DE112021005764T5

DE112021005764T5 - Hochspannungsheizeinrichtung mit diskonnektierungsdetektionseinheit unddiskonnektierungsdetektionsverfahren unter verwendung derselben

Info

Publication number: DE112021005764T5
Application number: DE112021005764.2T
Authority: DE
Inventors: Sungun Shim; Seung Hwan SHIN
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2020-12-29
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2023-09-07
Also published as: US20230406068A1; KR20220094675A; WO2022145639A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsheizeinrichtung, die Wärme erzeugt, indem sie die Heizwirkung eines elektrischen Stroms nutzt, und insbesondere eine Hochspannungsheizeinrichtung, die eine Diskonnektierungsdetektionseinheit aufweist, welche in der Lage ist, die Diskonnektierung einer Heizeinheit zu detektieren, indem sie eine Spannung zwischen der Heizeinheit und einer Schalteinheit prüft, wenn eine Hochspannung angelegt wird, auch in einem Zustand, in dem eine Heizeinrichtung nicht in Betrieb ist, sowie ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren, welches diese Einheit verwendet.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hochspannungsheizeinrichtung, die unter Verwendung der Heizwirkung eines elektrischen Stroms Wärme erzeugt, und insbesondere eine Hochspannungsheizeinrichtung, die eine Diskonnektierungsdetektionseinheit aufweist, die in der Lage ist, die Diskonnektierung einer Heizeinheit zu detektieren, indem sie eine Spannung zwischen der Heizeinheit und einer Schalteinheit prüft, wenn eine Hochspannung auch in einem Zustand angelegt wird, in dem eine Heizeinrichtung nicht in Betrieb ist, sowie auf ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren, welches diese Einheit verwendet.
[Technischer Hintergrund]
Ein Heizsystem für ein Fahrzeug aus dem Stand der Technik erwärmt einen Fahrzeuginnenraum, indem es ein Wärmeaustauschmedium (Motorkühlmittel) durch einen Strömungspfad strömen lässt und eine Temperatur der Luft erhöht, indem es der in den Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft ermöglicht, Wärme mit der Wärme des Motorkühlmittels durch einen Wärmetauscher auszutauschen, wenn das Motorkühlmittel den Wärmetauscher (Heizkern) durchläuft.
Im Falle eines Fahrzeugs mit Dieselmotor ist jedoch eine bestimmte Zeit erforderlich, um den Motor nach dem Anlassen aufzuheizen. Da auch die Temperatur des Kühlmittels erhöht wird, erhöht sich die Zeitspanne, in der das Kühlmittel eine normale Temperatur erreicht, was das Problem mit sich bringt, dass sich die Heizleistung für eine bestimmte Zeit nach dem Anlassen des Motors verschlechtert. Darüber hinaus ist bei einem Elektrofahrzeug, das nur von einem Motor angetrieben wird, die Wärmeentwicklung des Kühlmittels zur Kühlung des Motors deutlich geringer als bei einem Fahrzeug mit Verbrennungsmotor oder einem Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor verwendet. Daher besteht die Notwendigkeit, eine Technologie zur Verbesserung der Heizleistung von Elektrofahrzeugen zu entwickeln.
Daher wurde eine Technologie zur Verbesserung der Heizleistung des Fahrzeugs entwickelt, indem eine PTC-Heizung (Positive Temperature Coefficient), die eine Heizeinheit umfasst, die mithilfe von Elektrizität Wärme erzeugt, an der Rückseite eines Wärmetauschers (Heizkern) installiert wird. Die PTC-Heizung für ein Fahrzeug heizt den Fahrzeuginnenraum unter Verwendung der elektrischen Leistung einer Batterie und steuert die Temperatur einer Heizeinheit durch Modulation einer an die PTC-Heizung angelegten Spannung unter Verwendung der Pulsweitenmodulation (PWM).
1 ist ein Schaltplan, der eine schematische Konfiguration einer PTC-Heizvorrichtung 10 vom PWM-Steuerungstyp aus dem Stand der Technik zeigt. Wie dargestellt, weist die PTC-Heizvorrichtung 10 auf: eine Steuerungseinheit 11, die derart konfiguriert ist, um Kühlen, Heizen und das Luftblasen in einem Fahrzeug zu steuern; einen Mikrocomputer 12, der konfiguriert ist, um eine Schalteinheit 13 zu steuern, die konfiguriert ist, um den Heizeinheiten 17 als Reaktion auf einen Heizsteuerbefehl der Steuerungseinheit 11 elektrische Leistung zuzuführen; die Schalteinheit 13, die konfiguriert ist, um der PTC-Heizvorrichtung 17 elektrische Leistung zuführen, indem sie als Reaktion auf einen Schaltsteuerbefehl des Mikrocomputers 12 geschaltet wird; und die Heizeinheiten 17, die konfiguriert sind, um Verwendung der durch das Schalten der Schalteinheit 13 zugeführten elektrischen Leistung Wärme mit einer positiven Temperatur zu erzeugen.
