JP2004286522A - 地絡検出装置および絶縁抵抗計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】グランドGNDと一端が接続した絶縁抵抗RLの抵抗値の変化から地絡を検出するためのものであり、所定の周期で繰り返すパルス信号VOSCを出力するパルス信号生成手段300と、パルス信号生成手段300からのパルス信号VOSCを絶縁抵抗RLに印加するための検出抵抗R04およびカップリングコンデンサC02と、パルス信号VOSCの複数の周期にわたって、検出抵抗R04およびカップリングコンデンサC02の接続点Pに現れる検出電圧Vxと基準電圧Vrefとの差分を積分する区間積分手段400とを備える。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高電圧車両(電気自動車やハイブリッド自動車)などにおいて発生した地絡を検出する地絡検出装置に係るものであり、また、地絡が発生した際の絶縁抵抗の抵抗値を計測する絶縁抵抗計測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7は従来の地絡検出装置の回路構成を示す図であり、図8は従来の地絡検出装置の動作を説明するための図である(特許文献1参照)。
図7において、Aは電気自動車の走行駆動回路系、Bは電気自動車の車体、100は走行駆動回路系Aにおける車体Bへの地絡を検出する従来の地絡検出装置である。
【0003】
また、走行駆動回路系Aにおいて、1はバッテリ群、2はインバータ、3は交流モータ、4はバッテリ群1のプラス母線、5はバッテリ群1のマイナス母線、6はU相線、7はV相線、8はW相線、31は地絡発生時に生じる絶縁抵抗である。
【0004】
さらに、地絡検出装置100において、10は発振回路、20は検出部であり、11は発振器、12はインピーダンス変換器、13は検出抵抗、15,16,17,18は保護用ダイオード、21は比較器、22,23は基準電圧V1を設定する分圧抵抗、24は抵抗、25はコンデンサ、26は抵抗24およびコンデンサ25からなる平滑回路、27は比較器、28,29は基準電圧V2を設定する分圧抵抗、Pは発振回路10と検出部20との接続点、10Aは接続点Pとプラス母線4とを接続するカップリングコンデンサ、GNDは車体Bに接続された発振回路10および検出部20のアースラインである。
【0005】
発振器11は、デューティ比50%の矩形波パルス信号を一定の発振周波数で出力するものである。また、インピーダンス変換器12は、地絡発生時のインピーダンス変化による発振器11の発振周波数変動を防ぐために発振器11後段に設けられており、発振器11からの矩形波パルス信号をそのままのデューティ比で検出抵抗13へ出力する。
【0006】
検出抵抗13はインピーダンス変換器12の出力側と接続点Pとの間に設けられており、接続点Pはカップリングコンデンサ10Aを介してプラス母線4に接続されている。つまり、検出抵抗13は絶縁抵抗31とともに分圧器として働くようになっており、地絡が発生した場合、接続点Pの矩形波パルス信号は検出抵抗13および絶縁抵抗31で分圧され、地絡が発生していない場合と比較してその波高値が低くなる。
【0007】
比較器21の非反転入力端子には基準電圧V1が印加されており、比較器21は、反転入力端子に印加される接続点Pの電圧レベルを基準電圧V1と比較する。基準電圧V1は、地絡の発生がない場合の発振回路10の矩形波パルス信号の波高値よりも低く、地絡発生時の矩形波パルス信号の波高値よりも高くなるように設定されている。このため、比較器21は、地絡の発生がない場合にはデューティ比50%の矩形波パルス信号を、地絡発生時にはデューティ比100%の一定電圧値をそれぞれ出力する。
【0008】
比較器21後段には、平滑回路26,比較器27がさらに設けられており、比較器21の出力は平滑回路26によって平滑化され、平滑電圧Vrとして比較器27の非反転入力端子に与えられる。比較器27は、反転入力端子に入力される基準電圧V2と平滑電圧Vrとを比較する。
【0009】
抵抗24,コンデンサ25で決まる平滑回路26の時定数は、比較器21出力がデューティ比50%の場合には、基準電圧V2より低い平滑電圧Vrを出力し、また、比較器21出力がデューティ比100%の場合には、基準電圧V2より高い平滑電圧Vrを出力するように設定されている。したがって、比較器27は、平滑電圧Vrを受けると、比較器21出力がデューティ比50%の場合にはLowレベルを、比較器21の出力がデューティ比100%の場合にはHighレベルを出力する。
【0010】
次に動作について説明する。
地絡が発生していない場合は絶縁抵抗31が現れていないため、接続点Pのインピーダンス変化はない。このため、比較器21の反転入力端子へ入力される矩形波パルス信号は基準電圧V1より高い波高値になっており、比較器21はデューティ比50%の矩形波パルス信号を出力する。すなわち、平滑回路26から比較器27へ与えられる平滑電圧Vrは基準電圧V2より低く、比較器27は正常状態を示すLowレベルを出力する(以上、図8の地絡検出前の各図参照)。
