DE112010002675T5 - Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung und mit Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattete elektrische Stromversorgungsvorrichtung - Google Patents

Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung und mit Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattete elektrische Stromversorgungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung (1) weist folgendes auf: eine Stromversorgung (3), die zum Laden eines Kondensators (2) dient, eine Entladungsschaltung (4), die dem Kondensator (2) parallelgeschaltet ist, um Energie des Kondensators (2) zu entladen, eine Widerstandsteilerschaltung (5), die zum Messen eines Spannungsabfallwerts während der Entladung dient, eine Meßschaltung (6), die die geteilte Spannung mißt, und eine Diagnoseschaltung (7), die die Angemessenheit der Kondensatorkapazität anhand einer zeitlichen Spannungsänderung aufgrund der Entladung feststellt. Dies ermöglicht die Diagnose der Angemessenheit der Kondensatorkapazität einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung während des Betriebs.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung, die die Angemessenheit einer Kondensatorkapazität feststellt, sowie auf eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung, die die Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung beinhaltet und einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus aufweist, der in Betrieb ist, wenn eine elektromagnetische Spule durch in einem Kondensator gespeicherte Energie aktiviert wird.
  • STAND DER TECHNIK
  • Eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung zur Verwendung in einem elektrischen Versorgungssystem muß ihre Zuverlässigkeit über eine lange Zeitdauer gewährleisten. Daher ist eine periodische Diagnose der Vorrichtung unerläßlich. Beispielsweise erfolgt bei einer gekapselten Verbundisolations-Schaltanlage der Öffnungs- und Schließvorgang eines Vakuum-Leistungsschalters durch einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus mittels einer elektromagnetischen Spule, wobei in einem Kondensator akkumulierte Energie zum Öffnen eines Kontakts verwendet wird.
  • Ein elektrolytischer Kondensator mit hoher Kapazität, der zum Betätigen einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung erforderlich ist, wird als Komponente mit begrenzter Lebensdauer betrachtet; aus diesem Grund besteht das Problem der Beeinträchtigung der Kondensatorkapazität aufgrund von Alterung.
  • Zum Sicherstellen der Zuverlässigkeit eines Vakuum-Leistungsschalters sind somit folgende Vorgänge erforderlich: der Kondensator wird periodisch entfernt, die Kapazität wird überprüft, es erfolgt eine Kondensatorkapazitätsdiagnose zum Feststellen der Eignung des Kondensators, und in einem Fall, in dem eine Beeinträchtigung oder dergleichen erkannt wird, erfolgt ein Austauschen des Kondensators. Aus diesem Grund führt eine Überprüfung des Kondensators zu anderen Zeiten als den periodischen Inspektionen zu einem Stopp der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, und die Anzahl der Diagnosevorgänge ist begrenzt.
  • Wenn eine Diagnoseeinrichtung die Eignung bzw. Angemessenheit der Kondensatorkapazität während des Betriebs der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung ohne Ausbau feststellen kann, kann die Anzahl der Diagnosehäufigkeiten ohne Stoppen der Vorrichtung beträchtlich gesteigert werden, und es ist eine Verbesserung hinsichtlich der Zuverlässigkeit zu erwarten.
  • In einer bekannten Kondensatorkapazitäts-Diagnoseschaltung eines Sicherungskondensators zur Verwendung bei einem Airbag einer passiven Sicherheitsvorrichtung für Fahrzeuge ist eine Entladungsschaltung, die aus einem Widerstand und einem Schaltkreis in Reihenschaltung besteht, einem Kondensator parallel geschaltet; der Schaltkreis der Entladungsschaltung wird für eine bestimmte Zeitdauer in einem EIN-Zustand gehalten; es wird ein Verhältnis zwischen einem Ladespannungswert V1 des Kondensators unmittelbar vor dem EIN-Zustand und einem Klemmenspannungs-Änderungswert (V1 – V2) des Kondensators aufgrund eines Entladens für eine bestimmte Zeit berechnet; das Rechenresultat hiervon wird mit einem Referenzwert verglichen; auf diese Weise erfolgt eine Diagnose hinsichtlich der Angemessenheit der Kondensatorkapazität.
