CN112816903A - 接地故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
提供了一种接地故障检测装置，其兼用于各种电容量的Y电容，而无需增大检测电容的电容量。该接地故障检测装置包括：第一检测电容，其作为飞跨电容运行；第二检测电容，其作为飞跨电容运行；控制单元，其测量所述第一检测电容和所述第二检测电容的充电电压；以及切换单元，该切换单元在使用第一测量系统的状态与使用第二测量系统的状态之间的切换，在所述第一测量系统中，所述第一检测电容利用所述高压电池充电，并且所述第一检测电容的充电电压由所述控制单元测量，在所述第二测量系统中，所述第二检测电容利用所述高压电池充电，并且所述第二检测电容的充电电压由所述控制单元测量。
Description
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
在诸如具有发动机和电动机作为驱动源的混合动力车辆以及电动车辆这样的车辆中，安装在车身上的电池充电，并且从电池供给的电力用于产生驱动力。通常，涉及电池的电源电路被配置为高压电路，其处理200V以上的高压，并且为了确保安全性，包括电池的高压电路具有不接地的配置，其与用作地的基准电位点的车身电绝缘。
在配备有不接地的高压电池的车辆中，设置接地故障检测装置，用以监控设置有高压电池的系统，尤其是高压电池两端的主电源系统与车身之间的绝缘状态(接地故障)。使用称为飞跨电容的电容器的方法被广泛用于接地故障检测装置。
图14是示出传统的飞跨电容型的接地故障检测装置的电路实例的图。如该图所示，接地故障检测装置400是如下装置：其连接到不接地的高压电池300，并且检测设置有该高压电池300的系统的接地故障。这里，高压电池300的正极侧与地之间的绝缘电阻由RLp表示，并且负极侧与地之间的绝缘电阻由RLn表示。
如该图中所示，接地故障检测装置400包括用作飞跨电容的检测电容C1。此外，为了切换测量路径并且控制检测电容C1的充电和放电，正极侧C触点开关111设置在检测电容C1的一端，并且负极侧C触点开关112设置在检测电容C1的另一端。
共用触点c设置在正极侧C触点开关111和负极侧C触点开关112两者的检测电容C1侧。正极侧C触点开关111和负极侧C触点开关112两者均具有位于高压电池300侧的触点a，并且具有位于控制装置410侧(地侧)的触点b。
在接地故障检测装置400中，为了掌握绝缘电阻RLp和RLn，以V0测量周期→Vc1n测量周期→V0测量周期→Vc1p测量周期作为一个循环重复测量操作。在任意测量周期内，以待测量电压对检测电容C1充电，而后测量检测电容C1的充电电压。然后，将检测电容C1放电用于下一次测量。
在V0测量周期中，测量与高压电池300的电压相对应的电压。因此，正极侧C触点开关111和负极侧C触点开关112切换至触点a侧，以对检测电容C1充电。即，高压电池300、电阻Ra和R1、检测电容C1和电阻Rb用作测量路径。
当测量检测电容C1的充电电压时，正极侧C触点开关111和负极侧C触点开关112两者均切换至触点b侧，并且控制装置410进行采样。其后，检测电容C1放电用于下一测量。在测量检测电容C1的充电电压时，对检测电容C1放电时的操作与其它测量周期中相同。
在Vc1n测量周期期间，测量反映绝缘电阻RLn的影响的电压。因此，正极侧C触点开关111切换至触点a侧，并且负极侧C触点开关112切换至触点b侧，以对检测电容C1充电。即，高压电池300、电阻Ra和R1、检测电容C1、电阻R3、地和绝缘电阻RLn用作测量路径。
在Vc1p测量周期期间，测量反映绝缘电阻RLp的影响的电压。因此，正极侧C触点开关111切换至触点b侧，并且负极侧C触点开关112切换至触点a侧，以对检测电容C1充电。即，高压电池300、绝缘电阻RLp、地、电阻R2和R1、检测电容C1和电阻Rb用作测量路径。
已知能够基于在这些测量周期期间获得的V0、Vc1n、Vc1p所计算的(Vc1p+Vc1n)/V0来获得(RLp×RLn)/(RLp+RLn)。因此，接地故障检测装置400中的控制装置420能够通过测量V0、Vc1n、Vc1p而掌握绝缘电阻RLp、RLn的合成电阻。然后，当绝缘电阻RLp、RLn的合成电阻等于或者低于预定的判定基准水平时，判定已经发生接地故障，并且输出警报。
在各个测量周期中，当检测电容C1完全充电时，在V0测量周期中获得高压电池300的电压值，并且在Vc1n测量周期和Vc1p测量周期中获取高压电池300仅被绝缘电阻RLp和RLn分压的值，并且不能利用以上等式计算绝缘电阻。因此，例如，将检测电容C1被充电大约50％的时间设定为各个测量周期的充电时间。
