DE102009004853B4 - System for detecting faulty insulation and leakage current - Google Patents
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Abstract
Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug, das umfasst: ein Gehäuse (25), eine primäre Stufe (24), die in dem Gehäuse (25) angeordnet und konfiguriert ist, um ein erstes Spannungssignal aus einer Energiequelle (12) zu empfangen und ein zweites Spannungssignal zu erzeugen, eine sekundäre Stufe (26), die in dem Gehäuse (25) angeordnet und konfiguriert ist, um ein drittes Spannungssignal in Reaktion auf das zweite Spannungssignal zu erzeugen, wobei die primäre und/oder die sekundäre Stufe wenigstens einen internen Widerstandspunkt (RP1–RP4) mit ohmschen Werten zwischen der primären Stufe (24) und der sekundären Stufe (26) zum Entladen eines Leckstroms in Reaktion auf die Erzeugung des dritten Spannungssignals aufweisen, und eine Fehlererfassungsschaltung (51), die konfiguriert ist, um die primäre Stufe (24) elektrisch mit der sekundären Stufe (26) zu verbinden, um das zweite Spannungssignal zu der sekundären Stufe (26) zu geben und eine Teilspannung des dritten Spannungssignals zu messen, um zu bestimmen, ob der über den wenigstens einen Widerstandspunkt (RP1–RP4) entladene Leckstrom innerhalb eines vorbestimmten Strombereichs liegt.An inverter system for a vehicle, comprising: a housing (25), a primary stage (24) disposed in the housing (25) and configured to receive a first voltage signal from a power source (12) and a second voltage signal a secondary stage (26) disposed in the housing (25) and configured to generate a third voltage signal in response to the second voltage signal, the primary and / or secondary stage having at least one internal resistance point (RP1). RP4) having ohmic values between the primary stage (24) and the secondary stage (26) for discharging a leakage current in response to the generation of the third voltage signal, and an error detection circuit (51) configured to operate the primary stage (24 ) to electrically connect to the secondary stage (26) to provide the second voltage signal to the secondary stage (26) and a fractional voltage of the third voltage signal to measure whether the leakage current discharged through the at least one resistance point (RP1-RP4) is within a predetermined current range.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein System zum Erfassen einer fehlerhaften Isolierung und eines Leckstroms für eine Wechselrichterschaltung in einem Fahrzeug.The present invention relates generally to a system for detecting faulty isolation and leakage current for an inverter circuit in a vehicle.
Eine Leckstromerfassung für ein Elektrofahrzeug ist aus der
Eine weitere Leckstromerfassungseinrichtung für ein Elektrofahrzeug geht aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, bei dem mit konstruktiv möglichst einfachen Mitteln ein sicherer Betrieb des Wechselrichtersystems ermöglicht wird.The object of the invention is to provide an inverter system for a vehicle in which a safe operation of the inverter system is made possible with structurally simple means possible.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Wechselrichtersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an inverter system having the features of
Um Elektrogeräte, die nicht Teil des Fahrzeugs sind (wie etwa Mobiltelefone, Laptops oder Staubsauger), aufzuladen oder zu verwenden, müssen verschiedene Adapter auf dem Sekundärmarkt erworben werden, die in eine Steckdose des Fahrzeugs und in das Elektrogerät eingesteckt werden können, um das Elektrogerät aufzuladen oder zu verwenden. Um ein derartiges Elektrogerät in einem Fahrzeug aufzuladen und/oder zu verwenden, ist ein auf dem Sekundärmarkt erworbener Adapter erforderlich, der ein Kabel und einen allgemein zylindrisch geformten Stecker umfasst, der in eine Steckdose (z. B. einen Zigarettenanzünder) in dem Fahrzeug passt. Der Stecker umfasst einen zurückziehbaren, leitenden Stift, der einen Kontakt mit einem komplementären Anschluss in der Steckdose des Fahrzeugs herstellt, um eine Stromübertragung zu ermöglichen. Der Adapter kann zusätzliche Schaltungen (wie etwa eine Wechselrichterschaltung) zum Wandeln des Gleichstroms zu einem Wechselstrom umfassen, damit das Elektrogerät betrieben werden oder die von dem Fahrzeug zugeführte Energie speichern kann.To charge or use electrical appliances that are not part of the vehicle (such as cell phones, laptops or vacuum cleaners), various secondary market adapters must be purchased that can be plugged into a vehicle power outlet and into the electrical appliance to power the electrical appliance to charge or use. To charge and / or use such an electrical device in a vehicle requires an adapter purchased on the aftermarket, which includes a cable and a generally cylindrical shaped plug that fits into a power outlet (eg, a cigarette lighter) in the vehicle , The plug includes a retractable conductive pin that makes contact with a complementary terminal in the vehicle power outlet to allow power transmission. The adapter may include additional circuitry (such as an inverter circuit) for converting the DC power to an AC current to operate the electrical appliance or store the energy supplied by the vehicle.
