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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verriegelungseinrichtung zum Erfassen des Lösens eines Steckverbinders, der ein Hochspannungsgerät wie beispielsweise einen in einem Fahrzeug zu montierenden elektrisch angetriebenen Kompressor oder dergleichen mit einer Hochspannungsversorgung verbindet.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Ein elektrisch angetriebener Kompressor, der beispielsweise eine Klimaanlage eines Fahrzeugs ausbildet, ist durch einen Steckverbinder (HV-Steckverbinder) mit einer Hochspannungsversorgung (HV-Batterie) verbunden. Wenn sich dieser Steckverbinder löst, besteht die Gefahr eines Unfalls durch einen Stromschlag oder dergleichen, weshalb neben dem Steckverbinder üblicherweise eine Verriegelungsschleife einer Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist, die ein Lösen des Steckverbinders erfasst. Durch das Verbundensein oder Nichtverbundensein (Lösen) des Steckverbinders ist auch der Schaltkreis der Verriegelungsschleife geschlossen bzw. offen. Eine Ausgestaltung ist derart, dass eine Steuereinrichtung ein Signal mit einem bestimmten Pegel (H-Pegel oder L-Pegel) an die Verriegelungsschleife ausgibt, und indem der Pegel des Signals an die Steuereinrichtung invertiert wird, wenn der Kreis der Verriegelungsschleife offen ist, wird ein Nichtverbundensein (Lösen) des Steckverbinders erfasst (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Liste der Dokumente
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Patentdokumente
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Patentdokument 1: Ungeprüfte
japanische Patentanmeldung Nr. 2014-11959 -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Auf diese Weise kann bei der Verriegelungseinrichtung des Stands der Technik das Lösen des Steckverbinders erfasst werden, doch liegt das Problem vor, dass bei einem Kurzschluss oder Masseschluss der Verriegelungsschleife oder einem eigenen Fehler der Verriegelungseinrichtung ein Lösen des Steckverbinders nicht präzise erfasst werden kann.
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Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen dieses Problems des Stands der Technik getätigt, und ihr liegt als Aufgabe zugrunde, eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte bereitzustellen, mit der nicht nur bei einem normalen Betrieb der Verriegelungseinrichtung eine Zustandsdiagnose des Verbundenseins bzw. Nichtverbundenseins des Steckverbinders möglich ist, sondern auch bei einem eigenen Fehler der Verriegelungseinrichtung, welcher einen Fehler der Verriegelungsschleife beinhaltet, das Lösen des Steckverbinders präzise als unsicherer Zustand (Nichtverbundensein des Steckverbinders, Fehler usw.) erfasst werden kann.
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Lösung der Aufgabe
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Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst eine erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte eine Verriegelungsschleife, die neben einem HV-Steckverbinder vorgesehen ist, der dazu dient, ein Hochspannungsgerät, das in einem Fahrzeug montiert ist, mit einer Hochspannungsversorgung zu verbinden, einen Spannungspegelerzeugungsabschnitt, der entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife unterschiedliche Spannungspegel erzeugt, einen Spannungspegelbeurteilungsabschnitt, der entsprechend dem durch den Spannungspegelerzeugungsabschnitt erzeugten Spannungspegel ein Beurteilungsergebnis ausgibt, das ein L/H-Signal beinhaltet, einen Fehlerdiagnoseabschnitt, der auf Grundlage der Ausgabe des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife durchführt, und einen Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt, der das L/H-Signal ausgibt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungspegelerzeugungsabschnitt entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife und der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts unterschiedliche Spannungspegel erzeugt und der Fehlerdiagnoseabschnitt aus einer Kombination der Ausgaben des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts an der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife durchführt.
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Eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte nach Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der vorstehenden Erfindung der Fehlerdiagnoseabschnitt eine Diagnose eines eigenen Fehlers der Verriegelungseinrichtung durchführt, der wenigstens ein Verbundensein und ein Nichtverbundensein des HV-Steckverbinders und einen Fehler der Verriegelungsschleife beinhaltet.
