CN104136264A - 绝缘状态检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种绝缘状态检测装置，包括：正极侧输入端子，其连接到高压直流电源的正极侧电源线；负极侧输入端子，其连接到所述高压直流电源的负极侧电源线；接地电极；控制器，基于快速电容器的充电电压来检测所述正极侧电源线和所述负极侧电源线与所述接地电极之间的绝缘状态；以及平衡状态形成电路，促进使所述正极侧电源线与所述接地电极之间正极侧静电电容的充电状态及所述负极侧电源线与所述接地电极之间负极侧静电电容的充电状态从非平衡状态转移到平衡状态的操作。

Description

绝缘状态检测装置
技术领域
本发明涉及一种使用快速电容器的绝缘状态检测装置。
背景技术
例如，使用电力作为驱动诸如电动车的能量的车辆可设置有直流电源装置，所述直流电源装置输出约200V高电压。当直流电源装置的正极和负极电源线与车体电气绝缘时，使用设置有这样高电压的直流电源装置的车辆。即，车体未用作输出高压电的电源的接地。
在这样的车辆中，为了确保安全，需要检查以确保用于高压的直流电源输出的导线与车体充分地绝缘。在以上情况下用于检查的绝缘状态检测装置的现有技术已知PTL(专利文献)1和PTL 2。
这种绝缘状态检测装置使用快速电容器。即，通过开关元件，检测电容器(称为快速电容器)仅在预定时间内连接在正极和负极高压电源线与接地电极(车体)之间。对快速电容器的充电电压进行监测，并且从充电电压计算接地电阻，即，电源线与接地电极之间绝缘电阻。
为了去除电源的高频噪声，以及为了使电源的操作稳定，称为Y电容器(旁路电容器)的电容器通常连接在正极和负极高压电源线与接地电极之间(在PTL 2中)。
引用列表
专利文献
【PTL 1】JP-B-3962990
【PTL 2】JP-A-2011-21990
发明内容
技术问题
当对检测电容器进行充电时快速电容器型的绝缘状态检测装置的电流和电压受Y电容器影响。即使Y电容器不存在，在高压直流电源输出的导线与车体之间存在杂散电容的影响下，检测电容器的充电电流和电压也会改变。下文说明Y电容器的具体影响。
与PTL 2中所公开的绝缘状态检测装置等效的相关电路如图3所示。如图3所示，正极侧Y电容器101连接在正极侧高压电源线111与接地电极103之间。负极侧Y电容器102连接在负极侧高压电源线112与接地电极103之间。正极侧电源线111与接地电极103之间的绝缘状态表示为接地电阻(RL+)，并且负极侧电源线112与接地电极103之间的绝缘状态表示为接地电阻(RL-)。
检测电容器(快速电容器)120设置于绝缘状态检测装置100中。开关元件S1至S5设置于绝缘状态检测装置100中以控制检测电容器120的充电状态。微型计算机121控制断开和闭合开关元件S1至S5，用于控制检测电容器120的充电状态。微型计算机121监测检测电容器120的已充电压以掌握接地电阻(RL+，RL-)。
在从外部未施加变化的状态下，在将电力充电至Y电容器101和102以达到由接地电阻(RL+，RL-)的电压比确定的平衡状态之后，Y电容器101和102进入稳定状态。即，充电到Y电容器101和102的电量不会变化。
然而，因为当利用绝缘状态检测装置100测量接地电阻时，开关元件S1至S4断开和闭合，所以Y电容器101和102的平衡相应地崩溃。即，Y电容器101和102将重复地充电和放电，并且已充电力波动。
然而，在如图3所示的绝缘状态检测装置100中，通过假设Y电容器101和102基本上处于平衡状态，测量接地电阻。因此，因为实际上当Y电容器101和102的平衡崩溃时测量接地电阻，所以接地电阻的检测精度降低。
特别地，当待检测的接地电阻为高时，检测精度的下降变得显著。当Y电容器101和102的静电电容小于检测电容器120的静电电容时，Y电容器101和102的影响相对小。然而，当Y电容器101和102的静电电容为大时，影响不能被忽略。
