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    绝缘 状态 检测 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410045157.6

    申请日:

    2014.02.07

    公开号:

    CN103969543A

    公开日:

    2014.08.06

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 31/02申请日:20140207|||公开
    IPC分类号: G01R31/02 主分类号: G01R31/02
    申请人: 矢崎总业株式会社
    发明人: 岩边刚史; 木村明咲
    地址: 日本东京
    优先权: 2013.01.31 JP 2013-017217
    专利代理机构: 北京泛诚知识产权代理有限公司 11298 代理人: 陈波;吴立
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410045157.6

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2016.08.31|||2014.09.03|||2014.08.06

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    一种绝缘状态检测装置,包括:正极侧输入端子;负极侧输入端子;接地电极;接地故障电阻值计算单元;测量状态识别单元;定时信息生成单元,该定时信息生成单元生成定时信息,每当接地故障电阻值计算单元生成的新的绝缘电阻值时,该定时信息生成单元利用预定值自动地更新定时信息的值,并且将测量状态识别单元的识别的状态反映在定时信息的值上;以及信息传输单元,该信息传输单元将由接地故障电阻值计算单元计算的绝缘电阻值和由定时信息生成单元生成的定时信息传输到主控制装置。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种绝缘状态检测装置,包括:
    正极侧输入端子和负极侧输入端子,该正极侧输入端子和该负极侧输入端子分别连接到预定高压直流电源的输出的正极侧电力线和负极侧电力线;
    接地电极;
    接地故障电阻值计算单元,基于与快速电容器的充电电压相关的测量值,该接地故障电阻值计算单元计算在所述接地电极与所述正极侧电力线之间和在所述接地电极与所述负极侧电力线之间的绝缘电阻值;
    测量状态识别单元,该测量状态识别单元识别存在或不存在影响所述测量值的至少一个测量条件的异常;
    定时信息生成单元,该定时信息生成单元生成定时信息,每当所述接地故障电阻值计算单元生成新的绝缘电阻值时,该定时信息生成单元利用预定值自动地更新所述定时信息的值,并且该定时信息生成单元将所述测量状态识别单元的识别的状态反映在所述定时信息的值上;以及
    信息传输单元,该信息传输单元将由所述接地故障电阻值计算单元计算的所述绝缘电阻值和由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息传输到主控制装置。

    2.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,当检测到预定测量禁止状态时或者当释放该测量禁止状态时,所述测量状态识别单元将由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值初始化,并且
    在所述测量禁止状态下,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值。

    3.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,当检测到预 定测量异常状态时,所述测量状态识别单元停止更新由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值并且保持相同值,并且
    在所述测量异常状态下,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值。

    4.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,当检测到暂时测量异常状态时,所述测量状态识别单元停止更新由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值,并且将所述定时信息保持为相同值直至返回到正常状态,并且
    在检测到所述暂时测量异常状态之后,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值,直至返回到正常状态。

    5.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,当检测到由从车辆传输的点火信号引起的复位状态时,所述测量状态识别单元将由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值初始化。

    6.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,每当在所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值的状态下经过预定时间,所述信息传输单元将最后计算的所述绝缘电阻值的信息连同所述定时信息一起传输。

    7.  根据权利要求1所述的绝缘状态检测装置,其中,基于在预定条件下所述快速电容器的电压的所述测量值,所述测量状态识别单元检测至少施加于所述正极侧电力线或所述负极侧电力线的电源电压的异常。

