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Gegenstand der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung, die einen fliegenden Kondensator verwendet.
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Stand der Technik
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In einem Fahrzeug, wie einem Hybridfahrzeug, das einen Motor und einen Elektromotor als Antriebsquelle umfasst, und einem Elektrofahrzeug wird eine an einer Fahrzeugkarosserie montierte Batterie aufgeladen und eine Antriebsenergie unter Verwendung der von der Batterie zugeführten elektrischen Energie erzeugt. Im Allgemeinen ist eine die Batterie betreffende Stromversorgungsschaltung als eine Hochspannungsschaltung konfiguriert, die eine hohe Spannung von 200 V oder mehr verwendet, wobei zur Gewährleistung der Sicherheit sich die Hochspannungsschaltung mit der Batterie sich in einer nicht geerdeten Konfiguration befindet, in der die Hochspannungsschaltung von der Fahrzeugkarosserie, die als ein Bezugspotenzialpunkt einer Masse dient, elektrisch isoliert ist.
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In dem Fahrzeug, in dem die nicht geerdete Hochspannungsbatterie montiert ist, ist eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung vorgesehen, um einen Isolierzustand (Masseschluss) zwischen der Fahrzeugkarosserie und einem System, das mit der Hochspannungsbatterie ausgebildet ist, insbesondere ein Hauptstromversorgungssystem, das von der Hochspannungsbatterie bis zu einem Motor reicht, zu überwachen. Als Masseschluss-Erfassungsvorrichtung wird weit verbreitet ein Typ verwendet, der einen als fliegenden Kondensator bezeichneten Kondensator verwendet.
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11 zeigt ein Schaltungsbeispiel einer herkömmlichen Masseschluss-Erfassungsvorrichtung vom fliegenden Kondensatortyp. Wie in 7 gezeigt, ist eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400 mit einer nicht geerdeten Hochspannungsbatterie 300 verbunden, um einen Masseschluss eines Systems, das mit der Hochspannungsbatterie 300 ausgebildet ist, zu erfassen. In dieser Vorrichtung wird ein Isolierwiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und einer Masse als RLp bezeichnet, und ein Isolierwiderstand zwischen einer negativen Elektrodenseite und der Masse wird als RLn bezeichnet.
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Wie in 7 gezeigt, umfasst die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400 einen Erfassungskondensator C1, der als ein fliegender Kondensator arbeitet. Die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400 umfasst zudem vier Schalter S1 bis S4, die um den Erfassungskondensator C1 vorgesehen sind, um einen Messpfad zu schalten und das Laden/Entladen des Erfassungskondensators C1 zu steuern. Die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400ß umfasst ferner einen Schalter Ss, der zum Abtasten einer Spannung zur Messung entsprechend der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 konfiguriert ist.
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Um den Isolierwiderstand RLp und RLn zu bestimmen, wiederholt die Erdschlussfassungsvorrichtung 400 einen Messvorgang mit einem Zyklus, der die VO-Messperiode → Vc1n-Messperiode → V0-Messperiode → Vc1p-Messperiode umfasst. In jeder der Messperioden wird der Erfassungskondensator C1 mit der zu messenden Spannung aufgeladen, und anschließend wird die Ladespannung des Erfassungskondensators C1 gemessen. Der Erfassungskondensator C1 wird dann für die nachfolgende Messung entladen.
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In der VO-Messperiode wird eine Spannung entsprechend der Spannung der Hochspannungsbatterie 300 gemessen. Somit werden die Schalter S1 und S2 eingeschaltet, die Schalter S3 und S4 ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 aufgeladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, ein Widerstand R1, der Erfassungskondensator C1 und ein Widerstand R2 bilden den Messpfad.
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Zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 werden die Schalter S1 und S2 ausgeschaltet, die Schalter S3 und S4 eingeschaltet, der Schalter Ss eingeschaltet und eine Abtastung in einer Steuereinheit 420 durchgeführt. Anschließend wird der Erfassungskondensator C1 für die nachfolgenden Messungen entladen. Die Vorgänge zum Zeitpunkt der Messung der Ladungsspannung des Erfassungskondensators C1 und zum Zeitpunkt des Entladens des Erfassungskondensators C1 sind in den anderen Messperioden gleich.
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In der Vc1n-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die den Einfluss des Isolierwiderstands RLn widerspiegelt. Somit werden die Schalter S1 und S4 eingeschaltet, die Schalter S2 und S3 ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 aufgeladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, der Widerstand R1, der Erfassungskondensator C1, ein Widerstand R4, eine Masse und der Isolierwiderstand RLn bilden des Messpfad.
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In der Vc1 p-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die einen Einfluss des Isolationswiderstands RLp widerspiegelt. Somit werden die Schalter S2 und S3 eingeschaltet, die Schalter S1 und S4 ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 aufgeladen. Das heißt, die Hochspannungsbatterie 300, der Isolationswiderstand RLp, die Masse, ein Widerstand R5, der Erfassungskondensator C1 und der Widerstand R2 bilden den Messpfad.
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Es ist bekannt, dass (RLp x RLn) / (RLp + RLn) auf der Grundlage von (Vc1 p + Vc1n) / V0 abgeleitet werden kann, dass aus V0, Vc1n und Vc1 p berechnet wird, die in diesen Messperioden erhalten werden. Somit kann die Steuereinheit 420 der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400 den kombinierten Widerstand der Isolierwiderstände RLp und RLn durch Messen von V0, Vc1n und Vc1p ermitteln. Wenn der kombinierte Widerstand der Isolierwiderstände RLp und RLn gleich groß oder kleiner als ein vorbestimmter Bestimmungsbezugswert ist, dann bestimmt die Steuereinheit 420, dass ein Masseschluss auftritt und gibt eine Warnung aus.
