[发明专利]非接地电路的对地短路检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测非接地电路的对地短路故障(绝缘电阻下降)的电路，具体而言，涉及一种检测非接地直流电路的对地短路故障或者检测经由正极侧直流母线及负极侧直流母线与直流电源连接的非接地功率转换电路的交流输出侧的对地短路故障的电路。

背景技术

在电动汽车和混合动力汽车搭载有作为直流电源的蓄电装置和由从该蓄电装置供给电源电压而产生驱动力的功率转换器及电动机等构成的负载。此处，将蓄电装置的正极与负载之间的电路称为正极侧直流母线，将蓄电装置的负极与负载之间的电路称为负极侧直流母线。此外，将汽车的底盘(底架chassis)看作是接地点，将该接地点的电位设为接地电位。

假如即使正极侧直流母线或者负极侧直流母线中任一个与底架连接，只要包含该直流母线和底架的路径不形成闭合电路，就没有电流流动。因此，将蓄电装置作为直流电源驱动电动机的工作中没有任何故障。

但是，在因某种异常而使一个直流母线(例如负极侧直流母线)与底架连接的状态下，在与底架接触的人触及另一直流母线(例如，正极侧直流母线)的情况下，由蓄电装置-人体-底架形成闭合电路。因此，造成蓄电装置的数百伏的直流电压施加于人体，非常危险。

因此，在电动汽车和混合动力汽车的电力系统中，为了即使人与一个直流母线接触也不会受触电，需要使正极侧直流母线和负极侧直流母线与底架绝缘。即，需要将由蓄电装置、正极侧直流母线、负极侧直流母线和负载构成的直流电路保持在非接地状态。

于是，现有技术提供了测定应为非对地短路状态的直流电路与接地点之间的绝缘电阻来检测对地短路故障(绝缘电阻下降)的电路。

图10表示这种对地短路检测电路的现有技术的普通电路。在图10中，1为蓄电装置等的直流电源，2为由变换器和电动机等构成的负载，PL为正极侧直流母线，NL为负极侧直流母线。

此外，3a为一端与正极侧直流母线PL连接的第一电阻器，3b为一端与负极侧直流母线NL连接的第二电阻器，这些电阻器3a、3b的电阻值相等。在电阻器3a、3b的另一端彼此的连接点与接地点100之间连接电流检测电路4。此处，接地点100相当于汽车的底架。

而且，101P为正极侧直流母线PL与接地点100之间的绝缘电阻，101N为负极侧直流母线NL与接地点100之间的绝缘电阻。这些绝缘电阻101P、101N的电阻值本来必须是无限大。

在图10中，在如上所述电阻器3a、3b的电阻值相等的状态下，在绝缘电阻101P、101N的电阻值相等的情况下，电阻器3a、3b彼此的连接点与接地点100(即绝缘电阻101P、101N彼此的连接点)之间不产生电位差。因此，在电流检测电路4电流不流动。

假如绝缘电阻101P、101N的电阻值彼此不同时，在电阻器3a、3b彼此的连接点与接地点100之间产生电位差，因而在电流检测电路4电流流动。

但是，由于正常状态的绝缘电阻101P、101N为数MΩ左右，因而在电流检测电路4流动的电流极小。

接着，基于图11说明在负极侧直流母线NL的绝缘劣化而绝缘电阻101N的电阻值下降的情况下的工作。

若绝缘电阻101N的电阻值下降，则由于在图11中虚线表示的路径有电流流过，因而若能检测该电流的大小，则能够得知绝缘电阻101N的电阻值和对地短路的程度。由于在电流检测电路4流动的电流值取决于绝缘电阻101N的电阻值和电阻器3a、3b的电阻值，因而若变更电阻器3a、3b的电阻值，则能够变更用于检测对地短路的阈值(判定值)。

而且，在正极侧直流母线PL的绝缘电阻101P的电阻值下降的情况下，在电流检测电路4流动的电流的方向与图11相反。因此，要求电流检测电路4具有可检测双向电流的功能。

接着，图12是表示第一现有技术的电路图。在图12中，在电阻器3a、3b彼此的连接点与接地点100之间连接分流电阻5。在该分流电阻5的两端依次连接电压测定电路6、对地短路判定电路7。

在该现有技术中，由分流电阻5检测绝缘电阻101P或绝缘电阻101N的电阻值下降时流动的电流，该电流由电压测定电路6变换为电压。而且，在对地短路判定电路7中电压测定电路6的输出电压超过阈值的情况下判定为对地短路，并发出警报。

图13是表示第二现有技术的电路图。在该现有技术中，在电阻器3a、3b彼此的连接点与接地点100之间连接光耦合器8。而且，光耦合器8由发光法二极管(LED)等发光元件81和光敏晶体三极管(phototransistor)等受光元件82构成。