CN103576043A - 漏电检测装置 - Google Patents

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Abstract

漏电检测装置包括:其一端连接到电池的正极端子的第1保护电阻;其一端连接到第1保护电阻的另一端的第1检测电阻;其一端连接到第1检测电阻的另一端的第2检测电阻;其一端连接到第2检测电阻的另一端,其另一端连接到电池的负极端子的第2保护电阻;以及连接到第2检测电阻的一端的车身接地。该漏电检测装置检测电池的漏电,还包括:用于在任意的定时对第2检测电阻的一端施加基准电压的开关;在通过开关控制对第2检测电阻的一端施加了基准电压的状态下,将第1检测电阻的一端的电压作为第1电压检测并将第2检测电阻的另一端的电压作为第2电压检测,基于第1电压和第2电压的检测值,判定在电池的中点有无漏电的漏电判定电路。

Description

漏电检测装置
技术领域
本发明涉及漏电检测装置。
背景技术
众所周知,在电动汽车和混合动力汽车等的车辆中,装载有作为动力源的电机,以及对该电机供给电力的高电压和大容量的电池。这种高压电池是将锂离子电池或镍氢电池等构成的电池组串联地连接多个构成的。这样的电机驱动用的高压电池,在安全上由车身接地绝缘,所以检测高压电池和车身接地间的绝缘击穿(即检测漏电)极其重要。
在日本特开平6-308185号中公开了以下技术:分别在电池的正极侧及负极侧中设置串联地连接的多个保护电阻及两个检测电阻、以及将保护电阻的两端短路或开路的多个开关,并彼此连接,从而根据该连接部分接地于车身接地的两个检测电阻的两端电压或该连接部中流过的电流的测定值来检测漏电。
发明内容
在日本特开平6-308185号记载的技术中,在电池的中点发生了漏电的情况下(即在电池的中点和车身接地间发生了绝缘击穿的情况),由于电池的中点电压和两个检测电阻的两端电压一致,所以有可能无法检测漏电。
本发明的方案,鉴于上述情况而形成,目的在于提供能够高精度地检测在电池的中点发生的漏电的漏电检测装置。
为了解决上述课题,本发明的形态采用以下结构。
(1)本发明的一方案的漏电检测装置包括:第1保护电阻;其一端连接到电池的正极端子;第1检测电阻,其一端连接到所述第1保护电阻的另一端;第2检测电阻,其一端连接到所述第1检测电阻的另一端;第2保护电阻,其一端连接到所述第2检测电阻的另一端,其另一端连接到所述电池的负极端子;以及车身接地,其连接到所述第2检测电阻的一端,漏电检测装置检测从所述车身接地绝缘的所述电池的漏电的漏电,还包括:开关,其用于在任意的定时对所述第2检测电阻的一端施加基准电压;以及漏电判定电路,其在通过所述开关的控制对所述第2检测电阻的一端施加了所述基准电压的状态下,将所述第1检测电阻的一端的电压作为第1电压检测并将所述第2检测电阻的另一端的电压作为第2电压检测,基于所述第1电压及第2电压的检测值,判定在所述电池的中点有无漏电。
(2)在上述(1)的形态中,所述漏电判定电路也可以在对所述第2检测电阻的一端施加了所述基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,并在所述第1电压为第1阈值以上并且所述第2电压低于第2阈值的情况下,判定在所述电池的中点有漏电。
(3)在上述(1)或(2)的形态中,所述漏电判定电路也可以在对所述第2检测电阻的一端未施加所述基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,并基于所述第1电压及第2电压的检测值,判定在所述电池的正极侧或负极侧有无漏电。
(4)在上述(3)的形态中,所述漏电判定电路也可以在对所述第2检测电阻的一端未施加基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,在所述第1电压为第3阈值以上并且所述第2电压为第4阈值以上的情况下判定为在所述电池的负极侧有漏电,另一方面,在所述第1电压低于所述第3阈值并且所述第2电压低于所述第4阈值的情况下判定为在所述电池的正极侧有漏电。
(5)在上述(1)至(4)的任何一个的形态中,也可以包括第3保护电阻,其配置在所述第2检测电阻的一端和所述车身接地之间。
