuervorrichtung 120 die Schalter S1 bis S4 individuell, um den Messpfad umzuschalten und steuert das Laden und Entladen des Kondensators C1. Die Steuervorrichtung 120 misst auch die Ladespannung des Kondensators C1 über die jeweiligen Messpfade, berechnet den Isolationswiderstand und bestimmt einen Erdschluss.
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Außerdem steuert die Steuervorrichtung 120 den Schalter Sa, gibt einen Analogpegel ein, der der Ladespannung des Kondensators C1 von dem A/D-Anschluss entspricht, führt eine vorbestimmte Berechnung basierend auf dem Wert durch und berechnet den Isolationswiderstand RL. Die Messdaten und Warnungen der Steuervorrichtung 120 werden an die externe Steuervorrichtung 200 ausgegeben.
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Zusätzlich zu der obigen Konfiguration, die der herkömmlichen Konfiguration ähnlich ist, weist die Erdschlusserfassungsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Konfiguration auf, in der ein Umgehungswiderstand BR über einen normalerweise offenen Schalter S5 zwischen einer negativen Elektrode der Batterie 300 und der Masse angeschlossen ist, das heißt parallel zu dem Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite. Der Umgehungswiderstand BR kann mit der Sekundärseite verbunden sein. Das Umschalten des Schalters S5 wird von der Steuervorrichtung 120 in ähnlicher Weise wie die Schalter S1 bis S4 gesteuert.
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Der Umgehungswiderstand BR ist ein Widerstand, der, wenn Vcn nicht gemessen werden kann aufgrund des Stromflusses, der durch eine Zunahme der Spannung V2 auf der Sekundärseite zur Zeit der Messung von Vcn verursacht wird, zwangsweise den Isolationswiderstand der negativen Elektrodenseite senkt, um zu ermöglichen, dass der Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrodenseite gemessen wird.
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Das heißt, die Situation, in der ein Stromfluss auftritt, um eine Messung unmöglich zu machen, tritt in einem Fall auf, in dem aufgrund der Zunahme der hochgesetzten sekundärseitigen Spannung V2, das Massepotential dividiert durch den Isolationswiderstand RLp auf der Seite der positiven Elektrode und der Isolationswiderstand RLn auf der Seite der negativen Elektrode zunimmt und höher als die Spannung V1 auf der Primärseite ist und wenn V1 < (V2 × RLn / (RLn + RLp)) festgelegt ist. Dies ist ein Zustand, in dem ein Erhöhungsverhältnis in der Erhöhungsschaltung 210 hoch ist und in dem der Isolationswiderstand RLp auf der Seite der positiven Elektrode niedriger als der Isolationswiderstand RLn auf der Seite der negativen Elektrode ist. Zum Beispiel kann in einem Fall, in dem das Erhöhungsverhältnis zweifach ist, kann eine Messung nicht zu der Zeit gemacht werden, wenn der Isolationswiderstands RLn der Isolationselektrode auf der negativen Elektrodenseite RLn > Isolationswiderstand der positiven Elektrodenseite PLp ist.
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Durch Verringern des Isolationswiderstands RLn der negativen Elektrodenseite mittels des Umgehungswiderstands BR verringert sich die rechte Seite. Somit kann ein messbarer Bereich erweitert werden. Das heißt, die Wahrscheinlichkeit der Berechnung des Isolationswiderstands ist verringert.
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Da der Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite durch den Umgehungswiderstand BR überbrückt wird, kann der Isolationswiderstand RL, der zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, als kombinierter Widerstand des Isolationswiderstands RLp auf der Seite der positiven Elektrode und des Umgehungswiderstandes BR betrachtet werden. Da der Wert des Widerstands BR bekannt ist, kann der Isolationswiderstand RLp auf der Seite der positiven Elektrode, der relativ abnimmt, aus dem erhaltenen Isolationswiderstand RL berechnet werden.
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Wenn der Wert des Umgehungswiderstands BR zu niedrig ist, tritt ein Erdschlusszustand auf. Wenn der Wert des Umgehungswiderstands BR zu hoch ist, trägt dies nicht zur Verringerung des Isolationswiderstands RLn der negativen Elektrodenseite bei. Dementsprechend wird der Wert des Umgehungswiderstands BR unter Berücksichtigung der maximalen erhöhten Spannung, eines minimalen zulässigen Isolationswiderstandswerts und dergleichen bestimmt. Zum Beispiel kann der Wert 1 MΩ sein.
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Ein Betrieb der Erdschlussdetektionsvorrichtung 100, die wie oben konfiguriert ist, wird beschrieben. In der folgenden Beschreibung sind die Hauptrelais MR+ und MR- in Ein-Zuständen.
