JP2016099323A - Insulation state detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly measure ground-fault resistance having a large resistance value by making a necessary measurement time longer even when a charging voltage of a flying capacitor is affected large by a Y capacitor of a high-voltage power source.SOLUTION: In a Vc1n measurement section A2 and a Vc1p measurement section A4, measured values (a), (b) of voltage are acquired at two different timing points shifting from each other in the same charging section. On the basis of the ratio of the acquired measured values (a), (b) at the two points, a ground-fault resistance value is calculated using a ground-fault resistance map. An influence of an applied voltage V0 can be excluded using the ratio of the measured value at the two points. At a timing of a short charging time, an influence of a difference in ground-fault resistance value is apt to appear since a gradient of rising of a charging voltage waveform is large. When a difference between a plus-side measured value and a minus-side measured value is large, only a smaller one is corrected and the calculation is performed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、車両に搭載可能な絶縁状態検出装置に関する。   The present invention relates to an insulation state detection device that can be mounted on a vehicle.

例えば、電気自動車のように、推進用エネルギーとして電力を利用する車両においては、200V程度の高電圧を出力する直流電源装置を搭載する場合がある。このような高電圧の直流電源装置を搭載した車両の場合には、直流電源装置の正負の電源ラインと車体との間が電気的に絶縁された状態で使用される。すなわち、車体は高電圧を出力する電源の負極の電源ラインとして利用しない。   For example, in a vehicle that uses electric power as propulsion energy, such as an electric vehicle, a DC power supply device that outputs a high voltage of about 200 V may be mounted. In the case of a vehicle equipped with such a high-voltage DC power supply device, it is used in a state where the positive and negative power supply lines of the DC power supply device and the vehicle body are electrically insulated. That is, the vehicle body is not used as a negative power line for a power source that outputs a high voltage.

このような車両においては、安全性の確保等のために、高電圧の直流電源出力の配線と車体との間が十分に電気絶縁されていることを検知して確認する必要がある。このような検知を行う場合に用いられる絶縁状態検出装置の従来技術が、例えば特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示されている。   In such a vehicle, it is necessary to detect and confirm that the high-voltage DC power output wiring and the vehicle body are sufficiently electrically insulated in order to ensure safety. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 disclose conventional techniques of an insulation state detection device used when performing such detection.

この種の絶縁状態検出装置は、フライングキャパシタを用いている。すなわち、スイッチング素子を介して、高電圧の正負の電源ラインと接地ライン(車体)との間に一定時間だけ検出用コンデンサ(フライングキャパシタと呼ばれる)を接続する。このフライングキャパシタの充電電圧を監視し、この充電電圧から計算により地絡抵抗、すなわち電源ラインと接地ラインとの間の絶縁抵抗を算出する。   This type of insulation state detection device uses a flying capacitor. That is, a detection capacitor (referred to as a flying capacitor) is connected between a high-voltage positive and negative power supply line and a ground line (vehicle body) through a switching element for a predetermined time. The charging voltage of the flying capacitor is monitored, and a ground fault resistance, that is, an insulation resistance between the power supply line and the ground line is calculated from the charging voltage.

特開2009−281986号公報JP 2009-281986 A 特開2009−281987号公報JP 2009-281987 A 特開2011−102788号公報JP 2011-102788 A

ところで、各種機器から発生したノイズや、外部から侵入したノイズは、電源ラインを経由して他の機器に伝搬し様々な誤動作の原因になる。したがって、例えば車両用の高圧電源の場合にも、コモンモードノイズを低減するために、電源の各電極とアースラインとの間にライン・バイパス・コンデンサを接続した状態で使用する必要がある。また、電源ラインとアースライン間には浮遊容量が存在する。それらは総称してYコンデンサと称される。   By the way, noise generated from various devices and noise entering from the outside are propagated to other devices via the power supply line and cause various malfunctions. Therefore, for example, in the case of a high-voltage power supply for vehicles, it is necessary to use a line bypass capacitor connected between each electrode of the power supply and the earth line in order to reduce common mode noise. Further, stray capacitance exists between the power supply line and the ground line. They are collectively referred to as Y capacitors.

ところが、上記のような絶縁状態検出装置を使用する場合には、前記フライングキャパシタを充電する際に、このフライングキャパシタとYコンデンサとが並列の状態で接続される。そのため、車両の高圧電源から地絡抵抗を経由してフライングキャパシタに電荷が流入すると同時に、電位差によりYコンデンサに蓄積されている電荷もフライングキャパシタ側に流入する。したがって、フライングキャパシタの充電電圧にはYコンデンサの影響が現れる。   However, when using the insulation state detection device as described above, when the flying capacitor is charged, the flying capacitor and the Y capacitor are connected in parallel. For this reason, electric charge flows into the flying capacitor from the high-voltage power supply of the vehicle via the ground fault resistance, and at the same time, electric charge accumulated in the Y capacitor also flows into the flying capacitor due to the potential difference. Therefore, the influence of the Y capacitor appears on the charging voltage of the flying capacitor.

また、実際には正極側のYコンデンサと負極側のYコンデンサとがあり、これらの接続点の電位は通常はバランス状態で安定しているが、一方のYコンデンサからの電荷の流出によってバランスが崩れる。電荷の流出によってこれら2つのYコンデンサの電位のバランスが崩れても、正極側地絡抵抗測定電圧VC1p、負極側地絡抵抗測定電圧VC1nの計測後、電源充電電圧V0の計測の間に、地絡抵抗を経由して高圧電源から低圧側のYコンデンサに電荷が流入するので、ある程度の時間が経過すれば、2つのYコンデンサの電位はバランスした状態に自然に復帰する。また、2つのYコンデンサの電位がバランスした状態で安定している時には、Yコンデンサがフライングキャパシタの充電電圧に与える影響は予め計算できるので、補正により地絡抵抗を求めることができる。   In addition, there are actually a positive side Y capacitor and a negative side Y capacitor, and the potential at these connection points is normally stable in a balanced state, but the balance is caused by the outflow of charge from one of the Y capacitors. Collapse. Even if the balance of the potentials of these two Y capacitors is lost due to the outflow of electric charge, after the measurement of the positive side ground fault resistance measurement voltage VC1p and the negative side ground fault resistance measurement voltage VC1n, Since charge flows from the high-voltage power supply to the low-voltage side Y capacitor via the loop resistance, the potentials of the two Y capacitors naturally return to a balanced state after a certain amount of time has passed. Further, when the potentials of the two Y capacitors are stable in a balanced state, the influence of the Y capacitor on the charging voltage of the flying capacitor can be calculated in advance, so that the ground fault resistance can be obtained by correction.

しかしながら、地絡抵抗の計測所要時間を短縮するためには、前記フライングキャパシタの充電から次の計測までのサイクルを短くする必要がある。この場合、2つのYコンデンサの電位がバランスしていない状態で次の計測が行われるが、どの程度バランスが崩れているかは不明であるため、計測値に対するバランス時の補正では正確な値が求まらなくなるという問題が生じる。つまり、計測サイクルが短いと、上記のようにYコンデンサの静電容量が大きい(例えば0.5[μF]程度)ことに起因して、地絡抵抗の次回の計測開始時には、2つのYコンデンサのバランスが崩れた状態となっており、これがバランスした状態へ戻るために発生するYコンデンサからフライングキャパシタへの初期電荷の移動が、高圧電源からフライングキャパシタへの電荷の移動と重ね合わされることになる。   However, in order to shorten the time required for measuring the ground fault resistance, it is necessary to shorten the cycle from the charging of the flying capacitor to the next measurement. In this case, the next measurement is performed in a state where the potentials of the two Y capacitors are not balanced. However, since it is unclear how much the balance has been lost, an accurate value can be obtained by correcting when the measured value is balanced. There is a problem that it will not be possible. That is, if the measurement cycle is short, the Y capacitor has a large capacitance (for example, about 0.5 [μF]) as described above. The initial charge transfer from the Y capacitor to the flying capacitor, which occurs to return to the balanced state, is superimposed on the charge transfer from the high-voltage power supply to the flying capacitor. Become.

