DE112012003166T5

DE112012003166T5 - Leistungsumsetzer

Info

Publication number: DE112012003166T5
Application number: DE112012003166.0T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Noto; Masashige Tsuji; Seiji Funaba
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-07-29
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-04-24
Also published as: US9209737B2; WO2013018493A1; JP2013031329A; US20140191693A1; CN103718449A; CN103718449B; JP5623994B2

Abstract

Ein Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Wechselrichter, ein Kontaktelement zum Verbinden einer Batterie mit dem Wechselrichter, um Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zuzuführen, und zum Trennen der Batterie vom Wechselrichter, um eine Operation zum Zuführen der Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zu stoppen, einen Glättungskondensator, der mit der Batterie über das Kontaktelement parallel geschaltet ist, eine Entladungsschaltung, die mit einem Entladungswiderstand und einer Schaltvorrichtung versehen ist, die mit dem Entladungswiderstand in Reihe geschaltet ist, und mit dem Glättungskondensator parallel geschaltet ist, um elektrische Ladung vom Glättungskondensator zu entladen, eine Spannungsmessschaltung, eine Spannungsteilungsschaltung zum Teilen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, um eine Teilspannung zu erzeugen, die in die Spannungsmessschaltung eingegeben werden soll, und eine Steuerschaltung der Schaltvorrichtung. Bevor die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine erste vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, schaltet die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer ein, die kürzer ist als die erste vorbestimmte Zeitdauer. Die Steuerschaltung umfasst einen Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist, gemäß der gemessenen Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsumsetzer.
Stand der Technik
Ein Leistungsumsetzer zum Antreiben eines Motors beispielsweise in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV), einem Einsteck-Hybrid-Elektrofahrzeug (PHEV) und einem Elektrofahrzeug (EV) weist einen Wechselrichter zum Umsetzen von Gleichspannung (DC), die von einer Hochspannungsbatterie zugeführt wird, in Wechselspannung (AC), die dem Motor des Fahrzeugs zugeführt werden soll, auf. Die Gleichspannung wird durch wiederholtes Ein- und Ausschalten einer Schaltvorrichtung im Wechselrichter in die Wechselspannung umgesetzt. Ein Beispiel der Schaltvorrichtung ist ein IGBT.
Ein solcher Leistungsumsetzer weist einen Glättungskondensator zum unverzüglichen Ausgeben eines großen Stroms während einer Operation zum Ein- oder Ausschalten einer Schaltvorrichtung auf. Der Leistungsumsetzer weist ferner eine Entladungsvorrichtung zum Entladen einer elektrischen Ladung, die im Glättungskondensator verbleibt, nachdem die Leistungsversorgung ausgeschaltet ist, auf. Die Entladungsvorrichtung umfasst eine Entladungsschaltung und eine Steuerschaltung zum Steuern der Entladungsschaltung. Die Entladungsschaltung umfasst einen Entladungswiderstand und eine Schaltvorrichtung, die miteinander in Reihe geschaltet sind, und ist mit dem Glättungskondensator parallel geschaltet. Auf der Basis eines von einer Vorrichtung auf einer höheren Ebene empfangenen Befehls schaltet die Steuerschaltung diese Schaltvorrichtung ein, um elektrische Ladung zu entladen, die im Glättungskondensator angesammelt ist. (Siehe Dokumente wie z. B. Patentdokument 1).
In einem Leistungsumsetzer, der in einem HEV, einem PHEV, einem EV oder dergleichen verwendet wird, ist eine Hochspannungsbatterie mit dem Wechselrichter durch eine Relaisvorrichtung verbunden, die als Kontaktelement bezeichnet wird. Wenn die Zündung des Fahrzeugs eingeschaltet wird, wird das Kontaktelement eingeschaltet, so dass die Hochspannungsbatterie mit dem Gleichspannungsversorgungseingang des Wechselrichters verbunden wird. Wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, wird andererseits das Kontaktelement ausgeschaltet, so dass die Hochspannungsbatterie vom Gleichspannungsversorgungseingang des Wechselrichters getrennt wird.
Die Entladungsschaltung des Glättungskondensators wird verwendet, wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet wird, oder wenn der Glättungskondensator beispielsweise im Fall eines Kollisionsunfalls entladen werden muss. Zu diesem Zeitpunkt darf die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung der Entladungsschaltung erst dann einschalten, um Elektrizität vom Glättungskondensator zu entladen, nachdem das Kontaktelement ausgeschaltet ist. Dies liegt daran, dass, wenn die Steuerschaltung die in der Entladungsschaltung verwendete Schaltvorrichtung einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, wobei das Kontaktelement eingeschaltet ist, die Hochspannungsbatterie eine Operation zum Zuführen eines Stroms zum Entladungswiderstand fortsetzt, und daher der Glättungskondensator nicht entladen wird. Wenn ein großer Strom für eine lange Zeit kontinuierlich zum Entladungswiderstand fließt, erzeugt außerdem der Entladungswiderstand Wärme, so dass er seine Nenntemperatur überschreitet, was zum Durchbrennen des Entladungswiderstandes führt.
In einer Entladungsschaltung eines Glättungskondensators, die im Patentdokument 1 offenbart ist, wird der Zustand des Kontaktelements untersucht, um festzustellen, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist, bevor der Glättungskondensator entladen wird. Für die Untersuchung wird der Glättungskondensator für eine kurze Zeit einer Zeit entladen, die durch einen Prüfimpuls gesteuert wird, der durch eine Entladungssteuerschaltung erzeugt wird. Wenn die Spannung des Glättungskondensators aufgrund der Entladung für eine kurze Zeit, die durch den Prüfimpuls gesteuert wird, fällt, wird das Kontaktelement als ausgeschaltet bestimmt. Dann wird der Kondensator für eine lange Zeitdauer entladen. Wenn die Spannung des Glättungskondensators aufgrund der Entladung für eine kurze Zeit nicht fällt, wird dagegen das Kontaktelement als eingeschaltet bestimmt. Dann wird der Glättungskondensator nicht entladen. Ferner wird nach einer festgelegten Zeit wieder ein Prüfimpuls erzeugt und der Glättungskondensator wird für eine kurze Zeit einer Zeit entladen, um festzustellen, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn festgestellt wird, dass das Kontaktelement eingeschaltet ist, wird der Glättungskondensator nicht entladen, was zum Schützen des Entladungswiderstandes gegen Ausbrennen dient.
