DE112018005147T5

DE112018005147T5 - Anomalie-Erfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018005147T5
Application number: DE112018005147.1T
Authority: DE
Inventors: Mitsuaki Morimoto; Eiichiro Oishi
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2019053952A1; JP6603695B2; US20200182946A1; CN111033288A; CN111033288B; JP2019052963A; US11047922B2

Abstract

In einer Brückenschaltung (10) wird eine Reihenschaltung (11) gebildet, in der ein Widerstand (R1) und ein Widerstand (R2) in Reihe geschaltet sind und der Widerstand (R2) und ein Widerstand (R4) in Reihe geschaltet sind. In der Brückenschaltung (10) ist die Reihenschaltung (11) mit einem Lastabschnitt (R3) parallelgeschaltet, ein Ende eines Widerstandes (R5) ist zwischen dem Widerstand (R2) und dem Widerstand (R4) angeschlossen und das andere Ende des Widerstandes (R5) ist zwischen dem Widerstand (R1) und dem Lastabschnitt (R3) angeschlossen. In der Brückenschaltung (10) ist eine Spannungsversorgungseinheit (20) zwischen den Widerstand (R1) und den Widerstand (R2) geschaltet. Eine Steuerung (40) erkennt eine Anomalie des Lastabschnitts (R3) auf der Grundlage einer Erfassungsspannung der Brückenschaltung (10), die durch Anlegen einer Spannung (V) von der Spannungsversorgungseinheit (20) bei ausgeschaltetem Schalter (3) erfasst wird. Bei dieser Konfiguration kann eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung (1) eine Anomalie erfassen und gleichzeitig eine Größenzunahme unterdrücken.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wird ein Fahrzeug mit einer Spannungserfassungsvorrichtung ausgestattet, die die Spannung einer Hauptstromquelle erfasst, die einen Lastabschnitt mit elektrischer Energie versorgt. Ferner kann im Fahrzeug eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung vorgesehen sein, die eine Anomalie, wie z. B. einen Kurzschluss des Lastabschnitts, erkennt, bevor der Lastabschnitt von der Hauptstromquelle mit elektrischer Energie versorgt wird (siehe beispielsweise Patentliteratur 1).
Zitationsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2013-250258
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da in einer herkömmlichen Anomalie-Erfassungsvorrichtung eine bestimmte elektronische Komponente zur Erkennung einer Anomalie, wie z. B. eines Kurzschlusses des Lastabschnitts, benötigt wird, nimmt ihre Größe tendenziell zu, und in dieser Hinsicht gibt es Raum für weitere Verbesserungen.
Somit wurde die vorliegende Erfindung angesichts des Vorstehenden konzipiert, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Größenzunahme zu unterdrücken.
Lösung des Problems
Zur Lösung des zuvor erwähnten Problems und zur Erzielung der Aufgabe umfasst eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Anomalie-Erfassungsziel, das an eine Hauptstromquelle angeschlossen ist und mit elektrischer Energie von der Hauptstromquelle versorgt wird; eine Brückenschaltung, die einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand, der das Anomalie-Erfassungsziel ist, einen vierten Widerstand und einen fünften Widerstand umfasst; eine Spannungsversorgungseinheit, die eine sich von der Hauptstromquelle unterscheidende Stromquelle ist und so konfiguriert ist, dass sie eine Spannung an die Brückenschaltung anlegt; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Hauptstromquelle und die Spannungsversorgungseinheit steuert, wobei in der Brückenschaltung eine Reihenschaltung gebildet wird, bei der der erste Widerstand und der zweite Widerstand in Reihe geschaltet sind und der zweite Widerstand und der vierte Widerstand in Reihe geschaltet sind, die Reihenschaltung mit dem dritten Widerstand parallelgeschaltet ist, ein Ende des fünften Widerstandes zwischen dem zweiten Widerstand und dem vierten Widerstand und das andere Ende des fünften Widerstandes zwischen dem ersten Widerstand und dem dritten Widerstand angeschlossen ist, und die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand angeschlossen ist, und die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie des dritten Widerstandes auf der Grundlage einer Erfassungsspannung der Brückenschaltung erkennt, die durch Anlegen der Spannung von der Spannungsversorgungseinheit in einem Zustand, in dem die Hauptstromquelle ausgeschaltet ist, erfasst wird.
In der Anomalie-Erfassungsvorrichtung ist die Steuerung vorzugsweise so konfiguriert, dass sie einen Kurzschluss des dritten Widerstands auf der Grundlage der Erfassungsspannung und einer Kurzschlussbezugsspannung erkennt, die anzeigt, dass der dritte Widerstand kurzgeschlossen ist, und dass sie einen offenen Stromkreis des dritten Widerstands auf der Grundlage der Erfassungsspannung und einer Leerbezugsspannung erkennt, die anzeigt, dass der dritte Widerstand offen war.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Brückenschaltung, bei der die Reihenschaltung, die aus dem ersten Widerstand, dem zweiten Widerstand und dem vierten Widerstand gebildet ist, mit dem dritten Widerstand parallelgeschaltet ist, bei der ein Ende des fünften Widerstands zwischen dem zweiten Widerstand und dem vierten Widerstand angeschlossen ist, und das andere Ende des fünften Widerstands zwischen dem ersten Widerstand und dem dritten Widerstand angeschlossen ist, und bei der die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand angeschlossen ist. Der dritte Widerstand ist mit der Hauptstromquelle verbunden und wird aus der Hauptstromquelle mit elektrischem Strom versorgt. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung erfasst die Anomalie des dritten Widerstands auf der Grundlage der Erfassungsspannung der Brückenschaltung, die durch Anlegen der Spannung von der Spannungsversorgungseinheit in einem Zustand, in dem die Hauptstromquelle ausgeschaltet ist, erfasst wird. Mit dieser Konfiguration kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung sowohl die Spannungserfassung der Hauptstromquelle als auch die Anomalie-Erfassung des dritten Widerstands durchführen, indem die gesamte Schaltung verwendet wird (der erste Widerstand, der zweite Widerstand, der vierte Widerstand, der fünfte Widerstand und die Steuerung). Folglich kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung eine Größenzunahme unterdrücken.
