本發(fā)明涉及一種接地檢測裝置。

背景技術(shù)：

在下述專利文獻(xiàn)1中公開了一種接地檢測裝置，其通過能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的電路結(jié)構(gòu)，不僅能夠同時(shí)進(jìn)行非接地電路的接地檢測和非接地電路的電源電壓的檢測，而且能夠不受接地電位的影響而檢測接地。該接地檢測裝置包括：接地檢測部，其通過經(jīng)由第一中繼電路連接到正側(cè)輸出部的反相放大器以及經(jīng)由第二中繼電路連接到負(fù)側(cè)輸出部的反相放大器，在檢測信號(hào)在正側(cè)輸出部和負(fù)側(cè)輸出部疊加時(shí)，基于接地信號(hào)檢測電路的接地檢測用信號(hào)來檢測非接地電路的接地；以及電源電壓檢測部，其基于第一電源電壓檢測電路的第一電源電壓檢測信號(hào)來檢測鋰離子電池的輸出電壓。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1日本專利特開2014-17974號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

然而，在上述傳統(tǒng)的接地檢測裝置中，由于生成檢測信號(hào)的檢測用信號(hào)振蕩器的電源與處理接地檢測用信號(hào)的反相放大器和接地信號(hào)檢測電路的電源不同，因此接地檢測用信號(hào)中可能含有誤差。由此，存在由該誤差引起接地檢測精度下降的隱患。

本發(fā)明鑒于上述問題而實(shí)現(xiàn)，其目的在于提高接地檢測精度。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明中，作為接地檢測裝置的第一方案，采用了如下的方案。該接地檢測裝置包括：信號(hào)生成部，其生成接地檢測用信號(hào)；信號(hào)供給部，其將所述接地檢測用信號(hào)供給到接地檢測對象；信號(hào)處理部，其對至少包括從所述接地檢測對象獲得的所述接地檢測用信號(hào)的被檢測信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理；信號(hào)分離部，其從所述信號(hào)處理部的輸出信號(hào)中提取所述接地檢測用信號(hào)；以及接地檢測部，其基于從所述信號(hào)分離部輸出的所述接地檢測用信號(hào)，檢測在所述接地檢測對象中的接地的發(fā)生，其中，所述信號(hào)供給部和所述信號(hào)分離部由無源元件構(gòu)成，所述信號(hào)生成部和所述信號(hào)處理部構(gòu)成利用單一電源而工作的有源電路。

在本發(fā)明中，作為接地檢測裝置的第二解決方案，采用如下的方案。其中，在所述第一解決方案中，所述接地檢測對象是一對線路；針對所述一對線路而分別配設(shè)所述信號(hào)處理部；所述信號(hào)供給部向所述一對線路中的一個(gè)或兩個(gè)供給所述接地檢測用信號(hào)。

在本發(fā)明中，作為接地檢測裝置的第三解決方案，采用如下的方案。其中，在所述第二解決方案中，所述信號(hào)分離部將一對信息處理部的各個(gè)輸出信號(hào)相加來生成加法信號(hào)，并從該加法信號(hào)中提取所述接地檢測用信號(hào)。

在本發(fā)明中，作為接地檢測裝置的第四解決方案，采用如下的方案。其中，在所述第二或第三解決方案中，所述一對線路是連接到車輛電池的各端子的一對傳送線路，所述一對信號(hào)處理部是對從所述一對傳送線路輸入的所述車輛電池的端子間電壓進(jìn)行分壓并緩沖的放大電路。

在本發(fā)明中，作為接地檢測裝置的第五解決方案，采用了如下的方案。其中，在所述第四解決方案中還包括第二信號(hào)處理部，其從一對所述信號(hào)處理部的輸出信號(hào)中去除所述接地檢測用信號(hào)并將差分放大；以及電壓檢測部，其基于所述第二信號(hào)處理部的輸出，對上述車輛電池的端子間電壓進(jìn)行檢測。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，信號(hào)供給部和信號(hào)分離部由無源元件構(gòu)成，信號(hào)生成部和信號(hào)處理部構(gòu)成利用單一電源而工作的有源電路，因此信號(hào)供給部、信號(hào)分離部、信號(hào)生成部以及信號(hào)處理部全部利用單一電源而工作。由此，根據(jù)本發(fā)明，由于不使用不同的電源，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠提高接地檢測精度。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的接地檢測裝置a的整體構(gòu)成的電路圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的接地檢測用信號(hào)的阻抗等效電路。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖，對本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行說明。

