DE112012004542T5

DE112012004542T5 - Leistungsversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112012004542T5
Application number: DE112012004542.4T
Authority: DE
Inventors: c/o Hitachi Automotive System Higuchi Katsuhiro; c/o Hitachi Automotive Systems I Kubo Kenji; c/o Hitachi Automotive Systems Hiraishi Toshio
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2014-08-14
Also published as: JP2013099087A; US20150291041A1; CN104025439B; WO2013065734A1; CN104025439A; JP5629671B2; US10232716B2

Abstract

Eine Leistungsversorgungsvorrichtung, welche eine eingespeiste Gleichstromleistung in eine Gleichstromleistung mit einer vordefinierten Spannung umwandelt, um die Leistung nach außen zu liefern, enthält eine Spannungswandlerschaltung, welche die Spannung der eingespeisten Gleichstromleistung umwandelt, eine Spannungsmessschaltung, welche einen Spannungswert misst, der einen Potentialunterschied zwischen einem Massepotential in der Leistungsversorgungsvorrichtung und einem außerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung angeordneten und über ein Masseband mit dem Massepotential verbundenen Massepunkt angibt, eine Strommessschaltung, welche einen Stromwert eines Laststroms misst, der fließt, wenn die Gleichstromleistung aus der Leistungsversorgungsvorrichtung zugeführt wird, und eine Rechenschaltung, welche aus dem durch die Spannungsmessschaltung gemessenen Spannungswert und dem durch die Strommessschaltung gemessenen Stromwert einen einer Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung entsprechenden Widerstandswert berechnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft in Fahrzeugen oder dergleichen installierte Leistungsversorgungsvorrichtungen.
Stand der Technik
Fahrzeuge wie durch Elektromotoren angetriebene Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge sind mit Hochspannungsbatterien ausgerüstet. Eine aus der Hochspannungsbatterie abgegebene Gleichstromleistung wird nicht nur dem Elektromotor zugeführt, sondern auch durch eine Leistungsversorgungsvorrichtung (einen Gleichspannungswandler) in ihrer Spannung umgewandelt und dann Lasten wie verschiedenen elektrischen Bauteilen und einer Niederspannungsbatterie des Fahrzeugs zugeführt. Die Leistungsversorgungsvorrichtung ist gewöhnlich in einem aus einem leitfähigen Werkstoff wie Metall gebildeten Gehäuse untergebracht. Dadurch, dass dieses Gehäuses mit Metallschrauben oder dergleichen am Fahrgestell (Rahmen) des Fahrzeugs befestigt ist, ist die Leistungsversorgungsvorrichtung über das Gehäuse und das Fahrgestell an eine Fahrzeugmasse gelegt, welche auch andere elektrische Einrichtungen im Fahrzeug nutzen. Ferner ist ein Masseband, welches während des Versorgens der Lasten mit Strom den Laststrom führt, zwischen der Leistungsversorgungsvorrichtung und dem Fahrgestell angeschlossen.
Wenn bei der oben beschriebenen Leistungsversorgungsvorrichtung die Befestigung des Gehäuses am Fahrgestell unzulänglich ist oder der Anschluss des Massebands unzulänglich ist, kann die Masseverbindung fehlerhaft werden. In diesem Fall kann ein unerwarteter hoher Strom durch eine elektrische Leitung fließen, welche während des Versorgens der Lasten mit Strom die Leistungsversorgungsvorrichtung und die Hochspannungsbatterie verbindet, was ein Problem wie Wärmeerzeugung oder eine Beschädigung zur Folge hat. Um bei gleichzeitiger Verhinderung eines solchen Problems eine stabile Leistungsversorgung sicherzustellen, ist es somit erforderlich, die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung zu überwachen.
Hinsichtlich des Überwachens der Masseverbindung einer in einem Fahrzeug installierten elektrischen Einrichtung offenbart zum Beispiel PTL 1 eine Technologie in einer Ladeeinrichtung zum Laden eines Akkumulators durch Umwandeln einer Wechselstromleistung aus einer Leistungsquelle in eine Gleichstromleistung, bei welcher ein Potentialunterschied zwischen einer mit dem Akkumulator verbundenen elektrischen Leitung zur Ladestromabgabe und einer elektrischen Leitung zur Verbindung mit einer Fahrzeugkarosserie erfasst wird, auf dessen Grundlage eine Ableitwiderstandsmessung zwischen dem Akkumulator und der Fahrzeugkarosserie geprüft wird. PTL 2 offenbart eine Technologie, bei welcher die Verbindung zwischen einer mit der Umgebung einer Einrichtung verbundenen Signalmasseleitung und einer Leistungsmasse innerhalb der Einrichtung während des Betriebs des Gleichspannungswandlers durch einen Schalter unterbrochen wird und der Zustand der Verbindung zwischen der Leistungsmasse und dem Gehäuse der Einrichtung durch Messen eines Potentialunterschieds der Leistungsmasse bezüglich der Signalmasse zu diesem Zeitpunkt geprüft wird, um die Masseverbindung zu überwachen.
Druckschriftenverzeichnis
Patentliteratur

PTL 1: JP 05-276674 A
PTL 2: US 2011/0121807 A

Kurzbeschreibung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in PTL 1 offenbarten Technologie geht es um das Prüfen einer Ableitwiderstandsmessung zwischen dem Akkumulator und der Fahrzeugkarosserie, und somit lässt sich nicht überwachen, ob die Leistungsversorgungsvorrichtung zuverlässig an Masse liegt. Andererseits kann bei der in PTL 2 offenbarten Technologie, zum Beispiel wenn ein durch die Signalmasseleitung fließender Strom klein ist, der Potentialunterschied der Leistungsmasse bezüglich der Signalmasseleitung manchmal nicht genau gemessen werden und kann die Masseverbindung nicht richtig überwacht werden.