Figurenliste

1 zeigt einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt.
2 zeigt einen Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel der Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
3 zeigt einen Schaltplan, der ein Betriebsbeispiel der Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
4 zeigt ein schematisches Diagramm, das ein Konfigurationsbeispiel einer Brückenschaltung gemäß der Ausführungsform darstellt.
5 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Zeitpunkt des Auftretens eines Kurzschlusses in der Brückenschaltung gemäß der Ausführungsform darstellt.
6 zeigt ein schematisches Diagramm, das den Zeitpunkt des Auftretens eines offenen Stromkreises in der Brückenschaltung gemäß der Ausführungsform darstellt.
7 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Betriebsbeispiel der Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform darstellt.
8 zeigt einen Schaltplan, der ein Anwendungsbeispiel für einen Hochspannungs-J/B gemäß der Ausführungsform darstellt.

Beschreibung der Ausführungsform
Im Nachfolgenden wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen eine Form zur Implementierung der vorliegenden Erfindung (eine beispielhafte Ausführungsform) ausführlich beschrieben. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf den in der nachfolgenden Ausführungsform beschriebenen Inhalt beschränkt werden. Ferner umfassen die Bestandteile, die im Folgenden beschrieben sind, Elemente, die von einem Fachmann leicht erzielt werden können, oder Elemente, die mit den Bestandteilen im Wesentlichen übereinstimmen. Darüber hinaus können die im Folgenden beschriebenen Konfigurationen beliebig kombiniert werden. Ferner können verschiedene Auslassungen, Ersetzungen oder Änderungen der Konfigurationen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Ausführungsform
Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform wird im Nachfolgenden beschrieben. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die eine Anomalie eines Lastabschnitts R3 erfasst. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 ist in einem Fahrzeug-Stromversorgungssteuersystem 100 integriert, das eine Batterie 2 als Hauptstromquelle eines Fahrzeugs steuert. Das Fahrzeug-Stromversorgungssteuersystem 100 ist ein System, das den elektrischen Strom, der dem Lastabschnitt R3 aus der Batterie 2 zugeführt wird, steuert. Das Fahrzeugstromversorgungssteuersystem 100 umfasst, wie in 1 gezeigt, die Batterie 2, einen Schalter 3, den Lastabschnitt R3 und die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1.
Die Batterie 2 führt dem Lastabschnitt R3 elektrische Energie zu. Die Batterie 2 ist eine Sekundärbatterie, die in der Lage ist, den Strom zu speichern, und ist über den Schalter 3 mit dem Lastabschnitt R3 verbunden. Die Batterie 2 liefert die elektrische Leistung der Spannung E an den Lastabschnitt R3.
Der Schalter 3 ist eine Schaltung, die elektrischen Energie, der von der Batterie 2 zum Lastabschnitt R3 fließt, zuführt oder unterbricht. Der Schalter 3 ist zwischen einer positiven Elektrode der Batterie 2 und dem Lastabschnitt R3 vorgesehen. Der Schalter 3 ist mit einer Steuerung 40 der Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1, die später beschrieben wird, verbunden und wird auf der Grundlage eines Schaltsteuersignals, das aus der Steuerung 40 ausgegeben wird, ein- und ausgeschaltet. Der Schalter 3 wird eingeschaltet, wenn das Schaltsteuersignal ein Einschaltsignal zum Einschalten des Schalters 3 ist, und verbindet die Batterie 2 und den Lastabschnitt R3 elektrisch miteinander. Zudem wird der Schalter 3 ausgeschaltet, wenn das Schaltsteuersignal ein Ausschaltsignal zum Ausschalten des Schalters 3 ist, und trennt die Batterie 2 und den Lastabschnitt R3.
Der Lastabschnitt R3 verbraucht die von der Batterie 2 gelieferte elektrische Leistung und ist z. B. ein Motor zum Antrieb des Fahrzeugs oder dergleichen.
Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die eine Anomalie, wie beispielsweise einen Kurzschluss des Lastabschnitts R3, erfasst. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 umfasst eine Brückenschaltung 10, eine Spannungsversorgungseinheit 20, eine Spannungserfassungseinheit 30 und die Steuerung 40. Die Brückenschaltung 10 umfasst einen Widerstand R1 als einen ersten Widerstand, einen Widerstand R2 als einen zweiten Widerstand, den Lastabschnitt R3 als einen dritten Widerstand, einen Widerstand R4 als einen vierten Widerstand und einen Widerstand R5 als einen fünften Widerstand. Der Lastabschnitt R3 ist, wie vorstehend beschrieben, an die Batterie 2 angeschlossen und wird von der Batterie 2 mit elektrischer Energie versorgt. Der Lastabschnitt R3 ist ein Anomalie-Erfassungsziel, bei dem eine Anomalie in der elektrischen Verbindung und eine Anomalie, wie z B. ein Kurzschluss und ein offener Stromkreis, erkannt wird. In der Brückenschaltung 10 ist eine Reihenschaltung 11 ausgebildet, bei der der Widerstand R1 und der Wiederstand R2 in Reihe geschaltet sind, und der Widerstand R2 und der Widerstand R4 in Reihe geschaltet sind. In der Brückenschaltung 10 ist die Reihenschaltung 11 mit dem Lastabschnitt R3 parallelgeschaltet. In der Brückenschaltung 10 ist ein Ende des Widerstands R5 zwischen dem Widerstand R2 und dem Widerstand R4 angeschlossen, und das andere Ende des Widerstands R5 ist zwischen dem Widerstand R1 und dem Lastabschnitt R3 angeschlossen. Ferner ist in der Brückenschaltung 10 die Spannungsversorgungseinheit 20 zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 angeschlossen. In der Brückenschaltung 10 ist ein Verbindungspunkt des Lastabschnitts R3 und der Widerstand R4 an GND angeschlossen.
Die Spannungsversorgungseinheit 20 ist eine sich von der Batterie 2 unterscheidende Stromquelle und ist die Stromquelle, die zum Anlegen einer Spannung V an die Brückenschaltung 10 ausgebildet ist. Die Spannungsversorgungseinheit 20 umfasst, wie in 2 gezeigt, einen FET 21, der ein Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) vom N-Kanal-Typ ist, eine FET 22, der ein MOSFET vom P-Kanal-Typ ist, eine Diode 23 und eine Hilfsstromversorgung 24. Der FET 21 hat einen Gate-Anschluss, der mit der Steuerung 40 verbunden ist, einen Drain-Anschluss, der mit dem Gate-Anschluss des FET 22 verbunden ist, und einen Source-Anschluss, der mit GND verbunden ist. Der FET 22 umfasst den Gate-Anschluss, der mit dem Drain-Anschluss des FET 21 verbunden ist, einen Source-Anschluss, der mit der Hilfsstromversorgung 24 verbunden ist, und einen Drain-Anschluss, der mit der Diode 23 verbunden ist. Die Diode 23 umfasst einen Anodenanschluss, der mit dem Drain-Anschluss des FET 22 verbunden ist, und einen Kathodenanschluss, der zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 angeschlossen ist.
Wenn in der Spannungsversorgungseinheit 20 ein Ansteuersignal (EIN) von der Steuerung 40 ausgegeben wird und die Spannung V an den Gate-Anschluss des FET 21 angelegt wird, wird der FET 21 eingeschaltet und es fließt elektrischer Strom von dem Drain-Anschluss des FET 21 zu dem Source-Anschluss. Wenn in der Spannungsversorgungseinheit 20 der elektrische Strom von dem Drain-Anschluss des FET 21 zu dem Source-Anschluss fließt, wird die Spannung des Gate-Anschlusses des FET 22 gegenüber der Spannung des Source-Anschlusses abgesenkt und der FET 22 eingeschaltet. In der Spannungsversorgungseinheit 20 fließt beim Einschalten des FET 22 elektrischer Strom von der Hilfsstromversorgung 24 über die Diode 23 zur Brückenschaltung 10. Das heißt, die Spannungsversorgungseinheit 20 legt die Spannung V an die Brückenschaltung 10 an. Wenn indes in der Spannungsversorgungseinheit 20 ein Ansteuersignal (AUS) von der Steuerung 40 ausgegeben wird und durch die Spannung des Gate-Anschlusses des FET 21 abgesenkt wird, wird der FET 21 abgeschaltet und es fließt kein elektrischer Strom von dem Drain-Anschluss zum Source-Anschluss des FET 21. Wenn in der Spannungsversorgungseinheit 20 kein elektrischer Strom von dem Drain-Anschluss zu dem Source-Anschluss des FET 21 fließt, wird die Spannung des Gate-Anschlusses des FET 22 gleich der Spannung des Source-Anschlusses und der FET 22 wird abgeschaltet. In der Spannungsversorgungseinheit 20 fließt bei abgeschaltetem FET 22 kein elektrischer Strom von der Hilfsstromversorgung 24 über die Diode 23 zur Brückenschaltung 10. Das heißt, die Spannungsversorgungseinheit 20 unterbricht die Spannung V, die an die Brückenschaltung 10 angelegt wird.
