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GEBIET DER TECHNIK
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Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung von Kraftfahrzeug-Stromversorgungssystemen und den Zugriff durch die Benutzer auf die durch diese bereitgestellte Stromversorgung.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Fahrzeuge können Energiespeichersysteme (z. B. Batterien) beinhalten, die eine Stromversorgung für den Antrieb über elektrische Maschinen bereitstellen. Sie können auch Energiespeichersysteme beinhalten, die Benutzern über eine Steckdose eine Stromversorgung bereitstellen. Das heißt, ein Benutzer kann einen Verbraucher in sein Fahrzeug einstecken.
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Fehlerstromschutzschalter werden manchmal an Steckdosen verwendet. Der Fehlerstromschutzschalter ist in die Steckdose integriert und verfolgt den Stromfluss im Schaltkreis, um Schwankungen in Echtzeit zu erfassen. Wenn er eine Änderung des elektrischen Flusses in dem Schaltkreis erkennt, unterbricht er den Fluss von Elektrizität.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Steckdose, eine Stromquelle, einen Transformator, der elektrisch zwischen die elektrische Steckdose und die Stromquelle geschaltet ist, und eine Schaltungsanordnung, um einen Wert zu erhalten, der einen Widerstand zwischen der elektrischen Steckdose und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angibt. Das Stromversorgungssystem beinhaltet zudem eine erste Steuerung, um selektiv einen direkten elektrischen Pfad parallel zu dem Transformator und zwischen der elektrischen Steckdose und der Stromquelle herzustellen, sodass der Widerstand während des Vorhandenseins des direkten elektrischen Pfades niedriger und während des Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades höher ist, vorausgesetzt, die elektrische Steckdose ist während des Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades galvanisch von der Stromquelle isoliert.
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Ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters eines Kraftfahrzeugs beinhaltet das Herstellen eines direkten elektrischen Pfades parallel zu einem Transformator des Wechselrichters und zwischen einer elektrischen Steckdose des Kraftfahrzeugs und einer Stromquelle des Kraftfahrzeugs als Reaktion auf eine Benutzereingabe. Der Transformator ist elektrisch zwischen die elektrische Steckdose und die Stromquelle geschaltet. Das Verfahren beinhaltet zudem das selektive Verhindern eines Stromflusses von der Stromquelle zu dem Transformator entsprechend den Widerstandswerten zwischen der Steckdose und einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs, das eine gemeinsame Masse mit der Stromquelle hat, während des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades.
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Ein Fahrzeug-Stromversorgungssystem beinhaltet einen Wechselrichter zur Umwandlung von Gleichstrom aus einer Stromquelle in Wechselstrom für eine Steckdose. Der Wechselrichter beinhaltet einen Transformator, der elektrisch zwischen die Stromquelle und die Steckdose geschaltet ist, ein Widerstandselement, das über einen Kommutator selektiv elektrisch parallel zu dem Transformator verbunden wird, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle und der Steckdose herzustellen, und eine Steuerung, um dem Kommutator selektiv entsprechend den Werten, die den Widerstand zwischen der Stromquelle und der Steckdose vor und nach dem Schließen des Kommutators angeben, zu befehlen, sich zu schließen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Stromversorgungssystems.
- 2 bis 4 sind Beispiele für angezeigte Ausgänge, die der Benutzerschnittstelle des Fahrzeug-Stromversorgungssystems aus 1 zugeordnet sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Detaillierte Ausführungsformen sind in der vorliegenden Schrift offenbart. Sie sind jedoch lediglich Beispiele und können in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu. Einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. In dieser Schrift offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details sind nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns.
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Einige Fahrzeuge können mit Wechselstrom(alternating current - AC)-Stromversorgungssystemen ausgestattet sein, in denen Kunden Geräte anschließen können, die AC-Strom erfordern, ähnlich dem Netz an AC-Haushaltssteckdosen. Bestimmte fahrzeuginterne AC-Stromversorgungssysteme können dazu ausgestaltet sein, relativ kleine Lasten, wie etwa 150 W oder 400 W, über eine oder zwei Steckdosen zu unterstützen, die nur aus dem Inneren des Fahrzeugs zugänglich sind.