  • Dies aktualisiert die gewährleistete und exakte Diagnose ohne Einfluß durch Schwankungen in der Ausgangsspannung einer Gleichstrom-Stromversorgung, die an den Kondensator angeschlossen ist. Dabei erfolgt die Diagnose des Kondensators beim Starten eines Fahrzeugs (siehe z. B. Patentdokument 1).
  • Ferner wird bei einer weiteren bekannten Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung eines Sicherungskondensators zur Verwendung bei einem Airbag einer passiven Sicherheitsvorrichtung für Fahrzeuge ein Spannungswert über einem Kondensator mit einem Schwellenwert verglichen, um eine Anomalie des Kondensators zu diagnostizieren.
  • Die Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung beinhaltet eine Detektionseinheit, die einen Schwellenwert und einen Spannungswert über dem Kondensator (Anfangswert) beim Start des Ladevorgangs detektiert, sowie eine Einheit, die eine Anomalie des Kondensators durch variables Vorgeben des Schwellenwerts auf der Basis des Anfangswerts auf nicht weniger als den Anfangswert sowie durch Vergleichen dieses variabel vorgegebenen Schwellenwerts mit einem Spannungswert über dem Kondensator nach Beginn des Ladevorgangs diagnostiziert.
  • Dies aktualisiert die sichere Diagnose der Anomalie des Kondensators selbst dann, wenn eine elektrische Ladung zum Zeitpunkt eines Starts des Ladevorgangs bereits vorhanden ist. Dabei wird die Diagnose des Kondensators vor dem Betrieb festgestellt (siehe zum Beispiel Patentdokument 2).
  • DOKUMENTE DES STANDES DER TECHNIK
  • PATENTDOKUMENTE
    • Patentdokument 1: JP-A-H9-229976
    • Patentdokument 2: JP-A-H6-207959
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • MIT DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
  • Bei der bekannten Kondensatorkapazitäts-Diagnoseschaltung und der Kondensatoranomalie-Diagnoseeinrichtung besteht jedoch bei beiden die Zielsetzung einer Diagnostizierung des Sicherungskondensators des Airbags für Fahrzeuge, und die Diagnose erfolgt erst beim Starten eines Fahrzeugs unmittelbar nach dem Einschalten eines Zündschalters, während eine regelmäßige Diagnose während der Fahrt nicht stattfindet.
  • Sobald der Betrieb gestartet ist, gilt das Resultat auch längerfristig für den Betrieb; somit besteht ein Problem dahingehend, daß diese Anwendung nicht für eine Kondensatorkapazitätsdiagnose zur Verwendung bei einem elektromagnetischen Betätigungsmechanismus einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung genutzt werden kann, die eine periodische Diagnose der Kondensatorkapazität während des Betriebs benötigt.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung des vorstehend geschilderten Problems sowie in der Schaffung einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung und einer mit der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestatteten elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, die beide in der Lage sind, eine periodische Diagnose eines Kondensators auszuführen, ohne daß es zu einem Betriebsproblem aufgrund des Kondensators zur Verwendung bei einem elektromagnetischen Betätigungsmechanismus der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung während des Betriebs kommt.
  • MITTEL ZUM LÖSEN DER AUFGABE
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nach Anspruch 1 eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung geschaffen, die folgendes aufweist:
    eine Stromversorgung, die einen Kondensator auflädt;
    eine Entladungsschaltung, die aus einem Entladungswiderstand und einem Entladungsschalter in Reihenschaltung gebildet ist und die dem Kondensator parallelgeschaltet ist;
    eine Widerstandsteilerschaltung, die aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand in Reihenschaltung gebildet ist und die dem Kondensator parallelgeschaltet ist;
    eine Meßschaltung, die eine Messung durch Verstärkung einer Spannung an einem Teilungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand vornimmt; und
    eine Diagnoseschaltung, die das Laden des Kondensators stoppt, die in dem Kondensator geladene Energie für eine vorbestimmte Zeit entlädt, indem der Entladungsschalter der Entladungsschaltung elektrisch leitend geschaltet wird, und die die Angemessenheit der Kondensatorkapazität anhand eines Spannungsabfallwerts aufgrund der Entladung feststellt, wobei der Spannungsabfallwert von der Meßschaltung gemessen wird. Der Spannungsabfallwert wird während der Diagnose aufgrund der Entladung des aufgeladenen Kondensators auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt.
