CN111077472A - 漏电判断系统 - Google Patents
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Abstract
一种漏电判断系统(50)，对是否发生漏电进行判断，上述漏电判断系统(50)包括：电容器(C1)，上述电容器(C1)具有连接至阴极侧电源路径(L1)的第一端和连接至接地部(G1)的第二端；以及开关(SW3)，上述开关(SW3)配置在与电容器并联形成的电气路径中。当电容器(C1)放电并且在控制器通过使开关(SW3)处于通电位置而在阴极侧电源路径(L1)与接地部(G1)之间设定通电状态之后经过预定时段时，控制器通过使开关(SW3)处于通电关断位置而在阴极侧电源路径(L1)与接地部(G1)之间设定通电关断状态，来允许电容器(C1)充电。控制器随后对电容器(C1)的电压值进行检测，并基于该电压值对是否存在漏电进行判断。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种漏电判断系统，上述漏电判断系统用于对在包括电压发生器的电路中是否发生漏电进行判断。
背景技术
已知的漏电判断系统(即，绝缘状态检测系统)利用飞跨电容器(即，检测电容器)基于接地故障电阻的减小来对安装在车辆上的电气系统中是否发生漏电(即，非绝缘状态)进行判断。这样的漏电判断系统对配置在电压发生器的电源线与接地线(例如，车体)之间的飞跨电容器充电，并且基于在飞跨电容器中产生的电压计算接地故障电阻(即，电源线与接地线之间的绝缘电阻)。漏电判断系统接着对是否保持绝缘状态(即，是否发生漏电)进行判断。
通常，在这样的漏电判断系统中，在电源线与接地线之间存在寄生电容和干扰去除电容器，并且有时会极大地影响漏电判断系统。即，由于接地电容也同时充电，因此飞跨电容器的电压被错误地检测。
更具体地，当接地电容与飞跨电容器一起充电时，飞跨电容器的充电电压的变化量(即，CR时间常数的变化)会根据接地电容的值而变化。具体地，当接地电容相对较大时，飞跨电容器的充电电压的变化量增大，并且与当接地电容相对较小时相比，检测误差在充电开始时更大。
鉴于此，通过考虑接地电容充电的时间，已知的漏电判断系统延迟了检测飞跨电容器的充电电压的时间。具体地，在充电开始后经过给定时段时，多次检测飞跨电容器的充电电压，并且根据电压值的变化率(即，电压值的斜率)来计算接地故障电阻。因此，即使在电源线与接地线之间存在接地电容，并且对充电电压的检测影响较大的情况下，也能够提高对接地故障电阻的检测精度。
然而，即使已知的漏电判断系统能够减小由接地电容引起的检测误差，在存在接地电容的情况下，不同于不存在接地电容的情况，即使在充电开始之后经过给定时段，电压值的变化率也不相等。也就是说，在已知的漏电判断系统中仍然存在检测误差。此外，接地电容越大，检测误差越大。
发明内容
因此，鉴于如上所述的问题，尤其是如日本未审查专利申请公开2016-99323号中所讨论的，做出了本发明，并且本发明的目的在于提供一种新颖的漏电判断系统，上述漏电判断系统能够提高检测精度。即，本公开的一个方面提供了一种新颖的漏电判断系统(50)，用于对在连接至DC电源(10)的电源端子的电源路径(L1、L2)与接地部(G1)之间是否发生漏电进行判断。漏电判断系统包括：电容器(C1)，上述电容器(C1)具有分别连接至电源路径的第一端和连接至接地部的第二端；至少一个第一开关(SW3至SW7)，上述至少一个第一开关(SW3至SW7)配置在与电容器并联形成的电气路径中，以在通电状态与通电关断状态之间切换电源路径与接地部之间的状态；以及电容器电压检测器(52)，上述电容器电压检测器(52)对电容器的电压值进行检测。漏电判断系统还包括控制器(53)，以对至少一个第一开关进行控制。控制器通过使至少一个第一开关处于通电位置来在电源路径与接地部之间设定通电状态。控制器在电源路径与接地部之间设定通电状态之后经过给定时段时，使至少一个第一开关处于通电关断位置并且允许电容器充电。控制器随后检测电容器的电压值，并且基于电压值对是否发生漏电进行判断。
根据如上所述的构造，通过使第一开关转动，在电源路径与接地部之间设定通电关断状态，并且在电容器放电之后经过给定时段时，控制电容器充电，并且通过使第一开关反向转动，在电源路径与接地部之间设定通电状态。即，存在于电源路径与接地部之间的、诸如寄生电容等接地电容在电容器开始充电之前充电。因此，当电容器充电时，可以抑制或减少接地电容的电力供给。因此，即使接地电容变化，也可以减小检测误差。另外，能够缩短从充电开始到检测漏电的时间的时段。
本公开的另一方面提供一种新颖的漏电判断系统，上述漏电判断系统连接至与DC电源(10)的正极侧端子(P1)连接的阴极侧电源路径(L1)和与DC电源的阳极侧端子(P2)连接的阳极侧电源路径(L2)两者。漏电判断系统(50)对在阴极侧电源路径与接地部(G1)之间是否发生漏电、以及在阳极侧电源路径与接地部之间是否发生漏电进行判断。漏电判断系统还包括：电容器(C1)，上述电容器(C1)具有分别连接至阴极侧电源路径的第一端和连接至阳极侧电源路径的第二端；以及阴极侧开关(SW1)，上述阴极侧开关(SW1)在通电状态与通电关断状态之间切换阴极侧电源路径与电容器之间的状态。阴极侧开关包括分别连接至阴极侧电源路径的第一端和连接至电容器的第一端的第二端。漏电判断系统还包括阳极侧开关(SW2)，上述阳极侧开关(SW2)用于在通电状态与通电关断状态之间切换阳极侧电源路径与电容器之间的状态。阳极侧开关包括分别连接至阳极侧电源路径的第一端和连接至电容器的第二端的第二端。漏电判断系统还包括第一接地部侧开关(SW3)，上述第一接地部侧开关(SW3)在通电状态与通电关断状态之间切换接地部与电容器之间的状态。