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Währenddessen wird in jeder der Messperioden, wenn der Erfassungskondensator C1 vollständig aufgeladen ist, ein Spannungswert der Hochspannungsbatterie 300 in der VO-Messperiode erhalten, und Werte, die durch Teilen der Hochspannungsbatterie 300 durch den Isolationswiderstand RLp, RLn erhalten werden, werden nur in der Vc1n-Messperiode und der Vc1p-Messperiode abgeleitet. Der Isolationswiderstand kann nicht durch die obige Gleichung berechnet werden. Aus diesem Grund wird als Ladezeit in jeder der Messperioden beispielsweise die Zeit festgelegt, die benötigt wird, um den Erfassungskondensator C1 beispielsweise 50 % aufzuladen.
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Zitationsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2015-206784 A -
Zusammenfassung der Erfindung
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Im Allgemeinen sind Kondensatoren CYp und CYn, die jeweils als Y-Kondensator (Leitungsbypasskondensator) bezeichnet werden, zwischen einer Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 der Hochspannungsbatterie 300 und einer Masseelektrode und zwischen einer Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 und der Masseelektrode verbunden, um Hochfrequenzstörungen der Stromversorgung zu beseitigen und den Betrieb zu stabilisieren. Insbesondere, wenn die Hochspannungsbatterie 300 mit einer Hochspannungseinrichtung, wie beispielsweise einer Ladeeinrichtung, verbunden sind, sind die Y-Hochkapazitätskondensatoren verbunden.
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Wenn die Y-Kondensatoren mit hoher Kapazität verbunden sind, bewegen sich in den Y-Kondensatoren angesammelte elektrische Ladungen zu dem Erfassungskondensator C1, wenn jede Messung in der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 400 durchgeführt wird, wodurch ein Messergebnis beeinflusst wird. Wenn die Kapazität des Erfassungskondensators C1 erhöht wird, um einen solchen Einfluss zu verringern, verringert sich entsprechend auch die Ladegeschwindigkeit, wodurch sich die Messzeit entsprechend verlängert, was nicht gewünscht ist.
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Ferner sind in der herkömmlichen Masseschluss-Erfassungsvorrichtung die Schalter S1-S4 aus vier optischen MOS-FETs als isolierte Schaltelemente aufgebaut. Somit besteht ein weiteres Problem darin, dass die Verwendung des teuren optischen MOS-FETs eine Zunahme der Kosten der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung zur Folge hat.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Kostenanstieg aufgrund von Schaltelementen verhindern und mit einem Y-Kondensator mit hoher Kapazität verfahren kann.
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Zur Lösung wer zuvor erwähnten Aufgabe betrifft die vorliegende Erfindung gemäß einem ersten Aspekt eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung, die mit einer Hochspannungsbatterie und konfiguriert ist, um eine Abnahme des Isolationswiderstands eines mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems zu erfassen, wobei die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung umfasst: (a) einen Erfassungskondensator, der als fliegender Kondensator arbeitet; (b) einen Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite, der eine positive Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und eine Masse verbindet; (c) einen Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite, der eine negative Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und die Masse verbindet; (d) einen Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite, dessen eines Ende mit der Masse verbunden ist; (e) einen Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite, dessen eines Ende mit der Masse verbunden ist; (f) einen Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite, der so konfiguriert ist, dass er ein Verbindungsziel eines ersten Endes des Erfassungskondensators zwischen der positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und der Masseseite abwechselnd umschaltet; (g) einen Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite, der so konfiguriert ist, dass er ein Verbindungsziel eines zweiten Endes des Erfassungskondensators zwischen der negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und der Masseseite abwechselnd umschaltet; (h) einen Bypass-Schalter auf der positiven Elektrodenseite, der konfiguriert ist, dass er einen Verbindungszustand zwischen der positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und dem Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite umschaltet; (i) einen Bypass-Schalter auf der negativen Elektrodenseite, der so konfiguriert ist, dass er einen Verbindungszustand zwischen der negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und dem Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite umschaltet; und (j) eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist zum: Vergleichen einer ersten Ladespannung (Vp) des Erfassungskondensators mit einer zweiten Ladespannung (Vn) des Erfassungskondensators, wobei die erste Ladespannung (Vp) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite zur positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie geschaltet wird, (ii) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite zur Masseseite geschaltet wird und (iii) der Bypass-Schalter auf der positiven Elektrodenseite und der Bypass-Schalter auf der negativen Elektrodenseite sich in einem nicht verbundenen Zustand befinden, und wobei die zweite Ladespannung (Vn) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite zur Masseseite geschaltet wird, (ii) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite zur negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie geschaltet wird und (iii) sich der Bypass-Schalter der positiven Elektrode und der Bypass-Schalter der negativen Elektrode im nicht verbundenen Zustand befinden; und Bestimmen, dass der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite abnimmt, wenn die erste Ladespannung (Vp) kleiner und wenn der Kleinheitsgrad der ersten Ladespannung (Vp) größer als ein vorbestimmter Bezugswert sind, oder Bestimmen, dass der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite abgesenkt wird, wenn die zweite Ladespannung (Vn) kleiner und wenn der Kleinheitsgrad der zweiten Ladespannung (Vn) größer als ein vorbestimmter Bezugswert sind.
