DE102013213301A1

DE102013213301A1 - Erdschlusserfassungseinrichtung für eine ungeerdete Schaltung

Info

Publication number: DE102013213301A1
Application number: DE102013213301.4A
Authority: DE
Inventors: Kazuhiko Yamaguchi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2013-07-08
Publication date: 2014-01-30
Also published as: US20140008970A1; JP5518138B2; CN103543371A; JP2014017974A; US9261551B2; CN103543371B

Abstract

Vorgesehen ist eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 mit einer Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64, die einen Erdschluss einer ungeerdeten Schaltung 70 basierend auf einem Erdschlusserfassungssignal St_s einer Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 erfasst, wenn Erfassungssignale S_sig an einer Ausgangskomponente PL der positiven Seite und einer Ausgangskomponente ML der negativen Seite durch einen mit der Ausgangskomponente PL der positiven Seite verbundenen invertierenden Verstärker 25 und einen mit der Ausgangskomponente ML der negativen Seite verbundenen invertierenden Verstärker 35 überlagert werden, und die eine Spannungsversorgungserfassungskomponente 66 aufweist, die eine Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 basierend auf einem ersten Spannungsversorgungserfassungssignal Vd1_s einer ersten Spannungsversorgungserfassungsschaltung 52 erfasst.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses zum Erfassen eines Erdschlusses einer ungeerdeten Schaltung, die in einem Elektrofahrzeug oder Ähnlichem eingebaut ist.
Beschreibung der verwandten Technik
In einem Elektrofahrzeug (batteriebetriebenes Fahrzeug, Hybridfahrzeug, Brennstoffzellenfahrzeug oder Ähnliches) mit einer eine Hochspannung ausgebenden Gleichstromquelle ist es allgemein üblich, die Gleichstromquelle und eine mit der Gleichstromquelle verbundene Schaltung als ungeerdete Schaltung isoliert von einem Erdpotentialbereich der Fahrzeugkarosserie anzuordnen.
Es werden herkömmlicherweise verschiedene Gestaltungen zum Erfassen eines Erdschlusses vorgeschlagen, in denen die Isolierung der solchermaßen im Elektrofahrzeug angeordneten ungeerdeten Schaltung und der Erdpotentialbereich der Fahrzeugkarosserie reduziert wurden (ein Widerstandszustand zwischen der ungeerdeten Schaltung und dem Erdpotentialbereich des Fahrzeugs wird auf nahezu 0 Ω reduziert) (siehe zum Beispiel die Patentschrift 1: das offengelegte japanische Patent Nr. H08-226950 , Patentdokument 2: das japanische Patent Nr. 2933490 , Patentschrift 3: das offengelegte japanische Patent Nr. 2009-150779 , Patentdokument 4: das japanische Patent Nr. 3590679 ).
In den in den Patentschriften 1 bis 3 offengelegten Gestaltungen ist es erforderlich, einen Spannungsdetektor getrennt von einem Erdschlussdetektor herzustellen, da sie keine Versorgungsspannung der ungeerdeten Schaltung erfassen können. Daher besteht die Unzulänglichkeit, dass sich die Größe der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses erhöht, wenn sie dazu ausgestaltet ist, die Erfassung des Erdschlusses und die Erfassung der Versorgungsspannung durchzuführen.
Weiterhin teilt die in Patentschrift 4 offengelegte Gestaltung die Versorgungsspannung auf und legt die Ausgangsspannung einer Referenzstromquelle auf ein Zwischenpotential an und erfasst den Erdschluss basierend auf einem Stromfluss von der Referenzstromquelle zu einem Erdschlusswiderstand. Gemäß dieser Gestaltung besteht die Unzulänglichkeit, dass der Erdschluss nicht erfasst werden kann, wenn der Erdschluss mit dem gleichen elektrischen Potential wie die Ausgangsspannung der Referenzstromquelle auftritt, da kein Strom fließt.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieses Hintergrunds entwickelt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses bereitzustellen, die einen Erdschluss einer ungeerdeten Schaltung erfassen kann und gleichzeitig die Versorgungsspannung der ungeerdeten Schaltung erfassen kann, und die ebenso einen Erdschluss unabhängig vom Erdschlusspotential mit einer Gestaltung erfassen kann, die eine Verkleinerung der Einrichtung ermöglicht.
Die vorliegende Erfindung ist auf die Verwirklichung des obige Ziels ausgerichtet und bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses einer ungeerdeten Schaltung, die einen Erdschluss der ungeerdeten Schaltung mit einer Gleichstromquelle erfasst und die in einem Fahrzeug elektrisch isoliert von einem Erdpotentialbereich der Fahrzeugkarosserie angeordnet ist.
Die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung der vorliegenden Erfindung weist auf:
einen Erfassungssignalgenerator, der dazu ausgestaltet ist, Erfassungssignale auszugeben, bei denen sich eine Ausgangsspannung bei einer bestimmten Erfassungsfrequenz verändert;
einen ersten Verstärker, der mit einer Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle über eine erste Verbindungsschaltung verbunden ist, in der ein Kondensator und ein Widerstand parallel verbunden sind, und dazu ausgestaltet ist, die Erfassungssignale über die erste Verbindungsschaltung an der Ausgangskomponente der positiven Seite zu überlagern, und eine Spannung gemäß der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite basierend auf der über die erste Verbindungsschaltung eingehenden Spannung auszugeben;
einen zweiten Verstärker, der mit einer Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle über eine zweite Verbindungsschaltung verbunden ist, in der ein Kondensator und ein Widerstand parallel verbunden sind, und dazu ausgestaltet ist, die Erfassungssignale über die zweite Verbindungsschaltung an der Ausgangskomponente der negativen Seite zu überlagern, und eine Spannung gemäß der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite basierend auf der über die zweite Verbindungsschaltung eingehenden Spannung auszugeben;
eine Erdschlusserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Erdschluss der ungeerdeten Schaltung basierend auf einem Schwankungsbereich zwischen der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite zu erfassen, wenn die Erfassungssignale an der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle durch den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker überlagert werden; und
eine erste Versorgungsspannungserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle basierend auf einer Differenz der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und des zweiten Verstärkers zu erfassen (erster Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle basierend auf der Differenz zwischen der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und des zweiten Verstärkers durch die erste Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfasst werden, wenn die Erfassungssignale an der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle durch den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker überlagert werden, und der Erdschluss der ungeerdeten Schaltung durch die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses erfasst wird. Daher kann verhindert werden, dass weitere ausschließlich für die Erfassung der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle verwendete Komponenten erforderlich sind, wodurch die Größe der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses verkleinert werden kann.
Weiterhin gibt es im ersten Aspekt der Erfindung keine Fälle, in denen ein Erdschluss aufgrund des Erdschlusspotentials nicht erfasst werden kann, wie es in der Patentschrift 4 offengelegten Gestaltung möglich ist, da beim Erfassen des Erdschlusses keine Gleichspannung angelegt wird.
