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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien und ein Verfahren zur Erfassung von Anomalien.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Patentdokument 1 offenbart eine fahrzeuggebundene Stromversorgungseinheit, die elektrischen Strom von einer Energiespeichereinheit, die eine höhere Spannung erzeugt, an eine Energiespeichereinheit liefert, die eine niedrigere Spannung erzeugt. Diese fahrzeuggebundene Stromversorgungseinheit kann die Energiespeichereinheiten schützen, indem sie eine Schalteinheit ausschaltet, wenn die Energiespeichereinheit, die eine niedrigere Spannung erzeugt, verpolt oder nicht angeschlossen, d.h. in einem offenen Zustand ist.
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ZITIERLISTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: JP 2018-129951 A
- Patentdokument 2: JP 6729390B
- Patentdokument 3: JP 2019-83393A
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Die Vorrichtung im Patentdokument 1 kann zwar Anomalien in der einen Energiespeichereinheit erkennen, ist aber nicht dafür ausgelegt, Anomalien in der anderen Energiespeichereinheit zu erkennen. In der Praxis ist es jedoch durchaus möglich, dass beide Energiespeichereinheiten in den offenen Zustand übergehen. Wenn versucht wird, Anomalien in beiden Stromspeichereinheiten zu erkennen, muss außerdem vermieden werden, dass die Ausgangsspannung der einen Energiespeichereinheit die Spannungserkennung an der anderen Energiespeichereinheit negativ beeinflusst.
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Die vorliegende Offenbarung wurde auf der Grundlage der oben genannten Umstände erarbeitet und es ist ihre Aufgabe, eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien und ein Verfahren zur Erfassung von Anomalien bereitzustellen, die eine vorteilhafte Erfassung von Spannungsanomalien auf einem Strompfad ermöglichen, an den zwei Stromversorgungseinheiten angeschlossen sind.
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Lösung des Problems
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien in einem Stromversorgungssystem bereitgestellt, wobei das Stromversorgungssystem Folgendes aufweist: eine erste Stromversorgungseinheit; eine zweite Stromversorgungseinheit; einen Strompfad, der als Pfad zur Übertragung von Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit dient; und ein Relais, das zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den Strompfad fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den Strompfad unterbrochen ist, umschaltbar ist, wobei die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien Folgendes aufweist:
- eine erste Spannungserfassungseinheit, die eingerichtet ist, eine erste Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit des Strompfads zu erfassen;
- eine zweite Spannungserfassungseinheit, die eingerichtet ist, eine zweite Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit des Strompfads zu erfassen; und
- eine Erfassungseinheit, die eingerichtet ist, anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung eine Anomalie zu erfassen, wenn sich das Relais in dem unterbrochenen Zustand befindet.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zum Erfassen von Anomalien in einem Stromversorgungssystem bereitgestellt, wobei das Stromversorgungssystem umfasst: eine erste Stromversorgungseinheit; eine zweite Stromversorgungseinheit; einen Strompfad, der als Pfad zum Übertragen von Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit dient; und ein Relais, das zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den Strompfad fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den Strompfad unterbrochen ist, geschaltet wird, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:
- einen ersten Vorgang, in dem eine Steuereinheit das Relais in den unterbrochenen Zustand umschaltet;
- einen zweiten Vorgang, in dem eine erste Spannungserfassungseinheit eine erste Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit des Strompfads erfasst, wobei der zweite Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang vorgenommen wird;
- einen dritten Vorgang, in dem eine zweite Spannungserfassungseinheit eine zweite Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit des Strompfads erfasst, wobei der dritte Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang vorgenommen wird; und
- einen vierten Vorgang, in dem eine Erfassungseinheit anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung in dem unterbrochenen Zustand eine Anomalie erfasst, nachdem die zweite Operation und die dritte Operation ausgeführt worden sind.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, Spannungsanomalien auf einem Strompfad, an den zwei Stromversorgungseinheiten angeschlossen sind, in vorteilhafter Weise zu erkennen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausgestaltung eines Stromversorgungssystems zeigt, das eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Ausführungsform 1 aufweist.
- 2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Ausführungsform 1 darstellt.
- 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Verfahrens zur Erfassung von Anomalien zeigt, das mit der Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Ausführungsform 1 durchgeführt wird.
- 4 ist ein Zeitdiagramm, das den Betriebszustand einer ersten Relaiseinheit und einer zweiten Relaiseinheit sowie die zeitliche Änderung einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung zeigt.
- 5 ist ein schematisches Diagramm, das einen Teil einer Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß einer anderen Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Zeitdiagramm, das den Betriebszustand einer ersten Relaiseinheit und einer zweiten Relaiseinheit sowie die zeitliche Änderung einer ersten Spannung und einer zweiten Spannung gemäß der anderen Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung aufgelistet und beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Merkmale der folgenden Aspekte 1 bis 7 in beliebiger Weise kombiniert werden können, solange sich dadurch kein Widerspruch ergibt.
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Aspekt 1: Eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß der vorliegenden Offenbarung wird in einem Stromversorgungssystem verwendet und erfasst Anomalien. Das Stromversorgungssystem umfasst: eine erste Stromversorgungseinheit; eine zweite Stromversorgungseinheit; einen Strompfad, der als Pfad zur Übertragung von Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit dient; und ein Relais, das zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den Strompfad fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den Strompfad unterbrochen ist, umschaltbar ist. Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien umfasst eine erste Spannungserfassungseinheit, eine zweite Spannungserfassungseinheit, und eine Erfassungseinheit. Die erste Spannungserfassungseinheit ist eingerichtet, eine erste Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit des Strompfads zu erfassen. Die zweite Spannungserfassungseinheit ist eingerichtet, eine zweite Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit des Strompfads zu erfassen. Die Erfassungseinheit ist eingerichtet, anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung eine Anomalie zu erfassen, wenn sich das Relais in dem unterbrochenen Zustand befindet.
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Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 1 kann den Strompfad in die Seite der ersten Stromversorgungseinheit und die Seite der zweiten Stromversorgungseinheit trennen, indem das Relais in den unterbrochenen Zustand versetzt wird, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Spannung an der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit über das Relais auf die andere Seite des Strompfades ausbreitet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Erfassung der Spannung auf, vom Relais aus gesehen, beiden Seiten des Strompfades.
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Aspekt 2: Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien nach Aspekt 1 kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, das Relais zu steuern, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den unterbrochenen Zustand beizubehalten, wenn die Erfassungseinheit eine Anomalie erkennt.
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Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 2 kann auf einfache Weise Anomalien genau und ohne Zeitverzögerung erkennen, wenn eine Anomalie auf dem Strompfad auftritt.
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Aspekt 3: Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 1 oder 2 kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, das Relais zu steuern, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, den unterbrochenen Zustand beizubehalten, wenn die Erfassungseinheit eine Anomalie erkennt.
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Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 3 kann verhindern, dass sich eine Anomalie, die auf einer Seite des Strompfads aufgetreten ist, sich auf die andere Seite des Strompfads ausbreitet.
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Aspekt 4: Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 1 oder 2 kann ferner eine Steuereinheit aufweisen, die eingerichtet ist, das Relais zu steuern, wobei, wenn die Erfassungseinheit eine Anomalie erkennt, die Steuereinheit eingerichtet ist, zumindest entweder eine Benachrichtigung an eine externe Vorrichtung zu geben oder eine Speicheroperation durchzuführen, während der leitende Zustand beibehalten wird.
