非接地電源的絕緣檢測裝置和絕緣檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及非接地電源的絕緣檢測裝置和絕緣檢測方法，特別設及對搭載在利用 電力的推進力的車輛上的非接地的直流電源與升壓電路的絕緣狀態進行檢測的絕緣檢測 裝置和絕緣檢測方法。
【背景技術】
[0002] 在近年來的電動汽車、混合動汽車上搭載有電池集合體（W下，省略記載為直流 電源）作為高電力、高輸出、且緊湊型的直流電源，其輸出電壓為200V(伏特）W上。另外， 為了提高負載的驅動效率，為了將直流電源的正電位升壓并供給至負載，存在具有升壓電 路的車輛。在具有該升壓電路的車輛中，是直流電源的輸出即升壓電路的一次側、和升壓電 路的輸出即二次側都與車輛電氣絕緣的非接地的構成，是不將車輛作為直流電源及升壓電 路的地線來使用的構成。因此，在具有升壓電路的車輛中，為了監視直流電源的絕緣狀態， 需要對直流電源與地線之間的接地電阻、和升壓電路的二次側與地線之間的接地電阻都進 行檢測。
[0003] 作為對直流電源與地線之間的接地電阻、及升壓電路的二次側與地線之間的接地 電阻進行檢測的絕緣檢測裝置，例如存在專利文獻1所記載的絕緣狀態檢測裝置。在該專 利文獻1所記載的絕緣狀態檢測裝置中，構成為；對由直流電源與接地電位之間的接地電 阻、和升壓電路的二次側與地線之間的接地電阻所形成的合成的接地電阻進行檢測。
[0004] 現有技術文獻 [000引專利文獻
[0006] 專利文獻1 ;日本特開2011 - 17586號公報
【發明內容】
[0007] 本發明欲解決的技術問題
[000引在專利文獻1所記載的絕緣狀態檢測裝置中，構成為；在升壓電路的二次側的正 極與地線之間形成的接地電阻（二次側+接地電阻）、與在直流電源的負極（相當于升壓電 路的二次側的負極）與地線之間形成的接地電阻（二次側一接地電阻）經由地線串聯連接 在升壓電路的二次側的正極與負極之間。另外，構成為；在與二次側+接地電阻及二次側一 接地電阻的分壓相應的電位比直流電源的正極電位高的情況下，產生從升壓電路的二次側 +接地電阻經由飛跨電容器到達直流電源的正極的潛行電流。而且，為了檢測潛行電流所帶 來的對飛跨電容器的逆極性下的充電電壓，構成為：具有用于將飛跨電容器W逆極性連接 于檢測單元和地線的逆極性檢測電路。
[0009] 因此，具有；正極性時的檢測單元，其對由直流電源的正極對飛跨電容器進行充電 的情況下的充電電壓進行檢測；及逆極性時的檢測單元，其對由升壓電路的二次側的正極 對飛跨電容器進行逆極性的充電的情況下的充電電壓進行檢測。即，需要2個系統的檢測 單元，該2個系統的檢測單元是；對不會產生潛行電流而充電的充電電壓進行檢測的檢測 單元；及對由潛行電流來充電的逆極性的充電電壓進行檢測的檢測單元。而且，還需要追加 至少由二極管、電阻、及開關構成的逆極性檢測電路，并且，還需要進行追加的開關的接通/ 斷開控制及與該接通/斷開控制對應的檢測單元的切換，存在電路規模增大、并且控制軟 件的負擔也增大該種問題。
[0010] 本發明是鑒于該些問題點而完成的，本發明的目的在于提供一種絕緣檢測裝置和 絕緣檢測方法，能夠W不需要追加的電路的簡易的構成來檢測直流電源及升壓電路與地線 之間的接地電阻。
[0011] 用于解決問題的技術方案