Indes ist die Vielzahl der Heizeinheiten 17 der PTC-Heizvorrichtung 10, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, parallel geschaltet und erzeugen Wärme. Für den Fall, dass eine oder mehrere der Vielzahl von Heizeinheiten 17 diskonnektiert sind, tritt ein Problem dahingehend auf, dass sich die Heizleistung verschlechtert. Daher ist im Stand der Technik eine Technologie im Zusammenhang mit der PTC-Heizvorrichtung 10 bekannt, die eine Größe eines durch die Schalteinheit 13 fließenden elektrischen Stroms detektiert, um zu prüfen, ob die Heizeinheit 17 ausgeschaltet ist, und die Unterbrechung ermittelt, wenn die detektierte Größe von einem normalen elektrischen Strombereich abweicht.
Die Technologie dem Detektieren der Diskonnektierung der Heizeinheit 17 der PTC-Heizvorrichtung 10 aus Stand der Technik kann die Detektion jedoch nur durchführen, wenn die PTC-Heizvorrichtung 10 in Betrieb ist. Aus diesem Grund besteht das Problem, dass die Diskonnektierung der Heizeinheit nicht detektiert werden kann, wenn die PTC-Heizvorrichtung 10 nicht in Betrieb ist oder die Heizeinheit 17 nicht durch das Schalten der Schalteinheit 13 mit Strom versorgt wird.
[Offenbarung]
[Technisches Problem]
Die vorliegende Erfindung erfolgte in dem Bestreben, die oben genannten Probleme zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochspannungsheizeinrichtung bereitzustellen, die eine Diskonnektierungsdetektionseinheit aufweist, welche in der Lage ist, zu prüfen, ob eine Heizeinheit diskonnektiert bzw. unterbrochen ist, indem sie eine Spannung an einem hinteren Ende der Heizeinheit prüft, wenn eine Hochspannung angelegt wird, selbst in einem Fall, in dem die Heizeinheit nicht mit elektrischer Leistung versorgt wird, und ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren, das diese verwendet.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Hochspannungsheizeinrichtung mit einer Diskonnektierungsdetektionseinheit bereitzustellen, die einen Betrieb einer Hochspannungsheizeinrichtung im Falle einer Diskonnektierung einer Heizeinheit durch Stoppen einer PWM-Ausgabe einschränkt, in dem Fall, dass eine Diskonnektierung der Heizeinheit detektiert wird, sowie ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren, das diese Einheit verwendet.
[Technische Lösung]
Eine Hochspannungsheizeinrichtung mit einer Diskonnektierungsdetektionseinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Hochspannungsleitung, deren eines Ende mit einer Hochspannungsversorgungseinheit verbunden ist und deren anderes Ende mit Masse verbunden ist; eine Steuerungseinheit, die konfiguriert ist, um Schalteinheit als Reaktion auf ein Steuersignal einer Eingabeeinheit zu steuern; die Schalteinheit, die an der Hochspannungsleitung vorgesehen ist und konfiguriert ist, um eine Heizeinheit mit elektrischer Leistung zu versorgen, indem sie als Reaktion auf ein Schaltsignal der Steuerungseinheit geschaltet wird; die Heizeinheit, die zwischen der Schalteinheit und der Hochspannungsversorgungseinheit an der Hochspannungsleitung vorgesehen ist und konfiguriert ist, um unter Steuerung der Schalteinheit Wärme zu erzeugen und die Diskonnektierungsdetektionseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit an der Hochspannungsleitung detektiert und die Spannung an die Steuerungseinheit zu übertragen, wobei die Steuerungseinheit bestimmt, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektierte Spannung niedriger ist als eine Referenzspannung, wenn eine Hochspannung an die Hochspannungsleitung angelegt wird.
Ferner kann die Diskonnektierungsdetektionsvorrichtung eine Hochspannungsdetektionseinheit enthalten, die an der Hochspannungsleitung vorgesehen und konfiguriert ist, um der Steuerungseinheit ein Signal bereitzustellen, das anzeigt, ob die Hochspannung an die Hochspannungsleitung angelegt ist, und die Steuerungseinheit kann erst dann bestimmen, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Hochspannungsdetektionseinheit ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Hochspannung angelegt ist.
Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit das Schaltsignal durch ein Pulsweitenmodulationssignal an die Schalteinheit übertragen, und die Steuerungseinheit kann dann, wenn das Pulsweitenmodulationssignal nicht anliegt oder das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist, bestimmen, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist.
Ferner kann die Steuerungseinheit nur dann bestimmen, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Schalteinheit ausgeschaltet ist.
Darüber hinaus kann die Diskonnektierungsdetektionseinheit in Form mehrerer in Reihe geschalteter Widerstände vorgesehen sein, wobei ein Ende der Diskonnektierungsdetektionseinheit zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit mit der Hochspannungsleitung verbunden ist und das andere Ende mit Masse verbunden ist, und die Diskonnektierungsdetektionseinheit kann eine Spannung zwischen einem n-ten Widerstand und einem (n-1)-ten Widerstand von einem Ende an die Steuerungseinheit übertragen.
Ferner kann die Diskonnektierungsdetektionseinheit einen Gleichspannungssensor aufweisen, der Gleichspannungssensor kann eine Hochspannung detektieren, die zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit an der Hochspannungsleitung anliegt, und die Diskonnektierungsdetektionseinheit kann der Steuerungseinheit ein Signal bereitstellen, das anzeigt, ob die Hochspannung detektiert wurde.
Darüber hinaus kann die Schalteinheit aus mehreren in Reihe geschalteten Schalteinheiten bestehen, und die Steuerungseinheit kann erst dann, wenn zumindest eine der Schalteinheiten ausgeschaltet ist, bestimmen, ob die Heizeinheit ausgeschaltet ist.
