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专利名称：漏电检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于在例如电动汽车中检测直流电源的漏电的漏电检测装置。
背景技术：
在电动汽车中，安装有用于驱动电机或车载设备的高电压的直流电源。该直流电源与接地的车体电气绝缘。但是，当由于某种原因直流电源与车体之间发生绝缘不良或短路等时，从直流电源至地的通路中流过电流而产生漏电。因此，在直流电源附设了用于检测这种漏电的漏电检测装置。在漏电检测装置中，存在具备能够检测是否可正常进行漏电检测的所谓自诊断功能或者能够检测断线的断线检测功能的装置。在后述的专利文献1、2中记载了具备自诊断功能的漏电检测装置。另外，在后述的专利文献3中记载了具备断线检测功能的漏电检测 >J-U装直。在专利文献I中，在检测电阻和绝缘电阻的连接点与地之间，自诊断用电阻及开关元件串联连接，并且设置有判定单元，所述判定单元在自诊断动作时，在开关元件为接通的状态下，在检测电阻和绝缘电阻的连接点呈现的电压值不同于基准值的情况下，判定为检测电阻劣化或故障。在专利文献2中，在下述绝缘性能诊断装置中，设置有产生与对地绝缘电路的对地绝缘电阻降低时相同的信号变化的模拟绝缘降低电路，其中，所述绝缘性能诊断装置通过耦合电容器向对地绝缘电路施加脉冲电压，并根据与流向对地绝缘电路的漏电电流大致成比例的信号电压的大�。�判定对地绝缘电路的绝缘良否。在专利文献3中，在根据对地泄漏电流的频率成分来检测绝缘不良的电机驱动装置中，设置有波形成形电路部，其根据泄漏电流检测电路部的输出与阈值的比较结果来输出脉冲；以及断线判定电路部，在该波形成形电路部没有输出预定频率的脉冲的情况下，该断线判定电路部判定为从电源至绝缘不良检测电路部之间通路发生了断线。图4示出具备自诊断功能的现有的漏电检测装置的一例。漏电检测装置200具备CPU I、脉冲发生器2、滤波器电路3、预检测电路4、存储器5、电阻R I及耦合电容器CI、C 3。C PU I具备电压检测部6、漏电判定部7、诊断部8。滤波器电路3由电阻R 2及电容器C 2组成。预检测电路4由晶体管Q及电阻R 3 R5组成。直流电源300 (高电压电池)的负极侧经由电缆W与漏电检测装置200的耦合电容器C I、C 3连接。直流电源300的正极侧与电机、车载设备等负载连接。漏电检测装置200在通常时候的动作如下。从脉冲发生器2输出的脉冲(图6( a ))经由电阻R I对耦合电容器C I进行充电，通过该充电，P点的电位上升。该P点的电位经由滤波器电路3作为输入电压V被输入C PU I0 CPUl的电压检测部6根据该输入电压V，检测耦合电容器C I的电压。检测的耦合电容器C I的电压后面被称为“检测电压”。在直流电源300没有发生漏电的情况下，如图5的实线所示，检测电压急峻上升。因而，在从时刻t O脉冲上升到时刻t I脉冲下降的期间，检测电压超过阈值S H。另一方面，在直流电源300产生漏电的情况下，如图5的虚线所示，检测电压由于漏电阻抗而缓慢上升。因而，在从时刻t O到时刻t I的期间，检测电压不超过阈值S H。电压检测部6在脉冲下降的时刻t I中，检测耦合电容器C I的电压。在没有发生漏电的情况下，检测电压为V a，在产生漏电的情况下，检测电压为V b。C P U I的漏电判定部7比较检测电压与阈值S H，如果检测电压在阈值S H以上(V a )，则判定为“没有无漏电”，如果检测电压为小于阈值S H (V b )，则判定为“有漏电”。