    说明书

    说明书绝缘状态检测装置
    技术领域
    本发明涉及一种绝缘状态检测装置,该绝缘状态检测装置可以在安装于车辆上的状态下使用。
    背景技术
    例如,在诸如电动车辆的使用电力作为推进能源的车辆中,可以安装输出大约200V高电压的直流电源装置。配备有这样的高压直流电源装置的车辆在直流电源装置的正负电力线与车体彼此电气绝缘的状态下使用?;痪浠八?,车体并不用作输出高电压的电源的接地。
    在这样的车辆中,需要检查和确认高压直流电源的输出的配线与车体彼此良好地电气绝缘,以确保安全性等。在例如JP-A-2004-170146、JP-A-2008-089323和JP-A-2008-309751中公开了用于执行这样检查的传统的绝缘状态检测装置。
    这样的绝缘状态检测装置使用快速电容器。检测电容器(称为“快速电容器”)仅在一段时间内经由开关元件连接在高压正负电力线与接地电极(车体)之间。通过监控快速电容器的充电电压并且基于该充电电压进行计算来计算接地故障电阻,即,电力线与接地电极之间的绝缘电阻。
    此外,JP-A-2004-170146和JP-A-2008-089323公开了与用于切换快速电容器的开关的故障检测有关的技术。此外,JP-A-2008-309751公开了以不将大于预定电平的高电压施加于用于检测快速电容器电压的电路的方式?;さ缏返募际?。
    然而,在配备输出高电压的直流电源装置的车辆中,可能期望不仅在车辆装运或定期检修时而且每天经常地检查高压直流电源的输出的配线与车体彼此良好地电气绝缘。
    在这种情况下,必须在车辆上配备绝缘状态检测装置作为传感器,如上所述。当车辆配备作为传感器的绝缘状态检测装置时,能够通过使用绝缘状态检测装置在例如车辆使用期间定期地测量接地故障电阻(绝缘电阻)来识别异常情况发生的存在或不存在。
    实际上,必要的是,当根据预定时间控制每个开关元件的开/关(ON/OFF)的同时,绝缘状态检测装置测量快速电容器的电压,并且基于测量电压和计算公式来计算接地故障电阻。此外,为了识别并入在绝缘状态检测装置中的每个开关元件的故障存在或不存在,或者提高所测量的接地故障电阻值的可靠性,还需要在不适合测量时停止测量的控制。这样的复杂控制通过诸如并入在绝缘状态检测装置中的微型计算机的控制电路来执行。
    同时,实际的车辆配备各种电子控制单元(ECU),以对于车辆的每个部分的功能作出预定诊断并且显示诊断结果或者将诊断结果反映给其它控制部。因此,当将绝缘状态检测装置作为传感器配备于车辆上时,绝缘状态检测装置连接在车辆侧标准配备的电子控制单元(ECU)下。在这种情况下,根据需要,主电子控制单元(ECU)通过通信从ECU附属的绝缘状态检测装置获取接地故障电阻值(即,测量结果),并且通过对所述信息作出诊断来输出最终诊断结果。
    同时,在实际的车辆中,存在绝缘状态检测装置测量接地故障电阻的环境以各种方式变化的可能性。例如,当电源电压根据车辆蓄电池的充电/放电而变化时,待检测的接地故障电阻也变化。此外,例如,考虑当操作每个车载装置时接地故障电阻暂时降低的可能性。此外,也考虑接地故障电阻随天气变化(例如,诸如降雨)或者温度或湿度 等变化而暂时变化的可能性。
    由于车辆标准配备的电子控制单元(ECU)能够作出最终诊断,所以基于能够在车辆上获取的各种信息,能够输出接地故障电阻的可靠诊断结果。
    然而,尽管事实上如上所述的绝缘状态检测装置在由其自己建立的独立定时执行测量和计算,但是主电子控制单元(ECU)仅能够接收测量结果的接地故障电阻的数据。
    例如,在绝缘状态检测装置测量接地并且然后识别所述情况不适合测量的情况下,存在绝缘状态检测装置停止测量并且将最后测量的接地故障电阻的数据传输到主电子控制单元的可能性。因此,主电子控制单元无法判别从ECU附属的绝缘状态检测装置接收的接地故障电阻的数据是最新测量数据或旧测量数据。具体地,当对从ECU附属的绝缘状态检测装置接收的接地故障电阻的数据作出诊断时,主电子控制单元无法掌握从ECU附属的绝缘状态检测装置接收的接地故障电阻的数据是否为在由其自身(电子控制装置)计划的定时所测量的接地故障电阻的数据。因此,存在诊断错误发生的可能性。例如,尽管事实上从绝缘状态检测装置接收的数据为在主电子控制单元将测量视为无效的定时测量的旧数据,但是存在将从绝缘状态检测装置接收的数据视为可靠的最新数据并且因此作出诊断的可能性。
    因此,认为例如将表示测量接地故障电阻的时间的信息从绝缘状态检测装置传输到主电子控制单元。然而,为了处理时间(时、分、秒等)的信息,需要比接地故障电阻的比特数更多的比特数,因此浪费增加。此外,除非以某种方式使绝缘状态检测装置侧的时间与主电子控制装置侧的时间彼此同步,否则不可能掌握正确的时间。
    鉴于以上情况已经做出了本发明,并且本发明目的是提供一种绝 缘状态检测装置,该绝缘状态检测装置能够传输有助于使得主电子控制单元能够执行最终诊断以掌握接地故障电阻数据的实际测量定时的信息。
    发明内容
    为了实现上述目的,根据本发明的绝缘状态检测装置的特征在于以下(1)至(7)。
    (1)根据本发明的一方面,正极侧输入端子和负极侧输入端子,该正极侧输入端子和该负极侧输入端子分别连接到预定高压直流电源的输出的正极侧电力线和负极侧电力线;接地电极;接地故障电阻值计算单元,基于与快速电容器的充电电压相关的测量值,该接地故障电阻值计算单元计算在所述接地电极与所述正极侧电力线之间和所述接地电极与所述负极侧电力线之间的绝缘电阻值;测量状态识别单元,该测量状态识别单元识别影响所述测量值的至少一个测量条件的异常存在或不存在;定时信息生成单元,该定时信息生成单元生成定时信息,每当所述接地故障电阻值计算单元生成新的绝缘电阻值时,该定时信息生成单元利用预定值自动地更新所述定时信息的值,并且该定时信息生成单元将所述测量状态识别单元的识别的状态反映在所述定时信息的值上;以及信息传输单元,该信息传输单元将由所述接地故障电阻值计算单元计算的所述绝缘电阻值和由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息传输到主控制装置。
