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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spannungsdetektionseinrichtung, die insbesondere hohe Gleichspannung detektiert.
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Stand der Technik
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Eine Stromumsetzungseinrichtung weist eine Stromumsetzungsfunktion zum Umsetzen von Gleichstrom, der aus einer Gleichstromversorgung zugeführt wird, in Wechselstrom, der einer elektrischen Wechselstromlast wie z. B. einer drehenden elektrischen Maschine zugeführt werden soll, oder Umsetzen von Wechselstrom, der durch die drehende elektrische Maschine erzeugt wird, in Gleichstrom, der der Gleichstromversorgung zugeführt werden soll. Um diese Stromumsetzungsfunktion auszuführen, enthält die Stromumsetzungseinrichtung eine Inverterschaltung, die eine Schaltvorrichtung aufweist. Die Schaltvorrichtung wiederholt eine Leitungsoperation und eine Unterbrechungsoperation, um Stromumsetzen von Gleichstrom zu Wechselstrom oder von Wechselstrom zu Gleichstrom auszuführen.
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Zur Leistungssteuerung zur Stromumsetzung muss ein Spannungswert auf einer Gleichstromversorgungsseite detektiert werden, und eine Funktion zum Messen des Spannungswerts ist im Allgemeinen in die Stromumsetzungseinrichtung integriert. Indessen werden Befehle zur Leistungssteuerung durch eine Niederspannungssteuerungsschaltung berechnet, die von einem Hochspannungsziel zur Steuerung isoliert ist.
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In einem herkömmlichen Hochgleichspannungsdetektionsverfahren sind Spannungsteiler in Reihe auf mehrstufige Weise verbunden, um Spannung in eine solche umzusetzen, die in der Niederspannungssteuerungsschaltung gemessen werden kann. In einem Fall, in dem sich ein Widerstandswert aufgrund von Verschlechterung oder dergleichen eines Widerstands verursacht durch Stromstöße ändert, ändert sich auch die geteilte Spannung, und genaue Messung kann nicht ausgeführt werden. In einem Fall, in dem die genaue Hochgleichspannungsdetektion nicht ausgeführt werden kann, kann das verursachen, dass die Motorsteuerung instabil ist, und kann Fehler eines Leistungsmoduls und eines Kondensatormoduls verursachen. Somit ist vorzugsweise eine Funktion zum Diagnostizieren von Anomalitäten des Spannungsteilers bereitgestellt.
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Als ein Anomalitätendiagnoseverfahren für eine Hochgleichspannungsdetektionsschaltung ist eine Technik zum Berechnen eines geschätzten Fluktuationswert eines Gleichspannungswerts aus einem Strommesswert in einem Stromsensor und Vergleichen des Werts mit einem tatsächlichen Gleichspannungsmesswert bekannt (siehe beispielsweise PTL 1). In diesem Verfahren ist es jedoch schwierig zu bestimmen, welcher Teil der Hochgleichspannungsdetektionsschaltung fehlerhaft ist, und es ist schwierig, einen fehlerhaften Teil eine Sicherungsoperation auf geeignete Weise ausführen zu lassen.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentliteratur
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Zusammenfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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Ein Ziel, das durch die vorliegende Erfindung erreicht werden soll, ist es, einen Zustand eines Spannungsteilers zu diagnostizieren, während er eine normale Messung ausführt, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
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Lösung des Problems
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Um das vorstehende Problem zu lösen, enthält eine Spannungsdetektionseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung: einen ersten Widerstand zum Teilen der Spannung einer Detektionseinheit in einen ersten geteilten Spannungswert; und eine Testmustereinfügungsschaltungseinheit, die einen zweiten Widerstand zum Teilen des ersten geteilten Spannungswerts in einen zweiten geteilten Spannungswert und eine Schaltvorrichtung enthält, wobei die Testmustereinfügungsschaltungseinheit mit einem Äquipotentialverbindungspunkt mit dem ersten geteilten Spannungswert verbunden ist und wobei ein Zustand des ersten Widerstands basierend auf dem zweiten geteilten Spannungswert detektiert wird, wenn die Schaltvorrichtung leitend ist.
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Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Zustand eines Spannungsteilers diagnostiziert werden und die Zuverlässigkeit kann verbessert sein.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Blockschaltungsdiagramm einer Spannungsdetektionseinrichtung, die eine Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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2 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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3 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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4 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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5 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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6(a) stellt eine Konfiguration einer Testmustereinfügungsschaltung 510 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar, die parallel zu einer elektrischen Gehäusepotentialseite eines ersten Widerstands 500 angeordnet ist.
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6(b) stellt eine Konfiguration einer Testmustereinfügungsschaltung 510 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar, die in Reihe mit der elektrischen Gehäusepotentialseite des ersten Widerstands 500 angeordnet ist.