Darüber hinaus kann die Hochspannungsheizeinrichtung ferner aufweisen: einen Stromsensierwiderstand, der zwischen der Masse und der Schalteinheit an der Hochspannungsleitung vorgesehen ist; und eine elektrische Stromsensiereinheit, die konfiguriert ist, um der Steuerungseinheit einen elektrischen Strom zwischen dem Stromsensierwiderstand und der Schalteinheit an der Hochspannungsleitung bereitzustellen, und die Steuerungseinheit kann bestimmen, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, falls der von der elektrischen Stromsensiereinheit detektierte elektrische Strom niedriger als ein Referenzstrom ist, wenn das Pulsweitensignal hoch ist.
Ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren für eine Hochspannungsheizeinrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst: Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, ob eine Hochspannung an der Hochspannungsleitung anliegt; Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, ob ein Pulsweitenmodulationssignal anliegt; wenn die Hochspannung angelegt wird; Vergleichen einer Detektionsspannung, die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektiert wird, mit einer Referenzspannung, die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektiert wird, wenn die Heizeinheit normal ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal nicht angelegt wird; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die detektierte Spannung niedriger als die Referenzspannung ist.
Darüber hinaus kann das Diskonnektierungsdetektionsverfahren umfassen: Detektieren, durch die Steuerungseinheit, ob eine an die Schalteinheit übertragene Pulsweite hoch oder niedrig ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal angelegt wird, wobei die Steuerungseinheit bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Pulsweite niedrig ist.
Darüber hinaus kann das Diskonnektierungsdetektionsverfahren ferner umfassen: Detektieren eines elektrischen Stroms, der zwischen der Schalteinheit und der Masse erzeugt wird, durch die Steuerungseinheit, wenn die Pulsweite hoch ist; Vergleichen des detektierten elektrischen Stroms mit einem Referenzstrom, der von der Steuerungseinheit detektiert wird, wenn die Heizeinheit normal ist; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn der detektierte elektrische Strom niedriger ist als der Referenzstromwert.
Darüber hinaus kann die Schalteinheit als eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Schalteinheiten bereitgestellt sein, und das Diskonnektierungsdetektionsverfahren kann umfassen: Detektieren eines An/Aus-Zustands der Schalteinheit durch die Steuerungseinheit; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, erst dann, wenn zumindest eine der Schalteinheiten ausgeschaltet ist.
[Vorteilhafte Wirkungen]
Die Hochspannungsheizeinrichtung, welche die Diskonnektierungsdetektionseinheit und das Diskonnektierungsdetektionsverfahren unter Verwendung derselben aufweist, das wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann sogar bevor oder nachdem die Hochspannungsheizeinrichtung in Betrieb ist, detektieren, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist.
Ferner kann der Betrieb der Hochspannungsheizeinrichtung eingeschränkt werden, wenn die Diskonnektierung der Heizeinheit detektiert wird, wodurch ein Durchbrennen der Heizeinheit oder eine Beschädigung des Stromkreises verhindert werden kann, die auftreten können, wenn die Hochspannungsheizeinrichtung in einem Zustand arbeitet, in dem die Heizeinheit diskonnektiert ist.
Ferner kann die Diskonnektierungsdetektionseinheit durch die Verwendung eines kostengünstigen Chip-Widerstandes implementiert werden, was es möglich macht, die Kosten zu verringern, welche die Anwendung der Diskonnektierungsdetektionseinheit auf die Hochspannungsheizeinrichtung in der verwandten Technik erfordert.
Ferner detektiert und bestimmt die Diskonnektierungsdetektionseinheit der vorliegenden Anwendung physisch, ob das Heizelement diskonnektiert ist, was es ermöglicht, die Detektionsgenauigkeit im Vergleich zu verwandten Techniken zu verbessern, welche die Trennung durch Verwendung mittels einer Softwarelogik erkennen.
[Beschreibung der Zeichnungen]

1 ist ein Schaltbild, das eine schematische Konfiguration einer PTC-Heizvorrichtung mit PWM-Steuerung aus der verwandten Technik darstellt.