第一接地部侧开关包括分别连接至接地部的第一端和连接至电容器的第一端的第二端。漏电判断系统还包括第二接地部侧开关(SW4)，上述第二接地部侧开关(SW4)在通电状态与通电关断状态之间切换接地部与电容器之间的状态。第二接地部侧开关包括分别连接至接地部的第一端和连接至电容器的第二端的第二端。漏电判断系统还包括：电容器电压检测器(52)，上述电容器电压检测器(52)对所述电容器的电压值进行检测；以及控制器(53)，上述控制器(53)用于对第一开关至第四开关中的每一个进行控制。当使阴极侧开关处于通电位置时而阳极侧开关处于通电关断位置，电容器放电，并且当在控制器通过使第一接地部侧开关处于通电位置而在阴极侧电源路径与接地部之间设定通电状态之后经过预定时间时，控制器通过使第二接地部侧开关处于通电位置，同时使第一接地部侧开关处于通电关断位置，由此允许电容器充电。控制器随后对电容器的电压值进行检测，以作为第一电压值。另外，当使阴极侧开关处于通电关断位置而使阳极侧开关处于通电位置时，电容器放电，并且当在控制器通过使第二接地部侧开关处于通电位置而将阳极侧电源路径与接地部之间设定通电状态之后经过预定时段时，控制器通过使第一接地部侧开关处于通电位置，同时使第二接地部侧开关处于通电关断位置，从而允许电容器充电。控制器随后对电容器的电压值进行检测，以作为第二电压值，并且基于第一电压值和第二电压值对是否发生漏电进行判断。根据如上所述的构造，在电源路径与接地部之间设定通电关断状态，当在电容器放电之后经过预定时段时，电容器充电，并且在电源路径与接地部之间设定通电状态。即，存在于电源路径与接地部之间的、诸如寄生电容等接地电容在电容器开始充电之前充电。因此，当电容器充电时，能够抑制或减少接地电容的电力供给。因此，即使接地电容变化，也可以减小检测误差。另外，能够缩短从充电开始到检测漏电的时间的时段。
此外，利用本公开的实施例的如上所述的构造，能够共享单个电容器以分别判断阴极侧电源路径与接地部之间以及阳极侧电源路径与接地部之间的绝缘状态。因此，通过减少电路元件的数量，能够简化电路。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述，将更全面地理解本发明，并且更容易理解其附带的优点和特征，其中：
图1是示出根据本公开的第一实施例的漏电判断系统的示例性电路的图；
图2是示出根据本公开第一实施例的示例性接地故障电阻计算处理的流程图；
图3A和图3B是总体示出根据本发明的一个实施例的示例性的电流流动的图；
图4A和图4B也是总体示出根据本发明的一个实施例的示例性的电流流动的图；
图5是示出常规系统中的充电电压的时间变化的时序图；
图6是示出根据本公开的一个实施例的充电电压的示例性时间变化的时序图；
图7是示出根据本公开的第二实施例的漏电判断系统的示例性电路的图；
图8是示出根据本公开第二实施例的示例性接地故障电阻计算处理的流程图；
图9是示出根据本公开的第三实施例的漏电判断系统的示例性电路的图；
图10是示出根据本公开第三实施例的示例性接地故障电阻计算处理的流程图。
具体实施方式
现在参考附图，其中在其所有视图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件，并且参考图1和适用的附图，描述了本公开的第一实施例的示例性漏电判断系统，其应用于车辆，例如混合动力车辆、电动机等，具有作为主要车载机器的旋转电动机。
如图1所示，本公开的该实施例的车载电动机控制系统包括电池组10、电动机20、逆变器30和漏电判断系统50。
电池组10经由逆变器30电连接至电动机20。电池组10例如是端子间的电压超过100V的二次电池，并且通过将多个电池模块彼此串联连接而构成。每个电池模块也通过将多个电池单元彼此串联连接而构成。作为电池单元，例如能够使用锂离子二次电池和镍氢二次电池。电池组10对应于DC(直流)电源。
电动机20是用作主要车载机器的旋转电机，并且能够将动力传递至驱动轮(未示出)。在本公开的该实施例中，三相永磁同步电动机用作电动机20。
逆变器30包括具有与绕组的相数相同数量的上臂和下臂的全桥电路。通过接通/断开设置在每个臂中的开关(例如，半导体开关元件)，来调节每个绕组中的通电电流。
此外，在逆变器30中设置有逆变器控制系统(未示出)。逆变器控制系统基于各种检测信息和对电动机20中产生的动力运行驱动和发电的请求，通过接通/断开逆变器30中的开关来执行通电控制。通过这样，逆变器控制系统经由逆变器30将电力从电池组10供给至电动机20，以使电动机20进行动力运行驱动。此外，逆变器控制系统还使电动机20基于从驱动轮传送来的移动动力进行发电，转换所产生的电力，并且经由逆变器30将转换结果供给至电池组10，从而对电池组10充电。
诸如逆变器30等电负载的阴极侧端子连接至与电池组10的阴极侧电源端子连接的阴极侧电源路径L1。阴极侧电源路径L1与车体等的接地部G1电绝缘。这样的阴极侧电源路径L1与接地部G1之间的绝缘状态(接地绝缘电阻)能够由接地故障电阻Rp表示。此外，在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间，存在用于噪声消除的电容器和寄生电容，并且总体由接地电容Cp表示。
诸如逆变器30等电负载的阳极侧端子连接至与电池组10的阳极侧电源端子连接的阳极侧电源路径L2。阳极侧电源路径L2也与接地部G1电绝缘。阳极侧电源路径L2与接地部G1之间的这样的绝缘状态(即，接地绝缘电阻)能够由接地故障电阻Rn表示。此外，在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间，存在诸如用于噪声消除的电容器和寄生电容等接地电容，并且总体由接地电容Cn表示。