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Neuere AC-Stromversorgungssysteme für Fahrzeuge können jedoch höhere AC-Leistungsniveaus, wie etwa 2 kW, bereitstellen und mehrere Steckdosen bereitstellen, auf die von innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zugegriffen werden kann. Diese Systeme, die mehr Strom bereitstellen können, ermöglichen es den Kunden zum Beispiel, Elektrowerkzeuge und dergleichen anzuschließen. Elektrowerkzeuge können einen Metallrahmen aufweisen, und wenn dieser durch eine unwirksame Isolierung geerdet ist, kann es zu einer Unterbrechung des Erdungssystems kommen, ohne dass der Benutzer dies bemerkt.
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Einige AC-Stromversorgungssysteme beinhalten möglicherweise keine Mechanismen, um den Kunden über bestimmte Probleme im Zusammenhang mit seiner Verwendung von AC-Strom zu benachrichtigen, und ermöglichen es dem Kunden unter Umständen nicht, das AC-Stromversorgungssystem zu prüfen, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu bestätigen. Darüber hinaus stellen Haushaltssteckdosen, die Fehlerstromschutzschalter beinhalten, die damit verbundene Funktionalität bereit. Haushaltssteckdosen, die keine Fehlerstromschutzschalter beinhalten, stellen keine derartige Funktionalität bereit.
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Es kann teuer sein, Fehlerstromschutzschalter für alle Fahrzeugsteckdosen zu verwenden. Und die Verwendung dieser ist unter Umständen nicht praktikabel. Es kann möglich sein, eine Fehlerstromschutzschaltung an einem Ausgang eines Fahrzeug-Wechselrichters anzuordnen, dies kann aber zu anderen Problemen im Fall von verlängerten Drähten oder im Fall mehrerer Spleiße in dem Schaltkreis jenseits der Fehlerstromschutzschaltung führen.
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Hier wird die Verwendung einer galvanischen Isolierung zum Verhindern eines unbeabsichtigten Stromflusses zwischen der Primärseite (z. B. einem niedrigen Gleichstrom(direct current - DC)-Spannungseingang) und der Sekundärseite (z. B. einem Hochspannungs-AC-Ausgang zu verbundenen Vorrichtungen) in Betracht gezogen. Diese galvanische Isolierung isoliert die Funktionsabschnitte des elektrischen Systems, um einen Stromfluss zu verhindern, da kein direkter Leitungspfad zulässig ist. Energie oder Informationen können jedoch weiterhin zwischen den Abschnitten ausgetauscht werden. In einem Beispiel stellt ein Isolations-/Aufwärtstransformator eine Kopplung über einen magnetischen Fluss bereit. Die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators sind nicht miteinander verbunden, was einen Stromfluss zwischen der Niederspannungs- und Hochspannungsseite des Schaltkreises verhindert. Ein Optokoppler an dem Wechselrichter überträgt Informationen durch Lichtwellen. Der Sender (Lichtquelle) und der Empfänger (lichtempfindliche Vorrichtung) sind nicht elektrisch verbunden. Ein Leckageerkennungsschaltkreis misst den Isolationswiderstand zwischen dem Fahrgestell des Fahrzeugs (einschließlich der Niederspannungsschaltungsanordnung) und den Hochspannungsanschlüssen. Wenn die Transformatorisolierung verloren geht, kann er verhindern, dass verschiedene Probleme auftreten. Der Wechselrichter kann sich zum Beispiel abschalten.
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Eine Überwachungseinrichtung für die galvanische Isolierung kann in einem anderen Beispiel den Isolationswiderstand zwischen dem Fahrgestell des Fahrzeugs (einschließlich des DC-Niederspannungseingangs) und Hochspannungsanschlüssen (AC-Hochspannungsausgang zu verbundenen Vorrichtungen) aktiv messen. Eine Prüfeinrichtung für die galvanische Isolierung (durch Strom, Spannung oder Widerstand) kann auch dem internen System und/oder dem Benutzer eine Rückmeldung bereitstellen. Zu diesem Zweck kann eine Schnittstelle ähnlich denjenigen in den Fehlerstromschutzschalter-Steckdosen bereitgestellt werden, um die Stromumwandlung zu beenden, wenn ein Massepfad erkannt wird, um Benutzern zu ermöglichen, zu prüfen, ob der Mechanismus, der Fehler erkennt, ordnungsgemäß funktioniert, und zu erkennen, ob eine fehlerhafte Vorrichtung in das System eingesteckt wurde.