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Wenn eine Anomalie auf dem Strompfad auf einer Seite aufgetreten ist, aber der Strompfad auf dieser Seite weiterhin mit Strom versorgt werden muss, kann die in Aspekt 4 beschriebene Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien den Strompfad auf dieser einen Seite weiterhin mit Strom versorgen, indem das Relais im leitenden Zustand gehalten wird. Eine Ausgestaltung, in der eine Benachrichtigung an die externe Vorrichtung erfolgt, ermöglicht es, eine Benachrichtigung darüber zu geben, dass eine Seite des leitenden Pfads weiter mit elektrischer Energie versorgt wird, während auf dem leitenden Pfad auf dieser Seite eine Anomalie aufgetreten ist. Darüber hinaus speichert das Steuergerät Informationen, die anzeigen, dass der leitende Pfad auf einer Seite mit elektrischer Energie versorgt wird, obwohl auf dem leitenden Pfad auf dieser Seite eine Anomalie aufgetreten ist, wodurch die Historie des anormalen Zustands auf dem leitenden Pfad bei der Wartung leicht nachgeschaut bzw. referenziert werden kann.
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Aspekt 5: Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien nach einem der Aspekte 2 bis 4 kann ferner eine Fehlererfassungsvorrichtung aufweisen, die in der Lage ist, einen Fehlerzustand, bei dem das Relais in dem leitenden Zustand bleibt, während die Steuereinheit eine Steuerung durchführt, um das Relais in den unterbrochenen Zustand zu versetzen, und einen normalen Zustand zu erfassen, bei dem das Relais in dem unterbrochenen Zustand gehalten wird, während die Steuereinheit eine Steuerung durchführt, um das Relais in den unterbrochenen Zustand zu versetzen, wobei die Erfassungseinheit eingerichtet ist, unter der Bedingung, dass die Fehlererfassungsvorrichtung den normalen Zustand erfasst, anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung eine Anomalie zu erfassen, während die Steuereinheit eine Steuerung durchführt, um das Relais in den unterbrochenen Zustand zu versetzen.
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Die Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 5 kann Ausfälle des Relais von Anomalien auf dem Strompfad unterscheiden, so dass die Erfassungseinheit Anomalien auf dem Strompfad zuverlässiger erkennen kann.
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Aspekt 6: Ein Verfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung zum Erfassen von Anomalien wird in einem Stromversorgungssystem verwendet, um Anomalien zu erkennen. Das Stromversorgungssystem umfasst eine erste Stromversorgungseinheit; eine zweite Stromversorgungseinheit; einen Strompfad, der als Pfad zum Übertragen von Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit dient; und ein Relais, das zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den Strompfad fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den Strompfad unterbrochen ist, umschaltbar ist. Das Verfahren umfasst einen ersten Vorgang, einen zweiten Vorgang, einen dritten Vorgang und einen vierten Vorgang. Im ersten Vorgang schaltet eine Steuereinheit das Relais in den unterbrochenen Zustand um. Im zweiten Vorgang erfasst eine erste Spannungserfassungseinheit eine erste Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit des Strompfads, wobei der zweite Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang vorgenommen wird. Im dritten Vorgang erfasst eine zweite Spannungserfassungseinheit eine zweite Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit des Strompfads, wobei der dritte Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang vorgenommen wird. Im vierten Vorgang erfasst eine Erfassungseinheit anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung in dem unterbrochenen Zustand eine Anomalie, nachdem die zweite Operation und die dritte Operation ausgeführt worden sind.
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Das Verfahren zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 6 kann den Strompfad in die Seite der ersten Stromversorgungseinheit und die Seite der zweiten Stromversorgungseinheit trennen, indem das Relais in den unterbrochenen Zustand versetzt wird, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Spannung an der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit über das Relais auf die andere Seite des Strompfads ausbreitet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Erfassung der Spannung auf, vom Relais aus gesehen, beiden Seiten des Strompfades.
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Aspekt 7: Ein Programm zur Erfassung von Anomalien ist zur Verwendung in einem Stromversorgungssystem, das Folgendes aufweist: eine erste Stromversorgungseinheit; eine zweite Stromversorgungseinheit; einen Strompfad, der als Pfad zum Übertragen von Strom zwischen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit dient; und ein Relais, das zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den Strompfad fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den Strompfad unterbrochen ist, umschaltbar ist. Das Programm zur Erfassung von Anomalien umfasst:
- einen ersten Schritt, in dem das Relais veranlasst wird, eine Steuereinheit das Relais in den unterbrochenen Zustand umzuschalten;
- einen zweiten Schritt, in dem eine Erfassungseinheit veranlasst wird, anhand einer ersten Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit und einer zweiten Spannung auf, vom Relais aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit des Strompfads in dem unterbrochenen Zustand eine Anomalie zu erfassen.
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Das Programm zur Erfassung von Anomalien gemäß Aspekt 7 kann den Strompfad in die Seite der ersten Stromversorgungseinheit und die Seite der zweiten Stromversorgungseinheit trennen, indem das Relais in den unterbrochenen Zustand versetzt wird, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Spannung an der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit über das Relais auf die andere Seite des Strompfades ausbreitet. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Erfassung der Spannung auf beiden Seiten des Strompfades relativ zum Relais.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung
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Ausführungsform 1
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Ausgestaltung des Stromversorgungssystems
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1 zeigt ein Stromversorgungssystem 100, das mit einer Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien gemäß Ausführungsform 1 ausgestattet ist. Das Stromversorgungssystem 100 wird als Stromversorgung verwendet, um Verbraucher wie die Verbraucher 92 und 94, die in einem Fahrzeug installiert sind, zu betreiben. Das Stromversorgungssystem 100 umfasst eine erste Stromversorgungseinheit 90, eine zweite Stromversorgungseinheit 93, einen ersten Leitungspfad 1, der als Strompfad dient, einen zweiten Leitungspfad 2, der als Strompfad dient, ein Relais 10, und eine Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien.
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Die erste Stromversorgungseinheit 90 und die zweite Stromversorgungseinheit 93 sind als Gleichstrom-Stromversorgungen wie z.B. Lithium-Ionen-Batterien oder Bleibatterien eingerichtet. Die Ausgangsspannungen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93 betragen z.B. jeweils 12 V Ein Ende des ersten Stromversorgungspfads 1 ist elektrisch mit einem Anschluss mit hohem Potential der ersten Stromversorgungseinheit 90 verbunden. Der Verbraucher 92 ist ebenfalls elektrisch mit dem Ende des ersten Stromversorgungspfads 1 parallel zur ersten Stromversorgungseinheit 90 verbunden. Das andere Ende des ersten Leitungspfades 1 ist elektrisch mit einem Ende des Relais 10 verbunden. Ein Ende des zweiten Stromversorgungspfads 2 ist elektrisch mit einem Anschluss mit hohem Potential der zweiten Stromversorgungseinheit 93 verbunden. Der Verbraucher 94 ist elektrisch mit dem Ende des zweiten Stromversorgungspfads 2 parallel zur zweiten Stromversorgungseinheit 93 verbunden. Das andere Ende der zweiten Leiterbahn 2 ist elektrisch mit dem anderen Ende des Relais 10 verbunden. Der erste Stromversorgungspfad 1 und der zweite Stromversorgungspfad 2 sind Pfade zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93.