  • Ferner wird gemäß Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung geschaffen, die folgendes aufweist: die Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung; und einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus, der durch aufgeladene Energie in dem Kondensator betätigt wird.
  • WIRKUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein Spannungsabfall aufgrund einer Entladung des Kondensators auf einen Bereich innerhalb eines vorbestimmten Werts während der Diagnose der Kondensatorkapazität festgelegt; somit kann die Diagnose während des Betriebs des Kondensators ausgeführt werden. Bei der mit der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestatteten elektrischen Stromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Anwendung für die Kondensatorkapazitätsdiagnose zur Verwendung bei dem elektromagnetischen Betätigungsmechanismus der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, so daß die Kondensatorkapazitätsdiagnose während des Betriebs der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung ausgeführt werden kann.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine Schaltungskonfigurationsdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Ansicht zur Erläuterung einer Änderung der Spannung aufgrund einer Entladung der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung eines Umrisses einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, die mit einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattet ist, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden im folgenden eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung und eine mit einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattete elektrische Stromversorgungsvorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung erläutert.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 1
  • 1 zeigt eine Schaltungskonfigurationsdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Änderung der Kondensatorspannung aufgrund einer Entladung der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung.
  • Wie in 1 gezeigt ist, weist eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1 folgendes auf: eine Stromversorgung 3, die aus einer DC- bzw. Gleichstromversorgung 3a, die zum Laden eines Kondensators 2 dient, dessen Kapazitäts-Angemessenheit festgestellt werden soll, sowie aus einem DC/DC-Wandler 3b gebildet ist, der eine Einstellung auf eine für den Kondensator 2 erforderliche Spannung vornimmt;
    eine Entladungsschaltung 4, die aus einem Entladungswiderstand 4a und einem als Entladungsschalter 4b dienenden Transistor gebildet ist und dem Kondensator 2 parallelgeschaltet ist, um die Energie des Kondensators 2 zu entladen;
    eine Widerstandsteilerschaltung 5, die aus einem ersten und einem zweiten Widerstand 5a und 5b gebildet ist und die dem Kondensator 2 zum Messen des Spannungsabfalls während der Entladung parallelgeschaltet ist;
    eine Meßschaltung 6, die aus einem Verstärker 6a und einem A/D-Wandler 6b gebildet ist und zum Messen einer Spannung an einem Knotenpunkt A zwischen dem ersten Widerstand 5a und dem zweiten Widerstand 5b dient;
    eine Diagnoseschaltung 7, die einen Stoppbefehl zum Laden des Kondensators 2 und einen Kontinuitätsbefehl des Entladungsschalters 4b der Entladungsschaltung 4 abgibt, die in dem Kondensator 2 geladene Energie für eine vorbestimmte Zeitdauer entlädt und die Angemessenheit der Kondensatorkapazität anhand einer zeitlichen Spannungsänderung aufgrund des Entladens feststellt, wobei die zeitliche Spannungsänderung von der Meßschaltung 6 gemessen wird; und
    eine Alarmschaltung 8, die eine Warnung abgibt, wenn auf der Basis der Beurteilungsresultate durch die Diagnoseschaltung 7 ein Fehler festgestellt wird.
  • Als nächstes wird das Betriebsprinzip der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1 bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Dem Kondensator 2, dessen Kapazitäts-Angemessenheit festgestellt werden soll, wird elektrischer Strom von der damit verbundenen Stromversorgung 3 zugeführt.