2 ist ein Schaltbild, das eine schematische Konfiguration einer Diskonnektierungsdetektionsvorrichtung einer Hochspannungsheizeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist ein Schaltbild, das eine schematische Konfiguration einer Diskonnektierungsdetektionsvorrichtung einer Hochspannungsheizeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 ist eine schematische Ansicht einer Diskonnektierungsdetektionseinheit gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren der Hochspannungsheizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

<Bezugszeichenliste>

1000, 2000: Hochspannungsheizeinrichtung
110: Hochspannungsversorgungseinheit
120: Eingabeeinheit
130: Hochspannungsdetektionseinheit
200: Steuerungseinheit
250: Gate-Treiber
300: Schalteinheit
310: Erste Schalteinheit
320: Zweite Schalteinheit
500: Heizeinheit
600: Diskonnektierungsdetektionseinheit
610: Detektionsschaltung
700: Stromdetektionsschaltung
710: Stromdetektionswiderstand
720: Verstärker
L1: Hochspannungsleitung
L2: Signalleitung
L3: Steuerleitung
L4: Detektionsleitung
L4-1: Erste Detektionsleitung
L4-2: Zweite Detektionsleitung
L5: Stromdetektionsleitung
G1, G2: Masse

[Modus für die Erfindung]
Nachfolgend werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
2 ist ein Schaltplan, der eine schematische Konfiguration einer Hochspannungsheizeinrichtung 1000 mit einer Diskonnektierungsdetektionseinheit gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie dargestellt weist die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 auf: eine Hochspannungsleitung L 1, deren eines Ende mit einer Hochspannungsversorgungseinheit 110 verbunden ist und deren anderes Ende mit der Masse G1 verbunden ist; eine Steuerungseinheit 200, die konfiguriert ist, als Reaktion auf ein Steuersignal einer Eingabeeinheit 120 eine Schalteinheit 300 zu steuern; die Schalteinheit 300, die an der Hochspannungsleitung L 1 vorgesehen ist und konfiguriert ist, um einer Heizeinheit 500 elektrische Leistung bereitzustellen, indem sie als Reaktion auf ein Schaltsignal der Steuerungseinheit 200 geschaltet wird; und die Heizeinheit 500, die zwischen der Schalteinheit 300 und der Hochspannungsversorgungseinheit 110 an der Hochspannungsleitung L1 vorgesehen ist und konfiguriert ist, um unter Steuerung der Schalteinheit 300 Wärme zu erzeugen.
Die Hochspannungsversorgungseinheit 110 ist konfiguriert, um der Hochspannungsleitung L1 eine Hochspannung bereitzustellen, wenn ein Fahrzeug angelassen wird. Die Hochspannungsversorgungseinheit 110 kann zum Beispiel eine Batterie für ein Fahrzeug sein.
Die Eingabeeinheit 120 kann ein Luftaufbereitungsvorrichtungscontroller sein, das konfiguriert ist, um durch die Bedienung eines Fahrzeuginsassen eine Lauftaufbereitungsvorrichtung zu steuern.
Die Steuerungseinheit 200 ist konfiguriert, eine Heiztemperatur der Heizeinheit 500 zu steuern, indem sie ein von der Eingabeeinheit 120 über eine Signalleitung L2 eingegebenes Luftaufbereitungsvorrichtungssteuersignal empfängt und über eine Steuerleitung L3 ein Pulsweitenmodulationssignal (PWM) an die Schalteinheit 300 sendet. Die Steuerungseinheit 200 kann eine typische Micro Controller Unit (MCU) für ein Fahrzeug sein.
Die Schalteinheit 300 ist an der Hochspannungsleitung L1 vorgesehen. Wenn die Schalteinheit 300 durch das von der Steuerungseinheit 200 über die Steuerleitung L3 übertragene Pulsweitenmodulationssignal eingeschaltet wird, versorgt die Schalteinheit 300 die Heizeinheit 500 mit elektrischer Leistung. Wenn die Schalteinheit 300 ausgeschaltet wird, unterbricht die Schalteinheit 300 die Versorgung der Heizeinheit 500 mit elektrischem Strom. Als Beispiel für ein typisches Schaltelement können ein Isolierschicht-Bipolartransistor (IGBT), ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET), ein Siliziumkarbid-Transistor (SiC-Transistor) oder dergleichen als Schalteinheit 300 verwendet werden. Darüber hinaus ist auf der Steuerleitung L3 ein Gate-Treiber 250 vorgesehen, um das Pulsweitenmodulationssignal der Steuerungseinheit 200 zu verstärken.
Die Heizeinheit 500 ist an der Hochspannungsleitung L1 bereitgestellt. Bei der Heizeinheit 500 kann es sich um einen elektrothermischen Draht oder eine elektrothermische Folie handeln, der/die mithilfe der durch die Schalteinheit 300 zugeführten elektrischen Leistung Wärme erzeugt.
An der Hochspannungsleitung L1 ist eine Hochspannungsdetektionseinheit 130 bereitgestellt, die konfiguriert ist, um der Steuerungseinheit 200 über eine Hochspannungssignalleitung L11 Informationen darüber bereitzustellen, ob an der Hochspannungsleitung L1 eine Hochspannung anliegt.
In der Hochspannungsheizeinrichtung 1000, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, wenn durch die Betätigung des Insassen in dem Zustand, in dem die Hochspannung an die Hochspannungsleitung L1 angelegt wird, wenn das Fahrzeug startet, das Heizeinrichtungsansteuerungssignal der Eingabeeinheit 120, über die Signalleitung L2 an die Steuerungseinheit 200 übertragen wird, überträgt die Steuerungseinheit 200 das Pulsweitenmodulationssignal über die Steuerleitung L3 an die Schalteinheit 300. Im Falle einer hohen Pulsweite wird die Schalteinheit 300 eingeschaltet und versorgt die Heizeinheit 500 über die Hochspannungsleitung L1 mit elektrischer Leistung, so dass die Heizeinheit 500 Wärme erzeugt. Wenn die Pulsweite niedrig ist, wird die Schalteinheit 300 ausgeschaltet und unterbricht die Zufuhr von elektrischem Strom zur Heizeinheit 500, so dass die Wärmeerzeugung der Heizeinheit 500 gestoppt wird. Mit dem oben genannten Verfahren wird eine Temperatur der Heizeinheit 500 so eingestellt, dass Luft, die mit der Heizeinheit 500 Wärme ausgetauscht hat, in den Fahrzeuginnenraum zugeführt wird.