そして、地絡抵抗が高いほど、Yコンデンサがバランスするまでの時間が長くなるため、Yコンデンサの静電容量が大きく、かつ、計測サイクルが短い場合には、地絡抵抗が高いほど、初期状態におけるYコンデンサのアンバランスの度合いが大きくなり、Yコンデンサからフライングキャパシタへの初期電荷の移動量が増え、フライングキャパシタの充電電圧が大きく上昇することになる。   The higher the ground fault resistance, the longer the time until the Y capacitor balances. Therefore, when the capacitance of the Y capacitor is large and the measurement cycle is short, the higher the ground fault resistance, the more the initial state. In this case, the degree of imbalance of the Y capacitor increases, the amount of initial charge transferred from the Y capacitor to the flying capacitor increases, and the charging voltage of the flying capacitor greatly increases.

ところで、地絡抵抗の計測は、地絡抵抗が低いほどフライングキャパシタの充電電圧が高くなることを利用して行われる。一方、Yコンデンサの静電容量が大きく、かつ、計測サイクルが短い場合には、上に述べたように、地絡抵抗が高いほど、Yコンデンサのアンバランスの度合いが大きくなり、フライングキャパシタの充電電圧はより大きく上昇する。そのため、Yコンデンサの静電容量が大きい場合には、計測サイクルを短くすると、フライングキャパシタの充電電圧を測定しても、当該電圧が、地絡抵抗に起因するものであるのか、Yコンデンサのアンバランスに起因するものであるのかを区別できず、地絡抵抗の値を正しく求めることが困難となる。
したがって、従来の絶縁状態検出装置は、Yコンデンサの静電容量が大きい場合に、計測サイクルを短くすると地絡抵抗の値を正しく計測できず、地絡抵抗の低下を正確に検出することが困難であるという問題点があった。
By the way, the measurement of the ground fault resistance is performed by utilizing the fact that the charging voltage of the flying capacitor increases as the ground fault resistance decreases. On the other hand, when the capacitance of the Y capacitor is large and the measurement cycle is short, as described above, the higher the ground fault resistance, the greater the degree of unbalance of the Y capacitor, and the charging of the flying capacitor. The voltage rises more greatly. Therefore, when the capacitance of the Y capacitor is large, if the measurement cycle is shortened, whether the voltage is caused by the ground fault resistance or not even if the charging voltage of the flying capacitor is measured, It cannot be distinguished whether it is caused by balance, and it is difficult to correctly determine the value of ground fault resistance.
Therefore, the conventional insulation state detection device cannot accurately measure the value of the ground fault resistance if the measurement cycle is shortened when the capacitance of the Y capacitor is large, and it is difficult to accurately detect the decrease in the ground fault resistance. There was a problem that.

本発明は、上記の状況に鑑みてなされたものであり、フライングキャパシタの充電電圧が高圧電源に接続されたYコンデンサの電荷によって大きな影響を受ける状況であっても、計測所要時間を長くすることなく、地絡抵抗の正しい計測が可能な絶縁状態検出装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above situation, and even if the charging voltage of the flying capacitor is greatly influenced by the charge of the Y capacitor connected to the high voltage power source, the measurement time is lengthened. An object of the present invention is to provide an insulation state detection device capable of correctly measuring a ground fault resistance.

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
(1) 所定の高圧直流電源出力の正極側電源ライン及び負極側電源ラインとそれぞれ接続される正極側入力端子及び負極側入力端子と、を有し、フライングキャパシタの充電電圧に基づいて前記正極側電源ライン及び負極側電源ラインと接地との間の絶縁状態を地絡抵抗として把握する絶縁状態検出装置であって、
前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受ける所定の通電経路を経由して充電する時の1回の充電区間の中で、互いにタイミングの異なる第1時刻、及び第2時刻でそれぞれ前記フライングキャパシタの充電電圧を計測する充電電圧計測部と、
前記充電電圧計測部が計測した前記第1時刻の電圧計測値、及び前記第2時刻の電圧計測値に基づいて、前記地絡抵抗の値を算出する地絡抵抗値算出部と、
を備えることを特徴とする。
The above object of the present invention is achieved by the following configuration.
(1) A positive-side input terminal and a negative-side input terminal connected to a positive-side power supply line and a negative-side power supply line of a predetermined high-voltage DC power supply output, respectively, and the positive-electrode side based on the charging voltage of the flying capacitor An insulation state detection device for grasping an insulation state between a power line and a negative side power line and ground as a ground fault resistance,
Each of the flying capacitors at a first time and a second time having different timings in one charging section when charging the flying capacitor via a predetermined energization path affected by the ground fault resistance. A charging voltage measuring unit for measuring the charging voltage of
A ground fault resistance value calculation unit that calculates a value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value of the first time measured by the charging voltage measurement unit and the voltage measurement value of the second time;
It is characterized by providing.

(2) 前記(1)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記地絡抵抗値算出部は、前記第1時刻の電圧計測値及び前記第2時刻の電圧計測値の比率と、前記地絡抵抗の抵抗値とを対応付けた状態で、複数の定数データを保持する地絡抵抗マップ、
を備えることを特徴とする。
(2) The insulation state detection device according to (1),
The ground fault resistance value calculation unit obtains a plurality of constant data in a state in which the ratio of the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time is associated with the resistance value of the ground fault resistance. Hold ground fault resistance map,
It is characterized by providing.

(3) 前記(1)又は(2)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記地絡抵抗値算出部が、前記充電電圧計測部により計測された前記第1時刻の電圧計測値、及び前記第2時刻の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する2点計測モードと、
前記充電電圧計測部が前記1回の充電区間の中の第3時刻で前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、前記地絡抵抗値算出部が、前記充電電圧計測部により計測された前記第3時刻の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する通常計測モードと、
を有することを特徴とする。
(3) The insulation state detection device according to (1) or (2),
Two points where the ground fault resistance value calculation unit calculates the value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value at the first time measured by the charging voltage measurement unit and the voltage measurement value at the second time. Measurement mode and
The charging voltage measuring unit measures the charging voltage of the flying capacitor at a third time in the one charging period, and the ground fault resistance calculating unit is measured by the charging voltage measuring unit. A normal measurement mode for calculating the value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value of the time;
It is characterized by having.

(4) 前記(1)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記充電電圧計測部は、前記負極側電源ラインと前記接地電極との間の地絡抵抗の影響を受ける通電経路で前記フライングキャパシタを充電する時の前記フライングキャパシタの電圧を負側計測値として計測すると共に、前記正極側電源ラインと前記接地電極との間の地絡抵抗の影響を受ける通電経路で前記フライングキャパシタを充電する時の前記フライングキャパシタの電圧を正側計測値として計測し、
前記地絡抵抗値算出部は、前記負側計測値と前記正側計測値との差が所定以上の場合には、前記負側計測値及び前記正側計測値のうち値が小さい方のみに対して事前に定めた定数を用いて補正を適用し、補正後の前記負側計測値及び前記正側計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する、
ことを特徴とする。
(4) The insulation state detection device according to (1),
The charging voltage measurement unit measures a voltage of the flying capacitor as a negative measurement value when charging the flying capacitor through an energization path affected by a ground fault resistance between the negative power supply line and the ground electrode. And measuring the voltage of the flying capacitor as a positive measurement value when charging the flying capacitor in an energization path affected by a ground fault resistance between the positive power line and the ground electrode,
When the difference between the negative side measured value and the positive side measured value is equal to or greater than a predetermined value, the ground fault resistance value calculating unit determines only the smaller one of the negative side measured value and the positive side measured value. Applying correction using a constant determined in advance, and calculating the value of the ground fault resistance based on the negative measurement value and the positive measurement value after correction,
It is characterized by that.