    (2)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,当检测到预定测量禁止状态时或者当释放所述测量禁止状态时,所述测量状态识别单元将由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值初始化,并且在所述测量禁止状态下,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值。
    (3)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,当检测到预定测 量异常状态时,所述测量状态识别单元停止更新由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值并且保持相同值,并且在所述测量异常状态下,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值。
    (4)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,当检测到暂时测量异常状态时,所述测量状态识别单元停止更新由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值,并且将所述定时信息保持为相同值直至返回到正常状态,并且在检测到所述暂时测量异常状态之后,所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值,直至返回到正常状态。
    (5)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,当检测到由从车辆传输的点火信号引起的复位状态时,所述测量状态识别单元将由所述定时信息生成单元生成的所述定时信息的值初始化。
    (6)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,每当在所述接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值的状态下经过预定时间,所述信息传输单元将最后计算的所述绝缘电阻值的信息连同所述定时信息一起传输。
    (7)在以上(1)所述的绝缘状态检测装置中,基于在预定条件下所述快速电容器的电压的所述测量值,所述测量状态识别单元检测至少施加于所述正极侧电力线或所述负极侧电力线的电源电压的异常。
    根据具有以上(1)结构的绝缘状态检测装置,主控制装置能够接收绝缘电阻值和由定时信息生成单元生成的定时信息。此外,因为测量状态识别单元的识别状态根据条件变化反映在定时信息上,所以主控制装置能够将由主控制装置自身掌握的定时与定时信息的值相关联并且同步。此外,因为每当接地故障电阻值计算单元计算新的绝缘电 阻值时更新定时信息的值,所以能够使定时信息的比特数最小化。
    根据具有以上(2)结构的绝缘状态检测装置,主控制装置能够通过所接收的定时信息的值发现获得在从测量操作开始或重启起的哪个定时测量的绝缘电阻值。
    根据具有以上(3)结构的绝缘状态检测装置,当在预定测量异常状态下停止测量时,定时信息未改变,而是保持为相同值。因此,主控制装置通过所接收到的定时信息的值能够掌握测量操作停止并且绝缘电阻值未更新,而是保持为旧数据。
    根据具有以上(4)结构的绝缘状态检测装置,当测量操作处于待命状态时,定时信息未改变,而是保持为相同值,直至从暂时测量异常状态返回到正常状态。因此,主控制装置通过所接收到的定时信息的值能够掌握测量操作停止并且绝缘电阻值未更新,而是保持为旧数据。
    根据具有以上(5)结构的绝缘状态检测装置,能够通过采用接通车辆的点火的时间作为基准定时来判定定时信息的值。因为主控制装置也能够监控点火信号,所以主控制装置能够通过点火信号将由主控制装置自身掌握的定时与绝缘状态检测装置的测量定时同步。
    根据具有以上(6)结构的绝缘状态检测装置,当不发生异常时,可以始终传输最后测量的绝缘电阻值的信息。此外,因为主控制装置能够定期地从绝缘状态检测装置接收信息,所以主控制装置能够掌握绝缘状态检测装置正在操作。
    根据具有以上(7)结构的绝缘状态检测装置,当电源电压发生异常时,能够检测电源电压的异常并且停止测量。因此,能够防止可靠性差的绝缘电阻值的信息被传输。
    根据本发明的绝缘状态检测装置,能够传输有助于允许主电子控制单元执行最终诊断的信息,以掌握接地故障电阻数据的实际测量定时。
    在上文中已经简要说明了本发明。此外,通过参考附图通读下述的用于实施本发明的形式(下文中,称为“实施例”),本发明的细节将更加明显。
    附图说明
    图1是示出安装于车辆上的绝缘状态检测装置及其外围电路的构造的电路图。
    图2是示出图1所示的绝缘状态检测装置的控制操作的主要流程的流程图。
    图3是示出图1所示的绝缘状态检测装置中的接地故障信息ID初始化处理的流程图。
    图4是示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(1)的时序图。
    图5是示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(2)的时序图。
    图6是示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(3)的时序图。
    图7是示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作状态变化的状态转移图。
    图8是示出图1所示的绝缘状态检测装置中的快速电容器的充电/放电控制定时的具体实例的时序图。
    图9是示出图1所示的主ECU40的操作实例的流程图。
    具体实施方式
    在下文中,将参考各个附图描述本发明的绝缘状态检测装置的具 体示例性实施例。
    <系统构造实例>
    <整体构造和操作概述>