Problemlösung
Eine Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wandelt eine eingespeiste Gleichstromleistung in eine Gleichstromleistung mit einer vordefinierten Spannung um, um die Leistung nach außen zu liefern, und enthält: eine Spannungswandlerschaltung, welche die Spannung der eingespeisten Gleichstromleistung umwandelt; eine Spannungsmessschaltung, welche einen Spannungswert misst, der einen Potentialunterschied zwischen einem Massepotential in der Leistungsversorgungsvorrichtung und einem außerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung angeordneten und über ein Masseband mit dem Massepotential verbundenen Massepunkt angibt; eine Strommessschaltung, welche einen Stromwert eines Laststroms misst, der fließt, wenn die Gleichstromleistung aus der Leistungsversorgungsvorrichtung zugeführt wird; und eine Rechenschaltung, welche aus dem durch die Spannungsmessschaltung gemessenen Spannungswert und dem durch die Strommessschaltung gemessenen Stromwert einen einer Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung entsprechenden Widerstandswert berechnet.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Masseverbindung einer in einem Fahrzeug oder dergleichen installierten Leistungsversorgungsvorrichtung genau überwacht werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht.
2 ist ein Schaltbild, welches ein Beispiel einer Spannungsmessschaltung veranschaulicht.
3 ist ein Blockschaltbild, welches Verbindungswiderstände zu einer normalen Zeit veranschaulicht.
4 ist ein Schaltbild, welches eine Ersatzschaltung veranschaulicht, aus welcher ein kombinierter Widerstandswert der Verbindungswiderstände zu einer normalen Zeit zu ermitteln ist.
5 ist ein Blockschaltbild, welches Verbindungswiderstände bei Auftreten einer Anomalie veranschaulicht.
6 ist ein Schaltbild, welches eine Ersatzschaltung veranschaulicht, aus welcher ein kombinierter Widerstandswert der Verbindungswiderstände bei Auftreten einer Anomalie zu ermitteln ist.
7 ist eine Tabelle, welche ein Beispiel einer Einstellung von Widerstandswerten der Verbindungswiderstände veranschaulicht.
8 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Potentialunterschied und einem Laststrom veranschaulicht.
9 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem die Masseverbindung kennzeichnenden Widerstandswert und einem Laststrom veranschaulicht.
10 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht.
11 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine weitere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht.
12 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine andere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht.
13 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das noch eine andere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht.
14 ist ein Schaltbild, welches ein Beispiel einer Spannungswandlerschaltung in der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
15 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel der Anordnung von Bauteilen der Spannungswandlerschaltung in der Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Beschreibung einer Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Leistungsversorgungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht. Das Leistungsversorgungsvorrichtungs-System ist zur Verwendung in einem durch einen Elektromotor angetriebenen Fahrzeug wie einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug installiert.
Das in 1 gezeigte Leistungsversorgungssystem enthält die Leistungsversorgungsvorrichtung 1, eine Niederspannungsbatterie (Hilfsbatterie) 9, ein elektrisches Bauteil 10 und eine Hochspannungsbatterie 11. Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und die Hochspannungsbatterie 11 sind in leitfähige Metallgehäuse 111 beziehungsweise 121 eingeschlossen und sind über abgeschirmte Leitungen 12a und 12b miteinander verbunden. Das Gehäuse 111 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit Metallschrauben 13a und 13b an einem Fahrgestell 8 des Fahrzeugs befestigt. Das Gehäuse 121 der Hochspannungsbatterie 11 ist ebenso mit Metallschrauben 13c und 13d am Fahrgestell 8 befestigt. Somit sind die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und die Hochspannungsbatterie 11 mit dem Fahrgestell 8 elektrisch verbunden und liegen sie an einer gemeinsamen Fahrzeugmasse.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist mit einer Spannungswandlerschaltung 2, einer Spannungsmessschaltung 3, einer Strommessschaltung 4 und einem Mikrocomputer 5 ausgestattet. Diese sind im Gehäuse 111 untergebracht und liegen mit dem Potential des Gehäuses 111 als einem gemeinsamen Massepotential an Masse. Eine mit dem einen Ende eines Massebands 6 verbundene Metallschraube 13e ist am Gehäuse 111 befestigt. Das andere Ende des Massebands 6 ist mit einer am Fahrgestell 8 befestigten Metallschraube 13f verbunden. Somit wird durch diese elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 111 und dem Fahrgestell 8 über das Masseband 6, zusätzlich zur Masseverbindung mit den oben beschriebenen Schrauben 13a und 13b, eine weitere Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 mit einem Teil des Fahrgestells 8, an welchem die Schraube 13f als ein Massepunkt befestigt ist, hergestellt.
Die Spannungswandlerschaltung 2 wandelt eine aus der Hochspannungsbatterie 11 über die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b eingespeiste Hochspannungs-Gleichstromleistung in eine Niederspannungs-Gleichstromleistung um und gibt die Gleichstromleistung nach der Spannungswandlung an die Niederspannungsbatterie 9 und das elektrische Bauteil 10 ab. Der (+)-seitige Ausgang der Spannungswandlerschaltung 2 ist über die Strommessschaltung 4 und einen am Gehäuse 111 vorgesehenen Steckverbinder 6a mit den (+)-Klemmen der Niederspannungsbatterie 9 und des elektrischen Bauteils 10 verbunden. Andererseits ist der (–)-seitige Ausgang der Spannungswandlerschaltung 2 über die Schraube 13e, das Masseband 6 und die Schraube 13f mit der (–)-Klemme der Niederspannungsbatterie 9 verbunden. Der (–)-seitige Ausgang der Spannungswandlerschaltung 2 ist außerdem über die Schraube 13e, das Masseband 6, die Schraube 13f und das Fahrgestell 8 mit der (–)-Klemme des elektrischen Bauteils 10 verbunden. Somit wird der Niederspannungsbatterie 9 und dem elektrischen Bauteil 10 über die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 eine Gleichstromleistung aus der Hochspannungsbatterie 11 zugeführt.
Wenn der Niederspannungsbatterie 9 und dem elektrischen Bauteil 10 eine Gleichstromleistung zugeführt wird, fungiert das Masseband 6 als ein Rückleitungsweg für einen in diesen verbrauchten Strom. Deshalb ist es vorzuziehen, als das Masseband 6 ein solches mit einer der maximalen in der Niederspannungsbatterie 9 und im elektrischen Bauteil 10 verbrauchten Strommenge angemessenen Strombelastbarkeit zu verwenden.
