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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Erdschluss-Erfassungsvorrichtung, bei der ein fliegender Kondensator Verwendung findet.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In einem Hybridautomobil, das mit einer Maschine und einem Elektromotor als Antriebsquellen ausgestattet ist, und in Elektroautos wird eine auf einer Fahrzeugkarosserie montierte Batterie geladen und die Antriebskraft mit Hilfe der von der Batterie zugeführten elektrischen Energie erzeugt. Im Allgemeinen ist der batteriebezogene Stromkreis als Hochspannungsschaltkreis konfiguriert, der hohe Spannungen von 200 V oder mehr handhaben kann, wobei der Hochspannungsschaltkreis eine ungeerdete Beschaffenheit hat, die von der Fahrzeugkarosserie elektrisch isoliert ist und als Massebezugspotentialpunkt zur Gewährleistung der Sicherheit dient.
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In einem Fahrzeug, das mit einer ungeerdeten Hochspannungsbatterie ausgestattet ist, ist eine Erdschluss-Erfassungsvorrichtung zur Überwachung eines Isolationszustandes (Erdschlusses) zwischen einem System mit einer Hochspannungsbatterie, insbesondere einem Hauptstromversorgungssystem von der Hochspannungsbatterie zu dem Motor und zur Fahrzeugkarosserie vorgesehen. Für die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung wird ein Verfahren mit einem Kondensator, einem so genannten fliegenden Kondensator, verwendet.
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8 ist ein Schaltungsbeispiel für eine konventionelle Erdschluss-Erfassungsvorrichtung eines Verfahrens mit fliegendem Kondensator. Wie in der Zeichnung dargestellt, ist die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 400 an eine ungeerdete Hochspannungsbatterie 300 angeschlossen und erfasst einen Erdschluss eines Systems, das mit einer Hochspannungsbatterie 300 ausgestattet ist. Hier ist ein Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und der Erde durch RLp und ein Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrodenseite und der Erde durch RLn dargestellt.
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Wie in dieser Zeichnung dargestellt, verfügt die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 400 über einen als fliegenden Kondensator arbeitenden Erfassungskondensator C1. Um einen Messweg zu schalten und das Laden und Entladen des Erfassungskondensators C1 zu steuern, sind zudem vier Schaltelemente S1 bis S4 aus einem optischen MOS-FET um den Erfassungskondensator C1 ausgebildet.
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Bei der Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 400 wird, um die Isolationswiderstände RLp und RLn zu erfassen, die Messperiode der VO-Messperiode → Vcn-Messperiode → V0-Messperiode → Vcp-Messperiode als ein Zyklus wiederholt. In beliebigen Messperioden wird nach dem Aufladen des Erfassungskondensators C1 mit der zu messenden Spannung die Ladespannung des Erfassungskondensators C1 gemessen. Anschließend wird der Erfassungskondensator C1 für die nächste Messung entladen.
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In der VO-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die der Spannung der Hochspannungsbatterie 300 entspricht. Aus diesem Grund werden die Schaltelemente S1 und S2 eingeschaltet, die Schaltelemente S3 und S4 ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 geladen. Das heißt, wie in 9A dargestellt, dienen die Hochspannungsbatterie 300, ein Widerstand R1 und der Erfassungskondensator C1 als der Messweg.
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Bei der Messung einer Ladespannung des Erfassungskondensators C1, wie in 9B dargestellt, werden die Schaltelemente S1 und S2 ausgeschaltet, die Schaltelemente S3 und S4 eingeschaltet und führt die Steuervorrichtung 420 die Abtastung durch. Daraufhin wird der Erfassungskondensator C1 über denselben Weg entladen. Bei der Messung der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 ist ein Vorgang, bei dem der Erfassungskondensator C1 entladen wird, mit einer anderen Messperiode vergleichbar.
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In der Vcn-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die einen Einfluss des Isolationswiderstandes RLn widerspiegelt. Aus diesem Grund werden die Schaltelemente S1 und S4 eingeschaltet, die Schaltelemente S2 und S3 ausgeschaltet und der Erfassungskondensator C1 geladen. Das heißt, wie in 10A dargestellt, dienen die Hochspannungsbatterie 300, der Widerstand R1, der Erfassungskondensator C1, ein Widerstand R4, Erde und ein Isolationswiderstand RLn als Messweg.
