CN110018349A - 接地故障检测装置 - Google Patents

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Abstract

一种接地故障检测装置，包括：检测电容器、正极和负极侧的末端电阻器、正极和负极侧的旁路电阻器、旁路双继电器、正极和负极侧的双继电器以及控制单元，该控制单元被配置为比较第一完全充电电压与第二完全充电电压，第一完全充电电压是在正电极侧双继电器处于第一状态、负电极侧双继电器处于第二状态并且旁路双继电器处于第一状态的情况下得到的，并且第二完全充电电压是在正电极侧双继电器处于第二状态、负电极侧双继电器处于第一状态并且旁路双继电器处于第一状态的情况下得到的，并且，当第二完全充电电压较小并且当小的程度很大时，判定负电极侧绝缘电阻降低。

Description

接地故障检测装置
技术领域
本发明涉及一种使用飞跨电容的接地故障检测装置。
背景技术
在诸如包括发动机和电动机作为驱动源的混合动力车辆和电动车辆这样的车辆中，对安装于车身的电池充电，并且利用从电池供给的电能产生驱动力。通常地，与电池相关的电源电路被配置为使用高达200V以上的高电压的高压电路，并且为了确保安全，包括电池的高压电路是非接地配置，其中高压电路与用作地的基准电位点的车身电绝缘。
在安装有未接地高压电池的车辆中，设置了接地故障检测装置以监控车身与设置有高压电池的系统，具体地，从高压电池到电机的主电源系统之间的绝缘(接地故障)状态。作为接地故障检测装置，广泛地使用了一种使用称为飞跨电容的电容器的类型。
图11图示出传统的飞跨电容型接地故障检测装置的电路实例。如图11所示，接地故障检测装置400连接于未接地的高压电池300，以检测设置有高压电池300的系统的接地故障。在该装置中，将高压电池300的正电极侧与地之间的绝缘电阻称为RLp，并且将负电极侧与地之间的绝缘电阻称为RLn。
如图11所示，接地故障检测装置400包括作为飞跨电容操作的检测电容器C1。接地故障检测装置400在检测电容器C1的周围还包括四个开关S1至S4，以切换测量路径和控制检测电容器C1的充电/放电。接地故障检测装置400还包括被配置为对与检测电容器C1的充电电压对应的测量用电压进行采样的开关Ss。
为了计算绝缘电阻RLp和RLn，接地故障检测装置400以包括V0测量周期→Vc1n测量周期→V0测量周期→Vc1p测量周期的一个周期重复测量操作。在任意测量周期中，以要测量的电压对检测电容器C1充电，然后测量检测电容器C1的充电电压。然后将检测电容器C1放电，用于随后的测量。
在V0测量周期中，测量与高压电池300的电压对应的电压。从而，接通开关S1和S2，断开开关S3和S4，并且对检测电容器C1充电。即，高压电池300、电阻器R1、检测电容器C1与电阻器R2构成测量路径。
在测量检测电容器C1的充电电压时，断开开关S1和S2，接通开关S3和S4，接通开关Ss，并且在控制单元420中进行采样。其后，将检测电容器C1放电，用于随后的测量。在其它测量周期中，测量检测电容器C1的充电电压时的操作与检测电容器C1的放电时的操作是相似的。
在Vc1n测量周期中，测量反映绝缘电阻RLn的影响的电压。从而，接通开关S1和S4，断开开关S2和S3，并且对检测电容器C1充电。即，高压电池300、电阻器R1、检测电容器C1、电阻器R4、地和绝缘电阻器RLn构成测量路径。
在Vc1p测量周期中，测量反映绝缘电阻RLp的影响的电压。从而，接通开关S2和S3，断开开关S1和S4，并且对检测电容器C1充电。即，高压电池300、绝缘电阻器RLp、地、电阻器R5、检测电容器C1与电阻器R2构成测量路径。
已知能够基于从这些测量周期中得到的V0、Vc1n和Vc1p计算的(Vc1p+Vc1n)/V0导出(RLp×RLn)/(RLp+RLn)。从而，接地故障检测装置400的控制单元420能够通过测量V0、Vc1n和Vc1p计算绝缘电阻RLp和RLn的合成电阻。如果绝缘电阻RLp和RLn的合成电阻等于或小于预定的判定基准，则控制单元420判定发生接地故障，并且输出警报。
同时，在各个测量周期中，当检测电容器C1完全充电时，在V0测量周期得到高压电池300的电压值，并且在Vc1n测量周期和Vc1p测量周期中导出高压电池300由绝缘电阻RLp、RLn分压而得到的值。不能通过以上等式计算该绝缘电阻。由于该原因，将各个测量周期中的充电时间设定为例如将检测电容器C1充电大约50％的时间。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2015-206784 A
发明内容
通常地，称为Y电容器(线旁路电容器)的电容器CYp和CYn连接在高压电池300的正电极侧电源线301与接地电极之间以及负电极侧电源线302与接地电极之间，以消除电源的射频噪音并且使运行稳定。特别地，当将高压电池300连接于诸如充电设施这样的高压设施时，连接大容量的Y电容器。
当连接大容量的Y电容器时，当在接地故障检测装置400中进行各个测量时，蓄积在Y电容器中的电荷将移动到检测电容器C1，这对测量值有影响。如果增大检测电容器C1的容量以减轻这样的影响，则充电速度将相应地降低，并且测量时间将相应地延长，而这是不期望的。
此外，在传统的接地故障检测装置400中，由四个光学MOS-FET构成的开关S1-S4是绝缘开关元件。从而存在另一个问题，即，使用昂贵的光学MOS-FET导致接地故障检测装置的成本增加。
本发明的目的是提供一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置能够抑制由于开关元件而增加成本，并且能够处理大容量的Y电容器。