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In der vorliegenden Offenbarung bezieht sich „elektrisch verbunden sein“ vorzugsweise auf eine Ausgestaltung, in der beide verbundenen Elemente in einem leitenden Zustand (einem Zustand, in dem Strom geleitet werden kann) miteinander verbunden sind, so dass die Potentiale an den verbundenen Elementen gleich werden. Eine solche Ausgestaltung ist jedoch nicht zwingend. Beispielsweise kann sich „elektrisch verbunden sein“ auch auf eine Ausgestaltung beziehen, bei der die beiden verbundenen Elemente in einem leitenden Zustand über ein zwischen den beiden verbundenen Elementen angeordnetes elektrisches Bauteil verbunden sind.
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Der Verbraucher 92 kann ein elektrisches Bauteil sein, das in Betrieb ist, wenn es von der ersten Stromversorgungseinheit 90 mit elektrischer Energie versorgt wird. Der Verbraucher 94 hat die gleiche Ausgestaltung und Funktion wie der Verbraucher 92. Das Stromversorgungssystem 100 ist als ein System eingerichtet, in dem der Verbraucher 94 anstelle des Verbrauchers 92 betrieben wird, wenn eine Anomalie in dem Verbraucher 92 auftritt, so dass die Funktion des Verbrauchers 92 auch im Falle einer Anomalie des Verbrauchers 92 durch den Verbraucher 94 aufrechterhalten werden kann.
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Das Relais 10 ist zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93 angeordnet. Das Relais 10 schaltet zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem ein Stromfluss durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 unterbrochen ist. Wie in 2 dargestellt ist, umfasst das Relais 10 eine erste Relaiseinheit 10C und eine zweite Relaiseinheit 10F, die elektrisch parallel geschaltet sind. Die erste Relaiseinheit 10C besteht aus zwei Schaltelementen 10A und 10B, die in entgegengesetzten Orientierungen bzw. Ausrichtungen in Reihe geschaltet sind. Auch die zweite Relaiseinheit 10F besteht aus zwei Schaltelementen 10D und 10E, die in entgegengesetzten Orientierungen bzw. Ausrichtungen in Reihe geschaltet sind.
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Ausführungsform 1 zeigt als typisches Beispiel den Fall, dass sowohl die erste Relaiseinheit 10C als auch die zweite Relaiseinheit 10F aus jeweils zwei n-Kanal-MOSFETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) ist. Falls beide Schaltelemente 10A und 10B der ersten Relaiseinheit 10C als N-Kanal-MOSFET gebildet sind, sind die jeweiligen Sources dieser Schaltelemente 10A und 10B über einen ersten Zwischenleitungspfad 4 elektrisch miteinander verbunden. Der Drain des Schaltelements 10A ist mit einem Ende des ersten Leitungspfads 1 verbunden, und der Drain des Schaltelements 10B ist mit dem zweiten Leitungspfad 2 verbunden. Der erste Zwischenleitungspfad 4 ist über eine erste Signalleitung 21 elektrisch mit einer Fehlererfassungsvorrichtung 30A verbunden.
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Falls die Schaltelemente 10D und 10E der zweiten Relaiseinheit 10F beide als N-Kanal-MOSFET ausgebildet sind, sind die jeweiligen Sources dieser Schaltelemente 10D und 10E über einen zweiten Zwischenleitungspfad 5 elektrisch miteinander verbunden. Der Drain des Schaltelements 10D ist mit einem Ende des ersten Leitungspfads 1 verbunden, und der Drain des Schaltelements 10E ist mit dem zweiten Leitungspfad 2 verbunden. Der zweite Zwischenleitungspfad 5 ist über eine zweite Signalleitung 22 elektrisch mit der Fehlererfassungsvorrichtung 30A verbunden. Auf diese Weise können die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F eine Ausgestaltung aufweisen, bei der die beiden MOSFETs in einem sogenannten Face-to-Face-Zustand in Reihe angeordnet sind (d.h. eine Anordnung, bei der ihre Body-Dioden in entgegengesetzten Orientierungen angeordnet sind).
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Die Gates der Schaltelemente 10A, 10B, 10D, und 10E sind elektrisch jeweils mit einer Steuereinheit 30 verbunden. Genauer gesagt sind die Gates der Schaltelemente 10A und 10B über eine erste Leitung 6 elektrisch mit der Steuereinheit 30 verbunden. Und die Gates der Schaltelemente 10D und 10B sind über eine zweite Leitung 7 elektrisch mit der Steuereinheit 30 verbunden. Diese Ausgestaltung ermöglicht es der Steuereinheit 30, die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F getrennt voneinander anzusteuern.
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Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien
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Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien umfasst eine erste Spannungserfassungseinheit 50, eine zweite Spannungserfassungseinheit 51, die Steuereinheit 30, die Fehlererfassungsvorrichtung 30A und eine Erfassungseinheit 30B.
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Die erste Spannungserfassungseinheit 50 ist im ersten Leitungspfad 1 vorgesehen, der ein Strompfad ist, der sich vom Relais 10 aus gesehen auf der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 befindet. Die erste Spannungserfassungseinheit 50 erfasst eine erste Spannung V1 an einer vorbestimmten Position im ersten Leitungspfad 1 (vom Relais 10 aus gesehen an einer Position auf der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90) und gibt einen der ersten Spannung V1 entsprechenden Erfassungswert an die Erfassungseinheit 30B aus. Die Erfassungseinheit 30B ist in der Lage, anhand des von der ersten Spannungserfassungseinheit 50 eingegebenen Erfassungswertes, einen Spannungswert an der vorbestimmten Position im ersten Leitungspfad 1 zu erkennen.
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Die zweite Spannungserfassungseinheit 51 ist auf dem zweiten Leitungspfad 2 vorgesehen, der ein Strompfad ist, der sich vom Relais 10 aus gesehen auf der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93 befindet. Die zweite Spannungserfassungseinheit 51 erfasst eine zweite Spannung V2 an einer vorbestimmten Position im zweiten Leitungspfad 2 (vom Relais 10 aus gesehen einer Position auf der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93) und gibt einen der zweiten Spannung V2 entsprechenden Erfassungswert an die Erfassungseinheit 30B ab. Die Erfassungseinheit 30B ist in der Lage, anhand des von der zweiten Spannungserfassungseinheit 51 eingegebenen Erfassungswertes, einen Spannungswert an der vorbestimmten Position im zweiten Leitungspfad 2 zu erkennen.
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Die Steuereinheit 30 ist beispielsweise im Wesentlichen als Mikrocomputer ausgestaltet und hat einen Prozessor wie eine CPU (Central Processing Unit), Speicher wie einen ROM-Speicher (Read Only Memory) oder einen RAM-Speicher (Random Access Memory), einen A/D-Wandler und dergleichen. Die Steuereinheit 30 führt eine Einschaltsteuerung durch, indem es an die Gates der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E über den ersten Draht 6 und den zweiten Draht 7 ein Einschaltsignal Son gibt. Dadurch wird das Relais 10 (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) eingeschaltet und geht in einen leitenden Zustand über, in dem ein Strom zwischen dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 fließen kann. Die Steuereinheit 30 führt eine Aus-Steuerung durch, indem es in die Gates der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E über den ersten Draht 6 und den zweiten Draht 7 ein Aus-Signal Soff eingibt. Dadurch wird das Relais 10 (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) ausgeschaltet und geht in einen unterbrochenen Zustand über. Im unterbrochenen Zustand lässt das Relais 10 in beide Richtungen keinen Strom fließen (d. h. weder zum ersten Leitungspfad 1 hin oder noch zum zweiten Leitungspfad 2 hin), und der Stromfluss zwischen dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 ist in diesem Zustand vollständig unterbrochen. Das heißt, die Steuereinheit 30 ist in der Lage, das Relais 10 zu steuern.