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Eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte nach Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den vorstehenden Erfindungen der Spannungspegelerzeugungsabschnitt durch eine Spannungsteilungsschaltung ausgebildet ist, die mehrere Widerstände aufweist, die mit derselben Spannungsversorgung verbunden sind wie der Spannungspegelbeurteilungsabschnitt, wobei die Verriegelungsschleife mit der Spannungsteilungsschaltung verbunden ist.
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Eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte nach Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den vorstehenden Erfindungen der Spannungspegelbeurteilungsabschnitt durch mehrere Komparatoren ausgebildet ist.
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Eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte nach Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie bei den vorstehenden Erfindungen innerhalb des Hochspannungsgeräts vorgesehen ist.
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Eine Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte nach Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den vorstehenden Erfindungen das Hochspannungsgerät ein elektrisch angetriebener Kompressor ist, der in dem Fahrzeug montiert ist.
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Wirkungen der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte umfasst eine Verriegelungsschleife, die neben einem HV-Steckverbinder vorgesehen ist, der dazu dient, ein Hochspannungsgerät, das in einem Fahrzeug montiert ist, mit einer Hochspannungsversorgung zu verbinden, einen Spannungspegelerzeugungsabschnitt, der entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife unterschiedliche Spannungspegel erzeugt, einen Spannungspegelbeurteilungsabschnitt, der entsprechend dem durch den Spannungspegelerzeugungsabschnitt erzeugten Spannungspegel ein Beurteilungsergebnis ausgibt, das ein L/H-Signal beinhaltet, einen Fehlerdiagnoseabschnitt, der auf Grundlage der Ausgabe des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife durchführt, und einen Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt, der das L/H-Signal ausgibt, wobei der Spannungspegelerzeugungsabschnitt entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife und der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts unterschiedliche Spannungspegel erzeugt und der Fehlerdiagnoseabschnitt aus einer Kombination der Ausgaben des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts an der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife durchführt, weshalb wie bei der Erfindung nach Anspruch 2 der Fehlerdiagnoseabschnitt eine Diagnose eines eigenen Fehlers der Verriegelungseinrichtung durchführen kann, der ein Verbundsein und ein Nichtverbundensein des HV-Steckverbinders und einen Fehler der Verriegelungsschleife beinhaltet.
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Auch bei einem eigenen Fehler der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte einschließlich eines Fehlers der Verriegelungsschleife kann somit das Lösen des Steckverbinders präzise als unsicherer Zustand (Nichtverbundensein des Steckverbinders, Fehler usw.) erfasst werden (es findet keine Fehldiagnose dahingehend statt, dass der Steckverbinder verbunden ist). Wenn wie bei der Erfindung nach Anspruch 3 der Spannungspegelerzeugungsabschnitt durch eine Spannungsteilungsschaltung ausgebildet ist, die mehrere Widerstände aufweist, die mit derselben Spannungsversorgung verbunden sind wie der Spannungspegelbeurteilungsabschnitt, wobei die Verriegelungsschleife mit der Spannungsteilungsschaltung verbunden ist, ändert sich der durch den Spannungspegelerzeugungsabschnitt erzeugte Spannungspegel mit dem Zustand der Verriegelungsschleife (geschlossener Kreis, offener Kreis, Kurzschluss, Masseschluss), und es ist eine präzise Diagnose desselben möglich.
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Wenn wie bei der Erfindung nach Anspruch 4 der Spannungspegelbeurteilungsabschnitt durch mehrere Komparatoren ausgebildet ist, kann entsprechend dem Spannungspegel des Spannungspegelerzeugungsabschnitts, der sich gemäß dem Zustand der Verriegelungsschleife verändert, ein Beurteilungsergebnis ausgegeben werden, das ein L/H-Signal beinhaltet.
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Wenn wie bei der Erfindung nach Anspruch 5 die Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte im Hochspannungsgerät vorgesehen ist, kann etwa in einem Fall, in dem das Hochspannungsgerät beispielsweise in einem Fahrzeug montiert ist, eine Fehlerdiagnose seitens des Hochspannungsgeräts durchgeführt werden, ohne die Verriegelungsschleife mit der Steuereinrichtung des Fahrzeugs zu verbinden.