Originalhersteller versuchen zu vermeiden, dass die Fahrzeuginsassen elektrische Adapter auf dem Sekundärmarkt erwerben müssen. Zum Beispiel implementieren die Originalhersteller einen weiblichen Stiftstecker in dem Fahrzeug, der einen männlichen Stiftstecker in ähnlicher Weise wie bei der Verbindung eines Elektrogeräts mit einer Wandsteckdose in einem Haus oder einer anderen Umgebung aufnehmen kann. Die Originalhersteller bemühen sich dabei, eine sichere Steckverbindung vorzusehen, damit die Benutzer nicht in Kontakt mit dem weiblichen Stiftstecker oder anderen Komponenten kommen können, die verwendet werden, um eine Wandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom in dem Fahrzeug vorzusehen.Original manufacturers try to avoid vehicle occupants having to purchase electrical adapters on the secondary market. For example, the OEMs implement a female male connector in the vehicle that can accommodate a male male connector in a similar manner as when connecting an electrical appliance to a wall outlet in a home or other environment. The original manufacturers strive to provide a secure connector so that users can not come in contact with the female pin connector or other components used to provide DC to AC conversion in the vehicle.
Es wird hier ein Wechselrichtersystem für ein Fahrzeug angegeben, das ein Gehäuse, eine primäre Stufe, eine sekundäre Stufe und eine Fehlererfassungsschaltung umfasst. Die primäre Stufe ist konfiguriert, um ein erstes Spannungssignal von einer Energiequelle zu empfangen und ein zweites Spannungssignal zu erzeugen. Die sekundäre Stufe ist konfiguriert, um ein drittes Spannungssignal in Reaktion auf das zweite Spannungssignal zu erzeugen. Die primäre und/oder die sekundäre Stufe definieren wenigstens einen Widerstandspunkt zum Entladen des Leckstroms in Reaktion auf die Erzeugung des dritten Spannungssignals. Die Fehlererfassungsschaltung ist konfiguriert, um die primäre Stufe elektrisch mit der sekundären Stufe zu verbinden, um das zweite Spannungssignal zu der sekundären Stufe zu geben und einen Teil des dritten Spannungssignal zu messen, um zu bestimmen, ob der über den wenigstens einen Widerstandspunkt entladene Leckstrom innerhalb eines vorbestimmten Strombereichs liegt.An inverter system for a vehicle including a housing, a primary stage, a secondary stage, and a fault detection circuit is provided herein. The primary stage is configured to receive a first voltage signal from a power source and generate a second voltage signal. The secondary stage is configured to generate a third voltage signal in response to the second voltage signal. The primary and / or secondary stages define at least one resistance point for discharging the leakage current in response to the generation of the third voltage signal. The fault detection circuit is configured to electrically connect the primary stage to the secondary stage to provide the second voltage signal to the secondary stage and to measure a portion of the third voltage signal to determine whether the leakage current discharged across the at least one resistance point is within a predetermined current range is.
Die Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche definiert. Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.The invention is defined by the appended claims. Various embodiments of the invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings.
Es werden hier verschiedene Ausführungsformen im Detail beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass die beschriebenen Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die auch durch verschiedene alternative Ausführungsformen realisiert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet, wobei einige Merkmale vergrößert oder verkleinert dargestellt sein können, um die Details bestimmter Komponenten zu verdeutlichen. Die hier beschriebenen Details des Aufbaus und der Funktion sind nicht einschränkend aufzufassen, sondern lediglich als beispielhafte Basis für die Ansprüche und/oder als beispielhafte Basis für den Fachmann, der eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umsetzen möchte. Various embodiments will be described in detail here. It should be understood, however, that the described embodiments are merely exemplary of the invention, which may be practiced by various alternative embodiments. The figures are not necessarily drawn to scale, and some features may be enlarged or reduced in size to clarify the details of particular components. The details of construction and function described herein are not intended to be limiting, but merely as exemplary basis for the claims and / or as an exemplary basis for those skilled in the art who would like to implement one or more embodiments of the present invention.
