CN104094127B - 车载用充电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供检测在流过交流电流的区间发生的接地的车载用充电装置。该装置对搭载于车辆的蓄电池进行充电，包括：桥式整流器(14)，其将从电源供给的交流电流转换为直流电流；接地检测电路(21)，其在使车载用充电装置(100)的电路内流过试验电流时，输出试验电压，基于随着有无接地电阻而变化的试验电流，检测车载用充电装置(100)的电路内的接地；以及控制单元(23)，其控制接地检测电路(21)，以使其输出大于桥式整流器(14)具备的二极管的正向电压值的试验电压。

Description

车载用充电装置
技术领域
本发明涉及对搭载于车辆的蓄电池使用规定的电源进行充电的车载用充电装置。
背景技术
在电动汽车和混合动力汽车等车辆中，由于搭载有高电压的蓄电池，所以为了确保乘车人员的安全，需要具备接地检测装置。
作为接地检测装置的一例，例如专利文献1中，公开了高精度检测直流电源(蓄电池)的接地的车辆用接地检测装置。在该车辆用接地检测装置中，对耦合电容器的一端侧(测量点A)施加矩形波脉冲信号，求矩形波脉冲信号为H电平(level)时的测量电压、以及矩形波脉冲信号为L电平时的测量电压，以这些测量电压的差为基础，检测出发生接地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-250201号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，上述专利文献1的车辆用接地检测装置中存在以下问题。
专利文献1的车辆用接地检测装置中，在从商用电源借助于具备桥式整流器的充电器对直流电源进行充电的情况下，在桥式整流器中从交流电流转换而来的直流电流被提供给直流电源。在这种情况下，即使输出用于检测接地的矩形波脉冲信号，若用于接地检测的试验电压小于构成桥式整流器的二极管的正向电压(Vf)，则由于试验电流不在交流电流流过的区间流过，因此，不能检测在该区间发生的接地。
根据以上情况，专利文献1的车辆用接地检测装置存在以下问题：能够检测在直流电流流过的区间发生的接地，但是，不能检测在交流电流流过的区间发生的接地。
本发明的目的在于，提供能够检测在交流电流流过的区间发生的接地的车载用充电装置。
解决问题的方案
本发明的车载用充电装置对搭载于车辆的蓄电池进行充电，该车载用充电装置采用以下的结构，包括：桥式整流器，其将从电源供给的交流电流转换为直流电流；接地检测电路，其位于所述桥式整流器进行转换后的直流电流流过的一侧，输出试验电压，将随着有无接地而产生变化的试验电流与规定值进行比较，检测在所述车载用充电装置中发生的接地；以及控制单元，其控制所述接地检测电路，以使其输出试验电压，所述控制单元控制所述接地检测电路，以使其分别输出小于所述桥式整流器具备的二极管的正向电压值的第一试验电压和大于所述桥式整流器具备的二极管的正向电压值的第二试验电压，在所述接地检测电路中，在输出所述第一试验电压时检测出超过第一规定值的试验电流的情况下，所述控制单元判断为在所述桥式整流器的所述接地检测电路侧的直流区间发生了接地，在所述接地检测电路中，在输出所述第一试验电压时未检测出超过所述第一规定值的试验电流，且输出所述第二试验电压时检测出超过第二规定值的试验电流的情况下，所述控制单元判断为在所述桥式整流器的所述电源侧的交流区间发生了接地。
发明效果
根据本发明能够检测在交流电流流过的区间发生的接地。
附图说明
图1是表示本发明实施方式的车载用充电装置的结构的图。
图2是说明在本发明实施方式的车载用充电装置中试验电压小于Vf的情况的图。
图3是说明在本发明实施方式的车载用充电装置中试验电压大于Vf的情况的图。
图4是说明在本发明实施方式的车载用充电装置中试验电压大于Vf且是交流的情况的图。
图5是表示一例本发明实施方式的车载用充电装置的接地检测动作的流程图。
图6是表示一例本发明实施方式的车载用充电装置的试验电压切换动作的流程图。
标号说明
10 电源电路
11 一次侧逆变器
12 一次侧变压器
13 二次侧变压器
14 桥式整流器
15a、15b、15c、15d 二极管
16 扼流圈
17 电容器
18 P侧继电器
19 N侧继电器
20 车体GND
21 接地检测电路
22 蓄电池
23 控制单元
24、25 谐振电容器
100 车载用充电装置
具体实施方式
以下参照附图详细地说明本发明实施方式。
(实施方式)
图1是表示本发明实施方式的车载用充电装置100的结构的图。
车载用充电装置100具有充电器和蓄电池装置。充电器具有电源电路10、一次侧逆变器11、一次侧变压器12、二次侧变压器13、桥式整流器14、扼流圈16、以及电容器17。另外，蓄电池装置具有P侧继电器18、N侧继电器19、车体GND(接地)20、接地检测电路21、蓄电池22、以及控制单元23。
充电器中，将从一次侧(电源电路10、一次侧逆变器11、一次侧变压器12)供给的交流电流输入到二次侧变压器13。
