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HINTERGRUND
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers unter Anwendung eines geschalteten Kondensators.
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Stand der Technik
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In einem Fahrzeug, etwa einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor als Antriebsquellen aufweist, und in einem Elektrofahrzeug wird eine Batterie, die in einer Fahrzeugkarosserie montiert ist, aufgeladen, und es wird Antriebsleistung unter Anwendung von elektrischer Energie, die von der Batterie bereitgestellt wird, erzeugt. Im Allgemeinen ist eine Leistungsversorgungsschaltung, die mit der Batterie verbunden ist, als eine Hochspannungsschaltung ausgelegt, wobei eine Spannung von 200 V oder höher verwendet wird, und zur Aufrechterhalt der Sicherheit liegt die Hochspannungsschaltung einschließlich der Batterie in einem nicht geerdeten Zustand vor, in welchem die Hochspannungsschaltung elektrisch von einer Fahrzeugkarosserie isoliert ist, die als Referenzpotentialbezugspunkt einer Masse bzw. Erde dient.
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In dem mit der ungeerdeten Hochspannungsbatterie versehenen Fahrzeug ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers vorgesehen, um einen Isolationszustand (Erdungsfehler) zwischen der Fahrzeugkarosserie und einem System zu überwachen, das in Verbindung mit der Hochspannungsbatterie vorgesehen ist, insbesondere eines Hauptleistungsversorgungssystems, das von der Hochspannungsbatterie bis zu einem Motor reicht. Als Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers wird eine Art weithin verwendet, in der ein Kondensator eingesetzt wird, der als fliegender Kondensator bzw. geschalteter Kondensator bezeichnet wird.
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7 zeigt ein Schaltungsbeispiel einer konventionellen Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers des Typs mit geschaltetem Kondensator. Wie in 7 dargestellt ist, ist eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 mit einer nicht geerdeten Hochspannungsbatterie 300 verbunden, um einen Erdungsfehler eines Systems zu erkennen, das in Verbindung mit der Hochspannungsbatterie 300 vorgesehen ist. In dieser Vorrichtung wird ein Isolationswiderstand zwischen der Seite der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 300 und der Masse bzw. Erde als RLp bezeichnet, und ein Isolationswiderstand zwischen einer Seite der negativen Elektrode und der Erde wird als RLn bezeichnet.
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Wie in 7 gezeigt ist, enthält die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 einen Erfassungskondensator C1, der als der fliegende bzw. geschaltete Kondensator betrieben wird. Die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 weist ferner vier Schalter S1 bis S4 um den Erfassungskondensator C1 herum auf, um einen Messweg zu schalten und das Laden/Entladen des Erfassungskondensators C1 zu steuern. Die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 weist ferner einen Schalter Sa auf, der ausgebildet ist, eine Spannung für die Messung, die der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 entspricht, abzutasten.
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Zur Ermitteln der Isolationswiderstände RLp und RLn wiederholt die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 einen Messvorgang, wobei ein Zyklus eine V0-Messphase → Vc1n-Messphase → V0-Messphase → Vc1p-Messphase aufweist. In einer der Messphasen wird der Erfassungskondensator C1 mit einer zu messenden Spannung geladen, und die Ladespannung des Erfassungskondensators C1 wird dann gemessen. Sodann wird der Erfassungskondensator C1 vor der nachfolgenden Messung entladen.
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In der V0-Messphase wird die Spannung, die der Spannung der Hochspannungsbatterie 300 entspricht, gemessen. Daher werden die Schalter S1 und S2 eingeschaltet, die Schalter S3 und S4 werden ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 wird geladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, ein Widerstand R1, der Erfassungskondensator C1 und ein Widerstand R2 bilden den Messweg.
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Während der Zeit der Messung der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 sind die Schalter S1 und S2 ausgeschaltet, die Schalter S3 und S4 sind eingeschaltet, der Schalter Sa ist eingeschaltet und es wird eine Abtastung in einer Steuereinrichtung 420 vorgenommen. Daraufhin wird der Erfassungskondensator C1 für die nachfolgende Messung entladen. Die Vorgänge während der Messung der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 und während der Zeit des Entladens des Erfassungskondensators C1 sind in den anderen Messphasen ähnlich.
