DE102019202481A1 - Erdungsverlust-Erfassungssystem - Google Patents

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DE102019202481A1
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Daniel Ruiz-Garcia
Josep Benet-Freissinier
Sergio Alquezar-Alquezar
Victor Navarro-Cases
Alberto Martinez-Ramirez
Jordi Agusti-Batlle
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Abstract

Ein Erdungsverlust-Erfassungssystem umfasst eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung vorsieht, eine Primärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer primären Erde verbunden zu werden, eine Sekundärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer sekundären Erde verbunden zu werden, und eine interne Erde. Das System umfasst weiterhin eine kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit, die ein mehrstufiges Signal für das Steuern von elektronischen Einrichtungen ausgibt. Das mehrstufige Signal umfasst eine erste und eine zweite Ausgabespannung. Ein erster Schalter ist zwischen der Primärerdverbindung und der internen Erde derart angeordnet, dass sich der erste Schalter in Reaktion auf den Verlust einer Verbindung zu der primären Erde öffnet, was durch eine Statusänderung in dem mehrstufigen Signal angegeben wird. Ein Diodensystem ist zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet, wobei das Diodensystem ausgerichtet ist, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Gemäß wenigstens einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Systeme und Verfahren zum Bestimmen eines Erdungsverlusts in einem Elektrofahrzeug.
  • HINTERGRUND
  • Die Bestimmung eines Erdungsverlusts in Elektrofahrzeugen ist eine wichtige Funktion. Die US-Patente Nr. 9,791,481 und 9,678,135 sowie die US-Patente mit den Veröffentlichungsnummern 2016/0240022 und 2017/0322250 enthalten wichtige Informationen zu Erdungsverlust-Erfassungssystemen.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Die vorliegende Erfindung löst ein oder mehrere Probleme aus dem Stand der Technik, indem sie in wenigstens einer Ausführungsform ein Erdungsverlust-Erfassungssystem vorsieht. Das Erdungsverlust-Erfassungssystem umfasst eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung vorsieht, eine Primärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer primären Erde verbunden zu werden, eine Sekundärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer sekundären Erde verbunden zu werden, und eine interne Erde. Das System umfasst weiterhin eine kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit, die ein mehrstufiges Signal für das Steuern von elektronischen Einrichtungen ausgibt. Die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit ist zwischen der Referenzspannungsquelle einerseits und der Primärerdverbindung und der Sekundärerdverbindung andererseits angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden. Das mehrstufige Signal enthält eine erste Ausgabespannung und eine zweite Ausgabespannung. Ein erster Schalter ist zwischen der Primärerdverbindung und der internen Erde derart angeordnet, dass sich der erste Schalter in Reaktion auf einen Verlust der Verbindung zu der primären Erde öffnet, was durch eine Statusänderung in dem mehrstufigen Signal angegeben wird. Das System umfasst weiterhin ein Diodensystem, das zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet ist, wobei das Diodensystem ausgerichtet ist, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben.
  • In einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Verwenden des oben genannten Erdungsverlust-Erfassungssystems vorgesehen. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Messen der ersten Ausgabespannung und der zweiten Ausgabespannung, nachdem das Erdungserfassungssystem in einem Zielsystem installiert wurde. Die Sekundärerdverbindung wird optional als von der sekundären Erde getrennt bestimmt, wenn die zweite Ausgabespannung höher ist als eine erste vorbestimmte Schwellwertspannung. Die Primärerdverbindung ist von der Erde getrennt, wenn die zweite Ausgabespannung unter die zweite vorbestimmten Schwellwertspannung gefallen ist. Die Primärerdverbindung wird als von der primären Erde getrennt bestimmt, wenn die erste Ausgabespannung höher als eine dritte vorbestimmte Schwellwertspannung ist. Die Primärerdverbindung ist wieder mit der Erde verbunden, wenn die erste Ausgabespannung nicht über der zweiten vorbestimmten Schwellwertspannung liegt.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht eines Erdungsverlust-Erfassungssystems, das zwei Fahrzeugkarosserie-Erdungsverbindungen zeigt.