Literatur des Standes der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: JP-2010-206909-A
Patentdokument 2: JP-2007-244142-A

Zusammenfassung der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Probleme
Ein Problem beim Entladen des Glättungskondensators für eine kurze Zeit, das vorstehend beschrieben wurde, war die Wärmeerzeugung des Entladungswiderstandes, die durch Zunahme des Energieverbrauchs im Entladungswiderstand verursacht wird. Die elektrische Entladung des Glättungskondensators für eine kurze Zeit ist ein herkömmliches Verfahren zum Bestätigen, ob das Kontaktelement, das eine Hochspannungsbatterie, die z. B. in einem HEV, PHEV und EV installiert ist, mit einem Wechselrichter verbindet, ein- oder ausgeschaltet ist. Das mehrmalige Wiederholen der Entladung für eine kurze Zeit erhöht den Energieverbrauch unter einer Hochspannungsbedingung zwischen Anschlüssen des Glättungskondensators, was daher das Problem ist.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Leistungsumsetzer gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst:
einen Wechselrichter zum Umsetzen von Gleichspannung in Wechselspannung, die zu einem Motor zugeführt werden soll;
ein Kontaktelement zum Verbinden einer Batterie mit dem Wechselrichter, um eine Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zuzuführen, und zum Trennen der Batterie vom Wechselrichter, um eine Operation zum Zuführen von Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zu stoppen;
einen Glättungskondensator, der mit der Batterie über das Kontaktelement parallel geschaltet ist;
eine Entladungsschaltung, die mit einem Entladungswiderstand und einer Schaltvorrichtung versehen ist, die mit dem Entladungswiderstand in Reihe geschaltet ist, und mit dem Glättungskondensator parallel geschaltet ist, um elektrische Ladung vom Glättungskondensator zu entladen;
eine Spannungsmessschaltung zum Messen einer Spannung über Anschlüssen des Glättungskondensators;
eine Spannungsteilungsschaltung zum Teilen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, um eine in die Spannungsmessschaltung einzugebende Teilspannung zu erzeugen; und eine Steuerschaltung zum Steuern einer Operation zum Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtung, wobei:
bevor die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine erste vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, bis die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators auf einen Pegel gleich der oder niedriger als die erste vorbestimmte Spannung abnimmt, die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, die kürzer ist als die erste vorbestimmte Zeitdauer, um die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer zu messen; und
ein Bestimmungsabschnitt gemäß der gemessenen Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer bestimmt, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem ersten Aspekt erwünscht, eine Kontaktelement-Operationsbedingung auszuführen, wobei:
wenn ein Befehl zum Entladen des Glättungskondensators von einer oberen Steuervorrichtung empfangen wird, der Bestimmungsabschnitt die zweite vorbestimmte Zeitdauer gemäß einer Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, die an der Spannungsmessschaltung gemessen wird, bestimmt, bevor die Schaltvorrichtung für die zweite vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet wird; und
wenn eine Differenz des gemessenen Werts zwischen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, die vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer gemessen wird, kleiner ist als die erste vorbestimmte Spannung, der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Kontaktelement eingeschaltet ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt erwünscht, zu bestimmen:
eine obere Grenze der zweiten vorbestimmten Zeitdauer, die als TWmax bezeichnet wird, wird gemäß einer Beziehung Twmax = P₀ (R/V²)/f bestimmt, wobei P₀ die Leistung bezeichnet, die durch den Entladungswiderstand verbraucht wird, damit er auf eine Nenntemperatur erhitzt wird, R den Widerstandswert des Entladungswiderstandes bezeichnet, V eine Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators bezeichnet und f eine Wiederholungsfrequenz einer Operation zum Einschalten der Schaltvorrichtung für die zweite vorbestimmte Zeitdauer bezeichnet; und
eine untere Grenze der zweiten vorbestimmten Zeitdauer, die als Twmin bezeichnet wird, wird gemäß einer Beziehung Twmin = –RC in (1 – ΔV/V) bestimmt, wobei R den Widerstandswert des Entladungswiderstandes bezeichnet, C die Kapazität des Glättungskondensators bezeichnet, ΔV eine minimale Spannung bezeichnet, die die Spannungsmessschaltung zuverlässig messen kann, und V eine Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators bezeichnet.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem dritten Aspekt erwünscht, die minimale Spannung ΔV gemäß dem Rauschen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators und einer Auflösung der Spannungsdetektion der Spannungsmessschaltung festzulegen.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem ersten Aspekt erwünscht, die Steuerschaltung mit einem Datenspeicherabschnitt zu versehen, der zum Speichern von mehreren verschiedenen Werten der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators und mehreren Werten der zweiten vorbestimmten Zeitdauer entsprechend den jeweiligen verschiedenen Werten der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators verwendet wird.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem zweiten Aspekt erwünscht, dass, wenn das Kontaktelement als eingeschaltet bestimmt wird, der Leistungsumsetzer die Bestimmung der Kontaktelementoperation nach einem Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer, die länger ist als die zweite vorbestimmte Zeitdauer, wiederholt, zusätzlich zum Entladen von elektrischer Ladung vom Glättungskondensator für die zweite vorbestimmte Zeitdauer; und wenn die Beurteilung der Kontaktelementoperation für vorbestimmte Zeiten wiederholt wird, der Leistungsumsetzer bestimmt, dass das Kontaktelement eine Funktionsstörung aufweist, und die Entladung des Glättungskondensators stoppt.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es im Leistungsumsetzer gemäß dem zweiten oder sechsten Aspekt erwünscht, dass, wenn eine Differenz der gemessenen Werte zwischen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer gleich oder größer als die zweite vorbestimmte Spannung ist, das Kontaktelement als ausgeschaltet bestimmt wird; und die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für die erste vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, bis die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators gleich der oder niedriger als die erste vorbestimmte Spannung ist.
Effekt der Erfindung
Die vorliegende Erfindung optimiert die Zeit der Kurzzeitentladung des Glättungskondensators zum Bestätigen, ob das Kontaktelement, das eine Hochspannungsbatterie, die z. B. in einem HEV, PHEV und EV installiert ist, mit einem Wechselrichter verbindet, ein- oder ausgeschaltet ist. Sie verhindert auch eine große Wärmeerzeugung im Entladungswiderstand selbst bei mehrmaliger Kurzzeitentladung.
Die vorliegende Erfindung, die den Energieverbrauch des Entladungswiderstandes kleiner macht, ermöglicht, dass ein Entladungswiderstand mit kleiner Bemessung verwendet wird, wodurch die Größe und die Kosten der Wechselrichtervorrichtung verringert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform einer elektromotorischen Antriebsvorrichtung mit einem Wechselrichter, der in einem Leistungsumsetzer vorgesehen ist, grob zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform der elektrischen Schaltungskonfiguration eines Puffers, der in 1 gezeigt ist, zeigt.
3 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform der elektrischen Schaltungskonfiguration einer Kollektorspannungsdetektionsschaltung, die in 1 gezeigt ist, zeigt.
4 sind Zeitablaufpläne, auf die bei der Erläuterung von Operationen einer Entladungsschaltung für einen Glättungskondensator, der im Leistungsumsetzer verwendet wird, Bezug genommen werden soll, unter einer normalen Bedingung, die in 1 gezeigt ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 sind Zeitablaufdiagramme, auf die bei der Erläuterung von Operationen einer Entladungsschaltung für einen Glättungskondensator, der im Leistungsumsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, Bezug genommen werden soll, für einen Fall, in dem ein in 1 gezeigtes Kontaktelement ausgefallen ist und in einem eingeschalteten Zustand bleibt.
6 ist ein Diagramm, auf das bei der Erläuterung eines Verfahrens zum Festlegen der Breite eines Steuerimpulses (oder eines Prüfimpulses) Bezug genommen werden soll, der zu einem Entladungsschalter (der ein IGBT ist, der mit dem Bezugszeichen 125 bezeichnet ist), geliefert wird, der in einer in 1 gezeigten Entladungsschaltung verwendet wird, um als Impuls zum Entladen des Glättungskondensators 126 für eine kurze Zeit zu dienen, um festzustellen, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist.
7 ist ein Diagramm, das eine grobe Konfiguration eines Mikrocomputers zeigt, der verschiedene Breiten des Prüfimpulses in einer Tabelle speichert, die beim Steuern einer Operation zum Entladen des Glättungskondensators 126 für eine kurze Zeit verwendet werden soll.
8 ist ein Ablauf einer Steuerung, die durch den Mikrocomputer 120 bei Operationen des Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird.
Art zur Ausführung der Erfindung
Mit Bezug auf 1 bis 5 werden Ausführungsformen eines Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung im Folgenden erläutert.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, das eine grobe Konfiguration eines Leistungsumsetzers 101 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Leistungsumsetzer 101 ist mit einer Hochspannungsbatterie 129 durch ein Kontaktelement 104 verbunden. Das Kontaktelement 104 wird durch ein Signal 106 gesteuert, das von einer Batteriesteuereinheit 103 empfangen wird. Die Batteriesteuereinheit 103 wird durch eine obere Steuereinheit 102 gesteuert. Es ist zu beachten, dass die obere Steuereinheit 102 auch den Leistungsumsetzer 101 steuert.
Der Leistungsumsetzer 101 weist einen Wechselrichter 127 zum Antreiben eines Motors 128, einen Glättungskondensator 126, eine Entladungssteuerschaltung 100, einen Entladungswiderstand 124 und eine Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 zur elektrischen Entladung auf. Der Glättungskondensator 126 ist mit der Hochspannungsbatterie 129 durch die Vermittlung des Kontaktelements 104 parallel geschaltet und wird zum Beseitigen von Rauschen in der Gleichspannung, die durch die Hochspannungsbatterie 129 zugeführt wird, verwendet. Der Entladungswiderstand 124 und die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 sind in einer Konfiguration zum Bilden einer Entladungsschaltung miteinander in Reihe geschaltet. Die Entladungssteuerschaltung 100 besteht aus einem Mikrocomputer 119, einer Mikrocomputer-Leistungsversorgung 118, Photokopplern 113 und 115, einer Spannungsteilungsschaltung 117, einem Puffer 123 und einer Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122.
Die Mikrocomputer-Leistungsversorgung 118 erzeugt eine Leistungsversorgungsspannung von 5 V für den Mikrocomputer aus der Leistungsversorgung des Wechselrichters. Die Mikrocomputer-Leistungsversorgung 118 empfängt ein PRUN-Signal 120 vom Mikrocomputer 119. Das PRUN-Signal 120 ist ein Signal, das angibt, dass der Mikrocomputer 119 normal arbeitet. Wenn die Mikrocomputer-Leistungsversorgung 118 durch das PRUN-Signal 120 detektiert, dass der Mikrocomputer 119 nicht normal arbeitet, überträgt die Mikrocomputer-Leistungsversorgung 118 ein RESET-Signal 121 zum Mikrocomputer 119, um den Mikrocomputer 119 zurückzusetzen.