为了实现上述目的，根据第一方面的本发明提供了一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置连接于高压电池并且被配置为检测设置有高压电池的系统的绝缘电阻的降低，该接地故障检测装置包括：(a)检测电容器，该检测电容器作为飞跨电容运行；(b)正电极侧末端电阻器，该正电极侧末端电阻器连接所述高压电池的正电极侧与地；(c)负电极侧末端电阻器，该负电极侧末端电阻器连接所述高压电池的负电极侧与地；(d)正电极侧旁路电阻器，该正电极侧旁路电阻器的一端连接于地；(e)负电极侧旁路电阻器，该负电极侧旁路电阻器的一端连接于地；(f)正电极侧C型触点开关，该正电极侧C型触点开关被配置为在所述高压电池的正电极侧与地侧之间交替地切换所述检测电容器的第一端的连接目的地；(g)负电极侧C型触点开关，该负电极侧C型触点开关被配置为在所述高压电池的负电极侧与地侧之间交替地切换所述检测电容器的第二端的连接目的地；(h)正电极侧旁路开关，该正电极侧旁路开关被配置为在所述高压电池的正电极侧与所述正电极侧旁路电阻器之间切换连接状态；(i)负电极侧旁路开关，该负电极侧旁路开关被配置为在所述高压电池的负电极侧与所述负电极侧旁路电阻器之间切换连接状态；以及(j)控制单元；其中，所述控制单元被配置为比较所述检测电容器的第一充电电压(Vp)与所述检测电容器的第二充电电压(Vn)，当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第一充电电压(Vp)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的正电极侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至地侧；和(iii)所述正电极侧旁路开关与所述负电极侧旁路开关处于非连接状态，并且当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第二充电电压(Vn)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至地侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的负电极侧；和(iii)所述正电极侧旁路开关与所述负电极侧旁路开关处于非连接状态；并且
当所述第一充电电压(Vp)较小并且当所述第一充电电压(Vp)的小的程度大于预定基准时，判定所述正电极侧的绝缘电阻降低，或者当所述第二充电电压(Vn)较小并且当所述第二充电电压(Vn)的小的程度大于预定基准时，判定所述负电极侧的绝缘电阻降低。
此外，所述控制单元可以被配置为：当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，测量所述检测电容器的第三充电电压(Vpp)或所述检测电容器的第四充电电压(Vnn)，当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第三充电电压(Vpp)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的正电极侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至地侧；(iii)所述正电极侧旁路开关处于非连接状态；和(iv)所述负电极侧旁路开关处于连接状态，并且当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第四充电电压(Vnn)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至地侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的负电极侧；(iii)所述正电极侧旁路开关处于连接状态；和(iv)所述负电极侧旁路开关处于非连接状态，并且，当从所述第一充电电压(Vp)到所述第三充电电压(Vpp)的改变率小于基准时，或者当从所述第二充电电压(Vn)到所述第四充电电压(Vnn)的改变率小于基准时，判定两个电极上的绝缘电阻降低。
此外，所述正电极侧C型触点开关、所述负电极侧C型触点开关、所述正电极侧旁路开关和所述负电极侧旁路开关可以由双继电器构成。
根据第二方面的本发明提供了一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置连接于高压电池并且被配置为检测设置有所述高压电池的系统的绝缘电阻的降低，该接地故障检测装置包括：(a)检测电容器，该检测电容器作为飞跨电容运行；(b)正电极侧末端电阻器，该正电极侧末端电阻器连接所述高压电池的正电极侧与地；(c)负电极侧末端电阻器，该负电极侧末端电阻器连接所述高压电池的负电极侧与地；(d)正电极侧旁路电阻器，该正电极侧旁路电阻器的一端连接于地；(e)负电极侧旁路电阻器，该负电极侧旁路电阻器的一端连接于地；(f)旁路双继电器，该旁路双继电器被配置为：在第一状态下，在所述高压电池的正电极侧与预定的正电极侧连接点之间不进行连接，并且在所述高压电池的负电极侧与预定的负电极侧连接点之间不进行连接；并且在第二状态下，在所述高压电池的正电极侧与所述预定的正电极侧连接点之间进行连接，并且在所述高压电池的负电极侧与所述预定的负电极侧连接点之间进行连接；(g)正电极侧双继电器，该正电极侧双继电器被配置为：在第一状态下，将所述检测电容器的第一端连接于所述高