In diesem Fall ist die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 beinhaltet, die konfiguriert ist, zu detektieren, ob die Heizeinheit 500 in dem Zustand ausgeschaltet ist, in dem die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 nicht in Betrieb ist, d.h. in dem Zustand, in dem das Pulsweitenmodulationssignal nicht von der Steuerungseinheit 200 zur Schalteinheit 300 übertragen wird. Auch in dem Zustand, in dem die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 nicht arbeitet, kann die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 die Unterbrechung der Heizeinheit 500 detektieren, wodurch es möglich ist, schnell zu detektieren, ob die Unterbrechung auftritt. Daher kann ein Durchbrennen der Heizeinheit 500 oder eine Beschädigung eines Schaltkreises der Hochspannungsheizeinrichtung 1000 verhindert werden, die auftritt, wenn die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 in dem Zustand arbeitet, in dem die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist.
Nachfolgend wird eine detaillierte Konfiguration der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Hochspannungsheizeinrichtung 1000 kann aufweisen: eine Detektionsleitung L4, deren eines Ende zwischen der Schalteinheit 300 und der Heizeinheit 500 an der Hochspannungsleitung L1 verbunden ist und deren anderes Ende mit der Steuerungseinheit 200 verbunden ist, um die Hochspannung, die an die Hochspannungsleitung L1 angelegt wird, an die Steuerungseinheit 200 zu übertragen; und die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600, die eine Detektionsschaltung 610 aufweist, die konfiguriert ist, um die Hochspannung auf eine zulässige Spannung der Steuerungseinheit 200 herabzusetzen.
Daher kann in dem Zustand, in dem das Pulsweitenmodulationssignal nicht von der Steuerungseinheit 200 an die Schalteinheit 300 übertragen wird, die an die Hochspannungsleitung L1 angelegte Hochspannung über die Heizeinheit 500 und die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 an die Steuerungseinheit 200 übertragen werden. In diesem Fall wird die Hochspannung, wenn sich die Heizeinheit 500 im Normalzustand befindet, von der Detektionsschaltung 610 verringert und an die Steuerungseinheit 200 übertragen. Daher ist in diesem Fall die Spannung als eine Referenzspannung definiert, und die Referenzspannung kann verwendet werden, um zu bestimmen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist. Das bedeutet, dass wenn die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, die an die Hochspannungsleitung L1 angelegte Hochspannung nicht über die Detektionsschaltung 610 an die Steuerungseinheit 200 übertragen wird. Daher kann die Steuerungseinheit 200 bestimmen, dass die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, wenn eine von der Steuerungseinheit 200 über die Detektionsleitung L4 detektierte Spannung niedriger als 0 oder die Referenzspannung ist. Obwohl in den Zeichnungen nicht dargestellt, kann in einer anderen Ausführungsform die Diskonnektierungsdetektionseinheit einen Gleichspannungssensor aufweisen. In diesem Fall kann der Gleichspannungssensor die an die Hochspannungsleitung L1 angelegte Hochspannung detektieren und ein Signal, das sich darauf bezieht, ob die Hochspannung detektiert wird, kann an die Steuerungseinheit 200 gesendet werden.
Für den Fall, dass bestimmt wird, dass die Heizeinheit 500 nicht angeschlossen ist, blockiert die Steuerungseinheit 200 das Pulsweitenmodulationssignal, obwohl das Eingangssignal empfangen wird, was es ermöglicht, ein Problem zu verhindern, das auftreten kann, wenn die Heizeinrichtung in Betrieb ist, wenn die Heizeinheit 500 nicht angeschlossen ist. In diesem Fall ist die Steuerungseinheit 200 konfiguriert, um bevorzugt zu detektieren, ob die Hochspannung an der Hochspannungsleitung L1 anliegt, indem sie die Hochspannungsdetektionseinheit 600 verwendet, und dann bestimmt, ob die Heizeinheit 500 ausgeschaltet ist. Dies liegt daran, dass die detektierte Spannung, die von der Steuerungseinheit 200 über die Detektionsleitung L4 für den Fall detektiert wird, dass die Hochspannung nicht an die Hochspannungsleitung L1 angelegt wird, unabhängig davon, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, auf 0 gehalten wird.
Darüber hinaus kann die Steuerungseinheit 200 konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, wenn die Schalteinheit 300 diskonnektiert ist, obwohl das Pulsweitenmodulationssignal an die Schalteinheit 300 übertragen wird. Das heißt, dass dann, wenn das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist, die Schalteinheit 300 diskonnektiert wird, und die Heizeinheit 500 nicht mit Spannung versorgt wird. Daher kann die Steuerungseinheit 200 bestimmen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, indem sie die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 auf die gleiche Weise wie das oben erwähnte Verfahren verwendet.
Das bedeutet, dass die Steuerungseinheit 200 konfiguriert sein kann, um zu bestimmen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, indem sie in dem Fall, in dem das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist, die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 verwendet.