    • 2 ist eine schematische Ansicht eines Erdungsverlust-Erfassungssystems, das ein Paar von Spannungsteilern aufweist.
    • 3A, 3B und 3C sind schematische Ansichten, die drei Szenarien für den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems von 2 zeigen.
    • 4A, 4B und 4C sind Flussdiagramme, die den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems von 2 zeigen.
    • 5 ist ein Zustandsdiagramm, das den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems von 2 zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden derzeit bevorzugte Ausführungsformen von Aufbauten und Verfahren der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Es ist jedoch zu beachten, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die auch durch verschiedene alternative Ausführungsformen realisiert werden kann. Die hier beschriebenen spezifischen Details sind nicht einschränkend, sondern lediglich als repräsentative Basis verschiedener Aspekte der Erfindung und/oder als repräsentative Basis für den Fachmann, der die Erfindung umsetzen möchte, zu verstehen.
  • Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die nachfolgend beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, weil die spezifischen Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Weiterhin dient die hier verwendete Terminologie der Verdeutlichung von bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und schränkt den Erfindungsumfang in keiner Weise ein.
  • Es ist weiterhin zu beachten, dass es sich bei der Nennung von einzelnen Komponenten jeweils auch um mehrere dieser Komponenten handeln kann, außer wenn dies eigens anders angegeben ist.
  • Formulierungen mit „umfassen“ können austauschbar mit Formulierungen mit „enthalten“, „aufweisen“, oder „gekennzeichnet durch“ verwendet werden. Derartige Formulierungen sind inklusiv und offen zu verstehen und schließen keine weiteren hier nicht genannten Elemente oder Verfahrensschritte aus.
  • Formulierungen mit „bestehen aus“ schließen nicht in dem Anspruch genannte Elemente oder Schritte aus. Wenn eine derartige Formulierung in einem Absatz eines Anspruchs und nicht direkt auf den Oberbegriff folgend auftritt, schränkt sie nur das in diesem Absatz genannte Element ein, während andere Elemente nicht insgesamt aus dem Anspruch ausgeschlossen sind.
  • Formulierungen mit „bestehen im Wesentlichen aus“ schränken den Umfang eines Anspruchs auf die genannten Materialien oder Schritte ein, lassen jedoch zusätzliche weitere Materialien oder Schritte zu, die die grundlegenden und neuartigen Merkmale des beanspruchten Gegenstands nicht wesentlich beeinflussen.
  • Formulierungen mit „umfassen“, „bestehen aus“ und „bestehen im Wesentlichen aus“ können in Bezug auf den beanspruchten Gegenstand austauschbar verwendet werden.
  • Wenn hier auf Referenzen Bezug genommen wird, sind diese Referenzen hier als vollständig durch Bezugnahme eingeschlossen zu betrachten, um den Stand der Technik für die vorliegende Erfindung umfassender zu schildern.
  • 1 und 2 sind schematische Ansichten, die ein Erdungsverlust-Erfassungssystem für das Erfassen eines Erdungsverlusts in einer ECU mit zwei Erden zeigt. Wie in 1 gezeigt, ist das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 an einer primären Fahrzeugkarosserieerdung 12 und einer sekundären Fahrzeugkarosserieerdung 14 angebracht. Die Primärerdverbindung 16 kann an der primären Erde 12 angebracht sein. Die Sekundärerdverbindung 18 kann mit der sekundären Erde 14 verbunden sein. Die Primärerdverbindung 16 ist gewöhnlich direkt mit den Erdverbindungen für andere Fahrzeugkomponenten verbunden, sodass ein Verbindungsverlust der Primärerdverbindung 16 auch zu einer Trennung der Erdverbindung für diese anderen Komponenten führt. Die Sekundärerdverbindung 18 sieht einen Backuppfad zu der Erde für das Erdungsverlust-Erfassungssystem vor. Zentral für den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems 10 ist die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit 20, die ein mehrstufiges Signal zu einer Steuerelektronik ausgibt. Die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit 20 ist zwischen der Referenzspannungsquelle 22 einerseits und der Primärerdverbindung 16 und der Sekundärerdverbindung 18 andererseits angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden. Das mehrstufige Signal enthält eine erste Ausgabespannung und eine zweite Ausgabespannung. In einer Variation umfasst die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit 20 eine erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 24, die die erste Ausgabespannung ausgibt, und eine zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 26, die die zweite Ausgabespannung ausgibt. Die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 24 ist zwischen der Primärerdverbindung 16 und der Referenzspannungsquelle 22 angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden. Die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 26 ist zwischen der Sekundärerdverbindung 18 und der Referenzspannungsquelle 22 angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden.