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Die Steuereinheit 30 ist auch in der Lage, die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E des Relais 10 periodisch zwischen dem leitenden Zustand und dem unterbrochenen Zustand umzuschalten, wenn kein Kurzschlussfehler oder Unterbrechungsfehler im Relais 10 aufgetreten ist.
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Die Fehlererfassungsvorrichtung 30Aist beispielsweise in der Steuereinheit 30 vorgesehen. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30Aist in der Lage, Fehler bzw. Defekte der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E des Relais 10 zu erkennen. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A führt einen Fehlererfassungsvorgang durch, wenn ein Startschalter (nicht dargestellt; z. B. Zündschalter) eingeschaltet wird. Der Fehlererfassungsvorrichtung 30A wird über die erste Signalleitung 21 eine dritte Spannung V3 zugeführt, die die Spannung auf dem ersten Zwischenleitungspfad 4 ist, und über die zweite Signalleitung 22 eine vierte Spannung V4 zugeführt, die die Spannung auf dem zweiten Zwischenleitungspfad 5 ist.
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Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A erkennt Fehler der Schaltelemente 10A und 10B anhand des Ein/Aus-Steuerzustands der Schaltelemente 10A und 10B und der dritten Spannung V3, während sie die Steuereinheit 30 veranlasst, die Schaltelemente 10D und 10E einzuschalten. Zum Beispiel führt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A eine Unterbrechungsfehlerverarbeitung durch, um einen Unterbrechungsfehler der Schaltelemente 10A und 10B basierend auf der dritten Spannung V3 zu erkennen. Ein Unterbrechungsfehler bezieht sich auf einen Fehler, bei dem ein Schaltelement nicht von Aus auf Ein schaltet. Wenn die dritte Spannung V3 nicht gleich der Spannung im ersten Leitungspfad 1 oder dem zweiten Leitungspfad 2 ist, obwohl ein Einschaltsignal Son von der Steuereinheit 30 an die Schaltelemente 10A und 10B ausgegeben wird, stellt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A fest, dass ein Unterbrechungsfehler in den beiden Schaltelementen 10A und 10B aufgetreten ist. Dieser Zustand ist ein Fehlerzustand, bei dem das Relais 10 im unterbrochenen Zustand bleibt, wenn die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den leitenden Zustand zu versetzen. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A erkennt somit einen Unterbrechungsfehler der Schaltelemente 10Aund 10B. Wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A beispielsweise einen Unterbrechungsfehler der Schaltelemente 10Aund 10B erkennt, gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A ein Unterbrechungsfehlersignal Sop an die Erfassungseinheit 30B aus.
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Wenn das Einschaltsignal Son von der Steuereinheit 30 an die Schaltelemente 10A und 10B ausgegeben wird, erkennt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A keinen Unterbrechungsfehler der Schaltelemente 10A und 10B, wenn die dritte Spannung V3 gleich der Spannung im ersten Leitungspfad 1 oder dem zweiten Leitungspfad 2 ist. Dieser Zustand ist ein normaler Zustand, in dem das Relais 10 im leitenden Zustand gehalten wird, während die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den leitenden Zustand zu versetzen. In diesem Fall gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A kein Unterbrechungsfehlersignal Sop an die Erfassungseinheit 30B aus.
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Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A führt auch eine Kurzschlussfehlererfassungsverarbeitung durch, um einen Kurzschlussfehler der Schaltelemente 10A und 10B basierend auf der dritten Spannung V3 zu erkennen. Ein Kurzschlussfehler bezieht sich auf einen Fehler, bei dem ein Schaltelement nicht von EIN auf AUS schaltet. Wenn die dritte Spannung V3 gleich der Spannung im ersten Leitungspfad 1 oder dem zweiten Leitungspfad 2 ist, obwohl ein Aus-Signal Soff von der Steuereinheit 30 an die Schaltelemente 10A und 10B ausgegeben wird, stellt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A fest, dass ein Kurzschlussfehler im Schaltelement 10A und/oder 10B aufgetreten ist. Bei diesem Zustand handelt es sich um einen Fehlerzustand, bei dem das Relais 10 im leitenden Zustand bleibt, obwohl die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A erkennt somit einen Kurzschlussfehler in den Schaltelementen 10A und 10B. Wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A beispielsweise einen Kurzschlussfehler der Schaltelemente 10A und/oder 10B erkennt, gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A ein Kurzschlussfehlersignal Ssh an die Erfassungseinheit 30B aus.
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Wenn das Aus-Signal Soff von der Steuereinheit 30 an die Schaltelemente 10A und 10B ausgegeben wird, erkennt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A keinen Kurzschlussfehler in den Schaltelementen 10A und 10B, wenn die dritte Spannung V3 nicht gleich der Spannung im ersten Leitungspfad 1 oder dem zweiten Leitungspfad 2 ist. Dieser Zustand ist ein normaler Zustand, in dem das Relais 10 im unterbrochenen Zustand bleibt, während die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen. In diesem Fall gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A kein Kurzschlussfehlersignal Ssh an die Erfassungseinheit 30B aus. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30Akann somit erkennen, ob das Relais 10 Fehlerzustand oder im normalen Zustand ist.
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Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A erkennt Fehler der Schaltelemente 10D und 10E anhand des Ein/Aus-Steuerzustands der Schaltelemente 10D und 10E und der vierten Spannung V4, während sie die Steuereinheit 30 veranlasst, die Schaltelemente 10A und 10B einzuschalten. Das Verfahren zum Erkennen von Fehlern der Schaltelemente 10D und 10E ist das gleiche wie das oben beschriebene Verfahren zum Erkennen von Fehlern der Schaltelemente 10A und 10B, so dass auf eine Beschreibung davon verzichtet wird. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A gibt bei der Erfassung eines Kurzschlussfehlers der Schaltelemente 10D und 10E das Kurzschlussfehlersignal Ssh an die Erfassungseinheit 30B aus, und gibt bei der Erfassung eines Unterbrechungsfehlers der Schaltelemente 10D und 10E das Unterbrechungsfehlersignal Sop an die Erfassungseinheit 30B aus.
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Die Erfassungseinheit 30B ist zum Beispiel in der Steuereinheit 30 vorgesehen. In die Erfassungseinheit 30B werden die erste Spannung V1 im ersten Leitungspfad 1 und die zweite Spannung V2 im zweiten Leitungspfad 2 von der ersten Spannungserfassungseinheit 50 und der zweiten Spannungserfassungseinheit 51 eingegeben. Die Erfassungseinheit 30B erkennt eine Anomalie anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung, wenn die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen, unter der Bedingung, dass die Fehlererfassungsvorrichtung 30A den normalen Zustand erkannt hat. Anhand der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 erkennt die Erfassungseinheit 30B Anomalien wie Erdschlüsse bzw. Erdungsfehler, die auf dem ersten Stromversorgungspfad 1 oder dem zweiten Stromversorgungspfad 2 auftreten, die Trennung der ersten Stromversorgungseinheit 90 vom ersten Stromversorgungspfad 1 und die Trennung der zweiten Stromversorgungseinheit 93 vom zweiten Stromversorgungspfad 2.