如圖1所示，本實(shí)施方式的接地檢測裝置a配設(shè)在用于監(jiān)視車輛主體所配備的電池b(車輛電池)的狀態(tài)的電池ecu內(nèi)，并以連接電池b和電池ecu的一對高壓傳送線路為接地檢測對象。所述一對高壓傳送線路是如圖所示的連接電池b的正極端子與電池ecu的第一傳送線路sp，以及連接電池b的負(fù)極端子與電池ecu的第二傳送線路sn。

如圖所示，該接地檢測裝置a包括一對分壓電路1p、1n、加法電路2、bpf3、mpu4、電壓轉(zhuǎn)換電路5、一對耦合電路6p、6n以及差分放大器7。此外，該接地檢測裝置a通過電源電壓為預(yù)定的正電位(+vcc)的單一電源e而工作。

如圖所示，一對分壓電路1p、1n是使用運(yùn)算放大器(有源元件)的反相放大器，由多個(gè)電阻器、運(yùn)算放大器以及電容器構(gòu)成。該一對分壓電路1p、1n具有完全相同的電路構(gòu)成。此外，在該一對分壓電路1p、1n當(dāng)中，第一傳送線路sp作為輸入與一個(gè)分壓電路1p連接，而第二傳送線路sn作為輸入與另一個(gè)分壓電路1n連接。

此外，如圖所示，對于一個(gè)分壓電路1p，運(yùn)算放大器的輸入電阻是多個(gè)電阻器的串聯(lián)連接電路，對由第一傳送線路sp輸入的第一輸入信號(hào)v1進(jìn)行分壓，并緩沖然后輸出。對于另一個(gè)分壓電路1n，與上述一個(gè)分壓電路1p相同，運(yùn)算放大器的輸入電阻是多個(gè)電阻器的串聯(lián)連接電路，對由第二傳送線路sn輸入的第二輸入信號(hào)v2進(jìn)行分壓，并緩沖然后輸出。

此外，一對分壓電路1p、1n由于以與運(yùn)算放大器的反饋電阻并聯(lián)的方式插入有電容器，因此還起到低通濾波器的作用。即，一對分壓電路1p、1n還具有去除混入第一輸入信號(hào)v1及第二輸入信號(hào)v2中的噪聲干擾的濾波功能。進(jìn)一步地，在這樣的一對分壓電路1p、1n中，作為有源元件的運(yùn)算放大器利用電源e而工作。這樣的一對分壓電路1p、1n是與電池b的正極端子以及負(fù)極端子對應(yīng)的，即針對一對高壓傳送線路(第一傳送線路sp以及第二傳送線路sn)而分別配設(shè)的、本實(shí)施方式中的信號(hào)處理部。

加法電路2是使用作為無源元件的電阻器將一個(gè)分壓電路1p的輸出與另一個(gè)分壓電路1n的輸出相加的電阻加法器。該加法電路2生成將一個(gè)分壓電路1p的輸出信號(hào)與另一個(gè)分壓電路1n的輸出信號(hào)相加而得的加法信號(hào)，并將該加法信號(hào)輸出至bpf3。

bpf3是僅使預(yù)定頻帶的信號(hào)通過的lcr濾波器，通過將作為無源元件的線圈(l)、電容器(c)以及電阻器(r)組合來示出帶通特性。該bpf3從由上述加法電路2輸入的加法信號(hào)，即從一對分壓電路1p、1n的輸出信號(hào)，提取接地檢測用信號(hào)并輸出至mpu4。應(yīng)予說明，該bpf3以及上述加法電路2是本實(shí)施方式中的信號(hào)分離部，具有阻抗zbpf。稍后將詳細(xì)說明上述接地檢測用信號(hào)。

mpu4是集成了各種接口電路、存儲(chǔ)電路以及運(yùn)算電路等的集成電路，通過執(zhí)行預(yù)先存儲(chǔ)在內(nèi)部的監(jiān)視程序來發(fā)揮各種功能。該mpu4作為基于上述監(jiān)視程序而通過軟件和硬件來實(shí)現(xiàn)的功能部件，如圖所示，包括接地檢測部4a、電壓檢測部4b以及基準(zhǔn)信號(hào)生成器4c。此外，該mpu4利用上述電源e而工作。