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7 ist ein fünftes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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8 ist ein erstes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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9 ist ein zweites Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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10 ist ein drittes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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11 ist ein viertes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein Blockschaltungsdiagramm einer Spannungsdetektionseinrichtung, die eine Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
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Eine Gleichstromversorgung 10 ist mit einer Gleichstromseite einer Stromumsetzungseinrichtung verbunden. Die Gleichstromversorgung 10 führt Strom in einem Fall zu, in dem die Stromumsetzungseinrichtung eine elektrische Wechselstromlast antreibt, und wird über die Stromumsetzungseinrichtung geladen in einem Fall, in dem die elektrische Wechselstromlast Strom erzeugt.
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Eine Unterbrechungseinheit 11 ist zwischen der Gleichstromversorgung 10 und der Stromumsetzungseinrichtung eingefügt und unterbricht die Verbindung zwischen der Gleichstromversorgung 10 und der Stromumsetzungseinrichtung zur Zeit eines Systemstopps oder einer Anomalität.
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Ein Kondensatormodul 70 ist mit der Gleichspannungsseite der Stromumsetzungseinrichtung verbunden und ist konfiguriert, die Gleichspannungsfluktuation, die durch Operationen der Stromumsetzungseinrichtung erzeugt werden, zu glätten.
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Das elektrische Detektionszielpotential (positive Seite) 12 ist das positive elektrische Potential einer Hochgleichspannungseinheit eines Inverters. Ein erster geteilter Spannungswert 610 wird durch Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 mit Hilfe eines ersten Widerstands 500 erhalten. Der erste geteilte Spannungswert 610, der in 1 dargestellt ist, ist Spannung in einem Zustand, in dem eine Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist.
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Ein zweiter geteilter Spannungswert 620 wird durch Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 mit Hilfe des ersten Widerstands 500 und eines zweiten Widerstands 520 erhalten. Der zweite geteilte Spannungswert 620, der in 1 dargestellt ist, ist Spannung in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist.
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Das elektrische Gehäusepotential 14 ist das elektrische (Baugruppenträger-)Potential, das als eine Referenz für eine Steuerungsschaltung (nicht dargestellt) dient, die eine Berechnungseinheit ist, die durch einen Mikrocomputer oder dergleichen gebildet ist.
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Der erste Widerstand 500 ist ein Spannungsteilungswiderstand zum Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 in den ersten geteilten Spannungswert 610 in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14.
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Der zweite Widerstand 520 bildet einen kombinierten Spannungsteilungswiderstand mit dem ersten Widerstand in einem Fall, in dem der erste Widerstand 500 diagnostiziert wird. Der zweite Widerstand 520 ist außerdem ein Widerstand zum Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 in den zweiten geteilten Spannungswert 620 in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14 durch Bilden des kombinierten Spannungsteilungswiderstands mit dem ersten Widerstand 500.
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Die Schaltvorrichtung 530 ist ein Schalter zum Kombinieren des ersten Widerstands 500 mit dem zweiten Widerstand 520, wenn die Schaltvorrichtung 530 leitend wird, zum Diagnostizieren des ersten Widerstands 500.
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Die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält den zweiten Widerstand 520 und die Schaltvorrichtung 530. Die Testmustereinfügungsschaltung 510 verursacht, dass die Schaltvorrichtung 530 leitend wird, um den ersten Widerstand 500 mit dem zweiten Widerstand 520 zu kombinieren, zum Diagnostizieren des ersten Widerstands 500. Die Testmustereinfügungsschaltung 510 ist außerdem eine Schaltung zum Erzeugen des zweiten geteilten Spannungswerts 620 durch Kombinieren des ersten Widerstands 500 mit dem zweiten Widerstand 520.
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Dasselbe gilt für ein elektrisches Detektionszielpotential (negative Seite) 13, einen ersten Widerstand 501, eine Testmustereinfügungsschaltung 511, einen zweiten Widerstand 521, eine Schaltvorrichtung 531, einen ersten geteilten Spannungswert 611 und einen zweiten geteilten Spannungswert 621.
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Ein Puffer 40 ist ein Spannungsfolger zum Zuführen des ersten geteilten Spannungswerts 610 oder des zweiten geteilten Spannungswerts 620 auf der positiven Seite zu einer Berechnungseinheit 42 und einem Mikrocomputer 45 als geteilte Spannung 60 der positiven Seite.
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Ein Puffer 41 ist ein Spannungsfolger zum Zuführen des ersten geteilten Spannungswerts 611 oder des zweiten geteilten Spannungswerts 621 auf der negativen Seite zu der Berechnungseinheit 42 und einer Berechnungseinheit 43 als geteilte Spannung 61 der negativen Seite.
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Die Berechnungseinheit 43 invertiert in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14 die geteilte Spannung 61 der negativen Seite, die negative Spannung in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14 ist, und gibt ein Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung aus.