在漏电判断系统50上，连接有阴极侧电源路径L1和阳极侧电源路径L2。漏电判断系统50对接地故障电阻Rp和Rn进行检测，并且对阴极侧电源路径L1和阳极侧电源路径L2是否正常地与接地部G1绝缘、即是否存在漏电进行判断。在下文中，更详细地描述漏电判断系统50。
如图1所示，漏电判断系统50包括：所谓的飞跨电容器类型的绝缘电阻检测电路51；作为电容器电压检测器的A/D(模拟/数字)转换器52；以及控制器53。
绝缘电阻检测电路51包括：外部端子P1，上述外部端子P1连接至阴极侧电源路径L1；外部端子P2，上述外部端子P2连接至阳极侧电源路径L2；以及外部端子P3，上述外部端子P3连接至接地部G1。
在外部端子P1与外部端子P3之间，具体地，在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间，设置有第一电气路径L11。在第一电气路径L11中，配置有两个开关SW1、SW3以及电阻R1。开关SW1的一端通过外部端子P1连接至阴极侧电源路径L1。开关SW1的另一端串联连接至开关SW3的一端。开关SW3的另一端也串联连接至电阻R1的一端。电阻R1的另一端通过外部端子P3连接至接地部G1。
第二电气路径L12也设置在位于开关SW3与电阻R1之间的连接点M1与外部端子P2之间。具体地，在连接点M1与阳极侧电源路径L2之间，设置有第二电气路径L12。在第二电气路径L12中，设置有两个开关SW2、SW4。开关SW2的一端通过外部端子P2连接至阳极侧电源路径L2。开关SW2的另一端串联连接至开关SW4的一端。开关SW4的另一端经由连接点M1串联连接至电阻R1的一端。
此外，绝缘电阻检测电路51包括所谓的飞跨电容器的电容器C1。电容器C1的一端连接至位于开关SW1与SW3之间的连接点M2。电容器C1的另一端连接至位于开关SW2与SW4之间的连接点M3。
因此，通过包括连接点M2、电容器C1、连接点M3、开关SW4和连接点M1形成的电气路径与通过包括连接点M2、开关SW3和连接点M1形成的电气路径并联。具体地，开关SW3设置在与电容器C1并联的电气路径(M2、SW3、MI)中。
此外，通过包括连接点M3、电容器C1、连接点M2、开关SW3和连接点M1形成的电气路径与通过包括连接点M3、开关SW4和连接点M1形成的电气路径并联。具体地，开关SW4设置在与电容器C1并联的电气路径(M3、SW4、MI)中。
因此，开关SW1对应于阴极侧开关，并且开关SW2对应于阳极侧开关。此外，开关SW3对应于第一接地部侧开关，并且开关SW4也对应于第二接地部侧开关。
A/D转换器52的一端连接至连接点M2，并且其另一端连接至接地部G1。A/D转换器52将经由连接点M2输入的信号(即，模拟信号)转换成适于在控制器53中处理的信号(即，数字信号)，从而输出转换结果。
控制器53主要由包括CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)和RAM(随机存取存储器)以及I/O(输入/输出)端口等的微计算机构成。当CPU运行存储在ROM中的程序时，控制器53提供各种功能。在此，各种功能可以由作为硬件的电子电路或是至少部分对由软件(即，计算机处理)来提供。控制器53可以用于通过如下所述选择性地接通和断开各种开关SW1至SW4对是否存在漏电进行判断。
图2是示出由控制器53周期性地执行的示例性接地故障电阻计算处理的流程图。最初，如图所示，控制器53使电容器C1放电，并且使接地电容Cn充电给定时段。(在步骤S101中)。
具体地，如图3A所示，开关SW1、SW3、SW4接通，而开关SW2断开。通过这样，电流从电池组10流入通过包括电池组10、开关SW1、开关SW3、电阻R1、接地部G1、接地电容Cn和电池组10而形成的电气路径，从而使接地电容Cn进行充电。同时，电流从电容器C1流入通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1而形成的电气路径中，从而使电容器C1放电。
随后，控制器53允许电容器C1经由接地故障电阻Rn充电预定的时段(在步骤S102中)。具体地，如图3B所示，开关SW1、SW4接通，而另一方面，开关SW2、SW3断开。通过这样，电流从电池组10流入通过包括电池组10、开关SW1、电容器C1、开关SW4、电阻R1、接地部G1、接地故障电阻Rn和电池组10而形成的电气路径中，由此使电容器C1进行充电。在此，由于在步骤S101中接地电容Cn进行了充电，因此，电流几乎流过接地故障电阻Rn。因此，在步骤S101与S102中，开关SW3对应于第一开关，而开关SW4对应于第二开关。
随后，控制器53对电容器C1的第一电压值Vn(充电电压值)进行读取(即，检测)(在步骤S103中)。具体地，控制器53将开关SW4接通，而将开关SW1至SW3断开，从而将电容器C1的电压值输入至A/D转换器52。接着，控制器53经由A/D转换器52读取由A/D转换器52转换的电容器C1的电压值作为第一电压值Vn。更具体地，控制器53在开关SW1至SW4刚接通之后对作为第一电压值Vn的、从电容器C1输出的峰值电压值进行检测。因此，A/D转换器52对应于电容器电压检测器。