Die Spannungserfassungseinheit 30 ist eine Schaltung, die eine Spannung erfasst. Die Spannungserfassungseinheit 30 ist beispielsweise mit dem Widerstand R4 parallelgeschaltet. Die Spannungserfassungseinheit 30 ist ferner mit der Steuerung 40 verbunden. Die Spannungserfassungseinheit 30 gibt ein Erfassungssignal S (S1 bis S4), das eine erfasste Erfassungsspannung Vdtc angibt, an die Steuerung 40 aus. Wenn beispielsweise der Schalter 3 eingeschaltet wird und dem Lastabschnitt R3 aus der Batterie 2 elektrische Leistung zugeführt wird, d. h., im Normalbetrieb, erkennt die Spannungserfassungseinheit 30 einen geteilten Spannungswert zwischen dem Widerstand R4 und dem kombinierten Widerstand des Widerstands R1, des Widerstands R2 und des Widerstands R5 als die Erfassungsspannung Vdtc im Normalbetrieb. Die Erfassungsspannung Vdtc im Normalbetrieb weist einen Spannungswert auf, der durch den nachfolgenden Ausdruck 1 definiert wird. R1, R2, R4 und R5, die im Ausdruck 1 beschrieben sind, weisen die jeweiligen Widerstandswerte des Widerstands R1, des Widerstands R2, des Widerstands R4 und des Widerstands R5 auf, und E, das im Ausdruck 1 beschrieben ist, ist ein Spannungswert der Batterie 2. Die Spannungserfassungseinheit 30 gibt das Erfassungssignal S1, das die Erfassungsspannung Vdtc im Normalbetrieb angibt, an die Steuerung 40 aus. $V d t c = \frac{R 4}{\frac{(R 1 + R 2) \cdot R 5}{(R 1 + R 2) + R 5} + R 4} \cdot E = \frac{R 1 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 4 + R 4 \cdot R 5}{R 1 \cdot R 4 + R 1 \cdot R 5 + R 2 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 5 + R 4 \cdot R 5} \cdot E$
Darüber hinaus erfasst die Spannungserfassungseinheit 30 in einem Fall, in dem der elektrische Anschluss des Lastabschnitts R3 normal ist, wenn der Schalter 3 ausgeschaltet ist und die Spannung V an die Brückenschaltung 10 von der Spannungsversorgungseinheit 20 angelegt wird, d. h., wenn sie im Anomalie-Erfassungsbetrieb normal ist, die Erfassungsspannung Vdtc im Anomalie-Erfassungsbetrieb von der Brückenschaltung 10 (siehe 4). Die Erfassungsspannung Vdtc im Anomalie-Erfassungsbetrieb ist ein Spannungswert, der durch den nachfolgenden Ausdruck 2 definiert wird. R1 bis R5, die in Ausdruck 2 beschrieben sind, weisen die entsprechenden Widerstandswerte des Widerstands R1 bis Widerstand R5 auf, und V, das in Ausdruck 2 beschrieben ist, weist einen Spannungswert der Spannungsversorgungseinheit 20 auf. Die Spannungserfassungseinheit 30 gibt ein Erfassungssignal S2, das die Erfassungsspannung Vdtc im Anomalie-Erfassungsbetrieb anzeigt, an die Steuerung 40 aus. $V d t c = \frac{R 1 \cdot R 3 \cdot R 4 + R 1 \cdot R 4 \cdot R 5 + R 2 \cdot R 3 \cdot R 4 + R 3 \cdot R 4 \cdot R 5}{R 1 \cdot R 2 \cdot R 3 + R 2 \cdot R 3 \cdot R 5 + R 1 \cdot R 3 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 3 \cdot R 4 + R 3 \cdot R 4 \cdot R 5 + R 1 \cdot R 2 \cdot R 4 + R 1 \cdot R 2 \cdot R 5 + R 1 \cdot R 4 \cdot R 5} \cdot V$
Wird ferner der Lastabschnitt R3 im Anomalie-Erfassungsbetrieb kurzgeschlossen, d. h., wenn der Widerstand des Lastabschnitts R3 0 Ω ist, erfasst die Spannungserfassungseinheit 30 die Erfassungsspannung Vdtc bei der Kurzschlusserfassung von der Brückenschaltung 10 (siehe 5). Die Erfassungsspannung Vdtc bei der Kurzschlusserfassung weist einen Spannungswert auf, der durch den nachfolgenden Ausdruck 3 definiert wird. R1, R2, R4 und R5, die in Ausdruck 3 beschrieben sind, weisen die jeweiligen Widerstandswerte des Widerstands R1, des Widerstands R2, des Widerstands R4 und des Widerstands R5 auf, und V, das in Ausdruck 3 beschrieben ist, weist den Spannungswert der Spannungsversorgungseinheit 20 auf. Die Spannungserfassungseinheit 30 gibt das Erfassungssignal S3, das die Erfassungsspannung Vdtc bei der Kurzschlusserfassung angibt, an die Steuerung 40 aus. $V d t c (k u r z) = \frac{R 1 \cdot R 4 \cdot R 5}{R 1 \cdot R 2 \cdot R 4 + R 1 \cdot R 2 \cdot R 5 + R 1 \cdot R 4 \cdot R 5} \cdot V$
