非接地电源的绝缘检测装置和绝缘检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及非接地电源的绝缘检测装置和绝缘检测方法，特别设及对搭载在利用 电力的推进力的车辆上的非接地的直流电源与升压电路的绝缘状态进行检测的绝缘检测 装置和绝缘检测方法。
【背景技术】
[0002] 在近年来的电动汽车、混合动汽车上搭载有电池集合体（W下，省略记载为直流 电源）作为高电力、高输出、且紧凑型的直流电源，其输出电压为200V(伏特）W上。另外， 为了提高负载的驱动效率，为了将直流电源的正电位升压并供给至负载，存在具有升压电 路的车辆。在具有该升压电路的车辆中，是直流电源的输出即升压电路的一次侧、和升压电 路的输出即二次侧都与车辆电气绝缘的非接地的构成，是不将车辆作为直流电源及升压电 路的地线来使用的构成。因此，在具有升压电路的车辆中，为了监视直流电源的绝缘状态， 需要对直流电源与地线之间的接地电阻、和升压电路的二次侧与地线之间的接地电阻都进 行检测。
[0003] 作为对直流电源与地线之间的接地电阻、及升压电路的二次侧与地线之间的接地 电阻进行检测的绝缘检测装置，例如存在专利文献1所记载的绝缘状态检测装置。在该专 利文献1所记载的绝缘状态检测装置中，构成为；对由直流电源与接地电位之间的接地电 阻、和升压电路的二次侧与地线之间的接地电阻所形成的合成的接地电阻进行检测。
[0004] 现有技术文献 [000引专利文献
[0006] 专利文献1 ;日本特开2011 - 17586号公报
【发明内容】
[0007] 本发明欲解决的技术问题
[000引在专利文献1所记载的绝缘状态检测装置中，构成为；在升压电路的二次侧的正 极与地线之间形成的接地电阻（二次侧+接地电阻）、与在直流电源的负极（相当于升压电 路的二次侧的负极）与地线之间形成的接地电阻（二次侧一接地电阻）经由地线串联连接 在升压电路的二次侧的正极与负极之间。另外，构成为；在与二次侧+接地电阻及二次侧一 接地电阻的分压相应的电位比直流电源的正极电位高的情况下，产生从升压电路的二次侧 +接地电阻经由飞跨电容器到达直流电源的正极的潜行电流。而且，为了检测潜行电流所带 来的对飞跨电容器的逆极性下的充电电压，构成为：具有用于将飞跨电容器W逆极性连接 于检测单元和地线的逆极性检测电路。
[0009] 因此，具有；正极性时的检测单元，其对由直流电源的正极对飞跨电容器进行充电 的情况下的充电电压进行检测；及逆极性时的检测单元，其对由升压电路的二次侧的正极 对飞跨电容器进行逆极性的充电的情况下的充电电压进行检测。即，需要2个系统的检测 单元，该2个系统的检测单元是；对不会产生潜行电流而充电的充电电压进行检测的检测 单元；及对由潜行电流来充电的逆极性的充电电压进行检测的检测单元。而且，还需要追加 至少由二极管、电阻、及开关构成的逆极性检测电路，并且，还需要进行追加的开关的接通/ 断开控制及与该接通/断开控制对应的检测单元的切换，存在电路规模增大、并且控制软 件的负担也增大该种问题。
[0010] 本发明是鉴于该些问题点而完成的，本发明的目的在于提供一种绝缘检测装置和 绝缘检测方法，能够W不需要追加的电路的简易的构成来检测直流电源及升压电路与地线 之间的接地电阻。
[0011] 用于解决问题的技术方案
[0012] 用于解决上述问题的技术方案1所述的发明是一种绝缘检测装置，包括；飞跨电 容器，其保持充电电压；及检测电路，其检测所述飞跨电容器的充电电压，所述绝缘检测装 置连接于与地线电气绝缘的直流电源，并基于由所述检测电路检测的所述飞跨电容器的充 电电压来对在所述直流电源于所述地线之间形成的接地电阻进行检测，所述绝缘检测装置 的特征在于，
[0013]包括对第1路径、第2路径、第3路径及第4路径进行切换的多个开关，所述第1 路径是从所述直流电源的正极经由所述飞跨电容器到所述直流电源的负极；所述第2路径 是从所述直流电源的正极经由所述飞跨电容器到所述地线；所述第3路径是从所述地线经 由所述飞跨电容器到所述直流电源的负极；所述第4路径是将所述飞跨电容器与所述直流 电源的连接解除，并将该飞跨电容器与所述检测电路连接，
[0014]包括；
[0015]控制单元，所述控制单元监视由所述第2路径充电的所述飞跨电容器的检测电 压，在该检测电压是大致0V(0伏特）的情况下，所述控制单元控制所述开关的切换，控制由 所述第3路径对所述飞跨电容器的充电、和由所述第3路径充电的所述飞跨电容器的充电 电压的检测，对切换为所述第3路径后的第1时间的第1检测电压、和与所述第1时间不同 的第2时间的第2检测电压分别进行检测；及