接着，控制器53读取电池组10的电池电压值Vb(在步骤S104中)。在此，可选地采用检测电池电压值Vb的方法。此外，为了使电容器C1充电，例如，控制器53将开关SW1、SW2接通，同时将开关SW3、SW4断开。接着，控制器53将开关SW4接通，同时将开关SW1、SW3断开，以使电容器C1放电。然后，控制器53将电容器C1的电压值输入至A/D转换器52。控制器53优选地对这样的电压值作为电池电压值Vb进行检测。因此，A/D转换器52对应于电源电压检测器11。此外，控制器53期望地对在开关SW1至SW4刚接通之后从电容器C1输出的峰值电压值作为电池电压值Vb进行检测。否则，通过在电池组10中设置电源电压检测器，能从电源电压检测器获得检测结果。因此，在步骤S104中检测到的电池电压值Vb由第一电池电压值Vb表示。
随后，控制器53允许电容器C1放电，并允许接地电容Cp充电预定的时段(在步骤S105中)。具体地，如图4A所示，控制器53将开关SW2、SW3、SW4接通，而将开关SW1断开。通过这样，电流从电池组10流入通过包括电池组10、接地电容Cp、接地部G1、开关SW4、开关SW2和电池组10而形成的电气路径中，由此使接地电容Cp充电。同时，电流从电容器C1流入通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1而形成的电气路径中，从而使电容器C1放电。
随后，控制器53允许电容器C1经由接地故障电阻Rp充电预定的时段(在步骤S106中)。具体地，如图4B所示，控制器53将开关SW2、SW3接通，而将开关SW1、SW4断开。通过这样，电流从电池组10流入通过包括电池组10、接地故障电阻Rp、接地部G1、电阻R1、开关SW3、电容器C1、开关SW2和电池组10而形成的电气路径中，由此使电容器C1充电。在此，由于在步骤S106中接地电容Cp进行了充电，因此，电流几乎流过接地故障电阻Rp。因此，在步骤S105和S106中，开关SW4对应于第一开关，而开关SW3对应于第二开关。
随后，控制器53读取电容器C1的第二电压值Vp(即，充电电压值)(在步骤S107中)。具体地，控制器53将开关SW4接通，而将开关SW1至SW3断开，由此将电容器C1的电压值输入至A/D转换器52。控制器53经由A/D转换器52读取由A/D转换器52转换的电容器C1的电压值作为第二电压值Vp。更具体地，控制器53在开关SW1至SW4刚接通之后对从电容器C1输出的、作为第二电压值Vp的峰值电压值进行检测。
随后，类似于步骤S105，控制器53读取电池组10的电池电压值Vb(在步骤S108中)。在此，在步骤S108中检测到的电池电压值Vb在下文中被称为第二电池电压值Vb2。
随后，控制器53基于第一电压值Vn和第一电池电压值Vb1以及第二电压值Vp和第二电池电压值Vb2来计算接地故障电阻Rn、Rp(在步骤S109中)。更具体地，控制器53使用下面列出的第一至第四等式计算出接地故障电阻Rn、Rp的合成值，其中T表示时段，C1表示电容器C1的电容，并且R1表示电阻R1的电阻值。
Vp＝Vb2×Q×Rp/(Rp+Rn)...(1)
Vn＝Vb1×Q×Rn/(Rp+Rn)...(2)
Q＝1-E^(-W)...(3)
W＝(Rp+Rn)T/(Rp×Rn+Rn×R1+R1×Rp)C1...(4)
随后，控制器53将以这种方式计算出的接地故障电阻Rn、Rp的合成值与表示绝缘状态的接地故障电阻Rn、Rp的正常合成值进行比较，来对是否存在漏电进行判断。当控制器53判断为存在漏电时(即，当其判断为不存在绝缘状态时)，控制器53由此执行各种处理。例如，控制器53输出警告或是将电池组10与电路等隔离。具体地，控制器53将电池组10控制为停止从其供给电力和对其充电。
现在，与常规检测方法相比，描述在本公开的该实施例中采用的示例性检测方法。首先，描述常规检测方法。在常规检测方法中，当电容C1放电时，接地电容Cn、Cp都不充电。具体地，在图2的步骤S101和S105中，其中计算接地故障电阻，将开关SW1至SW3断开，而将开关SW4接通，由此使电容器C1放电。
在此，图5中示出通过常规检测方法获得的第一电压值Vn中的时间变化和第二电压值Vp中的时间变化。由于电容器C1在从时间点T10到时间点T11的时段期间放电，因此，电容器C1的电压变为零。随后，当电容器C1在从时间点T11到时间点T12的时段期间通过接地故障电阻Rn充电时，电容器C1的充电电压值通过接收接地故障电阻Rn和接地电容Cn的影响(即，CR时间常数的影响)而变化。在此，在从时间点T11到时间点T12的时段期间的任何时间检测到的电压值对应于第一电压值Vn。
接着，在从时间点T12到时间点T13的时段期间，由于电容器C1放电，因此，电容器C1的电压值变为零。随后，在从时间点T13到时间点T14的时段期间，当电容器C1通过接地故障电阻Rp充电时，电容器C1的充电电压值通过接收接地故障电阻Rp和接地电容Cp的影响(即，CR时间常数的影响)而变化。在此，在从时间点T13到时间点T14的时段期间的任何时间检测到的电压值对应于第二电压值Vp。在图5中，实线表示当接地故障电容Cn、Cp中的每一个相对较大时的电压的变化。虚线表示当接地故障电容Cn、Cp中的每一个相对较小时的电压的变化。
因此，如从图5所理解的，在常规检测方法中，根据接地故障电容Cn、Cp中的每一个的值，第一电压值Vn和第二电压值Vp中的时间变化发生变化。具体地，如图5所示，当接地故障电容Cn相对较大(如实线所示)时，与当接地故障电容Cn相对较小时(如虚线所示)相比，第一电压值Vn中的时间变化增加得更多。特别地，由于第一电压值Vn对数地增大，因此，在充电开始之后经过的时间越短，检测误差越大。
类似地，当接地电容Cp相对较大时(如实线所示)，与当接地电容Cp相对较小时(如虚线所示)相比，第二电压值Vp的时间变化增加得更多。特别地，由于第二电压值Vp对数地增大，因此，在充电开始之后经过的时间越短，检测误差越大。