In einem ersten Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass die erste Verbindungsschaltung und die zweite Verbindungsschaltung ausgestaltet sind, indem eine Vielzahl von Verbindungseinheitsschaltungen in Reihe geschaltet sind, wobei jede der Verbindungseinheitsschaltungen einen Kondensator und einen Widerstand aufweist, die parallel verbunden sind (zweiter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung sind die erste Verbindungsschaltung und die zweite Verbindungsschaltung ausgestaltet, indem sie eine Vielzahl von mehreren Verbindungseinheitsschaltungen in Reihe schalten. Daher kann die Gesamtkapazität vergrößert werden, indem Niederspannungskondensatoren als Kondensatoren zur Gestaltung einer jeden Verbindungseinheitsschaltung verwendet werden. Daher kann zum Beispiel die Größe der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses verkleinert werden, indem ein Niederspannungs-, Hochkapazitäts-Keramikkondensator in kleiner Abmessung verwendet wird. Weiterhin kann durch Erhöhen und Verringern der mehreren in Reihe geschalteten Verbindungseinheitsschaltungen ein Spannungsteilungsniveau der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle durch die erste Verbindungsschaltung und die zweite Verbindungsschaltung einfach festgelegt werden.
Es ist im ersten Aspekt und zweiten Aspekt der Erfindung bevorzugt, dass sie aufweist, eine zweite Versorgungsspannungserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, eine Ausgangsspannung der Gleichstromquelle basierend auf einer Differenz zwischen der Spannung der Ausgabekomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgabekomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle zu erfassen, und eine Fehlererfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Fehler der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses durch Vergleichen der von der ersten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfassten Ausgangsspannung der Gleichstromquelle mit der von der zweiten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfassten Ausgangsspannung der Gleichstromquelle zu erfassen (dritter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird die von der ersten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfasste Ausgangsspannung der Gleichstromquelle nicht mehr normal und nimmt einen Zustand ein, der sich von der von der zweiten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfassten Ausgangsspannung der Gleichstromquelle unterscheidet, wenn einer oder beide von dem ersten Verstärker und dem zweiten Verstärker ausfallen. Daher kann eine Fehlererfassungskomponente den Ausfall der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses durch Vergleichen der von der ersten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfassten Ausgangsspannung der Gleichstromquelle mit der von der zweiten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfassten Ausgangsspannung der Gleichstromquelle erfassen.
Es ist in einem von dem ersten Aspekt bis dritten Aspekt der Erfindung bevorzugt, dass sie aufweist eine Identifizierungskomponente der Erdschlussposition, die dazu ausgestaltet ist, eine Position des Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung basierend auf der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und des zweiten Verstärkers zu identifizieren (vierter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung nimmt der Schwankungsbereich der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers gemäß der Überlagerung der Erfassungssignale ab, wenn ein Erdschluss an der Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle auftritt. Wenn ein Erdschluss an der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle auftritt, nimmt der Schwankungsbereich der Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers gemäß der Überlagerung der Erfassungssignale ab. Daher kann die Identifizierungskomponente der Erdschlussposition die Position des Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung basierend auf der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und das zweiten Verstärkers identifizieren.
Es ist in einem von dem ersten Aspekt bis vierten Aspekt der Erfindung bevorzugt, dass sie aufweist, eine Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Zustand der Überlagerung der Erfassungssignale an der Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle von dem ersten Verstärker und der Überlagerung der Gleichstromspannung an der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von dem zweiten Verstärker oder einen Zustand der Überlagerung der Erfassungssignale an der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von dem zweiten Verstärker und der Überlagerung der Gleichstromspannung an der Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle von dem ersten Verstärker festzulegen, und dazu ausgestaltet ist, einen Schwankungsbereich der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle zu messen, und dazu ausgestaltet ist, eine Erdschlussreferenzspannung basierend auf dem Schwankungsbereich zu bestimmen, wobei die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses dazu ausgestaltet ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung durch Vergleichen der Erdschlussreferenzspannung mit einer gemessenen Spannung gemäß dem Spannungsschwankungsbereich der Ausgabekomponente der positiven Seite und dem Spannungsschwankungsbereich der Ausgabekomponente der negativen Seite zu erfassen, wenn die Erfassungssignale an der Ausgabekomponente der positiven Seite und der Ausgabekomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle durch den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker überlagert werden (fünfter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung kann der gleiche Zustand, wie wenn die Ausgabekomponente der positiven Seite oder die Ausgabekomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle kurzgeschlossen wurden, hergestellt werden, indem festgelegt wird, die Erfassungssignale von nur einem von dem ersten Verstärker und dem zweiten Verstärker zu überlagern und die Gleichstromspannung von dem anderen zu überlagern. Und der Schwankungsbereich der Spannung der Ausgabekomponente der positiven Seite und der Ausgabekomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle erreichen in diesem Zustand das gleichen Niveau, wie wenn die Ausgabekomponente der positiven Seite oder die Ausgabekomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle kurzgeschlossen ist. Daher kann die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente die angemessene Erdschlussreferenzspannung bestimmen, bei der ein Einfluss von mit der Gleichstromquelle verbundenen Y-Widerständen oder Ähnlichem basierend auf dem Spannungsschwankungsbereich der Ausgabekomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Direktstromversorgung in diesem Zustand verringert wird. Daher ist die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses in der Lage, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung durch Verwendung der Erdschlussreferenzspannung einfach zu erfassen.
