JP2004245600A - Insulation resistance detection device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁抵抗検出装置に関し、より詳細には、導電性部材に対して絶縁抵抗により電気的に絶縁される直流電源系統に対して、検出用抵抗及びカップリングコンデンサの直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗と前記カップリングコンデンサとの接続点に現れる、前記絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より駆動源として高電圧のバッテリを備えている自動車、電気自動車等の場合、そのバッテリによる感電を防止するために、車両ボディ(導電性部材)とバッテリとが電気的に絶縁された構造となっている。ところが、例えばバッテリの材質変質、付着物等が原因で、その絶縁特性が劣化して車両ボディとバッテリとが電気的に接続されてしまうという問題が生じる。これを回避するものとして絶縁抵抗検出装置がある。
【0003】
例えば、図5は従来の電気自動車の地絡検知システムの回路図を示し、この地絡検知システムAは、リレー11と抵抗12とからなり車体10と母線61との間に接続される地絡試行回路1と、バッファ40が出力する矩形波411を母線61に印加する、検出用抵抗2及びカップリングコンデンサ3と、接続点pの信号(矩形波)412を反転入力端子41に入力し、基準電圧Vrを非反転入力端子42に入力する比較器4と、発振部50を有する制御器5と、トランジスタ51と、LED制御器52と、LED53とを備え、車載バッテリ6と、走行用の交流モータ7と、入力側を母線61、62に電気接続し、出力側を交流給電線81、82、83を介して交流モータ7に電気接続したDC・ACインバータ8とを有する電気自動車に組み付けられる。(特許文献1参照)
【0004】
この地絡検知システムAにおいて、矩形波501をカップリングコンデンサ3を介して高電圧系に印可すると、抵抗(絶縁抵抗)Rに応じて矩形波501の波高値が変化するため、その波高値をアンプ4で増幅して出力し、制御器5はその出力に基づいて絶縁抵抗低下を判定する。例えば地絡(抵抗R)が発生すると、接続点pの電圧が変化し、比較器4の出力がパルス出力からHi出力に切り替わり、制御器5がパルス出力をトランジスタ51に送出し、LED制御器52がLED53を点灯させる。
【0005】
【特許文献1】
特開平10−221395号公報 (第3−5頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したシステムは単電源で構成されているため、アンプ4にノイズ等による電圧の負電圧成分が入力されてしまうと、アンプ4が誤動作または故障する可能性があった。すると、絶縁抵抗Rの絶縁特性の劣化を速やかに検出することができず、車両ボディとバッテリとの電気的接続を回避することができない可能性があった。
【0007】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、誤動作、故障を確実に防止することができる絶縁抵抗検出装置を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項1記載の絶縁抵抗検出装置は、導電性部材に対して絶縁抵抗により電気的に絶縁される直流電源系統に対して、検出用抵抗及びカップリングコンデンサの直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗と前記カップリングコンデンサとの接続点に現れる、前記絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置において、前記接続点と前記増幅手段との間に、前記電圧の負電位成分が前記増幅手段に入力されることを阻止することを特徴とする。
【0009】
上記請求項1に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、接続点に現れる絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧が負電圧成分になると、阻止手段はその負電圧成分が増幅手段に入力されることを阻止する。よって、直流電源系統においてスイッチングノイズ等が発生して接続点に現れる電位が負電圧成分となっても、阻止手段によってその負電位成分が増幅手段に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されて増幅手段が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。従って、絶縁抵抗検出装置の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置の出力に基づいて絶縁抵抗の劣化を確実に検出することができる。
【0010】
上記課題を解決するためになされた請求項2記載の発明は、請求項1に記載の絶縁抵抗検出装置において、前記接続点と前記阻止手段との間に、前記直流電源系統にて発生した異常信号に応じた前記電圧の異常電圧成分を取り除くフィルタをさらに設けることを特徴とする。
【0011】
上記請求項2に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、直流電源系統にて発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分は、フィルタによって取り除かれて阻止手段に伝達される。よって、直流電源系統に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタによって取り除かれるが、このフィルタが取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、阻止手段はその負電位成分が増幅手段に入力されることを阻止することから、フィルタが阻止手段と増幅手段の前段に設けられても、増幅手段の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る絶縁抵抗検出装置の一実施の形態を、図1〜図4の図面を参照して説明する。なお、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0013】
ここで、図1は本発明の絶縁抵抗検出装置の基本構成の一例を示す構成図であり、図2は図1中のフィルタの一例を示す回路図であり、図3は絶縁抵抗検出装置における電圧波形を示すグラフであり、図4は絶縁抵抗検出装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【0014】
図1において、車体ボディ(導電性部材)10に対して絶縁抵抗Rにより電気的に絶縁される高電圧系の直流電源系統60に対して、検出用抵抗2及びカップリングコンデンサ3の直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗2と前記カップリングコンデンサ3との接続点pに現れる、前記絶縁抵抗Rの抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、アンプ(増幅手段)4により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置30は、前記接続点pと前記アンプ4との間に、前記電圧の負電位成分が前記アンプ4に入力されることを阻止するダイオード(阻止手段)31を備える。
【0015】
なお、直流電源系統60は、従来の技術で説明したように、車載バッテリ6と、走行用の交流モータ7と、入力側を母線61、62に電気的に接続し、出力側を交流給電線81、82、83を介して交流モータ7に電気接続したDC−AC変換器としてのインバータ8とを有する。また、直流電源系統60は、2つの絶縁抵抗Rとコンデンサ63、64と、漏電抵抗65とを介して車体ボディ10に対して絶縁されている。
【0016】
絶縁抵抗検出装置30はさらに、発振器等の発振部50を備え、この発振部50は、一方が検出用抵抗2が接続され、他方は接地されている。そして、振れ幅VOS(0<VOS<VCC)のパルス信号を発振する。また、検出用抵抗2の他方は接続点pを介してカップリングコンデンサ3の一方に接続され、カップリングコンデンサ3の他方は直流電源系統60のコンデンサ64、車載バッテリ6、母線62及び絶縁抵抗Rに接続されている。