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Wenn wie bei der Erfindung nach Anspruch 6 die Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte auf einen in einem Fahrzeug montierten elektrisch angetriebenen Kompressor als das Hochspannungsgerät angewandt wird, ist dies ausgesprochen nützlich.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 ein Funktionsblockschaubild eines Wechselrichters 1 für einen elektrisch angetriebenen Kompressor, der ein Ausführungsbeispiel eines Hochspannungsgeräts ist, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wurde;
- 2 ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Schaltkreises einer Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 aus 1; und
- 3 eine erläuternde Ansicht des Zustands der Verriegelungsschleife aus 2, der Spannungspegel an verschiedenen Punkten und des Betriebs eines Schalters 31.
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Ausführungsform der Erfindung
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Nachstehend wird auf Grundlage der beiliegenden Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. 1 zeigt ein Funktionsblockschaubild eines Wechselrichters 1 für einen eine Klimaanlage eines Fahrzeugs ausbildenden elektrisch angetriebenen Kompressor als ein Hochspannungsgerät, auf das die vorliegende Erfindung angewandt wurde. In 1 bezeichnet 2 einen Motor, der den elektrisch angetriebenen Kompressor antreibt und durch eine Wechselrichterausgangsschaltung 3 angesteuert wird. 4 bezeichnet einen Hochspannungserfassungssensor, 6 einen Filter/Kondensator, und diese sind über einen HV-Steckverbinder 7 mit einer als Hochspannungsversorgung dienenden HV-Batterie 8 verbunden, die in einem Fahrzeug montiert ist.
9 bezeichnet eine durch einen Mikrocomputer ausgebildete Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung 9 den Antrieb des Motors 2 des elektrisch angetriebenen Kompressors steuert. Die Steuereinrichtung 9 ist über einen bidirektionalen digitalen Isolator 11 und ein optisches Kopplungselement 12 mit einem LIN-Transceiver 13 verbunden, und der LIN-Transceiver 13 ist über einen Steckverbinder (LV-Steckverbinder) 14 und einen Fahrzeugkommunikationsbus 15 mit einer nicht dargestellten fahrzeugseitigen Steuereinrichtung (ECU) verbunden. Die Steuereinrichtung 9 ist außerdem mit der Wechselrichterausgangsschaltung 3 verbunden und gibt auf Grundlage von Befehlsinformationen der fahrzeugseitigen Steuereinrichtung, die ihr vom LIN-Transceiver 13 übermittelt werden, ein Ansteuerungssignal aus und steuert die Wechselrichterausgangsschaltung 3. 16 bezeichnet eine Verriegelungsschleife, die neben dem HV-Steckverbinder 7 vorgesehen ist, wobei die Schleife derart ausgestaltet ist, dass sie bei verbundenem HV-Steckverbinder 7 geschlossen ist (geschlossener Kreis), im nicht verbundenen Zustand (gelöstem Zustand) offen ist (offener Kreis). Diese Verriegelungsschleife 16 ist mit einer Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 verbunden, und die Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 ist mit der Steuereinrichtung 9 verbunden.
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Eine mit dem Wechselrichter verbundene Niedrigspannungsversorgung LV+/LV- versorgt als 12-V-Spannungsversorgung/LVGND die Wechselrichterschaltung. 18 bezeichnet einen DC-DC-Wandler, der aus der als LV+ am Wechselrichter anliegenden 12-V-Spannungsversorgung 19 (Niedrigspannungsversorgung: 2) eine 15-V-Spannungsversorgung 21 oder eine 5-V-Spannungsversorgung (HV-Seite) 22 erzeugt, wobei die 15-V-Spannungsversorgung 21 mit der Wechselrichterausgangsschaltung 3 verbunden ist und die 5-V-Spannungsversorgung (HV-Seite) 22 mit der Steuereinrichtung 9 und der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 verbunden ist. Die 12-V-Spannungsversorgung 19 und die 5-V-Spannungsversorgung (LV-Seite) 23 sind mit der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 verbunden. Der Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt und der Fehlerdiagnoseabschnitt der Steuereinrichtung 9, die Verriegelungsschleife 16 und die Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 bilden die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte aus. Die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte ist im elektrisch angetriebenen Kompressor (Hochspannungsgerät) vorgesehen, und der in der Figur als HV-Seite gezeigte Bereich bezeichnet eine Hochspannungsseite und der als LV-Seite gezeigte Bereich eine Niederspannungsseite.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines elektrischen Schaltkreises der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 aus 1. Die Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 des Ausführungsbeispiels ist durch eine Schaltung, in der Spannungsteilerwiderstände 28, 29 und ein als Spannungspegelumschaltelement dienender Schalter 31 in Reihe geschaltet sind, eine Spannungsteilungsschaltung 32 mit einem Spannungsteilerwiderstand 42 und einer Diode 41, einen Fensterkomparator 36 mit zwei Komparatoren 33, 34, optische Kopplungselemente 37, 38, einen Treiber 39 und dergleichen ausgebildet.
