CN102645606A

CN102645606A - 漏电检测装置

Info

Publication number: CN102645606A
Application number: CN2012100318034A
Authority: CN
Inventors: 成瀬秀明; 宫本聪; 藤井真辉; 小平和史; 幾岛好广
Original assignee: Omron Automotive Electronics Co Ltd
Current assignee: Nidec Mobility Corp
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2012-02-13
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-02-13
Also published as: DE102012100828B4; US9041413B2; JP2012168071A; KR101311549B1; KR20120094431A; CN102645606B; US20120206153A1; JP5570455B2; DE102012100828A1

Abstract

本发明提供一种能够快速检测漏电的漏电检测装置。漏电检测装置(100)具有：脉冲发生器(2)，其向耦合电容器(C1)提供脉冲；电压检测部(6)，其检测耦合电容器(C1)的电压；漏电判定部(7)，其将电压检测部(6)检测到的电压与第1阈值进行比较，根据该比较结果来判定直流电源(B)有无漏电；以及放电判定部(8)，其将电压检测部(6)检测到的电压与小于第1阈值的第2阈值进行比较，根据耦合电容器(C1)的放电来判定检测电压是否小于第2阈值。在由放电判定部(8)判定为检测电压小于第2阈值的情况下，脉冲发生器(2)使新的脉冲上升。

Description

漏电检测装置

技术领域

本发明涉及检测直流电源的漏电的漏电检测装置。

背景技术

在电动汽车中安装有高压的直流电源，用于驱动发动机和车载设备。该直流电源与被接地的车体电气绝缘，但在直流电源与车体之间电气连接时，由于某种原因致使电流从直流电源通过车体流向大地而产生漏电(或者接地)。因此，在直流电源中设置了用于检测这种漏电等的检测装置。在后面叙述的专利文献1中记载了被安装于电动汽车的接地检测装置。

在专利文献1中，车辆用接地检测装置在耦合电容器的一端侧连接直流电源的正端子，对作为耦合电容器的另一端侧的测定点施加矩形波脉冲信号，对耦合电容器进行充电，检测此时产生于测定点的电压信号，并检测直流电源的接地，在这种车辆用接地检测装置中，求出在矩形波脉冲信号成为第1相位的时刻在测定点测出的电压、与在矩形波脉冲信号成为第2相位的时刻在测定点测出的电压值之差分，根据该差分电压来检测直流电源的接地。

在专利文献1的接地检测装置中，供给耦合电容器的脉冲的周期始终是固定的。在完成对耦合电容器的充电后，从耦合电容器开始放电，在从开始放电起到测定点的电压降低到0V需要预定时间。从脉冲下降起到另一个脉冲上升的间隔，被设定为上述放电所需要的预定时间以上的时间。因此，当在脉冲的下降和上升的定时检测电压并进行有无接地的判定的情况下，从脉冲的下降到上升的区间变长，存在进行判定需要时间的问题。

另外，在后面叙述的专利文献2中记载了根据电容器的电压来检测直流电源的绝缘状态的装置。在该装置中设有使电容器放电的复位开关，在电容器的两端电压超过正常工作时的最大电压的情况下，等待电容器的两端电压下降到固定电压，在达到固定电压时接通复位开关，使电容器快速放电。

【专利文献1】日本特开2003-250201号公报

【专利文献2】日本特开2008-89322号公报

发明内容

本发明的课题是在检测直流电源的漏电的漏电检测装置中，能够快速判定有无漏电。

本发明的漏电检测装置具有：耦合电容器，其一端与直流电源连接；脉冲发生器，其向该耦合电容器的另一端提供脉冲；电压检测部，其检测利用上述脉冲来充电的耦合电容器的电压；漏电判定部，其将该电压检测部检测到的电压与第1阈值进行比较，根据该比较结果来判定直流电源有无漏电；以及放电判定部，其将电压检测部检测到的电压与小于第1阈值的第2阈值进行比较，根据耦合电容器的放电来判定检测电压是否小于第2阈值。并且，在由放电判定部判定为检测电压小于第2阈值的情况下，脉冲发生器使新的脉冲上升。