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In der Vc1n-Messphase wird eine Spannung, an der sich der Einfluss des Isolationswiderstands RLn zeigt, gemessen. Daher werden die Schalter S1 und S4 eingeschaltet, die Schalter S2 und S3 werden ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 wird geladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, der Widerstand R1, der Erfassungskondensator C1, ein Widerstand R4, Erde und der Isolationswiderstand RLn bilden den Messweg.
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Während der Vc1p-Messphase wird eine Spannung, an der sich der Einfluss des Isolationswiderstands RLp zeigt, gemessen. Daher werden die Schalter S2 und S3 eingeschaltet, die Schalter S1 und S4 werden ausgeschaltet, und der Erfassungskondensator C1 wird geladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, der Isolationswiderstand RLp, die Erde, ein Widerstand R5, der Erfassungskondensator C1 und der Widerstand R2 bilden den Messweg.
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Es ist bekannt, dass (RLp x RLn)/(RLp + RLn) abgeleitet werden kann auf der Basis von (Vc1p + Vc1n)N0, was wiederum aus V0, Vc1n und Vc1 p berechnet werden kann, die in diesen Messphasen ermittelt werden. Daher kann die Steuereinrichtung 420 der Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 den kombinierten Widerstand der Isolationswiderstände RLp und RLn ermitteln, indem V0, Vc1n und Vc1p gemessen werden. Wenn der kombinierte Widerstand der Isolationswiderstände RLp und RLn gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Ermittlungsreferenzgröße ist, dann ermitteln die Steuereinrichtung 420, dass ein Erdungsfehler vorliegt, und gibt eine Warnung aus.
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Wenn indessen in jeder der Messphasen der Erfassungskondensator C1 vollständig geladen ist, dann wird der Spannungswert der Hochspannungsbatterie 300 in der V0-Messphase ermittelt, und Werte, die durch Teilen der Spannung der Hochspannungsbatterie 300 durch den Isolationswiderstand RLp, RLn erhalten werden, werden nur in der Vc1n-Messphase und in der Vc1p-Messphase ermittelt. Der Isolationswiderstand kann nicht durch die obige Gleichung berechnet werden. Aus diesem Grunde wird die Ladezeit in jeder der Messphasen auf die Zeit festgelegt, in der der Erfassungskondensator C1 auf beispielsweise ungefähr 50% geladen wird.
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Patentliteratur 1:
JP 2015-206784 A -
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
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Im Allgemeinen sind Kondensatoren CYp und CYn, die jeweils als ein Y-Kondensator (Leitungsumgehungskondensator) bezeichnet werden, zwischen einer Leistungsversorgungsleitung auf Seite der positiven Elektrode 301 der Hochspannungsbatterie 300 und einer Erdungselektrode und zwischen einer Leistungsversorgungsleitung auf Seite der negativen Elektrode 302 und der Erdungselektrode angeschlossen, um ein Hochfrequenzrauschen der Leistungsversorgung zu vermeiden und den Betrieb zu stabilisieren. Insbesondere, wenn die Hochspannungsbatterie 300 mit einer Hochspannungsanlage, etwa einem Ladegerät, verbunden wird, dann sind die Y-Kondensatoren mit hoher Kapazität angeschlossen.