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In der Vcp-Messperiode wird eine Spannung gemessen, die den Einfluss des Isolationswiderstandes RLp widerspiegelt. Aus diesem Grund werden die Schaltelemente S2 und S3 eingeschaltet, die Schaltelemente S1 und S4 ausgeschaltet und der Kondensator C1 geladen. Das heißt, wie in 10B dargestellt, dienen die Hochspannungsbatterie 300, der Isolationswiderstand RLp, Erde, der Widerstand R3, der Widerstand R1 und der Erfassungskondensator C1 als Messweg.
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Es ist bekannt, dass man (RLp × RLn) / (RLp + RLn) auf der Grundlage von (Vcp + Vcn) /V0, berechnet aus V0, Vcn, Vcp, die man während dieser Messperioden erhält, erhalten kann. Aus diesem Grund kann die Steuervorrichtung 420 in der Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 400 die Isolationswiderstände RLp und RLn durch Messung von V0, Vcn und Vcp erfassen. Wenn die Isolationswiderstände RLp und RLn unter einen vorgegebenen Bezugspegel sinken, tritt ein Erdschluss auf, der dann einen Alarm auslöst.
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Daneben werden, wie in 9A, 9B und 10A, 10B dargestellt, das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 eines positivelektrodenseitigen Stromleitungssystems 301 nicht gleichzeitig eingeschaltet und das Schaltelement S2 sowie das Schaltelement S4 eines negativelektrodenseitigen Stromleitungssystems 302 nicht gleichzeitig eingeschaltet. Das heißt, das Schaltelement S1 und das Schaltelement S3 werden exklusiv geschaltet, und das Schaltelement S2 und das Schaltelement S4 werden exklusiv geschaltet.
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Unter Konzentration auf diesen Punkt wird in der Patentliteratur 1, wie in 11 dargestellt, eine Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 500 beschrieben, bei der ein positivseitiger Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 511 als Schaltelement der positivelektrodenseitigen Stromleitung 301 und ein negativseitiger C-Kontaktschalter 512 als Schaltelement der negativelektrodenseitigen Stromleitung 302 verwendet wird. Der C-Kontaktschalter besteht beispielsweise aus einem mechanischen Hochspannungs-Kleinsignalrelais oder Reed-Relais, wodurch die Kosten für die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 aufgrund der geringeren Kosten im Vergleich zu dem optischen MOS-FET gesenkt werden.
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Literaturverzeichnis
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Patent-Literatur
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Patentliteratur 1:
JP-A-2018-128320 -
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 400 mit vier optischen MOS-FETs, die in 8 dargestellt sind, kann einen Zustand bilden, in dem der Erfassungskondensator C1 sowohl von der Batterie 300 als auch von der Erde getrennt ist, indem sämtliche Schalter ausgeschaltet werden.
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Andererseits ist der Kontakt c, der ein gemeinsamer Kontakt in dem C-Kontaktschalter ist, entweder mit einem Kontakt a oder einem Kontakt b verbunden, wobei es keinen neutralen Aus-Zustand gibt. Aus diesem Grund ist in der Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 500 mit dem in 11 dargestellten C-Kontaktschalter jeder Pol des Erfassungskondensators C1 entweder mit der Batterie 300 (Ladeseite) oder mit der Erdungsseite (Messseite) verbunden. Daher ist es nicht möglich, den Ladevorgang vorübergehend zu unterbrechen, während die Ladung gehalten wird. Der C-Kontaktschalter ist preiswerter als der optische MOS-FET, die Reaktionsgeschwindigkeit ist dagegen langsamer.
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Aus diesem Grund ist die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 500 mit dem C-Kontaktschalter vorübergehend nicht geeignet für den Vorgang des Stoppens des Ladens und des Wiederbeginns des Ladens nach der Messung. Dies liegt daran, dass die Entladungsmenge der in der Batterie geladenen Ladung bei der Wiederaufnahme des Ladevorgangs zunimmt.
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Die Wiederaufnahme des Ladevorgangs nach vorübergehender Unterbrechung des Ladens wird nicht in der oben beschriebenen Basismessung verwendet, kann aber funktional erweitert werden, wenn beispielsweise während der Messperiode von Vcn und Vcp eine Zwischenmessung und eine Messwerterweiterung ausgeführt wird.