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Genauer gesagt, wenn die Differenz zwischen der ersten Spannung V1, die von der ersten Spannungserfassungseinheit 50 eingegeben wird, und der Ausgangsspannung (12 V) der ersten Stromversorgungseinheit 90 mindestens einen vorbestimmten Schwellwert beträgt, erkennt die Erfassungseinheit 30B, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet (d.h. eine Anomalie wird erkannt). Wenn die Differenz zwischen der ersten Spannung V1, die von der ersten Spannungserfassungseinheit 50 eingegeben wird, und der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 90 kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, erkennt die Erfassungseinheit 30B, dass sich der Strompfad im normalen Zustand befindet (d.h. es wird keine Anomalie erkannt).
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Wenn die Differenz zwischen der von der zweiten Spannungserfassungseinheit 51 eingegebenen zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung (12 V) der zweiten Stromversorgungseinheit 93 mindestens einen vorbestimmten Schwellwert beträgt, erkennt die Erfassungseinheit 30B, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet (d. h. eine Anomalie wird erkannt). Und wenn die Differenz zwischen der von der zweiten Spannungserfassungseinheit 51 eingegebenen zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungseinheit 93 unter dem vorbestimmten Schwellwert liegt, dann erkennt die Erfassungseinheit 30B, dass sich der Strompfad im normalen Zustand befindet (d. h. keine Anomalie wird erkannt).
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Betrieb der Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien
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Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Verfahren zur Erfassung von Anomalien beschrieben, mit dem die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien eine Anomalie erkennt.
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Zunächst wird der Startschalter eingeschaltet (Ja in Schritt S1). Dann geht die Verarbeitung zu Schritt S2 über, und die Fehlererfassungsvorrichtung 30A führt einen Fehlererfassungsvorgang durch (zur Erfassung von Unterbrechungsfehlern und Erfassung von Kurzschlussfehlern). Wenn der Startschalter in Schritt S1 nicht eingeschaltet wird (Nein in Schritt S1), endet die in 3 dargestellte Verarbeitung.
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Wenn in Schritt S2 die Fehlererfassungsvorrichtung 30A keinen Kurzschlussfehler oder Unterbrechungsfehler eines der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E erkennt (Ja in Schritt S2), gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A weder das Kurzschlussfehlersignal Ssh noch das Unterbrechungsfehlersignal Sop an die Erfassungseinheit 30B aus. Dann fährt die Verarbeitung mit Schritt S3 fort, und die Steuereinheit 30 beginnt, abwechselnd das Einschaltsignal Son und das Ausschaltsignal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E des Relais 10 in jeder vorbestimmten Periode auszugeben. Die Steuereinheit 30 schaltet somit das Relais 10 periodisch zwischen dem leitenden Zustand und dem unterbrochenen Zustand um.
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In Schritt S3 führt die Steuereinheit 30 also periodisch und abwechselnd einen ersten Vorgang aus, in dem die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E des Relais 10 in den unterbrochenen Zustand umgeschaltet werden, und einen Vorgang, in dem die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E in den leitenden Zustand geschaltet werden. Der erste Vorgang ist ein Zustand, in dem die Steuereinheit 30 eine Aus-Steuerung durchführt, und das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E ausgibt. Somit ist jedes der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E im unterbrochenen Zustand mit einer Unterbrechung zwischen Source und Drain. Der „leitende Vorgang“ ist ein Zustand, in dem die Steuereinheit 30 eine Einschaltsteuerung durchführt, und das Einschaltsignal Son an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E ausgibt. Somit ist jedes der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E im leitenden Zustand mit Leitfähigkeit zwischen Source und Drain.
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Wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A in Schritt S2 einen Kurzschlussfehler bei einem der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E erkennt (Nein in Schritt S2), gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A das Kurzschlussfehlersignal Ssh an die Erfassungseinheit 30B aus. Damit endet die Verarbeitung in 3. Wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A in Schritt S2 einen Unterbrechungsfehler erkennt, gibt die Fehlererfassungsvorrichtung 30A das Unterbrechungsfehlersignal Sop an die Erfassungseinheit 30B aus und beendet die Verarbeitung in 3. Die Erfassungseinheit 30B führt keine Anomalieerfassung durch, wenn ihr das Kurzschlussfehlersignal Ssh oder das Unterbrechungsfehlersignal Sop zugeführt wird. Das heißt, wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A einen Kurzschlussfehler im Relais 10 erkannt hat (d. h. das Relais 10 schaltet ein, während die Aussteuerung durchgeführt wird), führt die Erfassungseinheit 30B keine Anomalieerfassung durch. Es ist zu beachten, dass die Erfassungseinheit 30B auch so eingerichtet werden kann, dass sie eine Anomalieerfassung durchführt, wenn entweder in der ersten Relaiseinheit 10C oder in der zweiten Relaiseinheit 10F ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist und kein Fehler in der jeweils anderen Relaiseinheit aufgetreten ist.
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In Schritt S4 wird bestimmt, ob die Steuereinheit 30 den ersten Vorgang ausführt oder nicht. Wenn die Steuereinheit in Schritt S4 den ersten Vorgang nicht ausführt (d.h. in einem Zustand der Durchführung der Ein-Steuerung zur Ausgabe des Ein-Signals Son an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D, 10E; Nein in Schritt S4), endet die Verarbeitung in 3.
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Wenn die Steuereinheit 30 in Schritt S4 eine Aus-Steuerung durchführt, um das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E auszugeben (Ja in Schritt S4), wird die Verarbeitung mit Schritt S5 fortgesetzt. In Schritt S5 führt die erste Spannungserfassungseinheit 50 einen zweiten Vorgang aus, um die erste Spannung V1 im ersten Leitungspfads 1 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 zu erfassen. Genauer gesagt, erfasst die erste Spannungserfassungseinheit 50 im zweiten Vorgang die erste Spannung V1 an einer vorbestimmten Position auf dem ersten Leitungspfad 1 (eine Position auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90) und gibt einen Erfassungswert, der der ersten Spannung V1 entspricht, an die Erfassungseinheit 30B.
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Als nächstes geht die Verarbeitung zu Schritt S6 über. Nach dem ersten Vorgang führt die zweite Spannungserfassungseinheit 51 einen dritten Vorgang durch, um die zweite Spannung V2 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93 im zweiten Stromversorgungspfad 2 zu erfassen. Genauer gesagt, erfasst im dritten Vorgang die zweite Spannungserfassungseinheit 51 die zweite Spannung V2 an einer vorbestimmten Position auf dem zweiten Leitungspfad 2 (vom Relais 10 aus gesehen auf der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93) und gibt einen Erfassungswert, der der zweiten Spannung V2 entspricht, an die Erfassungseinheit 30B.