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Durch die Verwendung der Überwachung der galvanischen Isolierung kann in einigen Situationen eine Software-/Hardwarelösung innerhalb des AC-Stromversorgungssystems umgesetzt sein, um das Vorhandensein der Isolierung zwischen der Niederspannungs- und der Hochspannungsseite kontinuierlich zu überwachen. Das AC-Stromversorgungssystem kann seinen Mechanismus prüfen, um galvanische Isolationsverluste vor dem Bereitstellen eines AC-Ausgangs zu erkennen, indem ein Isolationsprüfgerät verwendet wird, das bei Bedarf verwendet werden kann. Wenn festgestellt wird, dass der Mechanismus in der Lage ist, den Fehler durch Isolationsverlust zu erkennen, darf das Modul einen AC-Ausgang bereitstellen. Wenn die anfängliche Einschaltsequenz erfolgreich verläuft, das System aber zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Problem erkennt, während ein AC-Ausgang bereitgestellt wird, kann das System das Bereitstellen des AC-Ausgangs beenden, ein Fehler-Flag setzen, den Benutzer über das Problem benachrichtigen und/oder die Option zum Zurücksetzen des Systems bereitstellen. Wenn das Problem weiterhin besteht, wird der AC-Ausgang in diesem Aktivierungs- oder Schlüsselzyklus möglicherweise nicht zugelassen. Wenn die anfängliche Einschaltsequenz erfolgreich verläuft und sich der Kunde zu einem bestimmten Zeitpunkt dafür entscheidet, auf Stromleckagen zu prüfen (wie in bestimmten Haushaltssteckdosen möglich), kann das AC-Stromversorgungssystem dem Isolationsprüfgerät befehlen, einen Fehler zu gesteuerten Prüfzwecken einzugeben. Wenn festgestellt wird, dass der Mechanismus in der Lage ist, Fehler durch Isolationsverlust zu erkennen, kann das Modul die Stromumwandlung einstellen, bis der Kunde das System zurücksetzt. Wenn während der Prüfung (vor dem Bereitstellen eines AC-Ausgangs oder als Reaktion auf eine Benutzeraufforderung) festgestellt wird, dass der Mechanismus nicht in der Lage ist, den Fehler zu erkennen, kann das Modul in einen fehlerhaften Modus eintreten und in diesem Aktivierungs- oder Schlüsselzyklus keinen AC-Ausgang bereitstellen, eine interne Fehlermeldung einstellen und/oder den Benutzer über das Problem benachrichtigen.
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Somit schlagen bestimmte in dieser Schrift in Betracht gezogene Strategien vor, einen Mechanismus hinzuzufügen, um Massepfade in Automobil-Wechselrichtern zu erkennen, zu prüfen, ob der Mechanismus vor dem Bereitstellen eines AC-Ausgangs oder bei Bedarf funktioniert, und/oder Kunden über Probleme zu benachrichtigen. Dies kann es Benutzern ermöglichen, aktuelle Leckage-Situationen zu prüfen, zu überwachen und über diese benachrichtigt zu werden. Einige AC-Stromversorgungssysteme können somit in der Lage sein, bei Bedarf einen Fehler einzugeben (einen galvanischen Isolationsverlust für Selbstprüfzwecke zu simulieren), um zu bestätigen, dass das System aktiv ist, und in der Lage sein, eine Stromleckage zu erkennen, Isolationsverluste an dem internen AC-Wechselrichtersystem oder extern in Benutzervorrichtungen, die mit dem AC-Systemausgang verbunden sind, zum Erkennen eines Massepfades zu erkennen, den AC-Ausgang abzuschalten, wenn ein galvanischer Isolationsverlust erkannt wurde, um Probleme zu vermeiden, selbst wenn kein Verbraucher verbunden wurde, Isolationsverluste zu melden, um Kunden über Probleme (interne oder externe) zu benachrichtigen, und/oder den AC-Ausgang bei Bedarf wieder zu aktivieren, wenn die Quelle des Isolationsfehlers entfernt wurde.