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Die Zwischenmessung ist hier eine Verarbeitung, bei der die Ladespannung des Erfassungskondensators C1 während der ursprünglichen Ladezeit gemessen wird. Wenn der Messwert der Zwischenmessung den Referenzwert aufgrund einer Abnahme des Isolationswiderstandes usw. überschreitet, kann durch die Aufhebung der Nachladung eine unnötige Hochspannungsanlegung vermieden und der Erdschluss frühzeitig bestimmt werden. Wenn der Zwischenmesswert den Referenzwert nicht überschreitet, wird der Ladevorgang dagegen wieder aufgenommen und bis zum Erreichen der ursprünglichen Ladezeit fortgesetzt, worauf die Messung ausgeführt werden kann.
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Darüber hinaus ist die Messerweiterung ein Verfahren zur Erhöhung des Ladeumfangs des Erfassungskondensators C1 durch Hinzufügen einer Ladezeit, wenn der nach dem Ablauf der ursprünglichen Ladezeit erhaltene Messwert sehr klein ist. Im Allgemeinen wird der Isolationswiderstand bei sehr kleinen Messwerten (beispielsweise 100 mV oder weniger) nur als groß angesehen.
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Da jedoch je nach System der Messwert manchmal auch bei einem Isolationsversagen aufgrund spezifischer Bedingungen 0 V betragen kann, muss bisweilen unterschieden werden, ob der kleine Messwert auf den großen Isolationswiderstand oder auf den spezifischen Zustand des Systems zurückzuführen ist. In einem derartigen Fall ermöglicht die Erhöhung des Ladeumfangs des Erfassungskondensators C1 durch die Messwerterweiterung eine genauere Erfassung der Situation.
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Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, die Ladung in einer Erdschluss-Erfassungsvorrichtung, in der ein fliegender Kondensator verwendet und der Messweg durch einen C-Kontaktschalter geschaltet wird, zu pausieren, während die Ladung gehalten wird.
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Zur Lösung der oben genannten Probleme umfasst die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die an eine ungeerdete Batterie angeschlossen ist, den Isolationswiderstand eines mit einer Batterie versehenen Systems schätzt und einen Erdschluss erkennt: einen Kondensator, der als fliegender Kondensator arbeitet; zwei C-Kontaktschalter, die einen V0-Ladeweg, der die Batterie und den Kondensator umfasst, einen Vcn-Ladeweg, der die Batterie, einen negativseitigen Isolationswiderstand, der ein Isolationswiderstand zwischen einer negativen Seite der Batterie und Erde ist, und den Kondensator umfasst, einen Vcp-Ladeweg, der die Batterie, einen positivseitigen Isolationswiderstand, der ein Isolationswiderstand zwischen einem positivseitigen Isolationswiderstand der Batterie und Erde ist, und den Kondensator umfasst, und einen Messweg schalten, der sowohl einer Ladespannungsmessung als auch einem Entladen des ersten Kondensators dient; und einen optischen MOS-FET, der den Ladungszufluss zu dem und den Ladungsabfluss von dem Kondensator blockieren kann.
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Dabei können der Kondensator und der optische MOS-FET zwischen gemeinsame Kontakte der beiden C-Kontaktschalter in Reihe geschaltet sein.
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Außerdem ist eine Steuereinheit zum Steuern der beiden C-Kontaktschalter und des optischen MOS-FETs vorgesehen. Die Steuereinheit kann den Vcn-Ladeweg oder den Vcp-Ladeweg auf den Messweg schalten und den optischen MOS-FET ausschalten, und wenn ein Wert der erfassten Ladespannungsmessung kleiner oder gleich einem vorbestimmten Referenzwert ist, den Weg zurück auf den Vcn-Ladeweg oder den Vcp-Ladeweg schalten und den optischen MOS-FET einschalten.
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Wenn dann der Wert der erfassten Ladespannungsmessung größer als der vorbestimmte Referenzwert ist, kann die Steuereinheit den optischen MOS-FET einschalten, um den Kondensator zu entladen.