在“有漏电”的情况下,从C P U I输出漏电检测信号。接着，漏电检测装置200的自诊断时的动作如下。在进行自诊断的情况下，如图6(b)所示，预检测请求信号被输入C P U I。CPU I的诊断部8接收该信号，使预检测电路4的晶体管Q导通，以形成模拟漏电状态。从而，如图4的虚线箭头所示，形成从脉冲发生器2经由电阻R I及耦合电容器C UC 3至预检测电路4的电流通路Y。因而，通过脉冲发生器2输出的脉冲,稱合电容器C 1、C 3均都被充电。其结果是，P点的电位即输入电压V的上升缓慢。从而，如图6 (C)，耦合电容器C I的检测电压变得小于阈值S H，因 此，漏电判定部7判定为“有漏电”。根据该判定，如图6 (d)所示，从C PU I输出漏电检测信号。从而，诊断部8判定为漏电检测正常进行。但是，在上述漏电检测装置200中，图4中的电流通路Y形成在漏电检测装置200的内部。因而，即使在电缆W断线的情况下，在自诊断时也形成电流通路Y，进行图6所示动作，输出漏电检测信号。即，不管电缆W是否断线，自诊断中都判定为漏电检测动作正常。然而，当电缆W断线时，漏电检测装置200从直流电源300断开，因此，无法进行原来的漏电检测。从而，在尽管是这样的异常状态而自诊断中也判定为漏电检测动作正常的情况下，漏电检测装置200在不能进行漏电检测的状态下继续动作。专利文献I日本特开2005- 127821号公报专利文献2日本特开2007- 163291号公报专利文献3日本特开2004- 361309号公报

发明内容
本发明的课题是，即使在连接漏电检测装置和直流电源的电缆断线的情况下，也能够检测由该断线导致的异常。本发明是一种漏电检测装置，其中，该漏电检测装置具备耦合电容器，其一端与直流电源连接；脉冲发生器，其向该耦合电容器的另一端供给脉冲；电压检测部，其检测由脉冲充电的耦合电容器的电压；漏电判定部，其比较该电压检测部检测出的电压与阈值，根据该比较结果判定直流电源有无漏电；模拟漏电电路，其模拟地使直流电源成为漏电状态；诊断部，其在通过该模拟漏电电路模拟地使直流电源成为漏电状态的情况下，诊断漏电判定部是否判定为有漏电，所述漏电检测装置的特征在于，还具备第I端子，其用于将一端连接到直流电源的第I电缆的另一端与耦合电容器的一端连接；和第2端子，其用于将一端连接到直流电源的第2电缆的另一端与模拟漏电电路连接。而且，在通过模拟漏电电路模拟地使直流电源成为漏电状态的情况下，形成从脉冲发生器经由耦合电容器、第I端子、第I电缆、第2电缆及第2端子而到达模拟漏电电路的电流通路。这样，从脉冲发生器至模拟漏电电路的电流通路经由第I电缆和第2电缆，因此，在2条电缆的任意一方或双方断线的情况下，该电流通路不形成。因而，在自诊断时，模拟漏电电路无法形成模拟的漏电状态，因此，电压检测部检测的耦合电容器的电压呈现不同于模拟漏电状态中的电压的变化。从而，根据耦合电容器的电压状态，可以检测电源和漏电检测装置之间的电缆断线导致的异常。本发明中，也可以在第2端子和模拟漏电电路之间设置第2耦合电容器。另外，本发明中，漏电检测装置还可以设置断线检测部，用于检测第I电缆及第2电缆的一方或双方断线的情况，在模拟漏电电路被提供了驱动信号的状态下，断线检测部根据电压检测部所检测的耦合电容器的电压为阈值以上，检测为断线。另外，本发明中，也可以是，在模拟漏电电路被提供了驱动信号后，耦合电容器的电压为阈值以上的状态继续了一定时间的情况下，断线检测部检测为断线。根据本发明，在连接漏电检测装置和直流电源的电缆断线的情况下，由于在自诊断时不形成模拟的漏电状态，因此可以检测由电缆断线导致的异常。