Die Spannungsmessschaltung 3 ist am einen Ende über den am Gehäuse 111 vorgesehenen Steckverbinder 6b und ein Erfassungskabel 7 mit der am Fahrgestell 8 befestigten Schraube 13f verbunden und ist am anderen Ende mit der am Gehäuse 111 befestigten Schraube 13e verbunden. Ein Spannungswert, welcher den Potentialunterschied zwischen den beiden Anschlusspunkten angibt, wird gemessen, um den Potentialunterschied zwischen dem Potential des Gehäuses 111, das heißt, dem Massepotential innerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung 1, und dem Fahrgestell 8 zu messen.
Die Strommessschaltung 4 misst den Stromwert eines Gleichstroms (Laststroms), welcher aus der Spannungswandlerschaltung 2 abgegeben wird, wenn eine Gleichstromleistung an die Niederspannungsbatterie 9 und das elektrische Bauteil 10 abgegeben wird.
Der Mikrocomputer 5 empfängt den durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessenen Spannungswert und den durch die Strommessschaltung 4 gemessenen Stromwert und berechnet aus diesen den der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 entsprechenden Widerstandswert. Spezieller, der Mikrocomputer 5 berechnet den Widerstandswert der Verbindung zwischen dem Fahrgestell 8 und dem Gehäuse 111, indem er den durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessenen Spannungswert durch den durch die Strommessschaltung 4 gemessenen Stromwert dividiert. Dann ermittelt der Mikrocomputer 5 aus dem berechneten Widerstandswert, ob die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 normal ist oder nicht, und steuert den Betrieb der Spannungswandlerschaltung 2 nach Bedarf.
2 ist ein Schaltbild, welches ein Beispiel der Spannungsmessschaltung 3 veranschaulicht. Das Potential der Schraube 13f (das Potential des Fahrgestells 8) über den Steckverbinder 6b und das Erfassungskabel 7 und das Potential der Schraube 13e (das Potential des Gehäuses 111), das heißt, das Massepotential der Leistungsversorgungsvorrichtung 1, werden einzeln in eine Differenzverstärkerschaltung 301 in der Spannungsmessschaltung 3 eingegeben. Die Differenzverstärkerschaltung 301 verstärkt den Potentialunterschied zwischen diesen und gibt ihn an den Mikrocomputer 5 aus. Zu diesem Zeitpunkt werden die positive und die negative Seite des Potentialunterschieds in Reaktion auf Richtungsänderungen eines durch das Masseband 6 fließenden Stroms vertauscht. Hierzu ist auf der Eingangsseite der Differenzverstärkerschaltung 301 eine Offsetschaltung 302 zum Ermöglichen einer Messung des Potentialunterschieds ungeachtet der Stromrichtung vorgesehen.
Von zwei Eingangsleitungen zur in der Spannungsmessschaltung 3 enthaltenen Differenzverstärkerschaltung 301 ist eine Eingangsleitung auf der über die Schraube 13f mit dem Massepunkt des Fahrgestells 8 verbundenen Seite über einen Widerstand 304 mit einer Leistungsquelle VCC der Spannungsmessschaltung 3 verbunden. Dies ermöglicht das Fließen eines Stroms durch den Steckverbinder 6b, wenn der Steckverbinder 6b und das Erfassungskabel 7 verbunden sind, wodurch verhindert wird, dass eine Klemmenkontaktoberfläche des Steckverbinders 6b durch eine Oxidschicht oder dergleichen bedeckt wird. Speziell bei Auftreten eines Leitungsausfalls infolge eines eine elektrische Verbindung der Klemmenkontaktoberfläche verhindernden Überzugs wie einer Oxidschicht im Steckverbinder 6b kann der Potentialunterschied zwischen dem Fahrgestell 8 und dem Massepotential der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 durch die Spannungsmessschaltung 3 nicht genau gemessen werden. Deshalb wird dies verhindert, um eine genaue Messung des Potentialunterschieds zu ermöglichen.
Nun wird im Folgenden eine Ermittlung über die Masseverbindung in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ausführlich beschrieben.
Unter normalen Bedingungen sind das Gehäuse 111 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und das Gehäuse 121 der Hochspannungsbatterie 11 mit den Schrauben 13a bis 13d ohne Lockerheit am Fahrgestell 8 befestigt. Das Masseband 6 ist mit den Schrauben 13e und 13f ohne Lockerheit zwischen dem Gehäuse 111 und dem Fahrgestell 8 angeschlossen. Ein aus der Spannungswandlerschaltung 2 abgegebener Strom fließt in diesem Zustand durch die Strommessschaltung 4 sowie durch die Niederspannungsbatterie 9 und das elektrische Bauteil 10 und fließt dann über das Masseband 6 oder das Fahrgestell 8 und das Gehäuse 111 zurück zur Spannungswandlerschaltung 2. Zu diesem Zeitpunkt beträgt der Widerstandswert des Massebands 6 etwa 0 Ω, was schwerlich zu einem Spannungsabfall im Masseband 6 führen wird. Deshalb sind das Potential des Fahrgestells 8 und das Massepotential der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ungefähr das gleiche Potential und beträgt der an der Spannungsmessschaltung 3 gemessene Potentialunterschied etwa 0 V. Folglich ist der durch den Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert ein Wert nahe 0 Ω.
Nun wird das Verfahren zum Berechnen des oben beschriebenen Widerstandswerts, welcher die Masseverbindung zu einer normalen Zeit kennzeichnet, ausführlich weiter beschrieben. 3 ist ein Blockschaltbild, welches durch das Masseband 6, die Schrauben 13a bis 13d und die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b zu einer normalen Zeit hervorgerufene Verbindungswiderstände veranschaulicht. 4 ist ein Schaltbild, welches eine Ersatzschaltung veranschaulicht, aus welcher ein kombinierter Widerstandswert der in 3 gezeigten Verbindungswiderstände zu ermitteln ist.