Wenn das Pulsweitenmodulationssignal jedoch hoch ist, wird die Schalteinheit 300 eingeschaltet und die Hochspannung wird an die Heizeinheit 500 angelegt. Aus diesem Grund wird die Spannung nicht an die Detektionsleitung L4 angelegt, unabhängig davon, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, und die Steuerungseinheit 200 kann nicht erkennen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, indem sie die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 verwendet. Daher kann die Hochspannungsheizeinrichtung eine Stromdetektionsschaltung 700 beinhalten, um zu erkennen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal hoch ist. Die Stromdetektionsschaltung 700 weist auf: einen Stromsensierwiderstand 710, der zwischen der Schalteinheit 300 und der Masse G1 bereitgestellt ist; und eine Stromsensierleitung L5, die derart konfiguriert ist, dass sie einen elektrischen Strom, der zwischen der Schalteinheit 300 und dem Stromsensierwiderstand 710 angelegt wird, an die Steuerungseinheit 200 überträgt. Daher kann dann, wenn ein detektierter elektrischer Strom, der über die elektrische Stromsensierleitung L5 an die Steuerungseinheit 200 übertragen wird, niedriger ist als ein Referenzstromwert, der an die Steuerungseinheit 200 in dem Zustand übertragen werden kann, in dem die Heizeinheit 500 normal ist, bestimmt werden, dass die Heizeinheit 500 ausgeschaltet ist. Die Stromdetektionseinheit 700 kann ferner einen Verstärker 720 beinhalten, der an der Stromsensierleitung L5 vorgesehen ist, um den detektierten elektrischen Strom zu verstärken.
3 ist ein Schaltplan, der eine schematische Konfiguration einer Hochspannungsheizeinrichtung 2000 mit einer Diskonnektierungsdetektionseinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie dargestellt, weist die Hochspannungsheizeinrichtung 2000 auf: die Hochspannungsleitung L 1, deren eines Ende mit der Hochspannungsversorgungseinheit 110 verbunden ist und deren anderes Ende mit der Masse G1 verbunden ist; die Steuerungseinheit 200, die konfiguriert ist, um die Schalteinheiten 310 und 320 als Reaktion auf ein Steuersignal der Eingabeeinheit 120 zu steuern; die Schalteinheiten 310 und 320, die an der Hochspannungsleitung L1 vorgesehen und konfiguriert sind, um der Heizeinheit 500 elektrische Leistung zuführen, indem sie als Reaktion auf ein Schaltsignal der Steuerungseinheit 200 geschaltet werden; und die Heizeinheit 500, die zwischen den Schalteinheiten 310 und 320 und der Hochspannungsversorgungseinheit 100 an der Hochspannungsleitung L1 vorgesehen und konfiguriert ist, um unter Steuerung der Schalteinheiten 310 und 320 Wärme zu erzeugen.
Die Hochspannungsheizeinrichtung 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen identisch mit der Hochspannungsheizeinrichtung 1000 der ersten Ausführungsform, jedoch unterscheidet sich die Hochspannungsheizeinrichtung 2000 von der Hochspannungsheizeinrichtung 1000 dadurch, dass die Hochspannungsheizeinrichtung 2000 mehrere Schalteinheiten 310 und 320 aufweist. Da die Schalteinheiten 310 und 320 in Bezug auf einen zulässigen Wert der elektrischen Stromaufnahme begrenzt sind, kann die Vielzahl von Schalteinheiten 310 und 320 verwendet werden, indem sie in Abhängigkeit von einer maximalen Ausgangslast der Heizeinheit 500 an der Hochspannungsleitung L1 in Reihe geschaltet werden.
Daher kann die Steuerungseinheit 200 konfiguriert sein, um zu bestimmen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, wenn zumindest eine der mehreren Schalteinheiten 310 und 320 diskonnektiert ist, obwohl das Pulsweitenmodulationssignal an die mehreren Schalteinheiten 310 und 320 übertragen wird. Das heißt, wenn das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist, werden die Schalteinheiten 310 und 320 ausgeschaltet, und die Heizeinheit 500 wird nicht mit Spannung versorgt. Daher kann die Steuerungseinheit 200 feststellen, ob die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, indem sie die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 auf die gleiche Weise wie das oben erwähnte Verfahren verwendet.
4 ist eine schematische Ansicht der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie dargestellt, kann die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 eine erste Detektionsleitung L4-1 aufweisen, deren eines Ende zwischen der Schalteinheit 300 und der Heizeinheit 500 an der Hochspannungsleitung L1 angeschlossen ist und deren anderes Ende an die Masse G2 angeschlossen ist. Auf der ersten Detektionsleitung L4 können mehrere Detektionsspannungswiderstände R1 bis Rn in Abhängigkeit von der Höhe der Hochspannung und einer zulässigen Spannung der Steuerungseinheit 200 in Reihe geschaltet sein. Darüber hinaus weist die Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 eine zweite Detektionsleitung L4-2 auf, deren eines Ende zwischen dem n-ten Widerstand Rn und dem (n-1)-ten Widerstand Rn-1 auf der ersten Detektionsleitung L4 angeschlossen ist und deren anderes Ende mit der Steuerungseinheit 200 verbunden ist. Die an die Hochspannungsleitung L1 angelegte Hochspannung kann durch die mehreren Widerstände auf der ersten Detektionsleitung L4-1 verringert und über die zweite Detektionsleitung L4-2 an die Steuerungseinheit 200 übertragen werden.
