DE102022109845B3

DE102022109845B3 - Vorrichtung zur isolationswiderstandserkennung

Info

Publication number: DE102022109845B3
Application number: DE102022109845.1A
Authority: DE
Inventors: Atsushi IZUTANI; Yoshihiro Nakao
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-06-22
Anticipated expiration: 2042-04-26
Also published as: US20230204678A1; JP2023094176A; US11874332B2; CN116338310A

Abstract

Eine Vorrichtung (1) zur Isolationswiderstandserkennung umfasst einen Messabschnitt (2) und ein Steuergerät (3). Der Messabschnitt (2) umfasst einen ersten Schalter (21), der mit einer positiven Elektrode einer Batterie (10) verbunden ist, einen zweiten Schalter (22), der mit einer negativen Elektrode der Batterie (10) verbunden ist, Erkennungswiderstände (23, 24) und eine Messschaltung (25), die eine an die Erkennungswiderstände (23, 24) angelegte Spannung misst. Das Steuergerät (3) (i) schaltet den ersten Schalter (21) oder den zweiten Schalter (22) ein und den anderen aus, um eine erste Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie (10), den Isolationswiderständen (12, 13) der Batterie (10) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht, und (ii) berechnet die Isolationswiderstände (12, 13) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) gemessenen Spannung. Das Steuergerät (3) schaltet sowohl den ersten Schalter (21) als auch den zweiten Schalter (22) ein, um eine Ausfallerkennungs-Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie (10) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht, und erkennt einen Ausfall des Messabschnitts (2) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) gemessenen Spannung.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung und ein Ausfallerkennungsverfahren.
Beschreibung des Stands der Technik
Es existiert eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung, die einen Messabschnitt mit einem ersten Schalter, der mit einer positiven Elektrode einer Batterie verbunden ist, einen zweiten Schalter, der mit einer negativen Elektrode der Batterie verbunden ist, Erkennungswiderstände und eine Messschaltung, die eine an die Erkennungswiderstände angelegte Spannung misst und Isolationswiderstände der Batterie erfasst, umfasst (siehe beispielsweise die in Japan veröffentlichte, nicht angemeldete Patentanmeldung JP 2003 - 66 090 A , sowie die DE 10 2008 047 398 A1 ).
Die Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung schaltet einen aus dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter ein und schaltet einen anderen Schalter aus dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter aus, um eine Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie, den Isolationswiderständen der Batterie und den Erkennungswiderständen besteht, und erkennt die Isolationswiderstände der Batterie auf Grundlage der von der Messschaltung gemessenen Spannung.
Die Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung kann jedoch die Isolationswiderstände der Batterie nicht erkennen, wenn der Messabschnitt, der die an die Erkennungswiderstände angelegte Spannung misst, ausgefallen ist. Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, diese Nachteile zumindest abzumildern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen abgegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäß geschaffen ist eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung, aufweisend:

einen Messabschnitt, der einen ersten Schalter, der so eingerichtet ist, dass er mit einer positiven Elektrode einer Batterie verbunden wird, einen zweiten Schalter, der so eingerichtet ist, dass er mit einer negativen Elektrode der Batterie verbunden wird, Erkennungswiderstände und eine Messschaltung, die eine an die Erkennungswiderstände angelegte Spannung misst, aufweist;
ein Steuergerät, das (i) einen aus dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter einschaltet und einen anderen aus dem ersten Schalter und dem zweiten Schalter ausschaltet, um eine erste Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie, Isolationswiderständen der Batterie und den Erkennungswiderständen besteht, und (ii) die Isolationswiderstände auf Grundlage der von der Messschaltung gemessenen Spannung für die erste Reihenschaltung berechnet; und
einen Spannungsgenerator, der so eingerichtet ist, dass er eine Festspannung an die Erkennungswiderstände anlegt, wobei
das Steuergerät (a) sowohl den ersten Schalter als auch den zweiten Schalter ausschaltet, um eine Ausfallerkennungs-Reihenschaltung zu bilden, die aus dem Spannungsgenerator und den Erkennungswiderständen besteht, und (b) den Spannungsgenerator steuert, um die Festspannung an die Erkennungswiderstände anzulegen, um einen Ausfall des Messabschnitts auf Grundlage der von der Messschaltung für die Ausfallerkennungs-Reihenschaltung gemessenen Spannung zu erkennen.

Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung und ein Ausfallerkennungsverfahren bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Ausfall eines Messabschnitts zu erkennen, der eine an Erkennungswiderstände angelegte Spannung misst.