现在，参考图6描述通过本公开的该实施例的检测方法获得的第一电压值Vn和第二电压值Vp的时间变化。在时间点T20处，在步骤S101中，电容器C1放电，并且接地电容Cn充电。因此，在从时间点T20到时间点T21的时段期间，电容器C1的电压变为零。
随后，在时间点T21处，在步骤S102中，电容器C1通过接地故障电阻Rn充电。因此，在从时间点T21到时间点T22的时段期间，电容器C1的充电电压通过接收接地故障电阻Rn的影响而变化。然而，此时，由于接地电容Cn已经充电，因此，接地电容Cn的影响几乎可以忽略。此外，在时间点T22处，在步骤S103中对电容器C1的电压值进行检测，以作为第一电压值Vn。
在时间点T23处，在步骤S105中，电容器C1放电，同时接地电容Cp充电。因此，在从时间点T23到时间点T24的时段期间，电容器C1的电压变为零。
随后，在时间点T24处，在步骤S106中，电容器C1通过接地故障电阻Rp充电。因此，在从时间点T24到时间点T25的时段期间，电容器C1的充电电压值通过接收接地故障电阻Rp的影响而变化。然而，此时，由于接地电容Cp已经充电，因此，接地电容Cp的影响能几乎被忽略。此外，在时间点T25处，在步骤S107中，对电容器C1的电压值进行检测，以作为第二电压值Vp。
如图6所示，根据本公开的该实施例的检测方法，尽管接地电容Cn和Cp的值彼此不同，但是第一电压值Vp和第二电压值Vn的时间变化几乎可以相等。即，如图6所示，当接地电容Cn相对较大时(如实线所示)产生的第一电压值Vn的时间变化类似于当接地电容Cn相对较小时(如虚线所示)产生的第一电压值Vn的时间变化。因此，第一电压值Vn的时间变化对应于从时间点T21到时间点T22的时段期间电容器C1的电压值。
此外，如图所示，当接地电容Cp相对较大(如实线所示)时产生的第二电压值Vp的时间变化类似于当接地电容Cp相对较小(如虚线所示)时产生的第二电压值Vp的时间变化。在此，第二电压值Vp的时间变化对应于从时间点T24到时间点T25的时段期间电容器C1的电压值。
因此，通过如上所述的构造，能获得如下所述的有利益处。
根据如上所述的构造，在电容器C1放电之后，通过将开关SW1、SW3接通，在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间设定通电状态之后经过给定时段的时间时，使开关SW3处于通电关断位置，由此在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间设定通电关断状态，并且使电容器C1充电。即，在电容器C1充电之前，存在于阴极侧电源路径L1与接地部G1之间的接地电容Cn被控制为充电。因此，当电容器C1被控制为充电时，能抑制对接地电容Cn的非集中电力供给。因此，如图6所示，即使接地电容Cn变化，也能减少第一电压值Vn的检测误差。此外，如图6所示，当与常规检测方法相比时，能进一步减少在电容器C1开始充电之后立即产生的检测误差。其结果是，可以缩短从电容器C1开始充电时到检测到第一电压值Vn时的时段。
类似地，在电容器C1放电之后，通过将开关SW2、SW4接通，在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间设定通电状态之后经过给定时间时，使开关SW4处于通电关断位置，由此在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间设定通电关断状态，并且使电容器C1充电。即，在电容器C1充电之前，存在于阳极侧电源路径L2与接地部G1之间的接地电容Cp被控制为进行充电。因此，当电容器C1被控制为充电时，能抑制接地电容Cp的非集中电力供给。因此，如图6所示，即使接地电容Cp发生变化，也可以减少第二电压值Vp的检测误差。此外，如图6所示，当与传统检测方法相比时，能进一步减少在电容器C1开始充电之后立即产生的检测误差。其结果是，能够缩短从电容器C1开始充电时到检测到第二电压值Vp时的时段。
如上所述，能够减小或抑制基于第一电压值Vn和第二电压值Vp的接地故障电阻Rn、Rp中的每一个的计算误差，并且因此，能提高基于接地故障电阻Rn、Rp的漏电判断的精度。由于当与常规检测方法相比时，抑制了在充电开始之后不久产生的误差，因此还能减少用于检测第一电压值Vn和第二电压值Vp中每一个的检测时段。即，能缩短用于检测漏电的时段。
控制器53在阴极侧电源路径L1(或阳极侧电源路径L2)与接地部G1之间设定通电状态，以在当电容器C1放电时使接地电容Cn、Cp充电。更具体地，在步骤S101中，控制器53将开关SW1、SW3、SW4中的每一个接通，而如图3A所示将开关SW2断开。通过这样，控制器53通过包括电池组10、开关SW1、开关SW3、电阻R1、接地部G1、接地电容Cn和电池组10来形成电气路径，以允许电流从电池组10流入电气路径中，由此使接地电容Cn充电。同时，控制器53还通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1来形成电气路径，以允许电流从电容器C1流入电气路径中，由此使电容器C1放电。
此外，如图4A所示，在步骤S105中，控制器53将开关SW2、SW3、SW4接通，而将开关SW1断开。通过这样，控制器53通过包括电池组10、接地电容Cp、接地部G1、开关SW4、开关SW2和电池组10来形成电气路径，以允许电流从电池组10流入电气路径中，由此使接地电容Cp充电。同时，控制器53通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1来形成电气路径，以允许电流从电容器C1流入电气路径中，由此使电容器C1放电。