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Ferner ist die Steuereinheit konfiguriert, um wenn der Kleinheitsgrad der ersten Ladespannung (Vp) oder der zweiten Ladespannung (Vn), je nachdem, welcher Wert kleiner ist, nicht größer als der vorbestimmte Bezugswert ist, Messen einer dritten Ladespannung (Vpp) des Erfassungskondensators oder einer vierten Ladespannung (Vnn) des Erfassungskondensators, wobei die dritte Ladespannung (Vpp) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite zur positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie geschaltet wird, (ii) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite zur Masseseite geschaltet wird, (iii) sich der Bypass-Schalter auf der positiven Elektrodenseite nicht in einem Verbindungszustand befindet und (iv) sich der Bypass-Schalter auf der negativen Elektrodenseite in einem Verbindungszustand befindet, und wobei die vierte Ladespannung (Vnn) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite zur Masseseite geschaltet wird, (ii) der Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite zur negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie geschaltet wird, (iii) sich der Bypass-Schalter auf der positiven Elektrodenseite in einem Verbindungszustand befindet und (iv) sich der Bypass-Schalter auf der negativen Elektrodenseite nicht in einem Verbindungszustand befindet; und, wenn ein Änderungsverhältnis von der ersten Ladespannung (Vp) zu der dritten Ladespannung (Vpp) kleiner als ein Bezugswert ist, oder wenn ein Änderungsverhältnis von der zweiten Ladespannung (Vn) zur vierten Ladespannung (Vnn) kleiner als ein Bezugswert ist, Bestimmen, dass der Isolationswiderstand an beiden Elektroden verringert ist.
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Ferner sind der Form C-Kontaktpunktschalter auf der positiven Elektrodenseite, der Form C-Kontaktpunktschalter auf der negativen Elektrodenseite, der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite und der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite aus einem Doppelrelais gebildet.
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Die vorliegende Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt betrifft eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung, die mit einer Hochspannungsbatterie verbunden und konfiguriert ist, um eine Abnahme des Isolationswiderstands eines mit der Hochspannungsbatterie versehenen Systems zu erfassen, wobei die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung umfasst: (a) einen Erfassungskondensator, der als fliegender Kondensator arbeitet; (b) einen Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite, der eine positive Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und eine Masse verbindet; (c) einen Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite, der eine negative Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und die Masse verbindet; (d) einen Bypass-Widerstand auf der positiven Elektrodenseite, dessen eines Ende mit der Masse verbunden ist; (e) einen Bypass-Widerstand auf der negativen Elektrodenseite, dessen eines Ende mit der Masse verbunden ist; (f) ein Bypass-Doppelrelais, das wie folgt konfiguriert ist: in einem ersten Zustand, keine Herstellung einer Verbindung zwischen der positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und einem vorbestimmten Verbindungspunkt auf der positiven Elektrodenseite und keine Herstellung einer Verbindung zwischen der negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und einem vorbestimmten Verbindungspunkt auf der negativen Elektrodenseite; und in einem zweiten Zustand, Herstellen einer Verbindung zwischen der positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und dem vorbestimmten Verbindungspunkt der positiven Elektrodenseite, und Herstellen einer Verbindung zwischen der negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie und der vorbestimmten Verbindungspunkt auf der negativen Elektrodenseite; (g) ein Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite, das wie folgt konfiguriert ist: in einem ersten Zustand, Verbinden eines ersten Endes des Erfassungskondensators mit der positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie, während keine Verbindung zwischen dem vorbestimmten Verbindungspunkt auf der positiven Elektrodenseite und dem Bypass-Widerstand auf der positiven Elektrodenseite hergestellt wird; und in einem zweiten Zustand, Verbinden des ersten Endes des Erfassungskondensators mit der Masse, und Verbinden des vorbestimmten Verbindungspunkts auf der positiven Elektrodenseite mit dem Bypass-Widerstand auf der positiven Elektrodenseite; (h) ein Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite, das wie folgt konfiguriert ist: in einem ersten Zustand, Verbinden eines zweiten Endes des Erfassungskondensators mit der negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie, während keine Verbindung zwischen dem vorbestimmten Verbindungspunkt auf der negativen Elektrodenseite und dem Bypass-Widerstand auf der negativen Elektrodenseite hergestellt wird; und in einem zweiten Zustand, Verbinden des zweiten Endes des Erfassungskondensators mit der Masse, und Verbinden des vorbestimmten Verbindungspunkts auf der negativen Elektrodenseite mit dem Bypass-Widerstand auf der negativen Elektrodenseite; und (i) eine Steuereinheit, wobei die Steuereinheit wie folgt konfiguriert ist: Vergleichen einer ersten Ladespannung (Vp) des Erfassungskondensators mit einer zweiten Ladespannung (Vn) des Erfassungskondensators, wobei die erste Ladespannung (Vp) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) sich das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite im ersten Zustand befindet, (ii) sich das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite im zweiten Zustand befindet und (iii) sich das Bypass-Doppelrelais im ersten Zustand befindet, und wobei die zweite Ladespannung (Vn) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) sich das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite im zweiten Zustand befindet, (ii) sich das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite im ersten Zustand befindet und (iii) sich das Bypass-Doppelrelais im ersten Zustand befindet; und
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Bestimmen, dass der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite abnimmt, wenn die erste Ladespannung (Vp) kleiner und wenn der Kleinheitsgrad der ersten Ladespannung (Vp) größer als ein vorbestimmter Bezugswert sind, oder Bestimmen, dass der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite abnimmt, wenn die zweite Ladespannung (Vn) kleiner und wenn der Kleinheitsgrad der zweiten Ladespannung (Vn) größer als ein vorbestimmter Bezugswert sind.