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Diese Anordnungen können Fehler in drei Zonen erkennen, während Fehlerstromschutzschalter nur Fehler in einer Zone erkennen: Probleme außerhalb des Fahrzeugs. Einige der vorgeschlagenen Systeme können Probleme sogar vor dem Verbinden eines Geräts mit den AC-Steckdosen erkennen. Die erste Zone beinhaltet den Wechselrichter und das DC/AC-Modul. Die Probleme, die erkannt werden können, beinhalten einen kurzgeschlossenen Transformator (DC auf AC) und einen Hochspannungskurzschluss mit der Niederspannungsseite. Die zweite Zone beinhaltet andere fahrzeugseitige Komponenten. Die Probleme, die erkannt werden können, beinhalten einen kurzgeschlossenen Kabelbaum, eine kurzgeschlossene Steckdose und kurzgeschlossene Verbinder an der Batterie, dem Wechselrichter oder den Steckdosen. Die dritte Zone beinhaltet Komponenten außerhalb des Fahrzeugs. Die Probleme, die erkannt werden können, beinhalten fehlerhafte Verbraucher.
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Die in dieser Schrift in Betracht gezogenen Systeme können robuster sein als Fehlerstromschutzschalter, selbst wenn viele Spleiße vorhanden sind. Wie vorstehend erwähnt, können bei Fehlerstromschutzschaltern Probleme auftreten, wenn die Schaltungsanordnung jenseits der Fehlerstromschutzschalter mehrere Spleiße aufweist. Der vorgeschlagene Mechanismus, der Isolationsverluste erkennt, kann jedes Mal automatisch geprüft werden, wenn der Wechselrichter beginnt, einen AC-Ausgang bereitzustellen. Im Gegensatz dazu werden Fehlerstromschutzschalter-Steckdosen typischerweise manuell geprüft. Die vorgeschlagenen Strategien können die Problembenachrichtigung an den Benutzer über Fahrzeuganzeigen und Kontrollleuchten verbessern, da sie die Art des erkannten Fehlers angeben.
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Die vorgeschlagenen Stromversorgungssysteme können bestimmte Vorteile bieten, einschließlich des Warnens des Benutzers vor bestimmten Problemen, des Reduzierens von Kosten im Vergleich zu Fehlerstromschutzschalter-Lösungen und des Bereitstellens der Fähigkeit, bei Bedarf vor dem Bereitstellen von AC-Strom eine Prüfung durchzuführen.
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Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein Fahrzeug 10 ein Fahrgestell 11, einen Wechselrichter 12, eine Hilfsstromquelle 14 (z. B. eine 12-Volt-Batterie), eine Stromquelle 16 (z. B. eine Lichtmaschine, eine 24-Volt-Batterie, ein Ladesteuersystem usw.), mindestens eine Steckdose 18 und eine Benutzerschnittstelle 20 (z. B. eine virtuelle Taste, einen physischen Schalter, einen Anzeigebildschirm usw.). Als Reaktion darauf, dass ein Benutzer einen Verbraucher, wie etwa ein Elektrowerkzeug, in die mindestens eine Steckdose 18 einsteckt, wandelt der Wechselrichter 12 DC-Strom von der Stromquelle 16 in AC-Strom für die Steckdose 18 um, wie nachstehend ausführlicher erörtert.
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Der Wechselrichter 12 beinhaltet einen Transformator 22 (z. B. einen Isolations-/Aufwärtstransformator), eine primäre Steuerung 24, eine sekundäre Steuerung 26, einen Optokoppler 28, einen Leckageerkennungsschaltkreis 30, ein Widerstandselement 32 (z. B. einen Widerstand) und einen Kommutator 34 (z. B. ein Relais, einen Festkörpertransistor, einen Schalter usw.). Der Transformator 22 ist elektrisch zwischen die Stromquelle 16 und die Steckdose 18 geschaltet und beinhaltet ein Paar von Spulen 36, 38, die in typischer Weise angeordnet sind, um eine Isolierung bereitzustellen und die Spannung des Stroms von der Stromquelle 16 zu erhöhen. Das heißt, die Spule 36 ist elektrisch mit der Stromquelle 16 verbunden, und die Spule 38 ist elektrisch mit der Steckdose 18 verbunden. Die Spulen 36, 38 isolieren die Stromquelle 16 und die Steckdose 18 unter normalen Umständen galvanisch. Somit sind das Fahrgestell 11, die Stromquellen 14, 16 und die primäre Mikrosteuerung 24 ebenfalls galvanisch von der Steckdose 18, der Benutzerschnittstelle 20 und der sekundären Mikrosteuerung 26 isoliert.