在本发明的上述形态的漏电检测装置中,在对所述第2检测电阻的一端施加了基准电压的状态下,产生电池中点和车身接地间的绝缘电阻越小,第1电压越上升,另一方面,第2电压越下降的特征性的现象。因此,通过基于这些第1电压及第2电压的检测值,判定在电池的中点有无漏电,可高精度地检测在电池的中点发生的漏电。
附图说明
图1是本发明的以实施方式的漏电检测装置1的概略结构图。
图2A是表示在开关SW为关断的状态下高压电池BT的正极侧发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1中以怎样的路径流过电流的图。
图2B是表示在以图2A的路径流过电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_H之间的关系的图。
图3A是表示在开关SW为关断的状态下高压电池BT的负极侧发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1中以怎样的路径流过电流的图。
图3B是表示以图3A的路径流过电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_L之间的关系的图。
图4A是表示在开关SW为接通(on)的状态下高压电池BT的中点发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1中以怎样的路径流过电流的图。
图4B是表示在以图4A的路径流过电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_M之间的关系的图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明本发明的一实施方式。
图1是本实施方式的漏电检测装置1的概略结构图。该漏电检测装置1检测由车身接地BG绝缘的电机驱动用的高压电池BT的漏电,包括:第1检测电阻R1;第2检测电阻R2;第1保护电阻R3;第2保护电阻R4;第3保护电阻R5;开关SW;漏电判定电路10。
第1保护电阻R3的一端连接到高压电池BT的正极端子,另一端连接到第1检测电阻R1的一端。第1检测电阻R1的一端连接到第1保护电阻R3的另一端,而另一端连接到第2检测电阻R2的一端。第2检测电阻R2的一端连接到第1检测电阻R1的另一端,而另一端连接到第2保护电阻R4的一端。第2保护电阻R4的一端连接到第2检测电阻R2的另一端,而另一端连接到高压电池BT的负极端子。第3保护电阻R5的一端连接到第1检测电阻R1的另一端和第2检测电阻R2的一端,而另一端连接到车身接地BG。
开关SW例如是MOSFET等的、用于在任意的定时对第2检测电阻R2的一端(第1检测电阻R1和第2检测电阻R2之间的连接点)施加基准电压Vref的半导体开关元件。具体地说,开关SW的一端连接到第2检测电阻R2的一端,另一端连接到被施加了基准电压Vref的基准电压线。再有,该基准电压Vref可以由漏电检测装置1的内部电路生成,或者也可以从外部装置供给。
漏电判定电路10将第1检测电阻R1的一端的电压作为第1电压VH检测,并且将第2检测电阻R2的另一端的电压作为第2电压VL检测,基于这些第1电压VH及第2电压VL的检测值,判定在高压电池BT中有无漏电,包括第1放大电路11、第2放大电路12及主计算机(以下,简略为微机)13。
第1放大电路11例如是运算放大器等,将第1电压VH放大并输出到微机13。第2放大电路12例如是运算放大器等,将第2电压VL放大并输出到微机13。微机13将从第1放大电路11输入的第1电压VH和从第2放大电路12输入的第2电压VL变换为数字值,基于该数字值、即第1电压VH及第2电压VL的检测值,判定在高压电池BT中有无漏电。此外,该微机13还具有控制开关SW的导通/关断的功能。
以下,说明上述这样构成的漏电检测装置1的动作。
漏电检测装置1的微机13在开始漏电检测处理时,首先,在将开关SW控制为关断(off)的状态(即,对第2检测电阻R2的一端未施加基准电压vref的状态)下,通过将从第1放大电路11输入的第1电压VH和从第2放大电路12输入的第2电压VL变换为数字值,从而得到第1电压VH及第2电压VL的检测值。
