DE102018218650A1 - Erdschluss-detektionsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Vorgesehen ist eine Erdschluss-Detektionsvorrichtung zum Unterdrücken von Kostenerhöhung, die durch ein Schaltelement verursacht wird, umfassend: einen Detektionskondensator, einen Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, einen Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, einen Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand, einen Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand, ein Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das wahlweise einen Verbindungspunkt umschaltet zwischen einem Ende des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, umfassen den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand und einem Pfad, umfassend den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand; ein Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das selektiv einen Verbindungspunkt des anderen Endes des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, der den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand enthält, und einem Pfad, der den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand enthält umschaltet, und eine Steuereinheit, die das Umschalten des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais und des Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais steuert, und einen Isolationswiderstand des mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems basierend auf einer Ladespannung des Detektionskondensators berechnet und bestimmt, dass es eine Möglichkeit gibt, dass ein Kontaktfehler aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand gleich dem Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand oder dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erdschluss-Detektionsvorrichtung, die einen schwebenden Kondensator verwendet.
  • Stand der Technik
  • In einem Fahrzeug wie einem Hybridfahrzeug mit einem Motor und einem Elektromotor als Antriebsquelle oder in einem Elektrofahrzeug wird eine an einem Fahrzeugaufbau montierte Batterie geladen und eine Antriebskraft wird unter Verwendung von elektrischer Energie erzeugt, die von der Batterie zugeführt wird. Im Allgemeinen ist die Batterie-bezogene Stromversorgungsschaltung als eine Hochspannungsschaltung konfiguriert, die eine Hochspannung von 200V oder mehr handhabt, und die Hochspannungsschaltung, die die Batterie enthält, hat eine nicht-geerdete Konfiguration zum Sicherstellen der Sicherheit, die von der Fahrzeugkarosserie, die der Referenzpotentialpunkt des Bodens ist, elektrisch isoliert ist.
  • In Fahrzeugen, die mit einer ungeerdeten Hochvoltbatterie ausgestattet sind, ist eine Erdschluss-Detektionsvorrichtung vorgesehen, um einen Isolationszustand (Erdschluss) zwischen einem mit einer Hochspannungsbatterie versehenen System zu überwachen, und zwar einem Hauptstromversorgungssystem, das von der Hochspannungsbatterie zu einem Motor und der Fahrzeugkarosserie führt. Die Erdschluss-Detektionsvorrichtung verwendet weithin ein Verfahren, das einen Kondensator verwendet, der als schwebender Kondensator bezeichnet wird.
  • 8 ist ein Diagramm, das ein Schaltungsbeispiel einer herkömmlichen Erdschluss-Detektionsvorrichtung vom Typ mit schwebendem Kondensator zeigt. Wie in der Figur gezeigt, ist die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 400 die Vorrichtung, die mit der ungeerdeten Hochspannungsbatterie 300 verbunden ist, und detektiert einen Erdschluss eines Systems, in dem die Hochspannungsbatterie 300 vorgesehen ist. Hier wird ein Isolationswiderstand zwischen der positiven Elektrodenseite und der Masse der Hochspannungsbatterie 300 durch RLp dargestellt, und der Isolationswiderstand zwischen der negativen Elektrodenseite und der Masse davon als RLn dargestellt. Der kombinierte Widerstand des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite und des Isolationswiderstandes RLn der negativen Elektrodenseite wird zu einem Isolationswiderstand RL.
  • Wie in der Figur gezeigt, ist die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 400 mit einem Detektionskondensator C1 versehen, der als schwebender Kondensator arbeitet. Um einen Messpfad zu schalten und das Laden und Entladen des Kondensators C1 zu steuern, sind zusätzlich vier Schalter S1 bis S4 um den Detektionskondensator C1 herum vorgesehen. Ferner ist ein Schaltelement Sa zum Abtasten einer Spannung zur Messung vorgesehen, die der Ladespannung des Detektionskondensators C1 entspricht.
  • Um den Isolationswiderstand RL zu berechnen, wird in der Erdschluss-Detektionsvorrichtung 400 der Messvorgang als ein Zyklus von der VO-Messperiode, der Vc1n-Messperiode, der VO-Messperiode und der Vc1p-Messperiode wiederholt. In beliebigen Messperioden wird nach dem Laden des Detektionskondensators C1 mit der Spannung des Messobjekts die Ladespannung des Kondensators C1 gemessen. Der Detektionskondensator C1 wird für die nächste Messung entladen.
  • In der VO-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die der Spannung der Hochspannungsbatterie 300 entspricht. Aus diesem Grund werden die Schaltelemente S1 und S2 eingeschaltet, die Schaltelemente S3 und S4 werden ausgeschaltet und der Detektionskondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 9A gezeigt, werden die Hochspannungsbatterie 300, ein Ladewiderstand R1 und der Detektionskondensator C1 zum Messpfad.
  • Zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung des Detektionskondensators C1, wie in 9B gezeigt, sind die Schaltelemente S1 und S2 ausgeschaltet, während die Schaltelemente S3 und S4 eingeschaltet sind, die Schaltvorrichtung Sa eingeschaltet ist und eine Abtastung durch die Steuervorrichtung 420 durchgeführt wird. Danach, wie in 9C gezeigt, wird das Schaltelement Sa ausgeschaltet und der Detektionskondensator C1 wird für die nächste Messung der Batterie C1 entladen. Wenn die Ladespannung des Detektionskondensators C1 gemessen wird, ist der Betrieb zum Zeitpunkt der Entladung des Detektionskondensators C1 in anderen Messperioden der gleiche.