Im ersten Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass sie aufweist einen Bandpassfilter, der dazu ausgestaltet ist, nur Signale mit einer in einem bestimmten Frequenzband liegenden Frequenz weiterzuleiten, einschließlich der Erfassungsfrequenz aus Signalen, die an der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle überlagert werden, und diese in die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses einzugeben, wobei die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses dazu ausgestaltet ist, einen Schwankungsbereich der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von der Ausgangsspannung des Bandpassfilters zu messen (sechster Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung können durch den Bandpassfilter an der Ausgangsspannung der Gleichstromquelle überlagerte Rauschsignale in hohen Frequenzen abgeschnitten werden, wodurch der Schwankungsbereich der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Im sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass sie aufweist, eine Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, eine Frequenz als Erfassungsfrequenz zu bestimmen, in der die Amplitude des Spannungsausgangs der Komponente zur Erfassung des Erdschlusses aus dem Bandpassfilter in einem mittleren Bereich des bestimmten Frequenzbandes maximal ist, indem die Frequenz der Erfassungssignale während der Messung der Amplitude des Spannungseingangs der Komponente zur Erfassung des Erdschlusses von dem Bandpassfilter geändert wird (siebter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung ändert sich das bestimmte Frequenzband des Bandpassfilters gemäß dem tatsächlichen Leistungswert der den Bandpassfilter bildenden Komponenten (Widerstand, Kondensator oder Ähnliches. Daher kann durch Ausführung des Prozesses von der Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente und die Koordination der Erfassungsfrequenz im mittleren Bereich des Frequenzbandes des Bandpassfilters die Wirkung des Bandpassfilters verbessert werden.
Darüber hinaus weist das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auf (achter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung kann eine Erdschlusserfassung der ungeerdeten Schaltung und eine Ausgangsspannungserfassung der Gleichstromquelle im Fahrzeug mithilfe einer kleineren Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses durchgeführt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung der Gestaltung einer Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses einer ungeerdeten Schaltung.
2A und 2B sind schematische Darstellungen der Gestaltung eines invertierenden Verstärkers.
3A ist eine schematische Darstellung der Gestaltung einer Erdschlusssignalerfassungsschaltung und 3B ist eine schematische Darstellung der Gestaltung einer ersten Versorgungsspannungserfassungsschaltung.
4 ist eine schematische Darstellung der Gestaltung einer Erfassungsschaltung der Erdschlussposition.
5A ist eine erläuternde schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer ersten Verbindungsschaltung, und 5B ist eine erläuternde schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der zweiten Verbindungsschaltung.
6 ist ein Ablaufdiagramm der Kalibrierungsverarbeitung durch einen Controller (bzw. Steuereinheit).
7 ist ein Ablaufdiagramm einer üblichen Verarbeitung der Erfassung eines Kurzschlusses durch den Controller.
8 ist eine erläuternde schematische Darstellung einer Gestaltung der mit der ungeerdeten Schaltung verbundenen Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses ohne einen Schütz als Zwischenglied.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden wird ein Beispiel einer Ausführungsform einer Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses einer ungeerdeten Schaltung der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
Es wird auf 1 Bezug genommen. Eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 einer ungeerdeten Schaltung der vorliegenden Erfindung ist in einem Elektrofahrzeug 1 eingebaut (das einem Fahrzeug der vorliegenden Erfindung entspricht, wie ein batteriebetriebenes Fahrzeug, ein Hybridfahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug oder Ähnliches), und erfasst das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses einer im Elektrofahrzeug 1 enthaltenen ungeerdeten Schaltung 70.
Die ungeerdete Schaltung 70 enthält einen Lithium-Ionen-Akku 71 (entspricht der Gleichstromquelle der vorliegenden Erfindung) und einen Wechselrichter 73, der über einen Schütz 72 mit dem Lithium-Ionen-Akku 71 verbunden ist. Der Wechselrichter 73 ist mit einem Antriebselektromotor (nicht dargestellt) des Elektrofahrzeugs 1 verbunden und generiert eine Drei-Phasen-Antriebspannung aus der Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 und gibt diese an den Antriebselektromotor aus.
Die Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 ist hoch, zum Beispiel 300 V, und die ungeerdete Schaltung 70, die aus dem Lithium-Ionen-Akku 71 und einer mit dem Lithium-Ionen-Akku 71 verbundenen Schaltung besteht, ist elektrisch isoliert von einer Erdpotentialkomponente (Karosserie-Masse) einer Fahrzeugkarosserie des Elektrofahrzeugs 1 angeordnet.
Die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 ist mit einer Ausgangskomponente PL der positiven Seite und einer Ausgangskomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 verbunden und erfasst das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses der Ausgangskomponente PL der positiven Seite und der Ausgangskomponente ML der negativen Seite. Die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 enthält einen invertierenden Verstärker 25 (der einem ersten Verstärker der vorliegenden Erfindung entspricht), der mit der Ausgangskomponente PL der positiven Seite über einen Widerstand 20 und einer ersten Verbindungsschaltung 21 verbunden ist, und einen invertierenden Verstärker 35 (der einem zweiten Verstärker der vorliegenden Erfindung entspricht), der mit der Ausgangskomponente ML der negativen Seite über einen Widerstand 30 und einer zweiten Verbindungsschaltung 31 verbunden ist, einen invertierenden Verstärker 41, der mit der Ausgangskomponente PL der positiven Seite über einen Widerstand 40 verbunden ist, einen invertierenden Verstärker 43, der mit der Ausgangskomponente ML der negativen Seite über einen Widerstand 42 verbunden ist, und einen Erfassungssignalgenerator 50. Die Widerstände 20, 30, 40, 42 sind hochohmig, zum Beispiel in etwa mehrere 100 kΩ bis mehrere 10 MΩ.
Die erste Verbindungsschaltung 21 ist durch die in Reihe geschalteten Verbindungseinheitsschaltungen 21a, 21b ausgestaltet, in denen ein Widerstand und ein Kondensator parallel verbunden sind. Die erste Verbindungsschaltung 21 teilt die Spannung der Ausgabekomponente PL der positiven Seite durch den Widerstand 20, den Widerstand der ersten Verbindungsschaltung 21 und einen internen Widerstand (Widerstand 111 von 2B) des invertierenden Verstärkers 25 und gibt sie in den invertierenden Verstärker 25 ein und überlagert auch den Ausgang der Erfassungssignale S_sig aus dem Erfassungssignalgenerator 50 an der Ausgabekomponente PL der positiven Seite über die Kondensatoren der Verbindungseinheitsschaltungen 21a, 21b.
Ebenso ist die zweite Verbindungsschaltung 31 durch die in Reihe geschalteten Verbindungseinheitsschaltungen 31a, 31b ausgestaltet, bei denen ein Widerstand und ein Kondensator parallel verbunden sind. Die zweite Verbindungsschaltung 31 teilt die Spannung der Ausgabekomponente ML der negativen Seite durch den Widerstand 30, den Widerstand der zweiten Verbindungsschaltung 31 und einen internen Widerstand (Widerstand 111 von 2B) des invertierenden Verstärkers 35, und gibt sie in den invertierenden Verstärker 35 ein und überlagert auch den Ausgang der Erfassungssignale S_sig aus dem Erfassungssignalgenerator 50 an der Ausgabekomponente ML der negativen Seite über die Kondensatoren der Verbindungseinheitsschaltungen 31a, 31b.
Wie in 2A dargestellt, sind die invertierenden Verstärker 41, 43 dazu ausgestaltet, einen negativen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers 100 über einen Widerstand 101 zu verbinden, und werden auch für die Offsetspannung Vof eingegeben. Die Offsetspannung Vof ist zum Beispiel auf Vb = 2,5 V bezüglich der Versorgungsspannung Vd = 5 V des Operationsverstärkers 100 festgelegt.
Weiterhin, wie in 2B dargestellt, sind die invertierenden Verstärker 25, 35 dazu ausgestaltet, einen negativen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers 110 über den Widerstand 111 zu verbinden, und werden auch für die Offsetspannung Vof eingegeben, wobei die Erfassungssignale S_sig aus dem Erfassungssignalgenerator 50 darauf überlagert werden. Gemäß dieser Gestaltung werden an einem positiven Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 110 Erfassungssignale S_sig, die eine sich periodisch mit Vof als Mittelpunkt ändernde Spannung aufweisen, überlagert. Als Erfassungssignale S_sig können Rechteckwellen, Sinuswellen oder Ähnliches verwendet werden.