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Das Widerstandselement 32 befindet sich in Reihe mit dem Kommutator 34, sodass als Reaktion darauf, dass der Kommutator 34 geschlossen ist, das Widerstandselement 32 parallel zu dem Transformator 22 ist: Ein Anschluss des Widerstandselements 32 wird elektrisch mit der Spule 36 verbunden, und der andere Anschluss des Widerstandselements 32 wird elektrisch mit der Steckdose 18 verbunden. Dies ermöglicht, wie nachstehend ausführlicher erörtert, ein automatisches oder selektives Prüfen des Leckageerkennungsschaltkreises 30, um sicherzustellen, dass er ordnungsgemäß funktioniert.
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Der Leckageerkennungsschaltkreis 30 ist elektrisch zwischen die Stromquellen 14, 16, die den Leckageerkennungsschaltkreis 30 mit Strom versorgen, und die Steckdose 18 geschaltet. Er beinhaltet typische Komponenten, wie etwa einen Widerstandsmessschaltkreis, und stellt einen Pfad mit hohem Widerstand zwischen den Stromquellen 14, 16 und der Steckdose 18 bereit, vorausgesetzt, die Steckdose 18 ist ordnungsgemäß von den Stromquellen 14, 16 isoliert.
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Der Optokoppler 28 ermöglicht eine Kommunikation zwischen der primären und der sekundären Mikrosteuerung 24, 26, während die Isolierung aufrechterhalten wird, da Licht verwendet wird, um die Lücke zu überbrücken. Das heißt, der Optokoppler 28 wandelt elektrische Kommunikationssignale von der primären Mikrosteuerung 24 in Licht um, überträgt dieses Licht über eine Lücke und wandelt das empfangene Licht wieder in elektrische Kommunikationssignale für die sekundäre Steuerung 26 um. Das Umgekehrte gilt auch für die Kommunikation von der sekundären Mikrosteuerung 26 zu der primären Mikrosteuerung 24.
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Die sekundäre Mikrosteuerung 26 steht mit der Steckdose 18 und dem Optokoppler 28 in Kommunikation, wie vorstehend erwähnt. Der Status der Steckdose 18 (z. B. eingesteckt, nicht eingesteckt usw.) kann an die primäre Steuerung 24 kommuniziert werden.
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Allgemeiner können Steuerungen, elektronische Module und andere Komponenten in dem Fahrzeug 10 über ein oder mehrere Fahrzeugnetzwerke kommunizieren, die eine Vielzahl von Kanälen beinhalten können. Einer der Kanäle kann diskrete Verbindungen zwischen Modulen beinhalten und kann Stromsignale von der Hilfsstromquelle 14 beinhalten. Unterschiedliche Signale können über unterschiedliche Kanäle übertragen werden. Bestimmte Kommunikations- oder Steuersignale können über einen Hochgeschwindigkeitskanal übertragen werden, während andere Kommunikations- oder Steuersignale über einen Niedriggeschwindigkeitskanal übertragen werden können. Das eine oder die mehreren Fahrzeugnetzwerke können somit beliebige Hardware- und Softwarekomponenten beinhalten, die beim Übertragen von Signalen und Daten zwischen Modulen behilflich sind.
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Die Stromquellen 14, 16 und das Fahrgestell haben eine gemeinsame Masse. Unter der Annahme, dass die Stromquellen 14, 16 elektrisch mit dem Leckageerkennungsschaltkreis 30 verbunden sind und eine gemeinsame Masse mit dem Fahrgestell 11 haben, wird ein Isolationsverlust zum Beispiel zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 durch den Widerstandsmessschaltkreis des Leckageerkennungsschaltkreises 30 als ein niedriger Widerstand zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 erkannt. Unter solchen Umständen kann der Leckageerkennungsschaltkreis 30 derartige Informationen an die primäre Steuerung 24 kommunizieren, die verhindern kann, dass Strom von der Stromquelle 16 zu dem Transformator 22 und letztendlich zu der Steckdose 18 fließt.