压电池的正电极侧，同时在所述预定的正电极侧连接点与所述正电极侧旁路电阻器之间不进行连接；并且在第二状态下，将所述检测电容器的第一端接地，并且将所述预定的正电极侧连接点与所述正电极侧旁路电阻器连接；(h)负电极侧双继电器，该负电极侧双继电器被配置为：在第一状态下，将所述检测电容器的第二端连接于所述高压电池的正电极侧，同时在所述预定的负电极侧连接点与所述负电极侧旁路电阻器之间不进行连接；并且在第二状态下，将所述检测电容器的第二端接地，并且将所述预定的负电极侧连接点与所述负电极侧旁路电阻器连接；以及(i)控制单元；其中，所述控制单元被配置为：将所述检测电容器的第一充电电压(Vp)与所述检测电容器的第二充电电压(Vn)比较，当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第一充电电压(Vp)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第一状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第二状态；和(iii)所述旁路双继电器处于所述第一状态，并且当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第二充电电压(Vn)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第二状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第一状态；和(iii)所述旁路双继电器处于所述第一状态；并且当所述第一充电电压(Vp)较小并且当所述第一充电电压(Vp)的小的程度大于预定基准时，判定所述正电极侧的绝缘电阻降低，或者当所述第二充电电压(Vn)较小并且当所述第二充电电压(Vn)的小的程度大于预定基准时，判定所述负电极侧的绝缘电阻降低。
此外，所述控制单元被配置为：当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，测量所述检测电容器的第三充电电压(Vpp)或所述检测电容器的第四充电电压(Vnn)，当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第三充电电压(Vpp)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第一状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第二状态；和(iii)所述旁路双继电器处于所述第二状态；并且当所述检测电容器在以下情况下完全充电时得到所述第四充电电压(Vnn)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第二状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第一状态；和(iii)所述旁路双继电器处于所述第二状态；并且，当从所述第一充电电压(Vp)到所述第三充电电压(Vpp)的改变率小于基准时，或者当从所述第二充电电压(Vn)到所述第四充电电压(Vnn)的改变率小于基准时，判定两个电极上的绝缘电阻降低。
在根据第一或第二方面的接地故障检测装置中，所述控制单元可以被配置为：当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，当所述第一充电电压(Vp)较小时，测量所述第三充电电压(Vpp)，或者当所述第二充电电压(Vn)较小时，测量所述第四充电电压(Vnn)。
根据上述本发明，能够提供一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置能够抑制由于开关元件引起的成本的增加，并且能够处理大容量的Y电容器。
附图说明
图1是图示出根据本发明的第一实施例的接地故障检测装置的配置的块图；
图2是图示出接地故障检测装置的操作的流程图；
图3A和3B图示出Vp测量；
图4A和4B图示出Vn测量；
图5A和5B图示出Vpp测量；
图6A和6B图示出Vnn测量；
图7是图示出根据本发明的第二实施例的接地故障检测装置的配置的块图；
图8是图示出根据本发明的第三实施例的接地故障检测装置的配置的块图；
图9A至9D图示出根据本发明的第三实施例的接地故障检测装置的测量电路；
图10是图示出根据本发明的第四实施例的接地故障检测装置的配置的块图；并且
图11图示出传统的飞跨电容型接地故障检测装置的示例性电路。
参考标记列表
100 接地故障检测装置
120 控制单元
300 高压电池
301 正电极侧电源线
302 负电极侧电源线
C1 检测电容器
CYp、CYn Y电容器
Ra 正电极侧旁路电阻器
Rb 负电极侧旁路电阻器
Risn 负电极侧末端电阻器
Risp 正电极侧末端电阻器
S1 正电极侧充放电开关
S2 负电极侧充放电开关
Sa 正电极侧旁路开关
Sb 负电极侧旁路开关
St1 正电极侧充放电双继电器
St2 负电极侧充放电双继电器
St3 正电极侧双继电器
St4 负电极侧双继电器
St5 旁路双继电器
Sta 正电极侧旁路双继电器
Stb 负电极侧旁路双继电器
具体实施方式
将参考附图详细描述本发明的实施例。图1是图示出根据本发明的第一实施例的接地故障检测装置100的配置的块图。如图所示，接地故障检测装置100是连接于高压电池300以检测设置有高压电池300的系统的接地故障的飞跨电容式装置。这里，高压电池300的正电极侧与地之间的绝缘电阻由RLp表示，并且高压电池300的负电极侧与地之间的绝缘电阻由RLn表示。