Der Photokoppler 113 überträgt ein Entladungsbefehlssignal 114 von einer Motorsteuereinheit 112 zum Mikrocomputer 119. Wenn Entladungsoperationen, die auch die Operation des Kontaktelements 104 umfassen, anomal sind, wird ein Fehlersignal 116 vom Mikrocomputer 119 durch den Photokoppler 115 zur Motorsteuereinheit 112 übertragen.
Die Spannungsteilungsschaltung 117 wandelt eine hohe Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 in eine Spannung in einem Bereich um, die durch eine Spannungsmessschaltung (oder eine AD-Umsetzungsschaltung) des Mikrocomputers 119 gemessen werden kann. Die hohe Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 ist eine Spannung über der positiven und der negativen Elektrode der Hochspannungsbatterie 129. Die Spannungsmessschaltung umfasst ein Filter zum Entfernen von Rauschen der Spannungseingabe von der Spannungsteilungsschaltung 117. Nachdem die Spannungsmessschaltung dann eine AD-Umsetzung am zugeführten Signal ausführt, nachdem das Rauschen auf einen vorbestimmten Wert oder niedriger verringert ist, kann eine Spannungsschaltung zum Detektieren eines Spannungswerts für die Spannungsmessschaltung verwendet werden. Als Alternative kann die Spannungsmessschaltung eine AD-Umsetzungsschaltung vom Integrationstyp sein, die rauschsicher ist.
Die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 wird mehrere Male gemessen, und um Spannungsänderungen zwischen den Messungen sicher zu messen, wird eine Spannungsänderung als vorhanden bestimmt, vorausgesetzt, dass eine Spannungsänderung, die größer ist als die Amplitude von Rauschen, das möglicherweise zur AD-Umsetzungsschaltung zugeführt wird, detektiert wird.
Der Puffer 123 verstärkt ein Entladungssteuersignal 128 mit einem Pegel von 5 V, das vom Mikrocomputer 119 ausgegeben wird, auf ein Gateoperationspegelsignal von 15 V der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 und liefert das Gateoperationspegelsignal zum Gate der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125. Eine typische Schaltung des Puffers 123 wird später beschrieben.
Die Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122 detektiert, ob eine Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 hoch oder niedrig ist, und überträgt das Ergebnis zum Mikrocomputer 119. Wenn die Kollektorspannung hoch ist, das heißt, wenn sie die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 ist, ist die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ausgeschaltet. Wenn die Kollektorspannung niedrig ist, ist die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 eingeschaltet. Eine typische Schaltung der Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122 wird später beschrieben.
Der Mikrocomputer 119 empfängt ein Entladungsbefehlssignal 114, das von der Motorsteuereinheit 112 durch den Photokoppler 113 übertragen wird, wobei er ein Entladungssteuersignal 128 zum Steuern der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ausgibt. Durch die Spannungsteilungsschaltung 117 misst der Mikrocomputer 119 die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126. Wenn die Spannung des Glättungskondensators 126 auf eine endgültige Zielspannung der Entladung abnimmt, wird die Entladung beendet. Durch die Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122 informiert, dass die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ein- oder ausgeschaltet ist, bestimmt der Mikrocomputer 119, ob die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 normal arbeitet. Wenn bestimmt wird, dass die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 anomal arbeitet, gibt der Mikrocomputer 119 ein Fehlersignal 116 an die Motorsteuereinheit 112 aus.
Ein Fehlersignal wird ausgegeben, wenn irgendeine von einer Vielfalt von Anomalitäten, die während des Kondensatorentladungsvorgangs detektiert wird, auftritt. Folglich werden solche Fehlersignale zusammen ausgegeben, auch wenn Anomalitäten unter irgendeiner der Bedingungen (des Kondensatorentladungsvorgangs und der Kondensatorentladungsschaltung) auftreten. Das Fehlersignal wird von einer oberen Steuereinheit verarbeitet.
2 ist ein Diagramm, das die Schaltung des Puffers 123 zeigt, der in der ersten Ausführungsform des Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Schaltung des Puffers 123 besteht aus einer NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201, einer PMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 202 und einem Widerstand 203. Ein Eingangsanschluss 206 ist mit dem Eingangsanschluss der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 verbunden. Außerdem ist der Ausgangsanschluss der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 mit dem Eingangsanschluss der PMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 202 verbunden. Der Ausgangsanschluss der PMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 202 ist mit einem Ausgangsanschluss 207 verbunden. Die Leistungsquellen beider Wechselrichter-Gateschaltungen sind mit einer Leistungsversorgung von 15 V (als Vcc15 bezeichnet), die mit dem Bezugszeichen 208 bezeichnet ist, verbunden. Die Vcc15 208 ist eine Leistungsversorgung, die der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 und der PMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 202 gemeinsam ist. In der Schaltung ist der NMOS-Gatespannungsschwellenwert VGS (th) der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 ungefähr 2,5 V.
Wie vorstehend beschrieben, ist diese Schaltung eine Wechselrichter-Gateschaltung mit 2 miteinander verbundenen Stufen. Folglich ist die Logik des Eingangs und des Ausgangs dieselbe. Der Logikschwellenwert der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 ist jedoch ungefähr 2,5 V, so dass der Puffer 123 ein Signal mit einem Pegel von 5 V in ein Signal mit einem Pegel von 15 V umsetzen kann.
Außerdem ist der Widerstand 203 zwischen den Eingangsanschluss der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 und die Erdung 209 geschaltet, so dass, selbst wenn der Eingangsanschluss 206 eine hohe Impedanz aufweist, der Eingangsanschluss der NMOS-Wechselrichter-Gateschaltung 201 auf einen ”L”-Pegel gesetzt wird. Selbst wenn der Ausgang der vorderen Stufe, die der Mikrocomputer 119 ist, versagt und der Eingang des Puffers 123 eine hohe Impedanz aufweist, gibt der Puffer 123 folglich ein ”L”-Pegel-Signal aus und befindet sich nicht in einem Entladungszustand.
3 ist ein Diagramm, das die Konfiguration der Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122 zeigt, die in der ersten Ausführungsform des Leistungsumsetzers gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Die Schaltung der Kollektorspannungsdetektionsschaltung 122 besteht aus einer einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301, einem Pull-Up-Widerstand 302 und einem Puffer 303. Der Kollektor der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ist mit einem Eingangsanschluss 304 verbunden. Die Kathode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 ist mit dem Eingangsanschluss 304 verbunden, wohingegen die Anode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 mit dem Eingangsanschluss des Puffers 303 verbunden ist. Außerdem ist die Anode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 auch mit einer Leistungsversorgung von 5 V (als Vcc5 bezeichnet), die mit dem Bezugszeichen 306 bezeichnet ist, durch den Pull-Up-Widerstand 302 verbunden. Der Ausgangsanschluss des Puffers 303 ist mit einem Ausgangsanschluss 305 verbunden. Außerdem ist die Leistungsversorgung des Puffers 303 mit der Vcc5 306 verbunden.
Der Kollektor der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ist mit der positiven Elektrode des Glättungskondensators 126 durch den Entladungswiderstand 124 verbunden. Wenn die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ausgeschaltet ist, ist die Spannung an diesem Kollektor normalerweise eine hohe Spannung von mindestens 300 V. Zu diesem Zeitpunkt steigt das elektrische Potential der Kathode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 auch auf mindestens 300 V, wohingegen das elektrische Potential der Anode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 5 V ist, was gleich der Spannung der Vcc5 ist. Folglich wird eine Sperrvorspannung an die einer hohen Spannung standhaltende Diode 301 angelegt, was die einer hohen Spannung standhaltende Diode 301 in einen ausgeschalteten Zustand setzt. In diesem Zustand ist der Eingangsanschluss des Puffers 303 auf den Pegel von 5 V (”H”) gesetzt und eine Spannung des ”H”-Pegels wird folglich aus dem Ausgangsanschluss 305 ausgegeben. Wenn die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 eingeschaltet ist, liegt andererseits die Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 in einem Bereich von 0 bis 1 V. Außerdem ist das elektrische Potential der Anode der einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 auch 5 V. Folglich wird eine Durchlassvorspannung an die einer hohen Spannung standhaltenden Diode 301 angelegt, was die einer hohen Spannung standhaltende Diode 301 in einen eingeschalteten Zustand setzt. In diesem Zustand wird der Eingangsanschluss des Puffers 303 auf den (”L”)-Pegel gesetzt und eine Spannung des ”L”-Pegels wird somit aus dem Ausgangsanschluss 305 ausgegeben.