接地檢測部4a是如下的功能部件，其基于經(jīng)由上述一對分壓電路1p、1n、加法電路2以及bpf3而輸入至mpu4的接地檢測用信號(hào)的振幅(電平)，來檢測作為接地檢測對象的第一傳送線路sp和第二傳送線路sn是否發(fā)生接地，稍后將詳細(xì)說明。電壓檢測部4b是基于從差分放大器7輸入的監(jiān)視信號(hào)，對電池b的充電狀態(tài)和/或異常的發(fā)生進(jìn)行檢測的功能部件。

基準(zhǔn)信號(hào)生成器4c是本實(shí)施方式的信號(hào)生成部，是用于生成作為上述接地檢測用信號(hào)的來源的基準(zhǔn)信號(hào)的方波發(fā)生器。該基準(zhǔn)信號(hào)是以比電源e的電源電壓低的電壓為振幅同時(shí)占空比為50％，并且重復(fù)頻率被設(shè)定為預(yù)定頻率的數(shù)字信號(hào)?；鶞?zhǔn)信號(hào)生成器4c將這樣的基準(zhǔn)信號(hào)(數(shù)字信號(hào))輸出到電壓轉(zhuǎn)換電路5。電壓轉(zhuǎn)換電路5是利用上述電源e而工作的有源電路，將上述基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，變?yōu)橐噪娫磂的電源電壓為振幅的基準(zhǔn)信號(hào)(數(shù)字信號(hào))。該電壓轉(zhuǎn)換電路5將電壓轉(zhuǎn)換后的基準(zhǔn)信號(hào)(數(shù)字信號(hào))輸出至一對耦合電路6p、6n。

如圖所示，一對耦合電路6p、6n是由作為無源元件的電阻器與電容器構(gòu)成的串并聯(lián)電路。該一對耦合電路6p、6n具有完全相同的電路構(gòu)成。即，一對耦合電路6p、6n各自是由串聯(lián)連接的多個(gè)電阻器和與該電阻器并聯(lián)連接的多個(gè)電容器構(gòu)成的無源電路，一對耦合電路6p、6n的一端與上述電壓轉(zhuǎn)換電路5的輸出共同連接。這樣的一對耦合電路6p、6n以及上述電壓轉(zhuǎn)換電路5是本實(shí)施方式中的信號(hào)供給部。

在這樣的一對耦合電路6p、6n當(dāng)中，一個(gè)耦合電路6p的另一端與一個(gè)分壓電路1p的輸入端kp，即電池ecu中的第一傳送線路sp的接點(diǎn)相連。此外，另一個(gè)耦合電路6n的另一端與另一個(gè)分壓電路1n的輸入端kn，即電池ecu中的第二傳送線路sn的接點(diǎn)相連。

從電壓轉(zhuǎn)換電路5輸入至一個(gè)耦合電路6p的基準(zhǔn)信號(hào)(數(shù)字信號(hào))被一個(gè)耦合電路6p的阻抗以及連接到第一傳送線路sp的接點(diǎn)的其他電路的阻抗分壓，作為上述接地檢測用信號(hào)而供給至一個(gè)分壓電路1p的輸入端。此外，從電壓轉(zhuǎn)換電路5輸入至另一個(gè)耦合電路6n的基準(zhǔn)信號(hào)(數(shù)字信號(hào))被另一個(gè)耦合電路6n的阻抗以及連接到第二傳送線路sn的接點(diǎn)的其他電路的阻抗分壓，作為上述接地檢測用信號(hào)而供給至另一個(gè)分壓電路1n的輸入端。