Wie durch Bezugszeichen 17 beziehungsweise 18 in 3 gezeigt, ist der Verbindungswiderstandswert des Massebands 6 zwischen dem Gehäuse 111 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und dem Fahrgestell 8 als Rg bezeichnet und ist der Verbindungswiderstandswert der Schrauben 13a und 13b als Rc1 bezeichnet. Außerdem ist, wie durch Bezugszeichen 19 gezeigt, der Verbindungswiderstandswert Rc2 der Schrauben 13c und 13d zwischen dem Gehäuse 121 der Hochspannungsbatterie 11 und dem Fahrgestell 8 als Rc2 bezeichnet. Wie durch Bezugszeichen 20 gezeigt, ist der Verbindungswiderstandswert der abgeschirmten Leitungen 12a und 12b zwischen dem Gehäuse 121 der Hochspannungsbatterie 11 und dem Gehäuse 111 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 als Rs bezeichnet. Mit dem als Rtotal bezeichneten kombinierten Widerstandswert, zu welchem diese Widerstandswerte kombiniert sind, aus der in 4 gezeigten Ersatzschaltung wird Rtotal durch die folgende Formel (1) ausgedrückt. Rtotal = 1/{1/Rg + 1/Rc1 + 1/(Rc2 + Rs)} (1)
Hier beträgt der Verbindungswiderstandswert Rg, wenn das Masseband 6 eine der maximalen in der Niederspannungsbatterie 9 und im elektrischen Bauteil 10 verbrauchten Strommenge angemessene Strombelastbarkeit aufweist, etwa 0 Ω, so dass auch der als Formel (1) ausgedrückte kombinierte Widerstandswert Rtotal ein Wert nahe 0 Ω ist. Somit berechnet der Mikrocomputer 5 einen Widerstandswert nahe 0 Ω.
Nun wird ein Beispiel zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie beschrieben. Die Verbindungswiderstandswerte der das Gehäuse 111 der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 am Fahrgestell 8 haltenden Schrauben 13a und 13b können infolge Lockerheit oder dergleichen gegenüber denjenigen zu einer normalen Zeit merklich erhöht sein. Auch der Verbindungswiderstandswert des Massebands 6 kann infolge Verbindungslosigkeit, Trennung, Alterung oder dergleichen gegenüber demjenigen zu einer normalen Zeit merklich erhöht sein. Wenn der Verbindungswiderstandswert zur Zeit eines Auftretens dieser Anomalien hinreichend größer als der Verbindungswiderstandswert der Schrauben 13c und 13d, welche das Gehäuse 121 der Hochspannungsbatterie 11 am Fahrgestell 8 halten, und der Verbindungswiderstandswert der abgeschirmten Leitungen 12a und 12b ist, verläuft der Rückleitungsweg eines in der Niederspannungsbatterie 9 und im elektrischen Bauteil 10 verbrauchten Stroms nicht über das Masseband 6, sondern über die Schrauben 13c und 13d und die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b.
Die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b sind nicht dafür ausgelegt, einen hohen Strom zu leiten, und haben demgemäß gewöhnlich einen Widerstandswert, welcher größer als derjenige des Massebands 6 ist. Deshalb tritt in den abgeschirmten Leitungen 12a und 12b ein zu einem verbrauchten Strom proportionaler Spannungsabfall auf und wird der Potentialunterschied infolge des Spannungsabfalls durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessen. Infolgedessen ist der durch den Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert nicht ein Wert nahe 0 Ω wie zu einer normalen Zeit. Somit kann man schlussfolgern, dass an der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 eine gewisse Anomalie auftritt.
Nun wird das Verfahren zum Berechnen des oben beschriebenen Widerstandswerts, welcher die Masseverbindung zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie kennzeichnet, ausführlich weiter beschrieben. 5 ist ein Blockschaltbild, welches durch die Schrauben 13a bis 13d und die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie hervorgerufene Verbindungswiderstände veranschaulicht. 6 ist ein Schaltbild, welches eine Ersatzschaltung veranschaulicht, aus welcher ein kombinierter Widerstandswert der in 5 gezeigten Verbindungswiderstände zu ermitteln ist. Die 5 und 6 zeigen ein Beispiel, in welchem das Masseband 6 infolge Verbindungslosigkeit, Trennung oder dergleichen nicht funktioniert und somit in der Schaltungskonfiguration nicht vorhanden ist.
Der kombinierte Widerstandswert Rtotal zur Zeit eines in den 5 und 6 gezeigten Auftretens einer Anomalie lässt sich, mit 1/Rg = 0 in der oben beschriebenen Formel (1), als die folgende Formel (2) ausdrücken. Rtotal = 1/{1/Rc1 + 1/(Rc2 + Rs)} (2)
Hier ist der Verbindungswiderstandswert Rs der abgeschirmten Leitungen 12a und 12b nicht ein Wert nahe 0 Ω wie oben beschrieben und hat einen gewissen Widerstandswert. Deshalb ist der als Formel (2) ausgedrückte kombinierte Widerstandswert Rtotal, wenn der Verbindungswiderstandswert Rc1 der Schrauben 13a und 13b infolge Lockerheit oder dergleichen erhöht ist, nicht ein Wert nahe 0 Ω wie derjenige zu einer normalen Zeit. Somit ist der durch den Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert ebenfalls nicht 0 Ω, sondern ein gewisser Widerstandswert.
Nun werden das Ergebnis einer an einem Prototyp vorgenommenen tatsächlichen Messung des Potentialunterschieds zwischen dem Massepotential und dem Fahrgestell 8 und der aus dem tatsächlichen Messergebnis ermittelte, die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 kennzeichnende Widerstandswert beschrieben. 7 ist eine Tabelle, welche ein Beispiel einer Einstellung der Widerstandswerte von Verbindungswiderständen im Prototyp veranschaulicht. Wie im Einstellungsbeispiel in 7 gezeigt, ist der Verbindungswiderstandswert Rg des Massebands 6 auf unendlich eingestellt, das heißt, 1/Rg ist zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie infolge Verbindungslosigkeit, Trennung oder dergleichen gleich null und liegt zu einer normalen Zeit bei 0,7 mΩ. Die anderen Verbindungswiderstandswerte Rc1, Rc2 und Rs sind sowohl zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie als auch zu einer normalen Zeit auf 4,5 mΩ, 0,2 mΩ beziehungsweise 6,3 mΩ eingestellt.
8 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem Potentialunterschied zwischen dem Massepotential und dem Fahrgestell 8 und dem unter Verwendung des Prototyps mit den in 7 gezeigten Einstellwerten der Verbindungswiderstände tatsächlich gemessenen Laststrom veranschaulicht. In 8 zeigt ein Schaubild im oberen Teil der Figur eine Kurve zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie und zeigt ein Schaubild im unteren Teil der Figur eine Kurve zu einer normalen Zeit. In diesen Schaubildern gibt der Wert auf der senkrechten Achse die Größe des durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessenen Potentialunterschieds (V) an und gibt der Wert auf der waagerechten Achse die Größe des durch die Strommessschaltung 4 gemessenen Laststroms (A) an.