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In diesem Beispiel ist die Spannungsteilungsschaltung 32 zwischen die 12-V-Spannungsversorgung 19 und LVGND geschaltet, und die Verriegelungsschleife 16 ist zwischen einen Verbindungspunkt (E) des Spannungsteilerwiderstands 28 und des Spannungsteilerwiderstands 29 der Spannungsteilungsschaltung 32 und einen Verbindungspunkt (D) der Diode 41 und des Spannungsteilerwiderstands 42 geschaltet. Die Diode 41 ist mit einem Verbindungspunkt des Spannungsteilerwiderstands 29 und des Schalters 31 verbunden, und ihre Durchlassrichtung ist diejenige des Verbindungspunkts. Der Spannungsteilerwiderstand 42 ist zwischen den Verbindungspunkt (D) und LVGND geschaltet.
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Der Verbindungspunkt (E) der Spannungsteilungsschaltung 32 ist mit einem invertierenden Eingang des Komparators 33 und einem nicht invertierenden Eingang des Komparators 34 verbunden. Der Spannungspegel des invertierenden Eingangs des Komparators 33 weist einen Schwellenwert (F) von 8 V auf, und der Spannungspegel des nicht invertierenden Eingangs des Komparators 34 weist einen Schwellenwert (G) von 4 V auf. Ein Ausgang (H) des Komparators 33 und ein Ausgang (I) des Komparators 34 sind mit dem optischen Kopplungselement 38 verbunden, und der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 ist in Reihe mit einem Widerstand 46 zwischen die 5-V-Spannungsversorgung 22 (HV-Seite) und HVGND geschaltet. Ein Verbindungspunkt (J) des Ausgangs 44 des optischen Kopplungselements 38 und des Widerstands 46 ist mit einem Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 verbunden.
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Der Ausgangsanschluss 51 der Steuereinrichtung 9 ist mit dem Eingang (A) des optischen Kopplungselements 37 verbunden, und ein Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 ist in Reihe mit einem Widerstand 48 zwischen die 5-V-Spannungsversorgung (LV-Seite) 23 und LVGND geschaltet. Ein Verbindungspunkt (B) des Ausgangs 47 des optischen Kopplungselements 37 und des Widerstands 48 ist mit dem Treiber 39 verbunden, und der Schalter 31 ist derart ausgestaltet, dass er durch den Treiber 39 geöffnet und geschlossen wird. Die Spannungsteilungsschaltung 32 aus 2 bildet den Spannungspegelerzeugungsabschnitt der vorliegenden Anmeldung aus, und der Fensterkomparator 36 bildet den Spannungspegelbeurteilungsabschnitt der vorliegenden Anmeldung aus. Die Steuereinrichtung 9 bildet den Fehlerdiagnoseabschnitt und den Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt der vorliegenden Anmeldung aus und führt eine Fehlerdiagnose auf Grundlage einer Kombination der vom Eingangsanschluss 49 eingespeisten Signale an dem vom Ausgangsanschluss 51 ausgegebenen Erfassungsumschaltsignal durch.