  • In der Vc1n-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die den Einfluss des negativen elektrodenseitigen Isolationswiderstands RLn widerspiegelt. Somit werden die Schaltelemente S1 und S4 eingeschaltet, die Schaltelemente S2 und S3 werden ausgeschaltet und der Detektionskondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 10A gezeigt, wird ein Pfad, der die Hochspannungsbatterie 300, den Ladewiderstand R1, den Detektionskondensator C1, den Massewiderstand R4 auf der negativen Elektrodenseite, die Masse und den Isolationswiderstand RLn auf der negativen Elektrodenseite enthält, zum Messpfad.
  • In der Vc1p-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die den Einfluss des Isolationswiderstands RLp der positiven Elektrodenseite widerspiegelt. Somit werden die Schaltelemente S2 und S3 eingeschaltet, die Schaltelemente S1 und S4 werden ausgeschaltet und der Detektionskondensator C1 wird geladen. Das heißt, wie in 10B gezeigt, wird ein Weg, der die Hochspannungsbatterie 300, den Isolationswiderstand RLp auf der positiven Elektrodenseite, die Masse, den Widerstand R3 auf der Masseseite der positiven Elektrode, den Ladewiderstand R1 und den Detektionskondensator C1 enthält, zum Messpfad.
  • Es ist bekannt, basierend auf (Vc1p + Vc1n) / V0, berechnet aus V0, Vc1n und Vc1p, die in diesen Messperioden erhalten werden, (RLp × RLn) / (RLp + RLn) zu erhalten. Daher berechnet die Steuervorrichtung 420 in der Erdschluss-Detektionsvorrichtung 400 durch Messen von V0, Vc1n und Vc1p den Isolationswiderstand RL, der der kombinierte Widerstand des Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstands RLp und des Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstands RLn ist. Wenn der Isolationswiderstand RL kleiner als der vorbestimmte Beurteilungsreferenzpegel ist, wird entschieden, dass ein Erdschluss aufgetreten ist, und ein Alarm wird ausgegeben.
  • Patentdokument
  • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 2009-281986
  • Offenbarung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Die herkömmliche Erdschluss-Detektionsvorrichtung ist derart konfiguriert, dass die Schaltelemente S1 bis S4 durch vier optische MOS-FETs ersetzt sind, die isolierende Schaltelemente sind. Da der optische MOS-FET jedoch teuer ist, erhöhen sich die Kosten der Erdschluss-Detektionsvorrichtung.
  • Im Hinblick auf das Obige ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kostenanstieg zu unterdrücken, der durch das Schaltelement in einer Erdschluss-Detektionsvorrichtung verursacht wird, die einen schwebenden Kondensator verwendet.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Um das obige Problem zu lösen, ist eine Erdschluss-Detektionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung die Erdschluss-Detektionsvorrichtung, die mit einer ungeerdeten Hochspannungsbatterie verbunden ist und einen Erdschluss eines bereitgestellten Systems mit der Hochspannungsbatterie erfasst, wobei die Erdschluss-Detektionsvorrichtung umfasst: eine Steuerung; einen Detektionskondensator, der als ein schwebender Kondensator arbeitet; einen Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, der so konfiguriert ist, dass er mit einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie verbunden ist; einen Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, der so konfiguriert ist, dass er mit einer negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie verbunden ist; einen Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand, wobei ein Ende des Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstands geerdet ist, wobei eine Spannung eines anderen Endes des Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstands durch die Steuerung gemessen wird; einen Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand, wobei ein Ende des Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstands geerdet ist; ein Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das parallel zu einem Relais geschaltet ist, um selektiv einen Verbindungspunkt eines Endes des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, der den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand enthält, und einem Pfad, der den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand enthält, umzuschalten; und ein Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das parallel zu einem Relais geschaltet ist, um selektiv einen Verbindungspunkt eines anderen Endes des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, der den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand umfasst und einem Pfad, der den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand enthält umzuschalten, wobei die Steuerung das Umschalten des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais und des Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais steuert, einen Isolationswiderstand des mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems basierend auf einer Ladespannung des Detektionskondensators berechnet, und bestimmt, dass eine Möglichkeit besteht, dass ein Kontaktfehler („sticking fault“) auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand gleich einem Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands oder des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands angesehen werden kann.
  • Die Steuerung berechnet hier den Isolationswiderstand mehrere Male, wenn bestimmt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, und bestimmt, dass nicht der Kontaktfehler, sondern ein Erdschluss aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand schwankt.
  • Weiter berechnet die Steuerung den Isolationswiderstand mehrere Male, wenn bestimmt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, und feststellt wird, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand stationär bleibt.
  • Weiter, beim Berechnen des Isolationswiderstandes die Ladespannung des Detektionskondensators misst die Steuerung, wenn er zu einer Schaltung umschaltet, die den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand und den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand enthält, und die Ladespannung des Detektionskondensators, wenn zu einer Schaltung gewechselt wird, die den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand und den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand enthält, und wenn irgendeine der Ladespannungen gleich 0 ist, bestimmt, dass der Kontaktfehler auf der Masseseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist.
  • Wenn bestimmt wird, dass der Kontaktfehler an dem Zwillingsrelais der positiven Elektrodenseite oder dem Zwillingsrelais der negativen Elektrodenseite aufgetreten ist, bestimmt die Steuerung ferner, dass eine Möglichkeit des Einfrierens besteht.