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Die primäre Mikrosteuerung 24 übt ferner Kontrolle über den Kommutator 34 aus. Als Reaktion auf Informationen, zum Beispiel, dass das Fahrzeug 10 aktiviert wurde, und vor dem Zulassen, dass Strom von der Stromquelle 16 zu dem Transformator 22 fließt, kann die primäre Mikrosteuerung 24 dem Kommutator 34 befehlen, sich zu schließen - wodurch das Widerstandselement 32 parallel zu dem Transformator 32 geschaltet wird, die Spulen 36, 38 direkt elektrisch miteinander verbunden werden und die galvanische Isolierung zwischen ihnen beseitigt wird. Sofern der Leckageerkennungsschaltkreis 30 ordnungsgemäß funktioniert, sollte er einen niedrigen Widerstand zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 erkennen. Wenn der primären Mikrosteuerung 24 wie erwartet ein derart niedriger Widerstand gemeldet wird, kann die primäre Mikrosteuerung 24 dem Schalter 34 befehlen, sich zu öffnen - wodurch die galvanische Isolierung des Transformators 22 wiederhergestellt wird. Die Mikrosteuerung 24 kann dann ermöglichen, dass Strom von der Stromquelle 16 zu dem Transformator 22 und letztendlich zu der Steckdose 18 fließt.
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Unter Umständen, in denen der Leckageerkennungsschaltkreis 30 nicht ordnungsgemäß arbeitet, kann er möglicherweise keinen niedrigen Widerstand zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 erkennen, obwohl der Kommutator 34 geschlossen ist. Wenn der primären Mikrosteuerung 24 nicht wie erwartet ein derart niedriger Widerstand gemeldet wird, kann die primäre Mikrosteuerung 24 dem Schalter 34 befehlen, sich zu öffnen, und den Stromfluss von der Stromquelle 16 zum Transformator 22 verhindern. Die primäre Mikrosteuerung 24 kann auch der Benutzerschnittstelle 20 befehlen, eine Warnung anzuzeigen, die sich auf diese bezieht.
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Wie vorstehend erwähnt, kann die Benutzerschnittstelle 20 eine virtuelle oder physische Taste bereitstellen, die es einem Benutzer ermöglicht, die primäre Steuerung 24 aufzufordern, den Kommutator 34 zu schließen. Das heißt, der Benutzer kann nach eigenem Ermessen auch prüfen, ob das System ordnungsgemäß funktioniert. Als Reaktion auf Informationen, dass der Benutzer eine derartige Aufforderung über die Benutzerschnittstelle 20 gestellt hat, kann die primäre Mikrosteuerung 24 dem Kommutator 34 befehlen, sich zu schließen. Sofern der Leckageerkennungsschaltkreis 30 wieder ordnungsgemäß funktioniert, sollte er einen niedrigen Widerstand zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 erkennen. Wenn der primären Mikrosteuerung 24 wie erwartet ein derart niedriger Widerstand gemeldet wird, kann die primäre Mikrosteuerung 24 dem Schalter 34 befehlen, sich zu öffnen, der Benutzerschnittstelle 20 befehlen, Daten anzuzeigen, die sich auf diese beziehen, und ermöglichen, dass Strom zum Transformator 22 fließt.
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Unter Bezugnahme auf die 2, 3 und 4 können einem Benutzer verschiedene Ausgänge über die Benutzerschnittstelle 20 bereitgestellt werden. Unter Bezugnahme auf 2 kann die Benutzerschnittstelle 20 zum Beispiel eine Grafik anzeigen, die angibt, ob der Wechselrichter 12 einen AC-Ausgang bereitstellt, und eine „Prüfen“-Taste 42, die es dem Benutzer ermöglicht, selektiv zu prüfen, ob der Leckageerkennungsschaltkreis 30 wie vorstehend beschrieben ordnungsgemäß funktioniert. Unter Bezugnahme auf 3 kann die Benutzerschnittstelle 20 angeben, dass der Wechselrichter 12 ausgeschaltet wurde und dass als Ergebnis einer erfolgreichen Prüfung ein Erdschluss erkannt wurde. Eine „Zurücksetzen“-Taste 44 und eine „Schließen“-Taste 46 können ebenfalls bereitgestellt sein. Die „Zurücksetzen“-Taste 44 ermöglicht es dem Benutzer, das System zurückzusetzen, um den absichtlich erzeugten Fehler zu beseitigen, sodass der Wechselrichter 12 weiterhin AC-Strom bereitstellen kann. Die „Schließen“-Taste 46 ermöglicht es dem Benutzer, dieses Merkmal über die Benutzerschnittstelle 20 zu verlassen. Unter Bezugnahme auf 4 kann die Benutzerschnittstelle 20 als Ergebnis einer erfolglosen Prüfung angeben, dass eine Wartung erforderlich ist, und den Benutzer anweisen, sich mit autorisiertem Wartungspersonal in Verbindung zu setzen. Eine „Schließen“-Taste 48 kann ebenfalls bereitgestellt sein. Ähnlich wie die „Schließen“-Taste 46 ermöglicht es die „Schließen“-Taste 48 dem Benutzer, dieses Merkmal über die Benutzerschnittstelle 20 zu verlassen.