In einer Ausgestaltung der Erfindung stellt das Steuergerät, wenn die von der Messschaltung gemessene Spannung für die Ausfallerkennungs-Reihenschaltung eine Spannung ist, die der Festspannung entspricht, fest, dass kein Ausfall des Messabschnitts vorliegt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb der oben genannten Vorrichtung geschaffen.
Diese und andere Ziele, Elemente, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher.
Figurenliste

1 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel einer Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach einer Ausführungsform illustriert;
2 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel der Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform illustriert;
3 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel der Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform illustriert;
4 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Betriebsbeispiel der Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform illustriert;
5 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel für einen Messabschnitt nach der Ausführungsform illustriert;
6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für einen Prozess illustriert, der von einem Steuergerät nach der Ausführungsform ausgeführt wird;
7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel des von dem Steuergerät nach der Ausführungsform ausgeführten Prozesses illustriert;
8 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel einer Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach einem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform illustriert; und
9 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für einen Prozess illustriert, der von einem Steuergerät nach dem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform ausgeführt wird.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung und ein Verfahren zur Ausfallerkennung nach einer Ausführungsform werden nachfolgend unter Verweis auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Außerdem ist die Erfindung nicht auf die unten beschriebene Ausführungsform beschränkt. Die Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach dieser Ausführungsform wird beispielsweise an einem Fahrzeug montiert, das mit der Antriebskraft eines Elektromotors fährt, wie etwa an einem Elektrofahrzeug, einem Hybridfahrzeug oder dergleichen.
Eine Hochspannungs-Sekundärbatterie (z. B. eine Lithium-Ionen-Batterie), die eine Hochspannung von mehreren 100 V oder mehr ausgibt, wird für eine Batterie verwendet, die den Elektromotor des Fahrzeugs mit elektrischer Leistung versorgt. Eine solche Batterie kann aufgrund eines elektrischen Lecks einen elektrischen Schlag verursachen.
So wird die Batterie in einem Isolierungsgehäuse oder dergleichen aufbewahrt und ist von der Außenseite des Gehäuses elektrisch isoliert. Das Gehäuse der neuen Batterie weist einen Widerstandswert von mehreren M Ω auf und leitet kaum Elektrizität. Die Isolierungsleistung des Batteriegehäuses kann sich jedoch verschlechtern, beispielsweise aufgrund von jahreszeitlichen Veränderungen und dergleichen. Die Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung erkennt und überwacht daher die Isolationswiderstände des Gehäuses, die Isolationswiderstände der Batterie sind.
[1. Einrichtungsbeispiel einer Vorrichtung zur Isolationserkennung]
1 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform illustriert. Wie in 1 illustriert ist, ist die Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung über einen Isolationswiderstand 12 auf einer Hochspannungsseite und einen Isolationswiderstand 13 auf einer Niederspannungsseite mit einer Batterie 10 verbunden. Die Batterie 10 umfasst mehrere Batteriezellen 11, die in Reihe geschaltet sind.
Der Isolationswiderstand 12 auf der Hochspannungsseite und der Isolationswiderstand 13 auf der Niederspannungsseite sind keine Widerstandselemente, sondern ein Abschnitt des Isoliergehäuses, in dem die Batterie 10 aufbewahrt wird. Der Isolationswiderstand 12 auf der Hochspannungsseite und der Isolationswiderstand 13 auf der Niederspannungsseite können Widerstandselemente sein, die zum elektrischen Isolieren der Batterie 10 von der Außenseite der Batterie 10 bereitgestellt sind.
Die Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung umfasst einen Messabschnitt 2 und ein Steuergerät 3. Der Messabschnitt 2 umfasst einen ersten Schalter 21, der mit der positiven Seite der Batterie 10 verbunden ist, einen zweiten Schalter 22, der mit der negativen Seite der Batterie 10 verbunden ist, Erkennungswiderstände 23, 24 und eine Messschaltung 25, die eine an die Erkennungswiderstände 23, 24 angelegte Spannung misst. Der Messabschnitt 2 umfasst ferner Steuerwiderstände 26, 27.
Das Steuergerät 3 umfasst einen Mikrocomputer mit einer CPU (zentrale Prozessoreinheit), einem ROM (Festwertspeicher), einem RAM (Direktzugriffspeicher) und dergleichen sowie verschiedene Schaltungen. Das Steuergerät 3, beispielsweise die CPU, verwendet den RAM als Arbeitsbereich, um ein im ROM gespeichertes Programm auszuführen. So steuert das Steuergerät 3 den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22.