具体地，由于设置有电容器C1的电气路径和设置有接地电容Cn、Cp的电气路径彼此并联，因此，当电容器C1放电时，控制器53设置接地部G1与电源路径L1、L2中每一个之间的通电状态。通过这样，由于能够同时进行电容器C1的放电和接地电容Cn、Cp的充电，因此，能够尽可能地缩短对接地电容Cn、Cp进行充电的期间，由此能够缩短判断时段。
此外，开关SW3设置在接地部G1与电容器C1之间。即，开关SW3的一端连接至接地部G1的一侧，而其另一端连接至连接点M2的连接至电容器C1的一侧。此外，开关SW4的一端连接至接地部G1的一侧，而其另一端连接至连接点M3的、连接到电容器C1的一侧。因此，通过如上所述构造的绝缘电阻检测电路51，由于减少了开关元件的数量，因此能简化电路的构造。具体地，接地故障电阻Rn、Rp能由四个开关SW1至SW4计算。
此外，通过具有如上所述构造的绝缘电阻检测电路51，通过共享单个电容器C1，能对在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间以及在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间是否存在漏电进行判断。因此，通过减少电路元件的数量，能简化电路的构造。
当电池组10的电池电压值发生变化时，由电容器C1产生的充电电压值受到负面影响。鉴于此，控制器53在每次检测到电容器C1的充电电压值时，对电池组10的第一电池电压值Vb1和第二电池电压值Vb2进行检测。即，控制器53根据第一电压值Vb1和第二电池电压值Vb2对是否存在漏电进行判断。
更具体地，控制器53在每次检测到第一电压值Vn时对电池组10的第一电池电压值Vb1进行检测。类似地，控制器53在每次检测到第二电压值Vp时对电池组10的第二电池电压值Vb2进行检测。随后，通过使用下面描述的第一至第四等式，控制器53还基于第一电池电压值Vb1和第二电池电压值Vb2以及第一电压值Vn和第二电压值Vp计算接地故障电阻Rn、Rp，并且对是否存在漏电进行判断。因此，减小了由电池电压值的变化引起的检测误差，由此能够提高漏电判断的精度。
现在，描述本公开的第二实施例的示例性漏电判断系统50。
即使利用本公开的第一实施例的漏电判断系统50，如图6所示，各个电压值Vn、Vp的时间变化也根据接地电容Cn、Cp的值(即，大尺寸和小尺寸)而彼此略微不同。为了更详细地解释这一点，当接地电容Cn、Cp相对较小时，与当接地电容Cn、Cp相对较大时相比，检测电压值Vn、Vp倾向于增加更多。即，这样的趋势可能由电阻R1引起。即，由于当接地电容Cn、Cp充电时电流通过电阻R1流入，因此，假设当电阻R1的尺寸太大时接地电容Cn、Cp不能适当地充电。
然后，根据本公开的第二实施例，基于如下所述的本公开的第一实施例的绝缘电阻检测电路51，对绝缘电阻检测电路151的构造进行修改。具体地，如图7所示，外部端子P1与开关SW1之间的配线部连接有开关SW6的一端。开关SW6的另一端串联连接至电阻R2的一端。此外，电阻R2的另一端连接至接地部G1。具体地，建立与电容器C1并联的第三电气路径L13(即，包括电容器C1的电气路径)，并且开关SW6和电阻R2配置在其中。开关SW6串联连接至电阻R2，并且经由电阻R2连接至接地部G1。电阻R2的尺寸小于电阻R1的尺寸。
此外，外部端子P2与开关SW2之间的配线部连接有开关SW7的一端。开关SW7的另一端串联连接至电阻R3的一端。此外，电阻R3的另一端连接至接地部G1。具体地，建立与电容器C1并联的第四电气路径L14(即，包括电容器C1的电气路径)，并且开关SW7和电阻R3设置在其中。开关SW7串联连接至电阻R3，并且经由电阻R3连接至接地部G1。电阻R3的尺寸小于电阻R1的尺寸。在本发明的此实施例中，电阻R2和R3总体对应于第一电阻，并且电阻R1对应于第二电阻。
现在，参考图8描述在本公开的第二实施例中执行的示例性接地故障电阻计算处理。如图8所示，控制器53最初允许电容器C1放电，同时控制接地电容Cn充电给定的时段(在步骤S201中)。具体地，控制器53将开关SW3、SW4、SW6接通，同时将开关SW1、SW2、SW7断开。因此，电流从电池组10流入通过包括电池组10、开关SW6、电阻R2、接地部G1、接地电容Cn和电池组10而形成的电气路径中，由此使接地电容Cn充电。同时，电流从电容器C1流入通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1而形成的电气路径中，由此使电容器C1放电。
接着，在步骤S202至S204中，控制器53将开关SW6、SW7断开，并且对第一电压值Vn和第一电池电压值Vb1进行检测。在此，在步骤S202至S204中执行的处理分别等同于步骤S102至S104中的处理，并且不再重复描述。此外，如步骤S201和S202中描述的，开关SW6对应于第一开关，并且开关SW4对应于第二开关。
随后，控制器53允许电容器C1放电，同时将接地电容Cp控制为充电给定的时段(在步骤S205中)。具体地，控制器53将开关SW3、SW4、SW7接通，同时将开关SW1、SW2、SW6断开。因此，电流从电池组10流入通过包括电池组10、接地电容Cp、接地部G1、电阻R3、开关SW7和电池组10而形成的电气路径中，由此使接地电容Cp充电。同时，电流从电容器C1流入通过包括电容器C1、开关SW3、开关SW4和电容器C1而形成的电气路径中，由此使电容器C1放电。
接着，在步骤S206至S208中，控制器53将开关SW6、SW7断开，并且对第二电压值Vp和第二电池电压值Vb2进行检测。在此，在步骤S206至S208中执行的处理分别等同于步骤S106至S108中的处理。此外，如步骤S205和S206所描述的，开关SW7对应于第一开关，并且开关SW3对应于第二开关。