  • Vorteile der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer Erdschluss-Detektionsvorrichtung, die einen schwebenden Kondensator verwendet, der Kostenanstieg aufgrund des Schaltelements unterdrückt werden, da ein optischer MOS-FET, der eine Kostenerhöhung verursacht, nicht verwendet wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Erdschluss-Detektionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2 ist ein Diagramm, das ein erstes Schaltungsbeispiel unter Verwendung eines Zwillingsrelais für einen C-Kontaktschalter zeigt;
    • 3 ist ein Diagramm, das ein zweites Schaltungsbeispiel unter Verwendung eines Zwillingsrelais für den C-Kontaktschalter zeigt;
    • 4 ist ein Diagramm, das ein drittes Schaltungsbeispiel unter Verwendung eines Zwillingsrelais für den C-Kontaktschalter zeigt;
    • 5A und 5B sind Ansichten zum Erläutern eines Falls, bei dem ein Masseseitenkontakt („ground side sticking“) in dem Zwillingsrelais auftritt;
    • 6A und 6B sind Diagramme zum Erläutern eines Falls, in dem ein Spannungsquellenkontakt in dem Zwillingsrelais auftritt;
    • 7 ist ein Flussdiagramm, das eine Schalterfehlererkennungsverarbeitung der Erdschluss-Detektionsvorrichtung unter Verwendung eines Zwillingsrelais erläutert;
    • 8 ist ein Diagramm, das ein Schaltungsbeispiel einer herkömmlichen Erdschluss-Detektionsvorrichtung vom Typ mit schwebendem Kondensator zeigt;
    • 9A bis 9C sind Ansichten, die einen Messpfad in der VO-Messperiode zeigen; und
    • 10A und 10B sind Diagramme, die den Messpfad in einer Vc1n-Messperiode und einer Vc1p-Messperiode zeigen.
  • Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 eine Kondensator-Typ-Vorrichtung, die mit einer ungeerdeten Hochspannungsbatterie 300 verbunden ist und einen Erdschluss eines Systems detektiert, in dem eine Hochspannungsbatterie 300 vorgesehen ist. Hier ist ein Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und der Masse als RLp und der Isolationswiderstand zwischen der negativen Elektrodenseite und der Masse RLn dargestellt. Man beachte, dass die Hochspannung eine Spannung bedeutet, die höher ist als eine Niederspannungsbatterie (im Allgemeinen 12V), um verschiedene Vorrichtungen (Lampen, Scheibenwischer usw.) in einem Fahrzeug anzutreiben, und eine Hochspannungsbatterie 300 ist eine Batterie, die zum Fahren eines Fahrzeugs dient.
  • Die Hochspannungsbatterie 300 besteht aus einer wiederaufladbaren Batterie, wie beispielsweise einer Lithiumionenbatterie, entlädt sich über eine Hochspannungs-Sammelschiene (nicht gezeigt) und treibt einen Elektromotor an, der über ein Hauptrelais, einen Wechselrichter usw. angeschlossen ist. Auch während der Regeneration oder wenn eine Ladeeinrichtung angeschlossen ist, wird die Hochspannungsbatterie 300 durch die Hochspannungs-Sammelschiene geladen.
  • Zwischen einer Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 301 und einer Massenelektrode und zwischen einer Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 302 und einer Massenelektrode der Hochspannungsbatterie 300 sind Kondensatoren CYp, CYn, genannt ein Y-Kondensator (Leitungsbypasskondensator) zum Entfernen von Hochfrequenzrauschen einer Stromquelle und zum Stabilisierungsbetrieb. Der Y-Kondensator kann jedoch weggelassen werden.
  • Wie in der Figur gezeigt, ist die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 mit einem Detektionskondensator C1 versehen, der als ein schwebender Kondensator arbeitet, und auch mit einem Schaltelement Sa zum Abtasten einer Spannung für eine Messung äquivalent zu einer Ladespannung des Detektionskondensators C1. Das Schaltelement Sa kann jedoch weggelassen werden. Zusätzlich ist eine Steuervorrichtung 120 vorgesehen, die aus einem Mikrocomputer oder dergleichen besteht. Die Steuervorrichtung 120 führt ein vorinstalliertes Programm aus, um verschiedene Steuerungen durchzuführen, die für die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 notwendig sind, wie z.B. den Schaltprozess, der später beschrieben wird.
  • Wie beschrieben unter Bezugnahme auf 9A und 10B, tritt in dem Messpfad in jeder Messperiode nicht auf, dass das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 des Systems S1 der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgung 301 gleichzeitig angeschaltet werden, und dass das Schaltelement S2 und das Schaltelement S4 des Systems der Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 302 gleichzeitig angeschaltet werden. Das heißt, das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 werden ausschließlich geschaltet und das Schaltelement S2 und das Schaltelement S4 werden ausschließlich geschaltet.
  • Daher wird in der Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 ein Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C als Schaltelemente des Systems der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 301 verwendet, und ein Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C wird als das Schaltelement des Systems der Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 302 verwendet. Der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C können zum Beispiel aus einem mechanischen Relais oder einem Leitungsrelais für ein Hochspannungs- und ein Kleinsignal bestehen.
  • Sowohl der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C als auch der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C haben einen gemeinsamen Kontakt c, der auf der Seite des Detektionskondensators C1 angeordnet ist. Insbesondere ist der gemeinsame Kontakt c des Kontaktschalters 111 der positiven Elektrodenseite C mit einer positiven Elektrodenseitenelektrode des Detektionskondensators C1 über eine Parallelschaltung eines Pfads einer Diode D1 und eines Ladewiderstands R1 und eines Pfads von einem Entladewiderstand R2 und eine Diode D2 verbunden, und ein gemeinsamer Kontakt c des Kontaktschalters 112 der negativen Elektrodenseite C ist mit einer Elektrodenplatte der negativen Elektrode des Detektionskondensators C1 verbunden. Die Diode D1, die beim Aufladen zu einem Pass wird, ist in einer Richtung verbunden, in der von dem Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C zu dem Detektionskondensator C1 eine Vorwärtsrichtung wird, und die Diode D2, die zum Zeitpunkt des Entladens ein Pfad ist, ist in einer entgegengesetzten Richtung verbunden.
  • Ein Kontakt a des Kontaktschalters 111 der positiven Elektrodenseite C ist mit der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 301 über den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra verbunden, und ein Kontakt a des Kontaktschalters 112 der negativen Elektrodenseite C ist mit der Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungsleitung 302 über den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb verbunden. Das heißt, beide C-Kontaktschalter sind als Kontakt a auf der Seite der Hochspannungsbatterie 300 eingestellt.