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Vordefinierte Schwellenwerte, die die vorstehend erwähnten niedrigen und hohen Widerstände in Bezug auf den Widerstandsmessschaltkreis des Leckageerkennungsschaltkreises 30 definieren, können durch Prüfen bestimmt und durch Gestaltungsüberlegungen für bestimmte Anwendungen geleitet werden. Zusätzliche, anwendbare Normen können auch die Auswahl von vordefinierten Schwellenwerten prägen, die verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Widerstand zwischen dem Fahrgestell 11 und der Steckdose 18 niedrig oder hoch ist usw.
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Die in dieser Schrift offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können einer Verarbeitungsvorrichtung, einer Steuerung oder einem Computer zuführbar sein/davon umgesetzt werden, die/der eine beliebige bestehende programmierbare elektronische Steuereinheit oder eine dedizierte elektronische Steuereinheit beinhalten kann. Gleichermaßen können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen gespeichert sein, die durch eine Steuerung oder einen Computer in vielen Formen ausgeführt werden können, einschließlich unter anderem Informationen, die dauerhaft auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Vorrichtungen mit Festwertspeicher (read only memory - ROM), gespeichert sind, und Informationen, die veränderbar auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetbändern, Compact Discs (CDs), Vorrichtungen mit Direktzugriffsspeicher (random access memory - RAM), und sonstigen magnetischen und optischen Medien gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können zudem in einem mit Software ausführbaren Objekt umgesetzt sein. Alternativ können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten ausgeführt sein, wie etwa anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (Application Specific Integrated Circuits - ASICs), feldprogrammierbarer Gate-Arrays (Field-Programmable Gate Arrays - FPGAs), Zustandsmaschinen, Steuerungen oder anderer Hardwarekomponenten oder Vorrichtungen oder einer Kombination aus Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten.
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Wenngleich vorstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen nicht alle möglichen Formen beschreiben, die durch die Patentansprüche eingeschlossen sind. Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke sind vielmehr beschreibende Ausdrücke als einschränkende Ausdrücke und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Wesen und Umfang der Offenbarung abzuweichen.
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Die Merkmale verschiedener Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Wenngleich verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen nach dem Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, erkennt der Durchschnittsfachmann, dass bei einem/einer oder mehreren Merkmalen oder Eigenschaften Kompromisse eingegangen werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erzielen, die von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängen. Diese Attribute können unter anderem Kosten, Festigkeit, Lebensdauer, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Verbauung, Größe, Betriebsfähigkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, einfache Montage usw. beinhalten. Demnach liegen Ausführungsformen, die in Bezug auf eine oder mehrere Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und sie können für konkrete Anwendungen wünschenswert sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Stromversorgungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine elektrische Steckdose; eine Stromquelle; einen Transformator, der elektrisch zwischen die Steckdose und die Stromquelle geschaltet ist; eine Schaltungsanordnung, die dazu konfiguriert ist, einen Wert zu erhalten, der einen Widerstand zwischen der Steckdose und einem Fahrgestell des Fahrzeugs angibt; und eine erste Steuerung, die dazu konfiguriert ist, selektiv einen direkten elektrischen Pfad parallel zu dem Transformator und zwischen der Steckdose und der Stromquelle herzustellen, sodass der Widerstand während des Vorhandenseins des direkten elektrischen Pfades niedriger und während des Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades höher ist, vorausgesetzt, die elektrische Steckdose ist während des Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades galvanisch von der Stromquelle isoliert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Schnittstelle, die dazu konfiguriert ist, einem Benutzer zu ermöglichen, die erste Steuerung aufzufordern, den direkten elektrischen Pfad herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerung ferner dazu konfiguriert, einen Ausgang für die Schnittstelle basierend auf dem Wert bei Vorhandensein des direkten elektrischen Pfades und dem Wert bei Nichtvorhandensein des direkten elektrischen Pfades zu erzeugen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerung ferner dazu konfiguriert, einen Stromfluss von der Stromquelle zum Transformator basierend auf dem Wert bei Vorhandensein des direkten elektrischen Pfades und dem Wert bei Nichtvorhandensein des direkten elektrischen Pfades zu verhindern.