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Die Betriebsweise des Ausführungsbeispiels der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte mit dem oben beschriebenen Aufbau wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben. 3 zeigt dabei den Zustand usw. der Verriegelungsschleife 16, den Signalpegel des Ausgangsanschlusses 51 und des Eingangsanschlusses 49 der Steuereinrichtung 9, den Spannungspegel der verschiedenen Punkte (A) bis (J) aus 2 und den Betrieb des Schalters 31 sowie das darauf beruhende Diagnoseergebnis der Steuereinrichtung 9. Zunächst gibt die Steuereinrichtung 9 des Ausführungsbeispiels mit einer bestimmten Periode wechselweise ein L-Pegel-Signal und ein H-Pegel-Signal am Ausgangsanschluss 51 aus.
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(1) Verbundener Zustand des HV-Steckverbinders 7 und normaler Betrieb der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte
Der HV-Steckverbinder 7 ist jetzt verbunden und die Schleife der Verriegelungsschleife 16 ist geschlossen (geschlossener Kreis), was bedeutet, dass kein Fehler zwischen der Verriegelungsschleife 16 und der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte vorliegt.
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Bei einer Ausgestaltung, bei welcher der Pegel des Eingangs (A) des optischen Kopplungselements 37 „H“ ist, wenn der Pegel des am Ausgangsanschluss 51 ausgegebenen Signals (Erfassungsumschaltausgangssignal) „L“ ist, ist der Pegel des Eingangs (A) des optischen Kopplungselements 37 „H“, wenn der Pegel des am Ausgangsanschluss 51 ausgegebenen Signals „L“ ist, wodurch der Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 ausgeschaltet wird und die Spannung am Verbindungspunkt (B) „H“, wodurch der Ausgang des Treibers 39 den Schalter 31 einschaltet (schließt).
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In diesem Beispiel sind die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände 28, 29 und 42 gleich und die Durchlassspannung der Diode 41 beträgt 1 V, sodass durch Einschalten des Schalters 31 der Spannungspegel am Verbindungspunkt (D) 1 V wird und der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) ebenfalls 1 V wird. Wenn der Spannungspegel des Verbindungspunkts (E) 1 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „H“ und der Ausgang (I) des Komparators 34 „L“, weshalb der Eingangspegel in das optische Kopplungselement 38 „L“ ist. Wenn der Eingangspegel in das optische Kopplungselement 38 „L“ ist und der Ausgang 44 eingeschaltet wird, wird die Spannung am Verbindungspunkt (J) „L“, sodass auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „L“ wird.
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Wenn dagegen der Ausgabesignalpegel am Ausgangsanschluss 51 „H“ ist, ist der Spannungspegel am Eingang (A) des optischen Kopplungselements 37 „L“ und der Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 wird eingeschaltet, sodass der Spannungspegel am Verbindungspunkt (B) „L“ wird, der Treiber 39 seine Ausgabe beendet und der Schalter 31 ausgeschaltet (geöffnet) wird.
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Wenn der Schalter 31 ausgeschaltet wird, wird der Spannungspegel am Verbindungspunkt (D) 6 V, und auch der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) wird 6 V (aufgrund der Teilung der 12 V durch die Spannungsteilerwiderstände 28, 42). Wenn der Spannungspegel des Verbindungspunkts (E) 6 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „II“ und auch der Ausgang (I) des Komparators 34 „H“, weshalb der Eingangspegel in dem optischen Kopplungselement 38 „H“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 ausgeschaltet, wodurch der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „H“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „H“ wird. Wenn die Steuereinrichtung 9 ein Signal mit Pegel „L“ am Ausgangsanschluss 51 ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „L“, und wenn sie ein Signal mit Pegel „H“ ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „H“, und die Diagnose lautet, dass sich der HV-Steckverbinder 7 im verbundenen Zustand befindet (2) Nicht verbundener Zustand (Lösen) des HV-Steckverbinders 7 und normaler Betrieb der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte Als Nächstes wird der Fall beschrieben, dass der HV-Steckverbinder 7 nicht verbunden ist, die Schleife der Verriegelungsschleife 16 offen ist (offener Kreis) und kein Fehler zwischen der Verriegelungsschleife 16 und der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte vorliegt. Auch in diesem Fall ist der Signalpegel am Ausgangsanschluss 51 der Steuereinrichtung 9 „H“, sodass der Spannungspegel am Eingang (A) des optischen Kopplungselements 37 „II“ wird und der Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 ausgeschaltet wird, sodass der Spannungspegel am Verbindungspunkt (B) „H“ wird und der Ausgang des Treibers 39 den Schalter 31 einschaltet (schließt).