引用列表
专利文献
[专利文献1]日本专利申请公开No.2018-128320
发明内容
通常的，为了去除电源的高频噪声并且稳定操作，称为Y电容的电容CYp和CYn(分路电容)分别连接在高压电池300的正极侧电源线301与地电极之间以及负极侧电源线302与地电极之间。在Y电容中积累的电荷可以转移到检测电容C1。然而，当Y电容的电容量远小于检测电容C1的电容量时，从Y电容转移到检测电容C1的电荷的量远小于从高压电池300转移到检测电容C1的电荷的量，并且不影响接地故障的检测。
然而，当高压电池300连接到诸如充电设备这样的高压设备时，连接大电容量的Y电容。在这样的情况下，从Y电容转移到检测电容C1的电荷量与从高压电池300转移到检测电容C1的电荷量相比是不可忽略的，并且影响接地故障的检测。如果检测电容C1的电容量增大以减小该影响，则充电速度由于电容增大而变慢，并且测量时间变长。
因此，本发明的目的是提供一种接地故障检测装置，其兼顾各种电容量的Y电容，而不增大检测电容的电容量。
为了解决以上问题，本发明的接地故障检测装置是一种接地故障检测装置，其连接到高压电池，并且检测设置有所述高压电池的系统的绝缘电阻的降低，并且包括：第一检测电容，该第一检测电容作为飞跨电容运行；第二检测电容，该第二检测电容作为飞跨电容运行；控制单元，该控制单元测量所述第一检测电容和所述第二检测电容的充电电压；以及切换单元，该切换单元在使用第一测量系统的状态与使用第二测量系统的状态之间的切换，在所述第一测量系统中，所述第一检测电容利用所述高压电池充电，并且所述第一检测电容的充电电压由所述控制单元测量，在所述第二测量系统中，所述第二检测电容利用所述高压电池充电，并且所述第二检测电容的充电电压由所述控制单元测量。所述第二检测电容的电容量可以小于所述第一检测电容的电容量，并且在所述第二测量系统中，所述第二检测电容可以通过所述高压电池完全充电，并且所述第二检测电容的充电电压可以由所述控制单元测量。
优选地，接地故障检测装置还包括：正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和与第一测量电阻连接的测量侧触点之间的切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和与第二测量电阻连接的测量侧触点之间切换；负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间切换；第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；第三开关，该第三开关与正极侧短路电阻串联连接在电池正极侧与地之间；第四开关，该第四开关与负极侧短路电阻串联连接在电池负极侧与地之间，其中，所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
优选地，接地故障检测装置还包括：正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和与第一测量电阻连接的测量侧触点之间的切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和与第二测量电阻连接的测量侧触点之间切换；负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间切换；第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；第三C触点开关，该第三C触点开关用于在与所述电池正极侧连接的触点和与所述电池负极侧连接的触点之间切换；第三开关，该第三开关串联连接在所述第三C触点开关的共用触点与地之间，所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，并且所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关、所述第三C触点开关和所述第三开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