Nachfolgend wird ein Diskonnektierungsdetektionsverfahren unter Verwendung der Hochspannungsheizeinrichtung 1000 mit der Diskonnektierungsdetektionseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das das Diskonnektierungsdetektionsverfahren der Hochspannungsheizeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Zunächst wird bei dem Diskonnektierungsdetektionsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Schritt zum Detektieren durchgeführt, ob die Hochspannung an der Hochspannungsleitung L1 anliegt, indem die Hochspannungsdetektionseinheit 130 verwendet wird, die an der Hochspannungsleitung L1 vorgesehen ist. Falls die Hochspannung nicht anliegt, wird wiederholt ermittelt, ob die Hochspannung anliegt, bis die Hochspannung anliegt. Liegt die Hochspannung an, wird der nächste Schritt durchgeführt.
Als nächstes wird bei dem Diskonnektierungsdetektionsverfahren ein Schritt zum Detektieren durchgeführt, ob das Pulsweitenmodulationssignal an der Signalleitung L2 anliegt, indem die Steuerungseinheit 200 verwendet wird. Der Fall, in dem das Pulsweitenmodulationssignal angelegt ist, wird im Folgenden beschrieben. Falls das Pulsweitenmodulationssignal nicht anliegt, wird der nächste Schritt durchgeführt.
Als Nächstes wird bei dem Diskonnektierungsdetektionsverfahren ein Schritt des Vergleichens der von der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 detektierten Spannung mit der Referenzspannung, die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 detektiert werden kann, wenn die Heizeinheit 500 normal ist, durchgeführt. In diesem Fall wird bestimmt, dass die Heizeinheit 500 ausgeschaltet ist, wenn die detektierte Spannung niedriger ist als die Referenzspannung. Es wird bestimmt, dass die Heizeinheit 500 normal ist, wenn die detektierte Spannung gleich oder höher als die Referenzspannung ist. Der Schritt des Vergleichens der detektierten Spannung mit der Referenzspannung wird wiederholt durchgeführt.
In einem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, schränkt die Steuerungseinheit 200 die Wärmeerzeugung der Heizeinheit 500 ein, indem sie das Pulsweitenmodulationssignal blockiert, obwohl das Heizeinrichtungsansteuerungssignal über die Eingabeeinheit 120 an die Steuerungseinheit 200 übertragen wird.
Beim Diskonnektierungsdetektionsverfahren wird ein Schritt zum Detektieren ob das Pulsweitenmodulationssignal hoch oder niedrig ist, durchgeführt, wenn das Pulsweitenmodulationssignal über die Steuerungseinheit 200 an die Signalleitung L2 angelegt wird. Für den Fall, dass das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist, führt das Diskonnektierungsdetektionsverfahren einen Schritt zum Vergleichen der von der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 detektierten Spannung mit der Referenzspannung durch, die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit 600 detektiert werden kann, wenn die Heizeinheit 500 normal ist. Die folgenden Prozesse sind identisch mit den oben erwähnten Schritten.
In einem Fall, bei dem das Pulsweitenmodulationssignal hoch ist, wird bei dem Diskonnektierungsdetektionsverfahren ein Schritt durchgeführt, bei dem die Steuerungseinheit 200 den detektierten elektrischen Strom, der zwischen der Schalteinheit 300 und der Masse G1 erzeugt wird, mit dem Referenzstrom vergleicht, der von der Steuerungseinheit 200 detektiert werden kann, wenn die Heizeinheit normal ist. In diesem Fall wird bestimmt, dass die Heizeinheit 500 ausgeschaltet ist, wenn der detektierte elektrische Strom niedriger als der Referenzstrom ist. Es wird bestimmt, dass die Heizeinheit 500 normal ist, wenn der detektierte elektrische Strom gleich oder höher als der Referenzstrom ist. Der Schritt des Vergleichens des detektierten elektrischen Stroms und des Referenzstroms wird wiederholt durchgeführt.
Wenn bestimmt wird, dass die Heizeinheit 500 diskonnektiert ist, schränkt die Steuerungseinheit 200 die Wärmeerzeugung der Heizeinheit 500 ein, indem sie das Pulsweitenmodulationssignal blockiert, obwohl das Heizeinrichtungsansteuersignal über die Eingabeeinheit 120 an die Steuerungseinheit 200 gesendet wird.
Der Schutzumfang sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass er auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschränkt ist. Selbstverständlich ist der Anwendungsumfang divers, und verschiedene Modifikationen und Implementierungen können von einem Fachmann auf dem Gebiet vorgenommen werden, ohne vom Gegenstand der in den Ansprüchen beanspruchten, vorliegenden Erfindung, abzuweichen. Dementsprechend fallen diese Verbesserungen und Modifikationen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, sofern sie für den Fachmann ersichtlich sind.