  • In einer Verfeinerung ist die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 24 ein erster Spannungsteiler und ist die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe 26 ein zweiter Spannungsteiler, in die jeweils eine Referenzspannung von der Referenzspannungsquelle 22 eingegeben wird. 2 zeigt die primäre Erde 12, die mit einem Batteriesystem 27 verbunden ist, und die sekundäre Erde 14 die mit einem Batteriesystem 28 verbunden ist. Der Spannungsteiler ist zwischen der primären Erdverbindung 16 und der Referenzspannungsquelle 22 angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden. Der erste Spannungsteiler enthält Reihenwiderstände R1 und R2. Entsprechend enthält der zweite Spannungsteiler Reihenwiderstände R1' und R2'. Gewöhnlich weisen diese Widerstände einen Widerstandswert von 1 bis 10 kΩ auf. Die relativen Größen dieser Widerstände werden aus der Spannungsteilungsgleichung bestimmt, um einen Zielwert für eine erste Ausgabespannung 30 und eine zweite Ausgabespannung 32 vorzusehen. Der erste Spannungsteiler enthält einen ersten Erdungsanschluss 36, der direkt elektrisch mit der Primärerdverbindung 16 verbunden ist. Der zweite Spannungsteiler ist zwischen der Sekundärerdverbindung 18 und der Referenzspannungsquelle 22 angeordnet und elektrisch mit diesen verbunden. Der zweite Spannungsteiler enthält einen zweiten Erdungsanschluss 34, der direkt mit der Sekundärerdverbindung 18 verbunden ist. Der erste Spannungsteiler sieht die erste Ausgabespannung 30 vor, während der zweite Spannungsteiler die zweite Ausgabespannung 32 vorsieht. In einer Verfeinerung verursacht ein Erdungsverlust an der Primärerdverbindung 16 einen Abfall der zweiten Ausgabespannung 32. Gewöhnlich beträgt dieser Spannungsabfall ungefähr 20% der eingegebenen Referenzspannung, die durch die Referenzspannungsquelle 22 (die gewöhnlich eine 5V-Spannungsquelle ist) vorgesehen wird.
  • Das System umfasst weiterhin ein Diodensystem 42, das zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet ist. Das Diodensystem 42 ist ausgerichtet, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben. In einer Verfeinerung umfasst das Diodensystem 42 zwei Dioden 44, 46. Die zwei Dioden 44, 46 fügen einen Spannungsabfall von ungefähr 1,2 V hinzu, der einer Änderung von ungefähr 20% einer 5V-Eingabe in Bezug auf die sekundäre Erde 14 entspricht. Die interne Erde 38 steigt ungefähr gleich dem ersten Erdungsanschluss 36 an. In dieser Situation ändert sich die erste Ausgabespannung 30 in der Praxis nicht, weil es sich um eine relative Messung handelt. Jedoch fällt die zweite Ausgabespannung 32 (z.B. um ungefähr 20%) in Bezug auf die interne Erde 38 wegen des Anstiegs von 1,2 V an der internen Erde 38 ab.