高压电池300是用于驱动车辆并使车辆行驶的电池。高压电池300由诸如锂离子电池这样的可充电电池构成，并且被配置为经由未示出的汇流条放电并且驱动经由逆变器等连接的电动机。并且，在再生或连接于充电设施时，经由汇流条进行充电。
通常地，电容器CYp和CYn均称为Y电容器(线旁路电容器)，电容器CYp和CYn分别连接在高压电池300的正电极侧电源线301与接地电极之间以及负电极侧电源线302与接地电极之间，以消除电源的射频噪音并且使运行稳定。
如图1所示，接地故障检测装置100包括作为飞跨电容操作的检测电容器C1和由微计算机等构成的控制单元120。控制单元120通过执行预置的程序进行接地故障检测装置100中的需要的各种控制，诸如稍后描述的开关处理。
此外，接地故障检测装置100包括开关Ss，其用于对与检测电容器C1的充电电压对应的测量用电压进行采样。开关Ss的一端连接于电容器C2的一端和控制单元120的模拟输入端子。电容器C2的另一端接地。可选择地，开关Ss的功能可以设置在控制单元120内。
控制单元120控制开关Ss从模拟输入端子输入与检测电容器C1的充电电压对应的模拟电平，并且基于该模拟电平检测设置有高压电池300的系统的绝缘电阻的降低。
为了切换测量路径并且控制检测电容器C1的充电和放电，第一实施例的接地故障检测装置100包括四个C型触点开关(正电极侧充放电开关S1、负电极侧充放电开关S2、正电极侧旁路开关Sa和负电极侧旁路开关Sb)。各个C型触点开关(S1、S2、Sa、Sb)均可以由高击穿电压和低信号的机械继电器或簧片继电器构成。如稍后所述，由于各个正电极侧旁路开关Sa和负电极侧旁路开关Sb被配置为在触点“b”处“断开”，所以可以不必须是C型触点开关，并且可以由普通的机械继电器或簧片继电器等构成。
如上所述，第一实施例的接地故障检测装置100不使用引起成本增加的光学MOS-FET作为切换接地故障检测用的测量路径的开关。从而，能够抑制由于开关元件引起的成本增加。这同样适用于后述的实施例。
在接地故障检测装置100中，正电极侧电源线301连接于电阻器R1的一端和正电极侧旁路开关Sa的触点“a”。正电极侧旁路开关Sa的触点“b”是断开的，并且正电极侧旁路开关Sa的触点“c”经由正电极侧旁路电阻器Ra接地。
正电极侧旁路电阻器Ra具有比判定为接地故障状态的绝缘电阻的值充分小的电阻值。当将正电极侧旁路电阻器Ra切换至触点“a”时，形成正电极侧旁路路径，使得正电极侧电源线301能够经由正电极侧旁路电阻器Ra接地。
电阻器R1的另一端连接于正电极侧充放电开关S1的触点“a”。正电极侧充放电开关S1的触点“b”连接于开关Ss和电阻器R5的一端。电阻器R5的另一端接地。正电极侧充放电开关S1的触点“c”经由包括正向(即，从正电极到负电极的方向)二极管和电阻器R0的路径与包括反向二极管和电阻器R3的路径构成的并联路径连接于检测电容器C1的正电极板。
负电极侧电源线302连接于电阻器R2的一端和负电极侧旁路开关Sb的触点“a”。负电极侧旁路开关Sb的触点“b”是断开的，并且负电极侧旁路开关Sb的触点“c”经由负电极侧旁路电阻器Rb接地。
负电极侧旁路电阻器Rb具有比判定为接地故障状态的绝缘电阻的值充分小的电阻值。期望负电极侧旁路电阻器Rb具有与正电极侧旁路电阻器Ra相同的电阻值。当将负电极侧旁路电阻器Rb切换为触点“a”时，形成负电极侧旁路路径，使得负电极侧电源线302能够经由负电极侧旁路电阻器Rb接地。
电阻器R2的另一端连接于负电极侧充放电开关S2的触点“a”。负电极侧充放电开关S2的触点“b”经由电阻器R4接地。负电极侧充放电开关S2的触点“c”连接于检测电容器C1的负电极板。
四个C型触点开关(正电极侧充放电开关S1、负电极侧充放电开关S2、正电极侧旁路开关Sa和负电极侧旁路开关Sb)由控制单元120独立地开关控制。
此外，在本文公开的各个实施例中，正电极侧末端电阻器Risp连接在正电极侧电源线301与地之间，并且负电极侧末端电阻器Risn连接在负电极侧电源线302与地之间。正电极侧末端电阻器Risp与负电极侧末端电阻器Risn具有相同的电阻值，该电阻值比判定为接地故障的绝缘电阻的值充分大。
并且，在该实施例中，在检测电容器C1处于完全充电状态下进行测量。即使连接了大容量的Y电容器(CYp和CYn)，检测电容器C1也不需要具有大容量，从而能够缩短用于测量的完全充电时间。并且，如下所述，由于测量高压电池300通过电阻器分压的电压值，所以不需要等待到Y电容器稳定。
接着，将参考图2的流程图描述如上所述地配置的接地故障检测装置100的操作。如上所述，在该实施例中，在检测电容器C1处于完全充电的状态下进行测量。从而，以与传统的绝缘电阻计算方法不同的方法进行接地故障判定。
首先，如图3A所示，正电极侧充放电开关S1切换为触点“a”以连接于正电极侧电源线301，并且负电极侧充放电开关S2切换为触点“b”以接地。正电极侧旁路开关Sa和负电极侧旁路开关Sb均切换为触点“b”，所以正电极侧电源线301或负电极侧电源线302不形成旁路路径。
在该情况下，检测电容器C1完全充电，然后测量充电电压Vp(S101)。这里，如图3B所示，当高压电池300的电压Vb由电阻器Rp和电阻器Rn分压时，充电电压Vp对应于在电阻器Rp中产生的电压。这里，电阻Rp是正电极侧末端电阻Risp与正电极侧绝缘电阻RLp的并联合成电阻，并且电阻Rn是负电极侧末端电阻Risn与负电极侧绝缘电阻RLn的并联合成电阻。
