JP5477666B2 - 直流電圧変成器を保護する装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の直流電圧変成器を保護する装置に関する。

種々の構成の直流電圧変成器が従来技術から公知である。直流電圧変成器は１つ又は複数の出力最終段及び直流電圧変成器を制御する装置を含み、出力最終段及び制御装置は共通なアース点例えば車体を持っている。

しかし特定の作動状態において、出力最終段の作動電流が制御装置の電気接続ケーブル又はケーブル遮蔽を介して流れることがある、という欠点がある。これらの接続ケーブルは一般にこのような大きい電流に対して設けられていないので、大きい負荷により、接続ケーブル又はこれらの範囲に設けられる電気構成要素の損傷又は破壊を生じる可能性がある。このような作動状態は、例えばアーステープの腐食及び／又は喪失によって起こる出力最終段の高抵抗アース接続によって特徴づけられる。

従って本発明の基礎になっている課題は、特に従来技術において示された欠点を克服する、直流電圧変成器を保護する適当な装置を提示することである。

本発明によればこの課題は、請求項１に示す特徴を持つ装置によって解決される。

本発明の有利な構成が従属請求項の対象である。

直流電圧変成器を保護する装置は、１つ又は複数の出力最終段、及び共通なアース電位を持つ信号アース導線を有する制御装置を含んでいる。本発明によれば、信号アース導線を電気的に遮断する開閉器が設けられ、直流電圧変成器が動作する時開閉器が開かれ、直流電圧変成器が動作しない時開閉器が閉じられている。

この開閉器により、装置の電気導線及びこの装置に設けられる電気及び／又は電子構成要素を大きすぎる電流負荷に対して保護し、それによりこれらの電子構成要素の寿命を高めることが可能である。

その代り又はそれに加えて、制御装置が、直流電圧変成器の共通なアース電位と車両アースとの間の電圧差を求めるために設けられている測定増幅器を含んでいる。その際求められる電圧差に対して限界値が規定可能であり、本発明の展開によれば、限界値に達するか又はこれを超過すると、直流電圧変成器が遮断可能である。それにより大きすぎる電流負荷に対して装置、その電気導体及び構成要素の更に改善された保護が保証される。

本発明の実施例が図面により以下に詳細に説明される。すべての図において互いに一致する部分は同じ符号を付けられている。

従来技術による直流電圧変成器の制御装置を概略的に示す。 信号アース導線に設けられる開閉器を持つ図１の装置を概略的に示す。 図２による開閉器の第１実施例を概略的に示す。 図２による開閉器の第２実施例を概略的に示す。 図２による装置及び電圧差を求める検出装置の第１実施例を概略的に示す。 図２による装置及び電圧差を求める検出装置の第２実施例を概略的に示す。

図１に、従来技術による直流電圧変成器２の信号アース及び出力アースの接続構想１が示されている。直流電圧変成器２は、特に双方向直流電圧変成器２として、場合によっては一方向変成器としても構成されて、本発明の図示しない展開によれば、低電圧最終段及び高電圧最終段及び場合によっては変圧器、リアクトル、コンデンサ等のような別の構成部分を含んでいる。

直流電圧変成器２は、特に図示しない車両例えば電気駆動装置又はハイブリッド駆動装置を持つ車両又は燃料電池車両において、種々の直流電圧の変成のために設けられている。更に考えられる他のすべての可動又は不動装置においても、直流電圧変成器２の使用が可能である。例えば鉄道技術、海運技術、又は航空技術及び宇宙飛行技術における装置及び車両が扱われる。

高電圧最終段の電磁結合に対して電気負荷を保護するために、高電圧段の電気導線例えば接続ケーブルは、なるべく遮蔽を備え、即ち例えば遮蔽ケーブルとして構成されている。

直流電圧変成器２は更に、直流電圧変成器２特にその出力最終段の制御のために設けられる装置４を含んでいる。この制御装置４は、図示しない信号導線及び／又は通信導線のほかに、直流電圧変成器２のハウジング２．１を通る信号接続ブッシング２．１１により導かれている信号アース導線４．１を含んでいる。