这样，利用脉冲来充电的耦合电容器从脉冲下降的时刻起放电，在其电压小于第2阈值时，下一个脉冲上升。因此，脉冲的间隔变短，能够迅速进行漏电检测。

也可以是，本发明的漏电检测装置具有异常判定部，在脉冲下降后，在检测电压不小于第2阈值的状态持续了一定时间的情况下，该异常判定部判定为发生了异常。

这样，在由于电路的故障等致使耦合电容器不能正常放电的情况下，能够检测异常。

并且，优选本发明的漏电检测装置具有放电电路，在脉冲下降后到下一个脉冲上升的期间，该放电电路强制地使耦合电容器的电荷放电。

这样，能够通过放电电路使耦合电容器的电荷快速放电，因而脉冲的间隔进一步缩短，能够更加快速地进行漏电检测。

并且，在本发明的漏电检测装置中，优选在从脉冲上升起到耦合电容器的电压饱和为止的期间中的预定时刻，漏电判定部判定有无漏电。

这样，能够在耦合电容器达到饱和之前的时刻，通过漏电判定部进行有无漏电判定，能够更加快速地进行漏电检测。

并且，在本发明的漏电检测装置中，优选每当从脉冲发生器输出新的脉冲时，漏电判定部判定有无漏电。

这样，能够增加漏电判定的次数，使更加快速地进行漏电检测。

根据本发明的漏电检测装置，在耦合电容器的电压小于第2阈值时，下一个脉冲上升，因而脉冲的间隔变短，能够迅速检测漏电。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的漏电检测装置的电路图。

图2是在漏电时和不漏电时的检测电压的波形图。

图3是说明漏电检测装置的动作的时序图。

图4是说明异常判定的时序图。

图5是说明另一个实施方式的漏电检测装置的动作的时序图。

标号说明

1控制部；2脉冲发生器；3放电电路；4放电电路；5存储器；6电压检测部；7漏电判定部；8放电判定部；9异常判定部；10定时器；100漏电检测装置；C1耦合电容器；B直流电源；G大地；V1第1阈值；V2第2阈值。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。在此，列举将本发明应用于被安装于电动汽车的漏电检测装置的示例。

如图1所示，漏电检测装置100具有控制部1、脉冲发生器2、放电电路3、放电电路4、存储器5、电阻R1～R3、电容器C1、C2。

控制部1由CPU构成，具有电压检测部6、漏电判定部7、放电判定部8、异常判定部9、定时器10。脉冲发生器2根据来自控制部1的命令，生成预定频率的脉冲。电阻R1与脉冲发生器2的输出侧连接。电阻R2与电阻R1串联连接。电阻R2的值与电阻R1的值相比足够小。电容器C1的一端与直流电源B的负极连接，电容器C1的另一端与电阻R2连接。该电容器C1是对漏电检测装置100和直流电源B进行直流分离的耦合电容器。直流电源B的正极与未图示的负载连接。寄生电容器Co位于直流电源B和大地G(车体)之间。

放电电路3由晶体管Q1、电阻R4、电阻R5构成。晶体管Q1的集电极与电阻R1和电阻R2的连接点连接。晶体管Q1的发射极被接地。晶体管Q1的基极经由电阻R4与控制部1连接。电阻R5跨接晶体管Q1的基极和发射极。该放电电路3是如后面所述强制地使耦合电容器C1及寄生电容器Co的电荷按照箭头所指的路径放电的电路。

电阻R3的一端与电阻R1和电阻R2的连接点连接。电阻R3的另一端与控制部1连接。电容器C2连接于电阻R3的另一端和大地之间。该电容器C2是滤波用的电容器，与电阻R3一起构成将输入到控制部1的电压的噪声去除的滤波器电路。

放电电路4由晶体管Q2、电阻R6～R8构成。晶体管Q2的集电极通过经由R6与电阻R3和电容器C2的连接点连接。晶体管Q2的发射极被接地。晶体管Q2的基极经由电阻R7与控制部1连接。电阻R8跨接晶体管Q2的基极和发射极。该放电电路4是如后面所述强制地使电容器C2的电荷按照箭头所指的路径放电的电路。

存储器5由ROM和RAM等构成，并构成存储部。在该存储器5中存储有后面叙述的阈值V1(第1阈值)和阈值V2(第2阈值)。

在控制部1中，电压检测部6根据从电阻R1和R2的连接点n经由电阻R3及电容器C2被取入控制部1的电压，检测耦合电容器C1的电压。

漏电判定部7将电压检测部6检测到的电压与阈值V1进行比较，根据该比较结果来判定有无漏电。

放电判定部8将电压检测部6检测到的电压与小于阈值1的阈值2进行比较，根据耦合电容器C1的放电来判定电压是否小于阈值V2。

在耦合电容器C1的放电产生了异常的情况下，异常判定部9判定该异常。

定时器10测定从由脉冲发生器2输出的脉冲下降的时刻起、到耦合电容器C1的电压变为小于阈值V2为止的时间。

下面，说明如上所述构成的漏电检测装置100的动作。

从脉冲发生器2输出的脉冲经由电阻R1和电阻R2被提供给耦合电容器C1。由该脉冲对耦合电容器C1进行充电(此时，寄生电容器Co也被充电)，n点的电位上升。该n点的电位经由电阻R3和电容器C2被输入控制部1。电压检测部6根据该输入电压来检测耦合电容器C1的电压。下面，将该检测到的电压称为“检测电压”。