当测量检测电容器C1的充电电压Vp时，正电极侧充放电开关S1和负电极侧充放电开关S2均切换为触点“b”侧，并且开关Ss接通。在测量之后，断开开关Ss，并且检测电容器C1主要通过电阻器R5放电，以用于接下来的测量。在其他路径的测量中，检测电容器C1的充电电压的测量和检测电容器C1的放电的操作是相似的。
接着，如图4A所示，正电极侧充放电开关S1切换为触点“b”侧以接地，并且负电极侧充放电开关S2切换为触点“a”侧以连接于负电极侧电源线302。正电极侧旁路开关Sa和负电极侧旁路开关Sb均切换为触点“b”侧，所以正电极侧电源线301或负电极侧电源线302不形成旁路路径。
在该情况下，检测电容器C1完全充电，并且测量此时的充电电压Vn(S102)。这里，如图4B所示，当高压电池300的电压Vb由电阻器Rp和电阻器Rn分压时，充电电压Vn对应于在电阻器Rn中产生的电压。可以任意地选择充电电压Vn的测量和充电电压Vp的测量的顺序。
当充电电压Vp小于充电电压Vn时(步骤S103：是)，并且当小的程度大于预定基准，诸如当Vn/Vp>基准值P时(S104：是)，判定正电极侧绝缘电阻RLp降低(S105)。
下面将描述其原因。即，由于正电极侧末端电阻Risp和负电极侧末端电阻Risn具有相同的电阻值，所以如果充电电压Vp小于充电电压Vn，这意味着正电极侧绝缘电阻RLp小于负电极侧绝缘电阻RLn，并且，随着小的程度变大，正电极侧绝缘电阻RLp被视为进一步降低。
相似地，当充电电压Vn小于充电电压Vp时(S103：否)，并且当小的程度大于预定基准，诸如当Vp/Vn>基准值P时(S110：是)，判定负电极侧绝缘电阻RLn降低(S111)。
如果充电电压Vp与充电电压Vn之差相对小，则虽然可能性小，但是正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn有可能以相同程度降低。从而，当充电电压Vp小于充电电压Vn时(S103：是)，并且当充电电压Vp与充电电压Vn之差相对小时，诸如当Vn/Vp≤基准值P时(S104：否)，进行下面的处理。
即，如图5A所示，正电极侧充放电开关S1切换至触点“a”侧以连接到正电极侧电源线301，并且负电极侧充放电开关S2切换至触点“b”侧以接地。在正电极侧旁路开关Sa保持于触点“b”侧的状态下，将负电极侧旁路开关Sb切换至触点“a”侧以形成负电极侧旁路路径。
在该情况下，检测电容器C1完全充电，并且测量此时的充电电压Vpp(S106)。这里，如图5B所示，当高压电池300的电压Vb通过电阻器Rn与电阻器Rb的并联合成电阻和电阻器Rp分压时，充电电压Vpp对应于在电阻器Rp中产生的电压。如上所述，电阻器Rb具有比判定为接地故障状态的绝缘电阻值充分小的电阻值。
如果将充电电压Vp与充电电压Vpp视为大致相等的值，例如，如果从充电电压Vp到充电电压Vpp的改变率(Vp/Vpp)小于基准值(S107：是)，意味着插入的电阻器Rb的影响小，则判定正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn均降低(S109)。
另一方面，如果不将充电电压Vp和充电电压Vpp视为大致相等的值，例如，如果从充电电压Vp到充电电压Vpp的改变率大于基准值(S107：否)，意味着插入的电阻器Rb的影响大，则判定正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn均不降低，并且状态是正常的(S108)。
相似地，当充电电压Vn小于充电电压Vp时(S103：否)，并且当充电电压Vp与充电电压Vn之差相对小时，诸如当Vp/Vn<基准值P时(S110：否)时，进行下面的处理。
即，如图6A所示，正电极侧充放电开关S1切换至触点“b”侧以接地，并且负电极侧充放电开关S2切换至触点“a”侧以连接于负电极侧电源线302。在负电极侧旁路开关Sb保持于触点“b”侧的状态下，将负电极侧旁路开关Sa切换至触点“a”侧以形成正电极侧旁路路径。
在该情况下，检测电容器C1完全充电，并且测量此时的充电电压Vnn(S112)。这里，如图6B所示，当高压电池300的电压Vb通过电阻器Rp与电阻器Ra的并联合成电阻和电阻器Rn分压时，充电电压Vnn对应于在电阻器Rn中产生的电压。如上所述，电阻器Ra具有比判定为接地故障状态的绝缘电阻值充分小的电阻值。
如果将充电电压Vn与充电电压Vnn视为大致相等的值，例如，如果从充电电压Vn到充电电压Vnn的改变率(Vn/Vnn)小于基准值(S113：是)，意味着插入的电阻器Ra的影响小，则判定正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn均降低(S114)。
另一方面，如果不将充电电压Vn和充电电压Vnn视为大致相等的值，例如，如果从充电电压Vn到充电电压Vnn的改变率大于基准值(S113：否)，意味着插入的电阻器Ra的影响大，则判定正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn均不降低，并且状态是正常的(S108)。
在上述实例中，当充电电压Vp与充电电压Vn之差相对小时，当充电电压Vp减小时测量充电电压Vpp，并且当充电电压Vn减小时测量充电电压Vnn。原因在于：判定当电阻器Rb或电阻器Ra并联连接于正电极侧绝缘电阻RLp和负电极侧绝缘电阻RLn中的较大者时的充电电压的改变率。然而，当相对差无论充电电压Vp与充电电压Vn之间的大/小关系如何都为小时，可以测量充电电压Vpp或充电电压Vnn，以对两个电极侧的绝缘电阻的降低或正常状态进行判定。
接着，将说明本发明的第二实施例。图7是图示出根据第二实施例的接地故障检测装置100a的配置的块图。在第二实施例的接地故障检测装置100a中，四个C型触点开关均配置为利用单次控制进行同时切换的双继电器。