[0016]运算单元，所述运算单元基于所述第1检测电压和所述第2检测电压来运算在所 述直流电源与所述地线之间形成的所述接地电阻。
[0017] 用于解决上述问题的技术方案2所述的发明是一种绝缘检测装置，包括；飞跨电 容器，其保持充电电压；及检测电路，其检测所述飞跨电容器的充电电压，所述绝缘检测装 置连接于与地线分别电气绝缘的直流电源及将该直流电源的输出电压升压的升压电路的 所述直流电源侧，并基于由所述检测电路检测的所述飞跨电容器的充电电压来检测在所述 直流电源及所述升压电路的二次侧与所述地线之间形成的接地电阻，所述绝缘检测装置的 特征在于，
[001引包括对第1路径、第2路径、第3路径及第4路径进行切换的多个开关，所述第1 路径是从所述直流电源的正极经由所述飞跨电容器到所述直流电源的负极；所述第2路径 是从所述直流电源的正极经由所述飞跨电容器到所述地线；所述第3路径是从所述地线经 由所述飞跨电容器到所述直流电源的负极；所述第4路径是将所述飞跨电容器与所述直流 电源的连接解除，并将该飞跨电容器与所述检测电路连接，
[0019]包括；
[0020] 控制单元，在二次侧的输出电压因所述升压电路升压动作而上升，从而所述接地 电位变得比所述直流电源的正极侧的电位高的情况下，所述控制单元控制述开关的切换， 控制由所述第3路径对所述飞跨电容器的充电、和由所述第3路径充电的所述飞跨电容器 的充电电压的检测，对切换为所述第3路径后的第1时间的第1检测电压、和与所述第1时 间不同的第2时间的第2检测电压分别进行检测；及
[0021] 运算单元，所述运算单元基于所述第1检测电压和所述第2检测电压来运算在所 述直流电源及所述升压电路的二次侧与所述地线之间形成的所述接地电阻。
[0022] 用于解决上述问题的技术方案3所述的发明是一种绝缘检测方法，对在与地线电 气绝缘的直流电源与所述地线之间形成的接地电阻进行检测，其特征在于，
[0023] 包括如下的工序：
[0024] 将飞跨电容器连接在所述直流电源的正极与所述地线之间，将所述飞跨电容器充 电的工序；
[0025] 将所述直流电源的正极与所述飞跨电容器断开后，将检测电路连接于所述飞跨电 容器，检测被充电至所述飞跨电容器的电压的工序；
[0026] 监视所述检测的电压，在该检测的电压是大致0V(0伏特）的情况下，将所述飞跨 电容器连接在所述地线与所述直流电源的负极之间而将所述飞跨电容器充电，对所述飞跨 电容器的连接后的第1时间的第1检测电压、和与所述第1时间不同的第2时间的第2检 测电压分别进行检测的工序；及
[0027] 基于所述第1检测电压和所述第2检测电压，运算在所述直流电源与所述地线之 间形成的所述接地电阻的工序。
[002引用于解决上述问题的技术方案4所述的发明是如技术方案1或2所述的绝缘检测 装置，其特征在于，所述多个开关包括：第1开关，其配置在所述飞跨电容器的一端与所述 直流电源的正极之间；第2开关，其配置在所述飞跨电容器的另一端于所述直流电源的负 极之间；第3开关，其配置在所述飞跨电容器的一端与地线之间；及第4开关，其配置在所 述飞跨电容器的另一端与所述地线之间，
[0029] 所述第2开关及所述第4开关包括保护元件，所述保护元件分别并联于所述第2 开关及所述第4开关，并将施加于该第2开关及所述第4开关的电压保持在预定电压W下。
[0030] 用于解决上述问题的技术方案5所述的发明是如技术方案4所述的绝缘检测装 置，其特征在于，
[0031] 所述控制单元包括如下的单元：
[0032] 基于所述第1及第2检测电压、和至少并联于所述第4开关的所述保护元件的特 性，对所述第1路径时的施加于所述第2开关的所述直流电源的负极侧与所述第4开关的 所述地线侧之间的电压进行推断的单元；及
[0033] 基于施加于所述第2开关的所述直流电源的负极侧与所述第4开关的所述地线侧 之间的电压、和并联于所述第4开关的所述保护元件的特性，对所述直流电源的输出电压 进行校正的单元，其中，所述直流电源的输出电压是根据由所述第1路径充电的所述飞跨 电容器的检测电压来运算的。
[0034] 发明效果
[0035] 根据技术方案1所述的本发明，检测由第2路径充电的飞跨电容器的检测电压，在 该检测电压是大致0V(0伏特）的情况下，控制单元控制开关的切换，控制第3路径对飞跨 电容器的充电、和由该第3路径充电的飞跨电容器的充电电压的检测，对切换为第3路径后 的第1时间的第1检测电压、和与所述第1时间不同的第2时间的第2检测电压分别进行 检测。接着，运算单元基于第1检测电压和第2检测电压，运算在直流电源与地线之间形成 的接地电阻，由于控制单元及运算单元能够由在微型计算机中动作的程序构成，所W，能够 提供能够W不需要追加的电路的简易的构成来检测直流电源及升压电路的二次侧与地线 之间的接地电阻的绝缘检测装置。