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Als nächstes geht die Verarbeitung zu Schritt S7 über, nachdem der zweite Vorgang und der dritte Vorgang ausgeführt wurden, und die Erfassungseinheit 30B führt einen vierten Vorgang aus, um eine Anomalie anhand der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 im unterbrochenen Zustand zu erfassen. Unter der Bedingung, dass die Fehlererfassungsvorrichtung 30A in Schritt S2 den normalen Zustand detektiert hat, detektiert die Erfassungseinheit 30B in Schritt S7 eine Anomalie anhand der ersten Spannung und der zweiten Spannung, wenn die Steuereinheit 30 in Schritt S4 die Steuerung durchgeführt hat, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen. Die Verarbeitung geht weiter zu Schritt S8, wenn die Erfassungseinheit 30B in Schritt S7 feststellt, dass die Differenz zwischen der ersten Spannung V1 und der Ausgangsspannung (12 V) der ersten Stromversorgungseinheit 90 größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist, oder die Differenz zwischen der zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung (12 V) der zweiten Stromversorgungseinheit 93 größer oder gleich einem vorbestimmten Schwellwert ist (Ja in Schritt S7). In Schritt S8 stellt die Erfassungseinheit 30B fest, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet (d. h. sie erkennt eine Anomalie). Die Steuereinheit 30 gibt dann kontinuierlich das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E aus. Das heißt, die Steuereinheit 30 hält den unterbrochenen Zustand aufrecht, falls die Erfassungseinheit 30B eine Anomalie erkannt hat. Dann endet die Verarbeitung in 3.
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Die Verarbeitung fährt mit Schritt S9 fort, wenn die Erfassungseinheit 30B feststellt, dass die Differenz zwischen der ersten Spannung V1 und der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 90 kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist, und die Differenz zwischen der zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung der zweiten Stromversorgungseinheit 93 kleiner als der vorbestimmte Schwellwert ist (Nein in Schritt S7). In Schritt S9 stellt die Erfassungseinheit 30B fest, dass sich der Strompfad im normalen Zustand befindet (d. h. sie erkennt keine Anomalie). Daraufhin gibt die Steuereinheit 30 das Ein-Signal Son an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E aus. Das heißt, die Steuereinheit 30 schaltet das Relais 10 vom unterbrochenen Zustand in den leitenden Zustand, wenn die Erfassungseinheit 30B keine Anomalie auf dem Strompfad feststellt. Dann endet die Verarbeitung in 3.
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Beispiel für einen Vorgang, der von einer Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien durchgeführt wird
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Ein Beispiel für einen Vorgang, der von der Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien durchgeführt wird, wird unter Bezugnahme auf 4 und weitere Figuren beschrieben.
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Wenn die Fehlererfassungsvorrichtung 30A keinen Fehler der Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E erkannt hat, beginnt die Steuereinheit 30, in jeder vorbestimmten Periode abwechselnd das Ein-Signal Son und das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E auszugeben.
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Wie in 4 gezeigt, schaltet die Steuereinheit 30 zum Zeitpunkt T1 das an die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) ausgegebene Signal von dem Ein-Signal Son auf das Aus-Signal Soff um. Zwischen der Zeit T1 und der Zeit T2 gibt die Steuereinheit 30 kontinuierlich das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E aus. Von der Zeit T1 bis zur Zeit T2 befindet sich das Relais 10 im unterbrochenen Zustand, in dem der Stromfluss durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 unterbrochen ist (Ja in Schritt S4 in 3). Von der Zeit T1 bis zur Zeit T2 führt die Erfassungseinheit 30B den zweiten bis vierten Vorgang aus und bestimmt, ob der Strompfad im anormalen Zustand oder im normalen Zustand ist (Schritte S5 bis S9 in 3).
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Zwischen dem Zeitpunkt T1 und dem Zeitpunkt T2 ist die erste Spannung V1 auf dem ersten Stromversorgungspfad 1 gleich der Ausgangsspannung (12 V) an der ersten Stromversorgungseinheit 90, und die zweite Spannung V2 auf dem zweiten Stromversorgungspfad 2 ist gleich der Ausgangsspannung (12 V) an der zweiten Stromversorgungseinheit 93. Das heißt, die Differenz zwischen der ersten Spannung V1 und der Ausgangsspannung an der ersten Stromversorgungseinheit 90 ist kleiner als der vorbestimmte Schwellwert, und die Differenz zwischen der zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung an der zweiten Stromversorgungseinheit 93 ist kleiner als der vorbestimmte Schwellwert (Nein in Schritt S7 in 3). In diesem Fall bestimmt die Erfassungseinheit 30B, dass sich der Strompfad im normalen Zustand befindet (Schritt S9 in 3).
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Als nächstes schaltet die Steuereinheit 30 zum Zeitpunkt T2 das an die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) ausgegebene Signal vom Aus-Signal Soff zum Ein-Signal Son um. Vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T3 befindet sich das Relais 10 somit im leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 fließen kann („Nein“ in Schritt S4 in 3). Dementsprechend führt die Erfassungseinheit 30B vom Zeitpunkt T2 bis zum Zeitpunkt T3 den zweiten bis vierten Vorgang nicht aus. Das heißt, wenn sich das Relais 10 im leitenden Zustand befindet, bestimmt die Erfassungseinheit 30B nicht, ob sich der Strompfad im anormalen Zustand oder im normalen Zustand befindet.
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Als nächstes schaltet die Steuereinheit 30 zum Zeitpunkt T3 wieder das an die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) ausgegebene Signal vom Ein-Signal Son auf das Aus-Signal Soff. Zwischen der Zeit T3 und der Zeit T4 gibt die Steuereinheit 30 kontinuierlich das Aus-Signal Soff an die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E aus. Von Zeitpunkt T3 bis zum Zeitpunkt T4 befindet sich das Relais 10 also im unterbrochenen Zustand, in dem der Stromfluss durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 unterbrochen ist (Ja in Schritt S4 in 3). Vom Zeitpunkt T3 bis zum Zeitpunkt T4 führt die Erfassungseinheit 30B den zweiten bis vierten Vorgang aus und bestimmt, ob der Strompfad im anormalen Zustand oder im normalen Zustand ist (Schritte S5 bis S9 in 3).
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Zum Zeitpunkt T3 ändert sich die erste Spannung V1 auf dem ersten Stromversorgungspfad 1 von der Spannung, die der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 90 entspricht, auf 0 V Die zweite Spannung V2 auf dem zweiten Stromversorgungspfad 2 bleibt unverändert bei der Spannung, die der Ausgangsspannung (12 V) der zweiten Stromversorgungseinheit 93 entspricht. Damit ist die Differenz zwischen der ersten Spannung V1 und der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 90 größer oder gleich dem vorbestimmten Schwellwert, und die Differenz zwischen der zweiten Spannung V2 und der Ausgangsspannung an der zweiten Stromversorgungseinheit 93 ist kleiner als der vorbestimmte Schwellwert (Ja in Schritt S7 in 3). Daher stellt die Erfassungseinheit 30B fest, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet (Schritt S8 in 3). Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien stellt somit eine Anomalie auf dem Strompfad fest. Nach der Zeit T4 gibt die Steuereinheit 30 kontinuierlich das Aus-Signal Soff an die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F (Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E) aus. Dadurch wird verhindert, dass sich eine auf der ersten Leitungspfadseite aufgetretene Anomalie auf die zweite Leitungspfadseite ausbreitet.
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Als nächstes werden die Wirkungen der vorliegenden Ausgestaltung erläutert.