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Die Berechnungseinheit 42 leitet eine Differenz zwischen der geteilten Spannung 60 der positiven Seite und der geteilten Spannung 61 der negativen Seite ab, um die geteilte Spannung 62 der Hochgleichspannung zwischen der positiven Seite und der negativen Seite zu berechnen.
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Die Berechnungseinheit 44 führt Überspannungsbestimmung für die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite basierend auf einem voreingestellten Überspannungsschwellenwert aus und gibt ein Überspannungsdetektionssignal 64 aus.
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In den Mikrocomputer 45 wird die geteilte Spannung 60 der positiven Seite der Hochgleichspannung direkt in einen A/D-Umsetzungsanschluss davon eingegeben, ein Berechnungsergebnis der Berechnungsschaltung 42, das heißt die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite, wird in einen A/D-Umsetzungsanschluss davon eingegeben, und ein Berechnungsergebnis der Berechnungsschaltung 43, das heißt das Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung, wird in einen A/D-Umsetzungsanschluss davon eingegeben.
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Der Mikrocomputer 45 erzeugt ein Steuersignal zum Leistungsumsetzen basierend auf jedem eingegebenen Berechnungsergebnis und detektiert Verlust der Hochgleichspannung in das Gehäuse. Außerdem wird das Berechnungsergebnis der Berechnungsschaltung 44, das heißt das Überspannungsdetektionssignal 64, in einen digitalen Allzweckeingang des Mikrocomputers 45 eingegeben. In einem Fall, in dem Überspannung detektiert wird, steuert der Mikrocomputer 45 das Steuersignal, um die Leistungsumsetzungsoperation anzuhalten.
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Der Mikrocomputer 45 gibt außerdem einen Befehl zum Schalten eines leitenden Zustands der Schaltvorrichtung 530 oder der Schaltvorrichtung 531 aus einem digitalen Allzweckausgabeanschluss (nicht dargestellt) aus.
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6(a) stellt eine Konfiguration der Testmustereinfügungsschaltung 510 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar, die parallel zu der elektrischen Gehäusepotentialseite des ersten Widerstands 500 angeordnet ist.
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Der erste Widerstand 500 ist ein Spannungsteilungswiderstand zum Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 in den ersten geteilten Spannungswert 610 in Bezug auf das elektrische Referenzpotential 14. Der erste geteilte Spannungswert 610 wird in einen A/D-Umsetzer eingegeben, der in den Mikrocomputer integriert ist, zum Steuern eines Motors und wird als eine Steuerkonstante zum Steuern des Motors verwendet.
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Die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält den zweiten Widerstand 520 und die Schaltvorrichtung 530, verursacht, dass die Schaltvorrichtung 530 leitend wird, um den ersten Widerstand 500 mit dem zweiten Widerstand 520 zu kombinieren, und erzeugt den zweiten geteilten Spannungswert 620.
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In einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist, ist nur der erste Widerstand 500 ein Widerstand, der das elektrische Detektionszielpotential 12 teilt, und die geteilte Spannung ist der erste geteilte Spannungswert 610. Nachstehend ist ein Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist, ein Diagnosezustand, während ein Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist, ein Nicht-Diagnosezustand ist.
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Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 in einem Normalzustand eindeutig aus einem Widerstandswert des ersten Widerstands 500 und einem Widerstandswert des zweiten Widerstands 520 berechnet werden. In einem Fall, in dem eine Anomalität in dem Widerstandswert des ersten Widerstands 500 auftritt, wird das Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 zu einem Wert, der verschieden ist von dem Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 in den Normalzustand (siehe Gleichung 1 und Gleichung 2).
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(Gleichung 1)
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- Wenn die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist: R2/(R1 + R2)
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(Gleichung 2)
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- Wenn die Schaltvorrichtung 530 leitend ist: (R2//R3)/(R1 + R2//R3)
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Der erste geteilte Spannungswert 610 und der zweite geteilte Spannungswert 620 werden in den A/D-Umsetzer des Mikrocomputers eingegeben, um das Verhältnis zu berechnen. In einem Fall, in dem dieses Verhältnis von dem Verhältnis verschieden ist, das durch den Widerstandswert des ersten Widerstands 500 und den Widerstandswert des zweiten Widerstands 520 bestimmt ist, kann bestimmt werden, dass der erste Widerstand 500 anomal ist. (Alternativ kann der zweite geteilte Spannungswert 620 basierend auf dem ersten geteilten Spannungswert 610 geschätzt werden und kann mit einem gemessenen zweiten geteilten Spannungswert 620 vergleichen werden.)
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Dementsprechend kann eine Widerstandswertanomalität des ersten Widerstands 500 diagnostiziert werden, und die Messzuverlässigkeit der Spannungsdetektionseinrichtung ist verbessert.