图2A是表示在开关SW为关断状态下高压电池BT的正极侧发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1的内部,以怎样的路径流过电流的图。再有,在图2A中,标号RL_H表示高压电池BT的正极端子和车身接地BG间的绝缘电阻。
如该图2A所示,在开关SW为关断的状态下高压电池BT的正极侧发生了漏电的情况下,以高压电池BT的正极端子→绝缘电阻RL_H→车身接地BG→第3保护电阻R5→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径,以及高压电池BT的正极端子→第1保护电阻R3→第1检测电阻R1→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径流过电流。
图2B是表示以上述那样的路径流过电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_H之间的关系的图。如该图2B所示,绝缘电阻RL_H越小,第1电压VH和第2电压VL越一直保持着固定的大小关系(VH>VL)下降。通过利用这样的现象,在第1电压VH及第2电压VL低于了各自阈值的情况下,可以判定为在高压电池BT的正极侧发生了漏电。
即,如图2B所示,微机13在将开关SW控制为关断的状态下所得的第1电压VH低于阈值VH_th1(第3阈值)并且第2电压VL低于阈值VL_th1(第4阈值)的情况下,判定为在高压电池BT的正极侧有漏电,并将该判定结果输出到外部。再有,如图2B所示,阈值VH_th1被设定得高于阈值VL_th1。
图3A是表示在开关SW为关断的状态下高压电池BT的负极侧发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1的内部,以怎样的路径流过电流的图。再有,在图3A中,标号RL_L表示高压电池BT的负极端子和车身接地BG间的绝缘电阻。
如该图3A所示,在开关SW为关断的状态下高压电池BT的负极侧发生了漏电的情况下,以高压电池BT的正极端子→第1保护电阻R3→第1检测电阻R1→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径,以及高压电池BT的负极端子→绝缘电阻RL_L→车身接地BG→第3保护电阻R5→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径流过电流。
图3B是表示以上述的路径流过了电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_L之间的关系的图。如该图3B所示,绝缘电阻RL_L越小,第1电压VH及第2电压VL越一直保持着固定的大小关系(VH>VL)上升。通过利用这样的现象,在第1电压VH及第2电压VL为各自阈值以上的情况下,可以判断为在高压电池BT的负极侧发生了漏电。
即,如图3B所示,在将开关SW控制为关断的状态下所得的第1电压VH为阈值VH_th1以上且第2电压VL为阈值VL_th1以上的情况下,微机13判定为在高压电池BT的负极侧有漏电,并将该判定结果输出到外部。
可是,如上述,在开关SW为关断的状态下,可以检测在高压电池BT的正极侧或负极侧发生的漏电,但如图4A所示,在高压电池BT的中点发生了漏电的情况下,由于第1电压VH和第2电压VL相等,所以不能判定有无漏电。因此,在将开关SW控制为关断的状态下所得的第1电压VH及第2电压VL的检测值相等的情况下,将开关SW切换为接通(on)。
而且,微机13在将开关SW控制为接通的状态(即,对第2检测电阻R2的一端施加了基准电压Vref的状态),通过将从第1放大电路11输入的第1电压VH和从第2放大电路12输入的第2电压VL变换为数字值,从而新得到第1电压VH及第2电压VL的检测值。
图4A是表示在开关SW为接通的状态下高压电池BT的中点发生了漏电的情况下,在漏电检测装置1的内部,以怎样的路径流过电流的图。再有,在图4A中,标号RL_M表示高压电池BT的中点和车身接地BG间的绝缘电阻。