(5) 前記(1)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記第1時刻が前記第2時刻よりも早い時刻である状況において、前記充電電圧計測部が前記第1時刻の電圧計測値を計測した直後に、前記第1時刻の電圧計測値を事前に定めた上限値と比較し、前記第1時刻の電圧計測値が前記上限値を超えた時には、少なくとも充電区間の時間長を通常よりも短縮して充電電圧の最大値を抑制する計測制御部、
を更に備えることを特徴とする。
(5) The insulation state detection device according to (1),
In a situation where the first time is earlier than the second time, the voltage measurement value at the first time is determined in advance immediately after the charging voltage measurement unit measures the voltage measurement value at the first time. A measurement control unit that suppresses the maximum value of the charging voltage by at least shortening the time length of the charging section when the voltage measurement value at the first time exceeds the upper limit value,
Is further provided.

本発明の絶縁状態検出装置によれば、フライングキャパシタの充電電圧が高圧電源に接続されたYコンデンサの電荷によって大きな影響を受ける状況であっても、計測所要時間を長くすることなく、地絡抵抗の正しい計測が可能になる。   According to the insulation state detection device of the present invention, even if the charging voltage of the flying capacitor is greatly affected by the charge of the Y capacitor connected to the high voltage power source, the ground fault resistance is not increased without increasing the measurement time. The correct measurement becomes possible.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Further, details of the present invention will be further clarified by reading through the modes for carrying out the invention described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の特徴を含む基本計測サイクルの動作を示すタイムチャートである。FIG. 1 is a time chart showing the operation of a basic measurement cycle including features of the present invention. 図2は、実施形態の絶縁状態検出装置およびその周辺回路の構成例を示す電気回路図である。FIG. 2 is an electric circuit diagram illustrating a configuration example of the insulation state detection device and its peripheral circuits according to the embodiment. 図3(A)及び図3(B)は、本発明の特徴を含まない基本計測サイクルの動作であって、図3(A)は動作状態遷移を表す状態遷移図、図3(B)はフライングキャパシタの端子間電圧の変化を表す波形図である。3A and 3B are operations of a basic measurement cycle that does not include the features of the present invention. FIG. 3A is a state transition diagram showing an operation state transition, and FIG. It is a wave form diagram showing the change of the voltage between the terminals of a flying capacitor. 図4は、図2に示した回路の一部分を抽出した状態を表し、V0計測動作時の充電状態を示す電気回路図である。FIG. 4 is an electric circuit diagram showing a state where a part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted and showing a charging state during the V0 measurement operation. 図5は、図2に示した回路の一部分を抽出した状態を表し、充電電圧計測時の状態を示す電気回路図である。FIG. 5 is an electric circuit diagram showing a state in which a part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted and showing a state when charging voltage is measured. 図6は、図2に示した回路の一部分を抽出した状態を表し、VC1n計測動作時の充電状態を示す電気回路図である。FIG. 6 is an electric circuit diagram showing a state where a part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted and showing a charging state during the VC1n measurement operation. 図7は、図2に示した回路の一部分を抽出した状態を表し、VC1p計測動作時の充電状態を示す電気回路図である。FIG. 7 is an electric circuit diagram showing a state in which a part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted and showing a charging state during the VC1p measurement operation. 図8(A)及び図8(B)は、図2に示した回路の一部分を抽出した状態を表し、図8(A)はVC1n計測のための充電を行う際のYコンデンサYpの電荷の影響を表す等価回路図、図8(B)はVC1n計測のための充電を行う際の地絡抵抗RLnの影響を表す等価回路図である。8A and 8B show a state where a part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted. FIG. 8A shows the charge of the Y capacitor Yp when charging for VC1n measurement. FIG. 8B is an equivalent circuit diagram showing the influence of the ground fault resistance RLn when charging for measuring VC1n. 図9は、C1の端子間電圧及びYp、Ynのバランス電位の変動の具体例を示す波形図である。FIG. 9 is a waveform diagram showing a specific example of fluctuations in the inter-terminal voltage of C1 and the balance potential of Yp and Yn. 図10は、地絡抵抗の抵抗値が異なる2種類の条件で、VC1n、又はVC1pを計測する場合の検出用コンデンサC1の充放電電圧の具体例を示す波形図である。FIG. 10 is a waveform diagram showing a specific example of the charge / discharge voltage of the detection capacitor C1 when measuring VC1n or VC1p under two types of conditions with different resistance values of ground fault resistance. 図11は、充電時間の長さを短縮する場合の充電電圧最大値の変化を示す波形図である。FIG. 11 is a waveform diagram showing changes in the maximum charging voltage when the charging time is shortened. 図12(A)及び図12(B)は、本発明の実施形態における特徴的な動作(2)及びその変形例を示すフローチャートである。FIG. 12A and FIG. 12B are flowcharts showing a characteristic operation (2) and its modification in the embodiment of the present invention.

本発明の絶縁状態検出装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。   Specific embodiments relating to the insulation state detection device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<全体の構成および動作の概要>
車両に搭載された絶縁状態検出装置10およびその周辺回路の構成を図2に示す。
<Overview of overall configuration and operation>
FIG. 2 shows the configuration of the insulation state detection device 10 mounted on the vehicle and its peripheral circuits.

図2に示した絶縁状態検出装置10は、例えば電気自動車、あるいは駆動源としてエンジンおよび電気モータを備えたハイブリッド自動車のような車両に搭載して使用することができる。車載直流高圧電源50は、例えば200V程度の高電圧の直流電力を出力する。車載直流高圧電源50が出力する電力により、車両の推進力を発生する電気モータMを駆動することができる。   The insulation state detection apparatus 10 shown in FIG. 2 can be used by being mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle including an engine and an electric motor as drive sources. The in-vehicle DC high-voltage power supply 50 outputs high-voltage DC power of about 200V, for example. The electric motor M that generates the driving force of the vehicle can be driven by the electric power output from the in-vehicle DC high-voltage power supply 50.

車載直流高圧電源50の出力の正極側電源ライン111と接地ライン103との間は電気的に絶縁されている。また、負極側電源ライン112と接地ライン103との間も電気的に絶縁されている。接地ライン103は、車両の車体などのアース部分に相当する。ここで、正極側電源ライン111と接地ライン103との間の絶縁状態を地絡抵抗RLpとして表すことができる。また、負極側電源ライン112と接地ライン103との間の絶縁状態を地絡抵抗RLnとして表すことができる。   The positive power supply line 111 and the ground line 103 at the output of the in-vehicle DC high voltage power supply 50 are electrically insulated. Further, the negative power supply line 112 and the ground line 103 are also electrically insulated. The ground line 103 corresponds to a ground portion such as a vehicle body. Here, the insulation state between the positive power supply line 111 and the ground line 103 can be expressed as a ground fault resistance RLp. Further, the insulation state between the negative power supply line 112 and the ground line 103 can be expressed as a ground fault resistance RLn.