Das Steuergerät 3 schaltet einen aus dem ersten Schalter 21 und dem zweiten Schalter 22 ein und schaltet den jeweils anderen Schalter aus, um eine Reihenschaltung aus der Batterie 10, den Isolationswiderständen 12, 13 der Batterie 10 und den Erkennungswiderständen 23, 24 zu bilden, und berechnet die Isolationswiderstände 12, 13 auf Grundlage der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung.
Ein Abschnitt oder das gesamte Steuergerät 3 kann aus Hardware wie einer ASIC (einer anwendungsspezifisch integrierten Schaltung) und einem FPGA (einem im Feld programmierbaren Gate-Array) aufgebaut sein.
[2. Betriebsbeispiel einer Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung]
Als nächstes wird ein Betriebsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung mit Verweis auf 2 bis 4 beschrieben. 2 und 3 sind jeweils ein erklärendes Diagramm, das das Betriebsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform illustriert.
[2.1. Betrieb beim Erkennen des Isolationswiderstands]
Wenn beispielsweise ein Widerstandswert des Isolationswiderstands 13 auf der Niederspannungsseite erkannt wird, wie in 2 illustriert ist, schaltet das Steuergerät 3 den ersten Schalter 21 ein und den zweiten Schalter 22 aus, um eine erste Reihenschaltung R1 zu bilden, die aus der Batterie 10, dem Steuerwiderstand 26, dem Erkennungswiderstand 23 und dem Isolationswiderstand 13 auf der Niederspannungsseite besteht. Dann misst die Messschaltung 25 die an den Erkennungswiderstand 23 angelegte Spannung (Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des Erkennungswiderstands 23) und gibt das Messergebnis an das Steuergerät 3 aus.
Wenn der Widerstandswert des Isolationswiderstands 13 auf der Niederspannungsseite ausreichend hoch ist, fließt hier kaum ein Strom. In diesem Fall weist die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung einen Wert nahe 0 V auf. Wenn andererseits der Widerstandswert des Isolationswiderstands 13 auf der Niederspannungsseite abnimmt, fließt ein Strom durch die erste Reihenschaltung R1. Dann hat die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung einen höheren Wert, wenn der Widerstandswert des Isolationswiderstands 13 auf der Niederspannungsseite abnimmt.
So berechnet das Steuergerät 3 den Widerstandswert des Isolationswiderstands 13 auf der Niederspannungsseite auf Grundlage der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung. Wenn der berechnete Widerstandswert einem vorbestimmten Widerstandswert oder mehr entspricht, stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein elektrisches Leck vorhanden ist. Wenn der berechnete Widerstandswert kleiner als der vorbestimmte Widerstandswert ist, stellt das Steuergerät 3 außerdem fest, dass ein elektrisches Leck vorhanden ist. Wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass ein elektrisches Leck vorhanden ist, warnt das Steuergerät 3 den Benutzer durch eine Warnvorrichtung, wie etwa eine Warnleuchte, diesbezüglich.
Wenn beispielsweise ein Widerstandswert des Isolationswiderstands 12 auf der Hochspannungsseite erkannt wird, wie in 3 illustriert ist, schaltet das Steuergerät 3 den ersten Schalter 21 ein und den zweiten Schalter 22 aus, um eine zweite Reihenschaltung R2 zu bilden, die aus der Batterie 10, dem Isolationswiderstand 12 auf der Hochspannungsseite, dem Erkennungswiderstand 24 und dem Steuerwiderstand 27 besteht. Dann misst die Messschaltung 25 die an den Erkennungswiderstand 24 angelegte Spannung (Spannungsdifferenz zwischen den beiden Enden des Erkennungswiderstands 24) und gibt das Messergebnis an das Steuergerät 3 aus.
Wenn der Widerstandswert des Isolationswiderstands 12 auf der Hochspannungsseite ausreichend hoch ist, fließt hier kaum ein Strom. In diesem Fall weist die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung einen Wert nahe 0 V auf. Wenn andererseits der Widerstandswert des Isolationswiderstands 12 auf der Hochspannungsseite abnimmt, fließt ein Strom durch die zweite Reihenschaltung R2. Dann weist die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung einen höheren Wert auf, wenn der Widerstandswert des Isolationswiderstands 12 auf der Hochspannungsseite abnimmt.
So berechnet das Steuergerät 3 den Widerstandswert des Isolationswiderstands 12 auf der Hochspannungsseite auf Grundlage der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung. Wenn der berechnete Widerstandswert einem vorbestimmten Widerstandswert oder mehr entspricht, stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein elektrisches Leck vorhanden ist. Wenn der berechnete Widerstandswert kleiner als der vorbestimmte Widerstandswert ist, stellt das Steuergerät 3 außerdem fest, dass ein elektrisches Leck vorhanden ist. Wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass ein elektrisches Leck vorhanden ist, warnt das Steuergerät 3 den Benutzer durch eine Warnvorrichtung, wie etwa eine Warnleuchte, diesbezüglich.