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Ferner ist die Steuereinheit konfiguriert: wenn der Kleinheitsgrad der ersten Ladespannung (Vp) oder der zweiten Ladespannung (Vn), je nachdem, welcher Wert kleiner ist, nicht größer als der vorbestimmte Bezugswert ist, Messen einer dritten Ladespannung (Vpp) des Erfassungskondensators oder einer vierten Ladespannung (Vnn) des Erfassungskondensators, wobei die dritte Ladespannung (Vpp) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) sich das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite im ersten Zustand befindet, (ii) sich das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite im zweiten Zustand befindet und (iii) sich das Bypass-Doppelrelais im zweiten Zustand befindet, und wobei die vierte Ladespannung (Vnn) erhalten wird, wenn der Erfassungskondensator vollständig aufgeladen ist, und zwar unter einer Bedingung, dass (i) sich das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite im zweiten Zustand befindet, (ii) sich das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite im ersten Zustand befindet und (iii) sich das Bypass-Doppelrelais im zweiten Zustand befindet; und, wenn ein Änderungsverhältnis von der ersten Ladespannung (Vp) zu der dritten Ladespannung (Vpp) kleiner als ein Bezugswert ist, oder wenn ein Änderungsverhältnis von der zweiten Ladespannung (Vn) zur vierten Ladespannung (Vnn) kleiner als ein Bezugswert ist, Bestimmen, dass der Isolationswiderstand an beiden Elektroden verringert ist.
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Om der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt kann die Steuereinheit konfiguriert sein, um: wenn der Kleinheitsgrad der ersten Ladespannung (Vp) oder der zweiten Ladespannung (Vn), je nachdem, welcher Wert kleiner ist, nicht größer als der vorbestimmte Bezugswert ist, Messen der dritten Ladespannung (Vpp), wenn die erste Ladespannung (Vp) kleiner ist, oder Messen der vierten Ladespannung (Vnn), wenn die zweite Ladespannung (Vn) kleiner ist.
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Gemäß der zuvor beschriebenen vorliegenden Erfindung wird eine Masseschluss-Erfassungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Kostenanstieg aufgrund der Schaltelemente verhindern und mit einem Y-Kondensator mit hoher Kapazität verfahren kann.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Blockidagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 2 zeigt ein Flussdiagramm eines Betriebs der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung;
- 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;
- 7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 9A bis 9D zeigen eine Messschaltung der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
- 10 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
- 11 zeigt eine beispielhafte Schaltung einer herkömmlichen Masseschluss-Erfassungsvorrichtung vom fliegenden Kondensatortyp.
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Ausführliche Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen
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Im Nachfolgenden werden eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie dargestellt, ist die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 eine fliegende Kondensatorvorrichtung, die mit einer Hochspannungsbatterie 300 verbunden ist, um einen Masseschluss eines Systems, das mit der Hochspannungsbatterie 300 ausgebildet ist, zu erfassen. Hierin wird der Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und einer Masse durch RLp gekennzeichnet, und ein Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und der Masse durch RLn gekennzeichnet.
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Die Hochspannungsbatterie 300 ist eine Batterie, die zum Antreiben eines Fahrzeugs verwendet wird, und die bewirkt, dass das Fahrzeug fährt. Die Hochspannungsbatterie 300 besteht aus einer aufladbaren Batterie, wie beispielsweise eine Lithiumionenbatterie, und ist so konfiguriert, dass sie sich über eine nicht dargestellte Stromschiene entlädt und einen Elektromotor antreibt, der über einen Wechselrichter oder dergleichen verbunden ist. Zum Zeitpunkt der Regeneration oder des Anschlusses an eine Ladeeinrichtung wird das Laden auch über die Stromschiene durchgeführt.
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Im Allgemeinen sind Kondensatoren CYp und CYn, die jeweils als Y-Kondensator (Leitungsbypasskondensator) bezeichnet werden, zwischen der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 der Hochspannungsbatterie 300 und einer Masseelektrode, und zwischen einer Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 und der Masseelektrode verbunden, um Hochfrequenzstörungen der Stromversorgung zu beseitigen und den Betrieb zu stabilisieren.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 einen Erfassungskondensator C1, der als ein fliegender Kondensator arbeitet, und eine Steuereinheit 120, die aus einem Mikrocomputer und dergleichen gebildet ist. Die Steuereinheit 120 führt verschiedene Steuerungen durch, die in der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 erforderlich sind, wie beispielsweise einen später beschriebenen Schaltvorgang, in dem ein vorinstalliertes Programm ausgeführt wird.
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Ferner umfasst die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 einen Schalter Ss zum Abtasten einer Spannung für eine Messung entsprechend einer Ladespannung des Erfassungskondensators C1. Ein Ende des Schalters Ss ist mit einem Ende eines Kondensators C2 und mit einem analogen Eingangsanschluss der Steuereinheit 120 verbunden. Das andere Ende des Kondensators C2 ist geerdet. Alternativ kann die Funktion des Schalters Ss innerhalb der Steuereinheit 120 bereitgestellt werden.
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Die Steuereinheit 120 steuert den Schalter Ss, um einen analogen Pegel, der der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 entspricht, von dem analogen Eingangsanschluss einzugeben, und erfasst auf der Grundlage dieses analogen Pegels eine Abnahme des Isolationswiderstands des mit der Hochspannungsbatterie 300 ausgestatteten Systems.
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Zum Umschalten eines Messpfads und zum Steuern des Ladens und Entladens des Erfassungskondensators C1 umfasst die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform vier Form C-Kontaktschalter (einen Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1, einen Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2, einen Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa und einen Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb). Jeder Form C-Kontaktpunktschalter (S1, S2, Sa, Sb) kann z. B. aus einem hohen Durchbruchspannungs- und mechanischen Kleinsignalrelais oder Reed-Kontakt gebildet sein. Da, wie später beschrieben wird, sowohl der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa, als auch der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb konfiguriert ist, dass er an einem Kontaktpunkt „b“ „offen“ ist, muss dieser nicht unbedingt ein Form C-Kontaktpunktschalter sein, sondern kann aus einem normal mechanischen Relais oder Reed-Kontakt oder dergleichen gebildet sein.
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Wie zuvor beschrieben, verwendet die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 der ersten Ausführungsform keinen optischen MOS-FET, durch den die Kosten ansteigen, als den Schalter zum Umschalten des Messpfads für die Erdschlusserfassung. Somit kann ein Kostenanstieg aufgrund der Schaltelemente unterdrückt werden. Dies gilt auch für die später beschriebenen Ausführungsformen.