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Wie in 2 gezeigt, wiederholt die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 eine Messoperation mit einer V0 Messperiode --> Vcn Messperiode --> V0 Messperiode --> Vcp Messperiode, betrachtet als ein Zyklus. In jeder der Messperioden wird der Kondensator C1 mit der zu messenden Spannung geladen, und dann wird die Ladespannung des Kondensators C1 gemessen. Der Kondensator C1 wird dann für die nachfolgende Messung entladen.
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In der V0-Messperiode wird eine Spannung entsprechend der Spannung der Batterie 300 gemessen. Somit werden die Schalter S1 und S2 eingeschaltet, die Schalter S3 und S4 werden ausgeschaltet und der Kondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 3 gezeigt, befinden sich die Batterie 300 und der Kondensator C1 auf dem Messpfad.
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Zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung des Kondensators C1 werden die Schalter S1 und S2 ausgeschaltet, während die Schalter S3 und S4 eingeschaltet werden, und die Abtastung wird in der Steuervorrichtung 120 durchgeführt. Zusätzlich wird der Kondensator C1 für die nachfolgende Messung entladen. Die Vorgänge zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung des Kondensators C1 und zum Zeitpunkt der Entladung des Kondensators C1 sind in den anderen Messperioden ähnlich.
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In der Vcn-Messperiode wird eine Spannung gemessen, an der ein Einfluss des Isolationswiderstands Rln der negativen Elektrodenseite reflektiert wird. Somit werden die Schalter S1 und S4 eingeschaltet, die Schalter S2 und S3 werden ausgeschaltet und der Kondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 4 gezeigt, befinden sich die Batterie 300, der Widerstand R1, der Kondensator C1, der Widerstand R4 und der Isolationswiderstand RLn der negativen Elektrodenseite auf dem Messpfad.
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In der Vcp-Messperiode wird eine Spannung gemessen, an der ein Einfluss des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite reflektiert wird. Somit werden die Schalter S2 und S3 eingeschaltet, die Schalter S1 und S4 werden ausgeschaltet und der Kondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 5 gezeigt, sind die Batterie 300, eine Parallelschaltung des primärseitigen positiven Elektrodenisolationswiderstands RLp1 und eine Schaltung, die die Hochsetzschaltung 210 und den sekundärseitigen positiven Elektrodenisolationswiderstand RLp2, den Widerstand R3 und den Kondensator C1 enthält, auf dem Messpfad.
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Basierend auf (Vcp + Vcn)/V0, berechnet aus V0, Vcn und Vcp, die in diesen Messperioden erhalten werden, berechnet die Steuervorrichtung 120 der Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 den Isolationswiderstand RL unter Bezugnahme auf im Voraus vorbereitete Tabellendaten. In einem Fall, in dem der Isolationswiderstand RL gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Bestimmungsreferenzpegel ist, bestimmt die Steuervorrichtung 120, dass ein Erdschlussfehler erzeugt wird, und gibt eine Warnung an die externe Steuervorrichtung 200 aus.
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Als Nächstes wird eine Isolationswiderstandsberechnungsoperation in der Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Flussdiagramm in 6 beschrieben. Zuerst wird eine Messung in den jeweiligen Messperioden durchgeführt (S101). Wie oben beschrieben, wird bei der Messung in den jeweiligen Messperioden die Messung mit V0 Messperiode --> Vcn Messperiode --> V0 Messperiode --> Vcp Messperiode als ein Zyklus betrachtet.
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Um zu bestimmen, ob ein Strom von der Sekundärseite fließt oder nicht, wird geprüft, ob der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist (S102). Es ist anzumerken, dass unter Berücksichtigung eines Einflusses wie eines Rauschens ein Wert, der gleich oder kleiner als einige 10 mV ist, zum Beispiel als 0 betrachtet wird.
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In einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode nicht gleich 0 ist (S102: Nein), kann eine normale Berechnung durchgeführt werden, und der Isolationswiderstand RL wird basierend auf den erhaltenen Messwerten in den jeweiligen Messperioden berechnet (S103).
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In einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist (S102: Ja), tritt ein Stromfluss von der Sekundärseite auf und eine normale Berechnung kann nicht durchgeführt werden. Somit wird der Schalter S5 eingeschaltet, um zu bewirken, dass der Umgehungswiderstand BR in einem verbundenen Zustand ist (S104).