また、コモンモードノイズを低減するために、図2に示すように、正極側電源ライン111と接地ライン103との間にYコンデンサYpを接続し、負極側電源ライン112と接地ライン103との間にYコンデンサYnを接続してある。なお、YコンデンサYp、Ynは、浮遊容量も含んでいる。   Further, in order to reduce common mode noise, as shown in FIG. 2, a Y capacitor Yp is connected between the positive power supply line 111 and the ground line 103, and between the negative power supply line 112 and the ground line 103. A Y capacitor Yn is connected to this. The Y capacitors Yp and Yn also include stray capacitance.

図2に示した絶縁状態検出装置10を車両に搭載することにより、必要に応じていつでも車両の絶縁状態を監視することができる。すなわち、車載直流高圧電源50の出力における地絡抵抗RLp、RLnを検出し絶縁状態を把握するために絶縁状態検出装置10を利用することができる。   By mounting the insulation state detection device 10 shown in FIG. 2 on the vehicle, the insulation state of the vehicle can be monitored at any time as necessary. That is, the insulation state detection device 10 can be used to detect the ground fault resistances RLp and RLn at the output of the in-vehicle DC high voltage power supply 50 and grasp the insulation state.

従って、図2に示すように、絶縁状態検出装置10の正極側入力端子13及び負極側入力端子14をそれぞれ正極側電源ライン111及び負極側電源ライン112と接続してある。また、絶縁状態検出装置10の接地点15は、接地ライン103と接続してある。   Therefore, as shown in FIG. 2, the positive input terminal 13 and the negative input terminal 14 of the insulation state detection device 10 are connected to the positive power supply line 111 and the negative power supply line 112, respectively. The grounding point 15 of the insulation state detection device 10 is connected to the grounding line 103.

絶縁状態検出装置10の計測結果や警報の情報を出力するために、図2に示すように出力端子21が設けてある。この出力端子21は、例えば車両側の電子制御装置(ECU)と接続することができる。   An output terminal 21 is provided as shown in FIG. 2 in order to output the measurement result of the insulation state detection device 10 and alarm information. The output terminal 21 can be connected to, for example, a vehicle-side electronic control unit (ECU).

<絶縁状態検出装置10の構成例>
図2に示すように、絶縁状態検出装置10の回路にはフライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサC1が設けてある。この検出用コンデンサC1には、車載用であることを考慮してセラミックコンデンサを採用している。
<Configuration Example of Insulation State Detection Device 10>
As shown in FIG. 2, the circuit of the insulation state detection device 10 is provided with a detection capacitor C1 that operates as a flying capacitor. A ceramic capacitor is employed as the detection capacitor C1 in consideration of being used in a vehicle.

また、検出用コンデンサC1の充電及び放電を制御するために、その周辺に4つのスイッチング素子S1〜S4が設けてある。これらのスイッチング素子S1〜S4の各々は、例えば光MOSFETのように、絶縁された信号の制御によって接点の開閉(オフ/オン)状態を切替可能なスイッチである。   Further, in order to control charging and discharging of the detection capacitor C1, four switching elements S1 to S4 are provided in the vicinity thereof. Each of these switching elements S1 to S4 is a switch that can switch the open / close (off / on) state of a contact by controlling an insulated signal, such as an optical MOSFET.

スイッチング素子S1は、一端が抵抗器R01を介して正極側入力端子13と接続され、他端が配線31と接続されている。スイッチング素子S2は、一端が抵抗器R02を介して負極側入力端子14と接続され、他端が抵抗器R2を介して配線32と接続されている。   The switching element S1 has one end connected to the positive input terminal 13 via the resistor R01 and the other end connected to the wiring 31. The switching element S2 has one end connected to the negative input terminal 14 via the resistor R02 and the other end connected to the wiring 32 via the resistor R2.

スイッチング素子S3は、一端が配線33と接続され、他端が配線35と接続されている。スイッチング素子S4は、一端が配線32と接続され、他端が抵抗器R4を介して接地点15と接続されている。   The switching element S <b> 3 has one end connected to the wiring 33 and the other end connected to the wiring 35. The switching element S4 has one end connected to the wiring 32 and the other end connected to the grounding point 15 via the resistor R4.

検出用コンデンサC1は、負極側端子が配線32と接続されている。検出用コンデンサC1の正極側端子は、ダイオードD1及び抵抗器R1で構成される直列回路を介して配線31と接続されている。また、検出用コンデンサC1の正極側端子は、ダイオードD3及び抵抗器R3で構成される直列回路を介して配線33と接続され、更にダイオードD2を介して配線33と接続されている。ダイオードD2は配線33から配線34に向かう方向の通電を許可する極性で接続され、ダイオードD3は配線34から配線33に向かう方向の通電を許可する極性で接続されている。   The detection capacitor C <b> 1 has a negative terminal connected to the wiring 32. The positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the wiring 31 through a series circuit including a diode D1 and a resistor R1. The positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the wiring 33 via a series circuit including a diode D3 and a resistor R3, and is further connected to the wiring 33 via a diode D2. The diode D2 is connected with a polarity that allows energization in the direction from the wiring 33 to the wiring 34, and the diode D3 is connected with a polarity that allows energization in the direction from the wiring 34 to the wiring 33.

マイクロコンピュータ(CPU)11は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、絶縁状態検出装置10に必要とされる各種制御を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ11は、スイッチング素子S1〜S4を個別に制御して検出用コンデンサC1の充電及び放電を制御する。また、マイクロコンピュータ11は検出用コンデンサC1の充電電圧に相当するアナログレベルを、配線36を介して一方のアナログ入力ポートAD1から入力し、この入力レベルに基づいて計算を行い、地絡抵抗RLp及びRLnを把握する。   The microcomputer (CPU) 11 executes various controls required for the insulation state detection device 10 by executing a program incorporated in advance. Specifically, the microcomputer 11 controls the switching elements S1 to S4 individually to control charging and discharging of the detection capacitor C1. Further, the microcomputer 11 inputs an analog level corresponding to the charging voltage of the detection capacitor C1 from one analog input port AD1 via the wiring 36, performs calculation based on this input level, and performs ground fault resistance RLp and Know RLn.

配線35と配線36との間には入力回路20が接続されている。この入力回路20は、配線35に現れる信号をマイクロコンピュータ11の処理に適した信号に変換するための信号処理を行う。入力回路20については様々な機能および構成が考えられるが、代表的な入力回路20としてはサンプルホールド回路が想定される。   The input circuit 20 is connected between the wiring 35 and the wiring 36. The input circuit 20 performs signal processing for converting a signal appearing on the wiring 35 into a signal suitable for the processing of the microcomputer 11. Although various functions and configurations are conceivable for the input circuit 20, a sample hold circuit is assumed as a typical input circuit 20.

例えば、配線35と配線36との間にアナログスイッチを接続し、配線36と接地点15との間に信号レベルを保持するキャパシタ(コンデンサ)を接続する。特定のタイミングでマイクロコンピュータ11が前記アナログスイッチを一時的にオン(導通状態)にすることにより、そのタイミングで入力された信号レベルをサンプリングし、入力回路20内の前記キャパシタで保持することができる。もちろん、このようなサンプルホールド回路の機能は、省略することも可能である。   For example, an analog switch is connected between the wiring 35 and the wiring 36, and a capacitor (capacitor) that holds a signal level is connected between the wiring 36 and the ground point 15. When the microcomputer 11 temporarily turns on (conducts) the analog switch at a specific timing, the signal level input at that timing can be sampled and held by the capacitor in the input circuit 20. . Of course, the function of such a sample and hold circuit can be omitted.