4 sind Zeitablaufdiagramme, die Operationen einer Entladungsschaltung für einen Glättungskondensator 126 unter einer normalen Bedingung, das heißt, wenn das Kontaktelement 104 ausgeschaltet ist, zeigen.
Um den Glättungskondensator 126 zu entladen, gibt zuallererst die obere Steuereinheit 102 einen Ausschaltbefehl an das Kontaktelement 104 durch die Batteriesteuereinheit 103 zu einem Zeitpunkt t0 aus. Gemäß diesem Befehl gelangt das Kontaktelement 104 von einem eingeschalteten Zustand in einen ausgeschalteten Zustand. Die obere Steuereinheit 102 gibt fast gleichzeitig einen Entladungsbefehl an die Motorsteuereinheit 112 aus.
Beim Empfangen des Entladungsbefehls von der oberen Steuereinheit 102 überträgt die Motorsteuereinheit 112 ein Entladungsbefehlssignal 114 an die Entladungssteuerschaltung 100. Wenn das Entladungsbefehlssignal 114 empfangen wird, entlädt der Mikrocomputer 119, der in der Entladungssteuerschaltung 100 verwendet wird, elektrische Ladung vom Glättungskondensator 126 für eine kurze Zeit, um zu bestimmen, ob das Kontaktelement 104 ausgeschaltet ist.
Als Vorbereitungen für die Kurzzeitentladung des Glättungskondensators 126 misst zuallererst der Mikrocomputer 119 eine anfängliche Anschlussspannung Vc0 des Glättungskondensators 126 von einer Eingangsspannung, die von der Spannungsteilungsschaltung 117 empfangen wird, und bestimmt eine Prüfimpulsbreite Tcheck eines Entladungssteuersignals 128 auf der Basis der anfänglichen Anschlussspannung Vc0. Ein Prüfimpuls mit der Breite Tcheck wird bei der Entladung verwendet. Nach der Vollendung der Vorbereitungen für die Kurzzeitentladung (das heißt nach dem Ablauf einer Zeitdauer tp) ändert der Mikrocomputer 119 das Entladungssteuersignal 128 von einem ”L”-Pegel auf einen ”H”-Pegel, was eine steigende Flanke 402 zu einem Zeitpunkt t1 bildet. Folglich wird die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 eingeschaltet, was die Kurzzeitentladung des Glättungskondensators 126 startet. Folglich beginnt die Spannung des Glättungskondensators 126 abzunehmen. Nach dem Ablauf einer Zeitdauer 403 gleich der Impulsbreite Tcheck ändert der Mikrocomputer 119 dann das Entladungssteuersignal 128 vom ”H”-Pegel wieder auf den ”L”-Pegel (404) zu einem Zeitpunkt t2. Zu diesem Zeitpunkt endet die Kurzzeitentladung. Hier wird der Impuls, der im Entladungssteuersignal 128 enthalten ist, als Impuls mit der Breite Tcheck 403 als vorstehend angeführter Prüfimpuls bezeichnet. Die Breite Tcheck 403 des Prüfimpulses wird gemäß der anfänglichen Anschlussspannung Vc0 des Glättungskondensators 126 bestimmt. Das Verfahren zum Bestimmen der Breite Tcheck 403 des Prüfimpulses wird später beschrieben.
Zum Zeitpunkt t2 (das heißt am Ende der Zeitdauer 403 gleich der Impulsbreite Tcheck) nimmt die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 von der anfänglichen Anschlussspannung Vc0 auf eine Spannung Vc1 ab. Während einer Zeitdauer, die ab dem Zeitpunkt t2 beginnt, misst der Mikrocomputer 119 wieder die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126. Wenn der Grad der Abnahme (Vc0 – Vc1) der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 größer ist als ein vorbestimmtes Bestimmungskriterium ΔVth (später beschrieben), wird bestimmt, dass das Kontaktelement 104 normal ausgeschaltet wurde.
Wenn gemäß der Bestimmung durch den Mikrocomputer 119, um zu bestimmen, ob das Kontaktelement 104 ein- oder ausgeschaltet ist, bestimmt wird, dass das Kontaktelement 104 normal ausgeschaltet wurde, ändert der Mikrocomputer 119 zu einem Zeitpunkt t3 das Entladungssteuersignal 128 auf den ”H”-Pegel (405). Dieser H-Pegel wird während einer Zeitdauer td aufrechterhalten, um den Glättungskondensator 126 kontinuierlich zu entladen. In dieser Weise beginnt eine Operation zum kontinuierlichen Entladen des Glättungskondensators 126. Wenn die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 zum Zeitpunkt t4 auf eine Entladungszielspannung VcT abnimmt, ändert der Mikrocomputer 119 das Entladungssteuersignal 128 vom ”H”-Pegel wieder auf den ”L”-Pegel (406) zum Beenden der Entladung. Es ist zu beachten, dass während der Zeitdauer, die zum Zeitpunkt t4 endet, die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 korrekt von Zeit zu Zeit gemessen wird, selbst wenn diese Messung in der Figur nicht gezeigt ist.
5 sind Zeitablaufdiagramme, auf die in der folgenden Erläuterung von Operationen durch die Entladungsschaltung, um den Glättungskondensator 126 zu entladen, Bezug genommen wird, wenn das Kontaktelement 104 aus irgendeinem Grund nicht ausgeschaltet werden kann, während das Kontaktelement 104 eingeschaltet bleibt.
Vor dem Kondensatorentladungsvorgang gibt die obere Steuereinheit 102 einen Ausschaltbefehl an das Kontaktelement 104 durch die Batteriesteuereinheit 103 aus. Aus irgendeinem Grund bleibt jedoch das Kontaktelement 104 eingeschaltet. Zu einem Zeitpunkt t10 gibt, wenn die obere Steuereinheit 102 einen Entladungsbefehl an die Motorsteuereinheit 112 ausgibt, die Motorsteuereinheit 112 ein Entladungsbefehlssignal 114 an die Entladungssteuerschaltung 100 in derselben Weise wie die vorstehend beschriebenen normalen Operationen aus. Dann ändert der Mikrocomputer 119 das Entladungssteuersignal 128 von einem ”L”-Pegel auf einen ”H”-Pegel (402), so dass der Mikrocomputer 119 einen Prüfimpuls an ein Entladungssteuersignal 128 ausgibt, um den Kondensator für eine kurze Zeit zu entladen. Da jedoch das Kontaktelement 104 eingeschaltet ist, fließt ein Strom von der Hochspannungsbatterie 129 zum Entladungswiderstand. Folglich wird der Glättungskondensator 126 nicht entladen, wodurch elektrische Ladung im Glättungskondensator 126 gespeichert bleibt. Folglich nimmt die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators kaum ab. Zu einem Zeitpunkt t2 nach dem Ablauf einer Zeitdauer gleich der Breite Tcheck 403 des Prüfimpulses ändert der Mikrocomputer 119 dann das Entladungssteuersignal 128 vom ”H”-Pegel wieder auf den ”L”-Pegel (404), um die Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses zu stoppen. Wie vorher erläutert, wird die Breite Tcheck 503 des Prüfimpulses gemäß der anfänglichen Anschlussspannung Vc0 des Glättungskondensators 126 gesteuert und ihr Bestimmungsverfahren wird später beschrieben.
Während der Kurzzeitentladung vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 ist die Spannung an den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 geringfügig kleiner als die anfängliche Anschlussspannung Vc0 aufgrund eines Abfalls des elektrischen Potentials, der durch einen Strom verursacht wird, der durch den Glättungskondensator 126 mit einem Widerstandswert R fließt. Nach dem Zeitpunkt t2 ist jedoch die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 fast gleich der anfänglichen Anschlussspannung Vc0. Dies liegt daran, dass das Kontaktelement 104 geschlossen (oder eingeschaltet) ist, was verursacht, dass ein Strom weiterhin von der Hochspannungsbatterie 129 fließt.
Nach dem Zeitpunkt t2 misst der Mikrocomputer 119 wieder eine Spannung Vc1 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 durch die Spannungsteilungsschaltung 117. Wenn der Grad der Abnahme (Vc0 – Vc1) der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 kleiner ist als ein vorbestimmtes Bestimmungskriterium ΔVth, wird bestimmt, dass das Kontaktelement 104 eingeschaltet ist.