Da die Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung, wie oben beschrieben, die Widerstandswerte der Isolationswiderstände 12, 13 auf Grundlage der an die vom Messabschnitt 2 gemessenen Erkennungswiderstände 23, 24 angelegten Spannung berechnet, können die Widerstandswerte der Isolationswiderstände 12, 13 nicht berechnet werden, wenn der Messabschnitt 2 ausgefallen ist. Daher prüft das Steuergerät 3 der Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung nach der Ausführungsform vor dem Erkennen der Isolationswiderstände 12, 13, ob der Messabschnitt 2 ausgefallen ist oder nicht.
[2.2. Betrieb bei der Überprüfung des Ausfalls des Messabschnitts]
Bei der Überprüfung des Messbereichs 2, wie in 4 illustriert ist, schaltet das Steuergerät 3 den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22 ein, um eine Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie 10 und den Erkennungswiderständen 23, 24 besteht, und erkennt einen Ausfall des Messabschnitts 2 auf Grundlage der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung.
Wenn beispielsweise der Messabschnitt 2 nicht ausgefallen ist und der erste Schalter 21 und der zweite Schalter 22 eingeschaltet sind, gibt der Messabschnitt 2 einen Spannungswert, der einer Spannung der Batterie 10 entspricht, als Messergebnis an dem Steuergerät 3 aus.
Genau gesagt gibt der Messabschnitt 2, wenn die Spannung der Batterie 10 als „V“ bezeichnet wird und die Widerstandswerte der Erkennungswiderstände 23, 24 und der Steuerwiderstände 26, 27 jeweils als „R23, R24, R26 und R27“ bezeichnet werden, einen Spannungswert VX (R23 + R24) / (R23 + R24 + R 26 + R27), der durch Teilen der Spannung V der Batterie 10 durch die Erkennungswiderstände 23, 24 erhalten wird, an das Steuergerät 3 aus.
Andererseits gibt der Messabschnitt 2, wenn der erste Schalter 21 und der zweite Schalter 22 eingeschaltet sind, einen Spannungswert, der sich von dem Spannungswert, der der Spannung der Batterie 10 entspricht, unterscheidet, als Messergebnis an das Steuergerät 3 aus, wenn der Messabschnitt 2 ausgefallen ist.
Wenn also der erste Schalter 21 und der zweite Schalter 22 eingeschaltet sind und der Spannungswert, der der Spannung der Batterie 10 entspricht, vom Messabschnitt 2 eingegeben wird, stellt das Steuergerät 3 fest, dass der Messabschnitt 2 nicht ausgefallen ist.
Wenn der erste Schalter 21 und der zweite Schalter 22 eingeschaltet sind und der Spannungswert, der sich von dem Spannungswert unterscheidet, der der Spannung der Batterie 10 entspricht, von dem Messabschnitt 2 eingegeben wird, stellt das Steuergerät 3 fest, dass der Messabschnitt 2 ausgefallen ist.
Wie oben beschrieben ist, schaltet das Steuergerät 3 gleichzeitig den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22 ein, die abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden, um die Isolationswiderstände 12, 13 zu erkennen. Zu diesem Zeitpunkt kann nur durch das Erkennen des Messergebnisses, das von dem Messabschnitt 2 eingegeben wird, der Ausfall des Messabschnitts 2 erkannt werden.
[3. Einrichtungsbeispiel des Messabschnitts]
Als nächstes werden der Betrieb des Steuergeräts 3 und ein spezielles Beispiel, bei dem der Messabschnitt 2 ausgefallen sein kann, mit Verweis auf 5, zusammen mit einem spezifischen Einrichtungsbeispiel für den Messabschnitt 2 beschrieben. 5 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel des Messabschnitts 2 nach der Ausführungsform illustriert. In dem in 5 illustrierten Einrichtungsbeispiel sind dieselben Elemente, die in 1 gezeigt sind, mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet, und eine Beschreibung dieser wird weggelassen.
Wie in 5 illustriert ist, bestehen die Steuerwiderstände 26, 27 des Messabschnitts 2 aus mehreren Widerstandselementen, die jeweils in Reihe geschaltet sind. Der Messabschnitt 2 umfasst Kondensatoren 51, 52, die jeweils parallel zu den Erkennungswiderständen 23, 24 geschaltet sind. Die Kondensatoren 51, 52 glätten Rauschkomponenten, die in der an die Erkennungswiderstände 23, 24 angelegten Spannung enthalten sind.