    图1示出安装于车辆上的绝缘状态检测装置10及其外围电路的构造。例如,图1所示的系统安装于诸如电动车辆或包括发动机和电动机作为驱动源的混合动力车辆的车辆上。
    例如,车载直流高压电源50输出大约200V的高压直流电力。从车载直流高压电源50输出的电力能够驱动产生车辆推进力的电动机。
    接地电极103与车载直流高压电源50的输出的正极侧电力线111彼此电气绝缘。此外,接地电极103与车载直流高压电源50的输出的负极侧电力线112彼此电气绝缘。接地电极103对应于诸如车辆的车体的接地部分。这里,接地电极103与正极侧电力线111之间的绝缘状态表示为接地故障电阻RLp。此外,接地电极103与负极侧电力线112之间的绝缘状态表示为接地故障电阻RLn。
    此外,为了减少共模噪声,Y电容器101连接在接地电极103与正极侧电力线111之间,并且Y电容器102连接在接地电极103与负极侧电力线112之间,如图1所示。
    在本实施例中,若有必要,绝缘状态检测装置10作为传感器配备于车辆上,以在任意时间监控车辆的绝缘状态?;痪浠八?,绝缘状态检测装置10用于检测在车载直流高压电源50的输出中的接地故障电阻RLp、RLn,并且掌握绝缘状态。
    因此,如图1所示,绝缘状态检测装置10的正极侧输入端子13和负极侧输入端子14分别连接到正极侧电力线111和负极侧电力线112。此外,绝缘状态检测装置10的接地电极15连接到接地电极103。
    绝缘状态检测装置10自身可以基于接地故障电阻的测量结果来识别接地故障电阻的异常的存在或不存在。然而,在本实施例中,主ECU(电子控制单元)40基于车辆的各种信息和情况对接地故障电阻的异常存在或不存在进行最终判定。
    因此,绝缘状态检测装置10的输出连接器21的输出经由车载通信线45连接到主ECU40,以使得能够在绝缘状态检测装置10与主ECU40之间数据通信。
    如在稍后所述,绝缘状态检测装置10能够将接地故障电阻的信息作为测量结果定期地传输到主ECU40。此外,绝缘状态检测装置10能够将接地故障信息ID连同接地故障电阻值一起传输。这里,接地故障信息ID表示相对应的接地故障电阻值的测量定时。此外,绝缘状态检测装置10还能够将表示其自身状态的各种状态信息传输到主ECU40。
    <绝缘状态检测装置10的构造实例>
    如图1所示,作为快速电容器操作的检测电容器C1设置于绝缘状态检测装置10的电路上。此外,五个开关元件S1至S5设置于检测电容器C1的周边,以控制检测电容器C1的充电和放电??卦1至S5中的每个开关都是能够在绝缘信号的控制下切换触点打开/关闭(开/关)状态的开关(例如,诸如光MOSFET(photo MOSFET))。
    开关元件S1具有经由配线31连接到正极侧输入端子13的一端和连接到配线33的另一端??卦2具有经由配线32连接到负极侧输入端子14的一端和连接到配线34的另一端。
    开关元件S3具有连接到配线33的一端和连接到配线35的另一端??卦4具有连接到配线34的一端和经由电阻器R4连接到接 地电极15的另一端。
    检测电容器C1的负极侧端子连接到配线34。检测电容器C1的正极侧端子经由由二极管D0和电阻器R1构成的串联电路连接到配线33。此外,检测电容器C1的正极侧端子经由由二极管D1和电阻器R6构成的串联电路连接到配线33。
    开关元件S5具有连接到二极管D1的阴极的一端和经由电阻器R5连接到接地电极15的另一端。配线35经由电阻器R3连接到接地电极15。
    微型计算机(CPU)11通过执行预先安装的程序来执行绝缘状态检测装置10所需的各种控制。具体地,微型计算机(CPU)11通过单独地控制开关元件S1至S5来控制检测电容器C1的充电和放电。此外,微型计算机(CPU)11经由配线36输入与检测电容器C1的充电电压对应的模拟电平,并且基于所输入的电平进行计算,从而掌握接地故障电阻RLp和RLn。
    点火信号IGS和外部控制信号CON分别施加于绝缘状态检测装置10的输入端子22、23。点火信号IGS是表示车辆点火开关的开/关状态的电信号。必要时,当其它装置控制绝缘状态检测装置10时,能够使用外部控制信号CON。点火信号IGS和外部控制信号CON经由输入电路(I/F)20施加于微型计算机11的输入端口。
    微型计算机11具有内置串行通信接口。串行通信中使用的微型计算机11的信号线连接到输出连接器21。因此,微型计算机11能够执行与主ECU40的数据通信。
    <接地故障电阻的测量>
    <检测电容器(快速电容器)C1的充电/放电说明>
    <切换定时>
    图8示出在测量期间的开关元件S1至S5的切换定时的具体实例?;痪浠八?,当执行接地故障电阻RLp和RLn的测量时,微型计算机11根据图8所示的基本测量周期排程来控制开关元件S1至S5的开/关,并且获取接地故障电阻计算所需的测量值。
    图8所示的基本测量周期由“V0充电”、“测量”、“放电”、“Vc1-充电”、“测量”、“放电”、“V0充电”、“测量”、“放电”、“Vc1+充电”、“测量”和“放电”的连续区间组成。
    在时刻t1至t2的“V0充电”区间中,开关元件S1和S2导通(触点闭合)并且其它开关元件断开(触点打开)。在时刻t2至t3的“测量”区间中,开关元件S3和S4导通并且其它开关元件断开。
    在时刻t3至t4的“放电”区间中,开关元件S4和S5导通并且其它开关元件断开。在时刻t4至t5的“Vc1-充电”区间中,开关元件S1和S4导通并且其它开关元件断开。
    时刻t5至t6的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相同。此外,时刻t6至t7的“放电”区间与时刻t3至t4的“放电”区间相同。时刻t7至t8的“V0充电”区间与时刻t1至t2的“V0充电”区间相同。随后时刻t8至t9的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相同。此外,时刻t9至t10的“充电”区间与时刻t3至t4的“充电”区间相同。