  • Entsprechend veranlasst ein Erdungsverlust an der Sekundärerdverbindung 18, dass die zweite Ausgabespannung 32 zu der eingegebenen Referenzspannung plus oder minus 10% ansteigt. In dieser Situation sind die Dioden umgekehrt vorgespannt, sodass kein Strompfad nach dem zweiten Erdungsanschluss 34 gegeben ist (d.h. der Strom gleich 0 A ist). In dieser Situation tritt kein Spannungsabfall auf und steigt die eingegebene zweite Ausgabespannung 32 zu der Versorgungsspannung (5 V) an (Anstieg um 100%). Die Ausgabespannungen 30 und 32 sehen Ausgabesignale in die Steuerelektronik 35 vor. Ein A/D-Wandler in der Steuerelektronik 35 digitalisiert die Signale. 2 zeigt eine Anzahl von Kondensatoren, die bei der Dämpfung von Spannungssprüngen helfen.
  • Wie weiterhin in 2 gezeigt, ist ein erster Transistorschalter 40 zwischen der Primärerdverbindung 16 und der internen Erde 38 derart angeordnet, dass sich der erste Schalter in Reaktion auf einen Verbindungsverlust zu der primären Erde öffnet, was durch eine Statusänderung in dem mehrstufigen Signal angegeben wird. Während des normalen Betriebs ist ein geringfügiger Spannungsabfall von der internen Erde 38 und der Primärerdverbindung 16 gegeben. In einer Verfeinerung tritt ein Spannungsabfall von weniger als 0,5 Volt (gewöhnlich von 0,1 bis 0,3 V) von der internen Erde 38 zu der Primärerdverbindung 16 über den ersten Transistorschalter während des normalen Betriebs in einem Fahrzeug auf, in dem kein Erdungsverlust gegeben ist und Strom von der internen Erde zu der Primärerdverbindung fließt. Das Diodensystem 42 ist zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet. In einer Verfeinerung enthält das Diodensystem 42 zwei Dioden 44, 46, die in Reihe verbunden sind. Das Diodensystem 42 ist ausgerichtet, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben. Der Strom fließt von der internen Erde 38 zu der Primärerdverbindung 16 über den ersten Transistorschalter 40 (z.B. einen CMOS- oder MOSFET-Transistor. Weil der Spannungsabfall viel kleiner als die für das „Öffnen“ der Dioden 44 und 46 erforderliche Spannung ist und weil die Primärerdverbindung 16 und die Sekundärerdverbindung 18 tatsächlich die gleiche Spannung aufweisen, sind die Dioden 44 und 46 nicht leitend. Deshalb fließt nur ein minimaler zweiter Strom von der internen Erde 38 zu der Sekundärerdverbindung 18 durch die Dioden 44, 46 (d.h. die Dioden sind nicht ideal).
  • In einer Verfeinerung ist der zweite Transistorschalter 48 zwischen der Referenzspannungsquelle 22 einerseits und dem ersten Spannungsteiler und dem zweiten Spannungsteiler andererseits angeordnet. Wenn gewünscht, erlaubt der zweite Transistorschalter 48 eine Aktivierung des Erdungsverlust-Erfassungssystems, indem der erste Anschluss und der zweite Anschluss mit der Referenzspannungsquelle über den zweiten Transistorschalter verbunden werden.
  • In einer Verfeinerung umfasst das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 einen dritten Transistorschalter 50, der den ersten Transistorschalter steuert, um einen Überstrom durch die Erde von anderen in der Nähe verbundenen Modulen zu verhindern, wenn ein Verlust der Erde 12 auftritt. Der dritte Transistorschalter 50 wird durch ein von einer Steuerelektronik 35 empfangenes Steuersignal gesteuert. In einer Verfeinerung wird ein Diagnosesignal von der Leitung 52 empfangen, um bei der Bewertung des Status des ersten Transistorschalters 40 und des Diodensystems 42 zu helfen.