Wenn ferner der Lastabschnitt R3 bei der Erfassung von Anomalien offen ist, d. h., wenn der Widerstand des Lastabschnitts R3 ∞ Ω ist, erfasst die Spannungserfassungseinheit 30 die Erfassungsspannung Vdtc bei der Erfassung des offenen Schaltkreises von der Brückenschaltung 10 (siehe 6). Die Erfassungsspannung Vdtc bei der Erfassung des offenen Schaltkreises weist einen Spannungswert auf, der durch den nachfolgenden Ausdruck 4 definiert wird. R1, R2, R4 und R5, die in Ausdruck 4 beschrieben sind, weisen die jeweiligen Widerstandswerte des Widerstands R1, des Widerstands R2, des Widerstands R4 und des Widerstands R5 auf, und V, das in Ausdruck 4 beschrieben ist, weist den Spannungswert der Spannungsversorgungseinheit 20 auf. Die Spannungserfassungseinheit 30 gibt das Erfassungssignal S4, das die Erfassungsspannung Vdtc bei der Erfassung des offenen Schaltkreises angibt, an die Steuerung 40 aus. $V d t c (o f f e n) = \frac{R 1 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 4 + R 4 \cdot R 5}{R 1 \cdot R 2 + R 1 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 4 + R 2 \cdot R 5 + R 4 \cdot R 5} \cdot V$
Die Steuerung 40 ist eine Schaltung, die den Schalter 3 der Batterie 2 und die Spannungsversorgungseinheit 20 steuert. Die Steuerung 40 umfasst eine elektronische Schaltung, die im Wesentlichen aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM, die eine Speichereinheit bilden, und einer Schnittstelle gebildet ist. Die Steuerung 40 ist mit einer nicht gezeigten elektronischen Host-Steuereinheit (ECU) verbunden. In der Steuerung 40 wird ein externes Signal (Ansteuersignal) zum Einschalten des Schalters 3 beispielsweise von der ECU ausgegeben. In der Speichereinheit werden verschiedene Bezugsspannungen gespeichert. Beispielsweise werden vorab in der Speichereinheit eine normale Bezugsspannung, die die Spannung im Normalbetrieb angibt, und eine anomale Bezugsspannung, die die Spannung im Anomalie-Erfassungsbetrieb angibt, gespeichert. Die normale Bezugsspannung wird durch den zuvor beschriebenen Ausdruck 1 definiert, und die anomale Bezugsspannung wird durch den zuvor beschriebenen Ausdruck 2 definiert. In der Speichereinheit werden ferner vorab eine Kurzschlussbezugsspannung, die angibt, dass der Lastabschnitt R3 kurzgeschlossen ist, und eine Leerbezugsspannung, die angibt, dass der Lastabschnitt R3 offen war, gespeichert. Die Kurzschlussbezugsspannung wird durch den zuvor beschriebenen Ausdruck 3 definiert, und die Leerbezugsspannung wird durch den zuvor beschriebenen Ausdruck 4 definiert.
Die Steuerung 40 ist an die Spannungsversorgungseinheit 20 angeschlossen und treibt die Spannungsversorgungseinheit 20 an. Die Steuerung 40 gibt das Ansteuersignal (EIN) beispielsweise an die Spannungsversorgungseinheit 20 und legt damit die Spannung V an die Brückenschaltung 10 von der Spannungsversorgungseinheit 20 an. Außerdem gibt die Steuerung 40 das Ansteuersignal (AUS) an die Spannungsversorgungseinheit 20 aus und unterbricht damit die von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegte Spannung V. Die Steuerung 40 ist mit der Spannungserfassungseinheit 30 verbunden, und das Erfassungssignal S (S1 bis S4) wird von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben. Die Steuerung 40 ist mit dem Schalter 3 verbunden und schaltet den Schalter 3 auf der Grundlage des Erfassungssignals S (S1 bis S4) ein oder aus. Die Steuerung 40 gibt ein Anomalie-Erfassungssignal und dergleichen an die Host-ECU aus, wenn das Erfassungssignal S (S1 bis S4) eine Anomalie anzeigt.
Die Steuerung 40 schaltet den Schalter 3 ein, um Strom zum Widerstand R1, zum Widerstand R2, zum Widerstand R4, zum Widerstand R5 und zum Lastabschnitt R3 von der Batterie 2 fließen zu lassen und versorgt den Lastabschnitt R3 von der Batterie 2 mit elektrischer Energie. Wenn der Lastabschnitt R3 von der Batterie 2 mit elektrischer Energie versorgt wird, vergleicht die Steuerung 40 die normale Bezugsspannung, die in der Speichereinheit gespeichert ist, mit dem Erfassungssignal S, das von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird. Wird dann bestimmt, dass das Erfassungssignal S1, das die Erfassungsspannung Vdtc im Normalbetrieb anzeigt, von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird, bestimmt die Steuerung 40, dass dem Lastabschnitt R3 aus der Batterie 2 die elektrische Leistung normal zugeführt wird. Die Steuerung 40 hält dann den Ein-Zustand des Schalters 3 aufrecht. Zudem schaltet die Steuerung 40 den Schalter 3 aus, wenn bestimmt wird, dass das Erfassungssignal S1 nicht von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird und dem Lastabschnitt R3 von der Batterie R2 die elektrische Leistung nicht normal zugeführt wird. Wenn sich der Schalter 3 im Ein-Zustand befindet und die Erfassungsspannung Vdtc im Normalbetrieb 0 V ist, bestimmt die Steuerung 40, dass der Schalter 3 eine Fehlfunktion hat.