在没有产生从直流电源B向大地G的漏电的情况下，如图2中的实线所示，检测电压急剧上升。因此，在从脉冲于时刻to上升起到脉冲于时刻t1下降为止的期间，检测电压超过阈值V1。另一方面，在产生从直流电源B向大地G的漏电的情况下，如图2中的虚线所示，由于基于漏电阻抗的时间常数的影响，检测电压缓慢上升。因此，在从时刻to到时刻t1的期间，检测电压不超过阈值V1。

电压检测部6在脉冲下降的时刻t1检测耦合电容器C1的电压。该时刻t1是指在从脉冲上升起到耦合电容器C1的电压饱和为止的期间中预先设定的时刻。在没有产生漏电的情况下，检测电压为Va，在产生漏电的情况下，检测电压为Vb。漏电判定部7将检测电压和阈值V1进行比较，如果检测电压为阈值V1以上(Va)，则判定为没有漏电，如果检测电压小于阈值V1(Vb)，则判定为漏电。

另外，在脉冲下降的时刻t1，从控制部1向放电电路3、4输出控制信号。放电电路3、4的晶体管Q1、Q2借助该控制信号分别成为导通状态。因此，耦合电容器C1和寄生电容器Co的充电电荷通过晶体管Q1而放电，电容器C2的充电电荷通过晶体管Q2而放电。结果，检测电压按照图2所示从时刻t1开始减小。

以上是漏电检测的基本动作。下面，参照图3更详细地说明漏电检测装置100的动作。

脉冲发生器2按照图3(a)所示输出具有t1的脉冲宽度的脉冲。利用该脉冲来充电的耦合电容器C1的电压按照图3(c)所示变化。并且，在脉冲下降的定时X，电压检测部6检测耦合电容器C1的电压，同时漏电判定部7将检测电压与阈值V1(第1阈值)进行比较，并进行有无漏电的判定。

并且，在脉冲下降的定时X，从控制部1(图1)向放电电路3和放电电路4同时输出控制信号，放电电路3、4的晶体管Q1、Q2按照图3(b)所示同时导通。即，放电电路3、4同时开始工作。由此，如前面所述，耦合电容器C1的电荷通过晶体管Q1而放电，电容器C2的电荷通过晶体管Q2而放电。并且，在下一个脉冲上升的定时，放电电路3、4的晶体管Q1、Q2同时截止。

如图3(c)所示，由电压检测部6检测到的电压从耦合电容器C1开始放电的时刻起下降。并且，在由放电判定部8判定为该检测电压小于阈值V2(第2阈值)时，在该时刻，控制部1控制脉冲发生器2使输出下一个脉冲。由此，在耦合电容器C1的电压小于V2的时刻，新的脉冲上升。

这样，在本实施方式中，利用脉冲来充电的耦合电容器C1从脉冲下降的时刻开始放电，在其电压小于阈值V2的时刻，下一个脉冲上升。因此，脉冲的间隔T1缩短，能够迅速进行漏电检测。

图3(d)表示不设置阈值V2时的脉冲输出，在这种情况下，在耦合电容器C1的电压达到0V后，下一个脉冲上升。因此，脉冲的间隔T0变长，进行漏电检测费时间。

并且，在本实施方式中，脉冲的周期不固定而是根据耦合电容器C1的放电状态而变化。即，在产生从直流电源B向大地G的漏电时，如图3(c)所示，耦合电容器C1的放电时间由于漏电阻抗而变长，与此对应，脉冲的间隔T1’也变长。因此，在该区间T1’中，耦合电容器C1的电荷基本被放电，耦合电容器C1的检测电压降低到小于阈值V2。当在耦合电容器C1中残留了足够的电荷的状态下产生下一个脉冲时，电容器C1再次被充电，检测电压超过阈值V1而有可能被误判为“没有漏电”。因此，在本实施方式中，在根据阈值V2确认到耦合电容器C1的放电状态后，使下一个脉冲上升。

并且，在本实施方式中设置了放电电路3，在从脉冲下降后到下一个脉冲上升的期间，通过晶体管Q1强制地使耦合电容器C1的电荷放电。因此，能够使耦合电容器C1快速放电，使脉冲的间隔变短，能够更加快速地进行漏电检测。