Darüber hinaus werden am invertierenden Verstärker 25 die Erfassungssignale S_sig an der Ausgangskomponente PL der positiven Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 über eine erste Verbindungsschaltung 21 überlagert, und am invertierenden Verstärker 35 werden die Erfassungssignale S_sig an der Ausgangskomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 über die zweite Verbindungsschaltung 31 überlagert.
Darüber hinaus enthält die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 eine Erfassungsschaltung der Erdschlussposition 51, die die Erfassungssignale der Erdschlussfehlerposition Sp_s zum Erfassen der Position des Erdschlusses ausgibt, indem die Ausgangsspannung Vp1 des invertierenden Verstärkers 25 und die Ausgangsspannung Vm1 des invertierenden Verstärkers 35 addiert werden, eine erste Versorgungsspannungserfassungsschaltung 52, die die ersten Versorgungsspannungserfassungssignale Vd1_s zum Erfassen der Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 ausgibt, indem die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vp1 des invertierenden Verstärkers 25 und der Ausgangsspannung Vm1 des invertierenden Verstärkers 35 berechnet wird, eine Schaltung zur Erfassung von Fehlschlussignalen 53, die die Fehlschlusserfassungssignale St_s zum Bestimmen des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines Erdschlusses ausgibt, indem die Ausgangsspannung Vp2 des invertierenden Verstärkers 41 und die Ausgangsspannung Vm2 des invertierenden Verstärkers 43 addiert werden, eine zweite Versorgungsspannungserfassungsschaltung 54, die zweite Versorgungsspannungserfassungssignale Vd2_s zum Erfassen der Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 ausgibt, indem die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vp2 des invertierenden Verstärkers 41 und der Ausgangsspannung Vm2 des invertierenden Verstärkers 43 berechnet wird, und einen Controller 60 zum Ausführen verschiedener Verarbeitungen der Fehlschlusserfassungseinrichtung 10.
Wie in 3A dargestellt, ist die Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 dazu ausgestaltet, eine Funktion eines Bandpassfilters (BPF) aufzuweisen, indem ein Widerstand 121 und ein Kondensator 122 zwischen einem negativen Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers 120 parallel verbunden werden, und einen Widerstand 124, 125 mit dem negativen Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 120 über einen Kondensator 123 (Koppelkondensator) zu verbinden, und die Ausgangsspannung Vp2 des invertierenden Verstärkers 41 und die Ausgangsspannung Vm2 des invertierenden Verstärkers 43 zu addieren. Darüber hinaus wird die Offsetspannung Vof in einen positiven Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 120 eingegeben.
Gemäß dieser Gestaltung wird nur eine Komponente, die zu den an der Ausgangskomponente PL der positiven Seite überlagerten Signalen und den an der Ausgangskomponente ML des Lithium-Ionen-Akkus 71 überlagerten Signalen addiert wird, über den Kondensator 122 in den Operationsverstärker 120 eingegeben. Bei solchen Komponenten werden nur Signale innerhalb eines Übertragungsfrequenzbandes des Bandpassfilters vom Operationsverstärker 120 als Erdschlusserfassungssignal St_s ausgegeben.
Wie in 3B dargestellt, ist die erste Versorgungsspannungserfassungsschaltung 52 dazu ausgestaltet, einen negativen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers 130 über einen Widerstand 131 zu verbinden, und ebenso dazu, die Ausgangsspannung Vp1 des invertierenden Verstärkers 25 in den negativen Eingangsanschluss über einen Widerstand 132 einzugeben. Darüber hinaus ist sie dazu ausgestaltet, einen positiven Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 113 mit der Erdpotentialkomponente über einen Widerstand 134 zu verbinden, und ebenso dazu, die Ausgangsspannung Vm1 des invertierenden Verstärkers 35 in den positiven Eingangsanschluss über einen Widerstand 133 einzugeben.
Gemäß dieser Gestaltung wird die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vp1 des invertierenden Verstärkers 25 und der Ausgangsspannung Vm1 des invertierenden Verstärkers 35 vom Operationsverstärker 130 als das erste Versorgungsspannungserfassungssignal Vd1_s ausgegeben.
Weiterhin, wie in 4 dargestellt, ist die Erfassungsschaltung der Erdschlussposition 51 dazu ausgestaltet, einen negativen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss eines Operationsverstärkers 140 über einen Widerstand 141 zu verbinden, und die Ausgangsspannung Vp1 des invertierenden Verstärkers 25 am negativen Eingangsanschluss über einen Widerstand 142 einzugeben, und ebenso dazu, die Ausgangsspannung Vm1 des invertierenden Verstärkers 35 am negativen Eingangsanschluss über einen Widerstand 143 einzugeben.
Darüber hinaus ist die Erfassungsschaltung der Erdschlussposition 51 dazu ausgestaltet, die mit der Offsetspannung Vof addierten Erfassungssignale S_sig an einen positiven Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 140 über einen Widerstand 144 einzugeben und ebenso, um die Offsetspannung Vof des positiven Eingangsanschlusses über einen Widerstand 147 einzugeben.
Gemäß dieser Gestaltung gibt die Erfassungsschaltung der Erdschlussposition 51 die Erfassungssignale der Erdschlussposition Sp_s aus, die ihre Amplitude gemäß der Erdschlussposition ändern (die Ausgangskomponente PL der positiven Seite oder die Ausgangskomponente ML der negativen Seite).
Als nächster Punkt besteht der Controller 60 aus einer CPU, einem Speicher oder Ähnlichem, die in den Figuren nicht dargestellt werden. Durch das Ausführen von im Speicher gespeicherten Steuerprogrammen der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 fungiert der Controller 60 als eine Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente 61, eine Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 62, eine Identifizierungskomponente 63 der Erdschlussposition, eine Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64, eine Fehlererfassungskomponente 65 und eine Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66.
Der Controller 60 erhält als Eingabe das Erfassungssignal der Erdschlussposition Sp_s aus der Erfassungsschaltung der Erdschlussposition 51, das erste Versorgungsspannungserfassungssignal Vd1_s aus der ersten Versorgungsspannungserfassungsschaltung 52, das Erdschlusserfassungssignal St_s aus der Erdschlusserfassungsschaltung 53 und das zweite Versorgungsspannungserfassungssignal Vd2_s aus der zweiten Versorgungsspannungserfassungsschaltung 54. Darüber hinaus wird die Frequenz der Erfassungssignale S_sig durch ein Frequenzbefehlssignal f_cmd geändert, das vom Controller 60 an den Erfassungssignalgenerator 50 ausgegeben wird.
Die erste Versorgungsspannungserfassungsschaltung 52 und die Gestaltung der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66, die die Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 basierend auf dem ersten Versorgungsspannungserfassungssignal Vd1_s erfasst, bilden die erste Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus bilden die zweite Versorgungsspannungserfassungsschaltung 54 und die Gestaltung der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66, die die Ausgangsspannung des Lithium-Ionen-Akkus 71 basierend auf dem zweiten Versorgungsspannungserfassungssignal Vd2_s erfasst, die zweite Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung der vorliegenden Erfindung.