优选地，接地故障检测装置还包括：正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和与第一测量电阻连接的测量侧触点之间的切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和与第二测量电阻连接的测量侧触点之间切换；负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间切换；第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；第三开关，该第三开关与短路电阻连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间，与所述第一检测电容和所述第一开关并联，所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，并且所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
优选地，接地故障检测装置还包括：第五开关，该第五开关连接在所述第二检测电容的正极板与所述第二正极侧C触点继电器的测量侧触点之间。
根据本发明，提供有一种接地故障检测装置，其兼顾具有各种电容量的Y电容，而不增大检测电容的电容量。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施例的接地故障检测装置的配置的框图；
图2是说明接地故障检测装置的操作的流程图；
图3是示出Vp测量的图；
图4是示出Vn测量的图；
图5是示出Vp'测量的图；
图6是示出Vn'测量的图；
图7是示出Vp2'测量的图；
图8是示出Vn2'测量的图；
图9是说明Vp3'测量的图；
图10是说明Vn3'测量的图；
图11是示出Vp高速测量的图；
图12是示出Vp高速测量的图；
图13是说明接地故障检测装置的操作的流程图；以及
图14是示出传统的飞跨电容系统的接地故障检测装置的电路实例的图。
参考标记列表
100 接地故障检测装置
101 正极侧电源线
102 负极侧电源线
110 控制装置
300 高压电池
C1 第一检测电容
C2 第二检测电容
CYp Y电容
CYn Y电容
RLn 负极侧绝缘电阻
RLp 正极侧绝缘电阻
具体实施方式
<接地故障检测装置100>
将参考附图详细描述本发明的实施例。图1是示出根据本发明的实施例的接地故障检测装置100的配置的框图。如该图所示，接地故障检测装置100是飞跨电容型装置，其连接到高压电池300，并且检测设置有该高压电池300的系统的接地故障。这里，高压电池300的正极侧与地之间的绝缘电阻由RLp表示，并且负极侧与地之间的绝缘电阻由RLn表示。
高压电池300是用于驱动车辆的电池。高压电池300由诸如锂离子电池这样的可再充电的电池构成，并且经由汇流条(未示出)放电，并且驱动经由逆变器等连接的电机。而且，当再生或者连接充电设备时，经由汇流条进行充电。
通常的，为了去除电源的高频噪声并且稳定操作，称为Y电容的电容CYp和CYn(分路电容)分别连接在高压电池300的正极侧电源线101与地电极之间以及其负极侧电源线102与地电极之间。
如附图中所示，接地故障检测装置100包括用作飞跨电容的第一检测电容C1、用作飞跨电容的第二检测电容C2以及控制装置110。
另外，接地故障检测装置100包括在第一检测电容C1和第二检测电容C2的一端处的正极侧双继电器St1以及在第一检测电容C1和第二检测电容C2的另一端处的负极侧双继电器St2，以切换测量路径并且控制第一检测电容C1和第二检测电容C2的充电和放电。
正极侧双继电器St1由彼此联动操作的两个C触点开关构成，并且由第一a触点a1、第二a触点a2、第一b触点b1、第二b触点b2、第一c触点c1和第二c触点c2组成。正极侧双继电器St1在c触点与a触点接触(即，第一c触点c1接触第一a触点a1并且第二c触点c2接触第二a触点a2)的状态与c触点与b触点接触(即，第一c触点c1接触第一b触点b1并且第二c触点c2接触第二b触点b2)的状态之间的切换。
负极侧双继电器St2由彼此联动操作的两个C触点开关构成，并且由第三a触点a3、第四a触点a4、第三b触点b3、第四b触点b4、第三c触点c3和第四c触点c4构成。负极侧双继电器St2在c触点与a触点接触(即，第三c触点c3接触第三a触点a3，并且第四c触点c4接触第四a触点a4)的状态与c触点与b触点接触(即，第三c触点c3接触第三b触点b3，并且第四c触点c4接触第四b触点b4)的状态之间的切换。
正极侧双继电器St1的第一c触点c1经由开关S1和电阻R11连接到第一检测电容C1的一端，并且负极侧双继电器St2的第三c触点c3连接到第一检测电容C1的另一端。正极侧双继电器St1的第二c触点c2经由开关S2和电阻R12连接到第二检测电容C2的一端，并且负极侧双继电器St2的第四c触点c4连接到第二检测电容C2的另一端。开关S1和S2可以由诸如光学MOSFET这样的绝缘开关元件构成。