二次侧变压器13将从一次侧变压器12输入的交流电流进行升压或降压后输入到桥式整流器14。
桥式整流器14将从二次侧变压器13输入的交流电流整流而转换成直流电流，并将该直流电流输入到扼流圈16。桥式整流器14具有二极管15a、15b、15c、15d。
此外，在以下，由于以桥式整流器14为边界，在图中左侧的区间例如桥式整流器14和二次侧变压器13之间(相对于桥式整流器14与接地检测电路21相反一侧)流过交流电流，所以称为“交流区间”。另一方面，由于以桥式整流器14为边界，在图中右侧的区间例如桥式整流器14和蓄电池22之间(相对于桥式整流器14有接地检测电路21一侧)流过直流电流，所以称为“直流区间”。
扼流圈16被设定了规定的阻抗，与电容器17构成低通滤波器。而且，在通过控制单元23的控制而将P侧继电器18接通(ON)的情况下，扼流圈16和电容器17协同工作而将从桥式整流器14输入的直流电流进行平滑。
平滑后的直流电流输入到作为二次电池的蓄电池22。由此，对蓄电池22充电。
控制单元23控制P侧继电器18、N侧继电器19的接通(ON)/断开(OFF)。另外，控制单元23控制接地检测电路21的接地检测的动作。图1所示的虚线的箭头表示来自控制单元23的控制信号(指示、命令)。
另外，控制单元23例如具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)以及RAM(Random Access Memory，随机存储器)。控制单元23的CPU使用RAM执行存储于ROM的程序，由此进行上述控制以及车载用充电装置100的其他控制。
接地检测电路21从控制单元23接收到接地检测的执行指示和要输出(施加)的试验电压的值的指示时，为了执行对在车载用充电装置100中发生的接地的检测，输出所指示的值的试验电压。作为试验电压，可以输出直流电压和交流电压任意一者。这时，通过控制单元23的控制，P侧继电器18、N侧继电器19成为接通(ON)的状态。
从接地检测电路21输出试验电压时，在车载用充电装置100中，根据有无发生接地，试验电流发生变化。接地检测电路21基于该试验电流的变化，检测接地的发生。
即，在输出了试验电压的情况下，在发生了接地时，流过超过规定的值的试验电流，但是，在没有发生接地时，对于流过的试验电流，只是流过低于规定的值的试验电流。因此，接地检测电路21如在输出了试验电压时能够检测出试验电流超过了规定值，则检测出发生接地，如果不能检测出试验电流超过规定值则检测出未发生接地。预先确定规定值，以使得其大于试验电流，该试验电流是对未发生接地的状态下的试验电压，由于直流区间以及交流区间与车体之间的阻抗而产生的、未发生接地时的试验电流。
此外，在发生了接地时试验电流流过的路线为阻抗最低的路线。另外，图1所示的单点划线的箭头表示向控制单元23的检测结果信号(细节后述)。另外，对于接地检测电路21进行的接地检测的方法，例如也可以适用专利文献1中公开的方法等以往通常使用的方法。
这里，参照图2～图4说明车载用充电装置100进行的接地检测的各例子。
图2表示从控制单元23向接地检测电路21指示的试验电压的值V1小于桥式整流器14具备的二极管15a、15b等的正向电压Vf的情况。在由接地检测电路21输出了试验电压V1的情况下，如果发生了接地则流过超过规定值的试验电流，如果未发生接地，则试验电流低于规定值。此外，正向电压Vf例如是0.5V～2V。
在图2的情况下，由于试验电压V1小于正向电压Vf，所以试验电流例如不能流入二极管15b。由此，试验电流不会在交流区间流过，而只是在直流区间流过。图2所示的粗线的箭头表示呈现接地电阻R1时流过的试验电流。
因此，在图2的情况下，接地检测电路21不能检测在交流区间发生的接地(例如接地电阻R2)，能够检测只是在直流区间发生的接地(例如接地电阻R1)。
图3表示从控制单元23向接地检测电路21指示的试验电压的值V2大于桥式整流器14具备的二极管15a、15b等的正向电压Vf的情况。接地检测电路21能够输出交流电压作为试验电压。所谓“试验电压的值V2大于二极管15a、15b等的正向电压Vf”是指，控制单元23进行控制，以使由接地检测电路21输出的交流电压的振幅大于正向电压Vf。在由接地检测电路21输出了试验电压V2的情况下，如果发生了接地，则试验电流超过规定值，如果未发生接地，则试验电流低于规定值。
在图3的情况下，由于试验电压V2大于正向电压Vf，所以试验电流例如能够流入二极管15b。由此，试验电流在交流区间流过。图3所示的粗线的箭头表示呈现接地电阻R2时流过的试验电流。
因此，在图3的情况下，接地检测电路21能够检测在交流区间发生的接地(例如接地电阻R2)。
图4表示从控制单元23向接地检测电路21指示的试验电压的值V2大于桥式整流器14具备的二极管15a、15b等的正向电压Vf、且试验电压V2为交流的情况。与图1～图3所示的结构相比，图4所示的结构在桥式整流器14和二次侧变压器13之间具有谐振电容器24、25的方面不同。