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Wenn die Y-Kondensatoren mit hoher Kapazität angeschlossen sind, und wenn dann jedes Mal eine Messung in der Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 400 ausgeführt, wird, verschiebt sich elektrische Ladung, die in den Y-Kondensatoren gesammelt ist, zu dem Erfassungskondensator C1, wodurch ein Einfluss auf einen Messwert ausgeübt wird. Wenn die Kapazität des Erfassungskondensators C1 zur Verringerung eines derartigen Einflusses erhöht wird, dann wird die Ladegeschwindigkeit entsprechend verringert, und die Messzeit wird entsprechend länger.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers bereitzustellen, die einen Y-Kondensator mit hoher Kapazität berücksichtigt.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers bereit, die mit einer Hochspannungsbatterie verbunden und ausgebildet ist, das Absinken eines Isolationswiderstands eines Systems zu erfassen, das mit der Hochspannungsbatterie in Verbindung steht, wobei die Vorrichtung aufweist: einen Erfassungskondensator, der als ein fliegender bzw. geschalteter Kondensator arbeitet; eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, eine volle Ladespannung des Erfassungskondensators zu messen; einen ersten Schalter und einen ersten Widerstand, die ausgebildet sind, eine Seite der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie mit einem Ende auf Seite der positiven Elektrode des Erfassungskondensators in Reihe zu schalten; einen zweiten Schalter und einen zweiten Widerstand, die ausgebildet sind, eine Seite der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie mit einem Ende auf Seite der negativen Elektrode des Erfassungskondensators in Reihe zu schalten; einen dritten Schalter, der ausgebildet ist, das Ende auf Seite der positiven Elektrode des Erfassungskondensators mit Erde bzw. Masse zu verbinden; einen vierten Schalter, der ausgebildet ist, ein Ende auf Seite der negativen Elektrode des Erfassungskondensators mit Erde zu verbinden; einen Anschlusswiderstand auf Seite der positiven Elektrode, der ausgebildet ist, die Seite der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie mit Erde zu verbinden; und einen Anschlusswiderstand auf Seite der negativen Elektrode, der ausgebildet ist, die Seite der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie mit der Erde zu verbinden, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist zum: Vergleichen einer ersten Ladespannung (Vp) des Erfassungskondensators, die gemessen wird, wenn der erste Schalter und der vierte Schalter eingeschaltet sind, mit einer zweiten Ladespannung (Vn) des Erfassungskondensators, die gemessen wird, wenn der zweite Schalter und der dritte Schalter eingeschaltet sind; und, wenn die erste Ladespannung (Vp) kleiner ist und wenn der Betrag der Kleinheit der ersten Ladespannung (Vp) größer als eine vorbestimmte Referenz ist, dann bestimmt wird, dass der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode abgesunken ist, und wenn die zweite Ladespannung (Vn) kleiner ist und wenn ein Betrag der Kleinheit der zweiten Ladespannung (Vn) größer als eine vorbestimmte Referenz ist, dann bestimmt wird, dass der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode abgesunken ist. Wenn der Betrag der Kleinheit der ersten Ladespannung (Vp) oder der zweiten Ladespannung (Vn), d.h., der kleinere von beiden, nicht größer als die vorbestimmte Referenz ist, dann ist die Steuereinheit ausgebildet, eine dritte Ladespannung (Vpp) des Erfassungskondensators zu messen, wobei der erste Schalter, der vierte Schalter und der zweite Schalter eingeschaltet sind, oder eine vierte Ladespannung (Vnn) des Erfassungskondensators zu messen, wobei der zweite Schalter, der dritte Schalter und der erste Schalter eingeschaltet sind; und, wenn ein Verhältnis der Änderung der ersten Ladespannung (Vp) zu der dritten Ladespannung (Vpp) kleiner als ein Referenzwert ist, oder wenn ein Verhältnis der Änderung der zweiten Ladespannung (Vn) zu der vierten Ladespannung (Vnn) kleiner als ein Referenzwert ist, sodann bestimmt wird, dass der Isolationswiderstand an beiden Elektroden abgesunken ist.
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Wenn der Betrag der Kleinheit der ersten Ladespannung (Vp) oder der zweiten Ladespannung (Vn), d.h., der kleinere von beiden, kleiner ist und nicht größer als der vorbestimmte Referenzwert ist, dann ist die Steuereinheit ausgebildet, die dritte Ladespannung (Vpp) zu messen, wenn die erste Ladespannung (Vp) kleiner ist, oder die vierte Ladespannung (Vnn) zu messen, wenn die zweite Ladespannung (Vn) kleiner ist.