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Indessen ist die Pufferschaltungseinheit 40, die in 1 dargestellt ist, eine Schaltung zum Trennen einer Spannungsteilungsschaltung, die den ersten Widerstand 500 und den zweiten Widerstand 520 enthält, von der nachgeschalteten Berechnungsschaltung 40 und dem Mikrocomputer 45. In einem Fall, in dem die Eingangsimpedanz der Pufferschaltungseinheit 40 vernachlässigbar höher ist als ein Widerstandswert der Spannungsteilungsschaltung, kann der geteilte Spannungswert nur mit einer Schaltungskonstanten vorgeschaltet der Pufferschaltungseinheit 40 berechnet werden, unabhängig von der der Pufferschaltungseinheit 40 nachgeschalteten Schaltung. Durch Anordnen der Testmustereinfügungsschaltung 510 vorgeschaltet der Pufferschaltungseinheit 40 wird der kombinierte Widerstand aus dem ersten Widerstand 500 und dem zweiten Widerstand 520 gebildet, und eine Widerstandswertanomalität des ersten Widerstands 500 kann durch das vorstehend genannte Verfahren diagnostiziert werden.
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Im Allgemeinen wird die geteilte Spannung 62 der Hochgleichspannung zwischen der positiven Seite und der negativen Seite als ein Parameter zum Antreiben der elektrischen Wechselstromlast verwendet, und die geteilte Spannung 60 der positiven Seite der Hochgleichspannung und das Inversionsdektektionssignal 63 der negativen Spannung werden für eine Diagnose wie z. B. Detektion von Verlust der Hochgleichspannung in das Gehäuse verwendet. Nachstehend wird ein Verfahren zum Diagnostizieren eines Zustands des Spannungsteilers ohne Beeinflussung der geteilten Spannung 60 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite beschrieben.
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In der in 1 dargestellten Konfiguration ist R1P = R1N = R1, R2P = R2N = R2, R3P = R3N = R3, und die Verstärkung jeder der Pufferschaltungen 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 soll 1 sein. Außerdem sollen der Widerstand im eingeschalteten Zustand in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 leitend sind, Verluststrom, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 nicht leitend sind, und Verluststrom der Puffer 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 ignoriert werden. Zusätzlich soll Verlust, der nicht aus der vorliegenden Konfiguration herrührt, nicht zwischen der Hochgleichspannung und dem elektrischen Gehäusepotential erzeugt werden. In einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist und in dem die Schaltvorrichtung 531 nicht leitend ist, wird ein Verhältnis K0 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite durch Gleichung 3 ausgedrückt.
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(Gleichung 3)
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K0 = R2·(R2 + 2·R3) / (R1 + R2)·(R2 + R3) + R1·R2 + R2·R3 + R3·R1
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Hier, wenn R1 >> R2 und R1 >> R3 sind, das heißt, wenn eine relative Differenz zwischen dem elektrischen Gehäusepotential 14 und dem elektrischen Potential der Hochgleichspannung als ausreichend klein betrachtet wird, wird selbst in einem Fall, in dem die Zustande der Schaltvorrichtungen 530 und 630 geändert werden, ein Verhältnis K1 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 60 der positiven Seite durch Gleichung 4 ausgedrückt, und ein Verhältnis K2 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 61 der negativen Seite wird durch Gleichung 5 ausgedrückt.
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(Gleichung 4)
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K1 = 1 / 2· R2//R3 / R1 + R2//R3
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(Gleichung 5)
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Andererseits ist in einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist und in dem die Schaltvorrichtung 531 leitend ist, ein Verhältnis zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 60 der positiven Seite K2, und ein Verhältnis zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 61 der negativen Seite ist K1.
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Selbst wenn die Einstellung, in der eine aus den Schaltvorrichtungen 530 und 531 leitend ist und in der die andere nicht leitend ist, umgekehrt wird, ist die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite immer gleich K1 + K2. Somit beeinflusst sie nicht das Antreiben der elektrischen Wechselstromlast.
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Außerdem, da die Verhältnisse K1 und K2 eindeutig durch die Schaltungskonstante bestimmt sind, ist Überprüfen mit Hilfe des Mikrocomputers 45, ob die Fluktuation der geteilten Spannung 60 der positiven Seite, die durch Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 530 verursacht wird, mit dem Verhältnis konform ist, eine Diagnose des ersten Widerstands 500. Ähnlich ermöglicht Beobachten der Spannungsfluktuation des Inversionsdetektionssignals 63 der negativen Seite, die durch Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 531 verursacht wird, eine Diagnose des zweiten Widerstands.
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K0 = K1 + K2 wird hergestellt unter der Bedingung R1 >> R2 und R1 >> R3. Das ist jedoch strenggenommen nicht richtig. Abhängig von den Verwendungsbedingungen muss die Korrelation zwischen der Hochgleichspannung 10 und dem elektrischen Gehäusepotential 14 sorgfältig betrachtet werden.
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8 ist ein erstes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden. Eine obere Wellenform in 8 ist eine Wellenform der geteilten Spannung 60 der positiven Seite, die in 1 dargestellt ist, und ein normaler geteilter Spannungswert in dieser Wellenform ist ein Spannungswert, wenn die Schaltvorrichtung 530 in dem leitenden Zustand ist.