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Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien der vorliegenden Offenbarung wird in dem Stromversorgungssystem 100 eingesetzt und erfasst Anomalien. Das Stromversorgungssystem 100 umfasst eine erste Stromversorgungseinheit 90, eine zweite Stromversorgungseinheit 93, einen ersten Stromversorgungspfad 1, einen zweiten Stromversorgungspfad 2 und ein Relais 10. Der erste Stromversorgungspfad 1 und der zweite Stromversorgungspfad 2 sind Pfade zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93. Das Relais 10 schaltet zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand, in dem der Stromfluss durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 unterbrochen ist. Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien umfasst eine erste Spannungserfassungseinheit 50, eine zweite Spannungserfassungseinheit 51 und eine Erfassungseinheit 30B. Die erste Spannungserfassungseinheit 50 erfasst die erste Spannung V1 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 des ersten Leitungspfads 1 und des zweiten Leitungspfads 2. Die zweite Spannungserfassungseinheit 51 erfasst die zweite Spannung V2 an der zweiten Stromversorgungseinheit 93 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite des ersten Leitungspfads 1 und des zweiten Leitungspfads 2. Die Erfassungseinheit 30B erfasst eine Anomalie anhand der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2, wenn sich das Relais 10 im unterbrochenen Zustand befindet.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können der erste Leitungspfad 1 und der zweite Leitungspfad 2 auf der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 bzw. auf der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93 voneinander getrennt werden, indem das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand versetzt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich die Spannung an der ersten Stromversorgungseinheit 90 oder der zweiten Stromversorgungseinheit 93 nicht auf den Strompfad auf der anderen Seite des Relais 10 ausbreitet. Dadurch ist es möglich, die Spannung auf dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 auf den jeweiligen Seiten des Relais 10 vorteilhaft zu erfassen.
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Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Steuereinheit 30, die das Relais 10 steuert, und die Steuereinheit 30 schaltet das Relais 10 periodisch zwischen dem leitenden Zustand und dem unterbrochenen Zustand um. Gemäß dieser Ausgestaltung kann eine Anomalie einfach und ohne Zeitverzögerung ab dem Zeitpunkt des Auftretens der Anomalie auf dem ersten Leitungspfad 1 oder dem zweiten Leitungspfad 2 erkannt werden.
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Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Steuereinheit 30, die das Relais 10 steuert, und die Steuereinheit 30 hält den unterbrochenen Zustand aufrecht, wenn die Erfassungseinheit 30B eine Anomalie erfasst. Gemäß dieser Ausgestaltung wird verhindert, dass eine Anomalie, die auf dem Strompfad auf einer Seite aufgetreten ist, sich auf den Strompfad auf der anderen Seite ausbreitet.
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Die Vorrichtung 70 zur Erfassung von Anomalien der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Fehlererfassungsvorrichtung 30A. Die Fehlererfassungsvorrichtung 30A kann einen Fehlerzustand und einen normalen Zustand erfassen. „Fehlerzustand“ bezieht sich auf einen Zustand, in dem das Relais 10 in dem leitenden Zustand bleibt, während die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen. „Normaler Zustand“ bezieht sich auf einen Zustand, in dem das Relais 10 im unterbrochenen Zustand gehalten wird, während die Steuereinheit 30 die Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen. Die Erfassungseinheit 30B erfasst eine Anomalie anhand der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2, während die Steuereinheit 30 eine Steuerung durchführt, um das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand zu versetzen, unter der Bedingung, dass die Fehlererfassungsvorrichtung 30A den normalen Zustand erfasst. Gemäß dieser Ausgestaltung können Fehler des Relais 10 und Anomalien auf dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 getrennt erfasst werden, wodurch die Erfassungseinheit 30B Anomalien auf dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 zuverlässiger erfassen kann.
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Das Verfahren zur Erfassung von Anomalien der vorliegenden Offenbarung wird in einem Stromversorgungssystem 100 verwendet und erkennt Anomalien. Das Stromversorgungssystem 100 umfasst eine erste Stromversorgungseinheit 90, eine zweite Stromversorgungseinheit 93, einen ersten Stromversorgungspfad 1, einen zweiten Stromversorgungspfad 2 und ein Relais 10. Der erste Stromversorgungspfad 1 und der zweite Stromversorgungspfad 2 sind Pfade zur Übertragung von elektrischer Energie zwischen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93. Das Relais 10 schaltet zwischen einem leitenden Zustand, in dem ein Strom durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 fließen kann, und einem unterbrochenen Zustand um, in dem der Stromfluss durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 unterbrochen ist. Das Verfahren zur Erfassung von Anomalien umfasst einen ersten Vorgang, einen zweiten Vorgang, einen dritten Vorgang und einen vierten Vorgang. Im ersten Vorgang schaltet die Steuereinheit 30 das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand. Im zweiten Vorgang, der nach dem ersten Vorgang durchgeführt wird, erfasst die erste Spannungserfassungseinheit 50 die erste Spannung V1 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 des ersten Leitungspfads 1 und des zweiten Leitungspfads 2. Im dritten Vorgang, der nach dem ersten Vorgang durchgeführt wird, erfasst die zweite Spannungserfassungseinheit 51 die zweite Spannung V2 an der zweiten Stromversorgungseinheit 93 auf, vom Relais 10 aus gesehen, der Seite des ersten Stromversorgungspfads 1 und des zweiten Stromversorgungspfads 2. Im vierten Vorgang, der durchgeführt wird, nachdem der zweite Vorgang und der dritte Vorgang ausgeführt worden sind, detektiert die Erfassungseinheit 30B eine Anomalie basierend auf der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 im unterbrochenen Zustand.
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Gemäß dieser Ausgestaltung können der erste Leitungspfad 1 und der zweite Leitungspfad 2 auf der Seite der ersten Stromversorgungseinheit 90 bzw. auf der Seite der zweiten Stromversorgungseinheit 93 voneinander getrennt werden, indem das Relais 10 in den unterbrochenen Zustand versetzt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass sich die Spannung an der ersten Stromversorgungseinheit 90 oder der zweiten Stromversorgungseinheit 93 auf den Strompfad auf der anderen Seite des Relais 10 ausbreitet. Dadurch ist es möglich, die Spannung auf dem ersten Leitungspfad 1 und dem zweiten Leitungspfad 2 auf den jeweiligen Seiten des Relais 10 vorteilhaft zu erfassen.
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Andere Ausführungsformen
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Es ist zu beachten, dass die hier offenbare Ausführungsformen in jeder Hinsicht beispielhaft sind und nicht als einschränkend angesehen werden sollen. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch die hier offenbarte Ausführungsform begrenzt, sondern soll auch alle Modifikationen umfassen, die innerhalb der Bedeutung und des Umfangs der Ansprüche möglich sind.
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In Ausführungsform 1 hält die Steuereinheit 30 den unterbrochenen Zustand aufrecht, wenn die Erfassungseinheit 30B eine Anomalie erkennt, aber die Steuereinheit kann alternativ auch eine Benachrichtigung an eine externe Vorrichtung geben und einen Speicherung durchführen, während der leitende Zustand aufrechterhalten wird, wenn die Erfassungseinheit eine Anomalie erkennt. Genauer gesagt, wenn die Erfassungseinheit 30B eine Anomalie erkennt, gibt eine Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien 170 ein Benachrichtigungssignal N, das anzeigt, dass die Erfassungseinheit eine Anomalie erkannt hat, von der Steuereinheit 130 an eine externe Steuereinheit 200 aus, wie in 5 gezeigt. Wenn die externe ECU 200 das Benachrichtigungssignal N empfängt, erzeugt eine Meldeeinheit 200A, die mit der externen ECU 200 verbunden ist, einen Ton. Die Meldeeinheit 200A ist z.B. ein Summer, ein Lautsprecher oder ähnliches. Der Benutzer des Fahrzeugs wird so darüber informiert, dass sich ein Strompfad in einem anormalen Zustand befindet. Ferner veranlasst die Erfassungseinheit 30B zu diesem Zeitpunkt den RAM-Speicher 130C o.ä. der Steuereinheit 130, eine Anomalieinformation M zu speichern, die anzeigt, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet. Die Meldeeinheit kann alternativ auch eine LED sein kann. In diesem Fall leuchtet die Meldeeinheit, wenn ein Benachrichtigungssignal in die externe Steuereinheit eingegeben wird, und die Meldeeinheit, die mit der externen Steuereinheit verbunden ist, leuchtet.