[0012] 用于解決上述問題的技術方案1所述的發明是一種絕緣檢測裝置，包括；飛跨電 容器，其保持充電電壓；及檢測電路，其檢測所述飛跨電容器的充電電壓，所述絕緣檢測裝 置連接于與地線電氣絕緣的直流電源，并基于由所述檢測電路檢測的所述飛跨電容器的充 電電壓來對在所述直流電源于所述地線之間形成的接地電阻進行檢測，所述絕緣檢測裝置 的特征在于，
[0013]包括對第1路徑、第2路徑、第3路徑及第4路徑進行切換的多個開關，所述第1 路徑是從所述直流電源的正極經由所述飛跨電容器到所述直流電源的負極；所述第2路徑 是從所述直流電源的正極經由所述飛跨電容器到所述地線；所述第3路徑是從所述地線經 由所述飛跨電容器到所述直流電源的負極；所述第4路徑是將所述飛跨電容器與所述直流 電源的連接解除，并將該飛跨電容器與所述檢測電路連接，
[0014]包括；
[0015]控制單元，所述控制單元監視由所述第2路徑充電的所述飛跨電容器的檢測電 壓，在該檢測電壓是大致0V(0伏特）的情況下，所述控制單元控制所述開關的切換，控制由 所述第3路徑對所述飛跨電容器的充電、和由所述第3路徑充電的所述飛跨電容器的充電 電壓的檢測，對切換為所述第3路徑后的第1時間的第1檢測電壓、和與所述第1時間不同 的第2時間的第2檢測電壓分別進行檢測；及
[0016]運算單元，所述運算單元基于所述第1檢測電壓和所述第2檢測電壓來運算在所 述直流電源與所述地線之間形成的所述接地電阻。
[0017] 用于解決上述問題的技術方案2所述的發明是一種絕緣檢測裝置，包括；飛跨電 容器，其保持充電電壓；及檢測電路，其檢測所述飛跨電容器的充電電壓，所述絕緣檢測裝 置連接于與地線分別電氣絕緣的直流電源及將該直流電源的輸出電壓升壓的升壓電路的 所述直流電源側，并基于由所述檢測電路檢測的所述飛跨電容器的充電電壓來檢測在所述 直流電源及所述升壓電路的二次側與所述地線之間形成的接地電阻，所述絕緣檢測裝置的 特征在于，
[001引包括對第1路徑、第2路徑、第3路徑及第4路徑進行切換的多個開關，所述第1 路徑是從所述直流電源的正極經由所述飛跨電容器到所述直流電源的負極；所述第2路徑 是從所述直流電源的正極經由所述飛跨電容器到所述地線；所述第3路徑是從所述地線經 由所述飛跨電容器到所述直流電源的負極；所述第4路徑是將所述飛跨電容器與所述直流 電源的連接解除，并將該飛跨電容器與所述檢測電路連接，
[0019]包括；
[0020] 控制單元，在二次側的輸出電壓因所述升壓電路升壓動作而上升，從而所述接地 電位變得比所述直流電源的正極側的電位高的情況下，所述控制單元控制述開關的切換， 控制由所述第3路徑對所述飛跨電容器的充電、和由所述第3路徑充電的所述飛跨電容器 的充電電壓的檢測，對切換為所述第3路徑后的第1時間的第1檢測電壓、和與所述第1時 間不同的第2時間的第2檢測電壓分別進行檢測；及
[0021] 運算單元，所述運算單元基于所述第1檢測電壓和所述第2檢測電壓來運算在所 述直流電源及所述升壓電路的二次側與所述地線之間形成的所述接地電阻。
[0022] 用于解決上述問題的技術方案3所述的發明是一種絕緣檢測方法，對在與地線電 氣絕緣的直流電源與所述地線之間形成的接地電阻進行檢測，其特征在于，
[0023] 包括如下的工序：
[0024] 將飛跨電容器連接在所述直流電源的正極與所述地線之間，將所述飛跨電容器充 電的工序；
[0025] 將所述直流電源的正極與所述飛跨電容器斷開后，將檢測電路連接于所述飛跨電 容器，檢測被充電至所述飛跨電容器的電壓的工序；