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Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers bereitgestellt, die einen Y-Kondensator mit hoher Kapazität berücksichtigt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Blockansicht, die einen Aufbau einer Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist ein Flussdiagramm, das eine Funktion der Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers darstellt;
- 3A und 3B zeigen eine Vp-Messung;
- 4A und 4B zeigen eine Vn-Messung;
- 5A und 5B zeigen eine Vpp-Messung;
- 6A und 6B zeigen eine Vnn-Messung; und
- 7 zeigt eine anschauliche Schaltung einer konventionellen Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers des Typs mit fliegendem bzw. geschaltetem Kondensator.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER ANSCHAULICHEN AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
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Es wird nun mit Verweis auf die Zeichnungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. 1 ist eine Blockansicht, die einen Aufbau einer Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 1 dargestellt, ist die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 eine Vorrichtung des Typs mit fliegendem bzw. geschaltetem Kondensator, die mit einer Hochspannungsbatterie 300 verbunden ist, um einen Erdungsfehler eines Systems zu erkennen, das in Verbindung mit der Hochspannungsbatterie 300 vorgesehen ist. In dieser Vorrichtung ist ein Isolationswiderstand zwischen einer Seite der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 300 und einer Erde bzw. Masse als RLp bezeichnet, und ein Isolationswiderstand zwischen einer Seite einer negativen Elektrode und der Erde ist als RLn bezeichnet.
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Die Hochspannungsbatterie 300 ist eine Batterie, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird und bewirkt, dass sich das Fahrzeug bewegt. Die Hochspannungsbatterie 300 ist aus einer aufladbaren Batterie, etwa einer Lithiumionen-Batterie, aufgebaut und ist so gestaltet, dass sie über eine nicht dargestellte Stromschiene entladen wird und einen Elektromotor speist, der über einen Umrichter oder dergleichen angeschlossen ist. Ferner wird während der Zeit einer regenerativen Phase oder der Verbindung mit einer Ladeanlage ein Laden über die Stromschiene ausgeführt.
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Im Allgemeinen sind Kondensatoren CYp und CYn, die jeweils als ein Y-Kondensator (Leitungsumgehungskondensator) bezeichnet sind, zwischen einer Leistungsversorgungsleitung auf Seite der positiven Elektrode 101 der Hochspannungsbatterie 300 und einer Erdungselektrode und zwischen einer Leistungsversorgungsleitung auf Seite der negativen Elektrode 102 und der Erdungselektrode entsprechend angeschlossen, um ein Hochfrequenzrauschen der Leistungsversorgung zu vermeiden und den Betrieb zu stabilisieren.
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Wie in 1 gezeigt ist, weist die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 einen Erfassungskondensator C1 auf, der als fliegender bzw. geschalteter Kondensator arbeitet, und weist eine Steuereinrichtung 120 auf. Ein Ende auf Seite der positiven Elektrode des Erfassungskondensators C1 ist mit einem Verbindungspunkt A verbunden, und ein Ende auf Seite der negativen Elektrode davon ist mit einem Verbindungspunkt B verbunden.
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Die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 beinhaltet ferner vier Schalter S1 bis S4 um den Erfassungskondensator C1 herum, um einen Messweg zu schalten und um ein Laden/Entladen des Erfassungskondensators C1 zu steuern. Die Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 enthält ferner einen Schalter Sa, der ausgebildet ist, eine Spannung zur Messung, die einer Ladespannung des Erfassungskondensator C1 entspricht, abzutasten. Der Schalter Sa wird nur zum Zeitpunkt des Abtastens eingeschaltet. Jeder dieser Schalter kann ein isolierendes Schaltelement, etwa ein Photo-MOSFET, sein.
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Ein Ende des Schalters S1 ist mit der Leistungsversorgungsleitung auf Seite der positiven Elektrode 101 verbunden, während sein anderes Ende mit einer Anodenseite einer Diode D1 verbunden ist. Eine Kathodenseite der Diode D1 ist mit einem Ende eines Widerstands R1 verbunden, und das andere Ende des Widerstands R1 ist mit dem Verbindungspunkt A verbunden.
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Ein Ende des Schalters S2 ist mit der Leistungsversorgungsleitung auf Seite der negativen Elektrode 102 verbunden, während sein anderes Ende mit einem Ende eines Widerstands R2 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit dem Verbindungspunkt B verbunden.