9 ist ein Schaubild, welches ein Beispiel einer Beziehung zwischen dem aus dem in 8 gezeigten tatsächlichen Messergebnis ermittelten, die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 kennzeichnenden Widerstandswert und dem Laststrom veranschaulicht. In 9 zeigt, wie in 8, ein Schaubild im oberen Teil der Figur eine Kurve zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie und zeigt ein Schaubild im unteren Teil der Figur eine Kurve zu einer normalen Zeit. In diesen Schaubildern gibt der Wert auf der senkrechten Achse die durch den Mikrocomputer 5 berechnete Größe des Widerstandswerts (mΩ) an und gibt der Wert auf der waagerechten Achse die durch die Strommessschaltung 4 gemessene Größe des Laststroms (A) an.
Die Verbindungswiderstandswerte von Rc1, Rs und Rc2 in 7 sind innerhalb eines Wertebereichs, welcher tatsächlich genommen werden kann, so klein wie möglich. Andererseits ist der Verbindungswiderstandswert Rg des Massebands 6 innerhalb eines der im elektrischen Bauteil 10 und in der Niederspannungsbatterie 9 verbrauchten Strommenge angemessenen Bereichs so groß wie möglich. Dies kann den Unterschied zwischen der Kurve zur Zeit einer Anomalie und derjenigen zu einer normalen Zeit, welche in den 8 beziehungsweise 9 gezeigt sind, auf einen niedrigstmöglichen Wert innerhalb eines erwarteten Bereichs verringern. Das heißt, man erkennt, dass, wenn das Vorliegen oder Nichtvorliegen des Auftretens einer Anomalie bei den in 7 gezeigten eingestellten Werten der Verbindungswiderstände zuverlässig ermittelt werden kann, das Vorliegen oder Nichtvorliegen des Auftretens einer Anomalie unter allen Bedingungen ermittelt werden kann.
8 zeigt, dass das Schaubild zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie einen größeren Potentialunterschied aufweist als das Schaubild zu einer normalen Zeit und dass der Potentialunterschied in beiden Schaubildern proportional zu einer Zunahme des Laststroms zunimmt. Deshalb fällt die Größe des für den Potentialunterschied einzustellenden Schwellenwerts je nach der Größe des Laststroms unterschiedlich aus, wenn das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anomalie durch Ermitteln, welchem der Schaubilder in 8 der durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessene Potentialunterschied entspricht, ermittelt wird.
Man betrachte zum Beispiel den Fall, bei welchem wie in 8 gezeigt 2,6 V als der Schwellenwert eingestellt ist. In diesem Fall lässt sich, wenn der Laststrom im Bereich von etwa 30 A bis 120 A liegt, korrekt ermitteln, welchem der Schaubilder in 8 der gemessene Potentialunterschied entspricht. Wenn aber der Laststrom in einem anderen Bereich als diesem liegt und zum Beispiel 200 A beträgt, überschreiten die Potentialunterschiede in beiden Schaubildern einen Schwellenwert von 2,6 V, und somit lässt sich nicht ermitteln, welchem der Schaubilder in 8 der gemessene Potentialunterschied entspricht. Folglich wird möglicherweise ermittelt, dass die Masseverbindung eine Anomalie aufweist, obwohl sie normal ist.
Man betrachte ferner den Fall, bei welchem wie in 8 gezeigt 2,8 V als der Schwellenwert eingestellt ist. In diesem Fall lässt sich, selbst wenn der Laststrom 200 A beträgt wie oben beschrieben, korrekt ermitteln, welchem der Schaubilder in 8 der gemessene Potentialunterschied entspricht. Wenn aber der hinzugefügte Strom relativ klein ist und zum Beispiel 60 A beträgt, liegen die Potentialunterschiede in beiden Schaubildern unter 2,8 V, und somit lässt sich nicht ermitteln, welchem der Schaubilder in 8 der gemessene Potentialunterschied entspricht. Folglich wird möglicherweise ermittelt, dass die Masseverbindung normal ist, obwohl eine Anomalie darin auftritt.
Andererseits zeigt 9, dass das Schaubild zur Zeit eines Auftretens einer Anomalie einen größeren Widerstandswert aufweist als das Schaubild zu einer normalen Zeit und dass beide Schaubilder ungeachtet der Größe des Laststroms annähernd konstante Widerstandswerte aufweisen, außer in einem Bereich, in welchem der Laststrom klein ist. Deshalb kann die Größe des für den Widerstandswert einzustellenden Schwellenwerts ungeachtet der Größe des Laststroms konstant sein, wenn das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anomalie durch Ermitteln, welchem der Schaubilder in 9 der durch den Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert entspricht, ermittelt wird.
Man betrachte ferner den Fall, bei welchem wie in 9 gezeigt 2 mΩ als der Schwellenwert eingestellt ist. In diesem Fall lässt sich, wenn der Laststrom entweder 60 A oder 200 A beträgt, korrekt ermitteln, welchem der Schaubilder in 9 der berechnete Widerstandswert entspricht. Folglich wird verhindert, dass es zu einer Fehleinschätzung wie in 8 erläutert kommt, und kann zuverlässig ermittelt werden, ob die Masseverbindung normal ist oder nicht.
In der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 erfolgt eine Ermittlung über die Masseverbindung auf die oben beschriebene Weise unter Verwendung des Ergebnisses der Berechnung des die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 kennzeichnenden Widerstandswerts anstelle des Ergebnisses der Messung des Potentialunterschieds zwischen dem Massepotential und dem Fahrgestell 8. Somit kann das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anomalie in der Masseverbindung zuverlässig ermittelt werden, selbst wenn der Laststrom relativ klein ist.