Claims

Hochspannungsheizeinrichtung mit einer Diskonnektierungsdetektionseinheit, wobei die Hochspannungsheizeinrichtung aufweist: eine Hochspannungsleitung, deren eines Ende mit einer Hochspannungsversorgungseinheit und deren anderes Ende mit Masse verbunden ist; eine Steuerungseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie als Reaktion auf ein Steuersignal einer Eingabeeinheit eine Schalteinheit steuert; wobei die Schalteinheit an der Hochspannungsleitung vorgesehen ist und derart konfiguriert ist, dass sie eine Heizeinheit mit elektrischer Leistung versorgt, indem sie als Reaktion auf ein Schaltsignal der Steuerungseinheit geschaltet wird; wobei die Heizeinheit zwischen der Schalteinheit und der Hochspannungsversorgungseinheit an der Hochspannungsleitung vorgesehen und derart konfiguriert ist, dass sie unter Steuerung der Schalteinheit Wärme erzeugt; und die Diskonnektierungsdetektionseinheit, die derart konfiguriert ist, dass sie eine Spannung zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit an der Hochspannungsleitung detektiert und die Spannung an die Steuerungseinheit übermittelt; wobei die Steuerungseinheit bestimmt, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektierte Spannung niedriger ist als eine Referenzspannung, wenn eine Hochspannung an der Hochspannungsleitung anliegt.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Diskonnektierungsdetektionsvorrichtung eine Hochspannungsdetektionseinheit aufweist, die an der Hochspannungsleitung vorgesehen und derart konfiguriert ist, um der Steuerungseinheit ein Signal bereitzustellen, das anzeigt, ob die Hochspannung an die Hochspannungsleitung angelegt wird, und wobei die Steuerungseinheit erst dann bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Hochspannungsdetektionseinheit ein Signal empfängt, das anzeigt, dass die Hochspannung anliegt.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit das Schaltsignal durch ein Pulsweitenmodulationssignal an die Schalteinheit überträgt, und wobei die Steuerungseinheit bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal nicht anliegt oder das Pulsweitenmodulationssignal niedrig ist.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuerungseinheit nur dann bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Schalteinheit ausgeschaltet ist.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Diskonnektierungsdetektionseinheit in Form mehrerer in Reihe geschalteter Widerstände vorgesehen ist, die Diskonnektierungsdetektionseinheit mit einem Ende zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit an der Hochspannungsleitung verbunden ist und das andere Ende mit Masse verbunden ist, und die Diskonnektierungsdetektionseinheit eine Spannung zwischen einem n-ten Widerstand und einem (n-1)-ten Widerstand von einem Ende an die Steuerungseinheit überträgt.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Diskonnektierungsdetektionseinheit einen Gleichspannungssensor aufweist, der Gleichspannungssensor eine Hochspannung detektiert, die zwischen der Schalteinheit und der Heizeinheit an der Hochspannungsleitung anliegt, und die Diskonnektierungsdetektionseinheit der Steuerungseinheit ein Signal bereitstellt, welches anzeigt, ob die Hochspannung detektiert wurde.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schalteinheit als eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Schalteinheiten bereitgestellt ist, und wobei die Steuerungseinheit nur dann bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn zumindest eine der Schalteinheiten ausgeschaltet ist.
Hochspannungsheizeinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hochspannungsheizeinrichtung ferner aufweist: einen elektrischen Stromsensierwiderstand, der zwischen der Masse und der Schalteinheit an der Hochspannungsleitung bereitgestellt ist; und eine elektrische Stromsensiereinheit, die konfiguriert ist, der Steuerungseinheit einen elektrischen Strom zwischen dem elektrischen Stromsensierwiderstand und der Schalteinheit an der Hochspannungsleitung bereitzustellen, und wobei die Steuerungseinheit bestimmt, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn der von der Stromsensiereinheit detektierte elektrische Strom niedriger als ein Referenzstrom ist, wenn das Pulsweitensignal hoch ist.
Diskonnektierungsdetektionsverfahren für die Hochspannungsheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Diskonnektierungsdetektionsverfahren umfasst: Bestimmen, durch eine Hochspannungsdetektionseinheit, ob eine Hochspannung an der Hochspannungsleitung anliegt; Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, ob ein Pulsweitenmodulationssignal anliegt, wenn die Hochspannung an der Hochspannungsleitung anliegt; Vergleichen, durch die Steuerungseinheit, einer von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektierten Spannung mit einer Referenzspannung, die von der Diskonnektierungsdetektionseinheit detektiert wird, wenn die Heizeinheit normal ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal nicht angelegt wird; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die detektierte Spannung niedriger als die Referenzspannung ist.
Diskonnektierungsdetektionsverfahren nach Anspruch 9, umfassend: Detektieren, durch die Steuerungseinheit, ob eine an die Schalteinheit übertragene Pulsweite hoch oder niedrig ist, wenn das Pulsweitenmodulationssignal angelegt wird, wobei die Steuerungseinheit bestimmt, ob die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn die Pulsweite niedrig ist.
Diskonnektierungsdetektionsverfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend: Detektieren eines elektrischen Stroms, der zwischen der Schalteinheit und der Masse erzeugt wird, wenn die Pulsweite hoch ist, durch die Steuerungseinheit; Vergleichen des detektierten elektrischen Stroms mit einem Referenzstrom, der zwischen der Schalteinheit und der Masse detektiert wird, wenn die Heizeinheit normal ist; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, dass die Heizeinheit diskonnektiert ist, wenn der detektierte elektrische Strom niedriger als der Referenzstromwert ist.
Diskonnektierungsdetektionsverfahren nach Anspruch 9, wobei die Schalteinheit als eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Schalteinheiten bereitgestellt ist, und wobei das Diskonnektierungsdetektionsverfahren umfasst: Detektieren eines An/Aus-Zustands der Schalteinheit durch die Steuerungseinheit; und Bestimmen, durch die Steuerungseinheit, ob die Heizeinheit nur dann diskonnektiert ist, wenn zumindest eine der Schalteinheiten ausgeschaltet ist.