Die Messschaltung 25 umfasst einen Differenzverstärker 61, einen Widerstand 53 zwischen dem ersten Schalter 21 und dem Differenzverstärker 61 und einen Widerstand 54 zwischen dem zweiten Schalter 22 und dem Differenzverstärker 61. In der Messschaltung 25 sind die Kondensatoren 55 jeweils zwischen einem Draht, der den Widerstand 53 und den Differenzverstärker 61 verbindet, und einer Masse bzw. zwischen einem Draht, der den Widerstand 54 und den Differenzverstärker 61 verbindet, und der Masse verbunden. Die Kondensatoren 55 glätten die im Spannungseingang der Messschaltung 25 enthaltenen Rauschkomponenten.
Ein Offset-Spannungsgenerator (Offset 66), der über einen Widerstand 67 eine Offset-Spannung anlegt, ist mit einem positiven Eingang des Differenzverstärkers 61 verbunden. Ein Ausgang des Differenzverstärkers 61 wird über einen Widerstand 62 zu einem Eingang auf der negativen Seite des Differenzverstärkers 61 zurückgeführt. Der Ausgang des Differenzverstärkers 61 ist über ein CR-Filter, der aus Widerständen 63, 64 und einem Kondensator 65 besteht, mit dem Steuergerät 3 verbunden.
Das Steuergerät 3 ist mit einer Batterieüberwachungsvorrichtung 4 verbunden, die ein Beispiel für eine externe Vorrichtung ist. Die Batterieüberwachungsvorrichtung 4 ist eine Vorrichtung, die den Zustand der Batterie 10 überwacht, unter anderem die Spannung der Batterie 10, den SOC (Ladezustand) und dergleichen. Wenn das Steuergerät 3 den Ausfall des Messabschnitts 2 erkennt, empfängt und erfasst das Steuergerät 3 die Spannung der Batterie 10 von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4.
Das Steuergerät 3 schaltet den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22 ein und vergleicht das Messergebnis der Spannung der Batterie 10, das vom Messabschnitt 2 eingegeben wird, mit der Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 eingegeben wird. Wenn das Messergebnis des Messabschnitts 2, d. h. die Spannung der Batterie 10, die durch Rückwärtsberechnung aus der an die Erkennungswiderstände 23, 24 angelegten Spannung erhalten wird, annähernd gleich wie die Spannung der Batterie 10 ist, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird, stellt das Steuergerät 3 fest, dass der Messabschnitt 2 nicht ausgefallen ist. Die Formulierung „annähernd gleich“ umfasst einen Fall, in dem die beiden Spannungen vollständig übereinstimmen, und einen Fall, in dem das Steuergerät 3 selbst bei einer gewissen Differenz zwischen den beiden Spannungen feststellt, dass sie normal sind.
Wenn andererseits beispielsweise die Spannung der Batterie 10 tatsächlich mehrere 100 V beträgt und das Messergebnis des Messabschnitts 2 0 V beträgt, kann es zu offenen Ausfällen der Steuerwiderstände 26, 27 und der Widerstände 53, 54, 64 und offenen Ausfällen des ersten Schalters 21 und des zweiten Schalters 22 sowie zu Kurzschlüssen des Widerstands 63 und der Kondensatoren 55, 65 gekommen sein. Außerdem kann, wenn sich beispielsweise die Spannung der Batterie 10 stark vom Messergebnis des Messabschnitts 2 unterscheidet, die Verstärkung des Differenzverstärkers 61 abnormal sein.
Wenn also eine Differenz zwischen dem Messergebnis des Messabschnitts 2, d. h. zwischen der Spannung der Batterie 10, die aus der an die Erkennungswiderstände 23, 24 angelegten Spannung erhalten wird, und der Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird, einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, stellt das Steuergerät 3 fest, dass der Messabschnitt ausgefallen ist.
Wie oben beschrieben, schaltet das Steuergerät 3 gleichzeitig den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22 ein und vergleicht das Messergebnis, das vom Messabschnitt 2 eingegeben wird, mit der Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird. Daher ist es möglich, den Ausfall des Messabschnitts 2 zu erkennen.