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Steuerung ferner dazu konfiguriert, den direkten elektrischen Pfad als Reaktion auf eine Angabe, dass das Fahrzeug aktiviert wurde, herzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine zweite Steuerung, die dazu konfiguriert ist, mit der elektrischen Steckdose zu kommunizieren, und einen Optokoppler, der dazu konfiguriert ist, die Kommunikation zwischen der ersten und der zweiten Steuerung über Licht zu erleichtern.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch ein Widerstandselement und einen Kommutator, und wobei die erste Steuerung dazu konfiguriert ist, den direkten elektrischen Pfad selektiv herzustellen, indem sie dem Kommutator befiehlt, sich zu schließen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Stromquelle dazu konfiguriert, die Schaltungsanordnung und die erste Steuerung mit Strom zu versorgen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch eine Hilfsstromquelle, die dazu konfiguriert ist, die Schaltungsanordnung und die erste Steuerung mit Strom zu versorgen, wobei die Hilfsstromquelle und das Fahrgestell eine gemeinsame Masse haben.
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Gemäß einer Ausführungsform haben die Stromquelle und das Fahrgestell eine gemeinsame Masse.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Wechselrichters eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt, der Folgendes aufweist: Herstellen eines direkten elektrischen Pfades parallel zu einem Transformator des Wechselrichters und zwischen einer Steckdose des Kraftfahrzeugs und einer Stromquelle des Kraftfahrzeugs als Reaktion auf eine Benutzereingabe, wobei der Transformator elektrisch zwischen die elektrische Steckdose und die Stromquelle geschaltet ist; und selektives Verhindern eines Stromflusses von der Stromquelle zu dem Transformator gemäß Werten, die einen Widerstand angeben, zwischen der Steckdose und einem Fahrgestell des Kraftfahrzeugs, das eine gemeinsame Masse mit der Stromquelle hat, während des Vorhandenseins und Nichtvorhandenseins des direkten elektrischen Pfades.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Herstellen des direkten elektrischen Pfades als Reaktion auf eine Angabe, dass das Fahrzeug aktiviert wurde.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner gekennzeichnet durch das Erzeugen eines Ausgangs für eine Schnittstelle des Kraftfahrzeugs basierend auf den Werten.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Herstellen, einem Kommutator zu befehlen, sich zu schließen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeugstromsystem bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Fahrzeug-Wechselrichter, der dazu konfiguriert ist, Gleichstrom von einer Stromquelle in Wechselstrom für eine Steckdose umzuwandeln, wobei der Wechselrichter einen Transformator, der elektrisch zwischen die Stromquelle und die Steckdose geschaltet ist, ein Widerstandselement, das über einen Kommutator selektiv elektrisch parallel zu dem Transformator verbunden wird, um eine direkte elektrische Verbindung zwischen der Stromquelle und der Steckdose herzustellen, und eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, dem Kommutator selektiv entsprechend den Werten, die den Widerstand zwischen der Stromquelle und der Steckdose vor und nach dem Schließen des Kommutators angeben, zu befehlen, sich zu schließen, beinhaltet.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Wechselrichter ferner eine Schaltungsanordnung, die dazu konfiguriert ist, die Werte zu erhalten.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, dem Kommutator als Reaktion auf eine Benutzereingabe zu befehlen, sich zu schließen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuerung ferner dazu konfiguriert, dem Schalter als Reaktion auf die Aktivierung des Fahrzeugs zu befehlen, sich zu schließen.
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Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Wechselrichter eine weitere Steuerung und einen Optokoppler, der dazu konfiguriert ist, die Kommunikation zwischen den Steuerungen über Licht zu erleichtern.
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Gemäß einer Ausführungsform haben die Stromquelle und ein Fahrgestell des Fahrzeugs eine gemeinsame Masse.