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Ein Ende des Schalters S3 ist mit einem Ende eines Widerstands R3 und einer Anodenseite einer Diode D3 verbunden, während sein anderes Ende mit einem Ende eines Widerstands R5 und einem Ende des Schalters Sa verbunden ist. Eine Kathodenseite der Diode D3 ist mit dem Verbindungspunkt A verbunden, das andere Ende des Widerstands R3 ist mit einer Kathodenseite einer Diode D2 verbunden, und eine Anodenseite der Diode D2 ist mit dem Verbindungspunkt A verbunden. Das andere Ende des Widerstands R5 ist geerdet.
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Ein Ende des Schalters S4 ist mit dem Verbindungspunkt B verbunden, während sein anderes Ende mit einem Ende eines Widerstands R4 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R4 ist geerdet. Das andere Ende des Schalters Sa ist mit einem Ende eines Kondensators C2 und mit einem Analog-Eingangsanschluss der Steuereinrichtung 120 verbunden. Das andere Ende des Kondensators C2 liegt auf Erde.
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Die Steuereinrichtung 120 ist ein Mikrocomputer oder dergleichen, der ein Programm ausführt, das im Voraus installiert ist, um diverse Steuerfunktionen auszuführen, die in der Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 benötigt werden. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 120 die Schalter S1 bis S4 individuell derart, dass der Messweg geschaltet wird, und sie steuert das Laden und Entladen des Erfassungskondensators C1.
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Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung 120 den Schalter Sa, erhält einen analogen Eingangspegel, der der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 entspricht, aus dem analogen Eingangsanschluss, und auf der Grundlage diesen analogen Pegels erfasst sie ein Absinken eines Isolationswiderstandes des Systems, das die Hochspannungsbatterie 300 beinhaltet.
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Ferner ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Anschlusswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode Risp zwischen der Leistungsversorgungsleitung auf der Seite der positiven Elektrode 101 und der Erde angeschlossen, und ein Anschlusswiderstand auf Seite der negativen Elektrode Risn ist zwischen Leistungsversorgungsleitung auf Seite der negativen Elektrode 102 und Erde angeschlossen. Der Anschlusswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode Risp und der Anschlusswiderstand auf der Seite der negativen Elektrode Risn haben gleiche Widerstandswerte, und jeder der Widerstandswerte ist ausreichend höher als ein Isolationswiderstandswert, der als ein Erdungsfehler bestimmt wird.
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Auch wird in der vorliegenden Ausführungsform der Erfassungskondensator C1 in einem vollständig geladenen Zustand gemessen. Selbst wenn die Y-Kondensatoren mit hoher Kapazität (CYp und CYn) zu verbinden sind, muss der Erfassungskondensator C1 keine hohe Kapazität aufweisen, und somit kann die Zeitdauer für die Vollladung für die Messung verkürzt werden. Wie auch zuvor beschrieben ist, muss man nicht warten, bis sich die Y-Kondensatoren stabilisiert haben, da Spannungswerte der Hochspannungsbatterie 300, geteilt durch Widerstände gemessen werden.
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Anschließend wird mit Verweis auf das Flussdiagramm in 2 die Funktionsweise der Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers 100 beschrieben, die in der zuvor angegebenen Weise ausgebildet ist. Wie zuvor beschrieben ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform die Messung in einem Zustand ausgeführt, in welchem der Erfassungskondensator C1 vollständig geladen ist. Somit wird die Ermittlung eines Erdungsfehlers unterschiedlich zu einem konventionellen Berechnungsverfahren für den Isolationswiderstand ausgeführt.
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Zunächst wird, wie in 3A dargestellt ist, der Erfassungskondensator C1 vollständig geladen, während die Schalter S1 und S4 eingeschaltet sind und die Schalter S2 und S3 ausgeschaltet sind, und es wird zu diesem Zeitpunkt eine Ladespannung Vp gemessen (S101).