图I是示出本发明的实施例的漏电检测装置的电路图。图2是用于说明非断线时的动作的时序图。图3是用于说明断线时的动作的时序图。图4是示出现有的漏电检测装置的电路图。图5是漏电时及非漏电时的检测电压的波形图。图6是用于说明现有的漏电检测装置的动作的时序图。标号说明I CPU ；2脉冲发生器；3滤波器电路；4预检测电路(模拟漏电电路)；5存储器；6电压检测部；7漏电判定部；8诊断部；9断线检测部；100漏电检测装置；300直流电源；C1，C 3耦合电容器；T I端子(第I端子)；T 2端子(第2端子)；W I电缆(第I电缆)；W 2电缆(第2电缆)；X电流通路
具体实施例方式参照

本发明的实施例。在各图中，对相同部分或对应部分赋予相同的标号。以下，举例说明将本发明应用于安装在电动汽车中的漏电检测装置的情况。如图I所示，车载用的直流电源300 (高电压电池)的负极侧与漏电检测装置100经由电缆W I、W 2连接。直流电源300的正极侧与电机、车载设备等的负载连接。漏电检测装置100具备C PU I、脉冲发生器2、滤波器电路3、预检测电路4、存储器5、电阻R I、耦合电容器C I、C 3及端子T I T 5。CPUl构成用于控制漏电检测装置100的动作的控制部，其具备电压检测部6、漏电判定部7、诊断部8及断线检测部9。实际上，这些功能块6 9的各个功能由软件实现。脉冲发生器2根据来自C PU I的指令，生成预定频率的脉冲。电阻R I与脉冲发生器2的输出侧连接。耦合电容器C I是用于将直流电源300和漏电检测装置100直流地分离的电容器，其连接在电阻R I与端子T I (第I端子)之间。滤波器电路3设置在电阻R I和耦合电容器C I的连接点(P点)与C P U I之间。该滤波器电路3用于除去输入至C P U I的电压的噪声，其由电阻R 2及电容器C 2组成。电阻R2的一端与P点连接。电阻R2的另一端与CPU I连接，并与电容器C 2的一端连接。电容器C 2的另一端与地G连接。另外，本实施例的情况下，地G是电动汽车的车体。在预检测电路4和端子T 2 (第2端子)之间连接了耦合电容器C 3。耦合电容器C 3与耦合电容器C I同样，是用于直流地分离直流电源300和漏电检测装置I00的电容器，相当于本发明中的第2耦合电容器。预检测电路4构成本发明中的模拟漏电电路(pseudo electric leakagecircuit)，其由晶体管Q及电阻R 3 R 5组成。晶体管Q的集电极与电阻R 3连接，耦合电容器C 3与电阻R3串联连接。晶体管Q的发射极与地G连接。晶体管Q的基极经由电阻R 5与C P U I连接。电阻R 4在晶体管Q的基极和发射极之间跨接。存储器5由R 0 M、R A M等组成，并构成存储部。该存储器5存储C P U I的动 作程序和控制用数据，并存储后述的漏电有无判定用的阈值S H。 在C P U I中，电压检测部6根据从P点经由滤波器电路3被输入C P U I的输入电压V，检测耦合电容器C I的电压。漏电判定部7将电压检测部6检测出的电压与阈值S H比较，根据该比较结果，判定直流电源300有无漏电。诊断部8在自诊断时，驱动预检测电路4而模拟地使直流电源300成为漏电状态，并在该状态下，诊断漏电判定部7是否判定为“有漏电”。断线检测部9根据电压检测部6检测出的电压的状态，检测电缆W I、W 2中的一方或双方断线的情况。电缆W I (第I电缆)的一端与直流电源300的负极连接。