【0011】
一方、マイナス母線5と車体Bとの間に地絡が発生して、図7の絶縁抵抗31が現れると、カップリングコンデンサ10Aは、バッテリ群1,カップリングコンデンサ10A,検出抵抗13,インピーダンス変換器12,アースラインGND,車体B,絶縁抵抗31,バッテリ群1の経路でバッテリ群1の電圧値まで充電される。
【0012】
同時に、インピーダンス変換器12が出力する矩形波パルス信号は、検出抵抗13,カップリングコンデンサ10A,バッテリ群1,絶縁抵抗31,車体B,インピーダンス変換器12の経路で伝達し、カップリングコンデンサ10Aの充電完了とともに、検出抵抗13および絶縁抵抗31で分圧されてその波高値が小さくなる。
【0013】
このため、比較器21の反転入力端子へ入力される矩形波パルス信号は基準電圧V1より低い波高値に変化し、比較器21出力はデューティ比100%に変化する。すなわち、平滑回路26から比較器27へ与えられる平滑電圧Vrは基準電圧V2より高くなり、比較器27は地絡状態を示すHighレベルを出力する(以上、図8の地絡検出後の各図参照)。
以上の構成・動作によって、従来の地絡検出装置はバッテリ群1で発生した地絡を検出している。
【0014】
なお、プラス母線4と車体Bとの間またはバッテリ群1内部と車体Bとの間に地絡が発生した場合には、カップリングコンデンサ10Aの充電電圧値が地絡位置に依存して上記の場合と異なるだけで、インピーダンス変換器12の出力は矩形波パルス信号であるため、上記と同様に地絡を検出できる。
【0015】
【特許文献1】
特許第2933490号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
従来の地絡検出装置は以上のように構成されているので、以下の(1),(2)に示すような課題があった。
【0017】
(1)例えば高電圧車両の場合、車両側の容量変動やインバータの動作にともなうノイズなどにより、絶縁抵抗の検出電圧が変動するため、地絡の誤検出が発生し、絶縁抵抗計測装置に適用すると、絶縁抵抗の抵抗値計測精度が劣化してしまうという課題。
【0018】
(2)地絡検出装置の外部から受けるノイズ(バーストノイズなど)に弱いため、地絡の誤検出が発生しやすく、絶縁抵抗計測装置に適用すると、絶縁抵抗の抵抗値を高精度で計測することが難しくなってしまうという課題。
【0019】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、車両側の容量変動やインバータの動作にともなうノイズや、地絡検出装置の外部から受けるノイズの影響を軽減して、地絡の誤検出の発生を抑制することが可能な地絡検出装置を提供することを目的とする。
【0020】
また、この発明は、絶縁抵抗の抵抗値計測精度を向上することが可能な絶縁抵抗計測装置を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の地絡検出装置は、グランドと一端が接続した絶縁抵抗の抵抗値の変化から地絡を検出する地絡検出装置において、HighレベルとLowレベルとを所定の周期で繰り返すパルス信号を出力するパルス信号生成手段と、パルス信号生成手段からのパルス信号を絶縁抵抗に印加するための検出抵抗およびカップリングコンデンサと、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間にわたって、検出抵抗およびカップリングコンデンサの接続点に現れる検出電圧と基準電圧との差分を積分する区間積分手段とを備えるようにしたものである。
このことにより、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間にわたって、絶縁抵抗の抵抗値に応じて変化する検出電圧が平均化されるため、検出電圧中の任意のパルスがノイズによって一時的に変動しても、この任意のパルスの一時的な変動をその他のパルスで補うことができるようになり、また、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルできるようになる。
【0022】
請求項2記載の地絡検出装置は、請求項1記載の地絡検出装置において、区間積分手段は、検出電圧と基準電圧との差分を積分する積分器と、積分区間にわたって積分器に積分を実行させ、積分区間外で積分器をリセットする第1のスイッチと、パルス信号のHirhレベルまたはLowレベルに応じてON/OFF状態が切り替わり、ON状態に切り替わると検出電圧を積分器に与える第2のスイッチとを有する積分手段と、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間を含んだ積分区間を生成して第1のスイッチに与える積分区間生成手段とを備えるようにしたものである。
このことにより、積分区間生成手段で生成した積分区間にわたって、ON状態の第2のスイッチを通じて与えられた検出電圧が積分手段で平均化されるため、検出電圧中の任意のパルスがノイズによって一時的に変動しても、この任意のパルスの一時的な変動をその他のパルスで補うことができるようになり、また、積分区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルすることができるようになる。