Die Steuerung 40 vergleicht die anomale Bezugsspannung, die Kurzschlussbezugsspannung und die Leerbezugsspannung, die in der Speichereinheit gespeichert sind, mit dem Erfassungssignal S, das von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird, wenn die Spannung V von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegt wird, bevor der Schalter 3 eingeschaltet wird. Wird dann bestimmt, dass das Erfassungssignal S2, das die Erfassungsspannung Vdtc im Anomalie-Erfassungsbetrieb anzeigt, von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird, bestimmt die Steuerung 40, dass der elektrische Anschluss des Lastabschnitts R3 normal ist. Die Steuerung 40 unterbricht dann die von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegte Spannung V und schaltet den Schalter 3 ein.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass das Erfassungssignal S3, das die Erfassungsspannung Vdtc bei der Kurzschlusserfassung anzeigt, von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird, wenn die Spannung V von der Spannungsversorgungseinheit 20 an der Brückenschaltung 10 angelegt wird, bevor der Schalter 3 eingeschaltet wird, bestimmt die Steuerung 40, dass der Lastabschnitt R3 kurzgeschlossen ist. Die Steuerung 40 unterbricht dann die von der Spannungsversorgungseinheit 20 an der Brückenschaltung 10 angelegte Spannung V, hält den Aus-Zustand des Schalters 3 aufrecht und benachrichtigt einen Fahrer über eine Kurzschlussanomalie des Lastabschnitts R3. Die Steuerung 40 meldet die Kurzschlussanomalie beispielsweise mittels Anzeige, Sprache oder dergleichen.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass das Erfassungssignal S4, das die Erfassungsspannung Vdtc bei der Erfassung des offenen Schaltkreises anzeigt, von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben wird, wenn die Spannung V von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegt wird, bevor der Schalter 3 eingeschaltet wird, bestimmt die Steuerung 40, dass der Lastabschnitt R3 offen war. Die Steuerung 40 unterbricht dann die von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegte Spannung V, hält den Ausschalt-Zustand des Schalters 3 aufrecht und benachrichtigt den Fahrer über die offene Schaltkreisanomalie des Lastabschnitts R3. Es sollte beachtet werden, dass die Steuerung 40, wenn der Lastabschnitt R3 offen ist, den Schalter 3 einschalten kann, um zu überprüfen, ob der Lastabschnitt 3 elektrisch angeschlossen ist.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 7 ein Betriebsbeispiel der Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 beschrieben. Es wird davon ausgegangen, dass sich die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 in einem Zustand befindet, in dem der Schalter 3 ausgeschaltet ist und der Lastabschnitt R3 nicht von der Batterie 2 mit Strom versorgt wird. Die Steuerung 40 bestimmt, ob ein externes Signal zum Einschalten des Schalters 3 ausgegeben wird (Schritt ST1). In der Steuerung 40 wird das externe Signal zum Einschalten des Schalters 3 von der Host-ECU ausgegeben, wenn eine Zündstromversorgung des Fahrzeugs eingeschaltet wird. Wenn das externe Signal zum Einschalten des Schalters 3 ausgegeben wird (Ja in Schritt ST1), gibt die Steuerung 40, wie in 3 gezeigt, das Ansteuersignal (EIN) an die Spannungsversorgungseinheit 20 aus (Schritt ST2). In der Spannungsversorgungseinheit 20 werden, wenn das Ansteuersignal (EIN) von der Steuerung 40 ausgegeben wird, die FETs 21 und 22 eingeschaltet, um die Spannung V an die Brückenschaltung 10 anzulegen. Wenn die Spannung V an die Brückenschaltung 10 angelegt wird, gibt die Spannungserfassungseinheit 30 eines der Erfassungssignals S2 bis S4 an die Steuerung 40 aus. Die Steuerung 40 bestimmt, dass der Lastabschnitt R3 elektrisch anomal ist, wenn das Erfassungssignal S3 oder S4 ausgegeben wird (Ja in Schritt ST3). Die Steuerung 40 bestimmt, dass, wenn beispielsweise das Erfassungssignal S3 ausgegeben wird, der Lastabschnitt R3 kurzgeschlossen ist und die Kurzschlussanomalie durch Anzeige, Sprache oder dergleichen gemeldet wird (Schritt ST4). Darüber hinaus bestimmt die Steuerung 40, dass, wenn beispielsweise das Erfassungssignal S4 ausgegeben wird, der Lastabschnitt R3 offen war, und die Anomalie über den offenen Schalter wird durch Anzeige, Sprache oder dergleichen gemeldet (Schritt ST4). Dann gibt die Steuerung 40 das Ansteuersignal (AUS) an die Spannungsversorgungseinheit 20 aus (Schritt ST5), wie in 2 gezeigt, um die Spannung V zu unterbrechen, die von der Spannungsversorgungseinheit 20 an die Brückenschaltung 10 angelegt wird, und beendet die Verarbeitung in einem Zustand, in dem der Schalter 3 ausgeschaltet ist. In dem zuvor beschriebenen Schritt ST1 wartet die Steuerung 40, bis das externe Signal zum Einschalten des Schalters 3 ausgegeben wird, wenn das externe Signal zum Einschalten des Schalters 3 nicht ausgegeben wird (Nein in Schritt ST1). Im zuvor beschriebenen Schritt ST3 bestimmt die Steuerung 40, wenn das Erfassungssignal S2 ausgegeben wird, dass der Lastabschnitt R3 elektrisch normal ist (Nein in Schritt ST3) und schaltet den Schalter 3 ein (Schritt ST6).
Wie zuvor beschrieben, umfasst die Anomalie-Erfassungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform die Brückenschaltung 10, die Spannungsversorgungseinheit 20 und die Steuerung 40. Der Lastabschnitt R3 ist mit der Batterie 2 verbunden und wird von der entsprechenden Batterie 2 mit elektrischer Energie versorgt. Der Lastabschnitt R3 ist ein Anomalie-Erfassungsziel. Die Brückenschaltung 10 umfasst den Widerstand R1, den Widerstand R2, den Lastabschnitt R3, der der dritte Widerstand ist, den Widerstand R4 und den Widerstand R5. Die Spannungsversorgungseinheit 20 ist eine Stromquelle, die sich von der Batterie 2 unterscheidet, und legt die Spannung V an die Brückenschaltung 10 an. Die Steuerung 40 steuert den Schalter 3 und die Spannungsversorgungseinheit 20. In der Brückenschaltung 10 wird eine Reihenschaltung 11 gebildet, in der der Widerstand R1 und der Widerstand R2 in Reihe geschaltet sind und der Widerstand R2 und der Widerstand R4 in Reihe geschaltet sind. In der Brückenschaltung 10 ist die Reihenschaltung 11 mit dem Lastabschnitt R3 parallelgeschaltet, ein Ende des Widerstands R5 zwischen dem Widerstand R2 und dem Widerstand R4 angeschlossen und das andere Ende des Widerstands R5 zwischen dem Widerstand R1 und dem Lastabschnitt R3 angeschlossen. Ferner ist in der Brückenschaltung 10 die Spannungsversorgungseinheit 20 zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 angeschlossen. Die Steuerung 40 erfasst die Anomalie des Lastabschnitts R3 auf der Grundlage der Erfassungsspannung Vdtc der Brückenschaltung 10, die erfasst wird, indem die Spannung V von der Spannungsversorgungseinheit 20 in einem Zustand, in dem der Schalter 3 ausgeschaltet ist, angelegt wird.