【0017】
電源VCCからの電力供給されるアンプ4の入力には、アノードが接地されたダイオード31のカソードとフィルタ32の一方が接続されている。そして、このダイオード31によって電圧の負電圧成分を排除し、正電圧成分の一定レベルのみがアンプ4に入力されるようにダイオード31を設けている(クランプ回路)。また、フィルタ32の他方は、検出用抵抗2とカップリングコンデンサ3との接続点pに接続されている。
【0018】
フィルタ32の一例としては、図2に示すように、バンドパスフィルタを用い、接続点Pからローパスフィルタとハイパスフィルタを順次接続して構成している。そして、このフィルタ32は、直流電流系統60にて発生したインバータ8のスイッチングノイズ等を取り除いている。
【0019】
次に、本発明の絶縁抵抗検出装置30の動作(作用)の一例を説明する。
発振部50により振れ幅VOSのパルス信号が発振されると、カップリングコンデンサ3を通して直流電源系統60にパルス波が印加される。そして、絶縁抵抗Rに応じてパルス波の波高値が変化するため、この波高値はアンプ4によって増幅されて出力される。よって、その出力レベルに基づいて絶縁抵抗Rの抵抗値を検出することができる。
【0020】
詳細には、接続点pに現れる絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧は、フィルタ32とダイオード31によって定められる一定レベルの正電圧成分がアンプ4に入力される。そして、直流電源系統60においてスイッチングノイズ等が発生して接続点pに現れる電位が負電圧成分になると、ダイオード4はその負電圧成分がアンプ4に入力されることを阻止する。
【0021】
図3において、図3(a)のパルス信号はフィルタ32のローパスフィルタを通過すると、図3(b)に示すパルス信号となる。そして、図1中のダイオード31を設けていない場合(阻止手段なし)は、ハイパスフィルタの出力は通常正負に振れることから、図3(c)に示すように、パルス信号は正負に振幅する波形となり、負電圧成分がアンプ4に入力されることになる。
【0022】
しかしながら、本発明のように阻止手段であるダイオード31をアンプ4の前段に設けることで、図3(d)に示すように、図3(c)のパルス信号から負電位成分が排除されたパルス信号としてアンプ4に入力される。よって、ハイパスフィルタの出力が負になると、ダイオード31は負電位成分がアンプ4に入力されることを阻止することになる。
【0023】
よって、直流電源系統60においてスイッチングノイズ等が発生して接続点pに現れる電位が負電圧成分となっても、ダイオード(阻止手段)31によってその負電位成分がアンプ(増幅手段)4に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されてアンプ4が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。
【0024】
従って、絶縁抵抗検出装置30の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置30の出力に基づいて絶縁抵抗Rの劣化を確実に検出することができる。その結果、絶縁抵抗Rの絶縁特性の劣化を速やかに検出することができるため、車体ボディ(導電性部材)10と車載バッテリ6との電気的接続を確実に回避することができる。
【0025】
また、直流電源系統60に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタ32によって取り除かれるが、このフィルタ32が取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、ダイオード31はその負電位成分がアンプ4に入力されることを阻止することから、フィルタ32がダイオード31とアンプ4の前段に設けられても、アンプ4の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【0026】
また、上述した本実施の形態では、請求項中の阻止手段としてダイオード31を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、種々異なる実施形態とすることもできる。以下に、他の実施の形態の一例を図4の図面を参照して説明する。なお、上述した実施の形態のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【0027】
図4に示す絶縁抵抗検出装置30と直流電源系統60との基本構成は、図1の基本構成とほぼ同一であり、その差異は、上述した絶縁抵抗検出装置30の構成(図1参照)から発振部50を削除し、絶縁抵抗検出装置30の入力に外部のマイクロ・コンピュータ(以下、マイコンともいう)70からの前記パルス信号を入力するようにしている。
【0028】
また、他の実施の形態における絶縁抵抗検出装置30の阻止手段としては、スイッチ31aを用いており、このスイッチ31aのオン/オフはマイコン70によって制御されるように構成している。例えば、マイコン70は出力するパルス波形がLoレベルのときにスイッチ31aをオン状態とし、Hiレベルのときにオフ状態となうように、スイッチ31aを制御する。
【0029】
このような構成としても、直流電源系統60においてスイッチングノイズ等が発生して接続点pに現れる電位が負電圧成分となっても、スイッチ(阻止手段)31aによってその負電位成分がアンプ4に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されてアンプ4が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。よって、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0030】
さらに、ダイオード31はその順方向電圧が0.3V以下のものは殆どないため、このような場合に阻止手段としてスイッチ31aを用いれば、0.3V以下の場合でも対応することができる。
【0031】
また、上述した実施の形態では、請求項中の阻止手段にダイオード31及びスイッチ31aを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、阻止手段として他にも半波整流回路、フォトモスリレー、フォトカプラ、CMOSアナログスイッチなどを用いることができる。
【0032】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、直流電源系統においてスイッチングノイズ等が発生して接続点に現れる電位が負電圧成分となっても、阻止手段によってその負電位成分が増幅手段に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されて増幅手段が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。従って、絶縁抵抗検出装置の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置の出力に基づいて絶縁抵抗の劣化を確実に検出することができる。
【0033】
請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加え、直流電源系統に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタによって取り除かれるが、このフィルタが取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、阻止手段はその負電位成分が増幅手段に入力されることを阻止することから、フィルタが阻止手段と増幅手段の前段に設けられても、増幅手段の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の絶縁抵抗検出装置の基本構成の一例を示す構成図である。
【図2】図1中のフィルタの一例を示す回路図である。
【図3】絶縁抵抗検出装置における電圧波形を示すグラフである。
【図4】絶縁抵抗検出装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図5】従来の電気自動車の地絡検知システムの回路図である。
【符号の説明】
2 検出用抵抗
3 カップリングコンデンサ
4 アンプ(増幅手段)
10 車体ボディ(導電性部材)