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Weiterhin kann die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung eine Steuereinheit zum Steuern der beiden C-Kontaktschalter und des optischen MOS-FETs enthalten und beim Schalten eines oder beider C-Kontaktschalter den optischen MOS-FET unmittelbar vor dem Schalten ausschalten und den MOS-FET, nachdem das Schalten abgeschlossen ist, wieder einschalten.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einer Erdschluss-Erfassungsvorrichtung, die einen fliegenden Kondensator und einen Schaltmessweg durch einen C-Kontaktschalter verwendet, das Laden pausiert werden, während die Ladung gehalten wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration einer Erdschluss-Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 2 ist ein Zeitgabediagramm der grundlegenden Messvorgänge;
- 3 ist ein Flussdiagramm für die Erläuterung von Zwischenmessungen;
- 4 ist ein Zeitgabediagramm zur Erläuterung von Zwischenmessungen;
- 5 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Messwerterweiterung;
- 6 ist ein Zeitgabediagramm zur Erläuterung der Messwerterweiterung;
- 7 ist ein Zeitgabediagramm, das eine Steuerung zur Verbesserung der Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge des C-Kontaktschalters erklärt;
- 8 ist ein Diagramm, das ein Schaltungsbeispiel für eine konventionelle Erdschluss-Erfassungsvorrichtung eines Verfahrens mit fliegendem Kondensator zeigt;
- 9A und 9B sind Diagramme, die einen Messweg in einer VO-Messperiode zeigen;
- 10A und 10B sind Diagramme, die einen Messweg in einer Vcn-Messperiode und einer Vcp-Messperiode zeigen; und
- 11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Schaltung einer Erdschluss-Erfassungsvorrichtung zeigt, bei der ein C-Kontaktschalter Verwendung findet.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild, das den Aufbau einer Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 zeigt, die mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Zusammenhang steht. Die in dieser Zeichnung gezeigte Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 ist eine Vorrichtung vom Typ eines fliegenden Kondensators, die einen Erdschluss des Systems erkennt, das an eine ungeerdete Hochspannungsbatterie 300 angeschlossen ist, und in der die Hochspannungsbatterie 300 vorgesehen ist. Die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 wird von einer externen Steuervorrichtung gesteuert, die eine Host-Vorrichtung ist (nicht abgebildet).
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Hier ist ein Isolationswiderstand zwischen einer positiven Elektrodenseite der Hochspannungsbatterie 300 und der Erde als RLp und ein Isolationswiderstand zwischen einer negativen Elektrodenseite und der Erde als RLn ausgedrückt. Hochspannung bedeutet eine höhere Spannung als eine Niederspannungsbatterie (typischerweise 12V) für den Antrieb verschiedener Geräte in einem Fahrzeug (Lampe, Scheibenwischer), wobei die Hochspannungsbatterie 300 eine Batterie ist, die für den Antrieb des Fahrzeugs verwendet wird.
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Die Hochspannungsbatterie 300 besteht aus einer wiederaufladbaren Batterie, wie beispielsweise einer Lithium-Ionen-Batterie, die sich über eine Hochspannungs-Sammelschiene (nicht abgebildet) entlädt und einen über einen Wechselrichter o.ä. angeschlossenen Elektromotor antreibt. Bei der Regeneration oder Anschluss an eine Ladeeinrichtung erfolgt das Laden über eine Hochspannungssammelschiene.
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Zwischen einer positiven Stromleitung 301 und einer Erdungselektrode und zwischen einer negativen Stromleitung 302 und der Erdungselektrode der Hochspannungsbatterie 300 sind die Kondensatoren CYp und CYn, Y-Kondensatoren genannt, angeschlossen, um ein hochfrequentes Rauschen einer Stromquelle zu beseitigen oder einen Betrieb zu stabilisieren. Auf den Y-Kondensator kann jedoch verzichtet werden.
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Wie in dieser Zeichnung dargestellt, ist die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 mit einem Erfassungskondensator C1, der als fliegender Kondensator arbeitet, und einer Steuervorrichtung 120, die aus einem Mikrocomputer oder ähnlichem besteht, ausgestattet. Die Steuervorrichtung 120 führt durch Ausführen eines vorab eingebauten Programms verschiedene für die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 erforderliche Steuerungen aus, wie beispielsweise die später zu erwähnende Schaltverarbeitung.