Mit dieser Konfiguration kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 die Erfassungsspannung Vdtc der Batterie 2 durch den Widerstand R1, den Widerstand R2, den Widerstand R4, den Widerstand R5 und die Spannungserfassungseinheit 30 erfassen. Ferner kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 die Anomalie des Lastabschnitts R3 durch die Brückenschaltung 10, die den Widerstand R1, den Widerstand R2, den Lastabschnitt R3, den Widerstand R4 und den Widerstand R5 aufweist, die Spannungserfassungseinheit 30 und die Spannungsversorgungseinheit 20 erfassen. Mit dieser Konfiguration kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 sowohl die Spannungserfassung der Batterie 2 als auch die Anomalie-Erfassung des Lastabschnitts R3 durchführen, indem die gesamte Schaltung verwendet wird (der Widerstand R1, der Widerstand R2, der Widerstand R4, der Widerstand R5 und die Spannungserfassungseinheit 30). Mit dieser Konfiguration kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 durch die Verwendung der Schaltung zur Spannungserfassung der Batterie 2 die Anomalie-Erfassung im elektrischen Anschluss des Lastabschnitts R3 durchführen und somit die elektronischen Komponenten verringern. Dadurch kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 den für den Einbau der elektronischen Komponenten benötigten Raum verkleinern und eine Größenzunahme der Vorrichtung unterdrücken. Da ferner die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 die elektronischen Komponenten verringern kann, können die Herstellungskosten verringert werden. Darüber hinaus kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 die Stromversorgung sicher durchführen, indem sie unmittelbar vor dem Einschalten des Schalters 3 oder zum Zeitpunkt des Neustarts nach der Erfassung einer Anomalie und dem Trennen der Verbindung zwischen der Batterie 2 und dem Lastabschnitt R3 eine Schaltungsprüfung durchführt.
In der zuvor beschriebenen Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 erfasst die Steuerung 40 einen Kurzschluss des Lastabschnitts R3 auf der Grundlage der Kurzschlussbezugsspannung, die anzeigt, dass der Lastabschnitt R3 kurzgeschlossen ist, und der Erfassungsspannung Vdtc, und erfasst einen offenen Stromkreis des Lastabschnitts R3 auf der Grundlage der Leerbezugsspannung, die anzeigt, dass der Lastabschnitt R3 offen war, und der Erfassungsspannung Vdtc. Bei dieser Konfiguration vergleicht die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1 die Erfassungsspannung Vdtc mit der Kurzschlussbezugsspannung und bestimmt, wenn die Erfassungsspannung Vdtc mit der Leerbezugsspannung übereinstimmt, dass der Lastabschnitt R3 offen war.
Modifikation
Im Nachfolgenden wird eine Modifikation der Ausführungsform beschrieben. Eine Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A gemäß der Modifikation ist in einem Halbeiterhochspannungs-J/B eines Hochspannungsfahrzeugs als ein Fahrzeug-Stromversorgungssteuersystem 100A eingebaut. In der Modifikation werden die Bestandteile, die jenen der Ausführungsform entsprechen, mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und es wird auf eine ausführliche Beschreibung derselben verzichtet. Das Fahrzeug-Stromversorgungssteuersystem 100A umfasst, wie in 8 gezeigt, eine Hochspannungsschaltung 7A und eine 12 V-Systemschaltung 7B. Die Hochspannungsschaltung 7A und die 12 V-Systemschaltung 7B sind isoliert. Die Hochspannungsschaltung 7A umfasst eine Hochspannungsbatterie 2A, den Lastabschnitt R3, die Bestandteile der Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A mit Ausnahme der Steuerung 40, ein vorgeschaltetes Halbleiterrelais 3A, das auf der vorgeschalteten Seite des Lastabschnitts R3 vorgesehen ist, eine Treiberschaltung 4A, die das vorgeschaltete Halbleiterrelais 3A ansteuert, ein nachgeschaltetes Halbleiterrelais 3B, das auf der nachgeschalteten Seite des Lastabschnitts R3 vorgesehen ist, und eine Antriebsschaltung 4B, die das nachgeschaltete Halbleiterrelais 3B ansteuert. Die 12 V-Systemschaltung 3B umfasst die Steuerung 40 und eine 12 V-Systembatterie 5.