    在时刻t10至t11的“Vc1+充电”区间中,开关元件S2和S3导通并且其它开关元件断开。时刻t11至t12的“测量”区间与时刻t2至t3的“测量”区间相同。此外,时刻t12至t13的“放电”区间与时刻t3至t4的“放电”区间相同。
    <测量周期的每个区间中的通电路径和操作>
    “V0充电”区间:
    由于开关元件S1的触点闭合,所以电流从正极侧电力线111经过正极侧输入端子13、配线31、开关元件S1、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。此外,因为开关元件S2的触点闭合,所以电流从检测电容器C1的负极侧端子经过配线34、开关元件S2、配线32和负极侧输入端子14流到负极侧电力线112。因此,电荷通过电流充电到检测电容器C1。
    “测量”区间:
    由于开关元件S4的触点闭合,所以检测电容器C1的负极侧端子经由电阻器R4连接到接地电极15。此外,因为开关元件S3的触点闭合,所以检测电容器C1的正极侧端子经由二极管D1、电阻器R6、开关元件S3、配线35、输入电路20和配线36连接到微型计算机11的模拟输入端口。因此,微型计算机11能够检测与检测电容器C1的充电电压成比例的模拟电平。
    “放电”区间:
    因为开关元件S4的触点闭合,所以检测电容器C1的负极侧端子经由电阻器R4连接到接地电极15。此外,因为开关元件S5的触点闭合,所以检测电容器C1的正极侧端子经由二极管D1、开关元件S5和电阻器R5连接到接地电极15。因此,蓄积于检测电容器C1中的电荷放电。
    “Vc1-充电”区间:
    由于开关元件S1的触点闭合,所以电流从正极侧电力线111经过正极侧输入端子13、配线31、开关元件S1、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。此外,由于开关元件S4的触点闭合,所以电流从检测电容器C1的负极侧端子经过开关元件S4、电阻器R4、接地电极15、接地电极103和接地故障电阻RLn流到负极侧电 力线112。电荷通过电流充电到检测电容器C1。此时充电电压是反映接地故障电阻RLn的影响的结果。
    “Vc1+充电”区间:
    由于开关元件S3的触点闭合,所以电流从正极侧电力线111经过接地故障电阻RLp、接地电极103、接地电极15、电阻器R3、开关元件S3、二极管D0和电阻器R1流到检测电容器C1的正极侧端子。此外,由于开关元件S2的触点闭合,所以电流从检测电容器C1的负极端子经过配线34、开关元件S2、配线32和负极侧输入端子14流到负极侧电力线112。电荷通过电流充电到检测电容器C1。此时充电电压是反映接地故障电阻RLp的影响的结果。
    <基本接地故障电阻的测量操作>
    对于图1所示绝缘状态检测装置10的操作,基本上建立了以下关系。
    (RLp+RLn)/(RLp×RLn)={(Vc1+)+(Vc1-)}/Vc1
    这里,
    Vc1:根据车载直流高压电源50的输出电压的检测电容器C1的充电电压
    Vc1-:受负极侧接地故障电阻RLn影响的检测电容器C1的充电电压
    Vc1+:受正极侧接地故障电阻RLp影响的检测电容器C1的充电电压
    RLp,RLn:每个接地故障电阻的电阻值
    因此,微型计算机11能够从在每个状态下输入到模拟输入端口(A/D1)的信号电平掌握充电电压“Vc1”、“Vc1-”和“Vc1+”中的每个,并且基于上述关系来计算接地故障电阻RLp、RLn。
    <影响接地故障电阻测量的事件的具体实例>
    (1)例如,在诸如从车载直流高压电源50输出的电源电压异常高的情形、电源电压异常低的情形或电源电压变化大的情形的情况下,测量接地故障电阻的环境与正常的环境不同。因此,存在不能获得可靠的接地故障电阻值的可能性。例如,认为这样的情况是在车载直流高压电源50从车辆外部充电、暂时施加大负载或操作特殊装置等的情况下发生。
    (2)由于当在绝缘状态检测装置10中发生故障或异常操作时引起测量值异常,所以不能够检测到正确的接地故障电阻。例如,在诸如开关元件S1至S5的装置发生故障、微型计算机11的A/D转换功能发生故障、微型计算机11发生异常操作和检测电容器C1劣化等的情况下,不能够获得可靠的接地故障电阻。
    (3)此外,例如,考虑当操作每个车载装置时接地故障电阻暂时降低的可能性。此外,也考虑接地故障电阻随天气(例如,诸如降雨)的变化或者温度或湿度的变化等而暂时变化的可能性。
    <用于提高接地故障电阻诊断的可靠性的控制>
    绝缘状态检测装置10自身能够掌握其自己的故障和劣化,或检测到从车载直流高压电源50输出的电压的异常。因此,在那时,能够停止接地故障电阻的测量或将异常的发生通知给外部。
    同时,主ECU40利用从绝缘状态检测装置10接收到的接地故障电阻的信息对于接地故障电阻的异常存在与否执行最终诊断。由于主ECU40能够掌握除了能够通过绝缘状态检测装置10获得的信息之外的车辆的各种情况,所以能够高精度地作出接地故障电阻的诊断。
    然而,由于主ECU40和绝缘状态检测装置10以独立的定时操作,所以存在在接地故障电阻的诊断中发生问题的可能性。例如,即使当 在绝缘状态检测装置10停止测量接地故障电阻的状态下过去测量的接地故障电阻的旧数据正在传输时,也存在主ECU40将所接收数据误认为是接地故障电阻的最新数据。由于该原因,当实际测量定时从由主ECU40掌握的测量定时偏离时,诊断的可靠性降低。
    因此,如在稍后所述地,图1所示的绝缘状态检测装置10将接地故障信息ID(表示实际测量定时)连同接地故障电阻的数据一起传输到主ECU40。结果,主ECU40能够掌握接地故障电阻的实际测量定时,并且因此能够提高诊断的可靠性。
    <绝缘状态检测装置10中的控制操作>
    <微型计算机11的处理内容>
    图2示出图1所示的绝缘状态检测装置的控制操作的主要流程。此外,图3示出图1所示的绝缘状态检测装置中的接地故障信息ID初始化处理?;痪浠八?,微型计算机11执行图2和图3所示的处理。此外,图3所示的处理以定期的时间间隔重复执行。