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Eine mittlere Wellenform in 8 ist eine Wellenform der geteilten Spannung 61 der negativen Seite, die in 1 dargestellt ist, und ein normaler geteilter Spannungswert in dieser Wellenform ist ein Spannungswert, wenn die Schaltvorrichtung 531 in dem leitenden Zustand ist. Eine untere Wellenform in 8 ist eine kombinierte Wellenform der oberen Wellenform und der mittleren Wellenform in 8.
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Die Berechnungsschaltungen 42 bis 44 und der Mikrocomputer 45 sind Schaltungen zum Detektieren von Überspannung durch Vergleich von Spannung, die in der Spannungsdetektionsschaltung gemessen wird, mit einem vorab eingestellten beliebigen Überspannungsdetektionsschwellenwert. Durch Ändern des Spannungsteilungsverhältnisses (oder Zuführen einer vorbestimmten Spannung) mit Hilfe der Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 kann die gemessene Spannung einen Überspannungsdetektionspegel selbst in einem Fall erreichen, in dem die tatsächliche Spannung (normaler geteilter Spannungswert) den Überspannungsdetektionspegel nicht erreicht. Dementsprechend ist es möglich zu überprüfen, ob die Überspannungsdetektionsschaltung normal arbeitet, ohne sie tatsächlich in einen Überspannungszustand zu bringen.
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9 ist ein zweites Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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Eine erste Testmusterschaltungseinheit ist mit einer Schaltung zum Teilen der Spannung zwischen einer positiven Seite der Hochgleichspannung und dem elektrischen Referenzpotential verbunden, um einen geteilten Spannungswert der Detektionsschaltung der positiven Seite zu ändern.
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Eine zweite Testmusterschaltungseinheit ist mit einer Schaltung zum Teilen des Potentials zwischen einer negativen Seite der Hochgleichspannung und dem elektrischen Referenzpotential verbunden, um einen geteilten Spannungswert der Detektionsschaltung der negativen Seite zu ändern.
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Beispielsweise wenn die erste Testmusterschaltungseinheit einen Absolutwert eines geteilten Spannungswerts der Detektionsschaltung der positiven Seite so ändert, dass er niedriger ist, ändert die zweite Testmusterschaltungseinheit einen Absolutwert eines geteilten Spannungswerts der Detektionsschaltung der negativen Seite so, dass der höher ist. Durch Einstellen des Widerstandswerts der ersten Testmusterschaltung und des Widerstandswerts der zweiten Testmusterschaltung, so dass die Änderungsbeträge gleich sein können, ist ein Differenzberechnungswert zwischen dem Detektionsergebnis der positiven Seite und dem Detektionsergebnis der negativen Seite zur Zeit der Testmustereinfügung gleich demjenigen vor der Testmustereinfügung, was eine Diagnose ermöglicht, die das Differenzberechnungsergebnis nicht beeinflusst.
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10 ist ein drittes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden. 11 ist ein viertes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden.
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Nach dem Ablauf einer Zeit, die so lang ist wie eine Operationsverzögerung von der Einfügung eines Testmusters aus der ersten Testmusterschaltung bis zur Reflexion der Einfügung des Testmusters aus der ersten Testmusterschaltung in einem geteilten Spannungswert, wird ein Testmuster aus der zweiten Testmusterschaltung eingefügt, und nach dem Ablauf einer Zeit, die so lange ist wie die Operationsverzögerung von der Freigabe der Einfügung des Testmusters aus der zweiten Testmusterschaltung bis zur Reflexion der Freigabe der Einfügung des Testmusters aus der zweiten Testmusterschaltung in einem geteilten Spannungswert, wird das Testmuster aus der ersten Testmusterschaltung freigegeben.
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Dadurch ist es möglich einzuschränken, dass der Differenzberechnungswert zu einem hohen Wert wird aufgrund einer Änderung einer Ausgabe der Einfügungsschaltung zum Erhöhen des Absolutwerts des geteilten Spannungswerts vor der Fertigstellung einer Änderung einer Ausgabe der Einfügungsschaltung zum Verringern des Absolutwerts des geteilten Spannungswerts, und es ist möglich, fehlerhafte Überspannungsdetektion mit Hilfe von Testmustereinfügung zu verhindern.
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2 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform. Da Komponenten, die mit denselben Bezugszeichen wie diejenigen in 1 gezeigt sind, ähnliche Funktionen aufweisen, ist die Beschreibung der duplizierten Komponenten weggelassen.
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Eine Filterschaltung 46 eliminiert eine Hochfrequenzkomponente, die durch die Testmustereinfügungsschaltung 510 erzeugt wird, aus der geteilten Spannung 60 der positiven Seite und führt die geteilte Spannung 60 der positiven Seite dem Mikrocomputer 45 zu.