  • 3A, 3B und 3C zeigen Spannungsflüsse eines Erdungsverlust-Erfassungssystems 10 in verschiedenen Betriebszuständen. Das Szenario 1 von 3A zeigt einen normalen Betrieb des Systems, in dem die Primärerdverbindung 16 verbunden ist und normal funktioniert. In diesem Szenario ist ein geringfügiger Spannungsabfall an der internen Erde 38 über den ersten Transistorschalter 40 eingehend von der internen Erde 38 und der Primärerdverbindung 16 gegeben. Dies hat zur Folge, dass ein Strom von der internen Erde 38 zu der Primärerdverbindung 16 fließt. Das in 3B gezeigte Szenario 2 gibt die Situation wieder, wenn die Primärerdverbindung 16 getrennt wurde, aber das Erdungsverlust-Erfassungssystem ansonsten normal funktioniert. Wenn in dem Szenario 2 die Erdung zuerst verloren geht, geht ein Strom von dem ersten Erdungsanschluss 36 durch den ersten Transistorschalter 40 und die Dioden 44 und 46 (die jetzt leitend sind mit einem Spannungsabfall von ungefähr 1,2 V bei einer Vorwärtsvorspannung). Jedoch wird die interne Erde 38 auch durch diesen gleichen Stromkreis und die Referenzspannungsquelle 22 erhöht, die eine Spannung (z.B. ungefähr 5 V) in Bezug auf die interne Erde 38 vorsieht. Deshalb ändert sich letztendlich der Spannungsabfall (von der Referenzspannungsquelle 22 zu dem ersten Erdungsanschluss 36) nicht. Der Strom kann dann durch den ersten Transistorschalter 40 zu der internen Erde 38 fließen. Insbesondere fließt in dem Szenario 2 ein Strom durch die Dioden 44, 46, die mit der sekundären Erde 14 assoziiert sind. Dadurch wird ein Spannungsabfall unter die interne Erde 38 an dem zweiten Erdungsanschluss 34 verursacht. Dieser Spannungsabfall verursacht einen Abfall in der zweiten Ausgabespannung 32, der gemessen werden kann und angibt, dass die primäre Erde 12 verloren gegangen ist. In dem in 3A gezeigten Szenario 3 ist die primäre Erde 12 verloren und wird der erste Transistorschalter 40 absichtlich geöffnet, um eine Beschädigung des Erdungsverlust-Erfassungssystems zu vermeiden, indem verhindert wird, dass Strom von anderen externen Einheiten in das System eintritt. Dies wird bewerkstelligt, indem ein dritter Transistorschalter 50 zu „EIN“ gesetzt wird, wodurch die Eingabe zu dem ersten Transistorschalter 40 auf ungefähr 0 V gesetzt wird, um diesen auszuschalten (was durch die Leitung 52 zu der Steuerelektronik 35 verifiziert wird). In diesem Szenario erfolgt das Öffnen des ersten Transistorschalters 40 schnell innerhalb von ungefähr 40 ms, um den Stromfluss durch die Dioden 44 und 46 von externen Systemen zu minimieren. Wie in dem Szenario 2 verursacht der Spannungsabfall an dem zweiten Erdungsanschluss 34 einen Abfall in der zweiten Ausgabespannung 32, der gemessen werden kann und angibt, dass die primäre Erde 12 verloren gegangen ist.