  • Ein Kontakt b des Kontaktschalters 111 der positiven Elektrodenseite C ist mit dem Schaltelement Sa verbunden, und der Widerstand der positiven Elektrode der Masseseite R3, dessen anderes Ende geerdet ist. Der Kontakt b des Kontaktschalters 112 der negativen Elektrodenseite C ist mit dem Widerstand R4 der Masse der negativen Elektrode verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Mit anderen Worten sind beide C-Kontaktschalter als Kontakt b auf der Seite der Steuervorrichtung 120 (Masseseite) eingestellt.
  • Wie in 1 gezeigt, werden der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrode C und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite unabhängig von der Steuerungsvorrichtung 120 gesteuert. Die Steuervorrichtung 120 steuert den Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C, den Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C und das Schaltelement Sa unabhängig voneinander, wodurch der Messpfad umgeschaltet wird, der Detektionskondensator C1 geladen und entladen wird und die Ladespannung gemessen wird.
  • Insbesondere werden während der VO-Messperiode der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C zu der Seite des Kontakts a umgeschaltet, und dadurch ein Messpfad gebildet, der die Hochspannungsbatterie 300, den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra, den Ladewiderstand R1, den Detektionskondensator C1 und den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb passiert.
  • Zum Zeitpunkt des Messens der Ladespannung des Detektionskondensators C1 sind der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C ebenfalls auf die Kontaktseite „b“ geschaltet und das Schaltelement Sa ist eingeschaltet. Dann wird das Schaltelement Sa ausgeschaltet und der Detektionskondensator C1 wird hauptsächlich unter Verwendung eines Entladewiderstandes R2 für die nächste Messung entladen. Der Betrieb, wenn die Ladespannung des Detektionskondensators C1 gemessen wird oder zum Zeitpunkt der Entladung, ist in anderen Messperioden derselbe.
  • In der Vc1n-Messperiode ist der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C mit der Seite des Kontakts a verbunden und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C ist mit der Seite des Kontakts b verbunden, wodurch ein Messpfad gebildet wird, der die Hochspannungsbatterie 300, den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra, den Ladewiderstand R1, den Detektionskondensator C1, den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand R4, die Masse und den Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLn passiert.
  • Während der Vc1p-Messperiode wird der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C zu der Kontaktseite c verbunden, und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C ist mit der Kontaktseite a verbunden, wodurch ein Messpfad gebildet wird, der die Hochspannungsbatterie 300, den Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLp, die Masse, den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand C1, und den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb bildet.
  • In der Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 weisen der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra, der Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb und der Ladewiderstand R1 einen hohen Widerstandswert von beispielsweise einigen hundert kΩ auf, der Entladewiderstand R2, der Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand R3 und der Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand R4 haben zum Beispiel einen niedrigen Widerstand von einigen kΩ
  • Weil, abgesehen von dem Ladewiderstand R1, der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra auf der positiven Elektrodenseite und der Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb auf der negativen Elektrodenseite angeordnet sind, und der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrode C und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C bestehen aus dem C-Kontaktrelais bestehen, selbst wenn ein Anhaften mit irgendeinem C-Kontaktschalter auftritt, wird eine Stromgrenze zwischen der Hochspannungsbatterie 300 und der Steuerungsvorrichtung 120 über einen des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra und des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb mit hohem Widerstand angelegt. Daher können die Steuervorrichtung 120 und eine Erregerschaltung geschützt werden.
  • Des Weiteren, selbst wenn die Kontakte a und b durch einen beliebigen C-Kontaktschalter kurzgeschlossen werden, wird eine Strombegrenzung zwischen der Hochspannungsbatterie 300 und der Steuerungsvorrichtung 120 über einen des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra und des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb mit hohem Widerstand angelegt, so dass die Steuervorrichtung 120 geschützt werden kann.
  • Zusätzlich nehme man an, dass der Bezugswert zum Beurteilen des Erdschlusses in Bezug auf den Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLp und den Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLs gleich RLs ist, wenn der Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLp und der Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLn der Bezugswert RLs werden, Einstellung jedes Widerstandswert in der Beziehung von R1 + Ra + Rb = R1 + R4 + Ra + RLn = R1 + R3 + Rb + RLp ,
    Figure DE102018218650A1_0001
    damit die Widerstandswerte auf dem Pfad in der VO-Messperiode, der Vc1n-Messperiode und der Vc1p-Messperiode gleich sind, kann verhindern, dass die Erdschlussdetektionsgenauigkeit aufgrund des Einflusses der DC-Bias-Charakteristik abnimmt, selbst in dem Fall der Verwendung eines keramischen Kondensators für den Detektionskondensator C1.
  • Wie oben beschrieben, da die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform nicht den optischen MOS-FET verwendet, der den Kostenanstieg für den Umschalter des Messpfads für die Erdschlusserfassung verursacht, ist es möglich, einen Kostenanstieg zu unterdrücken, der durch das Schaltelement verursacht wird.
  • Da der C-Kontaktschalter eine mechanische Kontaktkonfiguration aufweist, gibt es eine Grenze für die Anzahl der Öffnungs- und Schließhaltbarkeiten. Insbesondere gilt, je größer der Erregerstrom oder die angelegte Spannung ist, desto größer ist der Einfluss auf die Haltbarkeit beim Öffnen und Schließen. Um hier die Anzahl der Öffnungs- und Schließhaltbarkeiten zu verbessern, wird, wie in 2 gezeigt, der Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C durch die Zwillingsrelais 111T (111a, 111b) der positiven Elektrodenseite gebildet, die gleichzeitig durch eine Steuerung schalten, und der Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C wird durch die Zwillingsrelais 112T (112a, 112b) der negativen Elektrodenseite gebildet, die gleichzeitig durch eine Steuerung schalten, und es ist ein Pfad vorgesehen, in dem Strom parallel in einzelne Relais von Zwillingsrelais verzweigt.