因此，当相对大电容的Y电容器连接到高压电源时，无法使用绝缘状态检测装置。或者，在改变开关元件的断开和闭合之后，需要在等待直至Y电容器的状态返回到平衡状态之后测量。因此，不仅无法避免测量所需时间变长且无法应对这种情况的急剧变化，而且仅可以以非实时的方式进行测量。
鉴于以上情况而创造本发明，并且本发明目的在于提供绝缘状态检测装置，使得即使累积大电容的Y电容器连接到高压电源，也能够在所需短时间内进行高精度的测量。
问题解决的方案
为了实现以上目的，根据本发明的绝缘状态检测装置的特征在于以下(1)至(8)。
(1)绝缘状态检测装置包括：
正极侧输入端子，该正极侧输入端子连接到高压直流电源的正极侧电源线；
负极侧输入端子，该负极侧输入端子连接到所述高压直流电源的负极侧电源线；
接地电极；
控制器，基于快速电容器的充电电压，该控制器检测所述正极侧电源线和所述负极侧电源线与所述接地电极之间的绝缘状态；以及
平衡状态形成电路，该平衡状态形成电路促进使所述正极侧电源线与所述接地电极之间的正极侧静电电容的充电状态和所述负极侧电源线与所述接地电极之间的负极侧静电电容的充电状态从非平衡状态转移到平衡状态的操作。
(2)例如，所述平衡状态形成电路包括：控制电阻器，该控制电阻器分别连接到所述正极侧电源线和所述负极侧电源线，并且所述控制电阻器的电阻值比待检测的接地电阻的电阻值小得多；以及控制开关，根据控制信号，该控制开关适于断开和闭合，以将所述控制电阻器临时地连接到具有恒定电位的电极。
(3)例如，所述平衡状态形成电路包括：正极侧控制电阻器，该正极侧控制电阻器具有连接到所述正极侧电源线的一端；负极侧控制电阻器，该负极侧控制电阻器具有连接到所述负极侧电源线的一端；以及控制开关，根据控制信号，该控制开关适于断开和闭合，以将所述正极侧控制电阻器的另一端和所述负极侧控制电阻器的另一端临时连接到所述接地电极；其中，所述正极侧控制电阻器的电阻值比当所述控制开关闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值大，并且比待检测的接地电阻的电阻值小得多；并且其中，所述负极侧控制电阻器的电阻值比当所述控制开关闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值大，并且比待检测的接地电阻的电阻值小得多。
(4)例如，所述绝缘状态检测装置还包括控制信号发生器，该控制信号发生器与所述快速电容器的充电和放电的控制周期变化同步地、自动地生成所述控制信号的时机，所述控制信号的时机提供给所述控制开关。
(5)例如，所述控制信号发生器包括选择开关，该选择开关改变所述控制信号的生成条件。
(6)例如，所述绝缘状态检测装置还包括：正极侧Y电容器，该正极侧Y电容器连接在所述正极侧电源线与所述接地电极之间；以及负极侧Y电容器，该负极侧Y电容器连接在所述负极侧电源线与所述接地电极之间，其中，基于所述控制开关的控制时机与所述正极侧Y电容器和所述负极侧Y电容器的静电电容人小之间的关系，所述控制信号发生器自动地生成所述控制信号的时机。
(7)例如，所述控制信号发生器生成所述控制信号，以与利用下述路径对所述快速电容器充电的时刻同步地闭合所述控制开关，该路径不经过形成于所述正极侧输入端子与所述接地电极之间的正极侧接地电阻及形成于所述负极侧输入端子与所述接地电极之间的负极侧接地电阻这二者。
(8)例如，所述绝缘状态检测装置还包括：控制信号发生器，该控制信号发生器生成所述控制信号，以在除了利用一路径对所述快速电容器充电的时刻之外闭合所述控制开关，该路径经过形成于所述正极侧输入端子与所述接地电极之间的正极侧接地电阻或形成于所述负极侧输入端子与所述接地电极之间的负极侧接地电阻。
本发明的有益效果
根据本公开的绝缘状态检测装置，即使累积大电容的Y电容器连接到高压电源，在所需短时间内也可实现高精度测量。
本发明如上概述。此外，在参照附图阅读下文所述的本发明实施例之后，本发明的细节将变得更加明显。
附图说明
图1是示出了实施例的绝缘状态检测装置的结构实例的电路图。
图2是示出了图1中的绝缘状态检测装置的操作实例的时序图。
图3是示出了现有技术的绝缘状态检测装置的电路图。
附图标记列表
10 绝缘状态检测装置
11 微型计算机
12 选择开关