【0023】
請求項3記載の地絡検出装置は、請求項1記載の地絡検出装置において、区間積分手段の積分結果に応じて地絡の有無を判定し地絡検出信号を出力する地絡判定手段をさらに備えるようにしたものである。
このことにより、区間積分手段の積分結果に応じて地絡検出信号を容易に取得できるようになる。
【0024】
請求項4記載の絶縁抵抗計測装置は、請求項1または請求項2記載の地絡検出装置と、この地絡検出装置の積分結果をA/D変換して絶縁抵抗の抵抗値に相当するデジタル値を出力するA/D変換回路とを備えるようにしたものである。
このことにより、絶縁抵抗の抵抗値に相当するデジタル値を容易に取得できるようになる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
図1はこの発明に係る地絡検出装置の基本構成を示す図である。
図1において、この発明の地絡検出装置は、グランドGNDと一端が接続した絶縁抵抗RLの抵抗値の変化から地絡を検出するためのものであり、所定の周期で繰り返すパルス信号VOSCを出力するパルス信号生成手段300と、パルス信号生成手段300からのパルス信号VOSCを絶縁抵抗RLに印加するための検出抵抗R04およびカップリングコンデンサC02と、パルス信号VOSCの複数の周期にわたって、検出抵抗R04およびカップリングコンデンサC02の接続点Pに現れる検出電圧Vxと基準電圧Vrefとの差分を積分する区間積分手段400とを備えている。
【0026】
実施の形態1.
図2はこの発明の実施の形態1による地絡検出装置の回路構成を示す図である。
図2において、300はパルス信号生成回路(パルス信号生成手段)、400は区間積分回路(区間積分手段)、410は積分回路(積分手段)、420は積分区間信号生成回路(積分区間生成手段)である。区間積分回路400は、積分回路410と、積分区間信号生成回路420とを備えている。GNDは例えば車体などのグランド、RLはグランドGNDと一端が接続された車両側などの絶縁抵抗である。絶縁抵抗RLは、地絡の発生によって抵抗値がほぼ無限大から有限値にまで変化する。
【0027】
また、図2において、R01,R02,R03は抵抗、IC1,IC2はインバータ、C01はコンデンサ、D01,D02は保護用ダイオード、VCCは電源電圧、C02はカップリングコンデンサ、R04は検出抵抗、IC3はインバータ、IC4,IC5はDフリップフロップ、IC6はAND回路、SW1はアナログスイッチ(第1のスイッチ)、R05は抵抗、D03,D04は保護用ダイオード、R06,R07,R08は抵抗、SW2はアナログスイッチ(第2のスイッチ)、OP1はオペアンプ(積分器)、R09は抵抗(積分器)、C03はコンデンサ(積分器)、VLEKは検出端子である。
【0028】
図2に示すように、パルス信号生成回路300は、抵抗R01〜R03,インバータIC1,IC2およびコンデンサC01から構成されており、デューティ比50%の矩形波パルス信号VOSCを一定の発振周波数で出力する。また、パルス信号生成回路300の出力側に設けられた検出抵抗R04は、カップリングコンデンサC02を介して車両側の絶縁抵抗RLの他端に接続されている。
【0029】
この検出抵抗R04を介して、矩形波パルス信号VOSCは、検出抵抗R04とカップリングコンデンサC02との接続点Pに検出電圧Vxとして現れる。そして地絡が発生すると、検出電圧Vxは検出抵抗R04および絶縁抵抗RLで分圧され、地絡が発生していない場合と比較して波高値が低くなる。つまり、検出抵抗R04は、絶縁抵抗RLとともに分圧器として機能するようになっている。
【0030】
積分回路410は、オペアンプOP1,抵抗R09およびコンデンサC03を積分器として備えており、コンデンサC03に対してアナログスイッチSW1がさらに並列接続されている。また、オペアンプOP1では、抵抗R06および抵抗R07の分圧器で電源電圧VCCを分圧した基準電圧Vrefが非反転入力端子に印加されており、抵抗R05,アナログスイッチSW2を介して検出電圧Vxが反転入力端子に入力される。
【0031】
さらに、積分区間信号生成回路420は、インバータIC3,DフリップフロップIC4,IC5およびAND回路IC6を備えており、後述するように、パルス信号生成回路300の矩形波パルス信号VOSCを4分周して積分区間信号を生成し、積分回路410のアナログスイッチSW1に出力する。
【0032】
さらに、パルス信号生成回路300出力側、積分回路410入力側には保護用ダイオードD01〜D04が設けられている。これらの保護用ダイオードD01〜D04は、パルス信号生成回路300の出力側インバータIC2や、積分回路410のオペアンプOP1を地絡発生時に逆電圧または過電圧から保護する働きをする。
【0033】
次に動作について説明する。
図2において、パルス信号生成回路300が生成した矩形波パルス信号VOSCは、接続点Pに検出電圧Vxとして現れる。この検出電圧Vxは、地絡が発生していない状態では絶縁抵抗RLが無限大に近い抵抗値なので、抵抗R05を介して積分回路410のアナログスイッチSW2に入力される。