在此，與一個(gè)耦合電路6p相關(guān)的上述其他電路的阻抗z6p，是一個(gè)分壓電路1p的阻抗z1p、第一傳送線路sp的阻抗zsp以及如電池b的內(nèi)部阻抗等的車輛主體側(cè)阻抗的合成阻抗。此外，與另一個(gè)耦合電路6n相關(guān)的上述其他電路的阻抗z6n，是另一個(gè)分壓電路1n的阻抗z1n、第二傳送線路sn的阻抗zsn以及如電池b的內(nèi)部阻抗等的車輛主體側(cè)阻抗的合成阻抗。應(yīng)予說明，若假設(shè)電池b的內(nèi)部阻抗十分低的情況下，可以認(rèn)為上述車輛本體側(cè)阻抗基本為零。

即，由一個(gè)耦合電路6p的阻抗z6p與上述其他電路的阻抗所決定的預(yù)定振幅的接地檢測用信號(hào)與電池b的正極端子的端子電壓vp疊加而成的信號(hào)作為第一輸入信號(hào)v1，被輸入至一個(gè)分壓電路1p的輸入端kp。此外，由另一個(gè)耦合電路6n的阻抗z6n與上述其他電路的阻抗所決定的預(yù)定振幅的接地檢測用信號(hào)與電池b的負(fù)極端子的端子電壓vn疊加而成的信號(hào)作為第二輸入信號(hào)v2，被輸入至另一個(gè)分壓電路1n的輸入端kn。

應(yīng)予說明，輸入至一個(gè)分壓電路1p的接地檢測用信號(hào)是用于對傳送電池b的正極端子的端子電壓vp的第一傳送線路sp的接地進(jìn)行檢測的疊加信號(hào)，而輸入至另一個(gè)分壓電路1n的接地檢測用信號(hào)是用于對傳送電池b的負(fù)極端子的端子電壓vn的第二傳送線路sn的接地進(jìn)行檢測的疊加信號(hào)。此外，上述一對分壓電路1p、1n是對第一輸入信號(hào)v1、第二輸入信號(hào)v2(被檢測信號(hào))進(jìn)行信號(hào)處理的信號(hào)處理部，其中該第一輸入信號(hào)v1、第二輸入信號(hào)v2至少包括了從第一傳送線路sp、第二傳送線路sn獲得的接地檢測用信號(hào)。

差分放大器7是從上述一對分壓電路1p、1n的輸出信號(hào)中去除接地檢測用信號(hào)并將差分(電壓差)放大的放大電路。即，該差分放大器7的輸出是對電池b的端子間電壓進(jìn)行分壓而成的電壓信號(hào)，能夠?qū)﹄姵豣的充電狀態(tài)和/或異常進(jìn)行評價(jià)。差分放大器7將這樣的電壓信號(hào)作為電池b的監(jiān)視信號(hào)輸出至mpu4。應(yīng)予說明，該差分放大器7是本實(shí)施方式中的第二信號(hào)處理部。

接下來，參照圖2詳細(xì)說明如此構(gòu)成的接地檢測裝置a的工作。

圖2是接地檢測裝置a中的接地檢測用信號(hào)的阻抗等效電路。即，在該接地檢測裝置a中，基準(zhǔn)信號(hào)生成器4c所生成的基準(zhǔn)信號(hào)由電壓轉(zhuǎn)換電路5進(jìn)行振幅轉(zhuǎn)換，經(jīng)由一個(gè)耦合電路6p被供給到一個(gè)分壓電路1p的輸入端kp，此外還經(jīng)由另一個(gè)耦合電路6n被供給到另一個(gè)分壓電路1n的輸入端kn。

在此，一個(gè)耦合電路6p的阻抗z6p與另一個(gè)耦合電路6n的阻抗z6n基本相等，第一傳送線路sp的阻抗zsp與第二傳送線路sn的阻抗zsn基本相等，一個(gè)分壓電路1p的阻抗z1p與另一個(gè)分壓電路1n的阻抗z1n基本相等，因此供給到一個(gè)輸入端kp的接地檢測用信號(hào)的振幅vp與供給到另一個(gè)輸入端kn的接地檢測用信號(hào)的振幅vn基本相等。