13 正极侧输入端子
14 负极侧输入端子
15 接地电极
20 平衡状态形成电路
31-36 导线
50 高压电源
101 Y电容器
102 Y电容器
103 接地电极
111 正极侧电源线
112 负极侧电源线
C1 检测电容器(快速电容器)
C2 电容器
D0，D1 二极管
R1，R3，R4，R5，R6，R7 电阻器
Ra 控制电阻器(正极侧控制电阻器)
Rb 控制电阻器(负极侧控制电阻器)
RLp 接地电阻器(正极侧接地电阻器)
RLn 接地电阻器(负极侧接地电阻器)
S1、S2、S3、S4、S5 开关元件
Sa，Sb控制开关
具体实施方式
关于本公开的绝缘状态检测装置的具体实施例在下文中参照附图进行描述。
<装置的构造>
根据本发明实施例的绝缘状态检测装置10的构造以及在测量时的连接实例如图1所示。图1所示的直流高压电源50安装在诸如电动车的车辆中，并输出约200V直流高压电。
连接到直流高压电源50的正极侧的正极侧电源线111与接地电极103电气绝缘。负极侧电源线112也与接地电极103电气绝缘。接地电极103等同于诸如车体的接地部分。正极侧电源线111与接地电极103之间的绝缘状态表示为接地电阻器RLp的电阻。负极侧电源线112与接地电极103之间的绝缘状态表示为接地电阻器RLn的电阻。
为了减少共模噪声，Y电容器101连接在正极侧电源线111与接地电极103之间，Y电容器102连接在负极侧电源线112与接地电极103之间。
绝缘状态检测装置10用于在直流高压电源50的输出处检测接地电阻器RLp和RLn，并掌握绝缘状态。当检测接地电阻器RLp和RLn时，如图1所示，绝缘状态检测装置10的正极侧输入端子13和负极侧输入端子14分别连接到正极侧电源线111和负极侧电源线112。绝缘状态检测装置10的接地电极15连接到接地电极103。
如图1所示，作为快速电容器操作的检测电容器C1布置在绝缘状态检测装置10的电路中。五个开关元件S1至S5围绕检测电容器C1设置，以控制检测电容器C1的充电和放电。例如，这些开关元件S1至S5每个都是诸如固态继电器(photo MOSFET)的开关，该开关可通过控制绝缘信号在触点的断开状态与闭合状态(off/on)之间切换。
开关元件S1的一端通过导线31连接到正极侧输入端子13，开关元件S1的另一端连接到导线33。开关元件S2的一端通过导线32连接到负极侧输入端子14，开关元件S1的另一端连接到导线34。
开关元件S3的一端连接到导线33，开关元件S3的另一端连接到导线35。开关元件S4的一端连接到导线34，开关元件S3的另一端通过电阻器R4连接到接地电极15。
检测电容器C1的负极侧端子连接到导线34。检测电容器C1的正极侧端子通过包括二极管D0和电阻器R1的串联电路连接到导线33。检测电容器C1的正极侧端子通过包括二极管D1和电阻器R6的串联电路连接到导线33。
开关元件S5的一端连接到二极管D1的阴极，开关元件S5的另一端通过电阻器R5连接到接地电极15。导线35通过电阻器R3连接到接地电极15。
平衡状态形成电路20设置于绝缘状态检测装置10中。平衡状态形成电路20用于促进使正极侧Y电容器101的充电状态与负极侧Y电容器102的充电状态之间相互关系从非平衡状态转移到平衡状态的操作。术语“平衡状态”是指由接地电阻器RLp和接地电阻器RLn的串联电路的电压比决定的特殊稳定状态。
图1所示的平衡状态形成电路20包括控制电阻器Ra和Rb及控制开关Sa和Sb。控制电阻器Ra的一端连接到导线31，并且控制电阻器Ra的另一端通过控制开关Sa的触点连接到接地电极。控制电阻器Rb的一端连接到导线32，控制电阻器Ra的另一端通过控制开关Sb的触点连接到接地电极。例如，这些控制开关Sa和Sb的每个都是可通过控制绝缘信号在触点的断开状态与闭合状态(off/on)之间切换的、诸如固态继电器的开关。