正极侧双继电器St1的第一a触点a1经由电阻Ra1和Ra2连接到正极侧电源线101，并且正极侧双继电器St1的第二a触点a2经由电阻Ra1连接到正极侧电源线101。负极侧双继电器St2的第三a触点a3经由电阻Rb1和Rb2连接到负极侧电源线102，并且负极侧双继电器St2的第四a触点a4经由电阻Rb1连接到负极侧电源线101。
正极侧双继电器St1的第一b触点b1连接到另一端接地的第一测量电阻R21，并且控制装置110连接到将正极侧双继电器St1的第一b触点b1与第一测量电阻R21连接的线路。正极侧双继电器St1的第二b触点b2连接到另一端接地的第二测量电阻R22，并且控制装置110连接到将正极侧双继电器St1的第二b触点b2与第二测量电阻R22连接的线路。负极侧双继电器St2的第三b触点b3连接到另一端接地的电阻R31，并且负极侧双继电器St2的第四b触点b4连接到另一端接地的电阻R32。
控制装置110由微计算机等构成，并且通过执行预先嵌入的程序而执行接地故障检测装置100所需的各种程序。具体地，正极侧双继电器St1、负极侧双继电器St2、开关S1和S2被分别控制以切换测量路径，并且第一检测电容C1和第二检测电容C2被控制为充电和放电。
此外，控制装置110输入与第一检测电容C1和第二检测电容C2的充电电压相对应的模拟电平，并且基于该模拟电平检测设置有高压电池300的系统中绝缘电阻的降低。
此外，在本实施例中，另一端接地的正极侧短路电阻R41经由开关S31连接到正极侧电源线101。此外，另一端接地的负极侧短路电阻R42经由开关S32连接到负极侧电源线102。开关S31和S32由控制装置110控制。考虑到安全性，例如，可以将短路电阻R41和R42的阻值设定为与绝缘阻值相同的水平。
<当Y电容不是大电容量时的控制>
在本实施例中，根据Y电容的电容量而改变接地故障检测方法。因此，在本实施例中，根据Y电容的电容量而改变检测接地故障时使用的检测电容。例如，当Y电容的电容量与第一检测电容C1的电容量之比小于预定值，并且对Y电容中积累的、向检测电容转移的电荷的测量值的影响小时，如图1所示，控制装置110接通开关S1并且断开开关S2。即，在本实施例中，当连接具有大电容量的Y电容时，第一检测电容C1用于通过包括高压电池300、第一检测电容C1、控制装置110和双继电器St1和St2的第一系统来检测接地故障。
在本实施例中，当连接不具有大电容量的Y电容时，以传统的方法检测接地故障。具体地，为了掌握绝缘电阻RLp和RLn，以V0测量周期→Vc1n测量周期→V0测量周期→Vc1p测量周期作为一个循环重复测量操作。在任意测量周期内，以待测量电压对检测电容C1充电，而后测量第一检测电容C1的充电电压。然后，将第一检测电容C1放电以用于下一测量。此时，例如，将检测电容C1充电大约50％的时间设定为各个测量周期的充电时间，使得检测电容C1不完全充电。另外，开关S31和S32在任意测量周期期间维持断开。
在V0测量周期中，测量与高压电池300的电压相对应的电压。因此，正极侧双继电器St1和负极侧双继电器St2两者切换至a触点侧，以对第一检测电容C1充电。即，高压电池300、电阻Ra1、Ra2、R11、第一检测电容C1和电阻Rb1、Rb2用作测量路径。
当测量第一检测电容C1的充电电压时，正极侧双继电器St1和负极侧双继电器St2两者均切换至b触点侧，并且控制装置110进行采样。其后，第一检测电容C1放电以用于下一次测量。测量第一检测电容C1的充电电压时的操作与对第一检测电容C1放电时的操作在其它测量周期中相同。
在Vc1n测量周期期间，测量反映绝缘电阻RLn的影响的电压。因此，正极侧双继电器St1切换到a触点侧，并且负极侧双继电器St2切换至b触点侧，以对第一检测电容C1充电。即，高压电池300、电阻Ra1、Ra2、R11、第一检测电容C1、电阻R31、地和绝缘电阻RLn用作测量路径。
在Vc1p测量周期期间，测量反映绝缘电阻RLp的影响的电压。因此，正极侧双继电器St1切换到b触点侧，并且负极侧双继电器St2切换至a触点侧，以对第一检测电容C1充电。即，高压电池300、绝缘电阻RLp、地、电阻R21、R11、第一检测电容C1和电阻Rb1、Rb2用作测量路径。