31 ダイオード(阻止手段)
31a スイッチ(阻止手段)
32 フィルタ
60 直流電源系統
R 絶縁抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulation resistance detection device, and more particularly, to a DC power supply system that is electrically insulated by an insulation resistance with respect to a conductive member, through a series circuit of a detection resistance and a coupling capacitor. An insulation resistor that applies a pulse signal, amplifies a voltage as an insulation resistance detection signal, which appears at a connection point between the detection resistor and the coupling capacitor and indicates a resistance value of the insulation resistor, by an amplification unit and outputs the amplified voltage. The present invention relates to a detection device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of an automobile, an electric automobile, or the like having a high-voltage battery as a drive source, a structure in which a vehicle body (conductive member) and the battery are electrically insulated to prevent electric shock due to the battery. Has become. However, there arises a problem that, for example, due to the deterioration of the material of the battery, the attached matter, or the like, the insulating property thereof is deteriorated, and the vehicle body and the battery are electrically connected. In order to avoid this, there is an insulation resistance detecting device.
[0003]
For example, FIG. 5 shows a circuit diagram of a conventional ground fault detection system for an electric vehicle. This ground fault detection system A is composed of a relay 11 and a
[0004]
In the ground fault detection system A, when the rectangular wave 501 is applied to the high voltage system via the
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-10-221395 (Page 3-5, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described system is configured by a single power supply, if a negative voltage component of a voltage due to noise or the like is input to the
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an insulation resistance detecting device capable of reliably preventing malfunction and failure in view of the above-described problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the insulation resistance detecting device according to
[0009]
According to the insulation resistance detecting device of the present invention, when the voltage as the insulation resistance detection signal representing the resistance value of the insulation resistance appearing at the connection point becomes a negative voltage component, the blocking means operates the negative voltage. Blocks components from being input to the amplification means. Therefore, even if the switching noise or the like occurs in the DC power supply system and the potential appearing at the connection point becomes a negative voltage component, the blocking means prevents the negative potential component from being input to the amplifying means. It is possible to eliminate the possibility that a malfunction such as malfunction or failure of the amplifying means due to the input of the potential component occurs. Therefore, the malfunction and failure of the insulation resistance detection device can be reliably prevented, so that the deterioration of the insulation resistance can be reliably detected based on the output of the insulation resistance detection device.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an insulation resistance detecting apparatus as set forth in the first aspect, wherein an abnormality generated in the DC power supply system between the connection point and the blocking means. A filter for removing an abnormal voltage component of the voltage according to a signal is further provided.