在交流区间具有谐振电容器24、25的情况下，为了检测二次侧变压器13与谐振电容器24、25之间的接地，并且为了试验电压V2在交流区间流过，需要使试验电压V2大于正向电压Vf，还需要是交流。因此，在是图4所示的结构的情况下，预先将接地检测电路21要输出的电压设定为交流。
在图4的情况下，由于试验电压V2大于正向电压Vf且是交流，因此，试验电流能够在具备谐振电容器24、25的交流区间流过。图4所示的粗线的箭头表示在呈现接地电阻R2时流过的试验电流。
因此，在图4的情况下，接地检测电路21能够检测在交流区间发生的接地(例如接地电阻R2)。
如以上说明的那样，在本实施方式的车载用充电装置100中，使接地检测电路21要输出的试验电压可变。由此，通过使要输出的试验电压为小于二极管的正向电压的值，由此，当然能够检测在直流区间发生的接地，通过使要输出的试验电压为大于二极管的正向电压的值，也能够检测在交流区间发生的接地。进而，通过使要输出的试验电压为大于二极管的正向电压的值且为交流，也能够检测在具备谐振电容器的交流区间发生的接地。
下面，参照图5、图6说明车载用充电装置100的接地检测的动作例子。
＜动作例1＞
图5是表示车载用充电装置100的动作例1的流程图。例如在充电前执行图5所示的动作。
首先，对蓄电池22单体进行接地检测(步骤S100)。即，控制单元23将P侧继电器18以及N侧继电器19控制为断开(OFF)后，对接地检测电路21指示执行接地检测，并且指示要输出的试验电压的值。该值例如是小于正向电压Vf的值的V1。接受了来自控制单元23的指示的接地检测电路21输出所指示的值的试验电压，基于试验电流和规定值之间的大小关系执行接地检测。
接地检测电路21在检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S101：“是”)，将表示该情况的信号(检测结果信号)输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，判断为有接地(发生了接地)(步骤S102)。例如也可以利用未图示的指示器输出该判断结果。
另一方面，接地检测电路21在未检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S101：“否”)，将表示该情况的检测结果信号输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示未检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，使P侧继电器18、N侧继电器19接通(步骤S103)。
这里，对车载用充电装置100的交流区间进行接地检测(步骤S104)。即，控制单元23对接地检测电路21指示执行接地检测并且指示要输出的试验电压的值。该值例如是大于正向电压Vf的值的V2。而且，接受了来自控制单元23的指示的接地检测电路21输出被指示的值的试验电压，基于试验电流与规定值的大小关系执行接地检测。
接地检测电路21在检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S105：“是”)，将表示这一情况的检测结果信号输出到控制单元23。之后，进入上述的步骤S102。
另一方面，接地检测电路21在未检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S105：“否”)，将表示该情况的检测结果信号输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示未检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，判断为无接地(未发生接地)(步骤S106)。例如也可以通过未图示的指示器输出该判断结果。在步骤S106之后，开始对蓄电池装置2的充电。
以上是动作例1的说明。
此外，在上述动作例1中，能够将步骤S104的接地检测的对象设为直流区间。另外，在上述的动作例1中，也可以将试验电压设为交流。
＜动作例2＞
图6是表示车载用充电装置100的动作例2的流程图。可以将图6所示的动作置换为动作例1的步骤S104～S105。
首先，进行使用试验电压V1的接地检测(步骤S201)。即，控制单元23对接地检测电路21指示执行接地检测，并且指示要输出的试验电压的值V1。该值V1为小于正向电压Vf的值。接受了来自控制单元23的指示的接地检测电路21输出所指示的值V1的试验电压，基于试验电流和规定值之间的大小关系执行直流区间的接地检测。
接地检测电路21在检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S202：“是”)，将表示该情况的检测结果信号输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，判断为在直流区间有接地(发生了接地)(步骤S203)。例如，也可以通过未图示的指示器输出该判断结果。