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Eine Filterschaltung 47 ermöglicht, dass die geteilte Spannung 60 der positiven Seite, die durch die Testmustereinfügungsschaltung 510 fluktuiert, durch sie hindurchtritt, eliminiert eine Komponente mit höherer Frequenz als die fluktuierende geteilte Spannung 60 der positiven Seite und führt die fluktuierende geteilte Spannung 60 der positiven Seite dem Mikrocomputer 45 zu.
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Eine Filterschaltung 48 eliminiert eine Hochfrequenzkomponente, die durch die Testmustereinfügungsschaltung 610 erzeugt wird, aus dem Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung und führt das Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung dem Mikrocomputer 45 zu. Eine Filterschaltung 49 ermöglicht, dass das Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung, das durch die Testmustereinfügungsschaltung 610 fluktuiert, durch sie hindurchtritt, eliminiert eine Komponente höherer Frequenz als das fluktuierende Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung und führt das fluktuierende Inversionsdetektionssignal 63 der negativen Spannung dem Mikrocomputer 45 zu.
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7 ist ein fünftes Wellenformdiagramm in einem Fall, wenn die Testmustereinfügungsschaltungen 510 und 511 betätigt werden. Die erste Filterschaltung 46 ist eine Filterschaltung, die eine Filterkonstante einstellt, in der sich Impulse, die aus der Testmustereinfügungsschaltung 510 eingefügt werden, in einem Zustand abschwächen, in dem sie nicht in dem nachgeschalteten Mikrocomputer 45 (oder den Berechnungsschaltungen 42 bis 44) detektiert werden.
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Die zweite Filterschaltung 47 ist eine Filterschaltung, die eine Filterkonstante einstellt, in der Impulse, die aus der Testmustereinfügungsschaltung 510 eingefügt werden, durch sie hindurchtreten dürfen in einem detektierbaren Zustand in dem nachgeschalteten Mikrocomputer (oder den Berechnungsschaltungen).
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Dementsprechend können, wenn ein Testmuster eingefügt wird, ein Wert, der derselbe ist wie einer in einem Fall, in dem kein Testmuster eingefügt ist, und ein Wert, der sich durch die Einfügung geändert hat, gleichzeitig gemessen werden.
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3 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform.
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Das elektrische Detektionszielpotential (positive Seite) 12 ist das positive elektrische Potential der Hochgleichspannungseinheit des Inverters. Der erste geteilte Spannungswert 610 ist die Spannung, die durch Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 mit Hilfe des ersten Widerstands 500 erhalten wird. Der erste geteilte Spannungswert 610 in der Konfiguration in 3 ist die Spannung in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist.
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Der zweite geteilte Spannungswert 620 wird durch Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 mit Hilfe des ersten Widerstands 500 und des zweiten Widerstands 520 erhalten. Der zweite geteilte Spannungswert 620 in der Konfiguration in 3 ist die Spannung in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist.
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Das elektrische Gehäusepotential 14 ist das elektrische (Baugruppenträger-)Potential, das als Referenz für eine Steuerungsschaltung dient. Der erste Widerstand 500 ist ein Spannungsteilungswiderstand zum Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 in den ersten geteilten Spannungswert 610 in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14. Der zweite Widerstand 520 bildet einen kombinierten Spannungsteilungswiderstand mit dem ersten Widerstand in einem Fall, in dem der erste Widerstand 500 diagnostiziert wird. Der zweite Widerstand 520 ist außerdem ein Widerstand zum Teilen des elektrischen Detektionszielpotentials 12 in den zweiten geteilten Spannungswert 620 in Bezug auf das elektrische Gehäusepotential 14 durch Bilden des kombinierten Spannungsteilungswiderstands mit dem ersten Widerstand 500.
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Die Schaltvorrichtung 530 ist ein Schalter zum Kombinieren des ersten Widerstands 500 mit dem zweiten Widerstand 520, wenn die Schaltvorrichtung 530 nichtleitend wird, zum Diagnostizieren des ersten Widerstands 500.
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Die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält den zweiten Widerstand 520 und die Schaltvorrichtung 530. Die Testmustereinfügungsschaltung 510 verursacht, dass die Schaltvorrichtung 530 nichtleitend wird, um den ersten Widerstand 500 mit dem zweiten Widerstand 520 zu kombinieren, zum Diagnostizieren des ersten Widerstands 500. Die Testmustereinfügungsschaltung 510 ist außerdem eine Schaltung zum Erzeugen des zweiten geteilten Spannungswerts 620 durch Kombinieren des ersten Widerstands 500 mit dem zweiten Widerstand 520. Indessen kann die Schaltvorrichtung 530 zum Diagnostizieren des ersten Widerstands 500 leitend sein und kann zum Nicht-Diagnostizieren des ersten Widerstands 500 nichtleitend sein.