【0034】
一方、地絡が発生した場合には絶縁抵抗RLの抵抗値が有限値になるため、接続点Pの検出電圧Vxは、カップリングコンデンサC02を介して絶縁抵抗RLからグランド(車両の場合は車体)GNDに流れる。この結果、検出電圧Vxは、検出抵抗R04,抵抗RLによって分圧されて波高値が低下し、抵抗R05を介して積分回路410のアナログスイッチSW2に入力される。
【0035】
同時に、パルス信号生成回路300が生成した矩形波パルス信号VOSCは、積分区間信号生成回路420に与えられている。積分区間信号生成回路420は、以下に説明するように、パルス信号生成回路300出力の矩形波パルス信号VOSCから積分区間信号を生成する。
【0036】
<積分区間信号とアナログスイッチSW1の動作>
図3は積分区間信号生成回路420の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図3(a)は矩形波パルス信号VOSCの波形、図3(b)はインバータIC3の出力波形、図3(c)はDフリップフロップIC4の出力波形、図3(d)はDフリップフロップIC5の出力波形、図3(e)はAND回路IC6の出力波形、図3(f)はアナログスイッチSW1のON/OFF動作をそれぞれ表している。
【0037】
図3(a)に示すように、Highレベル、Lowレベルをデューティ比50%で交互に繰り返す矩形波パルス信号VOSCに対して、インバータIC3は矩形波パルス信号VOSCのHighレベル、Lowレベルを反転して出力する(図3(b))。この図3(b)の反転矩形波パルス信号は、DフリップフロップIC4のクロック入力端子CKとAND回路IC6の入力端子とに与えられる。
【0038】
DフリップフロップIC4は、相補出力端子NQとデータ入力端子Dとが接続されており、クロック入力端子CKに与えられたパルス1個分の時間だけデータ入力端子Dへの信号を遅延させて正規出力端子Qに伝えるため、図3(b)の反転矩形波パルス信号を2分周した2分周反転矩形波パルス信号(図3(c))を正規出力端子Qから出力する。この図3(c)の2分周反転矩形波パルス信号は、DフリップフロップIC5のクロック入力端子CKとAND回路IC6の入力端子とに与えられる。
【0039】
DフリップフロップIC4と同様に、DフリップフロップIC5は、相補出力端子NQとデータ入力端子Dとが接続され、クロック入力端子CKのパルス1個分だけデータ入力端子Dの信号を時間遅延して正規出力端子Qから出力するので、図3(c)の2分周反転矩形波パルス信号をさらに2分周した波形、つまり図3(b)の反転矩形波パルス信号を4分周した4分周反転矩形波パルス信号(図3(d))を正規出力端子Qから出力する。この図3(d)の4分周反転矩形波パルス信号は、DフリップフロップIC5からAND回路IC6の入力端子へと入力される。
【0040】
このようにして、インバータIC3から反転矩形波パルス信号が、DフリップフロップIC4から2分周反転矩形波パルス信号が、DフリップフロップIC5から4分周反転矩形波パルス信号がAND回路IC6へ入力される。AND回路IC6は、入力信号が全てHighレベルとなる区間ではHighレベルを出力し、入力信号のうちのいずれか一つがLowレベルとなる区間ではLowレベルを出力するので、図3(e)に示す積分区間信号を生成してアナログスイッチSW1に与える。
【0041】
図3(a),図3(e)から分かるように、積分区間信号は、矩形波パルス信号VOSCの4個のパルス1〜4,5〜8,…が存在する各区間を含んだ積分区間T1,T2,…ではLowレベルとなり、各積分区間T1,T2,…以外ではHighレベルとなる。したがって、コンデンサC03に並列接続されたアナログスイッチSW1は、積分区間信号のLowレベルに対してOFF状態(遮断状態)となってコンデンサC03の両端を開放し、積分区間信号のHighレベルに対してON状態(導通状態)となってコンデンサC03の両端を短絡する(図3(f))。
【0042】
つまり、積分回路410は、積分区間信号がLowレベルとなる各積分区間T1,T2,…では、アナログスイッチSW1によってコンデンサC03の両端が開放されて積分動作し、積分区間信号がHighレベルとなる各積分区間T1,T2,…以外では、アナログスイッチSW1によってコンデンサC03の両端が短絡されてリセットされるようになっている。
【0043】
<積分回路410の動作>
続いて、積分回路410の動作について説明する。
図4は積分区間における積分回路410の動作を説明するための図であり、図2の地絡検出装置の回路構成を部分的に図示したものである。図2と同一符号は同一または相当する構成を表す。
【0044】
図2や図4に示すように、積分回路410に設けられたアナログスイッチSW2に対しても、パルス信号生成回路300から矩形波パルス信号VOSCが与えられている。アナログスイッチSW2は、矩形波パルス信号VOSCがHighレベルのときにON状態となり、LowレベルのときにOFF状態となる。
【0045】