另一方面，接地检测电路21在未检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S202：“否”)，将表示该情况的检测结果信号输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示未检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，判断为在交流区间有接地(发生了接地)(步骤S203)。
接着，进行使用试验电压V2的接地检测(步骤S204)。即，控制单元23对接地检测电路21指示执行接地检测并且指示要输出的试验电压的值V2。该值V2是大于正向电压Vf的值。接受了来自控制单元23的指示的接地检测电路21输出所指示的值V2的试验电压，基于试验电流和规定值之间的大小关系，执行直流区间以及交流区间的接地检测。
接地检测电路21在检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S205：“是”)，将表示该情况的检测结果信号输出到控制单元23。之后，进入上述的步骤S203。
另一方面，接地检测电路21在未检测出超过规定值的试验电流的情况下(步骤S205：“否”)，将表示这一情况的检测结果信号输出到控制单元23。
控制单元23在从接地检测电路21输入了表示未检测出超过规定值的试验电流这一情况的检测结果信号时，判断为在直流区间以及交流区间无接地(未发生接地)(步骤S206)。例如也可以通过未图示的指示器输出该判断结果。
以上是动作例2的说明。在步骤S202中判断为有接地的情况下，能够估计为在桥式整流器14的接地检测电路21侧(直流区间)发生了接地。在步骤S202中判断为无接地之后在步骤S205中判断为有接地的情况下，能够估计为在桥式整流器14的与接地检测电路21相反一侧(交流区间)发生了接地。
在步骤S202中，由于试验电压的值V1是小于正向电压Vf的值，因此能够进行直流区间的接地检测。另一方面，在步骤S205中判断为有接地的情况下，由于试验电压的值V2为大于正向电压Vf的值，所以能够进行直流区间和交流区间中至少任意一方的接地检测。
通过将步骤S202和步骤S205一并使用，能够确定在直流区间和交流区间的哪个区间发生了接地。
这样，通过如本动作例那样实现两阶段的接地检测，能够估计接地部位。另外，也可以自动地改变检测区间(范围)来检测接地。此外，在本动作例中，将检测区间的改变设为两阶段，但是也可以设为两阶段以上。
另外，上述动作例2中，也可以将试验电压设为交流。
另外，对于判断接地的规定值，也可以根据进行试验的区间、提供的试验电压，设为不同的值。
另外，也可以不将上述动作例2置换为动作例1的步骤S104～S105而单独地进行。
另外，在上述动作例1、2中，作为试验电压的交流不限于正弦波，也可以是矩形波、三角波。
根据本实施方式，通过控制，以输出大于桥式整流器具备的二极管的正向电压值的试验电压，能够检测在交流区间发生的接地。
另外，根据本实施方式，对于要输出的试验电压，通过控制，以切换输出大于和小于桥式整流器具备的二极管的正向电压值的值，从而能够估计接地部位。
另外，根据本实施方式，通过使要输出的试验电压为交流，即使在交流区间具备谐振电容器的情况下，也能够检测在交流区间发生的接地。
以上，对本实施方式进行了说明，但是，本发明不限于上述说明，可以在不脱离其主旨的范围进行各种变形。
2012年2月29日提出的日本专利申请特愿2012-043048号中包含的说明书、附图以及摘要的公开内容全部引用于本申请。
工业实用性
本发明的车载用充电装置适于将搭载于车辆的蓄电池使用规定的电源进行充电时的接地检测。

Claims (3)

1.车载用充电装置，其对搭载于车辆的蓄电池进行充电，包括：
桥式整流器，其将从电源供给的交流电流转换为直流电流；
接地检测电路，其位于所述桥式整流器进行转换后的直流电流流过的一侧，输出试验电压，将随着有无接地而产生变化的试验电流与规定值进行比较，检测在所述车载用充电装置中发生的接地；以及
控制单元，其控制所述接地检测电路，以使其输出试验电压，
所述控制单元控制所述接地检测电路，以使其分别输出小于所述桥式整流器具备的二极管的正向电压值的第一试验电压和大于所述桥式整流器具备的二极管的正向电压值的第二试验电压，
在所述接地检测电路中，在输出所述第一试验电压时检测出超过第一规定值的试验电流的情况下，所述控制单元判断为在所述桥式整流器的所述接地检测电路侧的直流区间发生了接地，
在所述接地检测电路中，在输出所述第一试验电压时未检测出超过所述第一规定值的试验电流，且输出所述第二试验电压时检测出超过第二规定值的试验电流的情况下，所述控制单元判断为在所述桥式整流器的所述电源侧的交流区间发生了接地。
2.如权利要求1所述的车载用充电装置，
所述试验电压为交流。
3.如权利要求1所述的车载用充电装置，
在所述桥式整流器的从电源供给的交流电流流过的一侧，还具备谐振电容器。
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