Für eine Wandlung von einem Gleichstrom zu einem Wechselstrom für den Betrieb eines Elektrogeräts in einem Fahrzeug an einer Steckdose mit einer hohen Wechselspannung können verschiedene Sicherheitsvorkehrungen verwendet werden, um zu verhindern, dass Benutzer in Kontakt mit einem Stift in einem Stecker kommen, der die hohe Wechselspannung zu dem Elektrogerät zuführt. So werden in einer ersten Vorkehrung alle mit der hohen Wechselspannung assoziierten Komponenten (einschließlich des Steckers und eines oder mehrerer der Stifte) allgemein von dem Rest des elektrischen Stromkreises in dem Fahrzeug isoliert (z. B. von der Erdverbindung über die Karosserie und die Reifen des Fahrzeugs). Eine derartige Isolation ist ausreichend, solange verschiedene Isolationswiderstandspunkte in dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlungssystem (Wechselrichtersystem) hoch sind.For a conversion from a direct current to an alternating current for the operation of an electrical device in a vehicle at a socket with a high alternating voltage, various safety precautions can be used to prevent users from coming into contact with a pin in a plug carrying the high alternating voltage feeds to the electrical appliance. Thus, in a first arrangement, all components associated with the high AC voltage (including the plug and one or more of the pins) are generally isolated from the remainder of the electrical circuit in the vehicle (eg, from the ground connection via the body and tires of the vehicle) vehicle). Such isolation is sufficient as long as various insulation resistance points are high in the DC-AC conversion system (inverter system).
Eine zweite Vorkehrung sorgt dafür, dass im Falle einer fehlerhaften Isolierung der mit einer hohen Wechselspannung versorgten Komponente von dem restlichen Stromkreis im Fahrzeug eine derartige hohe Wechselspannung unterbrochen wird, um das Risiko eines Stromschlags für den Benutzer zu vermeiden. Eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen einen Schutz für einen Benutzer vor, der in Kontakt mit dem Stift des Steckers kommt, der für die Übertragung der hohen Wechselspannung von dem Fahrzeug zu dem Elektrogerät verwendet wird.A second provision ensures that in the event of faulty insulation of the component supplied with a high AC voltage from the remaining circuit in the vehicle such high AC voltage is interrupted in order to avoid the risk of electric shock to the user. One or more embodiments of the present invention provide protection to a user who comes into contact with the pin of the connector used for transmitting the high AC voltage from the vehicle to the electrical device.
Die Wechselspannungsausgabe kann zum Beispiel 100 VAC/50 Hz, 110 VAC/60 Hz, 200 VAC/60 Hz, 220 VAC/60 Hz oder 230 VAC/50 Hz betragen, je nach dem Land, in dem das Fahrzeug verwendet wird. In einem Beispiel kann die Energiequelle
Das Wechselrichtermodul
Das Wechselrichtermodul
Das Gehäuse
Eine Verbindung
Die Widerstandswerte der internen Widerstandspunkte RP1–RP4 sind unter normalen Betriebsbedingungen hoch, was darauf hinweist, dass die sekundäre Stufe
Falls einer oder mehrere der Widerstandspunkte RP1–RP4 eine niedrige Ohmsche Bedingung aufweisen, kann diese Bedingung darauf zurückzuführen sein, dass die sekundäre Stufe
Während des Betriebs steuert der Mikrocontroller
Der Mikrocontroller
Der Mikrocontroller
In einem Beispiel kann der Mikrocontroller
In einem Beispiel kann der vorbestimmte Spannungsbereich in einem Bereich zwischen 0,78 Vrms und 1 Vrms liegen. Wenn also die Effektivspannung Vrms für die gemessene Spannung einem Wert zwischen 0,78 und 1 entspricht, kann dies darauf hinweisen, dass keine fehlerhafte Isolierung vorhanden ist und dass der Leckstrom innerhalb des vorbestimmten Strombereichs liegt. Diese Bedingung kann auch darauf hinweisen, dass der Gesamtwiderstand aller Widerstandspunkte RP1–RP4 um das Wechselrichtermodul
Die Anzahl der Widerstände, die das Spannungsteilungsnetz in dem System
Wie oben genannt, empfängt die sekundäre Stufe
Es wurden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und beschrieben, wobei die Erfindung jedoch keineswegs auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Die Beschreibung ist beispielhaft und nicht einschränkend aufzufassen, wobei verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass deshalb der Erfindungsumfang verlassen wird.Embodiments of the invention have been shown and described, but the invention is by no means limited to the described embodiments. The description is to be considered as illustrative and not restrictive and various changes may be made without departing from the scope of the invention.
Claims (11)
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US2147208P | 2008-01-16 | 2008-01-16 | |
US61/021,472 | 2008-01-16 | ||
US12/342,110 US7924019B2 (en) | 2008-01-16 | 2008-12-23 | System and method for fault isolation and leakage current detection |
US12/342,110 | 2008-12-23 |
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Publication Number | Publication Date |
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DE102009004853A1 DE102009004853A1 (en) | 2009-08-06 |
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-
2009
- 2009-01-16 DE DE102009004853.7A patent/DE102009004853B4/en not_active Expired - Fee Related
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