控制电阻器Ra和Rb的电阻值判定为这样的大小，使得电阻值大于当控制开关Sa和Sb闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值，并且该电阻值比接地电阻器RLp和RLn的假设电阻值小得多，并且不合理的大电流也不会流至控制电阻器Ra和Rb。特别地，假设控制电阻器Ra和Rb的电阻值被设定为人约100kΩ至1MΩ。在本发明实施例中，相同电阻值的电阻器用于所述控制电阻器Ra和Rb。
微型计算机11通过执行预先编入的程序来进行绝缘状态检测装置10所需的各种控制。特别地，微型计算机111单独地控制开关元件S1至S5，以控制检测电容器C1的充电和放电。与检测电容器C1的充电电压相对应的模拟电平从导线36输入至微型计算机11，并且微型计算机11基于该输入的电平进行计算，并掌握接地电阻器RLp和RLn。微型计算机11与开关元件S1至S5的切换时间同步地接通/切断所述控制开关Sa和Sb。
多个选择开关12连接到微型计算机11的输入端口。这些选择开关12的状态能够通过用户的输入操作而改变。选择开关12的选择状态能够用于选择绝缘状态检测装置10的操作模式等。例如，所述选择开关的选择状态能够用于：与平衡状态形成电路20的使用相关的接通/切断(on/off)切换、根据Y电容器101和102的静电电容大小的参数切换等。微型计算机11能够将与选择开关12的选择状态相对应的参数反映为开关元件S1至S5及控制开关Sa和Sb的控制时机的切换。
表示开关元件S1至S5及控制开关Sa和Sb的控制时机与Y电容器101、102的静电电容大小之间对应关系的映射可作为数据表存储在微型计算机11的内部存储器中。
<装置的操作>
<操作时序的实例>
图1中绝缘状态检测装置10的操作时序的实例如图2所示。图2中，示出了在一个基本测量所需的基本测量周期内开关元件S1至S5及控制开关Sa和Sb的ON/OFF操作。
如图2所示，基本测量周期由“V0充电”、“测量”、“放电”、“Vc1-允电”、“测量”、“放电”、“V0充电”、“测量”、“放电”、“Vc1+充电”、“测量”和“放电”的一系列区间构成。
在时刻t1至t2的“V0充电”区间中，开关元件S1和S2及控制开关Sa和Sb接通(触点闭合)，其它开关元件切断(触点断开)。
在时刻t2至t3的“测量”区间中，开关元件S3和S4接通，其它开关元件及控制开关Sa和Sb切断。
在时刻t3至t4的“放电”区间中，开关元件S4和S5接通，其它开关元件及控制开关Sa和Sb切断。
在时刻t4至t5的“Vc1-充电”区间中，开关元件S1和S4接通，其它开关元件及控制开关Sa和Sb切断。
时刻t5至t6的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相似。时刻t6至t7的“放电”区间与时刻t3至t4的“放电”区间相似。时刻t7至t8的“V0充电”区间与时刻t1至t2的“V0充电”区间相似。时刻t8至t9的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相似。时刻t9至t10的“放电”区间与时刻t3至t4的“放电”区间相似。
在时刻t10至t11的“Vc1+充电”区间中，开关元件S2和S3接通，其它开关元件及控制开关Sa和Sb切断。
时刻t11至t12的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相似。时刻t12至t13的“放电”区间与时刻t3至t4的“放电”区间相似。
<在测量周期区间中的电气化路径和操作>
“V0充电”区间：
因为开关元件S1的触点闭合，所以电流从正极仞电源线111经过正极侧输入端子13、导线31、开关元件S1、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。因为开关元件S2的触点闭合，所以电流从检测电容器C1的负极侧端子流到导线34、开关元件S2、导线32、负极侧输入端子14和负极侧电源线112。因此，在检测电容器C1中通过所述电流进行充电。
因为所述控制开关Sa的触点闭合，所以正极侧输入端子13通过所述控制电阻器Ra和控制开关Sa连接到接地电极15。因为控制开关Sb的触点闭合，所以负极侧输入端子14通过所述控制电阻器Rb和控制开关Sb连接到接地电极15。