Wenn aus der Tatsache, dass der durch den Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert größer als ein vordefinierter oder gleich einem vordefinierten Schwellenwert ist, ermittelt wird, dass eine Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 auftritt, ist es vorzuziehen, den Betrieb der Spannungswandlerschaltung 2 durch den Mikrocomputer 5 so zu steuern, dass eine aus der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 abgegebene Gleichstromleistung begrenzt wird. Wenn das Masseband 6 nicht richtig angeschlossen ist, kann dies verhindern, dass ein im elektrischen Bauteil 10 und in der Niederspannungsbatterie 9 verbrauchter Laststrom durch andere Wege wie die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b fließt. Infolgedessen kann Wärmeerzeugung oder ein Drahtbruch oder dergleichen, hervorgerufen durch einen durch die abgeschirmten Leitungen 12a und 12b fließenden unerwarteten hohen Strom, vermieden werden.
Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform wandelt die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 eine aus der Hochspannungsbatterie 11 eingespeiste Gleichstromleistung in eine Gleichstromleistung mit einer vordefinierten Spannung um, um diese nach außen an die Niederspannungsbatterie 9 und das elektrische Bauteil 10 abzugeben, und ist sie mit der Spannungswandlerschaltung 2, der Spannungsmessschaltung 3, der Strommessschaltung 4 und dem Mikrocomputer 5 ausgestattet. Die Spannungswandlerschaltung 2 führt eine Spannungswandlung einer aus der Hochspannungsbatterie 11 eingespeisten Gleichstromleistung durch. Die Spannungsmessschaltung 3 misst einen Spannungswert, welcher den Potentialunterschied zwischen dem Massepotential innerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 und dem außerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 angeordneten und über das Masseband 6 mit dem Massepotential in der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 verbundenen Massepunkt des Fahrgestells 8 angibt. Die Strommessschaltung 4 misst den Stromwert eines Laststroms, der fließt, wenn eine Gleichstromleistung aus der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 zugeführt wird. Der Mikrocomputer 5 berechnet aus dem durch die Spannungsmessschaltung 3 gemessenen Spannungswert und dem durch die Strommessschaltung 4 gemessenen Stromwert einen der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 entsprechenden Widerstandswert. Dies ermöglicht eine genaue Überwachung der Masseverbindung der in einem Fahrzeug installierten Leistungsversorgungsvorrichtung 1 auf Grundlage des berechneten Widerstandswerts.
Nun wird eine Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 beschrieben. 10 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht. Eine in 10 gezeigte Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist ferner, zusätzlich zu den verschiedenen Bauteilen der in 1 gezeigten Leistungsversorgungsvorrichtung 1, mit einer Signalausgabeschaltung 14a zum Ausgeben von Signalen an verschiedene mit der Umgebung verbundene Einrichtungen ausgestattet. Wenn ein durch einen Mikrocomputer 5 berechneter Widerstandswert größer als ein oder gleich einem Schwellenwert ist, welcher das Auftreten einer Anomalie in der Verbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 wie oben beschrieben anzeigt, kann unter Verwendung der Signalausgabeschaltung 14a ein vordefiniertes Signal aus der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 an eine Fahrzeugsteuereinrichtung, einen Personal-Computer oder dergleichen (nicht gezeigt), welche bzw. welcher mit der Umgebung verbunden ist, ausgegeben werden. Deshalb kann im Fall einer Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1, während das Fahrzeug gefahren oder einer Wartungskontrolle unterzogen wird, einem Fahrer oder einem Bediener eine Meldung über diese Tatsache gemacht werden.
11 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine weitere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht. Eine in 11 gezeigte Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist ferner, zusätzlich zu den verschiedenen Bauteilen der in 10 gezeigten Leistungsversorgungsvorrichtung 1, zum Beispiel mit einer Anzeigeschaltung 15 mit einer LED-Leuchte oder einer Flüssigkristallanzeige ausgestattet. Die Anzeigeschaltung 15 befindet sich in der Nähe eines Fahrersitzes oder dergleichen in einem Fahrzeug. Wenn ein Signal wie oben beschrieben aus der Signalausgabeschaltung 14a ausgegeben wird, wenn der durch einen Mikrocomputer 5 berechnete Widerstandswert größer als ein oder gleich einem Schwellenwert ist, liefert die Anzeigeschaltung 15 in Reaktion auf die Signalausgabe eine vordefinierte Anzeige. Somit kann im Fall einer Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1, während das Fahrzeug gefahren wird, dem Fahrer eine Meldung über diese Tatsache gemacht werden. Deshalb kann der Fahrer eine notwendige Maßnahme wie eine Instandsetzung durchführen, bevor es zu einem Unfall kommt.
12 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das eine andere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht. Eine in 12 gezeigte Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist ferner, zusätzlich zu den verschiedenen Bauteilen der in 1 gezeigten Leistungsversorgungsvorrichtung 1, mit einem Speicher 16 zum Speichern von Ergebnissen der Berechnung des Widerstandswerts durch einen Mikrocomputer 5 ausgestattet. Eine Vorgeschichte von in regelmäßigen zeitlichen Abständen durch den Mikrocomputer 5 berechneten Widerstandswerten wird in einer vordefinierten Anzahl im Speicher 16 gespeichert. Wenn der Widerstandswert zum Beispiel infolge Alterung oder dergleichen allmählich zunimmt, lässt sich eine Änderung des Widerstandswerts danach aus der im Speicher 16 gespeicherten Vorgeschichte ableiten. Deshalb lässt sich die Möglichkeit des Auftretens einer Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 im Voraus abschätzen, um nach Bedarf eine geeignete Maßnahme durchzuführen.
13 ist ein Blockschaltbild, welches die Konfiguration eines Leistungsversorgungssystems, das noch eine andere Abwandlung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält, veranschaulicht. Eine in 13 gezeigte Leistungsversorgungsvorrichtung 1 ist ferner, zusätzlich zu den verschiedenen Bauteilen der in 1 gezeigten Leistungsversorgungsvorrichtung 1, mit einer Informationseingabe-/-ausgabeschaltung 14b und einem Speicher 16 in 12 ausgestattet. Eine Vorgeschichte im Speicher 16 gespeicherter Widerstandswerte wird über die Informationseingabe-/-ausgabeschaltung 14b so an eine Fahrzeugsteuereinrichtung, einen Personal-Computer oder dergleichen (nicht gezeigt), welche bzw. welcher mit der Umgebung verbunden ist, ausgegeben, dass sie im Fall eines Unfalls beim Ermitteln einer Ursache nützlich sein kann. Ferner können verschiedene Arten von Informationen zur Verwendung bei einer Verarbeitung durch einen Mikrocomputer 5 aus der Fahrzeugsteuereinrichtung, dem Personal-Computer oder dergleichen über die Informationseingabe-/-ausgabeschaltung 14b in den Speicher 16 geschrieben werden. Zum Beispiel wird eine Information über einen Schwellenwert, welcher zum Vergleich dient, um zu ermitteln, ob die Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 eine Anomalie aufweist oder nicht wie oben beschrieben, von außen über die Informationseingabe-/-ausgabeschaltung 14b in den Speicher 16 geschrieben. Auf Grundlage der Information über den Schwellenwert vergleicht der Mikrocomputer 5 einen berechneten Widerstandswert mit dem Schwellenwert, um das Vorliegen oder Nichtvorliegen einer Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 zu ermitteln. Dies kann eine Datenaktualisierung wie das Ändern des Schwellenwerts erleichtern.