  • Folglich wird der Erregerstrom jedes C-Kontaktschalters nebengeschlossen, so dass die Stromlast des C-Kontaktschalters reduziert werden kann. Für das Zwillingsrelais kann beispielsweise ein Relais eines Kontakts der Spule 2C verwendet werden. Die Schaltsteuerung für das Zwillingsrelais 111T der positiven Elektrodenseite und das Zwillingsrelais 112T der negativen Elektrodenseite ist ähnlich dem oben beschriebenen Kontaktschalter 111 der positiven Elektrodenseite C und dem Kontaktschalter 112 der negativen Elektrodenseite C.
  • In diesem Fall basiert das Nebenschluss-Verhältnis der Relais, die parallel zueinander geschaltet sind, auf einem winzigen Kontaktwiderstand des Relais, das das Zwillingsrelais bildet, und die Last kann somit auf Grund von individuellen Schwankungen usw. auf ein Relais vorverstärkt werden.
  • Wie in 3 gezeigt, kann ein kleiner Nebenschluss-Widerstand mit dem Kontakt c-Seitenpfad jedes Relais verbunden sein. In diesem Fall ist es möglich, da das Nebenschluss-Verhältnis fast auf dem Nebenschluss-Widerstand basiert, ein Ungleichgewicht der Last an einem Relais, das das Zwillingsrelais bildet, durch ein Ausgleichen der Nebenschluss-Widerstandswerte zu verhindern.
  • In dem in dieser Figur gezeigten Beispiel ist ein Nebenschluss-Widerstand Ra21 (<< R1) mit dem Pfad des Relais 111a verbunden, und ein Nebenschluss-Widerstand Ra22 (= Ra21) ist mit dem Pfad des Relais 111b verbunden, das Zwillingsrelais 111T der positiven Elektrodenseite bildet. Ferner ist der Nebenschluss-Widerstand Rb21 (<<R1) mit dem Pfad verbunden, und der Nebenschluss-Widerstand Rb22 (= Rb21) ist mit einem Pfad des Relais 112b verbunden, die das Zwillingsrelais 112T der negativen Elektrodenseite bilden.
  • Wie in 4 gezeigt, können Nebenschluss-Widerstände auf der Seite des Kontakts a und auf der Seite der Kontakte b auf der Seite jedes Relais vorgesehen sein. In dem Beispiel dieser Figur ist ein Widerstand Ra11 mit der Seite des Kontakts a des Relais 111a verbunden, ein Widerstand Ra12 ist mit der Seite des Kontakts a des Relais 111b verbunden, ein Widerstand Rc1 ist mit der Seite des Kontakts b des Relais 111a verbunden und ein Widerstand Rc2 ist mit der Seite des Kontakts b des Relais 111b verbunden. Ferner ist ein Widerstand Rb11 mit der Seite des Kontakts a des Relais 112a verbunden, ein Widerstand Rb12 ist mit der Seite des Kontakts a des Relais 112b verbunden, ein Widerstand Rd1 ist mit der Seite des Kontakts b des Relais 112a verbunden, und ein Widerstand Rd2 ist mit der Seite des Kontakts b des Relais 112b verbunden.
  • Hier wird eine Beziehung wie folgt hergestellt: Widerstand Ra11 = Widerstand Ra12 = Widerstand Rb11 = Widerstand Rb12 >> Widerstand Rc1 = Widerstand Rc2 = Widerstand Rd1 = Widerstand Rd2 >> Kontaktwiderstand des Relaiswiderstandes.
  • In dem Beispiel dieser Figur spielen außerdem der Parallelwiderstand des Widerstandes Ra11 und der Widerstand Ra12 auch die Rolle des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra, der Parallelwiderstand des Widerstands Rb11 und der Widerstand Rb12 spielen auch die Rolle des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb. Daher wird in dem Fall, in dem derselbe Widerstand wie in 1 gemacht wird, eine Beziehung wie folgt hergestellt: Widerstand Ra11 = Widerstand Ra12 = Widerstand Rb11 = Widerstand Rb12 = 2 × Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra = 2 × Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb.
  • Selbst wenn eines der Relais klemmt oder kurzgeschlossen ist, wird folglich der Erregerstrom durch den Widerstand Ra11, den Widerstand Ra12, den Widerstand Rb11 und den Widerstand Rb12 begrenzt. Aus diesem Grund erhöht sich zusätzlich zu dem Schutz der Steuerungsvorrichtung 120 der Strom, der durch den Messpfad fließt, und es kann verhindert werden, dass eine Erdschlussdetektion aufgrund eines kleinen Widerstands, der eine nachgewiesene Isolierung ist, falsch auftritt. Die Widerstände Rc1, der Widerstand Rc2, der Widerstand Rd1 und der Widerstand Rd2 können anstelle der Widerstände Ra21, Ra22, Rb21 und Rb22 verwendet werden.
  • Als nächstes wird die Schalterfehlererkennung im Fall der Verwendung eines Zwillingsrelais beschrieben. Bei Zwillingsrelais ist eine Parallelschaltung an dem Schalterabschnitt ausgebildet. Aus diesem Grund wird, wenn ein Haftfehler („sticking fault“) in einem der Relais auftritt, die das Zwillingsrelais bilden, wird gleichzeitig ein geschlossener Stromkreis gebildet, der sich vom Normalfall unterscheidet, und somit kann eine Situation auftreten, die sich von lediglich immer ein und immer aus unterscheidet. Im Folgenden wird die in 2 gezeigte Schaltung als Beispiel gezeigt, die Schaltung, die das Zwillingsrelais verwendet, das in 3 oder 4 gezeigt ist, ist auch ähnlich.