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Dasselbe gilt für das elektrischen Detektionszielpotential (negative Seite) 13, den ersten Widerstand 501, die Testmustereinfügungsschaltung 511, den zweiten Widerstand 521, die Schaltvorrichtung 531, den ersten geteilten Spannungswert 611 und den zweiten geteilten Spannungswert 621.
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In der Konfiguration von 3 ist R1P = R1N = R1, R2P = R2N = R2, R3P = R3N = R3, und die Verstärkung jedes der Puffer 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 soll 1 sein. Außerdem sollen der Widerstand im eingeschalteten Zustand in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 leitend sind, Verluststrom, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 nicht leitend sind, und Verluststrom der Puffer 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 ignoriert werden. Zusätzlich soll Verlust, der nicht aus der vorliegenden Konfiguration herrührt, nicht zwischen der Hochgleichspannung und dem elektrischen Gehäusepotential erzeugt werden. In einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist und in dem die Schaltvorrichtung 531 nicht leitend ist, wird ein Verhältnis K3 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite durch Gleichung 6 ausgedrückt.
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(Gleichung 6)
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K3 = 2·R2 + R3 / 2·(R1 + R2) + R3
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Hier, wenn R1 >> R2 und R1 >> R3 ist, das heißt, wenn eine relative Differenz zwischen dem elektrischen Gehäusepotential 14 und dem elektrischen Potential der Hochgleichspannung als ausreichend klein betrachtet wird, wird selbst in einem Fall, in dem die Zustände der Schaltvorrichtungen 530 und 531 geändert werden, ein Verhältnis K4 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 60 der positiven Seite durch Gleichung 7 ausgedrückt, und ein Verhältnis K5 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 61 der negativen Seite wird durch Gleichung 8 ausgedrückt.
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(Gleichung 7)
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(Gleichung 8)
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K5 = 1 / 2· R2 + R3 / R1 + R2 + R3
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Andererseits ist in einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist und in dem die Schaltvorrichtung 531 leitend ist, ein Verhältnis zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 60 der positiven Seite K5, und ein Verhältnis zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 61 der negativen Seite ist K4.
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Selbst wenn die Einstellung, in der eine aus den Schaltvorrichtungen 530 und 531 leitend ist und in der die andere nicht leitend ist, umgekehrt wird, ist die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite immer gleich K4 + K5. Somit beeinflusst sie nicht das Antreiben der elektrischen Wechselstromlast.
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Außerdem ist, da die Verhältnisse K4 und K5 eindeutig durch die Schaltungskonstante bestimmt sind, Überprüfen mit Hilfe des Mikrocomputers 45, ob die Fluktuation der geteilten Spannung 60 der positiven Seite, die durch Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 530 verursacht ist, mit dem Verhältnis konform ist, eine Diagnose des ersten Widerstands 500. Ähnlich ermöglicht Beobachten der Spannungsfluktuation des Inversionsdetektionssignals 63 der negativen Seite, die durch Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 531 verursacht ist, eine Diagnose des zweiten Widerstands.
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6(b) stellt eine Konfiguration einer Testmustereinfügungsschaltung 510 gemäß der vorliegenden Ausführungsform dar, die in Reihe mit der elektrischen Gehäusepotentialseite des ersten Widerstands 500 angeordnet ist. Komponenten, die mit denselben Bezugszeichen in 6(a) und 6(b) gezeigt sind, sind Schaltungsvorrichtungen, die dieselbe Funktion aufweisen.
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Gemäß der Ausführungsform in 6(b) kann ein Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 in einem Normalzustand eindeutig aus einem Widerstandswert des ersten Widerstands 500 und einem Widerstandswert des zweiten Widerstands 520 berechnet werden. In einem Fall, in dem eine Anomalität in dem Widerstandswert des ersten Widerstands 500 auftritt, wird das Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 zu einem Wert, der verschieden ist von dem Verhältnis zwischen dem ersten geteilten Spannungswert 610 und dem zweiten geteilten Spannungswert 620 in den Normalzustand (siehe Gleichung 9 und Gleichung 10).
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(Gleichung 9)
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- Wenn die Schaltvorrichtung 530 nicht leitend ist: (R2 + R3)/(R1 + R2 + R3)
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(Gleichung 10)
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- Wenn die Schaltvorrichtung 530 leitend ist: R2/(R1 + R2)
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Der erste geteilte Spannungswert 610 und der zweite geteilte Spannungswert 620 werden in den A/D-Umsetzer des Mikrocomputers eingegeben, um das Verhältnis zu berechnen. In einem Fall, in dem dieses Verhältnis von dem Verhältnis verschieden ist, das durch den Widerstandswert des ersten Widerstands 500 und den Widerstandswert des zweiten Widerstands 520 bestimmt ist, kann bestimmt werden, dass der erste Widerstand 500 anomal ist.
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Dementsprechend kann eine Spannungswertanomalität des ersten Widerstands 500 diagnostiziert werden, und die Messzuverlässigkeit der Spannungsdetektionseinrichtung ist verbessert.