[0026] 監視所述檢測的電壓，在該檢測的電壓是大致0V(0伏特）的情況下，將所述飛跨 電容器連接在所述地線與所述直流電源的負極之間而將所述飛跨電容器充電，對所述飛跨 電容器的連接后的第1時間的第1檢測電壓、和與所述第1時間不同的第2時間的第2檢 測電壓分別進行檢測的工序；及
[0027] 基于所述第1檢測電壓和所述第2檢測電壓，運算在所述直流電源與所述地線之 間形成的所述接地電阻的工序。
[002引用于解決上述問題的技術方案4所述的發明是如技術方案1或2所述的絕緣檢測 裝置，其特征在于，所述多個開關包括：第1開關，其配置在所述飛跨電容器的一端與所述 直流電源的正極之間；第2開關，其配置在所述飛跨電容器的另一端于所述直流電源的負 極之間；第3開關，其配置在所述飛跨電容器的一端與地線之間；及第4開關，其配置在所 述飛跨電容器的另一端與所述地線之間，
[0029] 所述第2開關及所述第4開關包括保護元件，所述保護元件分別并聯于所述第2 開關及所述第4開關，并將施加于該第2開關及所述第4開關的電壓保持在預定電壓W下。
[0030] 用于解決上述問題的技術方案5所述的發明是如技術方案4所述的絕緣檢測裝 置，其特征在于，
[0031] 所述控制單元包括如下的單元：
[0032] 基于所述第1及第2檢測電壓、和至少并聯于所述第4開關的所述保護元件的特 性，對所述第1路徑時的施加于所述第2開關的所述直流電源的負極側與所述第4開關的 所述地線側之間的電壓進行推斷的單元；及
[0033] 基于施加于所述第2開關的所述直流電源的負極側與所述第4開關的所述地線側 之間的電壓、和并聯于所述第4開關的所述保護元件的特性，對所述直流電源的輸出電壓 進行校正的單元，其中，所述直流電源的輸出電壓是根據由所述第1路徑充電的所述飛跨 電容器的檢測電壓來運算的。
[0034] 發明效果
[0035] 根據技術方案1所述的本發明，檢測由第2路徑充電的飛跨電容器的檢測電壓，在 該檢測電壓是大致0V(0伏特）的情況下，控制單元控制開關的切換，控制第3路徑對飛跨 電容器的充電、和由該第3路徑充電的飛跨電容器的充電電壓的檢測，對切換為第3路徑后 的第1時間的第1檢測電壓、和與所述第1時間不同的第2時間的第2檢測電壓分別進行 檢測。接著，運算單元基于第1檢測電壓和第2檢測電壓，運算在直流電源與地線之間形成 的接地電阻，由于控制單元及運算單元能夠由在微型計算機中動作的程序構成，所W，能夠 提供能夠W不需要追加的電路的簡易的構成來檢測直流電源及升壓電路的二次側與地線 之間的接地電阻的絕緣檢測裝置。
[0036] 另外，根據技術方案2所述的本發明，在二次側的輸出電壓因升壓電路的升壓動 作而上升，從而接地電位變得比直流電源的正極側的電位高的情況下，控制單元控制開關 的切換，控制第3路徑對飛跨電容器的充電、和由該第3路徑充電的飛跨電容器的充電電壓 的檢測，對切換為第3路徑后的第1時間的第1檢測電壓、和與所述第1時間不同的第2時 間的第2檢測電壓分別進行檢測。接著，運算單元基于第1檢測電壓和第2檢測電壓來運 算在直流電源與地線之間形成的接地電阻，由于控制單元及運算單元能夠由在微型計算機 中動作的程序構成，因此，能夠提供能夠W不需要追加的電路的簡易的構成來檢測直流電 源及升壓電路的二次側與地線之間的接地電阻的絕緣檢測裝置。