低電圧最終段も制御装置も、以下出力アース３と称される共通な電気的アース接続部を持っている。この出力アース３は例えば扁平ケーブル、丸ケーブル又はアーステープとして構成されているか、又は直流電圧変成器２のハウジング２．１が直接アース電位にされている。

信号アース導線４．１及び出力アース３は、共通なアース電位Ｍに電気接続されている。例えばこのアース電位Ｍは、出力最終段の作動電流及び制御装置の信号電流用の戻り導体として利用可能な金属の車体とすることができる。接続ケーブル及び接続導線の遮蔽もアース電位Ｍに電気接続されている。

しかしその欠点は、出力アース３とアース電位Ｍとの高抵抗接続の場合、例えばろう着け取付け部の腐食の場合、出力アース３の作動電流が信号アース導線４．１又は高電圧最終段の遮蔽を経て戻されることである。この場合制御装置４従って直流電圧変成器２の作動が妨げられるほかに、最悪の場合信号アース導線４．１又は遮蔽の損傷又は破壊が起こる。なぜならば、信号アース導線の導体断面は、出力最終段の作動電流による電気的負荷のために設計されていないからである。

図２には図１による装置１が示され、本発明により信号アース導線４．１を電気的に遮断する開閉器５が設けられている。

直流電圧変成器２の出力最終段が動作しない時、即ちエネルギ伝送が行われない時、開閉器５が閉じられている。これは例えば休止状態又はソフトウエアダウンロードの場合である。以下この状態を直流電圧変成器２の動作しない状態と称する。

その場合制御装置４は、直流電圧変成器２がアース電位Ｍに接続されているか否かに関係なく、信号アース導線４．１を介してアース電位Ｍに接続されている。制御装置４は、直流電圧変成器２を制御する少なくとも１つの構成要素４．２、及び開閉器５を制御するための少なくとも１つの構成要素４．３例えばマイクロコントローラ、開閉機構又は他の適当な装置を含んでいる。

出力最終段の始動の前即ち直流電圧変成器２の動作の前に、開閉器５が開かれるので、信号アース導線４．１が直流電圧変成器の共通なアース電位Ｍから電気的に分離される。その結果、出力アース３が高抵抗の場合、信号アース導線４．１を経て出力最終段の作動電流を導くことができず、従ってこれらの出力最終段及びこれらに設けられる電気的構成要素例えば制御装置４に作動電流が作用するのを防止される、という利点が生じる。

図３Ａ及び３Ｂは開閉器５の２つの可能な実施例を示し、開閉器は、第１の実施例では電気的に逆直列接続される２つのトランジスタ６例えばＭＯＳトランジスタから形成され、第２の実施例では単独のトランジスタ６と適当な極性を持つダイオード７の直列回路から形成されている。本発明の図示しない実施例では、開閉器５が電気又は電子素子例えば継電器によっても実現可能である。

図４には図２による装置が示され、制御装置４が、直流電圧変成器２の共通なアース電位Ｍと信号アース導線４．１との間の電圧差を求めるための検出装置４．４及び測定増幅器４．５を含んでいる。

それにより、高電圧接続部の電気導線の遮蔽を経て、又は基礎となっている構造思想に従ってそのために設けられていない電流路を経て、作動電流が流れ戻るのを回避し、それによりこれらの部材の損傷又は破壊を防止することが有利に可能である。

開閉器５の開かれた状態で、即ち直流電圧変成器２が動作している状態で、測定増幅器４．５により、信号アース導線４．１と直流電圧変成器２の共通なアース電位Ｍとの間の電位差が求められて、検出装置４．４へ供給可能である。開閉器５が開かれているため、信号アース導線４．１が実際上無電流であるため、この信号アース導線と車両のアース電位Ｍとの間に、無視できるほど小さい電圧降下しか現れない。