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In der Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 wird ein positivelektrodenseitiger C-Kontaktschalter 111 als Schaltelement des positiven Stromversorgungsleitungssystems 301 und ein negativseitiger C-Kontaktschalter 112 als Schaltelement des negativen Stromversorgungsleitungssystems 302 verwendet. Der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 können beispielsweise aus einem mechanischen Hochspannungs-Kleinsignalrelais oder einem Reed-Relais bestehen. Darüber hinaus wird in der Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 zusätzlich zu den beiden C-Kontaktschaltern 111 ein optischer MOS-FET 113 verwendet.
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Sowohl der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 als auch der negativseitige C-Kontaktschalter 112 haben einen gemeinsamen Kontakt c, der auf der Seite des Erfassungskondensators C1 angeordnet ist. Insbesondere ist der gemeinsame Kontakt c des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 mit dem Erfassungskondensator C1 über eine Parallelschaltung aus einem Weg einer Diode D1 und eines Widerstands R1 und einem Weg eines Widerstands R2 und einer Diode D2 verbunden, wobei der gemeinsame Kontakt c des negativseitigen C-Kontaktschalters 112 mit dem anderen Ende des Erfassungskondensators C1 verbunden ist. Die als Ladeweg dienende Diode D1 ist in einer Richtung angeschlossen, die von dem positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 zu dem Erfassungskondensator C1 positiv wird, und die Diode D2, die als Weg während des Entladens dient, ist in umgekehrter Richtung angeschlossen. Der Widerstand R2 dient als Entladewiderstand.
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Der optische MOS-FET 113 ermöglicht die Erregung/Unterbrechung des Lade-/Entladeweges mit hoher Geschwindigkeit und ist zur Bildung eines Ladungshaltezustands des Erfassungskondensators C1 zwischen den gemeinsamen Kontakt c des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 und den gemeinsamen Kontakt c des negativseitigen C-Kontaktschalters 112 in Reihe geschaltet.
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In dem Beispiel dieser Zeichnung ist der optische MOS-FET 113 zwischen den gemeinsamen Kontakt c des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 und eine Parallelschaltung mit der Diode D1 und der Diode D2 geschaltet. Er kann jedoch zwischen die Parallelschaltung mit der Diode D1 und der Diode D2 und dem Erfassungskondensator C1 oder dem Erfassungskondensator C1 und dem gemeinsamen Kontakt c des C-Kontaktschalters 112 geschaltet sein.
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Ein Kontakt a des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 ist über einen Widerstand Ra mit der positivseitigen Isolationswiderstands-Versorgungsleitung 301 verbunden, und ein Kontakt a des negativseitigen C-Kontaktschalters 112 ist über einen Widerstand Rb mit der positivelektrodenseitigen Stromleitung 3 verbunden. Das heißt, jeder C-Kontaktschalter hat den Kontakt a auf der Seite der Hochspannungsbatterie 300 (normalerweise geöffnet).
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Ein Kontakt b des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 ist mit einem Widerstand R3 verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Ein Kondensator C2, dessen eines Ende geerdet ist, ist mit dem Widerstand R3 verbunden, und eine in dem Widerstand R3 erzeugte Spannung wird von der Steuervorrichtung 120 gemessen. Das andere Ende des Kontaktes b des negativseitigen C-Kontaktschalters 112 ist mit einem Widerstand R4 verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Das heißt, bei jedem C-Kontaktschalter ist der Kontakt b auf der Seite der Steuervorrichtung 120 (Erdungsseite) (normalerweise geschlossen).
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Auf der Seite der Hochspannungsbatterie 300 können jedoch beide C-Kontaktschalter normal geschlossen sein, oder ein C-Kontaktschalter der Seite der Hochspannungsbatterie 300 kann normal geschlossen sein.
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Wie in 1 dargestellt, werden der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111, der negativseitige C-Kontaktschalter 112 und der optische MOS-FET 113 unabhängig voneinander durch die Steuervorrichtung 120 geschaltet und gesteuert. Durch unabhängiges Schalten und Steuern des positivseitigen Isolationswiderstands-C-Kontaktschalters 111 und des negativseitigen C-Kontaktschalters 112 lädt oder entlädt die Steuervorrichtung 120 den Erfassungskondensator C1 und misst die Ladespannung. Durch Ausschalten des optischen MOS-FET 113 schaltet sie zudem den Lade-/Entladeweg ab.