In der vorliegenden Erfindung, wie in 1 dargestellt, ist die erste Verbindungsschaltung 21 ausgestaltet, indem zwei Verbindungseinheitsschaltungen 21a und 21b in Reihe geschaltet sind, und die zweite Verbindungsschaltung 31 ist ausgestaltet, indem zwei Verbindungseinheitsschaltungen 31a und 31b in Reihe geschaltet sind. Die erste Verbindungsschaltung 21 und die zweite Verbindungsschaltung 31 können jedoch ausgestaltet sein, indem sie mehr als drei Verbindungseinheitsschaltungen 150 in Reihe schalten, wie in 5A dargestellt.
Gemäß der in 5A gezeigten Gestaltung ist sie durch Erhöhung der Anzahl der verbundenen Verbindungseinheitsschaltung 150 in der Lage, die auf jede Verbindungseinheitsschaltungen 150 angelegte Spannung zu verringern. Sie kann daher die Verbindungseinheitsschaltung 150 durch Verwendung eines Niedrigspannungs- und Hochkapazitätskondensators gestalten, während die Kapazität der ersten Verbindungsschaltung 21 und der zweiten Verbindungsschaltung 31 insgesamt erhöht wird. Darüber hinaus, wie in 5B dargestellt, kann die Verbindungseinheitsschaltung 151 durch eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Kondensatoren (zwei in 5B) und einen parallel angeschlossenen Widerstand gestaltet sein.
Als Nächstes wird die Erdschlusserfassungsverarbeitung der ungeerdeten Schaltung 70 durch den Controller 60 gemäß den Ablaufdiagrammen in 6 und 7 erläutert.
SCHRITT 1 bis SCHRITT 7 von 6 ist eine Kalibrierungsverarbeitung, die durchgeführt wird, wenn die Stromquelle des Elektrofahrzeugs 1 auf AN ist, und der Schütz 72 (siehe 1) auf AN eingeschaltet ist (Leitungszustand).
SCHRITT 1 ist eine Verarbeitung durch die Fehlererfassungskomponente 65.
Die Fehlererfassungskomponente 65 bestimmt, ob die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vd1 des Lithium-Ionen-Akkus 71, die aus dem ersten Versorgungsspannungserfassungssignal Vd1_s von der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66 erkannt wurde, und die Ausgangsspannung Vd2 des Lithium-Ionen-Akkus 71, die aus dem zweiten Versorgungsspannungserfassungssignal Vd2_s von der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66 erkannt wurde, gleich oder größer als ein bestimmter Erfassungsgrenzwert eines nicht normalen Zustands Er_th (Er_th ≤ |Vd1 – Vd2|) ist.
Wenn die Differenz zwischen Vd1 und Vd2 gleich oder größer als der Erfassungsgrenzwert eines nicht normalen Zustands Er_th wird, wobei Vd1 und Vd2 in etwa gleich sein sollten, wenn keine Anormalität der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 vorliegt, geht die Verarbeitung zu SCHRITT 20 weiter. In SCHRITT 20 zeigt die Fehlererfassungskomponente 65 die Anormalität auf einer Anzeige (nicht dargestellt) als Benachrichtigung über die nicht normale Situation an, und gibt ebenso über einen Lautsprecher (nicht dargestellt) eine Audiobenachrichtigung über die nicht normale Situation aus und beendet dann die Verarbeitung.
Andererseits, wenn die Differenz zwischen Vd1 und Vd2 kleiner ist als der Erfassungsgrenzwert eines nicht normalen Zustands Er_th, geht die Verarbeitung zu SCHRITT 2 weiter.
SCHRITT 2 ist eine Verarbeitung durch die Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente 61. Die Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente 61 wobbelt die Frequenz der Erfassungssignale S_sig im Bereich des vorgegebenen Wertes f1 bis f2 des Übertragungsfrequenzbandes (das dem bestimmten Frequenzband der vorliegenden Erfindung entspricht) des Bandpassfilters (siehe 3A) der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 ab. Dann sucht die Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente 61 die Frequenz, an der das von der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 ausgegebene Erdschlusserfassungssignal St_s maximal ist.
Die Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente 61 bestimmt die Frequenz, an der das Erdschlusserfassungssignal St_s maximal ist, als die Erfassungsfrequenz f_ck. Indem die Frequenz der Erfassungssignale S_sig abgewobbelt wird und die Erfassungsfrequenz f_ck wie oben bestimmt wird, kann die Zwischenfrequenz im Übertragungsfrequenzband des Bandpassfilters der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 als die Erfassungsfrequenz f_ck bestimmt werden. Daher kann der Effekt der Entfernung von von den Erfassungssignalen S_sig unterschiedenen Signalen durch den Bandpassfilter verbessert werden.
Die nachfolgenden Schritte SCHRITT 2 bis SCHRITT 3 sind eine Verarbeitung durch die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 62. In SCHRITT 2 erzeugt die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 62 einen Zustand, in der ein Erfassungssignal nur an den invertierenden Verstärker 25 durch ein Frequenzbefehlssignal f_cmd vom Erfassungssignalgenerator 50 ausgegeben wird, und die Gleichstromspannung (zum Beispiel die Offsetspannung Vof oder Ähnliches) an den invertierenden Verstärker 35 ausgegeben wird.
In diesem Zustand werden Erfassungssignale S_sig nur an der Ausgangskomponente PL der positiven Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 überlagert, und das Erfassungssignal wird nicht an der Ausgangskomponente ML der negativen Seite überlagert. Daher wird die Amplitude des von der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 ausgegebenen Erdschlusserfassungssignals St_s die halbe Amplitude, wenn die Erfassungssignale S_sig auf beiden von der Ausgangskomponente PL der positiven Seite und der Ausgangskomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 überlagert werden.
Dann erhält in SCHRITT 3 die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 62 die Amplitude des aus der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 in diesem Zustand ausgegebenen Erdschlusserfassungssignals St_s als Erdschlussreferenzspannung Va. Hierdurch kann die Erdschlussreferenzspannung Va einschließlich des Einflusses des im zwischen der Ausgangskomponente PL der rechten Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 und dem Erdschlusspotential angeschlossenen Y-Kondensator 75 (siehe 1) und des im zwischen der Ausgangskomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus und dem Erdschlusspotential angeschlossenen Y-Kondensator 74 fließenden Stroms erhalten werden.
Hier kann die Erdschlussreferenzspannung Va in einem Zustand erhalten werden, in dem die Erfassungssignale S_sig nur an der Ausgangskomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 überlagert werden und die Erfassungssignale S_sig nicht an der Ausgangskomponente PL der positiven Seite überlagert werden.
Die nachfolgenden Schritte SCHRITT 4 bis SCHRITT 6 sind eine Verarbeitung durch die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 64. In SCHRITT 4 gibt die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 Erfassungssignale S_sig mit der Erfassungsfrequenz f_ck in beide invertierender Verstärker 25 und 35 aus dem Erfassungssignalgenerator 50 durch das Frequenzbefehlssignal f_cmd ein. Die Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 und die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 gestalten die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden SCHRITT 5 erhält die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 das aus der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 ausgegebene Erdschlusserfassungssignal St_s als eine gemessene Spannung Vb. Dann im nächsten SCHRITT 6 vergleicht die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 die gemessene Spannung Vb mit der Erdschlussreferenzspannung Va und bestimmt, dass ein Erdschluss vorliegt, wenn die Amplitude der gemessenen Spannung Vb (die mit dem Schwankungsbereich der Spannung der Ausgabekomponente PL der rechten Seite und dem Schwankungsbereich der Ausgabekomponente ML der negativen Seite übereinstimmt) gleich oder kleiner als ein bestimmtes konstantes Verhältnis bezüglich der Erdschlussreferenzspannung Va ist.