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Da die Verriegelungsschleife 16 offen ist, wird bei Einschaltung des Schalters 31 der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) durch die Spannungsteilerwiderstände 28 und 29 in je 6 V geteilt. Wenn der Spannungspegel des Verbindungspunkts (E) 6 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „H“ und auch der Ausgang (I) des Komparators 34 „H“, weshalb der Eingangsspannungspegel am optischen Kopplungselement 38 „H“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 ausgeschaltet, wodurch der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „H“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „H“ wird.
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Wenn dagegen der Ausgabesignalpegel am Ausgangsanschluss 51 „H“ ist, ist der Spannungspegel am Eingang (A) des optischen Kopplungselements 37 „L“ und der Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 wird eingeschaltet, sodass der Spannungspegel am Verbindungspunkt (B) „L“ wird, der Treiber 39 seine Ausgabe beendet und der Schalter 31 ausgeschaltet (geöffnet) wird.
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Da die Verriegelungsschleife 16 offen ist, bleibt bei Ausschaltung des Schalters 31 der Spannungspegel am Verbindungspunkt (D) 0 V, während der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 12 V wird. Wenn der Spannungspegel des Verbindungspunkts (E) 12 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „L“ und der Ausgang (I) des Komparators 34 „H“, weshalb der Eingangspegel in das optische Kopplungselement 38 „L“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 eingeschaltet, wodurch der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „L“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „L“ wird.
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Wenn die Steuereinrichtung 9 ein Signal mit Pegel „L“ am Ausgangsanschluss 51 ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „H“, und wenn sie ein Signal mit Pegel „H“ ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „L“, und die Diagnose lautet, dass sich der HV-Steckverbinder 7 im nicht verbundenen Zustand befindet. (3) Kurzschluss der Verriegelungsschleife 16 Als Nächstes wird der Fall eines Kurzschlusses der Spannungsversorgung (LV+) der Verriegelungsschleife 16 beschrieben. Bei einem Kurzschluss der Spannungsversorgung (LV+) der Verriegelungsschleife 16 ist der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 12 V, unabhängig davon, ob der Pegel des Signals am Ausgangsanschluss 51 der Steuereinrichtung 9 „L“ oder „H“ ist.
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Wenn der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 12 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „L“ und der Ausgang (I) des Komparators 34 „H“, weshalb der Eingangspegel in dem optischen Kopplungselement 38 „L“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 eingeschaltet, weshalb der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „L“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „L“ wird. Wenn die Steuereinrichtung 9 ein Signal mit Pegel „L“ am Ausgangsanschluss 51 ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „L“, und wenn sie ein Signal mit Pegel „H“ ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 ebenfalls „L“, weshalb die Diagnose lautet, dass ein Fehlerzustand vorliegt (in diesem Fall ein Kurzschlussfehler der Verriegelungsschleife 16). (4) Masseschluss der Verriegelungsschleife 16 Als Nächstes wird der Fall eines Masseschlusses an der Erdung (LV-) der Verriegelungsschleife 16 beschrieben. Bei einem Masseschluss der Verriegelungsschleife 16 ist der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) der Pegel der Erdung (LV-), also 0 V, unabhängig davon, ob der Pegel des Signals am Ausgangsanschluss 51 der Steuereinrichtung 9 „L“ oder „H“ ist.