  • 4A, 4B und 4C sind Flussdiagramme, die den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems (Loss of Ground Detection System bzw. LGDS) 10 zeigen. Wie in 4A gezeigt, ruft der Hauptsteueralgorithmus die Wecksubroutine (Kasten 100) und Eingabelesesubroutinen Kasten (102) einschließlich der Steuerroutine für das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 auf. Andere Aktionen und Subroutinen werden bei Bedarf in dem Hauptsteueralgorithmus aufgerufen (Kasten 104). Der Algorithmus durchläuft kontinuierlich die Aktionen der Kästen 102 und 104. Wie in 4B gezeigt, initialisiert der Weckalgorithmus das System und die Diagnose (Kasten 106) und aktiviert dann periphere Stromversorgungen einschließlich des Erdungsverlust-Erfassungssystems (Kasten 108). Es können auch andere Weckaktionen eingeleitet werden. Nach Abschluss der Ausführung wird zu der Hauptsteuersubroutine zurückgekehrt. 4C ist ein Flussdiagramm, das die Implementierung des LGDS-Algorithmus zeigt. Nachdem das Erdungsverlust-Erfassungssystem verbunden wurde, werden die erste Ausgabespannung 30 und die zweite Ausgabespannung 32 mit einem A/D-Wandler gemessen (Kasten 110). In dem Kasten 112 wird bestimmt, ob die zweite Ausgabespannung 32 (die mit der sekundären Erde 14 assoziiert ist) über einem ersten vorbestimmten Schwellwert liegt. Wenn die zweite Ausgabespannung 32 über den ersten vorbestimmten Schwellwert gestiegen ist, dann kann darauf geschlossen werden, dass die Sekundärerdverbindung 18 von der Erde getrennt ist (Kasten 114). Wenn die zweite Ausgabespannung 32 nicht über den ersten vorbestimmten Schwellwert gestiegen ist, wird bestimmt, ob die zweite Ausgabespannung 32 unter einen zweiten vorbestimmten Schwellwert gefallen ist (Kasten 116). Gewöhnlich ist der zweite Schwellwert kleiner als der erste Schwellwert. Bei einem normalen Betrieb weist das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 einen Bereich von Werten für die erste Ausgabespannung 30 und die zweite Ausgabespannung 32 auf. Oberhalb dieses normalen Betriebsbereichs liegt der erste Schwellwert des Kastens 112, und unterhalb dieses Bereichs liegt der zweite Schwellwert von Kasten 116. Wenn die zweite Ausgabespannung 32 nicht unter den zweiten Schwellwert gefallen ist, kehrt das System zu dem Hauptsteueralgorithmus zurück. Wenn die zweite Ausgabespannung 32 unter den zweiten vorbestimmten Schwellwert gefallen ist, wird das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 von der primären Erde 12 getrennt (Kasten 118). Es wird bestimmt, ob die erste Ausgabespannung 30 über einen dritten vorbestimmten Schwellwert gestiegen ist (Kasten 120). Wenn die erste Ausgabespannung 30 über den dritten vorbestimmten Schwellwert gestiegen ist, wird bestimmt, dass die Primärerdverbindung 16 von der Erde getrennt ist (Kasten 122). Der Algorithmus kehrt dann zu dem Hauptsteueralgorithmus zurück. Wenn die primäre Erde nicht verloren gegangen ist, wird das Erdungsverlust-Erfassungssystem 10 wieder mit der primären Erde verbunden (Kasten 124). Der Algorithmus kehrt dann zu dem Hauptsteueralgorithmus zurück.
  • 5 zeigt ein Zustandsdiagramm für den Betrieb des Erdungsverlust-Erfassungssystems 10. Der Zustand 1 gibt den Zustand wieder, in dem die Primärerdverbindung 16 und die Sekundärerdverbindung 18 mit der Erde verbunden sind und korrekt funktionieren. In diesem Zustand ist der Schutz AUS, sodass also der erste Transistor 40 eingeschaltet ist. T1 ist der Übergang von dem Zustand 1 zu dem Zustand 2, in dem die primäre Erde 12 weiterhin verbunden ist, aber die sekundäre Erde 14 verloren gegangen ist. Der Schutz ist in dem Zustand 2 weiterhin AUS. T2 gibt den Übergang zurück zu dem Zustand 1 wieder, wenn die zweite Erde neu hergestellt wird. T3 ist der Übergang zu dem Zustand 3, in dem die primäre Erde 12 verloren gegangen ist, aber die sekundäre Erde 14 weiterhin verbunden ist. T4 ist der unvermeidliche Übergang zu dem Zustand 4, in dem der Schutz eingeschaltet ist, sodass also der erste Transistorschalter 40 eingeschaltet ist. T5 ist der Übergang von dem Zustand 4 zu dem Zustand 5, in dem die Erdungsverbindung wiederhergestellt ist. T6 gibt den unvermeidlichen Übergang zu dem Zustand 1 wieder, in dem der Schutz ausgeschaltet ist. T7 und T8 sind die Übergänge zu und von dem Zustand 6, in dem die primäre Erde 12 weiterhin verbunden ist, aber die sekundäre Erde 14 verloren gegangen ist und der Schutz eingeschaltet ist. Der Übergang 8 ist anomal und wird gewöhnlich in der Anwendung der vorliegenden Erfindung vermieden.