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4 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform. In 4 sind die Operationen der Schaltvorrichtung 530 ähnlich denjenigen in 3, und die Operationen der Schaltvorrichtung 531 sind ähnlich denjenigen in den 1 und 2.
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In der Konfiguration von 4 ist R1P = R1N = R1, R2P = R2N = R2, und die Verstärkung jedes der Puffer 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 soll 1 sein. Außerdem sollen der Widerstand im eingeschalteten Zustand in einem Zustand, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 leitend sind, Verluststrom, in dem die Schaltvorrichtungen 530 und 531 nicht leitend sind, und Verluststrom der Puffer 40 und 41 und der Berechnungsschaltung 42 ignoriert werden. Zusätzlich soll Verlust, der nicht aus der vorliegenden Konfiguration herrührt, nicht zwischen der Hochgleichspannung und dem elektrischen Gehäusepotential erzeugt werden.
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In einem Fall, in dem die Schaltvorrichtung 530 leitend ist und in dem die Schaltvorrichtung 531 in einem Normalfall nicht leitend ist, wird ein Verhältnis K6 zwischen der Hochgleichspannung 10 und der geteilten Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite durch Gleichung 11 ausgedrückt.
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(Gleichung 11)
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Hier sollen R1 >> R2, R1 >> R3P und R1 >> R3N erstellt werden. Eine Bedingung, um zu verhindern, dass sich die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite ändert, wenn Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 503 von leitend zu nichtleitend und Schalten des Zustands der Schaltvorrichtung 531 von leitend zu nichtleitend gleichzeitig ausgeführt wird, ist durch Gleichung 12 angegeben.
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(Gleichung 12)
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Durch Bestimmen der Widerstandswerte von R3P und R3N so, dass Gleichung 12 erstellt werden kann, selbst in einem Fall, in dem der Zustand der Schaltvorrichtung 530 von leitend zu nichtleitend geschaltet wird und in dem der Zustand der Schaltvorrichtung 531 von leitend zu nichtleitend geschaltet wird, wird sich die geteilte Spannung 62 zwischen der positiven Seite und der negativen Seite nicht ändern, und der erste Widerstand 500 auf der positiven Seite und der erste Widerstand 501 auf der negativen Seite können diagnostiziert werden, ohne das Antreiben der elektrischen Wechselstromlast zu beeinflussen.
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5 ist ein Blockschaltungsdiagramm der Spannungsdetektionseinrichtung, die die Testmustereinfügungsschaltung 510 enthält, gemäß einer weiteren Ausführungsform. Da Komponenten, die mit denselben Bezugszeichen wie diejenigen in 2 gezeigt sind, ähnliche Funktionen aufweisen, ist die Beschreibung der duplizierten Komponenten weggelassen.
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5 stellt ein Beispiel dar, in dem ein Verbindungsziel der Testmustereinfügungsschaltung 510 der positiven Seite nicht das elektrische Gehäusepotential 14, sondern eine beliebige interne Stromversorgung ist. Die Schaltvorrichtung 530 ist normalerweise auf nichtleitend eingestellt. Wenn die Schaltvorrichtung 530 auf leitend eingestellt ist, wird Spannung zugeführt, und die geteilte Spannung 60 der positiven Seite kann erhöht werden. Dadurch können die nachgeschalteten Puffer und Berechnungsschaltungen diagnostiziert werden, ohne die Hochgleichspannung anzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Gleichstromversorgung
- 11
- Unterbrechungseinheit
- 12
- elektrisches Detektionszielpotential
- 13
- elektrisches Detektionszielpotential
- 14
- elektrisches Gehäusepotential
- 15
- beliebige interne Stromversorgung
- 40
- Pufferschaltung
- 41
- Pufferschaltung
- 42
- Berechnungsschaltung
- 43
- Berechnungsschaltung
- 44
- Berechnungsschaltung
- 45
- Mikrocomputer
- 46
- Filterschaltung
- 47
- Filterschaltung
- 48
- Filterschaltung
- 49
- Filterschaltung
- 60
- geteilte Spannung der positiven Seite
- 61
- geteilte Spannung der negativen Seite
- 62
- geteilte Spannung zwischen der positiven Seite und der negativen Seite
- 63
- Inversionsdetektionssignal der negativen Spannung
- 64
- Überspannungsdetektionssignal
- 70
- Kondensatormodul
- 500
- erster Widerstand
- 501
- erster Widerstand
- 510
- Testmustereinfügungsschaltung
- 511
- Testmustereinfügungsschaltung
- 520
- zweiter Widerstand
- 521
- zweiter Widerstand
- 530
- Schaltvorrichtung
- 531
- Schaltvorrichtung
- 610
- erster geteilter Spannungswert
- 611
- erster geteilter Spannungswert
- 620
- zweiter geteilter Spannungswert
- 621
- zweiter geteilter Spannungswert