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Wenn der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 0 V ist, ist der Ausgang (H) des Komparators 33 „H“ und der Ausgang (I) des Komparators 34 „L“, weshalb der Eingangspegel in dem optischen Kopplungselement 38 „L“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 eingeschaltet, weshalb der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „L“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „L“ wird. Wenn, wie oben beschrieben, die Steuereinrichtung 9 ein Signal mit Pegel „L“ am Ausgangsanschluss 51 ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „L“, und wenn sie ein Signal mit Pegel „H“ ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 ebenfalls „L“, weshalb die Diagnose lautet, dass ein Fehlerzustand vorliegt (in diesem Fall ein Masseschlussfehler der Verriegelungsschleife 16). (5) Weitere Fehler (beispielsweise ein Ausgangskurzschlussfehler des optischen Kopplungselements 37)
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Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem beispielsweise am Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 ein Kurzschlussfehler vorliegt. Wenn am Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37 ein Kurzschluss vorliegt, der Schalter 31 ausgeschaltet bleibt und sich die Verriegelungsschleife 16 im verbundenen Zustand befindet, ist der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 6 V, unabhängig davon, ob der Pegel des Signals am Ausgangsanschluss 51 der Steuereinrichtung 9 „L“ oder „H“ ist.
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Wenn der Spannungspegel am Verbindungspunkt (E) 6 V ist, sind der Ausgang (H) des Komparators 33 und der Ausgang (I) des Komparators 34 jeweils „H“, weshalb der Eingangspegel in dem optischen Kopplungselement 38 „H“ ist. Dadurch wird der Ausgang 44 des optischen Kopplungselements 38 ausgeschaltet, wodurch der Spannungspegel am Verbindungspunkt (J) „H“ wird und auch der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 der Steuereinrichtung 9 „H“ wird. Wenn, wie oben beschrieben, die Steuereinrichtung 9 ein Signal mit Pegel „L“ am Ausgangsanschluss 51 ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 „H“, und wenn sie ein Signal mit Pegel „H“ ausgibt, wird der Signalpegel am Eingangsanschluss 49 ebenfalls „H“, weshalb die Diagnose lautet, dass ein Fehlerzustand vorliegt (in diesem Fall ein Kurzschluss am Ausgang 47 des optischen Kopplungselements 37) .
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Da, wie oben beschrieben, die erfindungsgemäße Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte die Verriegelungsschleife 16, die neben dem HV-Steckverbinder 7 vorgesehen ist, der dazu dient, den elektrisch angetriebenen Kompressor (Hochspannungsgerät), der in einem Fahrzeug montiert ist, mit der HV-Batterie 8 (Hochspannungsversorgung) zu verbinden, den Spannungspegelerzeugungsabschnitt, der entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife 16 unterschiedliche Spannungspegel erzeugt, den Spannungspegelbeurteilungsabschnitt, der entsprechend dem durch den Spannungspegelerzeugungsabschnitt erzeugten Spannungspegel ein Beurteilungsergebnis (L/H-Signal) ausgibt, die Steuereinrichtung 9 (Fehlerdiagnoseabschnitt), die auf Grundlage der Ausgabe des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife 16 durchführt, und den Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt aufweist, der das L/H-Signal ausgibt, wobei der
Spannungspegelerzeugungsabschnitt entsprechend dem Zustand der Verriegelungsschleife 16 und der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts unterschiedliche Spannungspegel erzeugt und der Fehlerdiagnoseabschnitt aus einer Kombination der Ausgaben des Spannungspegelbeurteilungsabschnitts an der Ausgabe des Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitts eine Diagnose des Zustands der Verriegelungsschleife 16 durchführt, kann die Steuereinrichtung 9 eine Diagnose eines eigenen Fehlers der Verriegelungseinrichtung durchführen, der ein Verbundensein und ein Nichtverbundensein des HV-Steckverbinders und einen Fehler der Verriegelungsschleife 16 beinhaltet.
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Auch bei einem eigenen Fehler der Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte einschließlich eines Fehlers der Verriegelungsschleife 16 kann somit das Lösen des HV-Steckverbinders 7 präzise als unsicherer Zustand (Nichtverbundensein des Steckverbinders, Fehler usw.) erfasst werden (es findet keine Fehldiagnose dahingehend statt, dass der Steckverbinder verbunden ist).