In dem oben beschriebenen Beispiel vergleicht das Steuergerät 3 die Spannung der Batterie 10, die aus dem Messergebnis des Messabschnitts 2 erhalten wird, mit der Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird, um den Ausfall des Messabschnitts 2 zu bestimmen. Stattdessen kann die Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird, durch einen Ausdruck (R23 + R24) / (R23 + R24 + R26 + R27) geteilt werden, um die an die Erkennungswiderstände 23, 24 angelegte Spannung zu erhalten, und der entstehende Wert kann mit dem Messergebnis des Messabschnitts 2 verglichen werden. Wenn in diesem Fall eine Spannung, die durch Teilen der von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 empfangenen Spannung der Batterie 10 in einem vorbestimmten Teilungsverhältnis erhalten wird, annähernd gleich wie die von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung ist, stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein Ausfall des Messabschnitts 2 vorliegt.
[4. Vom Steuergerät ausgeführter Prozess]
Nachfolgend werden die von dem Steuergerät 3 der Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung ausgeführten Prozesse mit Verweis auf 6 und 7 beschrieben. Jede aus 6 und 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für einen Prozess illustriert, der von dem Steuergerät 3 nach der Ausführungsform ausgeführt wird. Das Steuergerät 3 führt die in 6 und 7 illustrierten Prozesse in einem Zeitraum, in dem eine Stromquelle des Fahrzeugs eingeschaltet ist, sequenziell und wiederholt aus.
Speziell schaltet, wie in 6 illustriert ist, das Steuergerät 3 zunächst sowohl den ersten Schalter 21 als auch den zweiten Schalter 22 ein (Schritt S101). Dann bestimmt das Steuergerät 3, ob die Differenz zwischen dem Messergebnis der Spannung durch den Messabschnitt 2 und der Spannung der Batterie 10, die von der Batterieüberwachungsvorrichtung 4 erfasst wird, einen Schwellenwert oder einen niedrigeren Wert hat (Schritt S 102).
Wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass die Differenz zwischen dem Messergebnis und der Spannung der Batterie 10 den Schwellenwert erreicht oder unterschreitet (Ja im Schritt S102), stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein Ausfall des Messabschnitts 2 vorliegt (Schritt S103). Außerdem stellt das Steuergerät 3, wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass die Differenz zwischen dem Messergebnis des Messabschnitts 2 und der Spannung der Batterie 10 nicht den Schwellenwert oder einen niedrigeren Wert erreicht (Nein im Schritt S102), fest, dass ein Ausfall des Messabschnitts 2 vorliegt (Schritt S104), und warnt den Benutzer diesbezüglich (Schritt S105).
Nachfolgend startet das Steuergerät 3 den in 7 illustrierten Prozess. Speziell schaltet das Steuergerät 3, wie in 7 illustriert ist, zuerst den ersten Schalter 21 ein und den zweiten Schalter 22 aus, um die erste Reihenschaltung R1 zu bilden (Schritt S201). Dann berechnet das Steuergerät 3 einen Isolationswiderstandswert des Isolationswiderstands 13 aus der vom Messabschnitt 2 gemessenen Spannung (Schritt S202) und bestimmt, ob der Isolationswiderstandswert ein Problem mit einer Isolierung der Batterie 10 aufweist oder nicht, d. h. ob der Isolationswiderstandswert einen vorbestimmten Widerstandswert oder mehr beträgt (Schritt S203).
Wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass der Isolationswiderstandswert dem vorbestimmten Widerstandswert oder mehr entspricht (Schritt S203), stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein elektrisches Leck vorhanden ist (Schritt S204). Nachfolgend schaltet das Steuergerät 3 den ersten Schalter 21 aus und den zweiten Schalter 22 ein, um die zweite Reihenschaltung R2 zu bilden (Schritt S205).
Dann berechnet das Steuergerät 3 einen Isolationswiderstandswert des Isolationswiderstands 12 aus der vom Messabschnitt 2 gemessenen Spannung (Schritt S206) und bestimmt, ob der Isolationswiderstandswert ein Problem mit der Isolierung der Batterie 10 aufweist oder nicht, d. h. ob der Isolationswert den vorbestimmten Widerstandswert oder mehr beträgt (Schritt S207).
Wenn das Steuergerät 3 festgestellt hat, dass der Isolationswiderstandswert dem vorbestimmten Widerstandswert oder mehr entspricht (Schritt S207), stellt das Steuergerät 3 fest, dass kein elektrisches Leck vorhanden ist (Schritt S208), beendet den Prozess und startet den Prozess ab Schritt S101 wie in 6 illustriert neu.