已知能够基于在这些测量周期期间获得的V0、Vc1n和Vc1p所计算的(Vc1p+Vc1n)/V0而获得(RLp×RLn)/(RLp+RLn)。因此，接地故障检测装置100中的控制装置110能够通过测量V0、Vc1n、和Vc1p而掌握绝缘电阻RLp、RLn的合成电阻。然后，当绝缘电阻RLp和RLn的合成电阻等于或者低于预定的判定基准水平时，判定已经发生接地故障，并且输出警报。
<当Y电容具有大电容量时的控制>
当高压电池300连接到诸如充电设备这样的高压设备时，连接大电容量的Y电容。当连接大电容量的Y电容时，在Y电容中积累的电荷转移到检测电容，这影响了接地故障检测装置400中的每次测量时的测量值。
因此，在本实施例中，例如，当Y电容的电容量与第一检测电容C1的电容量之比大于预定值时，对测量值的影响不是小的，使得在Y电容中积累的电荷转移到检测电容C1，以与上述传统方法不同的方法检测接地故障。此时，在本实施例中，如图3-6所示，控制装置110断开开关S1并且接通开关S2。即，在本实施例中，当连接大电容量的Y电容时，使用第二检测电容C2利用包括高压电池300、第二检测电容C2、控制装置110和双继电器St1、St2的第二测量系统进行接地故障检测。开关S1和S2用作切换单元，其在使用第一测量系统的状态与使用第二测量系统的状态之间切换。
当充电设施连接到高压电池300时，表示连接的信号从充电设施输出。因此，例如，控制装置110在接收到该信号时可以判定连接了大电容量的Y电容，断开开关S1并且接通开关S2。
在本实施例中，以完全充电状态测量第二检测电容C2。因此，在本实施例中，为了缩短充电时间，例如，使得第二检测电容C2的电容量小于第一检测电容C1的电容量。如下文将描述的，在本实施例中，即使当连接大电容量的Y电容(CYp、CYn)时，第二检测电容C2也不需要具有大电容量，从而缩短了完全充电时间。此外，由于测量高压电池300通过电阻的分压值，所以不需要等待Y电容稳定。
将参考图2的流程图描述当连接大电容量的Y电容(即，当开关S1断开并且开关S2接通时)时的接地故障检测装置100的操作。如上所述，在本实施例中，以完全充电状态测量第二检测电容C2，并且以与传统的绝缘电阻计算不同的方法判定接地故障。
首先，如图3(a)所示，正极侧双继电器St1切换到a触点侧，负极侧双继电器St2切换到b触点侧，并且在开关S31和S32断开的情况下对第二检测电容C2完全充电。其后，通过将正极侧双继电器St1切换到b触点侧，测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vp(S101)。
这里，如图3(b)所示，充电电压Vp对应于当高压电池300的电压Vb被电阻RLp和RLn分压时在电阻RLp中产生的电压。
接着，如图4(a)所示，正极侧双加继电器St1切换到b触点侧，负极侧双继电器St2切换到a触点侧，并且在开关S31和S32断开的情况下对第二检测电容C2完全充电。其后，负极侧双继电器St2切换到b触点侧，以测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vn(S102)。
这里，充电电压Vn对应于当高压电池300的电压Vb被电阻Rp和Rn分压时在电阻Rn中产生的电压，如图4(b)所示。测量充电电压Vn和充电电压Vp的顺序不重要。
当充电电压Vp小于充电电压Vn时(S103：是)，如果小的程度大于预定基准，例如，Vn/Vp>基准值P(S104：是)，则判定正极侧绝缘电阻RLp已经降低(S105)。
由此得出：充电电压Vp小于充电电压Vn意味着正极侧绝缘电阻RLp小于负极侧绝缘电阻RLn，这是因为认为小的程度越大，则正极侧绝缘电阻RLp越小。
类似地，当充电电压Vn小于充电电压Vp时(S103：否)，如果小的程度大于预定基准，例如，如果Vp/Vn>基准值P(S110：是)，则判定负极侧绝缘电阻RLn已经降低(S111)。
当充电电压Vp与充电电压Vn之间的差比较小时，有较大可能性正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均是正常的，然而有小的可能性电阻RLn和电阻RLp已经减小至相同的水平。因此，当充电电压Vp小于充电电压Vn(S103：是)并且充电电压Vp与充电电压Vn之间的差比较小时，例如，当Vn/Vp≦基准值P时(S104：否)，如图5(a)所示，在正极侧双继电器St1切换至b触点侧、负极侧双继电器St2切换至a触点、开关S31断开并且开关S32接通的同时，第二检测电容C2完全充电。其后，负极侧双继电器St2切换到b触点侧，以测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vn’(S106)。