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Da der Spannungspegelerzeugungsabschnitt durch die mehreren Spannungsteilerwiderstände 28, 29, 42, die mit der 12-V-Spannungsversorgung 19 (Niedrigspannungsversorgung) verbunden sind, und die Spannungsteilungsschaltung 32 mit der Diode 41 und dem Schalter 31 ausgebildet ist und die Verriegelungsschleife 16 mit der Spannungsteilungsschaltung 32 verbunden ist, verändert sich der durch den Spannungspegelerzeugungsabschnitt erzeugte Spannungspegel (Spannungspegel am Verbindungspunkt (E)) je nach Verbundensein, Nichtverbundensein, Kurzschluss oder Masseschluss der Verriegelungsschleife 16, sodass diese präzise diagnostiziert werden können. Indem die Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte wie im Ausführungsbeispiel im elektrisch angetriebenen Kompressor (Hochspannungsgeräte) vorgesehen ist, kann eine Fehlerdiagnose seitens des elektrisch angetriebenen Kompressors durchgeführt werden, ohne die Verriegelungsschleife 16 mit der Steuereinrichtung des Fahrzeugs zu verbinden.
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Die Verriegelungseinrichtung für Hochspannungsgeräte wurde im Ausführungsbeispiel auf den elektrisch angetriebenen Kompressor als das in einem Fahrzeug montierte Hochspannungsgerät angewandt, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und die vorliegende Erfindung ist für verschiedene in einem Fahrzeug montierte Hochspannungsgeräte wirksam.
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Im Ausführungsbeispiel wurde als Fehler der Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung 17 ein Fehler des optischen Kopplungselements 37 angeführt, doch ist eine gleichartige Fehlerdiagnose auch für ein anderes Element möglich. Der Spannungspegelbeurteilungsabschnitt im Ausführungsbeispiel ist durch den Fensterkomparator 36 ausgebildet und das Beurteilungsergebnis wird mittels logischer UND-Verknüpfung der zwei Ausgänge des Fensterkomparators 36 ermittelt, doch ist der konkrete Schaltungsaufbau nicht hierauf beschränkt, und die zwei Ausgänge des Fensterkomparators 36 können auch gesondert zum Durchführen der Diagnose in die Steuereinrichtung 9 eingespeist werden. Bei einem Schaltungsaufbau wie im Ausführungsbeispiel kann allerdings durch je einen Eingangsanschluss der Steuereinrichtung 9 und ein optisches Kopplungselement der unsichere Zustand eines gelösten HV-Steckverbinders 7 (Nichtverbundensein des Steckverbinders, Fehler usw.) präzise erfasst werden.
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Auch ist die Spannung des Spannungspegelerzeugungsabschnitts und der 12-V-Spannungsversorgung 19 (Niedrigspannungsversorgung), die den Spannungspegelbeurteilungsabschnitt verbindet, nicht zwingend auf 12 V beschränkt, und sie ist für den normalen Betrieb der vorliegenden Verriegelungseinrichtung zulässig, solange sie innerhalb des durch den Wechselrichter festgelegten LV+-Versorgungsspannungseingangsbereichs liegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Wechselrichter für den elektrisch angetriebenen Kompressor
- 2
- Motor
- 3
- Wechselrichterausgangsschaltung
- 7
- HV-Steckverbinder
- 8
- HV-Batterie (Hochspannungsversorgung)
- 9
- Steuereinrichtung (Fehlerdiagnoseabschnitt, Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt)
- 16
- Verriegelungsschleife
- 17
- Zustandserfassungsbeurteilungsschaltung (Spannungspegelerzeugungsabschnitt, Spannungspegelbeurteilungsabschnitt)
- 19
- 12-V-Spannungsversorgung (Niedrigspannungsversorgung)
- 28, 29, 42
- Spannungsteilerwiderstand (Spannungspegelerzeugungsabschnitt)
- 31
- Schalter (Spannungspegelerzeugungsabschnitt)
- 33, 34
- Komparator
- 36
- Fensterkomparator (Spannungspegelbeurteilungsabschnitt)
- 37, 38
- optisches Kopplungselement
- 41
- Diode (Spannungspegelerzeugungsabschnitt)
- 49
- Eingangsanschluss (Fehlerdiagnoseabschnitt)
- 51
- Ausgangsanschluss (Erfassungsumschaltsignalausgabeabschnitt)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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