Wenn bestimmt wird, dass das Kontaktelement 104 eingeschaltet ist, hält sich der Mikrocomputer 119 in Bereitschaft ohne Wiederaufnahme der Entladung, bis eine Zeitdauer Tinv (407) ab dem Zeitpunkt t1 abläuft. Dieser Zustand fährt nach einem Zeitpunkt t3 fort, selbst wenn der Mikrocomputer 119 von der oberen Steuereinheit einen Entladungsbefehl empfängt, um den Glättungskondensator 126 zu entladen. Die Bereitschaftszeitdauer Tinv (407) ist eine feste Zeitdauer, die durch das System bestimmt ist. In dem System wird eine Vielfalt von Steuerprozessen wiederholt ausgeführt. Unter einer solchen Bedingung wird eine feste Zeitdauer, bis wenig Rauschen erzeugt wird, als Zeitdauer Tinv ausgewählt, um die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 so genau wie möglich zu messen. Daher wird Tinv in einer solchen Weise zweckmäßig bestimmt, dass wenig Rauschen in einem Operationszyklus des ganzen Systems erzeugt wird, der länger ist als die Impulsbreite Tcheck.
Dann wird zu einem Zeitpunkt t0' nach dem Ablauf der Bereitschaftszeitdauer Tinv (407) wieder eine Spannung Vc0' über den Anschlüssen des Glättungskondensators gemessen, um die Prüfimpulsbreite Tcheck zu bestimmen, die mit dem Bezugszeichen 403 bezeichnet ist. Nach einer Kurzzeitentladung auf der Basis eines Prüfimpulses mit der Breite Tcheck, das heißt nach einem Zeitpunkt t2', wird eine Spannung Vc1' über den Anschlüssen des Glättungskondensators gemessen und Vc0' – Vc1' wird dahingehend untersucht, ob Vc0' – Vc1' kleiner oder größer ist als das vorbestimmte Bestimmungskriterium ΔVth, das heißt, ob das Kontaktelement 104 ein- oder ausgeschaltet ist. Wenn das Kontaktelement 104 ausgeschaltet ist, beginnt eine kontinuierliche Entladung zu diesem Zeitpunkt. In dem in 5 gezeigten Fall ist jedoch das Kontaktelement 104 immer noch eingeschaltet. In diesem Fall wird eine Entladung weiter aufrechterhalten, bis die Bereitschaftszeitdauer Tinv abläuft, was danach wiederholt wird. Wenn der Entladungsbefehl von der oberen Steuervorrichtung aufgehoben wird, wird die Wiederholung nicht fortgesetzt und der Steuervorgang zum Entladen des Glättungskondensators 126 stoppt. Als Alternative, wenn die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 nicht mit den vorbestimmten Zeiten der Wiederholung der Kurzzeitentladung abnimmt, wird die obere Steuervorrichtung über diesen Anomalitätszustand informiert und dann wird der Entladungsvorgang beendet.
Wie vorstehend beschrieben, funktioniert der Mikrocomputer 119 als Steuerschaltung zum Steuern einer Operation zum Ein- und Ausschalten der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 und Bestimmungsabschnitt zum Bestimmen, ob das Kontaktelement 104 ein- oder ausgeschaltet ist.
Als nächstes wird ein Verfahren zum Bestimmen der Breite Tcheck des Prüfimpulses im Folgenden erläutert.
6 sind Graphen, die einen zulässigen Bereich der Breite Tcheck des Prüfimpulses für die Spannung V über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 zeigen. Die Breite Tcheck des Prüfimpulses wird auf einen Wert in einem Bereich gesteuert, der durch 2 Kurven 601 und 602 eingeschlossen ist, die als Graphen gezeigt sind. Das heißt, die Kurve 601 stellt die obere Grenze der Impulsbreite der Breite Tcheck des Prüfimpulses dar, wohingegen die Kurve 602 die untere Grenze der Impulsbreite der Breite Tcheck des Prüfimpulses darstellt. Die Kurve 601 ist eine durch die nachstehend gegebene Gl. (1) ausgedrückte Funktion. Diese Gleichung drückt eine Funktion aus, die eine Beziehung zwischen der Spannung V über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 und einem Prüfimpuls zeigt, der verursacht, dass der Entladungswiderstand auf eine Nenntemperatur erhitzt wird, wie folgt: Tw = P₀(R/V²)/f) (1)
In der obigen Gleichung bezeichnet Tw die Impulsbreite; PO bezeichnet die Menge an Leistung, die vom Entladungswiderstand verbraucht wird, damit der Widerstand auf eine Nenntemperatur erhitzt wird; und R bezeichnet den Widerstandswert des Entladungswiderstandes, wohingegen f die Wiederholungsfrequenz des Prüfimpulses bezeichnet. Die Wiederholungsfrequenz f kann auch wie folgt ausgedrückt werden: f = 1/(Tcheck + Tinv)
Es ist zu beachten, dass Gl. (1) unter einer Bedingung abgeleitet ist, dass, wenn das Kontaktelement 104 nicht mehr geöffnet werden kann, so dass die Kurzzeitentladung auf der Basis eines Prüfimpulses für jede Entladungsintervallzeit wiederholt wird, der Leistungsverbrauch des Entladungswiderstandes gleich dem Leistungsverbrauch des auf eine Nenntemperatur erhitzten Entladungswiderstandes wird. Das heißt, die Impulsbreite Tw wird aus Gl. (2) erhalten, die nachstehend als Gleichung gegeben ist, die angibt, dass die vom Widerstandswert R des Entladungswiderstandes verbrauchte Leistung bei einer Kurzzeitentladung, die mit der Frequenz f wiederholt wird, gleich dem Leistungsverbrauch Po des Widerstandswerts R des Entladungswiderstandes ist, der auf eine Nenntemperatur erhitzt ist. In diesem Fall ist die durch den Widerstandswert R des Entladungswiderstandes verbrauchte Leistung in einer Kurzzeitentladung auf der Basis eines Prüfimpulses ein erlittener Verlust von (V²/R) Tw. Dieser Verlust wird wiederholt mit der Frequenz f erlitten, was zu der Leistung, die vom Widerstandswert R des Entladungswiderstandes bei einer Kurzzeitentladung, die mit der Frequenz f wiederholt wird, verbraucht wird, führt. Im Ausdruck (V²/R)·Tw bezeichnet V eine Spannung, die an den Entladungswiderstand mit dem Widerstandswert R angelegt wird, wohingegen der Ausdruck V²/R den Leistungsverbrauch des Entladungswiderstandes mit dem Widerstandswert R darstellt. P₀ = (V²/R)·Tw·f (2)
Das heißt, die in 6 gezeigte Kurve 601 als Kurve auf der Basis von Gl. (1) ist eine Bedingung, dass eine mittlere Leistung, die vom Entladungswiderstand mit dem Widerstandswert R verbraucht wird, gleich dem Nennleistungsverbrauch des Entladungswiderstandes ist. (Der Nennleistungsverbrauch des Entladungswiderstandes ist die Leistung, die vom Entladungswiderstand verbraucht wird, damit der Entladungswiderstand auf die Nenntemperatur erhitzt wird).
Die Kurve 602 ist eine Funktion, die durch Gl. (2) ausgedrückt wird, die nachstehend als Gleichung gegeben ist, die die Beziehung zwischen Vc und Tw ausdrückt, wobei Vc die Spannung V über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 bezeichnet, wohingegen Tw die Breite eines Prüfimpulses für einen Fall bezeichnet, in dem ein Spannungsabfall des Glättungskondensators 126 erkannt werden kann. Der Spannungsabfall wird als Ergebnis der Entladung des Glättungskondensators 126 bei einer Kurzzeitentladung erhalten, indem von dem Prüfimpuls Gebrauch gemacht wird. Tw = –RC·ln(1 – ΔVc/Vc) (3)
In der obigen Gleichung bezeichnet Tw die Impulsbreite, R bezeichnet den Widerstandswert des Entladungswiderstandes 124, C bezeichnet die Kapazität des Glättungskondensators 126 und ΔVc bezeichnet die vorstehend als Auflösung der Spannungsmessschaltung des Mikrocomputers 119 beschriebene Auflösung. (Die Kapazität des Glättungskondensators 126 stellt die vom Glättungskondensator 126 in einem Kondensatorentladungsvorgang zu entladende elektrische Ladung dar). Die Auflösung wird als minimale Grenze des Spannungsabfalls bestimmt, die korrekt durch das System als Abfall der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 durch Berücksichtigen von Rauschen der Spannung über den Anschüssen des Glättungskondensators 126 als zu messende Spannung detektiert werden kann. Dieser Abfall der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 ist ein Abfall, der als Ergebnis des Kondensatorentladungsvorgangs erhalten wird.