    当绝缘状态检测装置10的电力接通时,微型计算机11执行预定初始化处理并且然后开始执行图2中从步骤S11起的处理。在步骤S11中,微型计算机11通过参照分配给内部存储器的“测量禁止标志”的状态来识别是否禁止测量。当识别不禁止测量时,所述处理进行到下一个步骤S12。此外,当识别禁止测量时,所述处理进行到步骤S21。
    在步骤S12中,微型计算机11执行电压测量排程?;痪浠八?,在图8所示的定时控制开关元件S1至S5中的每个开关的同时,微型计算机11测量检测电容器C1的电压(V0、Vc1-、Vc1+)。
    在步骤S13中,微型计算机11识别从车载直流高压电源50输出的电源电压(高电压)的异常的存在或不存在。具体地,微型计算机11通过将在步骤S12中测量的电压V0与预定阈值进行比较来识别异 常的存在或不存在。当识别高电压的异常存在时,所述处理进行到步骤S14。此外,当识别高电压的异常不存在时,所述处理进行到步骤S15。
    在步骤S14中,微型计算机11处于待命状态,同时继续步骤S12中的测量操作,直至高电压返回到正常。
    在步骤S15中,微型计算机11识别绝缘状态检测装置10中故障或劣化的存在或不存在。实际上,通过将当执行步骤S12时在每个定时所测量到的电压与预定阈值进行比较,微型计算机能够检测开关元件S1至S5等的故障、检测电容器C1的劣化等。当检测到故障时,处理进行到步骤S16。当未检测到故障时,所述处理进行到步骤S17。
    在步骤S16中,微型计算机11设定“测量禁止标志”以将测量状态切换为测量禁止状态,并且使所述处理进行到步骤S21。
    在步骤S17中,微型计算机11识别用于接地故障电阻的计算所需的所有测量值(V0、Vc1-、Vc1+)的获取是否完成。当检测到获取完成时,所述处理进行到步骤S18。当检测到获取未完成时,所述处理进行到步骤S21。
    在步骤S18中,微型计算机11通过将所获取的最新测量值(V0、Vc1-、Vc1+)代入预定计算公式中来计算接地故障电阻值。
    在步骤S19中,微型计算机11通过将在步骤S18中计算的接地故障电阻值与预定阈值进行比较来识别接地故障电阻的异常存在或不存在。
    在步骤S19中,微型计算机11更新表示接地故障电阻测量定时的“接地故障信息ID”值?;痪浠八?,通过将“+1”加到更新前的“接 地故障信息ID”值所获得的结果设定为更新后的“接地故障信息ID”值。在本实施例中,分配7位存储器以表示“接地故障信息ID”。因此,“接地故障信息ID”能够由在十进制数值中的范围从0到127的值表示。当在“接地故障信息ID”值为127的状态下执行步骤S20时,“接地故障信息ID”的值更新并且返回到“0”。此外,每当执行步骤S20时,“接地故障信息ID”值以1,2,3,4,…的方式变化。
    在步骤S21中,微型计算机11识别是否已经经过预先定义的某个时间段。当识别已经经过该某个时间段时,所述处理进行到步骤S22。在其它定时,处理返回到步骤S11。一秒能够定义为某个时间段的具体实例?;痪浠八?,每当经过一秒时,定期地执行下一个步骤S22。
    在步骤S22中,微型计算机11使用内置串行通信接口与主ECU40进行数据通信。这里,待传输的数据包括:在步骤S18中最后计算的接地故障电阻值、在步骤S20中最后更新的“接地故障信息ID”和状态信息。作为状态信息,能够包括在步骤S13中检测到的高电压的异常存在或不存在、与在步骤S15中检测到的每个部分的故障发生有关的信息或者与“测量禁止标志”有关的信息等。
    同时,在定期执行的图3中的步骤S31中,微型计算机11通过参照点火信号IGS来识别是否点火开关之后立即从断开状态切换到导通状态。当识别到点火开关切换为导通状态时,所述处理进行到S32。在其它定时,所述处理进行到步骤S33。
    在步骤S32中,微型计算机11重置上述“测量禁止标志”,以释放测量禁止状态,并且然后所述处理进行到步骤S37。
    在步骤S33中,微型计算机11识别预定的“测量禁止事件”是否发生。在识别到预定的“测量禁止事件”发生之后,所述处理立即进行到步骤S34。在其它定时,所述处理进行到步骤S35。
    实际上,例如,当满足以下条件中的任意一个时,微型计算机11认为“测量禁止事件”发生。
    (1)当由微型计算机11掌握的绝缘状态检测装置10的状态处于与“测量禁止事件”对应的情况下时。
    (2)当通过外部控制信号CON的状态切换从外部接收到“测量禁止”指令时。
    (3)当微型计算机11通过微型计算机11与主ECU40之间的通信从主ECU40接收到“测量禁止”命令时。
    在步骤S34中,微型计算机11设定上述“测量禁止标志”,以使测量状态切换为测量禁止状态。此外,初始值存储于保持待传输数据的接地故障电阻值RL的缓存器中。然后,所述处理进行到步骤S37。
    在步骤S35中,微型计算机11识别预定的“测量重启事件”是否发生。在识别到预定“测量重启事件”发生之后,所述处理立即进行到步骤S36。在其它定时,图3所示的处理结束。
    在步骤S36中,微型计算机11重置上述“测量禁止标志”,以释放测量禁止状态,并且然后所述处理进行到步骤S37。
    在步骤S37中,微型计算机11将初始值代入到“接地故障信息ID”。在本实施例中,初始值设置为“0”。
    <操作的具体实例>
    <操作实例(1)>
    图4示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(1)。
    在操作实例(1)中,假设绝缘状态检测装置10的操作根据在图3的步骤S33中检测到的测量禁止事件和在图3的步骤S35中检测到的测量重启事件而变化?;痪浠八?,图4中所示的操作信号从“运行”切换到“停止”表示测量禁止事件的发生,操作信号从“停止”切换到“运行”表示测量重启事件的发生。
    因为测量禁止事件在图4所示的时间段T1处还未发生,所以执行测量排程,并且测量上述电压(V0、Vc1-、Vc1+)。这里,图4中的“VC1P”和“VC1N”分别对应于上述电压“Vc1+”和“Vc1-”。