电缆W I的另一端与漏电检测装置100的端子T I连接，并经由该端子T I与耦合电容器C I的一端连接。电缆W 2 (第2电缆)的一端与直流电源300的负极连接。电缆W 2的另一端与漏电检测装置100的端子T 2连接，并经由该端子T 2与耦合电容器C 3的一端连接。实际上，例如，电缆W I的一端与构成直流电源300的负极的同电位的2个端子(省略图示)中的一方连接，电缆W 2的一端与该2个端子的另一方连接。漏电检测装置100的端子T 3 T 5与C P U I连接。在检测漏电的情况下，从端子T 3输出漏电检测信号。在检测断线的情况下，从端子T 4输出断线检测信号。进行自诊断的情况下，预检测请求信号被输入端子T 5。在例如从点火开关接通起经过一定时间后，由上位装置(省略图示)提供该预检测请求信号。接着，说明由上述结构组成的漏电检测装置100的动作。以下，分为电缆没有断线的情况和电缆断线的情况进行动作说明。(I)电缆非断线时的动作首先，参照图2说明电缆W I、W 2都没有断线的情况下的动作。脉冲发生器2按照规定周期输出图2 (a)所示的矩形波的脉冲。该脉冲经由电阻R I被提供给耦合电容器C 1，并对耦合电容器C I进行充电。另外，实际上，在端子T I、T 2与车体之间存在寄生电容器，通过脉冲，寄生电容器也被充电。通过对耦合电容器C I的充电，P点的电位上升。该P点的电位经由滤波器电路3作为输入电压V被输入C PU I。
<没有预检测请求信号的情况>在图2 ( b )的预检测请求信号没有被输入端子T 5的情况下，不从C P U I向预检测电路4输出驱动信号。因而，预检测电路4的晶体管Q截止。在该状态中，不形成图I的虚线箭头所表示的电流通路X，因此，通过从脉冲发生器2输出的脉冲，仅耦合电容器CI被充电，耦合电容器C 3没有充电。CPUl的电压检测部6根据输入电压V，检测稱合电容器C I的电压。该电压的检测在提供给耦合电容器C I的脉冲下降的时刻进行。检测出的耦合电容器C I的电压后面称为“检测电压”。如图5所说明的那样，漏电判定部7比较由电压检测部6检测出的检测电压与存储器5中存储的阈值S H，根据该比较结果，判定漏电的有无。如果直流电源300中没有发生漏电，则检测电压超过阈值SH(图2 (C)的a)。从而，漏电判定部7判定为“没有漏电”，因此，不从C P U I输出漏电检测信号(图2 ( d ))。另一方面，如果直流电源300中产生漏电，则检测电压不超过阈值S H (图2 ( c )的b )，因此，漏电判定部7判定为“有漏电”。在该情况下，从C P U I输出漏电检测信号(图2的虚线)。 <有预检测请求信号的情况>自诊断时，从上位装置向端子T 5输入图2 (b)的预检测请求信号。而且，在同一定时从C PU I向预检测电路4输出驱动信号。该驱动信号是用于使晶体管Q导通的H(High :高)电平信号。晶体管Q通过该驱动信号经由电阻R 5被提供给基极而导通。当晶体管Q导通时，如图I的虚线箭头所示，形成脉冲发生器2 —电阻R I —耦合电容器C I—端子T I—电缆W I—电缆W 2—端子T 2—耦合电容器C 3—预检测电路4的电流通路X。预检测电路4的晶体管Q的发射极与地G (车体)连接，因此，通过晶体管Q的导通，形成了与在直流电源300和车体之间实际产生了漏电的情况同样的、模拟的漏电状态。在该模拟漏电状态中，通过脉冲发生器2输出的脉冲，耦合电容器C I被充电，并且耦合电容器C 3也被充电。因而，P点的电位即输入电压V的上升缓慢。其结果是，耦合电容器C I的检测电压小于阈值S H (图2 ( c )的c )，因此漏电判定部7判定为“有漏电”。