Von der nachstehend gegebenen Gl. (4) abgeleitet ist Gl. (3) eine Gleichung zum Auffinden der Prüfimpulsbreite Tw. Gl. (4) drückt den Abfall ΔV der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 aus. ΔVc = Vc – Vc·exp(–Tw/(RC)) (4)
Die Breite Tcheck des Prüfimpulses weist einen Wert in dem Bereich auf, der von den Kurven 601 und 602 eingeschlossen ist. Folglich verursacht die Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses mit der Breite Tcheck nicht, dass der Entladungswiderstand 124 auf die Nenntemperatur erhitzt wird. Außerdem kann der Spannungsabfall, der als Ergebnis des Kondensatorentladungsvorgangs auf der Basis des Prüfimpulses erhalten wird, detektiert werden.
Die durch die vorstehend gegebene Gl. (3) ausgedrückte Impulsbreite Tw ist der minimale Wert Twmin der Breite Tcheck des Prüfimpulses. Andererseits ist die durch die vorstehend gegebene Gl. (1) ausgedrückte Impulsbreite Tw der maximale Wert Twmax der Breite Tcheck des Prüfimpulses. Das heißt, die Breite Tcheck des Prüfimpulses wird in einer solchen Weise zweckmäßig festgelegt, dass die Breite Tcheck zwischen den minimalen Wert Twmin und den maximalen Wert Twmax fällt. (Für Klarheit siehe 6).
Die folgende Beschreibung erläutert konkrete Beispiele zum Bestimmen der Prüfimpulsbreite Tcheck zwischen den Kurven 601 und 602.
<Erstes Beispiel>
Im Fall der in 6 beschriebenen Bedingungen ist beispielsweise ein Verfahren zum Bestimmen der Prüfimpulsbreite Tcheck typischerweise gemäß der nachstehend gegebenen Gl. (5) denkbar. Diese Gleichung drückt eine in der Figur gezeigte Kurve 603 aus. Tcheck = min(200 ms, Km·P₀·(R/V²)·f) (5)
In der obigen Gleichung bezeichnet Km einen Koeffizienten, der nicht größer ist als 1. Der Koeffizient Km wird auf einen solchen Wert gesetzt, dass die Prüfimpulsbreite Tcheck nicht kleiner ist als die Impulsbreite Tw, die durch die Kurve 602 dargestellt ist. In dem in 6 gezeigten Beispiel gilt Km = 2/3. Der Koeffizient Km wird auf diesen Wert gesetzt, um die Breite Tcheck des Prüfimpulses mit einer Toleranz relativ zur Kurve 601 zu versehen. Der Koeffizient Km wird zum Verringern der Breite Tcheck des Prüfimpulses mit einem festen Verhältnis verwendet. Der Wert 200 ms ist der Wert einer Konstante. Wenn der Wert der Konstante zu groß ist, wird der Betrieb des Fahrzeugs beeinträchtigt. Folglich wird der Wert der Konstante in einer solchen Weise zweckmäßig ausgewählt, dass ein Betrieb ausgeführt werden kann, wenn das Fahrzeug startet oder stoppt.
Durch die Übernahme des vorstehend beschriebenen Verfahrens ist es möglich, die Breite Tcheck des Prüfimpulses auf einen Wert in dem Bereich zu setzen, der von den Kurven 601 und 602 eingeschlossen ist. Für eine hohe Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 wird die Breite Tcheck des Prüfimpulses auf einen kleinen Wert gesetzt. In dieser Weise ist es möglich, die Menge an Wärme, die vom Entladungswiderstand 124 mit einem Widerstandswert R abgeleitet wird, zu unterdrücken, so dass die Temperatur des Entladungswiderstandes 124 die Nenntemperatur nicht überschreitet.
<Zweites Beispiel>
Ein Verfahren zum Bestimmen der Breite Tcheck des Prüfimpulses wie eines, das im Folgenden beschrieben wird, ist ebenso denkbar. Die Breite Tcheck des Prüfimpulses wird bestimmt, indem von einer polygonalen Linie 604, die in 6 gezeigt ist, wie folgt Gebrauch gemacht wird.

Tcheck = 200 ms (für V ≤ 150 V)
Tcheck = 100 ms (für 150 V < V ≤ 250 V)
Tcheck = 40 ms (für 250 V < V ≤ 450 V)
Gemäß dem Verfahren wird der Spannungsbereich in Unterbereiche unterteilt und für jeden der Unterbereiche wird eine Prüfimpulsbreite Tcheck, die für den Unterbereich zweckmäßig ist, ausgewählt. Typischerweise ist die ausgewählte Breite Tcheck des Prüfimpulses eine Konstante, die normalerweise eine ungefähre Zahl ist. Gemäß dem Verfahren wird für eine hohe Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 die Breite Tcheck des Prüfimpulses auf einen kleinen Wert gesetzt. In dieser Weise ist es möglich, die Menge an Wärme, die durch den Entladungswiderstand 124 abgeleitet wird, zu unterdrücken, so dass die Temperatur des Entladungswiderstandes 124 die Nenntemperatur nicht überschreitet. Außerdem ist eine Berechnung der Breite Tcheck des Prüfimpulses nicht erforderlich. Folglich ist die Wellenformmessung zu einem Untersuchungszeitpunkt und einem Operationsüberprüfungszeitpunkt leicht zu verstehen.
7 ist ein Diagramm, das grob einen Abschnitt der Konfiguration eines Mikrocomputers 120 zeigt, in dem Werte der Breite Tcheck des Prüfimpulses im Voraus in derselben Weise wie das vorstehend erläuterte erste und zweite Beispiel berechnet werden, um Daten zu erzeugen, und die Daten der Prüfimpulsbreite Tcheck werden dann im Voraus in einem Prüfimpulsbreiten-Datenspeicherabschnitt 131 gespeichert, der im Mikrocomputer 120 verwendet wird.
Die Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 wird durch die Spannungsteilungsschaltung 117 in Teilspannungen aufgeteilt, von denen eine zu einem Glättungskondensatoranschluss-Spannungseingangsport 133 geliefert wird, damit sie von einem Spannungsmessabschnitt 132 gemessen wird. Auf der Basis des Spannungsteilungsverhältnisses der Spannungsteilungsschaltung 117 wird dann die Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 durch den Spannungsmessabschnitt 132 aus der Teilspannung erhalten, die zum Spannungsmessabschnitt 132 geliefert wird.
Dann wird eine Prüfimpulsbreite Tcheck (Vc) für die Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 aus dem Prüfimpulsbreiten-Datenspeicherabschnitt 131 ausgelesen und das Entladungssteuersignal 128, das zum Puffer 123 geliefert wird, wird für eine Zeitdauer gleich der Prüfimpulsbreite Tcheck (Vc) auf einen hohen Pegel gesetzt. Wie vorher beschrieben, gibt der Puffer 123 ein Gatesignal zum Einschalten der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 aus.
Es ist zu beachten, dass Werte der Prüfimpulsbreite Tcheck nicht im Prüfimpulsbreiten-Datenspeicherabschnitt 131 im Voraus gespeichert werden müssen. Stattdessen kann die Breite Tcheck des Prüfimpulses auch in derselben Weise wie im vorstehend erläuterten ersten und zweiten Beispiel jedes Mal berechnet werden, wenn die Spannungsteilungsschaltung 117 eine Teilspannung zum Glättungskondensatoranschluss-Spannungseingangsport 133 liefert. In diesem Fall berechnet die im Mikrocomputer 120 verwendete CPU 130 die Breite Tcheck des Prüfimpulses in derselben Weise wie das erste und das zweite Beispiel.
8 ist ein Diagramm, das einen typischen Ablauf einer Steuerung zeigt, die vom Mikrocomputer 120 ausgeführt wird. Der Steuerablauf stellt eine Zusammenfassung von Operationen durch den Leistungsumsetzer gemäß der vorstehend beschriebenen vorliegenden Erfindung dar.
In einem Schritt S1 gibt die obere Steuereinheit 102 einen Entladungsbefehl an die Batteriesteuereinheit 103 und die Motorsteuereinheit 112 aus. In einem Schritt S2 führt die Batteriesteuereinheit 103 eine Steuerung aus, um das Kontaktelement 104 auszuschalten.
Wenn der Mikrocomputer 120 den Entladungsbefehl von der oberen Steuereinheit 102 durch die Motorsteuereinheit 112 empfängt, führt der Mikrocomputer 120 einen Schritt S3 und nachfolgende Schritte aus. Zuallererst wird in Schritt S3 ein Zähler initialisiert (i = 0). Der Zähler wird zum Zählen der Anzahl von Ausführungen der Kurzzeitentladung des Glättungskondensators 126 auf der Basis eines Prüfimpulses verwendet.