<地絡抵抗の計測>
<基本計測サイクルの説明>
動作状態遷移及びフライングキャパシタの端子間電圧の変化を図3(A)及び図3(B)に示す。尚、基本的な動作の理解を容易にするために、図3(A)及び図3(B)においては本発明の特徴的な動作の記載は省略されている。
<Measurement of ground fault resistance>
<Description of basic measurement cycle>
FIG. 3A and FIG. 3B show the operating state transition and the change in the voltage between the terminals of the flying capacitor. In order to facilitate understanding of the basic operation, description of characteristic operations of the present invention is omitted in FIGS. 3 (A) and 3 (B).

図3(A)に示すように、絶縁状態検出装置10の基本計測サイクルは、「V0計測区間」A1、「VC1n計測区間」A2、「V0計測区間」A3、「VC1p計測区間」A4の各計測区間の連なりにより構成されており、この基本計測サイクルが繰り返し実行される。   As shown in FIG. 3 (A), the basic measurement cycle of the insulation state detection apparatus 10 includes “V0 measurement section” A1, “VC1n measurement section” A2, “V0 measurement section” A3, and “VC1p measurement section” A4. It is composed of a series of measurement sections, and this basic measurement cycle is repeatedly executed.

「V0計測区間」A1及びA3では、電源電圧に応じて変化する充電電圧V0を計測する。充電電圧V0は地絡抵抗の抵抗値とは無関係である。   In the “V0 measurement section” A1 and A3, the charging voltage V0 that changes according to the power supply voltage is measured. The charging voltage V0 is independent of the resistance value of the ground fault resistance.

「VC1n計測区間」A2では、負極側の地絡抵抗RLnの抵抗値の影響を受けて変化する充電電圧VC1nを計測する。また、「VC1p計測区間」A4では、正極側の地絡抵抗RLpの抵抗値の影響を受けて変化する充電電圧VC1pを計測する。   In the “VC1n measurement section” A2, the charging voltage VC1n that changes under the influence of the resistance value of the ground-fault resistance RLn on the negative electrode side is measured. In the “VC1p measurement section” A4, the charging voltage VC1p that changes under the influence of the resistance value of the ground fault resistance RLp on the positive electrode side is measured.

また、上記各区間A1、A2、A3、A4のいずれについても、検出用コンデンサ(フライングキャパシタ)C1を充電するための「充電動作」と、この検出用コンデンサC1の端子間電圧を計測するための「計測動作」と、検出用コンデンサC1に蓄積した電荷を放電するための「放電動作」とが含まれている。   In each of the sections A1, A2, A3, and A4, a “charging operation” for charging the detection capacitor (flying capacitor) C1 and a voltage between terminals of the detection capacitor C1 are measured. A “measurement operation” and a “discharge operation” for discharging the charge accumulated in the detection capacitor C1 are included.

検出用コンデンサC1の端子間電圧は、図3(B)に示すように、各区間で充電を開始すると、充電回路の時定数により定まる指数関数(exp)カーブに従って上昇し、放電を開始すると放電回路の時定数により定まる指数関数カーブに従って下降する。図3(A)の基本計測サイクルを実施する場合には、検出用コンデンサC1の充電及び放電を繰り返し行うので、図3(B)のように検出用コンデンサC1の電圧が変化する。   As shown in FIG. 3B, the voltage between the terminals of the detection capacitor C1 increases according to an exponential function (exp) curve determined by the time constant of the charging circuit when charging is started in each section, and is discharged when discharging is started. It descends according to an exponential curve determined by the time constant of the circuit. When the basic measurement cycle of FIG. 3A is performed, the detection capacitor C1 is repeatedly charged and discharged, so that the voltage of the detection capacitor C1 changes as shown in FIG.

「V0計測区間」A1及びA3では、検出用コンデンサC1の充電を終了した時の電圧をV0として計測する。   In “V0 measurement section” A1 and A3, the voltage when the charging of the detection capacitor C1 is completed is measured as V0.

また、「VC1n計測区間」A2では、検出用コンデンサC1の充電が完了して放電に移行する前の電圧をVC1nとして計測する。「VC1p計測区間」A4では、検出用コンデンサC1の充電を終了して放電に移行する前の電圧をVC1pとして計測する。   Further, in the “VC1n measurement section” A2, the voltage before the transition to the discharge after the charging of the detection capacitor C1 is completed is measured as VC1n. In the “VC1p measurement section” A4, the voltage before the detection capacitor C1 is completely discharged and shifted to discharge is measured as VC1p.

実際には、図2に示したマイクロコンピュータ11がスイッチング素子S1〜S4のオンオフを制御することにより、図3(A)に示した基本計測サイクルの動作を実行することができる。そして、この基本計測サイクルの結果として得られる計測値のV0、Vc1n、Vc1pに基づいて地絡抵抗を算出することができる。   Actually, the microcomputer 11 shown in FIG. 2 controls the on / off of the switching elements S1 to S4, whereby the operation of the basic measurement cycle shown in FIG. 3A can be executed. And ground fault resistance is computable based on the measured value V0, Vc1n, and Vc1p obtained as a result of this basic measurement cycle.

<各区間の状態の説明>
<「V0計測区間」A1、A3の充電状態>
図2に示した回路の中から一部分を抽出し、「V0計測区間」A1、A3の充電状態と関係のある箇所を図4に示す。
<Description of the status of each section>
<Charging state of “V0 measurement section” A1, A3>
A part is extracted from the circuit shown in FIG. 2, and locations related to the charging states of “V0 measurement sections” A1 and A3 are shown in FIG.

「V0計測区間」A1、A3の充電状態においては、スイッチング素子S1及びS2がオン(接点閉)になり、他のスイッチング素子はオフ(接点開)になる。したがって、図4に示すような通電経路が形成され、図4中の矢印のように電流が流れる。   In the charging state of “V0 measurement section” A1 and A3, the switching elements S1 and S2 are turned on (contacts are closed), and the other switching elements are turned off (contacts are opened). Therefore, an energization path as shown in FIG. 4 is formed, and a current flows as shown by an arrow in FIG.

つまり、スイッチング素子S1の接点が閉になるので、正極側電源ライン111から正極側入力端子13、スイッチング素子S1、配線31、ダイオードD1、抵抗器R1を通って検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、スイッチング素子S2の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子から、配線32、抵抗器R2、スイッチング素子S2、負極側入力端子14、負極側電源ライン112へ電流が流れる。従って、この電流により検出用コンデンサC1に電荷が充電される。この時の検出用コンデンサC1の充電電圧は車載直流高圧電源50の出力電圧と充電回路の時定数と充電時間に応じて定まるが、地絡抵抗RLn、RLpの影響は受けない。   That is, since the contact point of the switching element S1 is closed, the positive side terminal 111, the switching element S1, the wiring 31, the diode D1, and the resistor R1 pass through the positive side power line 111 to the positive side terminal of the detection capacitor C1. Current flows. Further, since the contact of the switching element S2 is closed, a current flows from the negative terminal of the detection capacitor C1 to the wiring 32, the resistor R2, the switching element S2, the negative input terminal 14, and the negative power line 112. Therefore, the electric charge is charged in the detection capacitor C1 by this current. The charging voltage of the detection capacitor C1 at this time is determined according to the output voltage of the in-vehicle DC high voltage power supply 50, the time constant of the charging circuit, and the charging time, but is not affected by the ground fault resistors RLn and RLp.