随后，与步骤S109类似，控制器53分别基于第一电压值Vn和第一电池电压值Vb1以及第二电压值Vp和第二电池电压值Vb2计算接地故障电阻Rn、Rp(在步骤S209中)。随后，控制器53通过将以这种方式计算出的接地故障电阻Rn、Rp的合成值与正常接地故障电阻Rn、Rp(表示绝缘状态)的合成值进行比较，来对是否存在漏电进行判断。
因此，通过如上所述的构造，能获得以下描述的益处。
即，当位于电气路径中的电阻R1的值太大时，接地电容Cn、Cp没有充分充电，由此有时可能导致检测误差。即，当将限制电流量以使电容器C1充电的电阻R1用于使接地电容Cn、Cp充电时，接地电容Cn、Cp有时不能适当地充电。鉴于此，具有与电阻R1的值不同的值的多个电阻R2、R3被串联连接至相应的开关SW6、SW7，并且电流流过这些电阻R2、R3以使接地电容Cn、Cp充电。通过这样，接地电容Cn、Cp可以适当地充电，由此能够抑制检测误差。
现在，下文描述本公开的第三实施例的又一示例性漏电判断系统50。
具体地，在图9中，示出在本公开的第三实施例中采用的绝缘电阻检测电路251。在绝缘电阻检测电路251中，在连接点M2与M3之间设置与电容器C1并联的旁通路径L20，以绕过电容器C1。此外，在旁路路径L20中设置开关SW5作为第一开关。因此，当接地电容Cn、Cp充电时，开关SW5被接通(即，通电位置)以抑制电容器C1充电。
在下文中，参照图10描述在本公开的第三实施例中执行的示例性接地故障电阻计算处理。首先，控制器53允许电容器C1放电(在步骤S301中)。具体地，为了使电容器C1放电，控制器53将开关SW3、SW4接通，同时将开关SW1、SW2、SW5断开。
随后，在电容器C1放电之后，控制器53将接地电容Cn控制为充电(在步骤S302中)。具体地，控制器53将开关SW1、SW4、SW5接通，同时将开关SW2、SW3断开。因此，电流从电池组10流入通过包括电池组10、开关SW1、开关SW5、开关SW4、电阻R1、接地部G1、接地电容Cn和电池组10而形成的电气路径中，由此使接地电容Cn充电。
随后，控制器53将开关SW5断开，并且分别执行步骤S303至S305中的给定处理。在此，由于在步骤S303至S305中执行的处理分别等同于在步骤S102至S104中执行的处理，因此不再重复描述。
随后，与步骤S301中执行的处理类似，控制器53允许电容器C1放电(在步骤S306中)。在电容器C1放电之后，控制器53将接地电容Cp控制为充电(在步骤S307中)。具体地，控制器53将开关SW2、SW3、SW5接通，而将开关SW1、SW4断开。因此，电流从电池组10流入通过包括电池组10、接地电容Cp、接地部G1、开关SW3、开关SW5、开关SW2和电池组10而形成的电气路径中，由此使接地电容Cp充电。随后，控制器53分别执行步骤S308至S311中的给定处理。在此，由于在步骤S308至S311中执行的处理分别等同于在步骤S106至S109中执行的处理，因此不再重复描述。随后，控制器53通过将以这种方式计算出的接地故障电阻Rn、Rp的合成值与正常接地故障电阻Rn、Rp(表示绝缘状态)的合成值进行比较，来对是否存在漏电进行判断。
此外，在本发明的第三实施例中，可在旁通路径L20中采用与开关SW5串联的电阻来限制电流。在这样的情况下，通过适当地调节流入接地电容Cn、Cp的电流量，接地电容Cn、Cp能被适当地充电。
此外，本发明不限于如上所述的实施例，并且只要落入与本发明大致相同的概念内，包括各种变型。
例如，尽管在本公开的如上所述的实施例中计算接地故障电阻Rn、Rp的合成值，并且基于该合成值对是否存在漏电进行判断，但是本发明不限于此，并且可以单独计算接地故障电阻Rn、Rp中的每一个以使用。即，可以分别基于接地故障电阻Rp、Rn来分别对在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间以及在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间是否存在漏电进行判断。
此外，作为本公开的如上所述的实施例的变型，可以仅选择性地对在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间或是在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间是否存在漏电进行判断。
此外，作为本公开的如上所述的实施例的又一变型，可以独立地采用充电以判断在阴极侧电源路径L1与接地部G1之间是否存在漏电的电容器以及充电以判断在阳极侧电源路径L2与接地部G1之间是否存在漏电的电容器。
此外，在本公开的如上所述的第二实施例中，电阻R2、R3的值能彼此不同。
此外，尽管在本公开的第二实施例中电容器C1和接地电容Cn、Cp同时充电，但是这些装置也能在彼此不同的时间充电。
尽管在本公开的如上所述的实施例中，每当检测到第一电压值Vn和第二电压值Vp时，分别对电池电压值Vb1、Vb2进行检测，但每当计算接地故障电阻Rn、Rp时能仅计算电池电压值Vb。此外，例如，当接地故障电阻计算处理开始时，能仅计算一次电池电压值Vb。
Claims (6)
1.一种漏电判断系统(50)，对在连接至DC电源(10)的电源端子的电源路径(L1、L2)与接地部(G1)之间是否发生漏电进行判断，所述漏电判断系统包括：
电容器(C1)，所述电容器(C1)具有第一端和第二端，所述第一端连接至所述电源路径，所述第二端连接至所述接地部；
至少一个开关(SW3至SW7)，所述至少一个开关(SW3至SW7)配置在与所述电容器并联形成的电气路径中，以将在所述电源路径与所述接地部之间设定的状态在通电状态与通电关断状态之间切换；