したがって、接続点Pの検出電圧VxがHighレベルのときには矩形波パルス信号VOSCもHighレベルとなるため、検出電圧VxのHighレベルは、抵抗R05とON状態のアナログスイッチSW2(ON抵抗)とを介して、波高値V01または波高値V01’としてオペアンプOP1の反転入力端子に印加される(図4(a))。ここで、波高値V01は地絡が発生していない場合に、波高値V01’は地絡が発生した場合に、オペアンプOP1に印加される検出電圧VxのHighレベルであり、オペアンプOP1の基準電圧Vrefは、波高値V01と波高値V01’との間の値となるように設定している(波高値V01>基準電圧Vref>波高値V01’)。
【0046】
一方、検出電圧VxがLowレベルの場合、図4(b)のように、矩形波パルス信号VOSCもLowレベルとなってアナログスイッチSW2はOFF状態になる。したがって、検出電圧VxのLowレベルはオペアンプOP1の反転入力端子に印加されなくなる。このときには、抵抗R08を用いて(抵抗R08で電圧降下が発生せず、非反転入力端子に基準電圧Vrefが印加される)、オペアンプOP1の差動入力電圧を0にして積分しないようにしている。
【0047】
まとめると、積分回路410は、積分区間T1,T2,…内では、検出電圧VxのHighレベルに応じた波高値V01または波高値V01’がオペアンプOP1の反転入力端子に印加され、波高値V01または波高値V01’と基準電圧Vrefとの差分を積分するようになっている。ここでは、積分区間信号によって、4個分のパルス1〜4,5〜8,…が積分区間T1,T2,…内に含まれるように設定しているため、検出電圧Vxの4パルス分のHighレベルが積分回路410で積分される。
【0048】
以上の各動作を踏まえて、図2の地絡検出装置の積分結果について以下に説明する。
<地絡が発生していない場合の積分結果>
地絡が発生していない状態では、絶縁抵抗RLの抵抗値がほぼ無限大であるため、ON状態のアナログスイッチSW2に入力した検出電圧Vxは、波高値V01でオペアンプOP1の反転入力端子に印加される。このときの積分回路410の入出力特性は次の図5のようになる。
【0049】
図5は地絡が発生していない場合での積分回路410の積分結果を説明するためのタイミングチャートであり、図5(a)はオペアンプOP1の反転入力端子に印加される波高値V01を、図5(b)は基準電圧Vrefと波高値V01との差分を、そして、図5(c)は図5(b)の差分を積分した結果(検出端子VLEKの出力電圧)を示している。
【0050】
積分区間T1では、地絡が発生していない場合の検出電圧VxのHighレベルに応じた波高値V01(波高値V01>基準電圧Vref)がオペアンプOP1の反転入力端子に印加される。図5(a)はこの印加電圧を図示したもので、積分区間T1のパルス1〜4毎に、オペアンプOP1の反転入力端子へ波高値V01が印加される。
【0051】
オペアンプOP1,抵抗R09およびコンデンサC03は、基準電圧Vrefと波高値V01との差分を積分するため(つまりk∫[Vref−V01]dt,kは正の定数)、図5(b)に示した差分(斜線部分)を積分することになる。図5(b)から分かるように、地絡が発生していない場合は波高値V01>基準電圧Vrefであり、差分Vref−V01は負の値になるので、オペアンプOP1の積分結果、つまり検出端子VLEKの出力電圧は低下することになる(図5(c))。
【0052】
<地絡が発生した場合の積分結果>
地絡が発生した場合は絶縁抵抗RLの抵抗値が有限値になって、検出電圧Vxは、検出抵抗R04,絶縁抵抗RLの分圧で波高値が低下し、基準電圧Vrefよりも低い波高値V01’でオペアンプOP1の反転入力端子に印加される。このときの積分回路410の入出力特性は次の図6のようになる。
【0053】
図6は地絡が発生した場合での積分回路410の積分結果を説明するためのタイミングチャートであり、図6(a)はオペアンプOP1の反転入力端子に印加される波高値V01’を、図6(b)は基準電圧Vrefと波高値V01’との差分を、そして、そして、図6(c)は図6(b)の差分を積分した結果(検出端子VLEKの出力電圧)を示している。
【0054】
積分区間T1では、地絡が発生した場合の検出電圧VxのHighレベルに応じた波高値V01’(波高値V01’<基準電圧Vref)がオペアンプOP1の反転入力端子に印加される。図6(a)はこの印加電圧を図示したもので、積分区間T1のパルス1〜4毎に、オペアンプOP1の反転入力端子へ波高値V01’が印加される。
【0055】
オペアンプOP1,抵抗R09およびコンデンサC03は、基準電圧Vrefと波高値V01’との差分を積分するため(つまりk∫[Vref−V01’]dt,kは正の定数)、図6(b)に示した差分(斜線部分)を積分することになる。図6(b)から分かるように、地絡が発生した場合は波高値V01’<基準電圧Vrefであり、差分Vref−V01’は正の値になるので、オペアンプOP1の積分結果、つまり検出端子VLEKの出力電圧は上昇することになる(図6(c))。
【0056】