[0011]
According to the insulation resistance detecting device of the present invention, the abnormal voltage component of the voltage corresponding to the abnormal signal generated in the DC power supply system is removed by the filter and transmitted to the blocking means. Therefore, the abnormal voltage component of the voltage corresponding to the abnormal signal generated in the DC power supply system is removed by the filter. If the abnormal voltage component that cannot be removed by the filter is a negative potential component, the blocking means causes the negative potential component to be removed. Since the input to the amplifying means is prevented, the malfunction and failure of the amplifying means can be reliably eliminated even if the filter is provided before the blocking means and the amplifying means.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an insulation resistance detecting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. The same or corresponding parts as those described in the description of the related art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0013]
Here, FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a basic configuration of an insulation resistance detection device of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a filter in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a graph showing a voltage waveform, and FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the insulation resistance detecting device.
[0014]
In FIG. 1, a series circuit of a
[0015]
As described in the related art, the DC
[0016]
The insulation
[0017]
The amplifier input of 4 to be power supply from the power source V CC, while the cathode and the
[0018]
As an example of the
[0019]
Next, an example of the operation (action) of the insulation
When the pulse signal of amplitude V OS by the
[0020]
More specifically, as a voltage as an insulation resistance detection signal indicating the resistance value of the insulation resistance appearing at the connection point p, a positive voltage component of a certain level determined by the
[0021]
3, when the pulse signal of FIG. 3A passes through the low-pass filter of the
[0022]
However, as shown in FIG. 3D, by providing the
[0023]
Therefore, even if a switching noise or the like occurs in the DC
[0024]
Therefore, malfunction and failure of the insulation
[0025]
The abnormal voltage component of the voltage corresponding to the abnormal signal generated in the DC
[0026]
Further, in the present embodiment described above, the case where the
[0027]
The basic configuration of the insulation
[0028]
A switch 31a is used as blocking means of the insulation
[0029]
With such a configuration, even if switching noise or the like occurs in the DC
[0030]
Furthermore, since the
[0031]
Further, in the above-described embodiment, the case where the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the insulation resistance detecting apparatus of the present invention, even if switching noise or the like occurs in the DC power supply system and the potential appearing at the connection point becomes a negative voltage component, the blocking means can be used. Since the negative potential component is prevented from being input to the amplifying means, it is possible to eliminate the possibility that the negative potential component is input and the amplifying means malfunctions or breaks down. Therefore, the malfunction and failure of the insulation resistance detection device can be reliably prevented, so that the deterioration of the insulation resistance can be reliably detected based on the output of the insulation resistance detection device.
[0033]
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a basic configuration of an insulation resistance detection device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a filter in FIG.
FIG. 3 is a graph showing a voltage waveform in the insulation resistance detecting device.
FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the insulation resistance detecting device.
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional ground fault detection system for an electric vehicle.
[Explanation of symbols]
2
10 Body body (conductive member)
31 Diode (blocking means)
31a switch (blocking means)
32
Claims (2)
前記接続点と前記増幅手段との間に、前記電圧の負電位成分が前記増幅手段に入力されることを阻止する阻止手段を設ける
ことを特徴とする絶縁抵抗検出装置。A pulse signal is applied to a DC power supply system which is electrically insulated by an insulation resistor with respect to a conductive member through a series circuit of a detection resistor and a coupling capacitor, and the detection resistor and the coupling capacitor are applied. Appears at a connection point with, a voltage as an insulation resistance value detection signal indicating the resistance value of the insulation resistance, in an insulation resistance detection device that amplifies and outputs the result by amplifying means,
An insulation resistance detecting device, wherein a blocking means for blocking a negative potential component of the voltage from being input to the amplification means is provided between the connection point and the amplification means.
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁抵抗検出装置。2. The insulation resistance according to claim 1, further comprising a filter between the connection point and the blocking unit, for removing an abnormal voltage component of the voltage according to an abnormal signal generated in the DC power supply system. Detection device.
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