这里，如图5(b)所示，充电电压Vn’对应于当高压电池300的电压Vb被电阻RLp和电阻RLn与负极侧短路电阻R42的并联合成电阻分压时在电阻RLn与短路电阻R42的并联合成电阻中产生的电压。
当充电电压Vn和充电电压Vn’能够被视为基本相等时，例如，当从充电电压Vn到充电电压V’的变化率(Vn/Vn’)小于基准值时(S107：是)，由于插入的负极侧短路电阻R42的影响是小的，所以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均已经减小(S109)。
另一方面，当充电电压Vn和充电电压Vn’不能够被视为基本相等时，例如，当从充电电压Vn到充电电压Vn’的变化率大于基准值时(S107：否)，由于插入的负极侧短路电阻R42的影响是大的，所以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均没有减小，并且它们是正常的(S108)。
类似的，当充电电压Vn高于充电电压Vp(S103：否)并且充电电压Vp与充电电压Vn之间的差比较小时，例如，当Vp/Vn<基准值P时(S110：否)，如图6(a)所示，在正极侧双继电器St1切换至a触点侧、负极侧双继电器St2切换至b触点侧、开关31接通并且开关32断开的同时，第二检测电容C2完全充电。其后，通过将正极侧双继电器St1切换至b触点侧来测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vp’(S112)。
这里，如图6(b)所示，充电电压Vp’对应于当高压电池300的电压Vb被电阻RLn和电阻RLp与正极侧短路电阻R41的并联合成电阻分压时在电阻RLp与正极侧短路电阻R41的并联合成电阻中产生的电压。
当充电电压Vp和充电电压Vp’能够被视为基本相等时，例如，当从充电电压Vp到充电电压Vp’的变化率(Vp/Vp’)小于基准值时(S107：是)，由于插入的正极侧短路电阻R41的影响是小的，所以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均已经减小(S114)。
另一方面，当充电电压Vp和充电电压Vp’不能够被视为基本相等时，例如，当从充电电压Vp到充电电压Vp’的变化率大于基准值时(S113：否)，由于插入的正极侧短路电阻R41的影响是大的，所以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均没有减小，并且它们是正常的(S108)。
在以上实例中，当充电电压Vp与充电电压Vn之间的差比较小时，如果充电电压Vp较小则测量充电电压Vn’，并且如果充电电压Vn较小则测量充电电压Vp’。由此得出当电阻(正极侧短路电阻R41或者负极侧短路电阻R42)与正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn中的较大的一个绝缘电阻并联连接时的充电电压的变化率。然而，不论充电电压Vp与充电电压Vn之间的大小关系如何，当相对差小时，可以测量充电电压Vp’或者充电电压Vn’以判定两个绝缘电极减小还是正常。
<接地故障检测装置100的其它实施例>
如图7和8所示，接地故障检测装置100可以包括双继电器St3、开关S3和短路电阻R43来代替开关S31和S32以及短路电阻R41和R42。在该情况下，如图7所示，在正极侧双继电器St1切换到a触点侧，负极侧双继电器St2切换到b触点侧，双继电器St3切换到a触点侧并且开关S3接通的同时，第二检测电容C2完全充电，测量被短路电阻R43影响的充电电压Vp2’。另外，如图8所示，在正极侧双继电器St1切换到b触点侧，负极侧双继电器St2切换到a触点侧，双继电器St3切换到b触点侧并且开关S3接通时，第二检测电容C2完全充电，测量被短路电阻R43影响的充电电压Vn2’。在以上方法中，使用充电电压Vp2’代替充电电压Vp’，并且使用充电电压Vn2’代替充电电压Vn’，可以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均已经减小。在图7和8的实施例中，代替双继电器St3，可以使用C触点开关，其中，a触点连接到正电源线101，b触点连接到负电源线102并且c触点连接到开关S3。