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In der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 ist die Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 mit einem Ende eines Widerstands R1 und mit einem Kontaktpunkt „a“ des Bypassschalters auf der positiven Elektrodenseite Sa verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des Bypassschalters auf der positiven Elektrodenseite Sa ist geöffnet, und der Kontaktpunkt „c“ des Bypassschalters auf der positiven Elektrodenseite Sa ist über einen Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra geerdet.
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Der Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra hat einen Widerstandswert, der ausreichend kleiner als ein Wert des Isolationswiderstands ist, der als der Masseschlussszustand bestimmt wird. Wenn der Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet wird, wird ein Bypasspfad auf der positiven Elektrodenseite gebildet, der es ermöglicht, dass die Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 über dem Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra geerdet wird.
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Das andere Ende des Widerstands R1 ist mit einem Kontaktpunkt „a“ des Lade/Entladeschalters auf der positiven Elektrodenseite S1 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des Lade/Entladeschalters auf der positiven Elektrodenseite S1 ist mit dem Schalter Ss und mit einem Ende eines Widerstands R5 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R5 ist geerdet. Ein Kontaktpunkt „c“ des Lade/Entladeschalters auf der positiven Elektrodenseite S1 ist mit einer positiven Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 über parallele Pfade verbunden, die aus einem Pfad, der eine Diode in Durchlassrichtung (d. h., eine Richtung von der positiven Elektrode zu der negativen Elektrode) und einen Widerstand R0 aufweist, und einen Pfad, der eine Diode in Sperrrichtung und einen Widerstand R3 aufweist, gebildet sind.
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Die Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 ist mit einem Ende eines Widerstands R2 und einem Kontaktpunkt „a“ des Bypassschalters auf der negativen Elektrodenseite Sb verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des Bypassschalters auf der negativen Elektrodenseite Sb ist geöffnet, und ein Kontaktpunkt „c“ des Bypassschalters auf der negativen Elektrodenseite Sb ist über einen Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb geerdet.
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Der Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb weist einen Widerstandswert auf, der hinreichend kleiner als ein Wert des Isolationswiderstands ist, der als der Masseschlusszustand bestimmt wird. Es ist wünschenswert, dass der Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb den gleichen Widerstandswert wie der Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra aufweist. Wenn der Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet wird, bildet sich ein Bypasspfad auf der negativen Elektrodenseite, der es ermöglicht, dass die Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 über den Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb geerdet wird.
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Das andere Ende des Widerstands R2 ist in einem Kontaktpunkt „a“ des Lade/Entladeschalters auf der negativen Elektrodenseite S2 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des Lade/Entladeschalters auf der negativen Elektrodenseite S2 ist über einen Widerstand R4 geerdet. Ein Kontaktpunkt „c“ des Lade/Entladeschalters auf der negativen Elektrodenseite S2 ist mit einer negativen Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 verbunden.
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Die vier Form C-Kontaktpunktschalter (der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1, der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2, der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa und der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb) sind durch die Steuereinheit 120 unabhängig voneinander umschaltbar.
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Ferner ist in jeder hierin offenbarten Ausführungsform ein Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Risp zwischen der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 und der Masse verbunden, und ein Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Risn ist zwischen der Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 und der Masse verbunden. Der Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Risp und der Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Risn weisen die gleichen Widerstandswerte auf, die jeweils hinreichend höher als ein Wert des Isolationswiderstands ist, der als Masseschluss bestimmt wird.
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In dieser Ausführungsform wird auch die Messung mit dem Erfassungskondensator C1 in einem vollständig aufgeladenen Zustand durchgeführt. Selbst wenn die Y-Kondensatoren mit hoher Kapazität (CYp und CYn) verbunden sind, muss der Erfassungskondensator C1 keine hohe Kapazität aufweisen, und somit kann die volle Ladezeit für die Messung verkürzt werden. Da, wie im Nachfolgenden beschrieben, Spannungswerte, der durch die Widerstände geteilten Hochspannungsbatterie 300 gemessen werden, muss nicht gewartet werden, bis sich die Y-Kondensatoren stabilisiert haben.
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Im Nachfolgenden wird ein Betrieb der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100 mit Bezug auf das Flussdiagramm der 2 beschrieben, das wie zuvor beschrieben, ausgebildet ist. Wie zuvor beschrieben, wird gemäß dieser Ausführungsform die Messung mit dem Erfassungskondensator C1 in einem vollständig geladenen Zustand durchgeführt. Somit wird eine Masseschlussbestimmung anhand eines anderen Verfahrens als einem herkömmlichen Isolationswiderstandsberechnungsverfahren durchgeführt.
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Zunächst wird, wie in 3A gezeigt, der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1 auf den Kontaktpunkt „a“ angeschaltet, um mit der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 verbunden zu werden, und der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2 wird auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet, um geerdet zu werden. Der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa und der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb werden jeweils auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet, sodass sich kein Bypasspfad mit der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 oder der Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 bildet.
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In diesem Zustand ist der Erfassungskondensator C1 vollständig aufgeladen, und anschließend wird die Ladespannung Vp gemessen (S101). Hier entspricht, wie in 3B gezeigt, die Ladespannung Vp einer Spannung, die in einem Widerstand Rp erzeugt wird, wenn eine Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und einen Widerstand Rn geteilt wird. Hier ist der Widerstand Rp ein parallel kombinierter Widerstand des Abschlusswiderstands auf der positiven Elektrodenseite Risp und des Isolationswiderstands auf der positiven Elektrodenseite RLp, und der Widerstand Rn ist ein parallel kombinierter Widerstand aus dem Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Risn und dem Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn.