  • Vorstehend wurden beispielhafte Ausführungsformen beschrieben, wobei die Erfindung jedoch nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei zu beachten ist, dass verschiedene Änderungen an den hier beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird. Außerdem können Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 9791481 [0002]
    • US 9678135 [0002]
    • US 2016/0240022 [0002]
    • US 2017/0322250 [0002]

Claims (20)

  1. Erdungsverlust-Erfassungssystem, das umfasst: eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung vorsieht, eine Primärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer primären Erde verbunden zu werden, eine Sekundärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer sekundären Erde verbunden zu werden, eine interne Erde, eine kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit, die ein mehrstufiges Signal für das Steuern von elektronischen Einrichtungen ausgibt, wobei die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit zwischen der Referenzspannungsquelle einerseits und der Primärerdverbindung und der Sekundärerdverbindung andererseits angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist, wobei das mehrstufige Signal eine erste Ausgabespannung und eine zweite Ausgabespannung enthält, einen ersten Schalter, der zwischen der Primärerdverbindung und der internen Erde derart angeordnet ist, dass sich der erste Schalter in Reaktion auf einen Verlust der Verbindung zu der primären Erde öffnet, was durch eine Statusänderung in dem mehrstufigen Signal angegeben wird, und ein Diodensystem, das zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet ist, wobei das Diodensystem ausgerichtet ist, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben.
  2. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit umfasst: eine erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe, die die erste Ausgabespannung ausgibt, wobei die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe zwischen der Primärerdverbindung und der Referenzspannungsquelle angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist, und eine zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe, die die zweite Ausgabespannung ausgibt, wobei die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe zwischen der Sekundärerdverbindung und der Referenzspannungsquelle angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist.
  3. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe ein erster Spannungsteiler ist und die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe ein zweiter Spannungsteiler ist.
  4. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 3, wobei die Sekundärerdverbindung einen Backuppfad zu der Erde für das Erdungsverlust-Erfassungssystem vorsieht.
  5. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 3, das weiterhin einen zweiten Transistorschalter umfasst, der zwischen der Referenzspannungsquelle einerseits und dem ersten Spannungsteiler und dem zweiten Spannungsteiler andererseits angeordnet ist, wobei der zweite Transistorschalter eine Aktivierung des Erdungsverlust-Erfassungssystems bei Bedarf erlaubt.
  6. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Spannungsabfall von weniger als 0,5 Volt von der internen Erde zu der Primärerdverbindung über den ersten Schalter während des normalen Betriebs in einem Fahrzeug auftritt, wenn kein Erdungsverlust gegeben ist und Strom von der internen Erde zu der Primärerdverbindung fließt.
  7. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Erdungsverlust an der Primärerdverbindung einen Abfall der zweiten Ausgabespannung verursacht.
  8. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 7, wobei ein erster Strom durch den ersten Schalter zu der internen Erde fließt.
  9. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 8, wobei das Diodensystem eine erste Diode und eine zweite Diode in Reihe umfasst.
  10. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Erdungsverlust an der Sekundärerdverbindung einen Anstieg der zweiten Ausgabespannung zu einem Wert der Referenzspannung plus oder minus 10% verursacht.
  11. Erdungsverlust-Erfassungssystem nach Anspruch 1, das weiterhin einen dritten Transistorschalter, der den ersten Schalter steuert, umfasst.