  • Der Kondensator 2 wird durch den DC/DC-Wandler 3b mit einer Spannung Vc geladen, die für eine zu verwendende Vorrichtung erforderlich ist. Wenn das Laden abgeschlossen ist, führt die Diagnoseschaltung 7 dem Kondensator 2 den Ladestoppbefehl zu, und der Kontinuitätsbefehl mit einer vorbestimmten Zeitdauer t wird dem Entladungsschalter 4b der Entladungsschaltung 4 zugeführt.
  • 2 veranschaulicht eine Kondensatorspannung 9 aufgrund eines Entladens während der Diagnose der Kondensatorkapazität, wobei eine Kondensatorspannung V im Verlauf der Zeit aufgrund eines Entladens über den Entladungswiderstand 4a nach dem elektrisch leitend Schalten des Entladungsschalters 4b niedriger wird, wobei der Spannungsabfall zu einem Zeitpunkt t gestoppt wird und das Laden wieder gestartet wird.
  • Die Kondensatorspannung V wird an dem Knotenpunkt A zwischen einem Widerstandswert R1 des ersten Widerstands 5a und einem Widerstandswert R2 des zweiten Widerstands 5b in der Widerstandsteilerschaltung 5 mit einem Faktor R1/(R1 + R2) geteilt, und es wird ein Spannungsabfallwert ΔV zum Zeitpunkt t gemessen. Der Spannungsabfallwert ΔV wird durch den A/D-Wandler 6B über die Verstärkungsschaltung 6a umgewandelt, und die Messungsresultate von der Meßschaltung 6 werden zu der Diagnoseschaltung 7 geschickt.
  • In diesem Fall erfolgt ein Vergleich mit einem Referenzspannungsabfallwert ΔVs, der vorab als für den Kondensator 2 während der Diagnose zulässiger vorbestimmter Spannungsabfallwert ΔV vorgegeben worden ist; wenn dieser Wert innerhalb des vorbestimmten Spannungsabfallwerts ΔVs liegt, der einen in 2 durch das Bezugszeichen 9a dargestellten Referenzwert übersteigt, wird die Kondensatorkapazität für geeignet erachtet.
  • In dem Fall, in dem der Wert nicht geringer ist als der Spannungsabfallwert ΔVs, der den mit dem Bezugszeichen 9b bezeichneten Referenzwert übersteigt, wird die Kondensatorkapazität für ungeeignet erachtet; bei dieser Feststellung als ungeeignete Kondensatorkapazität wird eine Warnung von der Alarmschaltung 8 abgegeben.
  • In diesem Fall handelt es sich bei dem vorbestimmten Spannungsabfallwert ΔVs, der für den Kondensator 2 zulässig ist, um den Spannungsabfallwert ΔV, bei dem die für den ursprünglichen Betrieb des Kondensators 2 erforderliche Kapazität auch dann sichergestellt wird, wenn der Kondensator 2 für eine vorbestimmte Zeitdauer für die Diagnose entladen wird.
  • Ferner ist bei der herkömmlichen Kondensatorkapazitätsdiagnose des Sicherungskondensators zur Verwendung bei dem Airbag ein Meßfehler aufgrund eines inhärenten Leckstroms des Kondensators (Selbstentladungsstrom) nicht berücksichtigt worden.
  • Die Messung erfolgt jedoch mit einem Strom, der während der Kapazitätsdiagnose nicht niedriger ist als ein inhärenter Selbstentladungsstrom Is des Kondensators; auf diese Weise wird ein Meßfehler vermindert, und die Genauigkeit der Kapazitätsdiagnose kann verbessert werden. Somit wird ein Widerstandswert Rd des Entladungswiderstands 4 derart vorgegeben, daß er die nachfolgende Gleichung (1) erfüllt. Id = Vc/Rd > Is (1), wobei Vc eine Spannung des Kondensators während des Ladens ist und Id ein Entladungsstrom ist.
  • Der Entladungsstrom während der Diagnose der Kapazität ist zum Beispiel auf das Einhundertfache in bezug auf den Selbstentladungsstrom vorgegeben; somit kann ein Einfluß auf den Meßfehler beträchtlich reduziert werden, und zwar in der Praxis auf ein problemloses Niveau, das nicht mehr als 1% beträgt.