Nun wird die Spannungswandlerschaltung 2 ausführlich beschrieben. 14 ist ein Schaltbild, welches ein Beispiel der Spannungswandlerschaltung 2 innerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Spannungswandlerschaltung 2 ist ein Gleichspannungswandler, welcher fähig ist, Spannungen bidirektional umzuwandeln, und enthält einen auf der Hochspannungsseite (HS-Seite) angeordneten Spannungsabwärtswandler und eine auf der Niederspannungsseite (NS-Seite) angeordnete Aufwärtswandlerschaltung. Diese Schaltungen sind so konfiguriert, dass sie eine Synchrongleichrichtung anstelle einer Diodengleichrichtung durchführen. Um bei einer HS-NS-Umwandlung eine hohe Ausgangsleistung bereitzustellen, werden Starkstrombauteile als Schaltelemente verwendet und sind Glättungsdrosseln vergrößert.
Speziell werden sowohl auf der HS-Seite als auch auf der NS-Seite MOSFETs mit Freilaufstromdioden verwendet, um Synchrongleichrichtungs-Schaltkreise vom H-Brücken-Typ zu konfigurieren. In der Schaltsteuerung dieser Schaltkreise kommt ein LC-Reihenschwingkreis mit einem Kondensator Cr und einer Spule Lr zum Einsatz, um Nulldurchgangsschalten bei einer hohen Schaltfrequenz (100 kHz) zu bewirken, was den Umwandlungs-Wirkungsgrad erhöht und Wärmeverluste verringert. Zusätzlich ist eine aktive Klemmschaltung vorgesehen, um durch Kreisströme hervorgerufene Verluste während des Spannungsabwärtswandlungsbetriebs zu verringern und das Auftreten einer Stoßspannung zum Zeitpunkt des Schaltens zu verhindern, um die Durchbruchspannung der Schaltelemente zu senken, wodurch die Durchbruchspannung der Schaltungsbauteile gesenkt wird. Diese realisieren eine Verkleinerung der Abmessungen der Einrichtung.
Ferner wird ein Stromverdopplersystem von einem Vollweggleichrichtungs-Typ verwendet, um auf der NS-Seite eine hohe Ausgangsleistung sicherzustellen. Für eine höhere Ausgangsleistung wird eine Vielzahl von Schaltelementen gleichzeitig parallel betrieben, um eine hohe Ausgangsleistung sicherzustellen. In einem Beispiel in 14 sind vier Elemente wie SWA1 bis SWA4 und SWB1 bis SW64 parallel angeordnet. Ferner liegen diese Schaltkreise und Glättungsdrosseln L1 und L2 mit einer kleinen Größe in einer zweikreisigen, parallelen Anordnung vor, damit sie für eine höhere Ausgangsleistung symmetrisch sind. Diese zweikreisige Anordnung kleiner Drosselspulen ermöglicht, die Abmessungen der gesamten Gleichspannungswandlereinrichtung gegenüber denjenigen der Anordnung einer einzigen großen Drosselspule zu verkleinern.
15 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel der Anordnung von Bauteilen der Spannungswandlerschaltung 2 innerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 15 gezeigt, sind die Bauteile der Spannungswandlerschaltung 2 im Metall-(zum Beispiel Aluminiumdruckguss-)Gehäuse 111 untergebracht. Ein Gehäusedeckel 112 ist mit Schrauben auf einer Öffnung des Gehäuses 111 befestigt. Auf dem Unterteil im Gehäuse 111 sind ein Leistungshalbleitermodul 35, auf welchem ein Haupttransformator 33, Spulenelemente 34 und Schaltelemente H1 bis H4 befestigt sind, ein Aufwärtswandlerschaltungs-Substrat 32, auf welchem Schaltelemente 36 befestigt sind, Kondensatoren 38 und dergleichen angebracht. Die wesentlichen wärmeerzeugenden Bauteile unter diesen verschiedenen Bauteilen sind der Haupttransformator 33, die Spulenelemente 34, das Leistungshalbleitermodul 35 und die Schaltelemente 36.
Beschreibt man die Entsprechung zwischen den in 15 gezeigten Bauteilen und dem Schaltbild in 14, entspricht der Haupttransformator 33 in 15 einem Transformator Tr in 14, entsprechen die Spulenelemente 34 den Stromverdoppler-Drosselspulen 11 und 12 und entsprechen die Schaltelemente 36 den Schaltelementen SWA1 bis SWA4 und SAWB1 bis SWB4. Auf dem Aufwärtswandlerschaltungs-Substrat 32 sind außerdem die Schaltelemente S1 und S2 in 14 oder dergleichen befestigt.
Klemmen 39 der Schaltelemente H1 bis H4 erstrecken sich zur Oberseite des Gehäuses 111 und sind mit einem Spannungsabwärtswandler-Substrat 31 verbunden, welches über dem Leistungshalbleitermodul 35 angeordnet ist. Das Spannungsabwärtswandler-Substrat 31 ist auf einer Vielzahl von Stützelementen, welche vom Boden des Gehäuses 111 nach oben vorstehen, befestigt. Im Leistungshalbleitermodul 35 sind die Schaltelemente H1 bis H4 auf einem mit einem Muster gebildeten Metallsubstrat befestigt und ist die Rückseite des Metallsubstrats so am Boden des Gehäuses 111 befestigt, dass sie in engen Kontakt mit diesem kommt. Das Aufwärtswandlerschaltungs-Substrat 32, auf welchem die Schaltelemente 36 befestigt sind, besteht aus einem gleichartigen Metallsubstrat. In 15 ist die Lage durch eine gestrichelte Linie angedeutet, da das Aufwärtswandlerschaltungs-Substrat 32 hinter den Kondensatoren 38 und dergleichen verborgen ist.