  • Zum Beispiel, wie in 5A gezeigt, tritt Anhaften auf der Erdungsseite (das den blockierten Zustand mit dem schwarzen Kreis des Schalters anzeigt) an einem der Relais des Zwillingsrelais 111T der positiven Elektrodenseite auf, eine durch eine dicke gestrichelte Linie angezeigte Schaltung wird zusätzlich zu einer normalen Schaltung gebildet, die durch eine fettgedruckte durchgezogene Linie in der Vc1n-Messperiode zum Steuern des Schaltens des positiven Elektrodenseitenzwillingsrelais 111T zur Stromversorgungsseite und des negativen Elektrodenseitenzwillingsrelais 112T zur Bodenseite gezeigt ist.
  • Da zu diesem Zeitpunkt eine geschlossene Schaltung zum Entladen des Detektionskondensators C1 auf der Masseseite ausgebildet ist, wird die Ladespannung des Kondensators C1 gleich 0V. In der Vc1n-Messperiode wird eine Verstärkung auf dem Hauptpfad der Hochspannungsbatterie 300 (nicht gezeigt) durchgeführt, und die Ladespannung des Detektionskondensators C1 wird niemals 0V, außer in dem Fall, dass der Strom von der Sekundärseite umläuft.
  • Wie in 5B gezeigt, wenn an einem Relais des Zwillingsrelais 112T der negativen Elektrodenseite ein Massekontakt („ground side sticking“) auftritt, wird zusätzlich zu der normalen Schaltung, die durch die fettgedruckte durchgezogene Linie in der Vc1p-Messperiode angezeigt ist, eine durch eine dicke unterbrochene Linie angezeigte Schaltung gebildet, zum Steuern des Schaltens des Zwillingsrelais 111T der positiven Elektrodenseite zu der Masseseite, des Zwillingsrelais 112T der negativen Elektrodenseite zu der Stromversorgungsseite.
  • Da zu diesem Zeitpunkt eine geschlossene Schaltung zum Entladen des Detektionskondensators C1 auf der Erdungsseite gebildet ist, wird die Ladespannung des Kondensators C1 gleich 0V. In der Vc1p-Messperiode wird die Ladespannung des Detektionskondensators C1 normalerweise niemals gleich 0V.
  • Auf der anderen Seite, wie in 6A gezeigt, wenn an einem der Relais des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T ein Stromversorgungskontakt („power supply side sticking“) auftritt, wird eine Schaltung, die durch eine dicke unterbrochene Linie angezeigt ist, zusätzlich zu der durch die fette durchgezogene Linie in der Vc1p-Messperiode angezeigten Normalschaltung zum Steuern des Schaltens des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais111T zu der Masseseite gebildet, und des Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T zur Stromversorgungsseite gebildet.
  • In diesem Fall ist die Elektrodenplatte der positiven Elektrode des Detektionskondensators C1 mit der positiven Elektrode der Hochspannungsbatterie 300 über den Stromquellenseitenwiderstand Ra parallel zu dem Isolationswiderstand RLp der positiven Elektrodenseite verbunden. Wenn daher der tatsächliche Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLp ausreichend groß ist, wird der Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra als der Isolationswiderstand RL berechnet.
  • Selbst beim Messen der Ladespannung des Detektionskondensators C1 befindet sich die positive Elektrode der Hochspannungsbatterie 300 in einem Zustand, in dem sie mit der positiven Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 über das Kontaktrelais („sticking relay“) verbunden ist, jedoch sind der Massewiderstand R3 der positiven Elektrode und der Massewiderstand R4 der negativen Elektrode ausreichend kleiner als der Widerstand Ra der positiven Elektrode der Energieversorgungsseite, so dass der Einfluss auf den Wert klein ist.
  • Wie in 6B gezeigt, wenn an einem Relais des Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T ein Stromversorgungskontakt („power supply side sticking“) auftritt, wird zusätzlich zu der normalen Schaltung, die durch die fettgedruckte durchgezogene Linie in der Vc1n-Messperiode angezeigt ist, eine durch eine dicke unterbrochene Linie angezeigte Schaltung gebildet, zum Steuern des Schaltens des Zwillingsrelais 111T der positiven Elektrodenseite zu der Masseseite, des Zwillingsrelais 112T der negativen Elektrodenseite zu der Stromversorgungsseite.
  • In diesem Fall ist die negative Elektrodenseitenelektrodenplatte des Detektionskondensators C1 mit der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 300 über den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb parallel zu dem Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand RLn verbunden. Aus diesem Grund wird, wenn der Isolationswiderstand RLn ausreichend groß ist, der Wert des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb als der Isolationswiderstand RL berechnet.
  • Aus dem Obigen kann die Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100, die das Zwillingsrelais verwendet, eine Schalterfehlererkennungsverarbeitung durchführen, wie in 7 gezeigt. Die Schalterfehlererkennungsverarbeitung wird durch die Steuerung der Steuervorrichtung 120 durchgeführt. Die Schalterfehlererkennungsverarbeitung wird als eine Reihe von gewöhnlichen Erdschlussbeurteilungsverarbeitungen durchgeführt. Natürlich ist eine Schalterfehlererkennungsverarbeitung vorgesehen, und eine normale Erdschlussbeurteilungsverarbeitung kann separat ausgeführt werden. Ferner kann die Schalterfehlererkennungsverarbeitung nur mit gewöhnlichen Messschaltungen ausgeführt werden, ohne eine dedizierte Schaltung bereitzustellen.
  • In der Schalterfehlererkennungsverarbeitung werden gemäß dem normalen Messzyklus V0, Vc1n, Vc1p gemessen (S101). Es wird angemerkt, dass die Verstärkung der Hochspannungsbatterie 300 hier nicht durchgeführt wird.