以上の通り、図2の地絡検出装置は、絶縁抵抗RLに応じて変化する検出電圧Vxを4個分のパルス(積分区間T1,T2,…)にわたって区間積分回路400で平均化している。このことは、絶縁抵抗RLを検出したパルス4個によって地絡検出を行っていることに相当する。このように検出電圧Vxを平均化することで、車両側の容量変動やインバータの動作にともなうノイズや、地絡検出装置の外部から受けたノイズによって検出電圧Vxの1パルスが一時的に変動しても、この1パルスの一時的な変動をその他の3パルスで補うことが可能になり、地絡誤検出の発生を抑制することができる。
【0057】
また、絶縁抵抗RLに応じて変化する検出電圧Vxを積分することで、積分区間より短い時間に発生した正負対称なノイズ(正極性のノイズと、この正極性のノイズと絶対値がほぼ等しい負極性のノイズと)をキャンセルすることができ、ノイズの影響を軽減することができる。
【0058】
以上のように、この実施の形態1によれば、デューティ比50%の矩形波パルス信号VOSCを出力するパルス信号生成回路300と、パルス信号生成回路300の出力と絶縁抵抗RLとを接続する検出抵抗R04およびカップリングコンデンサ10Aと、矩形波パルス信号VOSCのパルス1〜4,5〜8,…を含む積分区間T1,T2,…において、検出抵抗R04とカップリングコンデンサ10Aとの接続点Pに現れる検出電圧Vxを積分する区間積分回路400とを備えるようにしたので、積分区間T1,T2,…にわたって、絶縁抵抗RLの抵抗値に応じて変化する検出電圧Vxが平均化されるようになり、検出電圧Vx中の任意のパルスがノイズによって一時的に変動しても、この任意のパルスの一時的な変動をその他のパルスで補うことができ、地絡の誤検出を抑制できるという効果が得られ、積分区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルすることができ、ノイズの影響を軽減できるという効果が得られる。
【0059】
また、この実施の形態1によれば、矩形波パルス信号VOSCを4分周して、積分区間T1,T2,…でLowレベル、積分区間T1,T2,…以外でHighレベルとなる積分区間信号を生成する積分区間信号生成回路420と、波高値V01または波高値V01’と基準電圧Vrefとの差分を積分して検出端子VLEKに出力するオペアンプOP1,抵抗R09およびコンデンサC03と、矩形波パルス信号VOSCがLowレベルのときにOFF状態、矩形波パルス信号VOSCがHighレベルのときにON状態となって、検出電圧VxのHighレベルを波高値V01または波高値V01’としてオペアンプOP1に与えるアナログスイッチSW2と、コンデンサC03と並列接続され、積分区間信号生成回路420から積分区間信号が与えられるとともに、積分区間信号がLowレベルのときにOFF状態となり、積分区間信号がHighレベルのときにON状態となるアナログスイッチSW1とを備えた積分回路410とから区間積分回路400を構成するようにしたので、絶縁抵抗RLに応じて変化する検出電圧Vxがパルス4個分にわたって平均化されるようになり、ノイズによって検出電圧Vxの例えば1パルスが一時的に変動しても、この1パルスの一時的な変動をその他の3パルスで補うことができ、絶縁抵抗RLの検出誤差を抑制できるという効果が得られ、積分区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルすることができ、ノイズの影響を軽減できるという効果が得られる。
【0060】
なお、実施の形態1では、図2の回路構成で実現した地絡検出装置について説明してきたが、この発明は図2の回路構成に限定されるものではなく、例えばデジタル回路構成によって積分回路410などを実現しても良く、同様の効果が得られる。
【0061】
また、実施の形態1では、検出電圧VxのHighレベル(波高値V01,V01’)を積分するようにしているが、この発明はこれに限定されるものではなく、Lowレベルを積分しても地絡検出が可能であり、同様の効果が得られる。
【0062】
さらに、実施の形態1では、矩形波パルス信号VOSCのデューティ比を50%として説明したが、この発明では、このデューティ比を別の値に変更しても良い。
【0063】
さらに、実施の形態1のパルス信号生成回路300は、図2に示した回路構成に限定されるものではなく、HighレベルとLowレベルとを所定の周期で繰り返す矩形波パルス信号を出力するものであれば良い。
【0064】
さらに、実施の形態1では、4個のパルスが積分区間に含まれるように積分区間信号を生成し、4個分のパルスにわたって検出電圧Vxを積分しているが、この発明は、パルス4個に限定されるものではなく、積分区間信号に含まれるパルスの個数は種々の条件に応じて任意に変更可能である。
【0065】
さらに、構成図は省略するが、図5(c),図6(c)に示した第2の基準電圧Vthと、積分結果が現れる検出端子VLEKの出力電圧とを比較するコンパレータ(地絡判定手段)を地絡検出装置の出力側に設けるようにし、地絡発生時に上昇する検出端子VLEKの出力電圧が第2の基準電圧Vthより高くなったときに、コンパレータが地絡検出信号を出力するようにしても良い。このようにすることで、地絡の検出結果を簡単に判定することができる。