    在图4的步骤S211中,微型计算机11基于(图2中的步骤S18)刚好之前测量的电压(V0、Vc1-、Vc1+)来计算最新接地故障电阻值(RL6:假设为第六个值)。
    此外,当在测量禁止事件发生之前达到预定定时时,微型计算机11在下一个步骤S213中将最终测量结果的数据传输到主ECU40。在执行步骤S211、S212之前,传输第五个测量的接地故障电阻值(RL5)以及与接地故障电阻值(RL5)的测量定时对应的接地故障信息ID(ID:5)。此外,作为状态信息的一部分,也传输“操作信息运行=0”,即,表示除测量禁止状态之外的状态(操作信号=“运行”状态)的信息。
    当测量禁止事件发生时,如在图4所示的时间段T2中,在检测电容器C1放电之后,测量排程的处理处于停止状态。此外,微型计算机11将接地故障信息ID和接地故障电阻值重置为初始值(图3中步骤S33-S34-S37)。
    当在时间段T2中达到传输数据的定时时,在步骤S214中微型计算机11传输接地故障电阻值(初始值)、接地故障信息ID和状态信息。因为在这种情况下的接地故障信息ID的内容由于测量禁止事件发 生而重置为初始值,所以接地故障信息ID为初始值“0”。
    此外,因为当测量禁止的同时图2中的步骤S20未执行,所以时间段T2中的接地故障信息ID的内容未改变,而是保持为初始值。此外,因为当测量禁止的同时图2中的步骤S18未执行,所以待输出的接地故障电阻值未改变,而是保持为初始值。
    随着测量重启事件发生并且进行从时间段T2转移到时间段T3,测量排程的处理再次开始,如图4所示。然后,当用于计算所需电压(V0、Vc1-、Vc1+)的测量值彼此一致(图2中的步骤S18)时,在步骤S215中微型计算机11计算最新接地故障电阻值(RL1)。
    此外,在计算接地故障电阻值之后,接地故障信息ID的内容从作为初始值的“0”更新成“1”(步骤S20)。当在这样的更新之后达到预定定时时,在步骤S217中微型计算机11传输数据。该数据包括最后计算的接地故障电阻值(RL1)、当前接地故障信息ID(ID=1)和状态信息。
    <操作实例(2)>
    图5示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(2)。
    在操作实例(2)中,假设在绝缘状态检测装置10中发生开关元件S1至S5等的故障。具体地,在图5所示的实例中,开关元件S1至S5的状态在时间段T1期间为正常,但是在时间段T中检测到故障发生(图2中的步骤S15)。
    如图5所示,在未发生故障的时间段T1中,执行测量排程的处理,在步骤S221中计算最新接地故障电阻值,并且在步骤S223中更新接地故障信息ID的内容。此外,在步骤S223中,传输包括接地故障电阻值(RL6)和接地故障信息ID(ID=6)的数据。
    然后,当检测到故障发生时,如在图5的时间段T2中,测量排程的处理停止。此外,接地故障电阻值的计算处理也停止,并且接地故障信息ID的更新也停止。这里,每当已经经过预定时间时,最后更新的数据通过微型计算机11传输。
    例如,在图5所示的全部步骤S224、S225、S226中,步骤S221中计算的第六值RL6作为接地故障电阻值进行传输,并且相同值(ID=6)作为接地故障信息ID进行传输。此外,表示故障位置的开关信息(SW=1)作为状态信息的一部分进行传输??匦畔ⅲ⊿W=1)表示开关元件S1至S5为异常,而开关信息(SW=0)表示开关元件S1至S5为正常。
    具体地,因为在图2所示的步骤S16中设置测量禁止标志之后不执行步骤S12,所以测量排程的处理停止。此外,因为图2所示的步骤S18未执行,所以接地故障电阻值的计算停止。此外,因为步骤S20未执行,所以接地故障信息ID的更新停止。
    <操作实例(3)>
    图6示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作实例(3)。
    在操作实例(3)中,因为暂时异常状态发生,所以假设所述处理的执行处于暂时待命状态。具体地,假设在从车载直流高压电源50输出的高电压中发生异常。
    在图6所示实例中,当在时间段T1中测量检测电容器C1的电压V0时,检测到正常电压,而在时间段T2中检测到异常电压。当这样的电压异常发生时,所述处理从图2所示的步骤S13进行到步骤S14,并且处于待命状态。
    在图6所示的实例中,在每个时间段T2、T3、T4中都检测到电压异常,并且在时间段T5中电压返回到正常电压。因此,测量操作在时间段T2、T3、T4中处于待命状态并且从时间段T5重新开始。
    此外,当测量操作处于待命状态时,如在时间段T2、T3、T4中,电阻值的计算处理暂时停止,并且接地故障信息ID的更新也停止。虽然每当已经经过某个时间段时执行数据传输,但是待传输的数据(接地故障电阻值RL和接地故障信息ID)的内容在待命状态期间未变化。
    当测量电压V0返回到正常状态时,测量操作重新开始,而后用于接地故障电阻值的计算所需的测量值彼此一致,接地故障电阻值的计算处理再次执行(步骤S231)。此外,在接地故障电阻值的计算处理执行之后,更新接地故障信息ID(步骤S232)。然后,当达到数据传输定时时,传输最后计算的接地故障电阻值(RL7)和已更新的接地故障信息ID(ID=7)(步骤S233)。
    <接地故障信息ID的状态转移的说明>
    图7示出图1所示的绝缘状态检测装置的操作状态的变化。
    如图7所示,当加电复位事件(事件0)发生时,所述处理进行到接地检测功能的启动状态(状态0)。此时,接地故障信息ID根据事件(事件0)重置为初始值(0)。实际上,当点火开关接通时,执行图3所示的步骤S31-S32-S37,并且因此重置接地故障信息ID。
    此外,当使接地检测功能从启动状态切换到停止状态的事件(事件1)发生时,所述处理进行到接地检测功能的停止状态(状态1)。此外,接地故障信息ID根据事件(事件1)重置为初始值(0)。实际上,当在图3所示的步骤S33中检测到测量禁止事件发生时,执行步骤S34至S37,因此重置接地故障信息ID。