此外，如图9和10所示，接地故障检测装置100可以包括开关4和短路电阻R44来代替开关S31和S32以及短路电阻R41和R42。在该情况下，如图9所示，在正极侧双继电器St1切换到a触点侧，负极侧双继电器St2切换到b触点侧，并且开关S4接通时，第二检测电容C2完全充电，测量被短路电阻R44等影响的充电电压Vp3’。如图10所示，在正极侧双继电器St1切换到b触点侧，负极侧双继电器St2切换到a触点，并且开关S4接通时，第二检测电容C2完全充电，测量被短路电阻R44等影响的充电电压Vn3’。然后，在上述方法中，使用充电电压Vp3’代替充电电压Vp’，并且使用充电电压Vn3’代替充电电压Vn’，可以判定正极侧绝缘电阻RLp和负极侧绝缘电阻RLn两者均已经减小。
<Vp的高速测量>
如图11和12所示，包括诸如光学MOSET这样的绝缘型开关元件所构成的开关S5以及电阻R5的高速测量电路HSMC设置在第二检测电容C2的正极板与第二b触点b2之间，测量充电电压Vp，而不操作正极侧双继电器St1。
在上述方法中，如图3(a)所示，在正极侧双继电器St1切换到a触点侧、负极侧双继电器St2切换到b触点侧、开关S2接通并且开关S1、S31、S32接通时，第二检测电容C2完全充电。其后，通过将正极侧双继电器St1切换至b触点侧，测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vp。
另一方面，在图11和12所示的接地故障检测装置100中，如图11所示，在正极侧双继电器St1切换到a触点侧、负极侧双继电器St2切换到b触点侧、开关S2接通并且开关S1、S31、S32和S5断开时，第二检测电容C2完全充电。其后，如图12所示，开关S2断开，并且开关S5接通，以测量当检测电容C2完全充电时的充电电压Vp。
如上所述，在图11和12所示的接地故障检测装置100中，在检测电容C2完全充电之后，正极侧双继电器St1不切换，而开关S2和S5切换。通常，光学MOSFET能够以比继电器高的速度切换。因此，图11和12所示的接地故障检测装置100能够以高速测量Vp。另外，通过切换开关S2和S5来代替切换正极侧双继电器St1，能够抑制正极侧双继电器St1开闭的次数，并且延长正极侧双继电器St1的寿命。此外，由于正极侧双继电器St1不切换，所以能够减少由于操作正极侧双继电器St1而产生的噪音。
在图11和12所示的接地故障检测装置100中，优选地，例如，如图13的流程图中所示地检测接地故障。首先，以与上述图2的流程图的步骤S102类似的方法测量电压Vn(S201)。
在步骤S201之后，如图11所示，在正极侧双继电器St1切换到a触点侧、负极侧双继电器St2切换到b触点侧、开关S2接通并且开关S1、S31、S32和S5接通时，第二检测电容C2完全充电，而后开关S2断开并且开关S5接通，如图12所示，以测量电压Vp(S202)。
当比较电压Vn与电压Vp并且电压Vn与电压Vp之间的大小的差大于预定基准时，例如，当Vp/Vn>基准值P2或者Vp/Vn>基准值P3时(S203，是)，判定正极侧绝缘电阻RLp或者负极侧绝缘电阻RLn已经减小(S204)，而后根据图2的流程图进行如上所述的具体的接地故障判定(S205)。如果电压Vn与电压Vp之间的差不大于预定基准(S203，否)，则再次测量电压Vp(S202)。这使得能够在不打开和闭合正极侧双继电器St1直至电压Vn与电压Vp之间的差变得大于预定基准的情况下，判定接地故障的产生。可以根据需要适当地测量电压Vn。
Claims (6)
1.一种接地故障检测装置，该接地故障检测装置连接到高压电池，并且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：
第一检测电容，该第一检测电容作为飞跨电容运行；
第二检测电容，该第二检测电容作为飞跨电容运行；
控制单元，该控制单元测量所述第一检测电容和所述第二检测电容的充电电压；以及
切换单元，该切换单元在使用第一测量系统的状态与使用第二测量系统的状态之间进行切换，在所述第一测量系统中，所述第一检测电容通过所述高压电池充电，并且所述第一检测电容的充电电压由所述控制单元测量，在所述第二测量系统中，所述第二检测电容通过所述高压电池充电，并且所述第二检测电容的充电电压由所述控制单元测量。
2.根据权利要求1所述的接地故障检测装置，其中，
所述第二检测电容的电容量小于所述第一检测电容的电容量，并且其中，
在所述第二测量系统中，所述第二检测电容通过所述高压电池完全充电，并且所述第二检测电容的充电电压由所述控制单元测量。
3.根据权利要求1或2所述的接地故障检测装置，还包括：