[0037] 另外，根據技術方案3所述的本發明，將飛跨電容器連接在所述直流電源的正極 與所述地線之間而將飛跨電容器充電，在該充電后將直流電源的正極與飛跨電容器斷開， 此后，將檢測電路連接于飛跨電容器，檢測被充電至飛跨電容器的電壓，監視所檢測的電 壓，在該被檢測的電壓是大致0V(0伏特）的情況下，將飛跨電容器連接在地線與所述直流 電源的負極之間而將飛跨電容器充電，對飛跨電容器的連接后的第1時間的第1檢測電壓、 和與第1時間不同的第2時間的第2檢測電壓分別進行檢測，基于第1檢測電壓和第2檢 測電壓，運算在直流電源與地線之間形成的接地電阻，因此，能夠由在微型計算機中動作的 程序實現，能夠W不需要追加的電路的簡易的構成來檢測直流電源及升壓電路的二次側與 地線之間的接地電阻。
[003引而且，監視由第2路徑充電的飛跨電容器的檢測電壓，該檢測電壓是大致0V(0伏 特）的情況下的檢測、及二次側的輸出電壓因升壓電路的升壓動作而上升從而接地電位變 得比直流電源的正極側的電位高的情況下的檢測也能夠由在微型計算機中動作的程序構 成。因此，能夠W不需要追加的電路的簡易的構成來進行監視及檢測。
[0039] 根據技術方案4所述的本發明，由于配置在飛跨電容器的另一端與直流電源的負 極之間的第2開關、和配置在飛跨電容器的另一端與地線之間的第4開關包括分別并聯于 第2開關和第4開關的保護元件，且為該保護元件將施加于第2開關及第4開關的電壓保 持在預定電壓W下的構成，所W，在正極側的所述接地電阻降低的情況下，能夠防止對第2 及第4開關施加耐壓W上的電壓，保護該第2及第4開關避免破損。
[0040] 根據技術方案5所述的本發明，基于第1及第2檢測電壓、和并聯于第4開關的保 護元件的特性，推斷第1路徑時的施加于第2開關的直流電源的負極側與第4開關的地線 側之間的電壓，基于該推斷的電壓、和并聯于第4開關的保護元件的特性，對根據由第1路 徑充電的飛跨電容器的檢測電壓運算的直流電源的輸出電壓進行校正，因此，接地電阻降 低而保護元件的限制電壓W上的電壓施加于第2開關的直流電源的負極側與第4開關的地 線側之間的情況下，能夠根據用第1路徑檢測的電容器的檢測電壓檢測出精確的直流電源 的輸出電壓。
【附圖說明】
[0041] 圖1是用于說明本發明的實施方式1的絕緣檢測裝置的概略結構的圖。
[0042] 圖2是用于說明由在本發明的實施方式1的絕緣檢測裝置的微型計算機中動作的 程序實現的接地電阻檢測部的概略結構的圖。
[0043] 圖3是示出本發明的實施方式1的絕緣檢測裝置的檢測動作的流程的圖。
[0044] 圖4是用于說明發明的實施方式1的絕緣檢測裝置的檢測動作的圖。
[0045] 圖5是用于說明本發明的實施方式1的絕緣檢測裝置的Vclp檢測時的充電電壓 的變化的圖。
[0046] 圖6是示出在使升壓電路所產生的二次側電壓變化的情況下的V0檢測時、Vclp檢 測時、及VcIn檢測時的各檢測電壓一時間特性的仿真結果的圖。
[0047] 圖7是用于說明地線的電位比直流電源的正極的電位高的情況下的V0檢測時、 Vclp檢測時、及Vein檢測時的檢測電壓的放大圖。
[0048] 圖8是說明用于地線的電位比直流電源的正極的電位高的情況下的根據Vclp檢 測中的檢測電壓來運算接地電阻的原理的圖。
[0049] 圖9是用于說明本發明的實施方式2的絕緣檢測裝置的檢測動作的圖。
[0050] 圖10是用于說明本發明的實施方式2的絕緣檢測裝置的Vclpta檢測時、及 Vclp憂檢測時的檢測電壓的圖。
[0051] 圖11是用于說明本發明的實施方式3的絕緣檢測裝置的檢測動作的圖。
[0052] 圖12是用于說明本發明的實施方式4的絕緣檢測裝置的概略結構的圖。