在这种情况下，由于电流流过控制电阻器Ra和Rb，所以Y冷凝器101的充电状态以及Y冷凝器102的充电状态改变为变得更接近由控制电阻器Ra和Rb的串联电路的电压比所确定的平衡状态。即，促进从非平衡状态转移到平衡状态。
“测量”区间：
因为开关元件S4的触点闭合，所以检测电容器C1的负极侧端子通过电阻器R4连接到接地电极15。因为开关元件S3的触点闭合，所以检测电容器C1的正极侧端子经过二极管D1、电阻器R6、开关元件S3、导线35、电阻器R7和导线36连接到微型计算机11的模拟输入端口。因此，微型计算机11能够检测与检测电容器C1的充电电压成比例的模拟电平。
“放电”区间：
因为开关元件S4的触点闭合，所以检测电容器C1的负极侧端子经过电阻器R4连接到接地电极15。因为开关元件S5的触点闭合，所以检测电容器C1的正极侧端子经过二极管D1、开关元件S5和电阻器R5连接到接地电极15。因此，使累积在检测电容器C1中的电量放电。
“Vc1-充电”区间：
因为开关元件S1的触点闭合，所以电流从正极侧电源线111经过正极侧输入端子13、导线31、开关元件S1、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。因为开关元件S4的触点闭合，所以电流从检测电容器C1的负极侧端子经过开关元件S4、电阻器R4、接地电极15、接地电极103和接地电阻器RLn流到负极侧电源线112。在检测电容器C1中通过所述电流进行充电。此时充电电压反映接地电阻器RLn的影响。
“Vc1+充电”区间：
因为开关元件S3的触点闭合，所以电流从正极侧电源线111经过接地电阻器RLp、接地电极103、接地电极15、电阻器R3、开关元件S3、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。因为开关元件S2的触点闭合，所以电流从检测电容器C1的负极侧端子流到导线34、开关元件S2、导线32、负极侧输入端子14和负极侧电源线112。在检测电容器C1中通过所述电流进行充电。此时充电电压反映接地电阻器RLp的影响。
然而，因为在“Vc1-充电”区间和“Vc1+充电”区间中，电流将仅流到接地电阻器RLn和RLp中的一个，所以Y冷凝器101的充电状态及Y冷凝器102的充电状态的平衡状态崩溃，并且变为非平衡状态。平衡状态形成电路20用于促进从非平衡状态返回到平衡状态的操作。
<接地电阻的测量>
对于图1所示的绝缘状态检测装置10的操作，下面表达式成立：
(RLp+RLn)/(RLp×RLn)＝{(Vc1+)+(Vc1-)}/Vc1，其中，
Vc1：取决于直流高压电源供应器50的输出电压的检测电容器C1的充电电压；
Vc1-：受负极侧接地电阻器RLn影响的检测电容器C1的充电电压；
Vc1+：受正极侧接地电阻器RLp影响的检测电容器C1的充电电压；以及
RLp，RLn：接地电阻器的电阻值。
因此，微型计算机11能够从在所述状态下输入到模拟输入端口(A/D1)的信号电平掌握充电电压“Vc1”、“Vc1-”和“Vc1+”，并基于以上表达式计算接地电阻器RLp和RLn。
另一方面，连接到直流高压电源供应器50的Y电容器101和102由从直流高压电源供应器50输出的电流进行充电。Y电容器101和102的充电状态稳定在稳定状态下并且不会改变。
然而，在“Vc1-充电”区间中，放电正极侧Y冷凝器101的已充电量，并且在检测电容器C1中充电包括所述已放电量的电量。此外，在“Vc1+充电”区间中，放电负极侧Y冷凝器102的充电电量，并且在检测电容器C1中充电包括所述放电电量的电量。
因此，由微型计算机11检测到的充电电压“Vc1-”和“Vc1+”包括由Y电容器101和102放电的充电电量的影响。即，由于通过Y电容器101和102放电的充电电量的充电部分，所以检测到的充电电压“Vc1-”和“Vc1+”变为大值。因此，当以上表达式及充电电压的测量值只用于计算接地电阻器RLp和RLn时，计算偏移值，所述偏移值小于实际电阻值。