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Insbesondere wird bei einem grundlegenden Messvorgang, bei dem die V0-Messperiode → Vcn-Messperiode → V0-Messperiode → Vcp-Messperiode als ein Zyklus eingestellt ist, wie in der Zeitgabetabelle von 2 dargestellt, der optische MOS-FET 113 immer eingeschaltet und das folgende Schalten ausgeführt.
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Während der VO-Messperiode werden auch der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf die Kontakt-a-Seite (Batterieseite) geschaltet, wodurch ein Messweg der Hochspannungsbatterie 300, des Widerstands Ra, des Widerstands R1, des Erfassungskondensators C1 und des Widerstands Rb (V0-Weg in der Zeichnung) ausgebildet wird.
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Beim Messen der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 werden zudem der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf eine Kontakt b-Seite (Erdungsseite) (Messentladung in der Zeichnung) geschaltet. Anschließend wird der Erfassungskondensator C1 auf demselben Weg entladen. Die Vorgänge beim Messen der Ladespannung des Erfassungskondensators C1 und beim Entladen sind in anderen Messperioden gleich.
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In der Vcn-Messperiode wird der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 auf die Kontakt-a-Seite (Batterieseite) und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf die Kontakt-b-Seite (Masseseite) geschaltet, wodurch ein Messweg der Hochspannungsbatterie 300, des Widerstands Ra, des Widerstands R1, des Erfassungskondensators C1, des Widerstands R4, der Erde und des Isolationswiderstandes RLn (Vcn-Weg in der Zeichnung) ausgebildet wird.
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In der Vcp-Messperiode wird der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 auf die Kontakt-b-Seite (Erdungsseite) und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf die Kontakt-a-Seite (Batterieseite) geschaltet, wodurch ein Messweg der Hochspannungsbatterie 300, des Isolationswiderstandes RLp, der Erde, des Widerstands R3, des Widerstands R1, des Erfassungskondensators C1 und des Widerstands Rb (Vcp-Weg in der Zeichnung) ausgebildet wird.
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Andererseits kann beim Ausführen der Zwischenmessung und der Messerweiterung funktional während der Messperiode von Vcn und Vcp beispielsweise folgender Vorgang ausgeführt werden. Zunächst wird dies bei der Durchführung der Zwischenmessung mit Bezug auf das in 3 gezeigte Flussdiagramm und das in 4 gezeigte Zeitgabediagramm beschrieben.
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Um Vcn oder Vcp zu messen, werden der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf den Ladeweg des Vcn-Weges oder des Vcp-Weges geschaltet (3: S101, 4: t1).
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Und während der Ladezeit werden der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf den Messweg geschaltet und die Zwischenmessung gestartet (3: S102, 4: t2). Um die Ladung des Kondensators C1 zu halten, wird der optische MOS-FET 113 nach dem Start der Messung abgeschaltet (S104).
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Wenn der bei der Zwischenmessung bezogene Messwert den Referenzwert nicht überschreitet (S105: Nein), wird er unter der Annahme, dass keine Anomalie auftritt, wieder auf den Ladeweg geschaltet und der optische MOS-FET 113 eingeschaltet (S106) und der Ladevorgang wieder aufgenommen. Und nach einer vorgegebenen Ladezeit wird auf den Messweg geschaltet (S107) und Vcn oder Vcp gemessen (S108).
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Wenn andererseits der bei der Zwischenmessung bezogene Messwert den Referenzwert überschreitet (S105: Ja), wird unter der Annahme, dass eine Anomalie aufgetreten ist, die Verarbeitung der Anomalie ohne Wiederaufnahme der Messung ausgeführt (S109). Der Ladungsumfang A in 4 stellt ein Beispiel für die Änderung des Ladungsumfangs dar, wenn keine Anomalie aufgetreten ist, und der Ladungsumfang B ein Beispiel für die Änderung des Ladungsumfangs, wenn eine Anomalie im Vcn-Weg auftritt.