    此外,当使接地检测功能从停止状态切换到启动状态的事件(事件2)发生时,所述处理返回到接地检测功能的启动状态(状态0)。此外,接地故障信息ID根据事件(事件2)重置为初始值(0)。实际上,当在图3所示的步骤S35中检测到测量重启事件的发生时,执行步骤S36和S37,因此重置接地故障信息ID。
    此外,在接地检测功能的启动状态(状态0)中,接地故障信息ID的值根据接地故障电阻的计算处理的执行以1,2,3,…,127,1,2,…的方式进行更新。
    <主ECU40的操作实例>
    图9示出图1所示的主ECU40的操作实例。具体地,当主ECU40执行接地检测处理时,执行图9所示的处理。以下描述图9所示的操作。
    在步骤S101中,主ECU40识别用于测量接地故障电阻的装置是否存在。具体地,如图1所示,绝缘状态检测装置10连接到主ECU40,并且识别是否能够允许与绝缘状态检测装置10的数据通信。
    在步骤S102中,例如,主ECU40通过参照从绝缘状态检测装置10传输的状态信息来识别是否能够检测到接地故障电阻。当判定能够检测到接地故障电阻时,所述处理进行到下一个步骤S103。
    在步骤S103中,主ECU40通过数据通信获取与从绝缘状态检测装置10传输的最新接地故障电阻值有关的信息。此时,主ECU40能够将上述接地故障信息ID的值和状态信息连同接地故障电阻值一起接收。
    在步骤S104中,主ECU40获得与能够在车辆上获取的车辆状态有关的各种参数的信息,并且识别所述情况是否适合于接地故障电阻 值的判定处理。所述参数包括从绝缘状态检测装置10接收到的接地故障信息ID。例如,当从接地故障信息ID的值能够识别出已经从由主ECU40接收到的接地故障电阻值的计算定时经过所述时间时,接地故障电阻值的可靠性被认为是低的,并且因此主ECU40可判定所述情况不适合于接地故障电阻值的判定处理。
    这里,例如,表示绝缘状态检测装置10侧的定时的接地故障信息ID的值与主ECU40侧的定时之间的同步能够如下进行。
    (1)主ECU40参照点火开关接通的定时来掌握与接地故障信息ID的值相对应的定时。
    (2)主ECU40将用于生成图7所示的事件(事件1、事件2)的命令或控制信号(CON)施加到绝缘状态检测装置10,并且参照所述定时进行同步。
    (3)主ECU40从绝缘状态检测装置10重复地接收数据并且通过监控所接收到的接地故障信息ID的值的变化来掌握所述定时。
    当识别到所述情况适合于接地故障电阻值的判定处理时,在下一个步骤S105中主ECU40执行对于接地故障电阻的判定。具体地,通过将从绝缘状态检测装置10接收的接地故障电阻值与预定阈值进行比较来识别绝缘电阻是否降低。
    例如,当在步骤S105中检测到绝缘电阻降低时,在步骤S106中主ECU40识别接地故障状态并且输出报警或显示异常的发生。当在步骤S105中识别未产生绝缘电阻降低时,在步骤S107中主ECU40将目前情况认为是正常状态并且显示表示情况正常的信息。
    <补充说明>
    (1)图1所示的绝缘状态检测装置1包括:正极侧输入端子(13)和负极侧输入端子(14),该正极侧输入端子(13)和负极侧输入端子(14)分别连接到预定的高压直流电源(50)的输出的正极侧电力线(111)和负极侧电力线(112);和接地电极(15)。绝缘状态检测装置10构造成:基于快速电容器(C1)的充电电压,来掌握在接地电极与正极侧电力线之间和在接地电极与负极侧电力线之间的绝缘状态。此外,如图2所示,绝缘状态检测装置10包括:接地故障电阻值计算单元(S18),该接地故障电阻值计算单元(S18)适于:基于与快速电容器的充电电压相关的测量值,来计算在接地电极与正极侧电力线之间和在接地电极与负极侧电力线之间的绝缘电阻值;测量状态识别单元(S11、S13、S15),该测量状态识别单元(S11,S13,S15)适于识别与影响测量值的至少一个测量条件有关的异常的存在或不存在;定时信息生成单元(S20),该定时信息生成单元(S20)适于生成定时信息(接地故障信息ID),每当接地故障电阻值计算单元生成新的绝缘电阻值时,该定时信息生成单元(S20)利用预定值自动更新定时信息的值,并且将测量状态识别单元的识别状态反映在定时信息的值上;以及信息传输单元(S22),该信息传输单元(S22)适于将由接地故障电阻值计算单元计算的绝缘电阻值和由定时信息生成单元生成的定时信息传输到主控制装置。
    (2)此外,如图3和图4所示,当检测到预定测量禁止状态时(S33)或者当释放所述测量禁止状态时(S35),测量状态识别单元将由定时信息生成单元生成的定时信息的值初始化(S37)。此外,如图2所示,在测量禁止状态下,接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值。
    (3)此外,如图2和图5所示,当检测到预定测量异常状态时,测量状态识别单元停止更新由定时信息生成单元生成的定时信息的值并且保持相同值,并且在测量异常状态下,接地故障电阻值计算单元 停止计算新的绝缘电阻值。
    (4)此外,如图2和图6所示,当检测到暂时测量异常状态时,测量状态识别单元停止更新由定时信息生成单元生成的定时信息的值,并且将所述定时信息保持在相同值处,直至返回到正常状态,并且在检测到暂时测量异常状态之后,接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值,直至返回到正常状态。
    (5)此外,如图3所示,当检测到由从车辆传输的点火信号引起的复位状态时,测量状态识别单元将由定时信息生成单元生成的定时信息的值初始化。
    (6)此外,如图6所示,每当在接地故障电阻值计算单元停止计算新的绝缘电阻值的状态下经过预定时间时,信息传输单元将最后计算的绝缘电阻值的信息连同定时信息一起传输。
    (7)此外,如图2和图6所示,基于在预定条件下的快速电容器的电压的测量值,测量状态识别单元检测至少施加于正极侧电力线或负极侧电力线的电源电压的异常(S13)。

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