Wenn bestimmt wird, dass ein Erdschluss vorliegt, geht die Verarbeitung im nächsten SCHRITT 7 zu SCHRITT 30 weiter, und die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 führt die Benachrichtigung über den Erdschluss durch (zeigt das Auftreten eines Erdschlusses auf der Anzeige an, gibt das Auftreten eines Erdschlusses als Audionachricht über einen Lautsprecher aus oder Ähnliches) und beendet dann die Verarbeitung. Wenn andererseits bestimmt wird, dass kein Erdschluss vorliegt, geht SCHRITT 7 weiter zu SCHRITT 8 von 7. Der Controller 60 führt die normale Verarbeitung der Kurzschlusserfassung von SCHRITT 8 bis SCHRITT 12 wiederholt aus, wenn die Stromquelle des Elektrofahrzeugs 1 AN ist.
SCHRITT 8 ist eine Verarbeitung durch die Fehlererfassungskomponente 65. Ähnlich wie in SCHRITT 1 von 6 bestimmt die Fehlererfassungskomponente 65, ob die Differenz zwischen der Ausgangsspannung Vd1 des Lithium-Ionen-Akkus 71, die aus dem ersten Versorgungsspannungserfassungssignal Vd1_s von der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66 erkannt wurde, und die Ausgangsspannung Vd2 des Lithium-Ionen-Akkus 71, die aus dem zweiten Versorgungsspannungs-Erfassungssignal Vd2_s von der Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung 66 erkannt wurde, gleich oder größer als ein bestimmter Erfassungsgrenzwert eines nicht normalen Zustands Er_th (Er_th ≤ |Vd1 – Vd2|) ist.
Wenn die Differenz zwischen Vd1 und Vd2 gleich oder größer als der nicht normale Erfassungsgrenzwert Er_th wird, verzweigt die Verarbeitung zu SCHRITT 40, und die Fehlererfassungskomponente 65 zeigt die Anormalität auf einer Anzeige als Benachrichtigung über die nicht normale Situation an und gibt ebenso eine Audiobenachrichtigung über die nicht normale Situation über einen Lautsprecher aus und beendet dann die Verarbeitung.
Die nächsten Schritte SCHRITT 9 bis SCHRITT 12 und SCHRITT 50, der von SCHRITT 12 verzweigt, sind eine Verarbeitung durch die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 64. In SCHRITT 9 werden Erfassungssignale S_sig mit der Erfassungsfrequenz f_ck in beide invertierende Verstärker 25 und 35 aus dem Erfassungssignalgenerator 50 durch das Frequenzbefehlssignal f_cmd eingegeben. In SCHRITT 10 erhält die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 das aus der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 ausgegebene Erdschlusserfassungssignal ST_s als die gemessene Spannung Vb.
Dann vergleicht im nächsten SCHRITT 11 die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 die gemessene Spannung Vb mit der Erdschlussreferenzspannung Va (vergleicht die Amplitude davon) und bestimmt, dass ein Erdschluss vorliegt, wenn die gemessene Spannung Vb gleich oder kleiner als ein bestimmtes konstantes Verhältnis bezüglich der Erdschlussreferenzspannung Va ist.
Wenn bestimmt wird, dass ein Erdschluss vorliegt, verzweigt die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 im nächsten SCHRITT 12 zu SCHRITT 50 und führt die Benachrichtigung über den Erdschluss durch (zeigt das Auftreten eines Erdschlusses auf der Anzeige an, gibt das Auftreten eines Erdschlusses als Audioinformation über einen Lautsprecher aus oder Ähnliches) und beendet dann die Verarbeitung. Wenn andererseits bestimmt wird, dass kein Erdschluss vorliegt, kehrt die Verarbeitung zu SCHRITT 8 zurück, und die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses 64 führt wieder die Verarbeitung nach SCHRITT 8 durch.
Wie in 1 dargestellt, wird die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 der vorliegenden Erfindung von dem Lithium-Ionen-Akku 71 durch den Schütz 72 der ungeerdeten Schaltung 70 getrennt, wenn die Stromquelle des Elektrofahrzeugs 1 AUS ist. Daher fließt aus dem Lithium-Ionen-Akku 71 kein Strom zur Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10, wenn die Stromquelle des Elektrofahrzeug 1 AUS ist.
Demgegenüber, wie in 8 dargestellt, wenn die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 mit dem Lithium-Ionen-Akku 71 ohne die Zwischenschaltung des Schützes 72 direkt verbunden ist, tritt ein Zustand ein, in dem aus dem Lithium-Ionen-Akku 71 Leckstrom zur Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 fließt, selbst wenn die Stromquelle des Elektrofahrzeugs 1 AUS ist. Um solchermaßen Leckstrom zu vermeiden, ist es bevorzugt, einen Schalter 160 vorzusehen (in dem Fall, dass an einer Position eine Trennung erfolgt) oder Schalter 161a, 161b (in dem Fall, dass an zwei Positionen eine Trennung erfolgt), um den Leistungsversorgungspfad zwischen dem Lithium-Ionen-Akku 71 und der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 zu unterbrechen.
Als modifizierte Ausführungsform von 8 kann ein Schalter 162 am Verbindungspfad der Ausgabekomponente ML der negativen Seite des Lithium-Ionen-Akkus 71 und der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 anstelle von Schalter 160 vorgesehen werden, und es ist ebenso annehmbar, beide Schalter 160 und 162 vorzusehen. Darüber hinaus können die Schalter 163a und 163b für den Verbindungspfad an der negativen Seite anstelle der Schalter 161a und 161b vorgesehen werden, und es ist ebenso annehmbar, beide Schalter 161a, 161b und die Schalter 163a, 163b vorzusehen.
Als Schalter 160, 161a, 161b, 162, 163a, 163b kann ein Relais, ein MOSFET, ein PhotoMos-Schalter oder Ähnliches verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Versorgungsspannungserfassungsschaltung 54 vorgesehen und enthält ein Merkmal zur Erfassung von Fehlern der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10 durch die Fehlererfassungskomponente 65. Es ist jedoch auch möglich, den Effekt der vorliegenden Erfindung in einem Fall zu erhalten, in dem diese Merkmale nicht enthalten sind.
Darüber hinaus enthält die vorliegende Ausführungsform ein Merkmal zur Identifizierung der Erdschlussposition durch die Identifizierungskomponente der Erdschlussposition 51. Es ist jedoch auch möglich, den Effekt der vorliegenden Erfindung in einem Fall zu erhalten, in dem dieses Merkmal nicht enthalten ist.
Darüber hinaus enthält die vorliegende Erfindung ein Merkmal zum Bestimmen der Erdschlussreferenzspannung zum Erfassen des Erdschlusses über die Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente 62. Es ist jedoch auch möglich, den Effekt der vorliegenden Erfindung in einem Fall zu erhalten, in dem dieses Merkmal nicht enthalten ist.
Darüber hinaus enthält die vorliegende Erfindung einen Bandpassfilter in der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53. Es ist jedoch auch möglich, den Effekt der vorliegenden Erfindung in einem Fall zu erhalten, in dem der Bandpassfilter nicht vorgesehen ist.
Darüber hinaus erfolgt die Verarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform zur Bestimmung einer Frequenz, an der der Ausgang der Erdschlusssignalerfassungsschaltung 53 im mittleren Bereich des Übertragungsfrequenzbandes des Bandpassfilters maximal ist, durch Abtasten der Frequenz der Erfassungssignale als die Erfassungsfrequenz durch die Erfassungssignal-Bestimmungskomponente 61. Die Erfassungsfrequenz kann jedoch durch einen vorgegebenen Wert des Bandpassfilters ohne Ausführung dieser Verarbeitung bestimmt werden.
Darüber hinaus wurde in der vorliegenden Ausführungsform die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses 10, die den Erdschluss der im Elektrofahrzeug 1 eingebauten ungeerdeten Schaltung 70 erfasst, dargestellt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auch auf eine Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses angewendet werden, die den Erdschluss einer ungeerdeten Schaltung erfasst, die in anderen Fahrzeugen als Elektrofahrzeugen oder anderen Unterbringungen als Fahrzeugen eingebaut sein kann.
Bezugszeichenliste
Fig. 1