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Wenn die Ladespannung Vp des Erfassungskondensators C1 gemessen wird, werden sowohl der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1 als auch der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2 zur Seite des Kontaktpunkts „b“ umgeschaltet, und der Schalter Ss wird eingeschaltet. Nach der Messung wird der Schalter Ss abgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 wird im Wesentlichen durch den Widerstand R5 für die nächste Messung entladen. Die Vorgänge bei der Messung der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 und bei der Entladung des Erfassungskondensators C1 entsprechen den Messungen mit anderen Pfaden.
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Anschließend wird der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1, wie in 4A gezeigt, zur Seite des Kontaktpunkts „b“ umgeschaltet, um eine Verbindung mit Masse herzustellen, und der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2 wird zur Seite des Kontaktpunkts „a“ umgeschaltet, um eine Verbindung mit der Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 herzustellen. Der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa und der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb werden jeweils zur Seite des Kontaktpunkts „b“ umgeschaltet, sodass sich kein Bypasspfad mit der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 oder der Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 bildet.
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In diesem Zustand ist der Erfassungskondensator C1 vollständig aufgeladen und die Ladespannung Vn wird zu diesem Zeitpunkt gemessen (S102). Hier entspricht die Ladespannung Vn, wie in 4B gezeigt, der Spannung, die in dem Widerstand Rn erzeugt wird, wenn die Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und den Widerstand Rn geteilt ist. Die Reihenfolge der Messung der Ladespannung Vn und der Messung 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 Kleinheitsgrad größer als ein vorbestimmter Bezugswert ist, beispielsweise wenn Vn/Vp > Bezugswert P ist (S104: Ja), wird bestimmt, dass der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp verringert ist (S105).
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Der Grund, der diese Annahme unterstützt, wird im Nachfolgenden beschrieben. Da der Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Risp und der Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Risn dieselben Widerstandswerte aufweisen, bedeutet dies, dass, wenn die Ladespannung Vp kleiner als die Ladespannung Vn ist, der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp kleiner als Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn ist, und wenn der Kleinheitsgrad größer ist, wird angenommen, dass der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp stärker abnimmt.
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Wenn in ähnlicher Weise die Ladespannung Vn kleiner als die Ladespannung Vp ist (S103: Nein) und wenn der Kleinheitsgrad größer als ein vorbestimmter Bezugswert ist, wie beispielsweise Vp/Vn > Bezugswert P (S110: Ja), wird bestimmt, dass der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn verringert ist (S111).
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Wenn die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ klein ist, ist es somit möglich, auch wenn die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp und der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn um den gleichen Wert verringert sind. Wenn somit 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, beispielsweise, wenn Vn/Vp ≤ Bezugswert P ist (S104: Nein), wird der nachfolgende Prozess durchgeführt.
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Das heißt, wie in 5A gezeigt, der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1 ist zur Kontaktpunktseite „a“ umgeschaltet, um eine Verbindung mit der Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 herzustellen, und der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2 ist auf die Kontaktpunktseite „b“ geschaltet, um eine Verbindung mit Masse herzustellen. Indem der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa auf der Seite des Kontaktpunkts „b“ gehalten wird, wird der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb zur Seite des Kontaktpunkts „a“ geschaltet, um einen Bypasspfad auf der negativen Elektrodenseite zu bilden.
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Unter dieser Bedingung ist der Erfassungskondensator C1 vollständig aufgeladen und die Ladespannung Vpp wird zu diesem Zeitpunkt gemessen (S106). Hier entspricht die Ladespannung Vpp, wie in 5B gezeigt, einer Spannung, die in dem Widerstand Rp gebildet wird, wenn die Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch den Widerstand Rp und einem parallel kombinierten Widerstand aus dem Widerstand Rn und dem Widerstand R2 geteilt ist. Wie zuvor beschrieben, weist der Widerstand Rb einen Widerstandswert auf, der hinreichend kleiner als der Isolationswiderstandswert ist, der als der Masseschlusszustand erfasst wird.
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Wenn die Ladespannung Vp und die Ladespannung Vpp als annähernd gleiche Werte betrachtet werden, beispielsweise, wenn ein Änderungsverhältnis (Vp/Vpp) von der Ladespannung Vp zu der Ladespannung Vpp kleiner als der Bezugswert ist (S107: Ja), d. h., dass ein Einfluss des eingeführten Widerstands Rb klein ist, dann wird bestimmt, dass sowohl der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp als auch der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn verringert sind (S109).
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Wenn andererseits die Ladespannung Vp und die Ladespannung Vpp nicht annähernd gleiche Werte betrachtet werden, z. B. wenn das Änderungsverhältnis von der Ladespannung Vp zu der Ladespannung Vpp größer als der Bezugswert ist (S107: Nein), d. h., dass ein Einfluss des eingeführten Widerstands Rb groß ist, dann wird bestimmt, dass weder der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp noch der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn verringert ist, und dass der Zustand normal ist (S108).
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Wenn die Ladespannung Vn kleiner als die Ladespannung Vp ist (S103: Nein), und wenn die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung relativ klein ist, beispielsweise wenn Vp/Vn < Bezugswert P ist (S110: Nein), wird der folgende Prozess ausgeführt.
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Das heißt, der Lade/Entladeschalter auf der positiven Elektrodenseite S1 wird auf die Seite des Kontaktpunkts „b“ umgeschaltet, um eine Verbindung mit Masse herzustellen, und der Lade/Entladeschalter auf der negativen Elektrodenseite S2 wird auf die Seite des Kontaktpunkts „a“ umgeschaltet, um eine Verbindung mit der Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 herzustellen. Da der Bypassschalter auf der negativen Elektrodenseite Sb auf der Seite des Kontaktpunkts „b“ gehalten wird, wird der Bypassschalter auf der positiven Elektrodenseite Sa zur Seite des Kontaktpunkts „a“ umgeschaltet, um den Bypasspfad auf der positiven Elektrodenseite zu bilden.