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Dabei entspricht, wie in 3B gezeigt ist, die Ladespannung Vp der Spannung, die in einem Widerstand Rp hervorgerufen wird, wenn eine Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und einen Widerstand Rn geteilt wird. Dabei liegt der Widerstand Rp parallel zu dem kombinierten Widerstand des Anschlusswiderstands auf der Seite der positiven Elektrode Risp und des Isolationswiderstandes auf der Seite der positiven Elektrode Rlp, und der Widerstand Rn liegt parallel zu dem kombinierten Widerstand des Anschlusswiderstands auf Seite der negativen Elektrode Risn und des Isolationswiderstands auf Seite der negativen Elektrode RLn.
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Anschließend wird, wie in 4A dargestellt ist, der Erfassungskondensator C1 geladen, wobei die Schalter S1 und S4 ausgeschaltet und die Schalter S2 und S3 eingeschaltet sind, und es wird eine Ladespannung Vn zu diesem Zeitpunkt gemessen (S102).
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Dabei entspricht, wie in 4B gezeigt ist, die Ladespannung Vn der Spannung, die an dem Widerstand Rn hervorgerufen wird, wenn die Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und den Widerstand Rn geteilt wird. Die Reihenfolge der Messung der Ladespannung Vn und der Ladespannung Vp kann beliebig gewählt werden.
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Wenn die Ladespannung Vp kleiner als die Ladespannung Vn ist (S103: Ja), und wenn der Betrag dieser Kleinheit bzw. dieser Differenz größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist, beispielsweise, wenn Vn/Vp > Referenzwert P ist (S104: Ja), dann wird ermittelt, dass der Isolationswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode RLp abgesunken ist (S105).
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Der Grund dafür ist nachfolgend beschrieben. Das heißt, da der Anschlusswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode Risp und der Anschlusswiderstand auf der Seite der negativen Elektrode Risn gleiche Widerstandswerte haben, und wenn die Ladespannung Vp kleiner als die Ladespannung Vn ist, dann bedeutet dies, dass der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp kleiner ist als der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn, und, wenn der Betrag dieser Kleinheit bzw. Differenz größer ist, dann wird der Isolationswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode RLp so betrachtet, als dass er stärker abgesunken ist.
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Wenn in ähnlicher Weise die Ladespannung Vn kleiner als die Ladespannung Vp ist (S103: Nein), und wenn der Betrag dieser Kleinheit bzw. Differenz größer als ein vorbestimmter Referenzwert ist, beispielsweise Vp/Vn > Referenzwert P (S110: Ja), dann wird ermittelt, dass der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn abgesunken ist (S111).
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Wenn die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ klein ist, dann ist es möglich, obwohl die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp und der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn um den gleichen Betrag abgesunken sind, Wenn daher die Ladespannung Vp kleiner als die Ladespannung Vn ist (S103: Ja) und wenn die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ klein ist, etwa Vn/Vp ≤ Referenzwert P (S104: Nein), dann ist der Erfassungskondensator C1 vollständig geladen, wobei die Schalter S1, S4 und S2 eingeschaltet sind und der Schalter S3 ausgeschaltet ist, wie dies in 5A dargestellt ist, und es wird die Ladespannung Vpp zu diesem Zeitpunkt gemessen (S106).
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Dabei entspricht, wie in 5B dargestellt ist, die Ladespannung Vpp einer Spannung, die an dem Widerstand Rp auftritt, wenn eine Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und einen parallelen kombinierten Widerstand des Widerstands Rn und des Widerstands R2 geteilt wird. Der Widerstand R2 hat einen ausreichend kleineren Wert als ein Isolationswiderstandswert, der als Erdungsfehler betrachtet wird.
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Wenn ferner die Ladespannung Vp und die Ladespannung Vpp als ungefähr gleiche Werte erachtet werden, etwa wenn ein Verhältnis der Änderung (Vp/Vpp), bei welchem die Ladespannung Vp sich zu der Ladespannung Vpp ändert, kleiner ist als der Referenzwert (S107: Ja), wobei dies bedeutet, dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands R2 klein ist, dann wird ermittelt, dass sowohl der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp als auch der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn abgesunken sind (S109).