<充電電圧計測時の状態>
図2に示した回路の中から一部分を抽出し、充電電圧計測時の状態と関係のある箇所を図5に示す。
<State at the time of charging voltage measurement>
A part extracted from the circuit shown in FIG. 2 is shown in FIG. 5 where the charging voltage is measured.

区間A1〜A4の各々の充電電圧計測時には、スイッチング素子S3及びS4の接点がそれぞれ閉になり、他のスイッチング素子はオフ(接点開)になる。したがって、図5に示すような通電経路が形成される。つまり、図5のように検出用コンデンサC1の負極側端子が、抵抗器R4を介して接地点15と接続される。また、検出用コンデンサC1の正極側端子が、ダイオードD3、抵抗器R3、スイッチング素子S3、配線35、入力回路20、配線36を介してマイクロコンピュータ11のアナログ入力ポートと接続される。従って、マイクロコンピュータ11は、検出用コンデンサC1の充電電圧に比例したアナログレベルを検出することができる。   When measuring the charging voltage in each of the sections A1 to A4, the contacts of the switching elements S3 and S4 are closed, and the other switching elements are turned off (contact open). Therefore, an energization path as shown in FIG. 5 is formed. That is, as shown in FIG. 5, the negative terminal of the detection capacitor C1 is connected to the ground point 15 via the resistor R4. The positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the analog input port of the microcomputer 11 via the diode D3, the resistor R3, the switching element S3, the wiring 35, the input circuit 20, and the wiring 36. Therefore, the microcomputer 11 can detect an analog level proportional to the charging voltage of the detection capacitor C1.

なお、検出用コンデンサC1の放電動作の際にも、入力回路20をオフにする点を除き図5と同じ状態になる。つまり、検出用コンデンサC1に蓄積された正極側の電荷は、ダイオードD3、抵抗器R3、及びR5を通り、負極側の電荷は抵抗器R4を通って時間の経過と共に自然に放電する。   Note that the same state as in FIG. 5 is obtained even when the detection capacitor C1 is discharged, except that the input circuit 20 is turned off. That is, the charge on the positive electrode side accumulated in the detection capacitor C1 passes through the diode D3, the resistors R3 and R5, and the charge on the negative electrode side naturally discharges with the passage of time through the resistor R4.

<「VC1n計測区間」A2の充電状態>
図2に示した回路の中から一部分を抽出し、「VC1n計測区間」A2の充電状態と関係のある箇所を図6に示す。
<Charging state of “VC1n measurement section” A2>
A part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted, and a portion related to the state of charge of “VC1n measurement section” A2 is shown in FIG.

「VC1n計測区間」A2の充電状態においては、スイッチング素子S1及びS4の接点がそれぞれ閉になり、他のスイッチング素子はオフ(接点開)になる。したがって、図6に示すような通電経路が形成される。   In the charging state of “VC1n measurement section” A2, the contacts of the switching elements S1 and S4 are closed, and the other switching elements are turned off (contacts open). Therefore, an energization path as shown in FIG. 6 is formed.

つまり、図6中に矢印で示すように、正極側電源ライン111から正極側入力端子13、スイッチング素子S1、配線31、ダイオードD1、抵抗器R1を通って検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、スイッチング素子S4の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子から、スイッチング素子S4、抵抗器R4、接地点15、接地ライン103、地絡抵抗RLnを通って負極側電源ライン112に電流が流れる。この電流により、検出用コンデンサC1に電荷が充電される。この時の充電電圧は、地絡抵抗RLnの影響を反映した結果になる。   That is, as indicated by an arrow in FIG. 6, a current flows from the positive power supply line 111 to the positive terminal of the detection capacitor C1 through the positive input terminal 13, the switching element S1, the wiring 31, the diode D1, and the resistor R1. Flows. In addition, since the contact of the switching element S4 is closed, the negative power supply line from the negative terminal of the detection capacitor C1 passes through the switching element S4, the resistor R4, the ground point 15, the ground line 103, and the ground fault resistor RLn. A current flows through 112. This current charges the detection capacitor C1. The charging voltage at this time is a result reflecting the influence of the ground fault resistance RLn.

<「VC1p計測区間」A4の充電状態>
図2に示した回路の中から一部分を抽出し、「VC1p計測区間」A4の充電状態と関係のある箇所を図7に示す。
<Charging state of “VC1p measurement section” A4>
A part of the circuit shown in FIG. 2 is extracted, and a portion related to the state of charge of “VC1p measurement section” A4 is shown in FIG.

「VC1p計測区間」A4の充電状態においては、スイッチング素子S2及びS3の接点がそれぞれ閉になり、他のスイッチング素子はオフ(接点開)になる。したがって、図7に示すような通電経路が形成される。   In the charging state of the “VC1p measurement section” A4, the contacts of the switching elements S2 and S3 are closed, and the other switching elements are turned off (contacts open). Therefore, an energization path as shown in FIG. 7 is formed.

つまり、図7中に矢印で示すように、正極側電源ライン111から地絡抵抗RLp、接地ライン103、接地点15、抵抗器R5、スイッチング素子S3、ダイオードD2を通って、検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、検出用コンデンサC1の負極側端子から、配線32、抵抗器R2、スイッチング素子S2、負極側入力端子14、負極側電源ライン112へ電流が流れる。この電流により、検出用コンデンサC1に電荷が充電される。この時の充電電圧は、地絡抵抗RLpの影響を反映した結果になる。   That is, as indicated by an arrow in FIG. 7, the detection capacitor C1 passes through the grounding resistance RLp, the ground line 103, the ground point 15, the resistor R5, the switching element S3, and the diode D2 from the positive power supply line 111. Current flows through the positive terminal. In addition, a current flows from the negative terminal of the detection capacitor C1 to the wiring 32, the resistor R2, the switching element S2, the negative input terminal 14, and the negative power line 112. This current charges the detection capacitor C1. The charging voltage at this time is a result reflecting the influence of the ground fault resistance RLp.

<基本的な地絡抵抗の計測動作>
図2に示した絶縁状態検出装置10の動作に関しては、基本的には以下の関係を有する。
<Basic grounding resistance measurement operation>
The operation of the insulation state detection device 10 shown in FIG. 2 basically has the following relationship.

(RLp+RLn)/(RLp×RLn)=f[{(Vc1p)+(Vc1n)}/V0] ・・・(1)
但し、
V0:車載直流高圧電源50の出力電圧に応じた検出用コンデンサC1の充電電圧
Vc1n:負側の地絡抵抗RLnの影響を受けた検出用コンデンサC1の充電電圧
Vc1p:正側の地絡抵抗RLpの影響を受けた検出用コンデンサC1の充電電圧
RLp,RLn:各地絡抵抗の抵抗値
(RLp + RLn) / (RLp × RLn) = f [{(Vc1p) + (Vc1n)} / V0] (1)
However,
V0: Charge voltage Vc1n of the detection capacitor C1 corresponding to the output voltage of the in-vehicle DC high-voltage power supply 50: Charge voltage Vc1p of the detection capacitor C1 affected by the negative ground fault resistance RLn: Positive ground fault resistance RLp Voltage RLp, RLn of the detection capacitor C1 affected by the resistance: resistance value of the local resistance

従って、マイクロコンピュータ11は、各状態でアナログ入力ポート(AD1)に入力される信号レベルから各充電電圧「V0」、「Vc1n」、「Vc1p」を把握し、上記関係式に基づいて地絡抵抗RLp、RLnを算出することが可能である。   Therefore, the microcomputer 11 grasps each charging voltage “V0”, “Vc1n”, “Vc1p” from the signal level inputted to the analog input port (AD1) in each state, and the ground fault resistance based on the above relational expression. RLp and RLn can be calculated.