因此，微型计算机11从根据负极侧接地电阻器RLn测量的作为值的充电电压“Vc1-”减去由于正极侧Y冷凝器101的放电电量的充电部分的电压，并将减去后的值计算为充电电压“Vc1-”的真实值。此外，微型计算机11从根据正极侧接地电阻器RLp测量的作为值的充电电压“Vc1+”减去由于负极侧Y冷凝器102的放电电量的充电部分的电压，并将减去后的值计算为充电电压“Vc1+”的真实值。
微型计算机11基于所检测到的充电电压“Vc1”、所计算的“Vc1-”的真实值、所计算的“Vc1+”的真实值以及以上表达式来计算接地电阻器RLp和RLn。如果掌握Y电容器101和102的静电电容，则能够计算由于Y电容器101和102的放电电量的充电电压“Vc1-”和“Vc1+”的变化。
<平衡状态形成电路20的影响>
在“Vc1-充电”区间和“Vc1+充电”区间中，因为Y电容器101和102中的一个的充电电量进行放电以对检测电容器C1充电，所以Y电容器101和102的充电状态从平衡状态(稳定状态)改变为非平衡状态。当“Vc1-充电”区间或“Vc1+充电”区间完成时，因为完成从Y冷凝器101或102放电，所以如果其后经过一段时间，那么Y电容器101和102的充电状态能够返回到在接地电阻器RLp和RLn的影响下由这些电压比确定的平衡状态。
然而，因为接地电阻器RLp和RLn的电阻值通常非常大，所以Y电容器101和102的充电状态从非平衡状态返回到平衡状态需要很长时间。如果下一个“测量”区间在Y电容器101和102的充电状态返回到平衡状态之前到来，那么将检测到包括误差的充电电压，并且可能出现在所计算的接地电阻器RLp和RLn的电阻值中的大误差。
因为在平衡状态形成电路20中的控制电阻器Ra和Rb的电阻值大于当控制开关Sa和Sb闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值，并且比接地电阻器RLp和RLn的电阻值小得多，所以当控制开关Sa和Sb闭合时，能够产生大影响。即，相对大的电流能够流动，使得Y电容器101和102的充电状态变为由控制电阻器Ra和Rb的电压比所确定的稳定状态。即，能够确保促进使Y电容器101和102的充电状态返回到上述平衡状态的操作的电流路径。
因此，Y电容器101和102的充电状态在短时间内从非平衡状态返回到平衡状态。因此，即使上述测量周期的时间不延长，也能够去除Y电容器101和102的影响，并且能够在宽电阻值范围内精确检测到接地电阻器RLp和RLn的电阻值。
通过与如图2所示“V0充电”区间同步地闭合控制开关Sa和Sb的触点，使Y电容器101和102的充电状态能够返回到平衡状态，而不会影响检测电容器C1的充电电压。
<变化的可能性>
<平衡状态形成电路20的控制时机>
在图2所示的控制实例中，控制开关Sa和Sb的断开和闭合在同一时刻改变。然而，可以在独立时刻单独地断开和闭合控制开关Sa和Sb。也可以根据当前情况细微调控制开关Sa和Sb的触点闭合的时间长度和/或改变断开和闭合的时机。
此外，在图2所示的控制实例中，控制开关Sa和Sb的断开和闭合在同一时刻改变。然而，本发明并不限于在所述时刻的改变。例如，除了对快速电容器(C1)充电的时刻外，可以产生控制信号以闭合控制开关(Sa、Sb)。
例如，通过改变图1所示的选择开关12，可以选择适合于Y电容器101和102的静电电容的参数，并且根据所述参数可以改变控制时机。即，可以改变控制开关Sa和Sb的触点闭合的时间长度和/或改变断开和闭合的时机，并且可相应地改变整个测量周期的时间长度。
<平衡状态形成电路20的连接方式>
在图1所示的平衡状态形成电路20中，控制开关Sa和Sb的每个的一端直接连接到接地电极15。然而，如果电极的电位为恒定，那么控制开关Sa和Sb可连接到除接地电极15外的电极。控制开关Sa和Sb也可以通过例如用于中断直流的电容器进行连接。
<总结>