即，使用正电极侧充放电双继电器St1代替正电极侧充放电开关S1，使用负电极侧充放电双继电器St2代替负电极侧充放电开关S2，使用正电极侧旁路双继电器Sta代替正电极侧旁路开关Sa，并且使用负电极侧旁路双继电器Stb代替负电极侧旁路开关Sb。双继电器的一个实例可以包括具有单个线圈和两个C型触点的双继电器。
各个正电极侧充放电双继电器St1和负电极侧充放电双继电器St2设置有电流平行地分支到双继电器中的各个继电器内的路径。这能够将流动的电流分到各个继电器，降低C型触点开关的电流负荷。正电极侧旁路双继电器Sta和负电极侧旁路双继电器Stb可以被配置为在连接于触点“a”的同时将电流分到各个继电器内。
在第二实施例中，接地故障判定过程以及充电电压Vp、充电电压Vn、充电电压Vpp和充电电压Vnn的测量的切换操作与第一实施例中相同。
接着，将说明本发明的第三实施例。图8是图示出根据第三实施例的接地故障检测装置100b的配置的块图。根据第三实施例的接地故障检测装置100b使用三个双继电器(正电极侧双继电器St3、负电极侧双继电器St4和旁路双继电器St5)，与第二实施例相比，能够减少双继电器的数量。下面，在各个双继电器中，将一个继电器称为第一继电器，并且将与第一继电器协同操作的另一个继电器称为第二继电器。
在根据第三实施例的接地故障检测装置100b中，正电极侧电源线301连接于电阻器R1的一端和旁路双继电器St5的第一继电器的触点“a”。旁路双继电器St5的第一继电器的触点“b”是断开的，并且旁路双继电器St5的第一继电器的触点“c”连接于正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“b”。正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“a”是断开的，并且正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“c”经由正电极侧旁路电阻器Ra接地。
电阻器R1的另一端连接于正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“a”。正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“b”连接于开关Ss和电阻器R5的一端。电阻器R5的另一端接地。正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“c”经由由包括正向二极管和电阻器R0的路径与包括反向二极管和电阻器R3的路径构成的并联路径连接于检测电容器C1的正电极板。
负电极侧电源线302连接于电阻器R2的一端和旁路双继电器St5的第二继电器的触点“a”。旁路双继电器St5的第二继电器的触点“b”是断开的，并且旁路双继电器St5的第二继电器的触点“c”连接于负电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“b”。副电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“c”是断开的，并且负电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“c”经由负电极侧旁路电阻器Rb接地。
电阻器R2的另一端连接于负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“a”。负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“b”经由电阻器R4接地。负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“c”连接于检测电容器C1的负电极板。
在第三实施例中，接地故障判定过程与第一实施例中相同。图9A至9D分别图示出根据第三实施例的各个测量的切换操作。具体地，如图9A所示，在测量充电电压Vp时，将正电极侧双继电器St3切换为触点“a”，将负电极侧双继电器St4切换为触点“b”，并且将旁路双继电器St5切换为触点“b”。结果，能够形成如图3B所示的电路。
如图9B所示，在测量充电电压Vn时，将正电极侧双继电器St3切换为触点“b”，将负电极侧双继电器St4切换为触点“a”，并且将旁路双继电器St5切换为触点“b”。结果，能够形成如图4B所示的电路。
如图9C所示，在测量充电电压Vpp时，将正电极侧双继电器St3切换为触点“a”，将负电极侧双继电器St4切换为触点“b”，并且将旁路双继电器St5切换为触点“a”。结果，能够形成如图5B所示的电路。
如图9D所示，在测量充电电压Vnn时，将正电极侧双继电器St3切换为触点“b”，将负电极侧双继电器St4切换为触点“a”，并且将旁路双继电器St5切换为触点“a”。结果，能够形成如图6B所示的电路。
接着，将说明本发明的第四实施例。第四实施例是第三实施例的改进版本，减少了诸如形成用于检测电容器C1的充电和放电的路径的二极管这样的部件的数量。图10是图示出根据本发明的第四实施例的接地故障检测装置100c的配置的块图。
在根据第四实施例的接地故障检测装置100c中，正电极侧电源线301连接于电阻器R1的一端和旁路双继电器St5的第一继电器的触点“a”。旁路双继电器St5的第一继电器的触点“b”是断开的，并且旁路双继电器St5的第一继电器的触点“c”连接于正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“a”。正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“b”是断开的，并且正电极侧双继电器St3的第一继电器的触点“c”经由正电极侧旁路电阻器Ra接地。