25: Invertierender Verstärker
35: Invertierender Verstärker
41: Invertierender Verstärker
43: Invertierender Verstärker
50: Erfassungssignalgenerator
51: Erfassungsschaltung der Erdschlussposition (Additionsverstärker)
52: Erste Versorgungsspannungserfassungsschaltung (Differenzverstärker)
53: Erdschlusssignalerfassungsschaltung (Additionsverstärker + BPF)
54: Zweite Versorgungsspannungserfassungsschaltung (Differenzverstärker)
61: Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente
62: Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente
63: Erdschlusspositions-Bestimmungskomponente
64: Erdschlusserfassungskomponente
65: Fehlererfassungskomponente
66: Versorgungsspannungserfassungskomponente
73: Wechselrichter

41, 43: [Invertierender Verstärker]

25, 35: [Invertierender Verstärker]

53: [Erdschlusssignalerfassungsschaltung]

52: [Erste Versorgungsspannungserfassungsschaltung]

51: [Erfassungsschaltung der Erdschlussposition]

SCHRITT 2-1: Maximalpunkt der Schmalband-BPF-Ausgabe durch Frequenzabtastung ermitteln -> Als Erfassungsfrequenz bestimmen
SCHRITT 20: Benachrichtigung über nicht normalen Zustand (Fehler der Erdschlusserfassungseinrichtung)
SCHRITT 2-2: Eine der Ausgaben der Erfassungssignalgenerators auf eine konstante Spannung festlegen
SCHRITT 3: Ausgabe St_s der Erdschlusserfassungsschaltung erhalten (Erdschlussreferenzspannung Va)
SCHRITT 4: Beide Ausgaben des Erfassungssignalgenerators auf Erfassungssignal festlegen
SCHRITT 5: Ausgaben St_s der Erdschlusssignalerfassungsschaltung erhalten (gemessene Spannung Vb)
SCHRITT 6: Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Erdschlusses im Anfangszustand durch Vergleich von Va und Vb bestimmen
SCHRITT 30: Benachrichtigung über Erdschluss