  • Der zulässige Spannungsabfallwert ΔVs während der Diagnose, der für die Kondensatorkapazität als geeignet zu betrachten ist und der kein Problem bei dem ursprünglichen Ansteuervorgang des Kondensators verursacht, beträgt etwa einige Prozent der geladenen Kondensatorspannung Vc. Daher wird die vorbestimmte Zeit t derart festgesetzt, daß ein während der Kondensatordiagnose als geeignet zu betrachtender Spannungsabfallwert aufgrund einer Entladung des Kondensators innerhalb eines Bereichs von ΔVs liegt.
  • Somit ist der Spannungsabfallwert ΔV an dem Knotenpunkt A in der Widerstandsteilerschaltung 5 gering; daher ist es wünschenswert, daß eine Spannungsverstärkung mittels des Verstärkers 6a ausgeführt wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, erfolgt bei der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1 der vorliegenden Erfindung die Messung innerhalb des vorbestimmten Entladungswiderstands und der vorbestimmten Zeit derart, daß es sich um den Spannungsabfall aufgrund des Entladens um einen Wert in einem Bereich handelt, bei dem während der Diagnose hinsichtlich der Eignung des Kondensators kein Problem bei dem Betrieb durch den Kondensator verursacht wird.
  • Somit kann der Vorteil erzielt werden, daß ein problemloser Betrieb des Kondensators ermöglicht wird und eine Diagnose hinsichtlich der Eignung der Kondensatorkapazität während des Betriebs des Kondensators stattfinden kann. Darüber hinaus wird ein Entladungsstrom, der nicht geringer ist als der Selbstentladungsstrom des Kondensators, während der Diagnose der Kondensatorkapazität vorgegeben; somit kann die Meßgenauigkeit der Kondensatorkapazität verbessert werden.
  • Bevorzugtes Ausführungsbeispiel 2
  • 3 zeigt eine Konfigurationsdarstellung zur Erläuterung des Aufbaus einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung, die mit einer Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattet ist, bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 wird als Beispiel einer elektrischen Stromversorgungsvorrichtung mit einem elektromagnetischen Betätigungsmechanismus mittels akkumulierter Energie eines Kondensators ein Fall beschrieben, in dem die Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung bei einem Vakuum-Leistungsschalter (VCB) angewendet wird.
  • Wie in 3 gezeigt ist, weist ein Vakuum-Leistungsschalter 10 folgendes auf:
    eine Vakuum-Schalterröhre (VST) 15, die innerhalb einer Behälterabschirmungswand 11 angebracht ist und in der ein feststehender Kontakt 12 und ein an einem beweglichen Schaft 13 angebrachter beweglicher Kontakt 14 geöffnet und geschlossen werden;
    einen feststehenden Kern 16, der außerhalb der Behälterabschirmungswand 11 angebracht ist;
    eine Öffnungsspule 17 und eine Schließspule 18, die beide in dem feststehenden Kern 16 angebracht sind;
    einen Kondensator 2, der der Öffnungsspule 17 elektrischen Strom zuführt;
    einen Stromumformer (CT) 20, der den Strom mißt, wenn die Öffnungsspule 17 von dem Kondensator 2 über einen Schalter 19 aktiviert wird;
    einen beweglichen Schaft 21, der sich durch die Spulen 17 und 18 hindurch erstreckt;
    einen Permanentmagneten 22 und einen beweglichen Kern 23, die beide an dem beweglichen Schaft 21 angebracht sind;
    einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 25, der die Funktion hat, die Kontakte 12 und 14 der Vakuum-Schalterröhre 15 durch eine an dem beweglichen Schaft 21 angebrachte Kontaktdruckfeder 24 zu öffnen und zu schließen; sowie eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1, die eine Diagnose der Kapazität des Kondensators 2 durchführt.