电阻器R1的另一端连接于正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“a”。正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“b”连接于开关Ss和电阻器R5的一端。电阻器R5的另一端接地。正电极侧双继电器St3的第二继电器的触点“c”经由电阻器R0连接于检测电容器C1的正电极板。
负电极侧电源线302连接于电阻器R2的一端和旁路双继电器St5的第二继电器的触点“a”。旁路双继电器St5的第二继电器的触点“b”是断开的，并且旁路双继电器St5的第二继电器的触点“c”连接于负电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“a”。负电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“b”是断开的，并且负电极侧双继电器St4的第一继电器的触点“c”经由负电极侧旁路电阻器Rb接地。
电阻器R2的另一端连接于负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“a”。负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“b”经由电阻器R4接地。负电极侧双继电器St4的第二继电器的触点“c”连接于检测电容器C1的负电极板。
在第四实施例中，接地故障判定过程以及充电电压Vp、充电电压Vn、充电电压Vpp和充电电压Vnn的测量的切换操作与第三实施例中相同。

Claims (6)

1.一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置连接于高压电池，并且被配置为检测设置有所述高压电池的系统的绝缘电阻的降低，所述接地故障检测装置包括：
(a)检测电容器，该检测电容器作为飞跨电容操作；
(b)正电极侧末端电阻器，该正电极侧末端电阻器连接所述高压电池的正电极侧与地；
(c)负电极侧末端电阻器，该负电极侧末端电阻器连接所述高压电池的负电极侧与地；
(d)正电极侧旁路电阻器，该正电极侧旁路电阻器的一端连接于地；
(e)负电极侧旁路电阻器，该负电极侧旁路电阻器的一端连接于地；
(f)正电极侧C型触点开关，该正电极侧C型触点开关被配置为在所述高压电池的正电极侧与地侧之间交替地切换所述检测电容器的第一端的连接目的地；
(g)负电极侧C型触点开关，该负电极侧C型触点开关被配置为在所述高压电池的负电极侧与地侧之间交替地切换所述检测电容器的第二端的连接目的地；
(h)正电极侧旁路开关，该正电极侧旁路开关被配置为在所述高压电池的正电极侧与所述正电极侧旁路电阻器之间切换连接状态；
(i)负电极侧旁路开关，该负电极侧旁路开关被配置为在所述高压电池的负电极侧与所述负电极侧旁路电阻器之间切换连接状态；以及
(j)控制单元；
其中，所述控制单元被配置为：
比较所述检测电容器的第一充电电压(Vp)与所述检测电容器的第二充电电压(Vn)，
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第一充电电压(Vp)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的正电极侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至地侧；以及(iii)所述正电极侧旁路开关与所述负电极侧旁路开关处于非连接状态，并且
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第二充电电压(Vn)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至地侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的负电极侧；以及(iii)所述正电极侧旁路开关与所述负电极侧旁路开关处于非连接状态；并且
当所述第一充电电压(Vp)较小并且当所述第一充电电压(Vp)的小的程度大于预定基准时，判定所述正电极侧的绝缘电阻降低，或者当所述第二充电电压(Vn)较小并且当所述第二充电电压(Vn)的小的程度大于预定基准时，判定所述负电极侧的绝缘电阻降低。
2.根据权利要求1所述的接地故障检测装置，其中，所述控制单元被配置为：
当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，测量所述检测电容器的第三充电电压(Vpp)或所述检测电容器的第四充电电压(Vnn)，
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第三充电电压(Vpp)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的正电极侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至地侧；(iii)所述正电极侧旁路开关处于非连接状态；以及(iv)所述负电极侧旁路开关处于连接状态，并且