正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和第一测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和第二测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换；
负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换；
第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；
第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；
第三开关，该第三开关与正极侧短路电阻串联连接在电池正极侧与地之间；以及
第四开关，该第四开关与负极侧短路电阻串联连接在电池负极侧与地之间，其中，
所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，并且其中，
所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
4.根据权利要求1或2所述的接地故障检测装置，还包括：
正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和第一测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和第二测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换；
负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换；
第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；
第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；
第三C触点开关，该第三C触点开关用于在与所述电池正极侧连接的触点和与所述电池负极侧连接的触点之间进行切换；以及
第三开关，该第三开关与短路电阻串联连接在所述第三C触点开关的共用触点与地之间，其中，
所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，并且其中，
所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关、所述第三C触点开关和所述第三开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
5.根据权利要求1或2所述的接地故障检测装置，还包括：
正极侧双继电器，该正极侧双继电器包括第一正极侧C触点开关和第二正极侧C触点开关，所述第一正极侧C触点开关用于在电池正极侧触点和第一测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换，所述第二正极侧C触点开关用于在所述电池正极侧触点和第二测量电阻所连接到的测量侧触点之间进行切换；
负极侧双继电器，该负极侧双继电器包括第一负极侧C触点开关和第二负极侧C触点开关，所述第一负极侧C触点开关用于在电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换，所述第二负极侧C触点开关用于在所述电池负极侧触点与地侧触点之间进行切换；
第一开关，该第一开关与所述第一检测电容串联连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间；
第二开关，该第二开关与所述第二检测电容串联连接在所述第二正极侧C触点开关的共用触点与所述第二负极侧C触点开关的共用触点之间；以及
第三开关，该第三开关与短路电阻连接在所述第一正极侧C触点开关的共用触点与所述第一负极侧C触点开关的共用触点之间，与所述第一检测电容和所述第一开关并联，其中，
所述切换单元包括所述第一开关和所述第二开关，
所述控制单元控制所述正极侧双继电器、所述负极侧双继电器、所述第一开关、所述第二开关和所述第三开关的操作，并且基于所述第一测量电阻或者所述第二测量电阻中产生的电压而检测绝缘电阻的降低。
6.根据权利要求3至5的任意一项所述的接地故障检测装置，还包括：第五开关，该第五开关连接在所述第二检测电容的正极板与所述第二正极侧C触点继电器的测量侧触点之间。
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