(1)如图1所示，绝缘状态检测装置10包括：正极侧输入端子(13)，连接到高压直流电源的正极侧电源线(111)；负极侧输入端子(14)，连接到所述高压直流电源的负极侧电源线(112)；及接地电极(15)。绝缘状态检测装置10为基于快速电容器(C1)的充电电压掌握正极侧电源线和负极侧电源线与接地电极之间绝缘状态的绝缘状态检测装置，并且包括平衡状态形成电路(20)，所述平衡状态形成电路(20)促进使正极侧电源线与接地电极之间正极侧静电电容(101)的充电状态及负极侧电源线与接地电极之间负极侧静电电容(102)的充电状态从非平衡状态转移到平衡状态的操作。
(2)如图1所示，平衡状态形成电路(20)包括：控制电阻器(Ra、Rb)，所述控制电阻器(Ra、Rb)连接到正极侧电源线和负极侧电源线，并且它们的电阻值比待检测的接地电阻(RLp、RLn)小得多；及控制开关(Sa、Sb)，根据预定控制信号可断开和闭合以将控制电阻器的电位临时连接到预定电极。
(3)如图2所示，微型计算机11与快速电容器的充电和放电的控制周期的变化同步地、自动生成控制信号的时机，所述微型计算机11是控制信号生成部，所述控制信号时机提供给控制开关(Sa、Sb)。
(4)如图1所示，微型计算机11包括选择开关(12)，所述微型计算机11是控制信号生成部，所述选择开关(12)改变控制信号的生成条件。
(5)如图1所示，平衡状态形成电路(20)包括：正极侧控制电阻器(Ra)，其一端连接到正极侧电源线，并且其电阻值大于当控制开关(Sa、Sb)闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值且比待检测接地电阻小得多；负极侧控制电阻器(Rb)，其一端连接到负极侧电源线，并且其电阻值大于当控制开关(Sa，Sb)闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值且比待检测接地电阻小得多；及控制开关(Sa、Sb)，根据预定控制信号可断开和闭合以将正极侧控制电阻器的另一端及负极侧控制电阻器的另一端临时连接到接地电极。
(6)如图1所示，包括连接在正极侧电源线(111)与接地电极(103)之间的Y冷凝器(101)和连接在负极侧电源线(112)与接地电极(103)之间的Y冷凝器(102)，并且微型计算机11基于控制开关(Sa、Sb)的控制时机与正极侧Y冷凝器(101)和负极侧Y冷凝器(102)的静电电容大小之间对应关系自动地生成控制信号的时机，所述微型计算机11是控制信号生成部。
(7)如图2所示，微型计算机11生成控制信号，以与所述快速电容器(C1)以下述路径进行充电的时刻(t1至t2及t7至t8)同步地闭合控制开关，所述微型计算机11是控制信号生成部，所述路径不经过形成于正极侧输入端子与接地电极之间正极侧接地电阻(RLp)和形成于负极侧输入端子与接地电极之间负极侧接地电阻(RLn)这两者。
(8)微型计算机11生成控制信号，以在除了快速电容器(C1)以下述路径进行充电的时刻外闭合控制开关(Sa、Sb)，该路径经过形成于正极侧输入端子与接地电极之间正极侧接地电阻(RLp)和形成于负极侧输入端子与接地电极之间负极侧接地电阻(RLn)，所述微型计算机11是控制信号生成部。
根据以上(1)的结构的绝缘状态检测装置，当正极侧电容(与Y电容器等效)的充电状态及负极侧电容的充电状态处于非平衡状态时，通过使用平衡状态形成电路，充电状态可迅速地返回到平衡状态。因此，即使不用等待很长时间，也可在平衡状态下进行测量，并且高精度测量可行。
根据以上(2)的结构的绝缘状态检测装置，通过闭合控制开关，电流流过控制电阻器，并且在短时间内可以返回到平衡状态。
根据以上(3)的结构的绝缘状态检测装置，正极侧Y电容器的充电和放电可通过正极侧控制电阻器进行控制，并且负极侧Y电容器的充电和放电可通过负极侧控制电阻器进行控制。
根据以上(4)的结构的绝缘状态检测装置，控制开关可在适当时刻进行断开和闭合。即，可以在测量开始之前返回到平衡状态，而不会不利地影响快速电容器的充电和放电。
根据以上(5)的结构的绝缘状态检测装置，用于产生控制信号的适当条件可通过用户输入操作进行改变。
根据以上(6)的结构的绝缘状态检测装置，可根据情况在适当条件下生成控制信号。例如，当Y电容器的电容相对大时，将闭合控制开关的时间延长，并且在等待直至状态确实返回到平衡状态之后可进行测量。