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Als nächstes wird die Messwerterweiterung unter Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Flussdiagramm und das in 6 dargestellte Zeitgabediagramm beschrieben. Um Vcn oder Vcp zu messen, werden der positivseitige Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter 111 und der negativseitige C-Kontaktschalter 112 auf den Ladeweg des Vcn-Weges oder des Vcp-Weges geschaltet (5: S201, 6: t1).
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Beim Umschalten auf den Messweg wird nach Ablauf einer vorgegebenen Ladezeit (5: S202, 6: t2) die Messung von Vcn oder Vcp gestartet (S203). Um die Ladung des Erfassungskondensators C1 zu halten, wird der optische MOS-FET 113 als Reaktion auf den Start der Messung abgeschaltet (S204).
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Um festzustellen, ob die Messerweiterung notwendig ist oder nicht, wird bestimmt, ob der Messwert ein winziger Wert ist, der als 0 V (beispielsweise 100 mV oder weniger) angesehen werden kann (S205). Wenn nicht (S205: Nein), wird die Messerweiterung nicht ausgeführt, und der bezogene Wert als Messwert für Vcn oder Vcp festgelegt. Und der optische MOS-FET wird eingeschaltet, um den Erfassungskondensator C1 zu entladen (S209). Der Vcn-Weg in 6 zeigt ein Beispiel, wenn die Messerweiterung nicht erforderlich ist, und der Vcp-Weg zeigt ein Beispiel, wenn die Messerweiterung ausgeführt wird.
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Wenn der gemessene Wert hingegen der winzige Wert ist (S205: Ja), werden die Schalter auf den Ladeweg zur Durchführung der Messerweiterung eingestellt und der optische MOS-FET eingeschaltet (5: S206, 6: t3). Dadurch wird der Ladevorgang in einem Zustand fortgesetzt, in dem die Ladung des Erfassungskondensators beibehalten wird.
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Anschließend werden nach Ablauf einer vorgegebenen Verlängerungszeit die Schalter auf den Messweg gesetzt (5: S207, 6: t4) und wird die genauere Situation durch Messung erfasst (S208). Der Erfassungskondensator C1 wird nach der Messung entladen (5: S209, 6: t4).
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Da der C-Kontaktschalter eine mechanische Kontaktkonfiguration ist, gibt es daneben eine Grenze für die Anzahl der Öffnungs- und Schließfestigkeit. Insbesondere ist die Auswirkung auf die Schaltfestigkeit umso größer, je größer der Erregerstrom und die angelegte Spannung zum Zeitpunkt des Schaltens sind. Um die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge zu verbessern, kann daher der optische MOS-FET 113 verwendet werden.
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In diesem Fall wird der MOS-FET 113, wie in der Zeittabelle von 7 dargestellt, beim Schalten eines oder beider C-Kontaktschalter kurz vor dem Schalten des C-Kontaktschalters ausgeschaltet und nach dem vollständigen Schalten des C-Kontaktschalters wieder eingeschaltet.
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Dies ermöglicht einen nicht erregten Zustand, wenn der C-Kontaktschalter geschaltet wird, wodurch eine elektrische Verschlechterung unterdrückt und die Anzahl der Öffnungs- und Schließvorgänge verbessert wird. Darüber hinaus verbessert die Reduzierung des Ladungsumfangs aufgrund der Reaktionsgeschwindigkeit des C-Kontaktschalters die Messgenauigkeit.
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Zudem hat die Erdschluss-Erfassungsvorrichtung 100 dieser Ausführungsform, da sie mit dem optischen MOS-FET 113 ausgestattet ist, der den Lade- und Entladeweg unterbrechen kann, die Wirkung der Verbesserung der Sicherheit in einem Notfall, wie etwa dem Versagen des C-Kontaktschalters.
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Da die Ladung des Erfassungskondensators C1 zwischengespeichert werden kann, hat der Erfassungskondensator C zudem eine Wiederauffrischfunktion oder ähnliches, wenn ein elektrischer Feldkondensator für den Erfassungskondensator C1 verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Erdschluss-Erfassungsvorrichtung
- 111
- positivseitiger Isolationswiderstands-C-Kontaktschalter
- 112
- negativseitiger C-Kontaktschalter
- 113
- optischer MOS-FET
- 120
- Steuervorrichtung
- 300
- Hochspannungsbatterie
- 301
- positive Stromleitung
- 302
- Negative Stromleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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