Im nächsten Schritt S4 wird der Anfangswert Vc0 der Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 von einer Teilspannung gemessen, die von der Spannungsteilungsschaltung 117 ausgegeben wird. Der Anfangswert Vc0 der Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 wird zu einem Messzeitpunkt t0 gemessen, der zweckmäßig hinter einem Zeitpunkt nacheilt, zu dem das Kontaktelement 104 durch die Batteriesteuereinheit 103 ausgeschaltet wird. In dieser Weise wird der Anfangswert Vc0 der Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 gemessen, nachdem das Kontaktelement 104 ausgeschaltet wurde. In der folgenden Beschreibung wird der Zeitpunkt t0 als Startzeitpunkt einer Reihe von Prozessen danach genommen. Wenn der Prozess des Schritts S4 durch die Wiederholung der Reihe von Prozessen fortgesetzt wird, wird bei der Erläuterung eines solchen Falls der Zeitpunkt, zu dem der Prozess des Schritts S4 fortgesetzt wird, als Startzeitpunkt der Reihe von Prozessen danach genommen.
Der Zähler wird jedoch von einem Anfangswert, der im Zähler festgelegt ist, inkrementiert, wenn der Entladungsbefehl empfangen wird.
Im nächsten Schritt S5 wird dann auf der Basis einer Spannung, die in Schritt S4 gemessen wird, als Anfangswert Vc0 der Spannung Vc über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 die Breite Tcheck des Prüfimpulses gemäß dem Verfahren bestimmt, das bei der Beschreibung des ersten oder zweiten Beispiels erläutert wurde. Im nächsten Schritt S6 wird anschließend ein Prüfimpuls mit der Breite Tcheck an das Entladungssteuersignal 128 ausgegeben, um die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 für eine Zeitdauer gleich der Breite Tcheck des Prüfimpulses einzuschalten. In dieser Weise wird der Glättungskondensator für eine kurze Zeit (vom Zeitpunkt t1 bis t2 in 4 und 5) entladen. Es ist zu beachten, dass der Zeitpunkt t1 ein Zeitpunkt nach dem Ablauf einer Verarbeitungszeitdauer tp (einer zweckmäßig abgeschätzten Zeitdauer) des Schritts S5 ist. Der Zeitpunkt t2 ist ein Zeitpunkt nach dem Ablauf einer Verarbeitungszeitdauer tp (einer zweckmäßig abgeschätzten Zeitdauer) des Schritts S6.
In einer Zeitdauer nach dem Zeitpunkt t2 wird dann eine Spannung Vc 1 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 im nächsten Schritt S7 gemessen. In Schritt S7 wird eine Änderung (Vc0 – Vc1) der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 untersucht, um zu bestimmen, ob die Änderung zumindest gleich einem vorbestimmten Wert ΔVth ist (vom Zeitpunkt t2 bis t3 in 4 und 5). Es ist zu beachten, dass der Zeitpunkt t3 der Zeitpunkt von t2 bis zum Zeitpunkt nach dem Ablauf der Verarbeitungszeitdauer tp (eine zweckmäßig abgeschätzte Zeitdauer) des Schritts S7 ist.
Der vorbestimmte Wert ΔVth wird gemäß der vorher beschriebenen Gl. (4) für einen Fall, in dem Vc = Vc0 und Tw = Tcheck ist, berechnet. Unter der Annahme, dass das Kontaktelement 104 normal funktioniert und das Kontaktelement 104 gemäß einem Entladungsbefehl, der von der oberen Steuereinheit 102 ausgegeben wird, ausgeschaltet wird, wird der Glättungskondensator 126 mit einer Zeitkonstante entladen, die durch die Kapazität C des Glättungskondensators 126 und den Widerstand R des Entladungswiderstandes 124 bestimmt ist, was die Spannung Vc1 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 um einen Spannungsabfall von ΔVth verringert. Wenn die Spannung Vc1 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 vom Anfangswert Vc0 nach der Entladung für eine Zeitdauer gleich der Breite Tcheck des Prüfimpulses um einen Spannungsabfall von ΔVth abnimmt, kann bestimmt werden, dass das Kontaktelement 104 normal ausgeschaltet wurde. Es ist zu beachten, dass, wenn die Auflösung der Spannungsmessung und das Rauschen der Messung berücksichtigt werden, der tatsächliche Wert von ΔVth auf einen Wert gesetzt wird, der geringfügig kleiner ist als der gemäß Gl. (4) berechnete.
Wenn (Vc0 – Vc1) ≥ ΔVth, wie vorher mit Bezug auf 4 erläutert, wird daher bestimmt, dass das Kontaktelement 104 durch den Entladungsbefehl normal ausgeschaltet wurde. Ein Prozess eines Schritts S9 wird anschließend ausgeführt. Wenn (Vc0 – Vc1) < ΔVth, wird andererseits ein Prozess eines Schritts S13 ausgeführt.
(Normal funktionierendes Kontaktelement 104)
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S8 angibt, dass die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 um einen Spannungsabfall abgenommen hat, der zumindest gleich dem vorstehend erwähnten vorbestimmten Schwellenwert ΔVth ist, wird bestimmt, dass das Kontaktelement 104 normal ausgeschaltet wurde. In diesem Fall startet der Prozess des Schritts S9 eine kontinuierliche Entladung am Glättungskondensator 126. Das heißt, der Mikrocomputer 120 setzt das Entladungssteuersignal 128 auf einen ”H”-Pegel, wie in 4 gezeigt, und gibt das Entladungssteuersignal 128 an das Gate der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 durch den Puffer 123 als Signal zum Einschalten der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 aus. Die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 und der Entladungswiderstand 124 entladen dann den Glättungskondensator 126. In dieser Weise wird der Glättungskondensator 126 gemäß dem Entladungssteuersignal 128, das vom Mikrocomputer 120 ausgegeben wird, für eine Zeitdauer td entladen.
Der Ablauf geht dann zu einem Schritt S10, um eine Spannung Vc2 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 zum Zeitpunkt t4 oder einem Zeitpunkt, der hinter dem Zeitpunkt 4 nacheilt, zu dem der Glättungskondensator 126 für die Zeitdauer td entladen wird, zu messen. Im nächsten Schritt S11 wird dann die Spannung Vc2 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 mit einer vorbestimmten Zielspannung VcT verglichen, und wenn festgestellt wird, dass Vc2 gleich oder niedriger ist als VcT, wird bestimmt, dass der Glättungskondensator 126 ausreichend entladen wurde. In diesem Fall geht der Ablauf zu einem Schritt S12, in dem die Entladung endet.
Wenn festgestellt wird, dass die Spannung Vc2 über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 höher ist als die vorbestimmte Zielspannung VcT, geht der Ablauf andererseits zu einem Schritt S16, in dem die Entladung stoppt und ein Fehlersignal 116 zur Motorsteuereinheit 112 übertragen wird.
Es ist zu beachten, dass in Anbetracht auch von Rauschen der Messung der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 die Zeitdauer td einer kontinuierlichen Entladung am Glättungskondensator 126, die in 4 gezeigt ist, zweckmäßig auf einen Wert gesetzt wird, der geringfügig länger ist als td, der aus der Gl. (6) erhalten wird, die wie folgt gegeben ist: VcT = Vc2·exp(–td/(RC)) (6)
(Anomal funktionierendes Kontaktelement 104)
Wenn das Ergebnis der Bestimmung in Schritt S8 (Vc0 – Vc1) < ΔVth angibt, wird der Prozess eines Schritts S13 ausgeführt. Der Zählerzahlenwert i, der die Anzahl von Malen angibt, die der Prüfimpuls ausgegeben wird, wird in Schritt S13 untersucht, um zu bestimmen, ob der Zählerzahlenwert i gleich oder größer als der vorbestimmte maximale Wert imax ist.
Wenn i < imax, geht der Ablauf zu einem Schritt S14 weiter, um wieder eine Kurzzeitentladung auf der Basis eines Prüfimpulses auszuführen. Wenn i ≥ imax, geht der Ablauf dagegen zu einem Schritt S16, um das Auftreten einer Anomalität zu bestätigen, in der das Kontaktelement 104 eingeschaltet bleibt. In Schritt S17 stoppt dann die Entladung und ein Fehlersignal 116 wird zur Motorsteuereinheit 112 übertragen.