  • Wenn Vc1n, das durch Messung erhalten wird, gleich 0V ist oder Vc1p gleich 0V ist (S102: Ja), wird festgestellt, dass der Masseseitenkontakt („ground side sticking“) im Zwillingsrelais aufgetreten ist. Es wird hier bestimmt, dass, wenn Vc1n gleich 0V ist, der Masseseitenkontakt in dem Zwillingsrelais des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T auftritt, und wenn Vc1p gleich 0V ist, ist der Masseseitenkontakt in dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T aufgetreten.
  • Auf der anderen Seite ist, obwohl ein Kontakt („sticking“) aufgetreten ist, ein Kontakt aufgrund von Einfrieren, aber kein Kontaktfehler („sticking fault“) aufgetreten. Wenn daher eine Möglichkeit zum Einfrieren besteht (S103: Ja), wird das Relais aufgeheizt (S104) und erneut gemessen (S101). Hier kann zum Beispiel die Möglichkeit des Einfrierens bestimmt werden, wenn die Temperatur 0°C oder weniger beträgt. Da das Gefrieren dazu neigt, aufzutreten, wenn die Temperaturänderung groß ist, kann bestimmt werden, dass eine Möglichkeit des Gefrierens besteht, wenn die Temperatur 0°C oder weniger beträgt und die Temperaturänderung von der vorherigen Zeit gleich oder größer als der vorbestimmte Temperatur-Referenzwert ist. Darüber hinaus kann festgestellt werden, dass keine Möglichkeit des Einfrierens besteht, selbst wenn der Grad 0°C oder weniger beträgt und das Relais sich bereits erwärmt. Das Aufheizen des Relais kann beispielsweise durch Erwärmen der Spule aufgrund der Erregung des Relais durchgeführt werden.
  • Wenn keine Möglichkeit zum Einfrieren besteht (S103: Nein), wird bestimmt, dass der Masseseitenkontaktfehler an den Zwillingsrelais aufgetreten ist (S105). Insbesondere wird bestimmt, dass, wenn Vc1n gleich 0V ist, der Masseseitenkontaktfehler an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T aufgetreten ist, und wenn Vc1p gleich 0V ist, ist der Masseseitenkontaktfehler an dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T aufgetreten.
  • Wenn Vc1n und Vc1p, die durch Messung erhalten werden, nicht gleich 0V sind (S102: Nein), wird der Isolationswiderstand RL durch die normale Prozedur berechnet (S106). Wenn der berechnete Isolationswiderstand RL nicht gleich dem Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra und dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb ist (S107: Nein), wird festgestellt, dass es „keinen Kontaktfehler“ gibt (S108).
  • Zu diesem Zeitpunkt kann der berechnete Isolationswiderstand RL auch als korrekt gehandhabt werden. Darüber hinaus ist die Bestimmung, ob sie gleich oder ungleich sind, nicht streng, und wenn beispielsweise eine Anzahl von Ziffern gleich ist und die höchstwertige Ziffer nahe oder ähnlich ist, können sie als gleich angesehen werden. Da es zum Implementieren vorzuziehen ist, den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra = den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb zu machen, ist es auch ausreichend, tatsächlich mit einem der beiden zu vergleichen.
  • Wenn der berechnete Isolationswiderstand RL entweder gleich dem Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra oder dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb ist (S107: Ja), besteht die Möglichkeit, dass der Kontaktfehler an dem Stromversorgungsseiten-Zwillingsrelais 111T aufgetreten ist, und wenn der berechnete Isolationswiderstand RL gleich dem Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra ist, besteht die Möglichkeit, dass der Masseseitenkontakt an dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T aufgetreten ist, und wenn der berechnete Isolationswiderstand RL gleich dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb ist, besteht die Möglichkeit, dass der Masseseitenkontaktfehler an dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T aufgetreten ist.
  • Jedoch klemmt keines der Relais, und der Isolationswiderstand RL kann tatsächlich auf den Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra oder des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb reduziert werden. Aus diesem Grund kann, obwohl es möglich ist, eine Warnung über das Auftreten des Erdschlusses zu geben, die folgende Unterscheidungsverarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform weiter ausgeführt werden.
  • Das heißt, wenn tatsächlich ein Erdschluss auftritt, wird der Isolationswiderstand RL wahrscheinlich schwanken. Aus diesem Grund wird beim wiederholten Messen von V0, Vc1n, Vc1p der Widerstand RL kontinuierlich mehrere Male berechnet (S110). Wenn dann der berechnete Isolationswiderstand RL schwankt (S111: Ja), wird bestimmt, dass der Schaltfehler des Relaiskontakts („relay sticking“) nicht auftritt, der Isolationswiderstand, und der Erdschlusszustand wird hergestellt, in dem der Isolationswiderstand RL auf den Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra oder des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb der Elektrodenspannungsversorgung absinkt (S112).
  • Wenn der berechnete Isolationswiderstand RL nicht schwankt (S111: Nein), wird der sich ändernde Lastbetriebszustand der Hochspannungsbatterie 300, V0, Vc1n und Vc1p gemessen, und der Isolationswiderstand RL wird gemessen (S113). Hier wird die Änderung des Lastbetriebszustands beispielsweise durch Einschalten eines Hauptrelais, Ein-/Ausschalten des Wechselrichters und dergleichen durchgeführt.
  • Wenn dann der berechnete Isolationswiderstand RL schwankt (S114: Ja), wird festgestellt, dass der Schaltfehler des Relaiskontakts nicht aufgetreten ist und der Erdschlusszustand hergestellt ist, in dem der Isolationswiderstand RL auf den Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Ra oder des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands Rb gesunken ist (S112).
  • Wenn zum Beispiel festgestellt wurde, dass der Erdschlusszustand hergestellt ist, zum Beispiel ist es möglich zu beurteilen, wo der Erdschluss auftritt durch Messung zum Zeitpunkt des Ein- und Ausschaltens des Hauptrelais, zum Zeitpunkt des Ein- / Ausschaltens eines Wechselrichters oder zum Zeitpunkt des Ein- / Ausschaltens eines Motorwechselrichters usw.