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第四充电电压(Vnn)：(i)所述正电极侧C型触点开关切换至地侧；(ii)所述负电极侧C型触点开关切换至所述高压电池的负电极侧；(iii)所述正电极侧旁路开关处于连接状态；以及(iv)所述负电极侧旁路开关处于非连接状态；并且，
当从所述第一充电电压(Vp)到所述第三充电电压(Vpp)的改变率小于基准时，或者当从所述第二充电电压(Vn)到所述第四充电电压(Vnn)的改变率小于基准时，判定两个电极上的绝缘电阻降低。
3.根据权利要求1或2所述的接地故障检测装置，其中，所述正电极侧C型触点开关、所述负电极侧C型触点开关、所述正电极侧旁路开关和所述负电极侧旁路开关由双继电器构成。
4.一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置连接于高压电池，并且被配置为检测设置有所述高压电池的系统的绝缘电阻的降低，所述接地故障检测装置包括：
(a)检测电容器，该检测电容器作为飞跨电容操作；
(b)正电极侧末端电阻器，该正电极侧末端电阻器连接所述高压电池的正电极侧与地；
(c)负电极侧末端电阻器，该负电极侧末端电阻器连接所述高压电池的负电极侧与地；
(d)正电极侧旁路电阻器，该正电极侧旁路电阻器的一端连接于地；
(e)负电极侧旁路电阻器，该负电极侧旁路电阻器的一端连接于地；
(f)旁路双继电器，该旁路双继电器被配置为：
在第一状态下，在所述高压电池的正电极侧与预定的正电极侧连接点之间不进行连接，并且在所述高压电池的负电极侧与预定的负电极侧连接点之间不进行连接；并且
在第二状态下，在所述高压电池的正电极侧与所述预定的正电极侧连接点之间进行连接，并且在所述高压电池的负电极侧与所述预定的负电极侧连接点之间进行连接；
(g)正电极侧双继电器，该正电极侧双继电器被配置为：
在第一状态下，将所述检测电容器的第一端连接于所述高压电池的正电极侧，同时在所述预定的正电极侧连接点与所述正电极侧旁路电阻器之间不进行连接；并且
在第二状态下，将所述检测电容器的第一端接地，并且将所述预定的正电极侧连接点与所述正电极侧旁路电阻器连接；
(h)负电极侧双继电器，该负电极侧双继电器被配置为：
在第一状态下，将所述检测电容器的第二端连接于所述高压电池的正电极侧，同时在所述预定的负电极侧连接点与所述负电极侧旁路电阻器之间不进行连接；并且
在第二状态下，将所述检测电容器的第二端接地，并且将所述预定的负电极侧连接点与所述负电极侧旁路电阻器连接；以及
(i)控制单元；
其中，所述控制单元被配置为：
比较所述检测电容器的第一充电电压(Vp)与所述检测电容器的第二充电电压(Vn)，
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第一充电电压(Vp)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第一状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第二状态；以及(iii)所述旁路双继电器处于所述第一状态，并且
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第二充电电压(Vn)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第二状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第一状态；以及(iii)所述旁路双继电器处于所述第一状态；并且
当所述第一充电电压(Vp)较小并且当所述第一充电电压(Vp)的小的程度大于预定基准时，判定所述正电极侧的绝缘电阻降低，或者当所述第二充电电压(Vn)较小并且当所述第二充电电压(Vn)的小的程度大于预定基准时，判定所述负电极侧的绝缘电阻降低。
5.根据权利要求4所述的接地故障检测装置，其中，所述控制单元被配置为：
当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，测量所述检测电容器的第三充电电压(Vpp)或所述检测电容器的第四充电电压(Vnn)，
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第三充电电压(Vpp)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第一状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第二状态；以及(iii)所述旁路双继电器处于所述第二状态，并且
当所述检测电容器在下述情况下完全充电时得到所述第四充电电压(Vnn)：(i)所述正电极侧双继电器处于所述第二状态；(ii)所述负电极侧双继电器处于所述第一状态；以及(iii)所述旁路双继电器处于所述第二状态；并且，
当从所述第一充电电压(Vp)到所述第三充电电压(Vpp)的改变率小于基准时，或者当从所述第二充电电压(Vn)到所述第四充电电压(Vnn)的改变率小于基准时，判定两个电极上的绝缘电阻降低。
6.根据权利要求2或5所述的接地故障检测装置，其中，所述控制单元被配置为：
当所述第一充电电压(Vp)和所述第二充电电压(Vn)中的较小者的小的程度不大于所述预定基准时，当所述第一充电电压(Vp)较小时，测量所述第三充电电压(Vpp)，或者当所述第二充电电压(Vn)较小时，测量所述第四充电电压(Vnn)。
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