Wenn das Steuergerät 3 im Schritt S203 oder im Schritt S207 festgestellt hat, dass der Isolationswiderstandswert nicht dem vorbestimmten Widerstandswert oder mehr entspricht (Nein im Schritt S203 oder Nein im Schritt S207), stellt das Steuergerät 3 außerdem fest, dass ein elektrisches Leck vorhanden ist (Schritt S209). Nachfolgend warnt das Steuergerät 3 den Benutzer vor dem elektrischen Leck (Schritt S210), beendet den Prozess und startet den Prozess erneut ab dem in 6 illustrierten Schritt S101.
[5. Modifikationsbeispiel einer Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung]
Als nächstes wird eine Vorrichtung zur Isolationswiderstandserkennung nach einem Modifikationsbeispiel mit Verweis auf 8 beschrieben. 8 ist ein erklärendes Diagramm, das ein Einrichtungsbeispiel einer Vorrichtung 1 a zur Isolationswiderstandserkennung nach dem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform illustriert. Hier in dem in 8 illustrierten Einrichtungsbeispiel sind dieselben Elemente, die in 5 gezeigt sind, mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet, und eine Beschreibung dieser wird weggelassen.
Wie in 8 illustriert ist, umfasst die Vorrichtung 1a zur Isolationswiderstandserkennung neben der Einrichtung der Vorrichtung 1 zur Isolationswiderstandserkennung, die in 5 illustriert ist, ferner einen Spannungsgenerator 7, der so eingerichtet ist, dass er eine bekannte Festspannung an die Erkennungswiderstände 23, 24 anlegt. Der Spannungsgenerator 7 umfasst eine Festspannungsquelle 71, die die Festspannung ausgibt, und einen dritten Schalter 72.
Wenn ein Steuergerät 3a der Vorrichtung 1a zur Isolationswiderstandserkennung einen Ausfall einer Messschaltung 25 feststellt, schaltet das Steuergerät 3a einen ersten Schalter 21 und einen zweiten Schalter 22 aus, um eine Reihenschaltung aus dem Spannungsgenerator 7 und den Erkennungswiderständen 23, 24 zu bilden, und steuert den Spannungsgenerator 7, um die Festspannung an die Erkennungswiderstände 23, 24 anzulegen. Das Steuergerät 3a erkennt den Ausfall eines Messabschnitts 2 auf Grundlage der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung.
Speziell schaltet das Steuergerät 3a den ersten Schalter 21 und den zweiten Schalter 22 aus und den dritten Schalter 72 ein. Wenn die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung der bekannten Festspannung entspricht (wenn die von der Messschaltung 25 gemessene Spannung annähernd gleich wie die bekannte Festspannung ist), stellt das Steuergerät 3a fest, dass kein Ausfall der Messschaltung 25 vorliegt.
Hier schätzt das Steuergerät 3a die an den Erkennungswiderständen 23, 24 anliegende Spannung anhand der von der Messschaltung 25 gemessenen Spannung. Wenn die Differenz zwischen der geschätzten Spannung und der bekannten Festspannung kleiner als ein Schwellenwert ist, stellt das Steuergerät 3a fest, dass kein Ausfall der Messschaltung 25 vorliegt.
Wenn die Differenz zwischen der geschätzten Spannung und der bekannten Festspannung den Schwellenwert oder mehr beträgt, stellt das Steuergerät 3a fest, dass ein Ausfall der Messschaltung 25 vorliegt. Daher stellt das Steuergerät 3a fest, ob die Messschaltung 25 im Messabschnitt 2 ausfällt oder nicht.
[6. Durch das Steuergerät ausgeführter Prozess nach dem Modifikationsbeispiel]
Als nächstes wird ein von dem Steuergerät 3a nach dem Modifikationsbeispiel ausgeführter Prozess mit Verweis auf 9 beschrieben. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess illustriert, der von dem Steuergerät 3a nach dem Modifikationsbeispiel der Ausführungsform ausgeführt wird.
Das Steuergerät 3a führt den in 9 illustrierten Prozess anstelle des in 6 illustrierten Prozesses aus den Prozessen, die in 6 und 7 illustriert sind, aus. Das heißt, das Steuergerät 3a führt die in 9 und 7 illustrierten Prozesse sequenziell und wiederholt aus.
Wie in 9 illustriert ist, schaltet das Steuergerät 3a zunächst sowohl den ersten Schalter 21 als auch den zweiten Schalter 22 aus und schaltet den dritten Schalter 72 ein (Schritt S301). Nachfolgend führt das Steuergerät 3a die gleichen Prozesse aus wie die in Schritt S102 bis S105 in 6 illustrierten.
Durch diese Prozesse stellt das Steuergerät 3a im Schritt S103 fest, dass kein Ausfall der Messschaltung 25 des Messabschnitts 2 vorliegt. Außerdem stellt das Steuergerät 3a im Schritt S104 fest, dass ein Ausfall der Messschaltung 25 des Messabschnitts 2 vorliegt.