另外，在本实施方式中，如前面所述，在从脉冲上升起到耦合电容器C1的电压饱和为止的期间的预定时刻(图2中的t1)，漏电判定部7判定有无漏电。在本实施方式中，在耦合电容器C1的电压达到饱和之前脉冲下降，因而不继续进行耦合电容器C1的充电。并且，在脉冲下降的时刻，漏电判定部7判定有无漏电。因此，在耦合电容器C1饱和之前的时刻，能够利用漏电判定部7进行有无漏电判定，能够更加快速地进行漏电检测。

并且，在本实施方式中，根据图3可知，每当从脉冲发生器2输出了新的脉冲时，利用漏电判定部7判定有无漏电。因此，增加了漏电判定的次数，能够更加快速地进行漏电检测。

下面，参照图4说明由异常判定部9进行的异常判定。

如前面所述，定时器10测定从脉冲下降的时刻起到耦合电容器C1的电压变为小于阈值V2为止的时间。并且，如图4(c)所示，在放电判定部8判定为检测电压不小于阈值V2的状态持续了一定时间τ的情况下，异常判定部9判定为耦合电容器C1的放电不能正常进行，发生了异常。

关于异常的原因，可以考虑放电电路3的故障(例如晶体管Q1的故障)等。在异常判定部9判定为异常时，控制部1进行输出异常信号等的处理。这样，在耦合电容器C1不能正常放电的情况下，能够检测异常。

在以上的实施方式中示出了设置了用于强制使耦合电容器C1放电的放电电路3的示例。但是，本发明也能够应用于不设置放电电路3的情况。

在这种情况下，如图5所示，从脉冲下降的时刻起的耦合电容器C1的放电时间，比设置放电电路3时的放电时间延长。因此，脉冲的间隔T2、T2’比图3中的T1、T1’长。但是，在耦合电容器C1的电压小于阈值V2的时刻，新的脉冲上升，这一点没有变化，因而与不设置阈值V2的情况相比，脉冲间隔变短，能够迅速进行漏电检测。

在本发明中，除了以上叙述的情况之外，还能够采用各种实施方式。例如，在图1中示出了这样的示例，即，设置由电阻R3和电容器C2构成的滤波器电路、以及用于强制使电容器C2的电荷放电的放电电路4，但在本发明中也可以省略滤波器电路和放电电路4。

并且，在前述的实施方式中，在从脉冲发生器2输出的脉冲下降的定时，电压检测部6检测耦合电容器C1的电压，漏电判定部7判定有无漏电，但本发明不限于此。例如，也可以在脉冲下降之前的预定时刻，执行基于电压检测部6的电压检测和基于漏电判定部7的有无漏电判定。

并且，在前述的实施方式中，示出了在耦合电容器C1的电压小于阈值V2的时刻下一个脉冲上升的示例，然而也可以是，在比耦合电容器C1的电压小于阈值V2的时刻稍微滞后的时刻，下一个脉冲上升。

并且，在前述的实施方式中，示出了用晶体管Q1和电阻R4、R5构成放电电路3的示例，但也可以用具有线圈和接点的继电器构成放电电路3。这同样适用于放电电路4。

另外，在前述的实施方式中列举了将本发明应用于被安装于车辆的漏电检测装置的示例，然而本发明也能够应用于在除车辆之外的用途中使用的漏电检测装置。

Claims

1.一种漏电检测装置，该漏电检测装置具有：耦合电容器，其一端与直流电源连接；脉冲发生器，其向所述耦合电容器的另一端提供脉冲；电压检测部，其检测利用所述脉冲来充电的所述耦合电容器的电压；以及漏电判定部，其将所述电压检测部检测到的电压与第1阈值进行比较，根据该比较结果来判定所述直流电源有无漏电，所述漏电检测装置的特征在于，

所述漏电检测装置还具有放电判定部，该放电判定部将所述电压检测部检测到的电压与小于所述第1阈值的第2阈值进行比较，根据所述耦合电容器的放电来判定所述电压是否小于所述第2阈值，

在由所述放电判定部判定为所述电压小于所述第2阈值的情况下，所述脉冲发生器使新的脉冲上升。

2.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于，所述漏电检测装置还具有异常判定部，在所述脉冲下降后，在由所述放电判定部判定为所述电压不小于所述第2阈值的状态持续了一定时间的情况下，所述异常判定部判定为发生了异常。

3.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于，所述漏电检测装置还具有放电电路，在所述脉冲下降后到下一个脉冲上升的期间，所述放电电路强制地使所述耦合电容器的电荷放电。

4.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于，所述漏电判定部在从所述脉冲上升起到所述耦合电容器的电压饱和为止的期间中的预定时刻，判定有无漏电。

5.根据权利要求1所述的漏电检测装置，其特征在于，每当从所述脉冲发生器输出所述新的脉冲时，所述漏电判定部判定有无漏电。