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In einem Zustand, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist, wird eine Messung in den jeweiligen Messperioden durchgeführt (S105). Das heißt, die Messung wird mit einer V0-Messperiode --> Vcn-Messperiode --> V0-Messperiode --> Vcp-Messperiode, die als ein Zyklus betrachtet wird, durchgeführt.
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Um zu bestimmen, ob ein Stromfluss von der Sekundärseite in einem Zustand stattfindet, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist, wird geprüft, ob der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist (S106). Auch zu diesem Zeitpunkt soll ein Wert gleich oder kleiner als einige 10 mV als 0 betrachtet werden.
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In einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode in dem Zustand, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist, nicht gleich 0 ist (S106: Nein), kann der Isolationswiderstand RL in dem Zustand berechnet werden, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist. Somit wird der Isolationswiderstand RL in dem gleichen Berechnungsverfahren wie in einem normalen Fall berechnet (S107).
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Der berechnete Isolationswiderstand RL kann jedoch als kombinierter Widerstand des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite und des Umgehungswiderstandes BR betrachtet werden. Daher wird der berechnete Isolationswiderstand RL nicht als Isolationswiderstand zur Bestimmung eines Erdschlusses des Systems behandelt, und der Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrodenseite wird aus RL = RLp × BR / (RLp + BR) berechnet (S108). Ein Erdschluss auf der positiven Elektrodenseite kann aus dem berechneten Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrodenseite bestimmt werden.
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Andererseits, in einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist, in dem Zustand, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist (S106: Ja), kann der Isolationswiderstand nicht berechnet werden (S109). In dieser Situation nimmt aufgrund der Zunahme der hochgesetzten Sekundärseitenspannung V2 das Massepotential dividiert durch den Isolationswiderstand RLp auf der positiven Elektrodenseite und den Umgehungswiderstand BR zu und ist höher als die Primärseitenspannung V1, und V1 < (V2 × BR / (BR + RLp)) ist eingerichtet.
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Somit kann RLp < BR × (V2 - V1) / V1 erhalten werden. Unter Verwendung der Primärseitenspannung V1, der Sekundärseitenspannung V2 und des Umgehungswiderstandes BR kann ein Maximalwert RLpmax des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite berechnet werden. Dementsprechend ist es möglich zu erfassen, dass der Isolationswiderstand RLp auf der Seite der positiven Elektrode mindestens gleich oder kleiner als RLpmax ist. Man beachte, dass BR × (V2 - V1) / V1 auf der rechten Seite der obigen Ungleichung einen Wert bedeutet, der durch Multiplizieren eines Werts erhalten wird, der durch Subtrahieren von 1 von dem Erhöhungsverhältnis durch den Umgehungswiderstand BR abgeleitet wird.
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Um den Maximalwert des Isolationswiderstands RLp auf der Seite der positiven Elektrode zu berechnen, muss das Hochsetzverhältnis in der Hochsetzschaltung 210 erhalten werden. In einem Fall, in dem die Steuervorrichtung 120 der Erdschlusserfassungsvorrichtung 100 den Wert nicht erhalten kann, kann die externe Steuervorrichtung 200 den maximalen Wert des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite berechnen. In diesem Fall fungiert ein Teil der externen Steuervorrichtung 200 als die Erdschlussdetektionsvorrichtung 100.
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Wie oben beschrieben, wird bei der Erdschlussdetektionsvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist, eine Messung durchgeführt, indem der Umgehungswiderstand BR verbunden wird. Somit kann ein Bereich, in dem der Isolationswiderstand RLp auf der Seite der positiven Elektrode berechnet werden kann, erweitert werden. Dementsprechend kann die Verringerung der Wahrscheinlichkeit der Berechnung des Isolationswiderstands in einer Erdfehlerdetektionsvorrichtung eingeschränkt werden, die ein System mit einer Hochsetzschaltung enthält.
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Auch in einem Fall, in dem der Messwert in der Vcn-Messperiode gleich 0 ist, sogar in einem Zustand, in dem der Umgehungswiderstand BR verbunden ist, kann der Maximalwert des Isolationswiderstands RLp auf der Seite der positiven Elektrode basierend auf den Werten der Primärseitenspannung und der Sekundärseitenspannung oder des Hochsetzverhältnisses in der Hochsetzschaltung 210 berechnet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Erdschlussdetektionsvorrichtung
- 120
- Steuervorrichtung
- 200
- externe Steuervorrichtung
- 210
- Hochsetzschaltung
- 300
- Batterie
- 360
- Last
- BR
- Umgehungswiderstand
- C1
- Kondensator
- RL
- Isolationswiderstand
- S1, S2, S3, S4, Sa
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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