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Unter dieser Bedingung ist der Erfassungskondensator C1 vollständig aufgeladen und zu diesem Zeitpunkt wird die Ladespannung Vnn gemessen (S112). wie in 6B gezeigt, entspricht die Ladespannung Vnn der Spannung, die in dem Widerstand Rn erzeugt wird, wenn die Spannung Vb der Hochspannungsbatterie 300 durch einen parallel kombinierten Widerstand aus dem Widerstand Rp und dem Widerstand Ra und dem Widerstand Rn geteilt wird. Wie zuvor beschrieben, weist der Widerstand Ra einen Widerstandswert auf, der hinreichend kleiner als der Isolationswiderstandswert ist, der als Masseschlusszustand bestimmt wird.
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Wenn die Ladespannung Vn und die Ladespannung Vnn als annähernd gleiche Werte betrachtet werden, beispielsweise ein Änderungsverhältnis (Vn/Vnn) von der Ladespannung Vn zu der Ladespannung Vnn kleiner als der Bezugswert ist (S113: Ja), d. h., dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands Ra klein ist, dann wird bestimmt, dass sowohl der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp als auch der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn verringert ist (S114).
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Wenn andererseits die Ladespannung Vn und die Ladespannung Vnn nicht als annähernd gleiche Werte betrachtet werden, beispielsweise wenn eine Änderungsrate von der Ladespannung Vn zu der Ladespannung Vnn größer als der Bezugswert ist (S113: Nein), d. h., dass ein Einfluss des eingefügten Widerstands Ra groß ist, dann wird bestimmt, dass weder der Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp noch der Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn verringert ist, und dass der Zustand normal ist (S108).
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Wenn in dem zuvor beschriebenen Beispiel die Differenz zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn relativ klein ist, wird die Ladespannung Vpp gemessen, wenn die Ladespannung Vp kleiner ist, und die Ladespannung Vnn wird gemessen, wenn die Ladespannung Vn kleiner ist. Der Grund dafür ist, das Verhältnis der Änderung der Ladespannung zu bestimmen, wenn der Widerstand Rb oder der Widerstand Ra parallel mit dem Isolationswiderstand auf der positiven Elektrodenseite RLp oder dem Isolationswiderstand auf der negativen Elektrodenseite RLn, je nachdem, welcher der beiden größer ist, geschaltet wird. Wenn jedoch die relative Differenz ungeachtet der großen/kleinen Beziehung zwischen der Ladespannung Vp und der Ladespannung Vn klein ist, kann entweder die Ladespannung Vpp oder die Ladespannung Vnn gemessen werden, um eine Bestimmung über die Isolationsverringerung an beiden Elektroden oder des Normalzustands durchzuführen.
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Im Nachfolgenden wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 7 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100a gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt. In der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100a der zweiten Ausführungsform ist jeder der vier Form C-Kontaktpunktschalter als ein Doppelrelais ausgebildet, in dem ein gleichzeitiges Schalten einer einzelnen Steuerung durchgeführt wird.
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Das heißt, es wird anstelle des Lade/Entladeschalters auf der positiven Elektrodenseite S1 ein Lade/Entladedoppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St1 verwendet, es wird anstelle des Lade/Entladeschalters auf der negativen Elektrodenseite S2 ein Lade/Entladedoppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St2 verwendet, es wird anstelle des Bypassschalters auf der positiven Elektrodenseite Sa ein Bypassdoppelrelais auf der positiven Elektrodenseite Sta verwendet, und es wird anstelle des Bypassschalters auf der negativen Elektrodenseite Sb ein Bypassdoppelrelais auf der negativen Elektrodenseite Stb verwendet. Ein Beispiel des Doppelrelais umfasst ein Doppelrelais mit einer einzelnen Spule und zwei Form C-Kontaktpunkten.
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Sowohl das Lade/Entladedoppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St1 als auch das Lade/Entladedoppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St2 ist mit Pfaden versehen, in denen der Strom parallel in die entsprechenden Relais des Doppelrelais verzweigt wird. Dadurch kann der fließende Strom in die jeweiligen Relais aufgeteilt werden, wodurch die Strombelastung des Form C-Kontaktpunktschalters verringert wird. Das Bypassdoppelrelais auf der positiven Elektrodenseite Sta und das Bypassdoppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St können auch derart konfiguriert sein, dass sie den Strom in die jeweiligen Relais aufteilen, während sie mit dem Kontaktpunkt „a“ verbunden sind.
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In der zweiten Ausführungsform sind die Masseschluss-Bestimmungsschritte und die Schaltvorgänge zur Messung der Ladespannung Vp, der Ladespannung Vn, der Ladespannung Vpp und der Ladespannung Vnn gleich wie in der ersten Ausführungsform
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Im Nachfolgenden wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. 8 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100b gemäß der dritten Ausführungsform. The Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100b gemäß der dritten Ausführungsform darstellt. Die Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100b gemäß der dritten Ausführungsform verwendet drei Doppelrelais (ein Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3, ein Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 und ein Bypassdoppelrelais St5), um die die Anzahl der Doppelrelais im Vergleich zur zweiten Ausführungsform verringert werden kann. Im Nachfolgenden wird in jedem Doppelrelais ein Relais als ein erstes Relais bezeichnet, und das andere Relais, das mit dem ersten Relais zusammenarbeitet, wird als zweites Relais bezeichnet.
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In der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100b gemäß der dritten Ausführungsform ist die Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite, 301 mit einem Ende des Widerstands R1 und mit einem Kontaktpunkt „a“ eines ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist geöffnet, und ein Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist mit einem Kontaktpunkt „b“ eines ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 verbunden. Ein Kontaktpunkt „a“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist geöffnet und ein Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist über dem Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra mit Masse verbunden.