然后，根据该判定，如图2(d)实线所示，从CPU I输出漏电检测信号。从而，诊断部8判定为漏电检测正常进行。然后，当为了结束自诊断而不向端子T 5输入预检测请求信号时，在同一定时驱动信号的输出消失，预检测电路4的晶体管Q再次成为截止。因而，电流通路X没有形成，模拟漏电状态被解除，漏电检测装置100返回自诊断前的状态。(2)电缆断线时的动作接着，参照图3说明电缆W I、W 2断线的情况下的动作。另外，在电缆W2断线的情况下，通过电缆W I可检测漏电，但是，由于未形成电流通路X，因此不能进行自诊断。另夕卜，在电缆W I断线的情况下，图I的P点从直流电源300断开，因而不能检测漏电，进而，由于电流通路X没有形成，也不能进行自诊断。以下，举例说明电缆W I断线的情况。<没有预检测请求信号的情况>即使电缆W I断线，如前所述，由于在端子T I和车体(地)之间存在寄生电容器，因此从脉冲发生器2到耦合电容器C I的充电通路也维持。但是，由于电缆W I的断线，耦合电容器C 3没有被充电，因此，由电压检测部6检测出的检测电压超过阈值S H (图3( c )的a)。从而，漏电判定部7判定为“无漏电”，不从C PU I输出漏电检测信号(图3(d))。<有预检测请求信号的情况>在自诊断时，向端子T 5输入预检测请求信号后(图3 (b))，如前所述，从C PUI向预检测电路4输出用于使晶体管Q导通的驱动信号。但是，在电缆W I断线的情况下，图I中的电流通路X不形成而与晶体管Q的状态无关。从而，通过脉冲发生器2的脉冲，仅耦合电容器C I被充电，电流不从耦合电容器C 3通过预检测电路4的电阻R 3及晶体管Q流到地G。也就是说，通过预检测电路4无法形成模拟的漏电状态。这也适用于电缆W2断线的情况或电缆W I、W 2两者断线的情况。从而，耦合电容器C I的电压即检测电压不同于图2 (C)的C，如图3 (C)的d所示，超过阈值S H。因而,漏电判定部7判定为“无漏电”,因此如图3 (d)所示,漏电检测信号不输出。 该情况下，在预检测电路4被提供驱动信号的状态下，断线检测部9根据检测电压成为阈值S H以上的情况，检测断线。更详细地说，断线检测部9根据预检测请求信号向预检测电路4输出驱动信号后，在电压检测部6所检测的检测电压为阈值S H以上的状态继续了一定时间(图3(c)的T)的情况下，检测为电缆W UW 2的一方或双方发生了断线。然后，当由断线检测部9检测到电缆的断线时，如图3 ( e )，从C P U I输出断线检测信号。该断线检测信号经由端子T 4被送到上位装置，在上位装置中进行异常处理(例如，输出通知断线的警报)。这样，上述实施例中，将连接漏电检测装置100与直流电源300的电缆分为2条，用电缆W I连接端子T I和直流电源300，并用电缆W 2连接端子T 2和直流电源300。而且，在自诊断时，形成从脉冲发生器2经由电阻R 2、耦合电容器C I、端子T I、电缆W I、电缆W 2、端子T 2、耦合电容器C 3至预检测电路4的模拟漏电用的电流通路X。从而，由于电流通路X必定经由电缆W I、W 2，因此，在电缆W I、W 2中的一方或双方断线的情况下，电流通路X不形成，不能形成模拟的漏电状态。因而，耦合电容器C I的电压呈现与模拟漏电状态中的电压不同的变化，电压检测部6检测的检测电压成为阈值S H以上。基于此，在自诊断中，可以检测由断线导致的异常。结果是，能够防止在漏电不可检测的状态下漏电检测装置100继续动作的不利的发生。本发明中，可以采用上述以外的各种实施例。