<YコンデンサYp、Ynの影響の説明>
図2に示した車載直流高圧電源50の出力の正極側電源ライン111、負極側電源ライン112と、接地ライン103との間には、YコンデンサYp及びYnが接続されている。これらのYコンデンサYp及びYnはコモンモードノイズを低減するためのものであるが、絶縁状態検出装置10が絶縁状態を検出する際に大きな影響を及ぼす場合がある。具体的には、例えば地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値が1[MΩ]以上程度になると、地絡抵抗RLn、RLpの影響で変化する計測値「Vc1n」、「Vc1p」の変化が、YコンデンサYp及びYnの影響と区別困難な状況になるため、抵抗値の大きい地絡抵抗RLn、RLpの計測ができなくなる。特に、YコンデンサYp及びYnの静電容量が比較的大きい(例えば0.5[μF])場合に影響が顕著になる。
<Description of influence of Y capacitors Yp and Yn>
Y capacitors Yp and Yn are connected between the positive power supply line 111, the negative power supply line 112 and the ground line 103, which are the outputs of the in-vehicle DC high voltage power supply 50 shown in FIG. These Y capacitors Yp and Yn are for reducing common mode noise, but may have a significant effect when the insulation state detection device 10 detects the insulation state. Specifically, for example, when the resistance values of the ground fault resistances RLn and RLp are about 1 [MΩ] or more, the measurement values “Vc1n” and “Vc1p” that change due to the influence of the ground fault resistances RLn and RLp are Since the situation is difficult to distinguish from the effects of the capacitors Yp and Yn, the ground fault resistances RLn and RLp having large resistance values cannot be measured. In particular, when the electrostatic capacities of the Y capacitors Yp and Yn are relatively large (for example, 0.5 [μF]), the influence becomes significant.

<電荷の移動の説明>
図2中のYコンデンサYp及びYnの影響について、図8(A)、図8(B)の等価回路図を参照しながら説明する。図8(A)は、図2に示した回路の中で、「VC1n」計測のための検出用コンデンサC1の充電を行う際のYコンデンサYpの電荷の移動する経路を表している。また、図8(B)は、「VC1n」計測のための検出用コンデンサC1の充電を行う際に地絡抵抗RLnの影響により変化する充電電流が流れる経路を表している。
<Explanation of charge transfer>
The influence of Y capacitors Yp and Yn in FIG. 2 will be described with reference to the equivalent circuit diagrams of FIGS. 8 (A) and 8 (B). FIG. 8A shows a path through which the charge of the Y capacitor Yp moves when the detection capacitor C1 for “VC1n” measurement is charged in the circuit shown in FIG. FIG. 8B shows a path through which a charging current that changes due to the influence of the ground fault resistance RLn flows when charging the detection capacitor C1 for measuring “VC1n”.

すなわち、図6に示した充電状態は、図8(B)に示すように地絡抵抗RLnを含む経路で充電電流IRLnが流れる経路と、図8(A)に示すようにYコンデンサYpの電荷による電流Iypが流れる経路との合成回路として考えることができる。   That is, the charging state shown in FIG. 6 includes the path through which the charging current IRLn flows through the path including the ground fault resistance RLn as shown in FIG. 8B and the charge of the Y capacitor Yp as shown in FIG. 8A. It can be considered as a combined circuit with the path through which the current Iyp flows.

図8(A)に示す状態においては、充電開始初期にはYコンデンサYpの端子間電圧が大きく、検出用コンデンサC1の端子間電圧が小さいので、YコンデンサYpに蓄積された電荷が電圧の低い検出用コンデンサC1側に移動するため電流Iypが流れる。そして、これと同時に、図8(B)に示すように地絡抵抗RLnの影響を受ける充電電流IRLnも流れる。   In the state shown in FIG. 8A, since the voltage between the terminals of the Y capacitor Yp is large and the voltage between the terminals of the detection capacitor C1 is small at the beginning of charging, the charge accumulated in the Y capacitor Yp has a low voltage. The current Iyp flows to move to the detection capacitor C1 side. At the same time, a charging current IRLn affected by the ground fault resistance RLn flows as shown in FIG.

したがって、検出用コンデンサC1を充電する電流については、図8(A)のIypと、図8(B)のIRLnとを加算した結果となる。つまり、検出用コンデンサC1の充電電圧の計測値「Vc1n」は、地絡抵抗RLnの影響(IRLn)だけでなく、YコンデンサYpの影響(Iyp)も受けることになる。そして、地絡抵抗RLnの影響に比べてYコンデンサYpの影響が大きい場合には、計測値から地絡抵抗RLnを算出することが困難になる。   Therefore, the current for charging the detection capacitor C1 is the result of adding Iyp in FIG. 8A and IRLn in FIG. 8B. That is, the measured value “Vc1n” of the charging voltage of the detection capacitor C1 is not only influenced by the ground fault resistance RLn (IRLn) but also influenced by the Y capacitor Yp (Iyp). When the influence of the Y capacitor Yp is larger than the influence of the ground fault resistance RLn, it is difficult to calculate the ground fault resistance RLn from the measured value.

また、図示しないが、「Vc1p」を計測する際には、YコンデンサYnから検出用コンデンサC1に電荷が移動するため、それに伴って電流Iynが流れる。そして、地絡抵抗RLpの影響を受ける充電電流IRLpと、電流Iynとを加算した電流により検出用コンデンサC1が充電される。そのため、地絡抵抗RLpの影響に比べてYコンデンサYnの影響が大きい場合には、計測値「Vc1p」に含まれるYコンデンサYnの影響が大きくなり、正しい地絡抵抗RLpを算出することが困難になる。   Although not shown, when “Vc1p” is measured, the electric charge moves from the Y capacitor Yn to the detection capacitor C1, and accordingly, the current Iyn flows. Then, the detection capacitor C1 is charged by a current obtained by adding the charging current IRLp affected by the ground fault resistance RLp and the current Iyn. Therefore, when the influence of the Y capacitor Yn is larger than the influence of the ground fault resistance RLp, the influence of the Y capacitor Yn included in the measured value “Vc1p” becomes large, and it is difficult to calculate the correct ground fault resistance RLp. become.

<Yp、Ynの電圧のバランスの説明>
図2に示した回路において、YコンデンサYp、Ynは静電容量が同一であるため、計測を開始する前の定常状態においては、YコンデンサYp、Ynはバランス状態になっている。つまり、車載直流高圧電源50の出力する電圧がYp、Ynの静電容量の比率に応じて分圧されて、YコンデンサYpの端子間電圧と、YコンデンサYnの端子間電圧とがほぼ一致する状態(例えば100[V])である。また、接地ライン103の電位は、正極側電源ライン111の電位と負極側電源ライン112の電位との中央値で安定している。
<Explanation of Balance of Yp and Yn Voltage>
In the circuit shown in FIG. 2, since the Y capacitors Yp and Yn have the same capacitance, the Y capacitors Yp and Yn are in a balanced state in a steady state before starting measurement. That is, the voltage output from the in-vehicle DC high-voltage power supply 50 is divided according to the ratio of the Yp and Yn capacitances, and the voltage between the terminals of the Y capacitor Yp and the voltage between the terminals of the Y capacitor Yn substantially match. State (for example, 100 [V]). The potential of the ground line 103 is stable at the median value of the potential of the positive power supply line 111 and the potential of the negative power supply line 112.