Fachleute auf dem Gebiet können sich leicht weitere Effekte und Abwandlungen vorstellen. Daher ist eine breitere Modifikation dieser Erfindung nicht auf die spezifische Beschreibung und die typischen Ausführungsformen beschränkt, die oben beschrieben und ausgedrückt wurden. Daher sind verschiedene Modifikationen möglich, ohne von dem allgemeinen Geist und Umfang der Erfindung, die durch die beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist, abzuweichen.
Obwohl die Erfindung ausführlich gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorangehende Beschreibung in jeder Hinsicht illustrativ und nicht einschränkend. Es versteht sich daher, dass viele andere Modifikationen und Variationen entwickelt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu sprengen.

Claims

Vorrichtung (1) zur Isolationswiderstandserkennung, aufweisend: einen Messabschnitt (2), der einen ersten Schalter (21), der so eingerichtet ist, dass er mit einer positiven Elektrode einer Batterie (10) verbunden wird, einen zweiten Schalter (22), der so eingerichtet ist, dass er mit einer negativen Elektrode der Batterie (10) verbunden wird, Erkennungswiderstände (23, 24) und eine Messschaltung (25), die eine an die Erkennungswiderstände (23, 24) angelegte Spannung misst, aufweist; ein Steuergerät (3), das (i) einen aus dem ersten Schalter (21) und dem zweiten Schalter (22) einschaltet und einen anderen aus dem ersten Schalter (21) und dem zweiten Schalter (22) ausschaltet, um eine erste Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie (10), Isolationswiderständen (12, 13) der Batterie (10) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht, und (ii) die Isolationswiderstände (12, 13) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) gemessenen Spannung für die erste Reihenschaltung berechnet; und einen Spannungsgenerator (7), der so eingerichtet ist, dass er eine Festspannung an die Erkennungswiderstände (23, 24) anlegt, wobei das Steuergerät (3) (a) sowohl den ersten Schalter (21) als auch den zweiten Schalter (22) ausschaltet, um eine Ausfallerkennungs-Reihenschaltung zu bilden, die aus dem Spannungsgenerator (7) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht, und (b) den Spannungsgenerator (7) steuert, um die Festspannung an die Erkennungswiderstände (23, 24) anzulegen, um einen Ausfall des Messabschnitts (2) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) für die Ausfallerkennungs-Reihenschaltung gemessenen Spannung zu erkennen.
Vorrichtung (1) zur Isolationswiderstandserkennung nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät (3), wenn die von der Messschaltung (25) gemessene Spannung für die Ausfallerkennungs-Reihenschaltung eine Spannung ist, die der Festspannung entspricht, feststellt, dass kein Ausfall des Messabschnitts (2) vorliegt.
Ausfallerkennungsverfahren, ausgeführt von einer Vorrichtung (1) zur Isolationswiderstandserkennung, umfassend: (A) einen Messabschnitt (2), der einen ersten Schalter (21), der mit einer positiven Elektrode einer Batterie (10) verbunden ist, einen zweiten Schalter (22), der mit einer negativen Elektrode der Batterie (10) verbunden ist, Erkennungswiderstände (23, 24) und eine Messschaltung (25), die eine an die Erkennungswiderstände (23, 24) angelegte Spannung misst, umfasst; (B) ein Steuergerät (3), das (i) einen aus dem ersten Schalter (21) und dem zweiten Schalter (22) einschaltet und einen anderen aus dem ersten Schalter (21) und dem zweiten Schalter (22) ausschaltet, um eine erste Reihenschaltung zu bilden, die aus der Batterie (10), Isolationswiderständen (12, 13) der Batterie (10) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht, und (ii) die Isolationswiderstände (12, 13) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) für die erste Reihenschaltung gemessenen Spannung berechnet; und (C) einen Spannungsgenerator (7), der eingerichtet ist, eine Festspannung an die Erkennungswiderstände (23, 24) anzulegen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Ausschalten sowohl des ersten Schalters (21) als auch des zweiten Schalters (22), um eine Ausfallerkennungs-Reihenschaltung zu bilden, die aus dem Spannungsgenerator (7) und den Erkennungswiderständen (23, 24) besteht; und (b) Steuern des Spannungsgenerators (7), um die Festspannung an die Erkennungswiderstände (23, 24) anzulegen, um einen Ausfall des Messabschnitts (2) auf Grundlage der von der Messschaltung (25) für die Ausfallerkennungs-Reihenschaltung gemessenen Spannung zu erkennen.