如该图4A所示,在开关SW为接通的状态下高压电池BT的中点发生了漏电的情况下,以高压电池BT的中点→绝缘电阻RL_M→车身接地BG→第3保护电阻R5→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径,以及高压电池BT的正极端子→第1保护电阻R3→第1检测电阻R1→第2检测电阻R2→第2保护电阻R4→高压电池BT的负极端子的路径流过电流。此外,通过开关SW接通,对第2检测电阻R2的一端施加基准电压Vref。
图4B是表示以上述的路径流过了电流的情况下的、第1电压VH、第2电压VL和绝缘电阻RL_M之间的关系的图。如该图4B所示,绝缘电阻RL_M越小,第1电压VH越上升,另一方面,第2电压VL越下降。通过利用这样的现象,在第1电压VH为阈值以上,并且第2电压VL低于阈值的情况下,可以判定为在高压电池BT的中点发生了漏电。
即,如图4B所示,在将开关SW控制为接通的状态下所得的第1电压VH为阈值VH_th2(第1阈值)以上并且第2电压VL低于阈值VL_th2(第2阈值)的情况下,微机13判定为在高压电池BT的中点有漏电,并将该判定结果输出到外部。再有,在将开关SW切换为接通时,微机13将阈值VH_th2设定得高于阈值VH_th1,将阈值VL_th2设定得高于阈值VL_th1。
如以上,根据本实施方式的漏电检测装置1,可以检测高压电池BT的漏电,特别地可高精度地检测在以往检测困难的高压电池BT的中点发生了漏电。
再有,本发明不限定于上述实施方式。例如,在图1中,图示了第1检测电阻R1、第2检测电阻R2、第1保护电阻R3、第2保护电阻R4及第3保护电阻R5各自好象都由一个电阻元件构成,但也可以由串联连接或并联连接的多个电阻元件构成。
本申请要求2012年7月31日申请的、日本特愿2012-169790号的优先权,将其内容引用于此。

Claims (5)

1.一种漏电检测装置,包括:
第1保护电阻;其一端连接到电池的正极端子;
第1检测电阻,其一端连接到所述第1保护电阻的另一端;
第2检测电阻,其一端连接到所述第1检测电阻的另一端;
第2保护电阻,其一端连接到所述第2检测电阻的另一端,其另一端连接到所述电池的负极端子;以及
车身接地,其连接到所述第2检测电阻的一端,
所述漏电检测装置检测从所述车身接地绝缘的所述电池的漏电,其特征在于,包括:
开关,其用于在任意的定时对所述第2检测电阻的一端施加基准电压;以及
漏电判定电路,其在通过所述开关的控制对所述第2检测电阻的一端施加了所述基准电压的状态下,将所述第1检测电阻的一端的电压作为第1电压检测并将所述第2检测电阻的另一端的电压作为第2电压检测,基于所述第1电压及第2电压的检测值,判定在所述电池的中点有无漏电。
2.如权利要求1所述的漏电检测装置,其特征在于,
所述漏电判定电路在对所述第2检测电阻的一端施加了所述基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,并在所述第1电压为第1阈值以上并且所述第2电压低于第2阈值的情况下,判定在所述电池的中点有漏电。
3.如权利要求1或2所述的漏电检测装置,其特征在于,
所述漏电判定电路在对所述第2检测电阻的一端未施加所述基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,并基于所述第1电压及第2电压的检测值,判定在所述电池的正极侧或负极侧有无漏电。
4.如权利要求3所述的漏电检测装置,其特征在于,
所述漏电判定电路在对所述第2检测电阻的一端未施加所述基准电压的状态下,检测所述第1电压和第2电压,在所述第1电压为第3阈值以上并且所述第2电压为第4阈值以上的情况下判定为在所述电池的负极侧有漏电,另一方面,在所述第1电压低于所述第3阈值并且所述第2电压低于所述第4阈值的情况下判定为在所述电池的正极侧有漏电。
5.如权利要求1至4的任何一项所述的漏电检测装置,其特征在于,还包括:
第3保护电阻,其配置在所述第2检测电阻的一端和所述车身接地之间。
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