例如，在上述的实施例中，示出了设置由电阻R 2及电容器C 2组成的滤波器电路3的例子，但是，滤波器电路3不是本发明必需的，也可以省略。另外，根据需要，也可以附加用于使耦合电容器C 1、C3的充电电荷强制放电的放电电路。另外，上述的实施例中，在脉冲发生器2输出的脉冲的下降定时中，电压检测部6检测耦合电容器C I的电压，并且漏电判定部7判定漏电的有无，但是本发明不限于此。例如，也可以在脉冲下降前的预定时刻，进行基于电压检测部6的电压检测及基于漏电判定部7的漏电有无判定。另外，上述的实施例中，示出了由晶体管Q和电阻R 4、R 5构成预检测电路4的例子，但是也可以取代晶体管和电阻而采用具有线圈及接点的继电器。而且，上述的实施例中，举例说明了安装在电动汽车中的漏电检测装置，但是本发明也可以应用于电动汽车以外的用途中采用的漏电检测装置。·
权利要求
1.ー种漏电检测装置，其中，该漏电检测装置具备 耦合电容器，其一端与直流电源连接； 脉冲发生器，其向所述耦合电容器的另一端供给脉冲； 电压检测部，其检测由所述脉冲充电的所述耦合电容器的电压； 漏电判定部，其比较所述电压检测部检测出的电压与阈值，根据该比较结果判定所述直流电源有无漏电； 模拟漏电电路，其模拟地使所述直流电源成为漏电状态； 诊断部，其在通过所述模拟漏电电路模拟地使所述直流电源成为漏电状态的情况下，诊断所述漏电判定部是否判定为有漏电， 所述漏电检测装置的特征在干，还具备 第I端子，其用于将一端连接到所述直流电源的第I电缆的另一端与所述耦合电容器的一端连接；和 第2端子，其用于将一端连接到所述直流电源的第2电缆的另一端与所述模拟漏电电路连接， 在通过所述模拟漏电电路模拟地使所述直流电源成为漏电状态的情况下，形成从所述脉冲发生器经由所述耦合电容器、所述第I端子、所述第I电缆、所述第2电缆及所述第2端子而到达所述模拟漏电电路的电流通路。
2.根据权利要求I所述的漏电检测装置，其特征在干， 在所述第2端子与所述模拟漏电电路之间设置有第2耦合电容器。
3.根据权利要求I所述的漏电检测装置，其特征在干， 所述漏电检测装置还具备断线检测部，该断线检测部检测所述第I电缆及所述第2电缆的一方或双方断线的情况， 在所述模拟漏电电路被提供了驱动信号的状态下，所述断线检测部根据所述电压检测部所检测出的所述耦合电容器的电压为所述阈值以上的情況，检测为断线。
4.根据权利要求3所述的漏电检测装置，其特征在干， 在所述模拟漏电电路被提供了驱动信号后，在所述耦合电容器的电压为所述阈值以上的状态继续了一定时间的情况下，所述断线检测部检测为断线。
全文摘要
本发明提供漏电电测装置。在连接漏电检测装置与直流电源的电缆断线时，可检测由该断线导致的异常。漏电检测装置具备脉冲发生器，其向耦合电容器(Ｃ1)供给脉冲；电压检测部，其检测耦合电容器(Ｃ1)的电压；漏电判定部，其比较电压检测部检测出的电压与阈值，根据该比较结果判定直流电源有无漏电；预检测电路，其模拟地使直流电源成为漏电状态；诊断部，其在模拟地使直流电源成为漏电状态的情况下，诊断漏电判定部是否判定为有漏电；端子(Ｔ1、Ｔ2)，它们与电缆(Ｗ1、Ｗ2)连接。在模拟地使直流电源成为漏电状态的情况下，形成从脉冲发生器经由耦合电容器(Ｃ1)、电缆(Ｗ1)、电缆(Ｗ2)到达预检测电路的电流通路(Ｘ)。
文档编号G01R31/02GK102798790SQ20121015924
公开日2012年11月28日 申请日期2012年5月21日 优先权日2011年5月23日
发明者成瀬秀明, 宫本聪, 藤井真辉, 小平和史, 幾岛好广 申请人:欧姆龙汽车电子株式会社