  • Wenn der berechnete Isolationswiderstand RL nicht schwankt (S114: Nein), kann der Kontakt („sticking“) des Relais auftreten, und auf dieselbe Weise wie bei der Verarbeitung (S103) wird die Einfriermöglichkeit beurteilt (S115). Wenn es eine Möglichkeit des Einfrierens gibt (S115: Ja), wird das Relais geheizt (S116), die Messung wird erneut durchgeführt (S101).
  • Wenn keine Möglichkeit des Einfrierens besteht (S115: Nein), wird festgestellt, dass der Stromversorgungskontakt bei Zwillingsrelais aufgetreten ist (S117). Insbesondere wird bestimmt, dass, wenn Vc1n gleich 0V ist, der Masseseitenkontakt in dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T aufgetreten ist, und dass, wenn Vc1p gleich 0V ist, der Masseseitenkontakt in dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T aufgetreten ist.
  • Wenn der berechnete Isolationswiderstand RL gleich dem Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra ist, wird bestimmt, dass Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T auf der Masseseite festsitzt, und wenn der berechnete Isolationswiderstand RL gleich dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb ist, wird bestimmt, dass das Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T auf der Masseseite festsitzt, wenn jedoch der Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Ra gleich dem Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand Rb ist, können das Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 111T und das Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais 112T an dieser Stelle nicht unterschieden werden.
  • Wie oben beschrieben, wird gemäß der Erdschluss-Detektionsvorrichtung 100 der vorliegenden Ausführungsform ein optischer MOS-FET, der eine Kostenerhöhung verursacht, nicht als ein Schalter für den Messpfad verwendet, um den Erdschluss zu messen, und daher ist es möglich, einen durch das Schaltelement verursachten Kostenanstieg zu unterdrücken. Auch wenn ein Zwillingsrelais verwendet wird, können Schaltfehler aufgrund eines Festklemmens des Relais erkannt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Erdschluss-Detektionsvorrichtung
    111
    Positiv-Elektrodenseite-C-Kontaktschalter
    111T
    Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais
    112
    Negativ-Elektrodenseite-C-Kontaktschalter
    112T
    Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais
    120
    Steuervorrichtung
    300
    Hochvoltbatterie
    C1
    Detektionskondensator C1
    R1
    Ladewiderstand
    R2
    Entladewiderstand
    R3
    Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand
    R4
    Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand
    RLn
    Negativ-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand
    RLp
    Positiv-Elektrodenseiten-Isolationswiderstand
    Ra
    Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand
    Rb
    Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand

Claims (5)

  1. Erdschluss-Detektionsvorrichtung, die mit einer ungeerdeten Hochspannungsbatterie verbunden ist und einen Erdschluss eines mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems detektiert, wobei die Erdschluss-Detektionsvorrichtung umfasst: eine Steuerung; einen Detektionskondensator, der als ein schwebender Kondensator arbeitet; einen Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, der so konfiguriert ist, dass er mit einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie verbunden ist; einen Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand, der so konfiguriert ist, dass er mit einer negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie verbunden ist; einen Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand, wobei ein Ende des Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstands geerdet ist, wobei eine Spannung eines anderen Endes des Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstands durch die Steuerung gemessen wird; einen Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand, wobei ein Ende des Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstands geerdet ist; ein Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das parallel zu einem Relais geschaltet ist, um selektiv einen Verbindungspunkt eines Endes des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, der den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand enthält, und einem Pfad, der den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand enthält, umzuschalten; und ein Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais, das parallel zu einem Relais geschaltet ist, um selektiv einen Verbindungspunkt eines anderen Endes des Detektionskondensators zwischen einem Pfad, der den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand umfasst und einem Pfad, der den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand enthält umzuschalten, wobei die Steuerung das Umschalten des Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais und des Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais steuert, einen Isolationswiderstand des mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems basierend auf einer Ladespannung des Detektionskondensators berechnet, und bestimmt, dass eine Möglichkeit besteht, dass ein Kontaktfehler („sticking fault“) auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand gleich einem Wert des Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands oder des Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstands angesehen werden kann.
  2. Erdschluss-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Isolationswiderstand mehrere Male berechnet, wenn bestimmt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, und bestimmt, dass nicht der Kontaktfehler, sondern ein Erdschluss aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand schwankt.
  3. Erdschluss-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung den Isolationswiderstand mehrere Male berechnet, wenn bestimmt wird, dass die Möglichkeit besteht, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, und feststellt wird, dass der Kontaktfehler auf der Stromquellenseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist, wenn der berechnete Isolationswiderstand stationär bleibt.
  4. Erdschluss-Detektionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerung beim Berechnen des Isolationswiderstandes die Ladespannung des Detektionskondensators misst, wenn er zu einer Schaltung umschaltet, die den Positiv-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand und den Negativ-Elektroden-Massenseiten-Widerstand enthält, und die Ladespannung des Detektionskondensators, wenn zu einer Schaltung gewechselt wird, die den Negativ-Elektrodenseiten-Stromversorgungs-Widerstand und den Positiv-Elektrodenseiten-Massewiderstand enthält, und wenn irgendeine der Ladespannungen gleich 0 ist, bestimmt, dass der Kontaktfehler auf der Masseseite an dem Positiv-Elektrodenseite-Zwillingsrelais oder dem Negativ-Elektrodenseite-Zwillingsrelais aufgetreten ist.
  5. Erdschluss-Detektionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Steuerung, wenn bestimmt wird, dass der Kontaktfehler an dem Zwillingsrelais der positiven Elektrodenseite oder dem Zwillingsrelais der negativen Elektrodenseite aufgetreten ist, ferner bestimmt, dass eine Möglichkeit des Einfrierens besteht.
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