車体を共通なアース電位Ｍとして使用すると、車体自体における電圧降下は、すべての他の電気導線に比べて大きい導体断面及び面構造のため、無視できるほど小さい。

出力アース３を介する低抵抗の電気接続では、車両アースと直流電圧変成器のアースとの間の求められる電位差は非常に小さい。

たとえば腐食、アーステープの喪失又は緩められる取付け手段により、この電気接続が高抵抗であるほど、検出される電圧値は大きくなる。どっちつかずの場合、直流電圧変成器のアースから出力アース３を経て車両のアース電位Ｍへの電気接続がもはや存在しないと、出力最終段の作動電流の戻りは、高電圧接続部の電気導線の遮蔽を経てのみ、又は基礎となっている構造思想によりそのためには設けられていない電流路を経てのみ、行われる。はぜならば、信号アース導線４．１にある開閉器５が開かれているからである。その際測定増幅器４．５を介して非常に明らかな電圧差が測定可能である。

たとえば車両における配線場所に関係して調節可能な限界値の規定により、出力アース３の電気接続部の故障を検出するための明白な基準が示される。

この限界値を超過すると、直流電圧変成器２は、有利なように特に検出装置４．４により発生される信号に基いて遮断可能であるか、又は所定の状態へ移行可能なので、遮蔽を経ての作動電流の戻りを許容限界内に保つか、又は完全に遮断することができる。

図５は図４による装置を示し、アース電位Ｍを測定するために、ここでは別個のアース導線４．６が設けられている。このアース導線はこの目的のため特別に設けられる導線であるか、又は既に存在するアース導線（例えばＫｌ．３１）であってもよい。

要約すれば、本発明による装置１によって、信号アース導線４．１も電気導線の遮蔽及び小さい導体断面を持つ他のアース接続部も、大きすぎる電流に対して効果的に保護し、出力アース３を介して直流電圧変成器のアースと車両のアース電位Ｍとの電気接続部の品質を監視することが可能である。

Claims (9)

1. 直流電圧変成器（２）を制御する装置（１）であって、１つ又は複数の出力最終段、及び共通なアース電位（Ｍ）を持つ信号アース導線（４．１）を有する制御装置（４）を含んでいるものにおいて、信号アース導線（４．１）を電気的に遮断する開閉器（５）が設けられ、直流電圧変成器（２）が動作する時開閉器（５）が開かれ、直流電圧変成器（２）が動作しない時開閉器（５）が閉じられていることを特徴とする、装置。
2. 制御装置（４）が直流電圧変成器（２）及び開閉器（５）を制御する構成要素（４．２，４．３）を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 制御装置（４）が、信号アース導線（４．１）を介して共通なアース電位（Ｍ）に電気接続されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
4. 制御装置（４）が、検出装置（４．４）及び直流電圧変成器（２）の共通なアース電位（Ｍ）と車両アースとの間で出力アース（３）において降下する電圧差を求める測定増幅器（４．５）を含んでいることを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の装置。
5. 求められる電圧差に対して、車両における配線場所に関係して調節可能な限界値が規定可能であることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 限界値に達するか又はこれを超過すると、直流電圧変成器（２）が遮断可能であるか又は所定の状態へ移行可能であることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 直流電圧変成器（２）が双方向又は一方向直流電圧変成器であることを特徴とする、請求項１〜６の１つに記載の装置。
8. 直流電圧変成器（２）が低電圧出力最終段及び高電圧出力最終段を含んでいることを特徴とする、請求項１〜７の１つに記載の装置。
9. 直流電圧変成器（２）が、電気駆動装置を持つ車両、ハイブリッド駆動装置を持つ車両又は燃料電池車両に設けられていることを特徴とする、請求項１〜８に１つに記載の装置。

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