在第一傳送線路sp接地的情況下，第一傳送線路sp的阻抗zsp從第一傳送線路sp正常的情況改變而基本為0，第二傳送線路sn的阻抗zsn也從第二傳送線路sn正常的情況改變而基本為0。即，供給到一個(gè)輸入端kp的接地檢測用信號(hào)的振幅vp和/或供給到另一個(gè)輸入端kn的接地檢測用信號(hào)的振幅vn根據(jù)第一傳送線路sp和/或第二傳送線路sn是否發(fā)生了接地而改變。并且該改變同樣使得從bpf3輸入至mpu4的接地檢測用信號(hào)的振幅vt改變。

mpu4的接地檢測部4a基于從bpf3輸入的接地檢測用信號(hào)的振幅vt的改變，判斷第一傳送線路sp和/或第二傳送線路sn是否發(fā)生了接地。這樣，在本實(shí)施方式的接地檢測裝置a中，由于基于接地檢測用信號(hào)的振幅來判斷第一傳送線路sp和/或第二傳送線路sn是否發(fā)生了接地，因此需要盡力排除在接地檢測用信號(hào)的傳送路徑中給接地檢測用信號(hào)的振幅造成誤差(干擾)的因素(誤差因素)。

此外，在本實(shí)施方式的接地檢測裝置a中，為了排除上述誤差因素，如圖2所示，利用單一電源e來驅(qū)動(dòng)接地檢測用信號(hào)的傳送路徑中的有源電路，即，基準(zhǔn)信號(hào)生成器4c、電壓轉(zhuǎn)換電路5以及一對分壓電路1p、1n。

也就是說，現(xiàn)有技術(shù)中由于利用不同電源來驅(qū)動(dòng)mpu，基準(zhǔn)信號(hào)生成器的電源與電壓轉(zhuǎn)換電路5以及一對分壓電路1p、1n的電源不同，例如在兩個(gè)電源之間的電源電壓的變化不同成為了誤差因素。然而，在本實(shí)施方式的接地檢測裝置a中，由于使用單一電源e，能夠完全避免由電源不同而引起的誤差因素，因此能夠提高接地檢測精度。

此外，本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，例如可以考慮如下的變型例。

(1)在上述實(shí)施方式中，通過向一對輸入端kp、kn兩者供給接地檢測用信號(hào)來檢測第一傳送線路sp和第二傳送線路sn的接地的發(fā)生，但本發(fā)明不限于此。例如，也可以通過向一個(gè)輸入端kp和另一個(gè)輸入端kn中的任意一者供給接地檢測用信號(hào)，來檢測第一傳送線路sp和第二傳送線路sn中任意一者的接地的發(fā)生。

(2)在上述實(shí)施方式中，以傳送電池b的端子電壓的第一傳送線路sp及第二傳送線路sn為接地檢測對象，但本發(fā)明不限于此。本發(fā)明能夠適用于各種接地檢測對象。

(3)在上述實(shí)施方式中，在通過加法電路2將一個(gè)分壓電路1p的輸出與另一個(gè)分壓電路1n的輸出相加之后，由bpf3將接地檢測用信號(hào)分離，但本發(fā)明不限于此。例如，也可以通過刪除加法電路2并配設(shè)與一對分壓電路1p、1n相對應(yīng)的一對bpf及一對接地檢測部，來分別檢測第一傳送線路sp的接地的發(fā)生以及第二傳送線路sn的接地的發(fā)生。

附圖標(biāo)記說明

a：接地檢測裝置；b：電池(車輛電池)；sp：第一傳送線路(接地檢測對象)；sn：第二傳送線路(接地檢測對象)；1p、1n：分壓電路(信號(hào)處理部)；2：加法電路；3：bpf；4：mpu；4a：接地檢測部；4b：電壓檢測部；4c：基準(zhǔn)信號(hào)生成器(信號(hào)生成部)；5：電壓轉(zhuǎn)換電路；6p、6n：耦合電路；7：差分放大器(第二信號(hào)處理部)。