Auf einem Steuerschaltungs-Substrat 30 ist eine Steuerschaltung, welche die in der Aufwärtswandlerschaltung und im Spannungsabwärtswandler bereitgestellten Schaltelemente steuert, befestigt. Das Steuerschaltungs-Substrat 30 ist auf einer Metall-Grundplatte 37 befestigt. Die Grundplatte 37 ist an einer Vielzahl von Stützteilen 111a, welche vom Unterteil des Gehäuses 111 nach oben vorstehen, befestigt. Infolgedessen ist das Steuerschaltungs-Substrat 30 über die Grundplatte 37 oberhalb der auf dem Gehäuseunterteil angeordneten wärmeerzeugenden Bauteile (wie des Haupttransformators 33, der Spulenelemente 34 und des Leistungshalbleitermoduls 35) angeordnet.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Ausführungsform eine Anomalie in der Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung 1 erkannt werden, auch ohne dass ein starker Strom fließt. Ferner kann die Ausgangsleistung im Fall einer Anomalie der Spannungswandlerschaltung 2 begrenzt werden, um Wärmeerzeugung und einen Drahtbruch zu vermeiden. Überdies kann das Auftreten einer Anomalie einem Benutzer gemeldet werden, damit dieser eine notwendige Maßnahme durchführen kann, bevor es zu einem Unfall kommt. Zusätzlich kann dies im Fall eines Unfalls beim Ermitteln einer Ursache nützlich sein. Des Weiteren wird es möglich, die Möglichkeit des Auftretens einer Anomalie im Voraus abzuschätzen.
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oben ausführlich beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann sie innerhalb des Umfangs der technischen Idee, soweit angemessen, abgeändert werden. Zum Beispiel wurde die Leistungsversorgungsvorrichtung 1 in der obigen Ausführungsform als eine in einem Fahrzeug wie einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug installierte Leistungsversorgungsvorrichtung beschrieben, aber sie kann auch eine in anderen Anwendungen eingesetzte Leistungsversorgungsvorrichtung sein. Zum Beispiel kann sie eine in einem andersartigen Fahrzeug wie einem gewöhnlichen Fahrzeug oder einem elektrisch betriebenen Zug installierte Leistungsversorgungsvorrichtung sein oder kann sie eine in etwas anderem als einem Fahrzeug installierte Leistungsversorgungsvorrichtung sein.
Die oben beschriebene Ausführungsform und verschiedene Abwandlungen sind lediglich Beispiele. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf deren Inhalt beschränkt, sofern die Eigenschaften der Erfindung nicht beeinträchtigt werden.
In der obigen Beschreibung wurden eine Ausführungsform und verschiedene Abwandlungen beschrieben, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf deren Inhalt beschränkt. Weitere innerhalb des Umfangs der technischen Idee der vorliegenden Erfindung vorstellbare Aspekte sind ebenfalls im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
Die Offenbarung der folgenden zugrundeliegenden Prioritätsanmeldung wird als eine angeführte Druckschrift hierin einbezogen.
Japanische Patentanmeldung Nr. 2011-239190 (eingereicht am 31. Oktober 2011)

Claims

Leistungsversorgungsvorrichtung, welche eine eingespeiste Gleichstromleistung in eine Gleichstromleistung mit einer vordefinierten Spannung umwandelt, um die Leistung nach außen zu liefern, wobei die Vorrichtung enthält: eine Spannungswandlerschaltung, welche die Spannung der eingespeisten Gleichstromleistung umwandelt; eine Spannungsmessschaltung, welche einen Spannungswert misst, der einen Potentialunterschied zwischen einem Massepotential in der Leistungsversorgungsvorrichtung und einem außerhalb der Leistungsversorgungsvorrichtung angeordneten und über ein Masseband mit dem Massepotential verbundenen Massepunkt angibt; eine Strommessschaltung, welche einen Stromwert eines Laststroms misst, der fließt, wenn die Gleichstromleistung aus der Leistungsversorgungsvorrichtung zugeführt wird; und eine Rechenschaltung, welche aus dem durch die Spannungsmessschaltung gemessenen Spannungswert und dem durch die Strommessschaltung gemessenen Stromwert einen einer Masseverbindung der Leistungsversorgungsvorrichtung entsprechenden Widerstandswert berechnet.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die nach außen gelieferte Gleichstromleistung begrenzt wird, wenn der durch die Rechenschaltung berechnete Widerstandswert größer als ein vordefinierter oder gleich einem vordefinierten Schwellenwert ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend eine Signalausgabeschaltung, welche ein vordefiniertes Signal nach außen ausgibt, wenn der durch die Rechenschaltung berechnete Widerstandswert größer als ein vordefinierter oder gleich einem vordefinierten Schwellenwert ist.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, ferner enthaltend eine Anzeigeschaltung, welche in Reaktion auf das aus der Signalausgabeschaltung ausgegebene Signal eine vordefinierte Anzeige bereitstellt.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner enthaltend einen Speicher, welcher den durch die Rechenschaltung berechneten Widerstandswert speichert.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5, ferner enthaltend eine Informationsausgabeschaltung, welche eine Information über den im Speicher gespeicherten Widerstandswert nach außen ausgibt.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner enthaltend: eine Informationseingabeschaltung, welche von außen eine Information über einen Schwellenwert empfängt, mit welcher der durch die Rechenschaltung berechnete Widerstandswert zu vergleichen ist; und einen Speicher, welcher die durch die Informationseingabeschaltung empfangene Schwellenwert-Information speichert.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der durch die Rechenschaltung berechnete Widerstandswert mit dem im Speicher gespeicherten Schwellenwert verglichen wird.
Leistungsversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Spannungsmessschaltung eine mit dem Massepunkt verbundene Eingangsleitung aufweist, wobei die Eingangsleitung über einen Widerstand mit einer vordefinierten Leistungsquellenspannung verbunden ist.