  12. Verfahren zum Bestimmen eines Erdungsverlusts durch ein Erdungsverlust-Erfassungssystem, das umfasst: eine Referenzspannungsquelle, die eine Referenzspannung vorsieht, eine Primärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer primären Erde verbunden zu werden, eine Sekundärerdverbindung, die ausgebildet ist, um mit einer sekundären Erde verbunden zu werden, eine interne Erde, und eine kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit, die ein mehrstufiges Signal für das Steuern von elektronischen Einrichtungen ausgibt, wobei die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit zwischen der Referenzspannungsquelle einerseits und der Primärerdverbindung und der Sekundärerdverbindung andererseits angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist, wobei das mehrstufige Signal eine erste Ausgabespannung und eine zweite Ausgabespannung enthält, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Messen der ersten Ausgabespannung und der zweiten Ausgabespannung, nachdem das Erdungsverlust-Erfassungssystem in einem Zielsystem installiert wurde, b) Bestimmen, dass die Primärerdverbindung von der primären Erde getrennt ist, wenn die zweite Ausgabespannung niedriger als eine zweite vorbestimmte Schwellwertspannung ist, c) Trennen der internen Erde von der Primärerdverbindung, wenn die zweite Ausgabespannung unter die zweite vorbestimmte Schwellwertspannung gefallen ist, d) Bestimmen, dass die Primärerdverbindung von der Erde getrennt ist, wenn die erste Ausgabespannung höher als eine dritte vorbestimmte Schwellwertspannung ist, und e) Wiederverbinden der Primärerdverbindung mit der primären Erde, wenn die erste Ausgabespannung nicht über der dritten vorbestimmten Schwellwertspannung ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die kombinierte Erdungsintegrität-Überwachungseinheit umfasst: eine erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe, die die erste Ausgabespannung ausgibt, wobei die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe zwischen der Primärerdverbindung und der Referenzspannungsquelle angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist, und eine zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe, die die zweite Ausgabespannung ausgibt, wobei die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe zwischen der Sekundärerdverbindung und der Referenzspannungsquelle angeordnet ist und elektrisch mit diesen verbunden ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die erste Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe ein erster Spannungsteiler ist und die zweite Erdungsverbindungsintegrität-Überwachungsstufe ein zweiter Spannungsteiler ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Sekundärerdverbindung einen Backuppfad zu der Erde für das Erdungsverlust-Erfassungssystem vorsieht.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Erdungsverlust-Erfassungssystem weiterhin einen ersten Schalter umfasst, der zwischen der Primärerdverbindung und der internen Erde derart angeordnet ist, dass sich der erste Schalter in Reaktion auf einen Verlust der Verbindung zu der primären Erde öffnet, was durch eine Statusänderung in dem mehrstufigen Signal angegeben wird.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Erdungsverlust-Erfassungssystem weiterhin einen zweiten Transistorschalter umfasst, der zwischen der Referenzspannungsquelle einerseits und dem ersten Spannungsteiler und dem zweiten Spannungsteiler andererseits angeordnet ist, wobei der zweite Transistorschalter eine Aktivierung des Erdungsverlust-Erfassungssystems bei Bedarf erlaubt.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei ein Erdungsverlust an der Primärerdverbindung einen Abfall der zweiten Ausgabespannung verursacht, wobei ein erster Strom durch den ersten Schalter zu der internen Erde fließt.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Erdungsverlust-Erfassungssystem weiterhin ein Diodensystem umfasst, das zwischen der Sekundärerdverbindung und der internen Erde angeordnet ist, wobei das Diodensystem ausgerichtet ist, um einen Fluss von der internen Erde zu der Sekundärerdverbindung unter einer Vorwärtsvorspannung zu erlauben.
  20. Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin das Bestimmen, dass die Sekundärerdverbindung von der Erde getrennt ist, wenn die zweite Ausgabespannung höher als eine erste vorbestimmte Schwellwertspannung ist, vor dem Schritt b) umfasst.
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