Das vorgeschaltete Halbleiterrelais 3A und das nachgeschaltete Halbleiterrelais 3B weisen jeweils ein Paar von FETs 3a und 3b auf, und die Source-Anschlüsse der jeweiligen FETs 3a und 3b sind miteinander verbunden. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A umfasst die Brückenschaltung 10, die Spannungsversorgungseinheit 20, die Spannungserfassungseinheit 30 und die Steuerung 40. Die Steuerung 40 ist mit der Spannungsversorgungseinheit 20, der Spannungserfassungseinheit 30 und den Antriebsschaltungen 4A und 4B über ein Isolierelement 6 verbunden. In der Steuerung 40 wird das Erfassungssignal S von der Spannungserfassungseinheit 30 ausgegeben. Ferner gibt die Steuerung 40 Ansteuersignale an die Spannungsversorgungseinheit 20 und die Antriebsschaltungen 4A und 4B aus. Die 12 V-Systembatterie 5 ist eine isolierte Stromquelle, die isoliert und mit dem nachgeschalteten Halbleiterrelais verbunden ist und das nachgeschaltete Halbleiterrelais 3B mit elektrischer Energie versorgt. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A führt die Anomalie-Erfassung in einem Zustand durch, indem z. B. das vorgeschaltete Halbleiterrelais 3A ausgeschaltet und das nachgeschaltete Halbleiterrelais 3B eingeschaltet ist.
Wie zuvor beschrieben, kann die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A auf einen Halbleiterhochspannungs-J/B eines Hochspannungsfahrzeugs angewendet werden. Die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A kann sowohl die Spannungserfassung der Hochspannungsbatterie 2A als auch die Anomalie-Erfassung des Lastabschnitts R3 durchführen, indem die gesamte Schaltung verwendet wird (der Widerstand R1, der Widerstand R2, der Widerstand R4, der Widerstand R5 und die Spannungserfassungseinheit 30), und somit können die elektronischen Komponenten verringert und eine Größenzunahme der Vorrichtung unterdrückt werden. Bei Anwendung auf den Halbleiterhochspannungs-J/B des Hochspannungsfahrzeugs muss die Anomalie-Erfassungsvorrichtung 1A einen Widerstand zur Spannungserfassung unter Berücksichtigung einer Widerstandsfähigkeit der Hochspannung und dergleichen verwenden. Da jedoch die Widerstände (der Widerstand R1, der Widerstand R2, der Widerstand R4), die für die Spannungserfassung der Hochspannungsbatterie 2A verwendet werden, verwendet werden, kann die Schaltung für die Anomalie-Erfassung auf einfache Weise gebildet werden.
Während die Steuerung 40 und die Spannungserfassungseinheit 30 als separate Funktionsblöcke vorgesehen sind, können die Steuerung 40 und die Spannungserfassungseinheit 30 als ein einzelner Funktionsblock ausgebildet sein.
Bezugszeichenliste

1, 1A: ANOMALIE-ERFASSUNGSVORRICHTUNG
2: BATTERIE (HAUPTSTROMQUELLE)
10: BRÜCKENSCHALTUNG
11: REIHENSCHALTUNG
20: SPANNUNGSVERSORGUNGSEINHEIT
40: STEUERUNG
R1: WIDERSTAND (ERSTER WIDERSTAND)
R2: WIDERSTAND (ZWEITER WIDERSTAND)
R3: LASTABSCHNITT (DRITTER WIDERSTAND)
R4: WIDERSTAND (VIERTER WIDERSTAND)
R5: WIDERSTAND (FÜNFTER WIDERSTAND)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013250258 [0003]

Claims

Anomalie-Erfassungsvorrichtung, umfassend: ein Anomalie-Erfassungsziel, das an eine Hauptstromquelle angeschlossen ist und mit elektrischer Energie von der Hauptstromquelle versorgt wird; eine Brückenschaltung, die einen ersten Widerstand, einen zweiten Widerstand, einen dritten Widerstand, der das Anomalie-Erfassungsziel ist, einen vierten Widerstand und einen fünften Widerstand umfasst; eine Spannungsversorgungseinheit, die eine sich von der Hauptstromquelle unterscheidende Stromquelle ist und so konfiguriert ist, dass sie eine Spannung an die Brückenschaltung anlegt; und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie die Hauptstromquelle und die Spannungsversorgungseinheit steuert, wobei in der Brückenschaltung eine Reihenschaltung gebildet wird, bei der der erste Widerstand und der zweite Widerstand in Reihe geschaltet sind und der zweite Widerstand und der vierte Widerstand in Reihe geschaltet sind, wobei die Reihenschaltung mit dem dritten Widerstand parallelgeschaltet ist, ein Ende des fünften Widerstandes zwischen dem zweiten Widerstand und dem vierten Widerstand und das andere Ende des fünften Widerstandes zwischen dem ersten Widerstand und dem dritten Widerstand angeschlossen ist, und die Spannungsversorgungseinheit zwischen dem ersten Widerstand und dem zweiten Widerstand angeschlossen ist, und die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie eine Anomalie des dritten Widerstandes auf der Grundlage einer Erfassungsspannung der Brückenschaltung erkennt, die durch Anlegen der Spannung von der Spannungsversorgungseinheit in einem Zustand, in dem die Hauptstromquelle ausgeschaltet ist, erfasst wird.
Anomalie-Erfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung konfiguriert ist, um einen Kurzschluss des dritten Widerstandes auf der Grundlage der Erfassungsspannung und einer Kurzschlussbezugsspannung zu erkennen, die anzeigt, dass der dritte Widerstand kurzgeschlossen ist, und einen offenen Stromkreis des dritten Widerstandes auf der Grundlage der Erfassungsspannung und einer Leerbezugsspannung zu erkennen, die anzeigt, dass der dritte Widerstand offen war.