In Schritt S14 dauert ein Wartezustand eine vorbestimmte Warteperiode Tinv. Da eine Kurzzeitentladung auf der Basis eines Prüfimpulses wieder ausgeführt wird, wird der Zählerzahlenwert in Schritt S15 um i inkrementiert. Anschließend geht der Ablauf zu Schritt S4 zurück, um wieder die Prozesse des Schritts S4 und der nachfolgenden Schritte auszuführen. In 4 und 5 ist die Startzeit der erneuten Ausführung der Prozesse des Schritts S4 und der nachfolgenden Schritte als Zeitpunkt t0' gezeigt. In 8 ist jedoch diese Startzeit auch als Zeitpunkt t0 gezeigt.
Es ist zu beachten, dass, wie vorher beschrieben, die Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 die ganze Zeit überwacht wird, selbst wenn dieser Überwachungsvorgang in 8 nicht gezeigt ist. Wenn die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 normal arbeitet, wenn der Glättungskondensator entladen wird, in den Schritten, einschließlich S4, S7 und S10, wird die Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 auf dem ”L”-Pegel gehalten, da die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 eingeschaltet ist. Wenn die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 in den Schritten, einschließlich S6 und S9, gemessen wird, wird andererseits die Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 auf dem ”H”-Pegel gehalten, da die Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 ausgeschaltet ist.
Wenn die Kollektorspannung der Entladungsschaltvorrichtung IGBT 125 nicht auf einem der normalen Pegel gehalten wird, wie vorstehend beschrieben, wird der Anomalitätsprozess des Schritts S17, der in 8 gezeigt ist, ausgeführt und ein Fehlersignal wird zur Motorsteuereinheit 112 übertragen. Der Operationsablauf ist in 8 als kontinuierliche Operation gezeigt, um ihn leicht verständlich zu machen. Operationen (oder die Programmierung) eines tatsächlichen Mikrocomputers werden jedoch als durch ein Ereignis gesteuerte Operationen ausgeführt. Im Fall einer Anomalität, die im Verlauf eines Entladungsvorgangs detektiert wird, wird folglich der Anomalitätsprozess zweckmäßig ausgeführt.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für eine hohe Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 die Breite Tcheck des Prüfimpulses auf einen Wert in einem Bereich verringert, der ermöglicht, dass ein Spannungsabfall, der durch eine Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses verursacht wird, als Abfall der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators 126 detektiert wird. Folglich ist es möglich, einen Verlust zu verringern, der bei der Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses erlitten wird, und die Menge an Leistung zu verringern, die bei der Wiederholung der Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses verbraucht wird. Folglich ist es möglich, die Länge von jedem der Intervalle zu verringern, in denen die Kurzzeitentladung auf der Basis des Prüfimpulses wiederholt wird.
Außerdem kann die Menge an Wärme, die vom Entladungswiderstand 124 abgeleitet wird, verringert werden; daher ist es möglich, die Größe des Entladungswiderstandes 124 sowie die Kosten des Widerstandes 124 zu verringern. Folglich ist es möglich, die Größe des Leistungsumsetzers 101 und die Kosten des Umsetzers 101 zu verringern.
Was vorstehend beschrieben ist, sind nur typische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das heißt, die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt. Ein Fachmann auf dem Gebiet ist in der Lage, eine Vielfalt von Ausführungsformen zu entwickeln, ohne die Eigenschaften der vorliegenden Erfindung zu verlieren. Vor allem ist es möglich, eine Vielfalt von Ausführungsformen gemäß der Anzahl von verbundenen Batteriezellen zu entwickeln.
Der Inhalt der Prioritätsanmeldung ( JP 2011-166986 ) ist hiermit in diese Anmeldung eingebunden.

Claims

Leistungsumsetzer, der umfasst: einen Wechselrichter zum Umsetzen von Gleichspannung in Wechselspannung, die zu einem Motor zugeführt werden soll; ein Kontaktelement zum Verbinden einer Batterie mit dem Wechselrichter, um Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zuzuführen, und zum Trennen der Batterie vom Wechselrichter, um eine Operation zum Zuführen von Gleichspannung von der Batterie zum Wechselrichter zu stoppen; einen Glättungskondensator, der mit der Batterie über das Kontaktelement parallel geschaltet ist; eine Entladungsschaltung, die mit einem Entladungswiderstand und einer Schaltvorrichtung versehen ist, die mit dem Entladungswiderstand in Reihe geschaltet ist, und mit dem Glättungskondensator parallel geschaltet ist, um elektrische Ladung vom Glättungskondensator zu entladen; eine Spannungsmessschaltung zum Messen einer Spannung über Anschlüssen des Glättungskondensators; eine Spannungsteilungsschaltung zum Teilen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, um eine Teilspannung zu erzeugen, die in die Spannungsmessschaltung eingegeben werden soll; und eine Steuerschaltung zum Steuern einer Operation zum Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtung, wobei: bevor die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine erste vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, bis die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators auf einen Pegel abnimmt, der gleich der oder niedriger als die erste vorbestimmte Spannung ist, die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für eine zweite vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, die kürzer ist als die erste vorbestimmte Zeitdauer, um die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer zu messen; und ein Bestimmungsabschnitt gemäß der gemessenen Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer bestimmt, ob das Kontaktelement ein- oder ausgeschaltet ist.
Leistungsumsetzer, der eine Kontaktelementoperation bestimmt, nach Anspruch 1, wobei: wenn ein Befehl zum Entladen des Glättungskondensators von einer oberen Steuervorrichtung empfangen wird, der Bestimmungsabschnitt die zweite vorbestimmte Zeitdauer gemäß einer Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators bestimmt, die an der Spannungsmessschaltung gemessen wird, bevor die Schaltvorrichtung für die zweite vorbestimmte Zeitdauer eingeschaltet wird; und wenn eine Differenz des gemessenen Werts zwischen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators, die vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer gemessen wird, kleiner ist als die erste vorbestimmte Spannung, der Bestimmungsabschnitt bestimmt, dass das Kontaktelement eingeschaltet ist.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1 oder 2, wobei: eine obere Grenze der zweiten vorbestimmten Zeitdauer, die als Twmax bezeichnet wird, gemäß einer Beziehung Twmax = P₀·(R/V²)/f bestimmt wird, wobei P₀ die vom Entladungswiderstand verbrauchte Leistung bezeichnet, damit er auf eine Nenntemperatur erhitzt wird, R den Widerstandswert des Entladungswiderstandes bezeichnet, V eine Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators bezeichnet und f eine Wiederholungsfrequenz einer Operation zum Einschalten der Schaltvorrichtung für die zweite vorbestimmte Zeitdauer bezeichnet; und eine untere Grenze der zweiten vorbestimmten Zeitdauer, die als Twmin bezeichnet wird, gemäß einer Beziehung Twmin = –RC in (1 – ΔV/V) bestimmt wird, wobei R den Widerstandswert des Entladungswiderstandes bezeichnet, C die Kapazität des Glättungskondensators bezeichnet, ΔV eine minimale Spannung bezeichnet, die die Spannungsmessschaltung zuverlässig messen kann, und V eine Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators bezeichnet.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 3, wobei die minimale Spannung ΔV gemäß Rauschen der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators und einer Auflösung der Spannungsdetektion der Spannungsmessschaltung festgelegt wird.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung mit einem Datenspeicherabschnitt versehen ist, der zum Speichern von mehreren verschiedenen Werten der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators und mehreren Werten der zweiten vorbestimmten Zeitdauer entsprechend den jeweiligen verschiedenen Werten der Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators verwendet wird.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 2, wobei: wenn das Kontaktelement als eingeschaltet bestimmt wird, der Leistungsumsetzer die Bestimmung der Kontaktelementoperation nach einem Ablauf einer dritten vorbestimmten Zeitdauer wiederholt, die länger ist als die zweite vorbestimmte Zeitdauer, zusätzlich zum Entladen von elektrischer Ladung vom Glättungskondensator für die zweite vorbestimmte Zeitdauer; und wenn die Kontaktelementoperationsbestimmung für die vorbestimmten Zeiten wiederholt wird, der Leistungsumsetzer bestimmt, dass das Kontaktelement eine Funktionsstörung aufweist, und das Entladen des Glättungskondensators stoppt.
Leistungsumsetzer nach Anspruch 2 oder 6, wobei, wenn eine Differenz der gemessenen Werte zwischen einer Spannung über den Anschüssen des Glättungskondensators vor und nach der zweiten vorbestimmten Zeitdauer gleich der oder größer als die zweite vorbestimmte Spannung ist, das Kontaktelement als ausgeschaltet bestimmt wird; und die Steuerschaltung die Schaltvorrichtung für die erste vorbestimmte Zeitdauer einschaltet, um den Glättungskondensator zu entladen, bis die Spannung über den Anschlüssen des Glättungskondensators gleich oder niedriger als die erste vorbestimmte Spannung wird.