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Zum Beispiel schaltet die Steuereinheit 130 zum Zeitpunkt T11 das an die erste Relaiseinheit 10C und die zweiten Relaiseinheit 10F ausgegebene Signal von dem Ein-Signal Son auf das Aus-Signal Soff um, wie in 6 gezeigt. Wenn sich die erste Spannung V1 zu diesem Zeitpunkt von der Spannung, die der Ausgangsspannung der ersten Stromversorgungseinheit 90 entspricht, auf 0 V ändert, bestimmt die Erfassungseinheit 30B vom Zeitpunkt T11 bis zum Zeitpunkt T12, dass sich der Strompfad in einem anormalen Zustand befindet. Daraufhin schaltet die Steuereinheit 130 zum Zeitpunkt T12 das an die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F ausgegebene Signal vom Aus-Signal Soff zum Ein-Signal Son um. Damit kann ein Strom durch den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 fließen. In diesem Fall wird beispielsweise ein Widerstandsbauteil zwischen den ersten Leitungspfad 1 und den zweiten Leitungspfad 2 geschaltet. So kann ein Strom von der Seite des zweiten Leitungspfads 2 zur Seite des ersten Leitungspfads 1 fließen, ohne dass die zweite Spannung V2 am zweiten Leitungspfad 2 auf 0 V abfällt.
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Gemäß dieser Ausgestaltung ist es möglich, wenn auf dem Strompfad auf einer Seite eine Anomalie aufgetreten ist, aber der Strompfad auf dieser Seite immer noch mit Strom versorgt werden muss, den Strompfad auf der einen Seite weiterhin mit Strom zu versorgen, indem das Relais in einem leitenden Zustand gehalten wird. Durch Ausgabe des Meldesignals N an die externe ECU 200 ist es ferner möglich, unter Verwendung der Meldeeinheit 200Aeine Meldung zu geben, dass der einseitige Leitungspfad mit Strom versorgt wird, obwohl eine Anomalie auf dem Leitungspfad auf dieser Seite aufgetreten ist. Ferner speichert die Steuereinheit 130 im RAM 130C oder dergleichen in der Steuereinheit 130 eine Anomalieinformation M, die anzeigt, dass der leitende Pfad auf einer Seite mit Strom versorgt wird, obwohl auf dem leitenden Pfad auf dieser Seite eine Anomalie aufgetreten ist, wodurch die Historie des anormalen Zustands auf dem leitenden Pfad bei der Wartung leicht nachgeschaut bzw. referenziert werden kann. Dabei kann auch nur entweder die Ausgabe des Benachrichtigungssignals an die externe Steuereinheit oder die Speicherung von Anomalieinformationen im RAM durchgeführt werden.
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In Ausführungsform 1 wird eine Ausgestaltung beschrieben, bei der die erste Relaiseinheit 10C und die zweite Relaiseinheit 10F parallel geschaltet sind, aber die Anzahl der parallel geschalteten Relaiseinheiten kann auch drei oder mehr betragen, je nach dem Wert des Stroms, der durch den Strompfad fließt. Ferner ist in Ausführungsform 1 offenbart, dass in dem Relais 10 MOSFETs verwendet werden, doch können alternativ auch mechanische Relaisschalter in dem Relais verwendet werden.
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In Ausführungsform 1 ist die Steuereinheit 30 im Wesentlichen durch einen Mikrocomputer gebildet, aber die Steuereinheit 30 kann alternativ auch durch verschiedene andere Hardware-Schaltungen als durch einen Mikrocomputer realisiert werden. Ferner kann die Fehlererfassungsvorrichtung und/oder die Erfassungseinheit auch getrennt von der Steuereinheit vorgesehen sein.
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In Ausführungsform 1 betragen die Ausgangsspannungen der ersten Stromversorgungseinheit 90 und der zweiten Stromversorgungseinheit 93 jeweils 12 V, aber die Ausgangsspannungen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit sind nicht auf diese Spannung beschränkt. Ferner müssen die Ausgangsspannungen der ersten Stromversorgungseinheit und der zweiten Stromversorgungseinheit auch nicht identisch sein.
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In Ausführungsform 1 schaltet die Steuereinheit 30 die Schaltelemente 10A, 10B, 10D und 10E periodisch zwischen dem leitenden Zustand und dem unterbrochenen Zustand um, wenn weder ein Kurzschlussfehler noch ein Unterbrechungsfehler im Relais 10 aufgetreten ist. Dies muss jedoch nicht der Fall sein; beispielsweise kann das Relais auch periodisch zwischen dem leitenden Zustand und dem unterbrochenen Zustand umgeschaltet werden, während das Fahrzeug fährt oder geparkt ist, oder wenn der Startschalter im Aus-Zustand ist.
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In Ausführungsform 1 werden die Vorgänge in der Reihenfolge des ersten Vorgangs, dann des zweiten Vorgangs und des dritten Vorgangs ausgeführt; alternativ können die Vorgänge jedoch auch in der Reihenfolge des ersten Vorgangs, dann des dritten Vorgangs und des zweiten Vorgangs ausgeführt werden. Das heißt, die erste Spannungserfassungseinheit kann den zweiten Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang durchführen, und die zweite Spannungserfassungseinheit kann den dritten Vorgang nach zumindest dem ersten Vorgang durchführen.
-
BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Erster Leitungspfad (Strompfad)
- 2
- Zweiter Leitungspfad (Strompfad)
- 4
- Erster Zwischenleitungspfad
- 5
- Zweiter Zwischenleitungspfad
- 10
- Relais
- 10A, 10B, 10D, 10E
- Schaltelement
- 10C
- Erste Relaiseinheit
- 10F
- Zweite Relaiseinheit
- 21
- Erste Signalleitung
- 22
- Zweite Signalleitung
- 30, 130
- Steuereinheit
- 30A
- Störungsmelder
- 30B
- Erfassungseinheit
- 50
- Erste Spannungserfassungseinheit
- 51
- Zweite Spannungserfassungseinheit
- 70, 170
- Vorrichtung zur Erfassung von Anomalien
- 90
- Erste Stromversorgungseinheit
- 92, 94
- Verbraucher
- 93
- Zweite Stromversorgungseinheit
- 100
- Stromversorgungssystem
- 130C
- RAM
- 200
- Externe Steuereinheit
- 200A
- Meldeeinheit
- M
- Anomalie-Information
- N
- Benachrichtigungssignal
- Sop
- Unterbrechungsfehlersignal
- Ssh
- Kurzschlussfehlersignal
- Soff
- Aus-Signal
- Son
- Ein-Signal
- V1
- Erste Spannung
- V2
- Zweite Spannung
- V3
- Dritte Spannung
- V4
- Vierte Spannung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2018129951 [0002]
- JP 6729390 B [0002]
- JP 201983393 A [0002]