电容器电压检测器(52)，所述电容器电压检测器(52)对所述电容器的电压值进行检测；以及
控制器(53)，所述控制器(53)用于控制所述至少一个开关，
在所述电容器放电之后，所述控制器使所述至少一个开关处于通电位置，以在所述电源路径与所述接地部之间设定所述通电状态，
当在所述电源路径与所述接地部之间设定所述通电状态之后经过给定时段时，所述控制器使所述至少一个开关处于通电关断位置并允许所述电容器充电，
所述控制器随后对所述电容器的电压值进行检测，并基于所述电压值对是否发生所述漏电进行判断。
2.如权利要求1所述的漏电判断系统，其特征在于，在所述电容器放电以在所述电源路径与所述接地部之间设定所述通电状态的时间期间，所述控制器将所述至少一个开关接通。
3.如权利要求1所述的漏电判断系统，其特征在于，所述至少一个开关包括至少一个第一开关(SW6、SW7)和至少一个第二开关(SW3、SW4)，
所述至少一个第一开关(SW6、SW7)的一端连接至所述接地部，并且所述至少一个第一开关的另一端连接至所述电容器的所述第一端，
所述至少一个第二开关(SW3、SW4)配置于所述接地部与所述电容器之间，所述至少一个第二开关(SW3、SW4)具有两端，所述至少一个第二开关的一端连接至所述接地部，所述至少一个第二开关的另一端连接至所述电容器的所述第二端，
所述控制器使所述至少一个第一开关和所述至少一个第二开关分别处于通电位置，以允许所述电容器放电，同时在所述电源路径与所述接地部之间设定通电状态，
当在所述控制器使所述至少一个第一开关和所述至少一个第二开关分别处于通电位置之后经过给定时段时，所述控制器将所述至少一个第一开关的位置切换到所述通电关断位置，同时将所述至少一个第二开关保持在所述通电位置以允许所述电容器充电，
所述控制器随后对所述电容器的所述电压值进行检测，并且基于所述电压值对是否发生所述漏电进行判断。
4.如权利要求1至3中任一项所述的漏电判断系统，其特征在于，所述漏电判断系统还包括：
至少一个第一电阻(R2、R3)，所述至少一个第一电阻(R2、R3)配置在所述电气路径中，所述至少一个第一电阻串联连接至所述至少一个第一开关；以及
第二电阻(R1)，所述第二电阻(R1)配置在所述电气路径中，所述第二电阻串联连接至所述电容器，
所述第一电阻和所述第二电阻的值彼此不同。
5.一种漏电判断系统(50)，与连接至DC电源(10)的阴极侧端子(P1)的阴极侧电源路径(L1)和连接至所述DC电源的阳极侧端子(P2)的阳极侧电源路径(L2)两者连接，以对在所述阴极侧电源路径与接地部(G1)之间以及在所述阳极侧电源路径与接地部之间是否发生漏电进行判断，所述漏电判断系统包括：
阴极侧开关(SW1)，所述阴极侧开关(SW1)将所述阴极侧电源路径与电容器间的状态在通电状态与通电关断状态之间切换，所述阴极侧开关具有第一端和第二端，所述阴极侧开关的第一端连接至所述阴极侧电源路径，所述阴极侧开关的第二端连接至所述电容器的第一端；
阳极侧开关(SW2)，所述阳极侧开关(SW2)将所述阳极侧电源路径与所述电容器之间的状态在通电状态与通电关断状态之间切换，所述阳极侧开关具有第一端和第二端，所述所述阳极侧开关的第一端连接至所述阳极侧电源路径，所述所述阳极侧开关的第二端连接至所述电容器的第二端；
第一接地部侧开关(SW3)，所述第一接地部侧开关(SW3)将所述接地部与所述电容器之间的状态在通电状态与通电关断状态之间切换，所述第一接地部侧开关具有第一端和第二端，所述第一接地部侧开关的第一端连接至所述接地部，所述第一接地部侧开关的第二端连接至所述电容器的所述第一端；
第二接地部侧开关(SW4)，所述第二接地部侧开关(SW4)将所述接地部与所述电容器之间的状态在通电状态与通电关断状态之间切换，所述第二接地部侧开关具有第一端和第二端，所述第二接地部侧开关的第一端连接至所述接地部，所述第二接地部侧开关的第二端连接至所述电容器的所述第二端；
电容器电压检测器(52)，所述电容器电压检测器(52)对所述电容器的电压值进行检测；以及
控制器(53)，所述控制器(53)对第一开关至第四开关中的每一个进行控制，
当使所述阴极侧开关进入所述通电位置而使所述阳极侧开关进入所述通电关断位置，并且所述控制器在通过在所述电容器放电后使所述第一接地部侧开关处于所述通电位置以在所述阴极侧电源路径与所述接地部之间设定所述通电状态之后经过预定时段时，所述控制器使所述第二接地部侧开关处于所述通电位置而使所述第一接地部侧开关进入所述通电关断位置，以允许所述电容器充电，所述控制器随后对所述电容器的电压值进行检测，以作为第一电压值，
当使所述阴极侧开关进入所述通电关断位置而使所述阳极侧开关进入所述通电位置，并且所述控制器通过在所述电容器放电后使所述第二接地部侧开关进入所述通电位置而在所述阳极侧电源路径和所述接地部之间设定所述通电状态之后经过预定时段时，所述控制器使所述第一接地部侧开关处于所述通电位置，而使所述第二接地部侧开关处于所述通电关断位置，以允许所述电容器充电，所述控制器随后对所述电容器的电压值进行检测，以作为第二电压值，
所述控制器基于所述第一电压值和所述第二电压值对是否发生所述漏电进行判断。
6.如权利要求1、2、3、5中任一项所述的漏电判断系统，其特征在于，所述漏电判断系统还包括电源电压检测器，所述电源电压检测器用于对所述DC电源的电压值进行检测，
所述控制器在每次所述电容器充电时对所述DC电源的所述电压值进行检测，并基于所述DC电源的所述电压值对是否发生所述漏电进行判断。
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