根据以上(7)的结构的绝缘状态检测装置，可以从非平衡状态返回到平衡状态，而不会不利地影响快速电容器的充电。
根据以上(8)的结构的绝缘状态检测装置，可以从非平衡状态返回到平衡状态，而不会不利地影响快速电容器的充电。
本申请基于2012年3月27日提交的日本专利申请号2012-071552，其内容以引用方式并入本文中。
工业实用性
根据本发明的绝缘状态检测装置，即使累积大电容的Y电容器连接到高压电源，也可在所需短时间内实现高精度测量。

Claims (8)

1.一种绝缘状态检测装置，包括：
正极侧输入端子，该正极侧输入端子连接到高压直流电源的正极侧电源线；
负极侧输入端子，该负极侧输入端子连接到所述高压直流电源的负极侧电源线；
接地电极；
控制器，该控制器基于快速电容器的充电电压，检测所述正极侧电源线和所述负极侧电源线与所述接地电极之间的绝缘状态；以及
平衡状态形成电路，该平衡状态形成电路促进使所述正极侧电源线与所述接地电极之间的正极侧静电电容的充电状态及所述负极侧电源线与所述接地电极之间的负极侧静电电容的充电状态从非平衡状态转移到平衡状态的操作。
2.根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置，其中，所述平衡状态形成电路包括：
控制电阻器，该控制电阻器分别连接到所述正极侧电源线和所述负极侧电源线，并且所述控制电阻器的电阻值比待检测的接地电阻的电阻值小得多；以及
控制开关，根据控制信号，该控制开关适于断开和闭合，以将所述控制电阻器临时地连接到具有恒定电位的电极。
3.根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置，其中，所述平衡状态形成电路包括：
正极侧控制电阻器，该正极侧控制电阻器具有连接到所述正极侧电源线的一端；
负极侧控制电阻器，该负极侧控制电阻器具有连接到所述负极侧电源线的一端；以及
控制开关，根据控制信号，该控制开关适于断开和闭合，以将所述正极侧控制电阻器的另一端及所述负极侧控制电阻器的另一端临时连接到所述接地电极；
其中，所述正极侧控制电阻器的电阻值比当所述控制开关闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值大，并且比待检测的接地电阻的电阻值小得多；并且
其中，所述负极侧控制电阻器的电阻值比当所述控制开关闭合时允许绝缘状态的瞬时下降的值大，并且比待检测的接地电阻的电阻值小得多。
4.根据权利要求2或3所述的绝缘状态检测装置，还包括：
控制信号发生器，该控制信号发生器与所述快速电容器的充电和放电的控制周期变化同步地、自动地生成所述控制信号的时机，所述控制信号的时机提供给所述控制开关。
5.根据权利要求4所述的绝缘状态检测装置，其中，所述控制信号发生器包括选择开关，该选择开关改变所述控制信号的生成条件。
6.根据权利要求4所述的绝缘状态检测装置，还包括：
正极侧Y电容器，该正极侧Y电容器连接在所述正极侧电源线与所述接地电极之间；以及
负极侧Y电容器，该负极侧Y电容器连接在所述负极侧电源线与所述接地电极之间，
其中，基于所述控制开关的控制时机与所述正极侧Y电容器和所述负极侧Y电容器的静电电容大小之间的关系，所述控制信号发生器自动地生成所述控制信号的时机。
7.根据权利要求4所述的绝缘状态检测装置，其中，所述控制信号发生器生成所述控制信号，以与利用一路径对所述快速电容器充电的时刻同步地闭合所述控制开关，该路径不经过形成于所述正极侧输入端子与所述接地电极之间的正极侧接地电阻及形成于所述负极侧输入端子与所述接地电极之间的负极侧接地电阻这二者。
8.根据权利要求2或3所述的绝缘状态检测装置，还包括：
控制信号发生器，该控制信号发生器生成所述控制信号，以在除了利用一路径对所述快速电容器充电的时刻以外闭合所述控制开关，该路径经过形成于所述正极侧输入端子与所述接地电极之间的正极侧接地电阻或形成于所述负极侧输入端子与所述接地电极之间的负极侧接地电阻。
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