SCHRITT 9: Beide Ausgaben des Erfassungssignalgenerators auf Erfassungssignal festlegen
SCHRITT 10: Ausgabe St_s der Erdschlusssignalerfassungsschaltung erhalten (Gemessene Spannung Vb)
SCHRITT 11: Vorhandensein/Nichtvorhandensein des Erdschlusses durch Vergleich von Va und Vb bestimmen
SCHRITT 12: Liegt ein Erdschluss vor?
SCHRITT 50: Benachrichtigung über Erdschluss
SCHRITT 40: Benachrichtigung über nicht normalen Zustand (Fehler der Erdschlusserfassungseinrichtung)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 08-226950 [0003]
JP 2933490 [0003]
JP 2009-150779 [0003]
JP 3590679 [0003]

Claims

Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses einer ungeerdeten Schaltung, die einen Erdschluss einer ungeerdeten Schaltung erfasst die eine Gleichstromstromversorgung hat und in einem Fahrzeug isoliert von einem Erdpotentialbereich einer Fahrzeugkarosserie angeordnet ist, wobei die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung aufweist: einen Erfassungssignalgenerator, der dazu ausgestaltet ist, Erfassungssignale auszugeben, bei denen sich eine Ausgangsspannung mit einer bestimmten Erfassungsfrequenz ändert; einen ersten Verstärker, der mit einer Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle über eine erste Verbindungsschaltung verbunden ist, in der ein Kondensator und ein Widerstand parallel verbunden sind, und dazu ausgestaltet ist, die Erfassungssignale über die erste Verbindungsschaltung der Ausgangskomponente der positiven Seite zu überlagern, und eine Spannung gemäß der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite basierend auf der über die erste Verbindungsschaltung eingehenden Spannung auszugeben; einen zweiten Verstärker, der mit einer Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle über eine zweite Verbindungsschaltung verbunden ist, in der ein Kondensator und ein Widerstand parallel verbunden sind, und dazu ausgestaltet ist, die Erfassungssignale über die zweite Verbindungsschaltung der Ausgangskomponente der negativen Seite zu überlagern, und eine Spannung gemäß der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite basierend auf der über die zweite Verbindungsschaltung eingehenden Spannung auszugeben; eine Erdschlusserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Erdschluss der ungeerdeten Schaltung basierend auf einen Schwankungsbereich zwischen der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite zu erfassen, wenn die Erfassungssignale der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle durch den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker überlagert werden; und eine erste Versorgungsspannungserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle basierend auf einer Differenz der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und des zweiten Verstärkers zu erfassen.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach Anspruch 1, wobei die erste Verbindungsschaltung und die zweite Verbindungsschaltung ausgestaltet sind, indem sie eine Vielzahl von mehreren Verbindungseinheitsschaltungen in Reihe schalten, wobei jede der Verbindungseinheitsschaltungen einen Kondensator und einen Widerstand aufweist, die parallel verbunden sind.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, die aufweist, eine zweite Versorgungsspannungserfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, die Ausgangsspannung der Gleichstromquelle basierend auf einer Differenz zwischen der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle zu erfassen, und eine Fehlererfassungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Fehler der Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses zu erfassen, indem die von der ersten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfasste Ausgangsspannung der Gleichstromquelle und die von der zweiten Komponente zur Erfassung der Versorgungsspannung erfasste Ausgangsspannung der Gleichstromquelle verglichen werden.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die eine Identifizierungskomponente der Erdschlussposition aufweist, die dazu ausgestaltet ist, eine Position des Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung basierend auf der Ausgangsspannung des ersten Verstärkers und des zweiten Verstärkers zu identifizieren.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die aufweist, eine Erdschlussreferenzspannungs-Bestimmungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, einen Zustand der Überlagerung der Erfassungssignale der Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle von dem ersten Verstärker und der Überlagerung der Gleichstromspannung der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von dem zweiten Verstärker oder einen Zustand der Überlagerung der Erfassungssignale an der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von dem zweiten Verstärker und der Überlagerung der Gleichstromspannung der Ausgangskomponente der positiven Seite der Gleichstromquelle von dem ersten Verstärker festzulegen, die dazu ausgestaltet ist, einen Schwankungsbereich der Spannung der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Spannung der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle zu messen, und dazu ausgestaltet ist, eine Erdschlussreferenzspannung basierend auf dem Schwankungsbereich zu bestimmen, wobei die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses dazu ausgestaltet ist, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung durch Vergleichen der Erdschlussreferenzspannung und einer gemessenen Spannung gemäß dem Spannungsschwankungsbereich der Ausgangskomponente der positiven Seite und dem Spannungsschwankungsbereich der Ausgangskomponente der negativen Seite zu erfassen, wenn die Erfassungssignale der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle durch den ersten Verstärker und den zweiten Verstärker überlagert werden.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die aufweist, einem Bandpassfilter, der dazu ausgestaltet ist, nur Signale mit einer Frequenz in einem bestimmten Frequenzband einschließlich der Erfassungsfrequenz aus Signalen zu übergeben, die einer Ausgangsspannung der Gleichstromquelle überlagert werden, und diese in die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses einzugeben, wobei die Komponente zur Erfassung des Erdschlusses dazu ausgestaltet ist, den Schwankungsbereich der Ausgangskomponente der positiven Seite und der Ausgangskomponente der negativen Seite der Gleichstromquelle von der Ausgangsspannung des Bandpassfilters zu messen.
Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach Anspruch 6, die aufweist, eine Erfassungsfrequenzbestimmungskomponente, die dazu ausgestaltet ist, als Erfassungsfrequenz eine Frequenz zu bestimmen, in der die Amplitude des Spannungsausgangs zur Komponente zur Erfassung des Erdschlusses von dem Bandpassfilter in einem mittleren Bereich des bestimmten Frequenzbandes maximal ist, indem die Frequenz der Erfassungssignale während der Messung der Amplitude des Spannungseingangs an der Komponente zur Erfassung des Erdschlusses von dem Bandpassfilter geändert wird.
Fahrzeug, das die Einrichtung zur Erfassung eines Erdschlusses der ungeerdeten Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 aufweist.