  • Die Konfiguration der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1 ist die gleiche wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 1; aus diesem Grund wird auf eine Wiederholung der Beschreibung derselben verzichtet.
  • Im folgenden wird das Arbeitsprinzip des Vakuum-Leistungsschalters bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Der Öffnungs- und Schließvorgang des Vakuum-Leistungsschalters 10 erfolgt durch elektromagnetische Kraft von den elektromagnetischen Spulen 17 und 18 des elektromagnetischen Betätigungsmechanismus 25, und die Öffnungs- und Schließzustände werden durch die Magnetkraft des Permanentmagneten 22 aufrechterhalten.
  • Die Öffnungsspule 17 und die Schließspule 18 der elektromagnetischen Spulen sind in dem feststehenden Kern 16 angebracht, und der bewegliche Schaft 21, an dem der bewegliche Kern 23 und der Permanentmagnet 22 angebracht sind, ist derart angeordnet, daß er zwischen der Öffnungsspule 17 und der Schließspule 18 beweglich ist. Der bewegliche Schaft 21 ist über die Kontaktdruckfeder 24 mit dem beweglichen Schaft 13 auf der Seite der Vakuum-Schalterröhre 15 verbunden, die mit dem beweglichen Kontakt 14 gegenüber dem feststehenden Kontakt 12 der Vakuum-Schalterröhre 15 verbunden ist.
  • In einem Schließzustand der Vakuum-Schalterröhre 15 ist der bewegliche Kern 23 durch den Permanentmagneten 22 gegen die Schließseite des feststehenden Kerns 16 angesaugt und in dieser Stellung gehalten.
  • Um die Vakuum-Schalterröhre 15 in einen Öffnungszustand zu verbringen, wird die Öffnungsspule 17 von dem Kondensator 2 durch einen Öffnungsbefehl aktiviert; dadurch wird der bewegliche Kern 23 durch die an der Öffnungsspule 17 erzeugte Magnetkraft auf die Öffnungsseite gezogen. Der bewegliche Kern 23 wird nach dem Stoppen der Energiezufuhr zu der Öffnungsspule 17 durch den Permanentmagneten 22 weiter auf die Öffnungsseite gezogen und dort gehalten.
  • Dadurch wird der bewegliche Schaft 21 bewegt, an dem der bewegliche Kern 23 angebracht ist, und die Kontakte der Vakuum-Schalterröhre 15 gelangen in den geöffneten Zustand. Bei der Aktivierung der Schließspule 18 gelangt die Vakuum-Schalterröhre 15 in einem umgekehrten Vorgang in einen Schließzustand. Der Kondensator 2, von dem die Öffnungsspule 17 aktiviert wird, wird hinsichtlich seiner Eignung von der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1 periodisch überprüft, um seine Zuverlässigkeit aufrechtzuerhalten.
  • Der Stromumformer 20 wird zum Messen des von dem Kondensator 2 zugeführten Stroms verwendet. Die Arbeitsweise der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung 1 ist in bezug auf das Ausführungsbeispiel 1 beschrieben worden; daher kann eine Wiederholung der Beschreibung derselben entfallen.
  • Bei dem Vakuum-Leistungsschalter 10 ist der vorbestimmte Spannungsabfallwert ΔVs aufgrund einer Entladung während der Diagnose, bei dem kein Problem bei dem elektromagnetischen Betrieb zur Ansteuerung des Kondensators 2 entsteht, mit nicht mehr als 1% vorgegeben. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 kann die Diagnose hinsichtlich der Eignung der Kondensatorkapazität beispielsweise bei 1 V als Spannungsabfallwert aufgrund einer Entladung für eine Gleichstromspannung von 77,5 V ausgeführt werden.