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Wenn andererseits die Ladespannung Vp und die Ladespannung Vpp nicht als ungefähr gleiche Werte betrachtet werden, etwa im Falle, dass das Verhältnis der Änderung, mit der die Ladespannung Vp sich zu der Ladespannung Vpp ändert, größer ist als der Referenzwert (S107: Nein), was bedeutet, dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands R2 groß ist, dann wird ermittelt, dass weder der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp noch der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn abgesunken sind, und dass der Zustand normal ist (S108).
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Wenn in ähnlicher Weise die Ladespannung Vn kleiner als die Ladespannung Vp ist (S103: Nein), und wenn die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ klein ist, etwa im Falle von Vp/Vn < Referenzwert P(S1110: Nein), dann ist der Erfassungskondensator C1 vollständig geladen, wobei die Schalter S2, S3 und S1 eingeschaltet sind, und der Schalter S4 ausgeschaltet ist, wie in 6A dargestellt ist, und es wird die Ladespannung Vnn zu diesem Zeitpunkt gemessen (S112).
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Dabei entspricht, wie in 6B gezeigt ist, die Ladespannung Vnn der Spannung, die in dem Widerstand Rn hervorgerufen wird, wenn eine Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch einen parallelen kombinierten Widerstand des Widerstands Rp und des Widerstands R1 und des Widerstands Rn geteilt wird. Der Widerstand R1 hat einen ausreichend kleineren Wert als ein Isolationswiderstandswert, der als ein Erdungsfehler betrachtet wird.
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Wenn die Ladespannung Vn und die Ladespannung Vnn als ungefähr gleiche Werte erachtet werden, etwa, wenn ein Verhältnis der Änderung (Vn/Vnn), mit der sich die Ladespannung Vn auf die Ladespannung Vnn ändert, kleiner ist als der Referenzwert (S113: Ja), was bedeutet, dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands R1 gering ist, dann wird ermittelt, dass sowohl der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp als auch der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn abgesunken sind (S114).
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Wenn andererseits die Ladespannung Vn und die Ladespannung Vnn nicht als ungefähr gleiche Werte erachtet werden, etwa, wenn das Verhältnis der Änderung, bei der sich die Ladespannung Vn zu der Ladespannung Vnn ändert, größer als der Referenzwert (S113: Nein) ist, was bedeutet, dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands R1 groß ist, dann wird ermittelt, dass weder der Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp noch der Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn abgesunken sind, und dass der Zustand normal ist (S108).
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Wenn in dem vorhergehenden Beispiel die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ gering ist, dann wird die Ladespannung Vpp gemessen, wenn die Ladespannung Vp kleiner ist, und es wird die Ladespannung Vnn gemessen, wenn die Ladespannung Vn kleiner ist. Der Grund dafür besteht darin, dass das Verhältnis der Änderung der Ladespannung ermittelt wird, wenn der Widerstand R2 oder der Widerstand R1 zu dem Isolationswiderstand auf Seite der positiven Elektrode RLp oder zu dem Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode RLn parallel geschaltet ist, je nachdem, welcher Wert davon größer ist. Wenn jedoch die relative Differenz klein ist, unabhängig von der Groß/Klein-Beziehung zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn, dann kann die Ladespannung Vpp oder die Ladespannung Vnn gemessen werden, um zu ermitteln, ob die Isolation an beiden Elektroden abgesunken ist oder der Normalzustand vorherrscht.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung zur Erfassung eines Erdungsfehlers
- 101
- Versorgungsleitung auf Seite der positiven Elektrode
- 102
- Versorgungsleitung auf Seite der negativen Elektrode
- 120
- Steuereinrichtung
- 300
- Hochspannungsbatterie
- C1
- Erfassungskondensator
- CYp
- Y-Kondensator
- CYn
- Y-Kondensator
- RLn
- Isolationswiderstand auf Seite der negativen Elektrode
- RLp
- Isolationswiderstand auf der Seite der positiven Elektrode
- Risn.
- Anschlusswiderstand auf Seite der negativen Elektrode
- Risp
- Anschlusswiderstand auf Seite der positiven Elektrode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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