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Das andere Ende des Widerstands R1 ist mit einem Kontaktpunkt „a“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist mit dem Schalter Ss und mit einem Ende des Widerstands R5 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R5 ist geerdet. Ein Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist mit der positiven Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 über die parallelen Pfade verbunden, die aus einem Pfad mit einer Diode in Durchlassrichtung und dem Widerstand R0 und dem Pfad mit der Diode in Sperrrichtung und dem Widerstand R3 gebildet sind.
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Die Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 ist mit einem Ende des Widerstands R2 und mit einem Kontaktpunkt „a“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St5 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist geöffnet, und ein Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist mit einem Kontaktpunkt „b“ eines ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 verbunden. Ein Kontaktpunkt „a“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist geöffnet, und ein Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist über den Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb geerdet.
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Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit einem Kontaktpunkt „a“ eines zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 verbunden. Ein Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist über den Widerstand R4 geerdet. Ein Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist mit der Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 verbunden.
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In der dritten Ausführungsform sind die Masseschluss-Bestimmungsverfahren die gleichen wie in der ersten Ausführungsform 9A bis 9D veranschaulichen den Schaltvorgang bei jeweiligen Messungen gemäß der dritten Ausführungsform. Wie in 9A gezeigt, wird zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung Vp insbesondere das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet, das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet und das Bypassdoppelrelais St5 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet. Folglich kann die Schaltung, wie sie in 3B dargestellt ist, gebildet werden.
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Wie in 9B gezeigt, wird zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung Vnn das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet, das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet und das Bypassdoppelrelais St5 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet. Folglich kann die Schaltung, wie sie in 4B gezeigt ist, gebildet werden.
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Wie in 9C gezeigt, wird zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung Vpp das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet, das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet und das Bypassdoppelrelais St5 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet. Folglich kann die Schaltung, wie sie in 5B gezeigt ist, gebildet werden.
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Wie in 9D gezeigt, wird zum Zeitpunkt der Messung der Ladespannung Vnn das Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 auf den Kontaktpunkt „b“ umgeschaltet, das Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet und das Bypassdoppelrelais St5 auf den Kontaktpunkt „a“ umgeschaltet. Folglich kann die Schaltung, wie sie in 6B gezeigt ist, gebildet werden.
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Im Nachfolgenden wird eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vierte Ausführungsform ist eine Modifikation der dritten Ausführungsform, in der eine verringerte Anzahl von Komponenten, wie beispielsweise Dioden, die die Pfade für das Laden und Entladen des Erfassungskondensators C1 bilden, verwendet wird. 10 zeigt ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100c gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der Masseschluss-Erfassungsvorrichtung 100c gemäß der vierten Ausführungsform ist die Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite 301 mit einem Ende des Widerstands R1 und dem Kontaktpunkt „a“ des ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist geöffnet, und der Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist mit dem Kontaktpunkt „a“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist geöffnet, und der Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist über den Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite Ra mit Masse verbunden.
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Das andere Ende des Widerstands R1 ist mit dem Kontaktpunkt „a“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist mit dem Schalter Ss und dem anderen Ende des Widerstands R5 verbunden. Das andere Ende des Widerstands R5 ist geerdet. Der Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite St3 ist mit der positiven Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 über die parallelen Pfade verbunden, die aus dem Pfad mit der Diode in Durchlassrichtung und dem Widerstand R0 gebildet sind.
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Die Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite 302 ist mit einem Ende des Widerstands R2 und mit dem Kontaktpunkt „a“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St5 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St6 ist geöffnet, und der Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Bypassdoppelrelais St5 ist mit dem Kontaktpunkt „a“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist geöffnet, und der Kontaktpunkt „c“ des ersten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist über den Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite Rb geerdet.
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Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit dem Kontaktpunkt „a“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 verbunden. Der Kontaktpunkt „b“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist über den Widerstand R4 geerdet. Der Kontaktpunkt „c“ des zweiten Relais des Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite St4 ist mit der negativen Elektrodenplatte des Erfassungskondensators C1 verbunden.
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Gemäß der vierten Ausführungsform entsprechen die Masseschluss-Bestimmungsschritte und der Schaltvorgang für die Messungen der Ladespannung Vp, der Ladespannung Vn, der Ladespannung Vpp und der Ladespannung Vnn jenen der dritten Ausführungsform
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Masseschluss-Erfassungsvorrichtung
- 120
- Steuereinheit
- 300
- Hochspannungsbatterie
- 301
- Stromversorgungsleitung auf der positiven Elektrodenseite
- 302
- Stromversorgungsleitung auf der negativen Elektrodenseite
- C1
- Erkennungskondensator
- CYp, CYnY
- Kondensator
- Ra
- Bypasswiderstand auf der positiven Elektrodenseite
- Rb
- Bypasswiderstand auf der negativen Elektrodenseite
- Risn
- Abschlusswiderstand auf der negativen Elektrodenseite
- Risp
- Abschlusswiderstand auf der positiven Elektrodenseite
- S1
- Ladungs-/Entladungsschalter auf der positiven Elektrodenseite
- S2
- Ladungs-/Entladungsschalter auf der negativen Elektrodenseite
- Sa
- Bypass-Schalter auf der positiven Elektrodenseite
- Sb
- Bypass-Schalter auf der negativen Elektrodenseite
- St1
- Ladungs-/Entladungsdoppelrelais auf der positiven Elektrodenseite
- St2
- Ladungs-/Entladungsdoppelrelais auf der negativen Elektrodenseite
- St3
- Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite
- St4
- Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite
- St5
- Bypass-Doppelrelais
- Sta
- Bypass-Doppelrelais auf der positiven Elektrodenseite
- Stb
- Bypass-Doppelrelais auf der negativen Elektrodenseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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