  • Daher wird die vorbestimmte Zeit t derart festgesetzt, daß sie innerhalb eines Bereichs des Spannungsabfallwerts ΔVs aufgrund der Entladung liegt, wie dieser für die Kondensatorkapazitätsdiagnose erforderlich ist und zum Beispiel etwa 120 ms beträgt. Der Spannungsänderungswert ΔV an dem Knotenpunkt A in der Widerstandsteilerschaltung 5 ist gering; daher ist eine Spannungsverstärkung durch den Verstärker 6a erforderlich.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Vakuum-Leistungsschalter, der bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung als elektrische Stromversorgungsvorrichtung dient, die mit der Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung ausgestattet ist, die Kapazitätsdiagnose eines ansteuernden Kondensators während des Betriebs des Vakuum-Leistungsschalters periodisch ausgeführt werden, ohne daß der Kondensator ausgebaut wird, und die Angemessenheit der Kapazität läßt sich feststellen; somit kann die längerfristige Zuverlässigkeit der elektrischen Stromversorgungsvorrichtung verbessert werden.
  • Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist ein Fall beschrieben worden, in dem die Kapazitätsdiagnose bei dem ansteuernden Kondensator des Vakuum-Leistungsschalters als elektrische Stromversorgungsvorrichtung angewendet wird; es können jedoch auch andere elektrische Stromversorgungsvorrichtungen Anwendung finden, solange die Vorrichtung den Kondensator als antreibende Energiequelle verwendet. Ferner erfolgt die Anwendung bei einem Kondensator für Fahrzeuge, wie zum Beispiel Kraftfahrzeuge, wobei eine Diagnose während des Betriebs ausgeführt wird; auf diese Weise kann die Zuverlässigkeit verbessert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung
    2
    Kondensator
    3
    Stromversorgung
    4
    Entladungsschaltung
    4a
    Entladungswiderstand
    4b
    Entladungsschalter
    5
    Widerstandsteilerschaltung
    6
    Meßschaltung
    6a
    Verstärker
    7
    Diagnoseschaltung
    10
    Vakuum-Leistungsschalter
    15
    Vakuum-Schalterröhre (VST)
    16
    feststehender Kern
    17
    Öffnungsspule
    19
    Schalter
    21
    beweglicher Schaft
    23
    beweglicher Kern
    25
    elektromagnetischer Betätigungsmechanismus
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (4)

  1. Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung, die folgendes aufweist: eine Stromversorgung, die einen Kondensator auflädt; eine Entladungsschaltung, die aus einem Entladungswiderstand und einem Entladungsschalter in Reihenschaltung gebildet ist und die dem Kondensator parallelgeschaltet ist; eine Widerstandsteilerschaltung, die aus einem ersten Widerstand und einem zweiten Widerstand in Reihenschaltung gebildet ist und die dem Kondensator parallelgeschaltet ist; eine Meßschaltung, die eine Messung durch Verstärkung einer Spannung an einem Teilungspunkt zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand vornimmt; und eine Diagnoseschaltung, die das Laden des Kondensators stoppt, die in dem Kondensator geladene Energie für eine vorbestimmte Zeit entlädt, indem der Entladungsschalter der Entladungsschaltung elektrisch leitend geschaltet wird, und die die Angemessenheit der Kondensatorkapazität anhand eines Spannungsabfallwerts aufgrund der Entladung feststellt, wobei der Spannungsabfallwert von der Meßschaltung gemessen wird, wobei der Spannungsabfallwert während der Diagnose aufgrund der Entladung des aufgeladenen Kondensators auf einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt wird.
  2. Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Entladungswiderstand einen Widerstandswert aufweist, der derart vorgegeben ist, daß ein Entladungsstrom fließt, der nicht geringer ist als ein Selbstentladungsstrom, den der Kondensator bei der Entladung aufweist.
  3. Elektrische Stromversorgungsvorrichtung, die folgendes aufweist: eine Kondensatorkapazitäts-Diagnoseeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2; und einen elektromagnetischen Betätigungsmechanismus, der durch aufgeladene Energie in dem Kondensator betätigt wird.
  4. Elektrische Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei bei der Diagnose der Angemessenheit der Kondensatorkapazität der Spannungsabfallwert aufgrund des Entladens des geladenen Kondensators auf einen Wert innnerhalb eines vorbestimmten Bereichs begrenzt wird, in dem der elektromagnetische Betätigungsmechanismus betätigbar ist.
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