【0066】
なお、上記の地絡の検出結果判定はコンパレータに限定されるものではなく、検出端子VLEKの出力電圧に応じて地絡の有無を判定して地絡検出信号を出力するものであれば良い。
【0067】
さらに、図示は省略するが、この発明の地絡検出装置を応用して、地絡発生時の絶縁抵抗の抵抗値を計測する絶縁抵抗計測装置を構成しても良い。つまり、この絶縁抵抗計測装置は、この発明の地絡検出装置と、地絡検出装置の積分結果(検出端子VLEKの出力電圧)をA/D変換して絶縁抵抗RLの抵抗値に相当するデジタル値を出力するA/D変換回路とを備えるもので、ノイズの影響を軽減し、絶縁抵抗RLの抵抗値計測精度を向上することができる。
【0068】
さらに、この発明の地絡検出装置および絶縁抵抗計測装置の適用範囲は、車体と電気的に絶縁された直流電源系統と、この直流電源系統に接続された交流回路とを備えた車両に限定されるものではない。
【0069】
【発明の効果】
以上のように、請求項1記載の地絡検出装置によれば、グランドと一端が接続した絶縁抵抗の抵抗値の変化から地絡を検出する地絡検出装置において、HighレベルとLowレベルとを所定の周期で繰り返すパルス信号を出力するパルス信号生成手段と、パルス信号生成手段からのパルス信号を絶縁抵抗に印加するための検出抵抗およびカップリングコンデンサと、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間にわたって、検出抵抗およびカップリングコンデンサの接続点に現れる検出電圧と基準電圧との差分を積分する区間積分手段とを備えるようにしたので、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間にわたって、絶縁抵抗の抵抗値に応じて変化する検出電圧が平均化されるため、検出電圧中の任意のパルスがノイズによって一時的に変動しても、この任意のパルスの一時的な変動をその他のパルスで補うことができるようになり、また、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルできるようになり、地絡の誤検出を抑制できるという効果が得られ、また、ノイズの影響を軽減できるという効果が得られる。
【0070】
請求項2記載の地絡検出装置によれば、請求項1記載の地絡検出装置において、区間積分手段は、検出電圧と基準電圧との差分を積分する積分器と、積分区間にわたって積分器に積分を実行させ、積分区間外で積分器をリセットする第1のスイッチと、パルス信号のHighレベルまたはLowレベルに応じてON/OFF状態が切り替わり、ON状態に切り替わると検出電圧を積分器に与える第2のスイッチとを有する積分手段と、パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間を含んだ積分区間を生成して第1のスイッチに与える積分区間生成手段とを備えるようにしたので、積分区間生成手段で生成した積分区間にわたって、ON状態の第2のスイッチを通じて与えられた検出電圧が積分手段で平均化されるため、検出電圧中の任意のパルスがノイズによって一時的に変動しても、この任意のパルスの一時的な変動をその他のパルスで補うことができるようになり、また、積分区間より短い時間に発生した正負対称なノイズをキャンセルできるようになり、地絡の誤検出を抑制できるという効果が得られ、また、ノイズの影響を軽減できるという効果が得られる。
【0071】
請求項3記載の地絡検出装置によれば、請求項1記載の地絡検出装置において、区間積分手段の積分結果に応じて地絡の有無を判定し地絡検出信号を出力する地絡判定手段をさらに備えるようにしたので、区間積分手段の積分結果に応じて地絡検出信号を容易に取得できるようになり、地絡の検出結果を簡単に判定できるという効果が得られる。
【0072】
請求項4記載の絶縁抵抗計測装置によれば、請求項1または請求項2記載の地絡検出装置と、この地絡検出装置の積分結果をA/D変換して絶縁抵抗の抵抗値に相当するデジタル値を出力するA/D変換回路とを備えるようにしたので、絶縁抵抗の抵抗値に相当するデジタル値を容易に取得できるようになり、ノイズの影響を軽減し、絶縁抵抗の抵抗値計測精度を向上できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る地絡検出装置の基本構成を示す図である。
【図2】この発明の実施の形態1による地絡検出装置の回路構成を示す図である。
【図3】積分区間信号生成回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図4】積分区間における積分回路の動作を説明するための図である。
【図5】地絡が発生していない場合での積分回路の積分結果を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】地絡が発生した場合での積分回路の積分結果を説明するためのタイミングチャートである。
【図7】従来の地絡検出装置の回路構成を示す図である。