[0036] 另外，根据技术方案2所述的本发明，在二次侧的输出电压因升压电路的升压动 作而上升，从而接地电位变得比直流电源的正极侧的电位高的情况下，控制单元控制开关 的切换，控制第3路径对飞跨电容器的充电、和由该第3路径充电的飞跨电容器的充电电压 的检测，对切换为第3路径后的第1时间的第1检测电压、和与所述第1时间不同的第2时 间的第2检测电压分别进行检测。接着，运算单元基于第1检测电压和第2检测电压来运 算在直流电源与地线之间形成的接地电阻，由于控制单元及运算单元能够由在微型计算机 中动作的程序构成，因此，能够提供能够W不需要追加的电路的简易的构成来检测直流电 源及升压电路的二次侧与地线之间的接地电阻的绝缘检测装置。
[0037] 另外，根据技术方案3所述的本发明，将飞跨电容器连接在所述直流电源的正极 与所述地线之间而将飞跨电容器充电，在该充电后将直流电源的正极与飞跨电容器断开， 此后，将检测电路连接于飞跨电容器，检测被充电至飞跨电容器的电压，监视所检测的电 压，在该被检测的电压是大致0V(0伏特）的情况下，将飞跨电容器连接在地线与所述直流 电源的负极之间而将飞跨电容器充电，对飞跨电容器的连接后的第1时间的第1检测电压、 和与第1时间不同的第2时间的第2检测电压分别进行检测，基于第1检测电压和第2检 测电压，运算在直流电源与地线之间形成的接地电阻，因此，能够由在微型计算机中动作的 程序实现，能够W不需要追加的电路的简易的构成来检测直流电源及升压电路的二次侧与 地线之间的接地电阻。
[003引而且，监视由第2路径充电的飞跨电容器的检测电压，该检测电压是大致0V(0伏 特）的情况下的检测、及二次侧的输出电压因升压电路的升压动作而上升从而接地电位变 得比直流电源的正极侧的电位高的情况下的检测也能够由在微型计算机中动作的程序构 成。因此，能够W不需要追加的电路的简易的构成来进行监视及检测。
[0039] 根据技术方案4所述的本发明，由于配置在飞跨电容器的另一端与直流电源的负 极之间的第2开关、和配置在飞跨电容器的另一端与地线之间的第4开关包括分别并联于 第2开关和第4开关的保护元件，且为该保护元件将施加于第2开关及第4开关的电压保 持在预定电压W下的构成，所W，在正极侧的所述接地电阻降低的情况下，能够防止对第2 及第4开关施加耐压W上的电压，保护该第2及第4开关避免破损。
[0040] 根据技术方案5所述的本发明，基于第1及第2检测电压、和并联于第4开关的保 护元件的特性，推断第1路径时的施加于第2开关的直流电源的负极侧与第4开关的地线 侧之间的电压，基于该推断的电压、和并联于第4开关的保护元件的特性，对根据由第1路 径充电的飞跨电容器的检测电压运算的直流电源的输出电压进行校正，因此，接地电阻降 低而保护元件的限制电压W上的电压施加于第2开关的直流电源的负极侧与第4开关的地 线侧之间的情况下，能够根据用第1路径检测的电容器的检测电压检测出精确的直流电源 的输出电压。
【附图说明】
[0041] 图1是用于说明本发明的实施方式1的绝缘检测装置的概略结构的图。
[0042] 图2是用于说明由在本发明的实施方式1的绝缘检测装置的微型计算机中动作的 程序实现的接地电阻检测部的概略结构的图。
[0043] 图3是示出本发明的实施方式1的绝缘检测装置的检测动作的流程的图。
[0044] 图4是用于说明发明的实施方式1的绝缘检测装置的检测动作的图。
[0045] 图5是用于说明本发明的实施方式1的绝缘检测装置的Vclp检测时的充电电压 的变化的图。
[0046] 图6是示出在使升压电路所产生的二次侧电压变化的情况下的V0检测时、Vclp检 测时、及VcIn检测时的各检测电压一时间特性的仿真结果的图。
[0047] 图7是用于说明地线的电位比直流电源的正极的电位高的情况下的V0检测时、 Vclp检测时、及Vein检测时的检测电压的放大图。
[0048] 图8是说明用于地线的电位比直流电源的正极的电位高的情况下的根据Vclp检 测中的检测电压来运算接地电阻的原理的图。
[0049] 图9是用于说明本发明的实施方式2的绝缘检测装置的检测动作的图。
[0050] 图10是用于说明本发明的实施方式2的绝缘检测装置的Vclpta检测时、及 Vclp忧检测时的检测电压的图。
[0051] 图11是用于说明本发明的实施方式3的绝缘检测装置的检测动作的图。
[0052] 图12是用于说明本发明的实施方式4的绝缘检测装置的概略结构的图。