[发明专利]具有失效检测器的绝缘状态检测单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用快速电容器检测非接地电源与地电位的绝缘状态的绝缘状态检测单元，尤其地涉及一种具有失效检测器的绝缘状态检测单元，该失效检测器检测对充电/放电电路转换快速电容器的连接状态的开关的失效。

背景技术

在将电功率用作驱动能量的车辆中，通常将其中电压被升压(例如，升压至200V)的DC电源用作与车身绝缘的非接地电源。在如上所述非接地的电源中，对于非接地电源与地电位的绝缘状态的检测，诸如关于是否存在接地故障的检测，使用利用快速电容器的绝缘状态检测单元。

绝缘状态检测单元在转换其内部开关的同时，可各自地以与和地电位绝缘的DC电源的输出电压相对应的电荷量、以与DC电源的正端子侧上的接地故障电阻对应的电荷量、和以与DC电源负端子侧上的接地故障电阻对应的电荷量给快速电容器充电。于是，在绝缘状态检测单元的控制器中，测量各充电电压，并基于各测量值，计算正端子侧与负端子侧上的接地故障电阻，由此能检测非接地电源的绝缘状态。

然而，当开关中发生完全短路或者局部短路时，不能精确地检测非接地电源的绝缘状态。因此，已提出的是，逐个地将在检测非接地电源的绝缘状态时初始应接通的开关转换成断开状态，并且从快速电容器的充电状态检测仅仅在转换成断开状态的所述开关处于接通状态时才出现的状态，由此检测每一个开关的失效。

具体地，在初始处于未放电的状态的快速电容器实际上放电的情况下，判定在快速电容器的放电电路上存在任一开关失效(参考JP 3890503B、JP 3890504B、JP 3962991B和JP 2008-089323A(专利族：US 7,443,155B2))。

发明内容

在上述传统的开关失效检测的情况下，将快速电容器的充电电压与失效检测用的阈值互相比较。此时，在快速电容器的充电电压的测量值中有时包含噪声成分。为了避免由噪声成分的存在引起失效检测的错误判定，有利地将比噪声成分的电压值高的值用作为失效检测用的阈值。

然而，实际上，即使出现开关的局部短路状态是罕见的，也希望能够检测相关的局部短路状态，并因此不得不将低的值用作为失效检测用的阈值，使得能将局部短路状态包括为检测目标。在利用设定为这种低的值的阈值的失效检测中，存在因噪声成分的存在而错误地检测失效的可能性。

考虑到上述情形做出本发明。本发明的目的是提供一种具有失效检测器的绝缘状态检测单元，其在失效检测范围内包括局部短路状态的同时，抑制因包含在充电电压的测量值中的噪声成分导致的错误的失效检测，并从而能够精确地检测失效。

为了实现前述目的，根据本发明的第一方面的绝缘状态检测单元包括：快速电容器，其布置成可充以与地电位绝缘的DC电源的电源电压相对应的电荷量；伏特计，其用于测量快速电容器的充电电压；第一开关，其能够将快速电容器的一端连接至伏特计；第二开关，其能够将快速电容器的另一端连接至地电位；以及失效检测器，其在快速电容器被充以与DC电源的电源电压相对应的电荷量时，基于失效判定阈值与当第一开关与第二开关中的任意一个开关处于接通状态而该第一开关与该第二开关中的另一开关处于断开状态时由伏特计测量的电压值之间的比较结果来检测第一开关与第二开关的失效状态。失效检测器在快速电容器被充以与DC电源的电源电压相对应的电荷量时，将通过使第一开关与第二开关两者均处于接通状态时由伏特计测量的电压值降低至预定的比率所获得的电压值作为失效判定阈值，之后基于在快速电容器被再次充以与DC电源的电源电压相对应的电荷量之前获得的比较结果来检测第一开关与第二开关的失效状态。

根据本发明的第一方面的绝缘状态检测单元，确定了所述失效判定阈值，该失效判定单元是通过将在失效检测之前即刻由伏特计所测量的电压值(快速电容器的充电电压)降低至预定比率而获得的。因此，如果在失效检测之前即刻由伏特计所测量的电压值为高，则失效判定阈值同样变成高的值，而如果在失效检测之即刻由伏特计所测量的电压值为低，则失效判定阈值同样变成低的值。

顺便提及，在第一开关或第二开关出现失效的情况下，如果在失效检测之前即刻由伏特计所测量的电压值为高，则在失效检测时由伏特计所测量的充电电压(在第一开关与第二开关的其中一个开关处于接通状态而其中另一开关处于断开状态时所述快速电容器的充电电压)也为高，而如果在失效检测之前即刻由伏特计所测量的电压值为低，则在失效检测时由伏特计测量的充电电压也为低.