【図8】従来の地絡検出装置の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
300 パルス信号生成手段
400 区間積分手段
GND グランド
RL 絶縁抵抗
VOSC パルス信号
RL 検出抵抗
C02 カップリングコンデンサ
P 接続点
Vx 検出電圧
Vref 基準電圧
Claims (4)
- グランドと一端が接続した絶縁抵抗の抵抗値の変化から地絡を検出する地絡検出装置において、
HighレベルとLowレベルとを所定の周期で繰り返すパルス信号を出力するパルス信号生成手段と、
上記パルス信号生成手段からの上記パルス信号を上記絶縁抵抗に印加するための検出抵抗およびカップリングコンデンサと、
上記パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間にわたって、上記検出抵抗および上記カップリングコンデンサの接続点に現れる検出電圧と基準電圧との差分を積分する区間積分手段とを備えることを特徴とする地絡検出装置。 - 請求項1記載の地絡検出装置において、
区間積分手段は、
検出電圧と基準電圧との差分を積分する積分器と、積分区間にわたって上記積分器に積分を実行させ、上記積分区間外で上記積分器をリセットする第1のスイッチと、パルス信号のHighレベルまたはLowレベルに応じてON/OFF状態が切り替わり、ON状態に切り替わると上記検出電圧を上記積分器に与える第2のスイッチとを有する積分手段と、
上記パルス信号がHighレベルまたはLowレベルとなる複数の区間を含んだ上記積分区間を生成して上記第1のスイッチに与える積分区間生成手段とを備えることを特徴とする地絡検出装置。 - 請求項1記載の地絡検出装置において、
区間積分手段の積分結果に応じて地絡の有無を判定し地絡検出信号を出力する地絡判定手段をさらに備えることを特徴とする地絡検出装置。 - 請求項1または請求項2記載の地絡検出装置と、
この地絡検出装置の積分結果をA/D変換して絶縁抵抗の抵抗値に相当するデジタル値を出力するA/D変換回路とを備えることを特徴とする絶縁抵抗計測装置。
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JP2010008356A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nippon Soken Inc | 絶縁抵抗検出装置および絶縁抵抗検出方法 |
WO2011018910A1 (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | 東京電力株式会社 | 電気自動車用急速充電器の充電ケーブル絶縁試験装置 |
CN107817428A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-20 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种母线绝缘检测电路及方法 |
CN113433484A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-24 | 上海玖行能源科技有限公司 | 一种交流桩接地检测系统及控制方法 |
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009300400A (ja) * | 2008-06-17 | 2009-12-24 | Nippon Soken Inc | 絶縁抵抗検出装置および絶縁抵抗検出方法 |
JP2010008356A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Nippon Soken Inc | 絶縁抵抗検出装置および絶縁抵抗検出方法 |
WO2011018910A1 (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-17 | 東京電力株式会社 | 電気自動車用急速充電器の充電ケーブル絶縁試験装置 |
JP2011038898A (ja) * | 2009-08-11 | 2011-02-24 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電気自動車用急速充電器の充電ケーブル絶縁試験装置 |
CN107817428A (zh) * | 2017-11-10 | 2018-03-20 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种母线绝缘检测电路及方法 |
CN107817428B (zh) * | 2017-11-10 | 2024-04-26 | 北京动力源科技股份有限公司 | 一种母线绝缘检测电路及方法 |
CN113433484A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-24 | 上海玖行能源科技有限公司 | 一种交流桩接地检测系统及控制方法 |
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