(1) 一方、「VC1n」を計測する際には、図8(A)に示した等価回路のように、YコンデンサYpの電荷が電流Iypとして流れるためバランスが崩れる。すなわち、YコンデンサYpの電荷が流出してYコンデンサYpの端子間電圧が低下するため、YコンデンサYp、Ynの電圧のバランスが崩れて、接地ライン103の電位が変動する。 (1) On the other hand, when measuring “VC1n”, the balance is lost because the electric charge of the Y capacitor Yp flows as the current Iyp, as in the equivalent circuit shown in FIG. That is, the electric charge of the Y capacitor Yp flows out and the voltage between the terminals of the Y capacitor Yp decreases, so that the balance of the voltages of the Y capacitors Yp and Yn is lost, and the potential of the ground line 103 changes.

このように電圧のバランスが崩れると、「VC1n」計測後の「V0計測区間」において、YコンデンサYpから流出した電荷分は、車載直流高圧電源50から地絡抵抗RLnを介して再び充電されるので、バランスが取れた状態に戻ることになる。但し、Yコンデンサのキャパシタが大きく、計測サイクルが短い場合には、バランスが取れた状態に戻る前に次の計測が開始されることになる。   When the voltage balance is lost in this way, in the “V0 measurement section” after the “VC1n” measurement, the charge flowing out from the Y capacitor Yp is charged again from the in-vehicle DC high voltage power supply 50 via the ground fault resistor RLn. Therefore, it will return to a balanced state. However, if the capacitor of the Y capacitor is large and the measurement cycle is short, the next measurement is started before returning to a balanced state.

(2) また、「VC1p」を計測する際には、YコンデンサYnの電荷が電流Iynとして検出用コンデンサC1側に流れるためバランスが崩れる。すなわち、YコンデンサYnの電荷が流出してYコンデンサYnの端子間電圧が低下するため、YコンデンサYp、Ynの電圧のバランスが崩れて、接地ライン103の電位が変動する。更に、「VC1n」を計測する際に発生したバランスの崩れの影響が残っている状態で、「VC1p」を計測しようとする場合には、YコンデンサYnの端子間電圧が通常よりも大きいので、検出用コンデンサC1側に流出する電荷の量が更に増えてしまう。 (2) Further, when measuring “VC1p”, the electric charge of the Y capacitor Yn flows to the detection capacitor C1 side as the current Iyn, and the balance is lost. That is, since the charge of the Y capacitor Yn flows out and the voltage between the terminals of the Y capacitor Yn decreases, the balance of the voltages of the Y capacitors Yp and Yn is lost, and the potential of the ground line 103 changes. Furthermore, when the “VC1p” is to be measured in the state where the influence of the balance disruption that occurs when measuring “VC1n” remains, the voltage between the terminals of the Y capacitor Yn is larger than usual. The amount of charge flowing out to the detection capacitor C1 side further increases.

(3) また2回目以降の基本計測サイクルを実行する際には、前サイクルの「VC1p」を計測する際に発生したバランスの崩れの影響が残っている状態で、「VC1n」を計測しようとすると、YコンデンサYpの端子間電圧が通常よりも大きいので、検出用コンデンサC1側に流出する電荷の量が更に増えてしまう。 (3) Also, when executing the second and subsequent basic measurement cycles, an attempt is made to measure “VC1n” in a state where the influence of the balance loss that occurred when measuring “VC1p” of the previous cycle remains. Then, since the voltage across the terminals of the Y capacitor Yp is larger than usual, the amount of charge flowing out to the detection capacitor C1 side further increases.

つまり、上記(1)、(2)、(3)の状態を繰り返すことになるので、YコンデンサYp、Ynのバランスの崩れの影響により、検出用コンデンサC1の充電電流が通常よりも増える。そして、「VC1n」、「VC1p」の計測値において、地絡抵抗RLn、RLpの影響とYコンデンサYp、Ynの影響とを区別できなくなる。バランス電位の変動の具体例を図9に示す。   That is, since the states (1), (2), and (3) are repeated, the charging current of the detection capacitor C1 is increased more than usual due to the influence of the balance of the Y capacitors Yp and Yn being lost. Then, in the measured values of “VC1n” and “VC1p”, it becomes impossible to distinguish the influence of the ground fault resistances RLn and RLp from the influence of the Y capacitors Yp and Yn. A specific example of the fluctuation of the balance potential is shown in FIG.

なお、図2に示した絶縁状態検出装置10を用いて通常の手順で計測を行った場合の地絡抵抗の検出値と真値との対応関係について、YコンデンサYp、Yn(Yコン)の静電容量及び地絡状況を変更しながらシミュレーションを行った。その結果、YコンデンサYp、Ynの静電容量が0.3[μF]程度の場合には、1000[kΩ]以上の高い抵抗値は判別不可能となった。   In addition, regarding the correspondence between the detected value of the ground fault resistance and the true value when measurement is performed in a normal procedure using the insulation state detecting device 10 shown in FIG. 2, the Y capacitors Yp and Yn (Ycon) The simulation was performed while changing the capacitance and ground fault situation. As a result, when the electrostatic capacitances of the Y capacitors Yp and Yn are about 0.3 [μF], a high resistance value of 1000 [kΩ] or more cannot be determined.

<特徴的な動作の説明>
<2点計測を用いた地絡抵抗の計測動作>
本発明の特徴を含む基本計測サイクルの動作を図1に示す。図1に示した基本計測サイクルは、図3(A)、図3(B)の基本計測サイクルと同様に、「V0計測区間」A1、「VC1n計測区間」A2、「V0計測区間」A3、「VC1p計測区間」A4の各計測区間の連なりにより構成されており、この基本計測サイクルが繰り返し実行される。
<Description of characteristic operation>
<Measurement operation of ground fault resistance using two-point measurement>
The operation of the basic measurement cycle including the features of the present invention is shown in FIG. The basic measurement cycle shown in FIG. 1 is similar to the basic measurement cycle of FIGS. 3A and 3B, “V0 measurement section” A1, “VC1n measurement section” A2, “V0 measurement section” A3, “VC1p measurement section” A4 is composed of a series of measurement sections, and this basic measurement cycle is repeatedly executed.

図1の「VC1n計測区間」A2では、充電開始時刻t3から一定時間TCna(例えば0.1秒)を経過した時に1回目のVC1n計測値(a)を計測し、充電開始時刻t3から一定時間TCnb(例えば0.4秒)を経過した時に2回目のVC1n計測値(b)を計測している。   In the “VC1n measurement section” A2 in FIG. 1, the first VC1n measurement value (a) is measured when a certain time TCna (for example, 0.1 second) has elapsed from the charging start time t3, and the certain time from the charging start time t3. When TCnb (for example, 0.4 seconds) elapses, the second VC1n measurement value (b) is measured.

また、図1の「VC1p計測区間」A4では、充電開始時刻t8から一定時間TCpa(例えば0.1秒)を経過した時に1回目のVC1p計測値(a)を計測し、充電開始時刻t3から一定時間TCpb(例えば0.4秒)を経過した時に2回目のVC1p計測値(b)を計測している。   Further, in the “VC1p measurement section” A4 in FIG. 1, the first VC1p measurement value (a) is measured when a certain time TCpa (for example, 0.1 second) has elapsed from the charge start time t8, and from the charge start time t3. The second VC1p measurement value (b) is measured when a certain time TCpb (for example, 0.4 seconds) has elapsed.

また、地絡抵抗を算出する地絡抵抗算出処理部41においては、2つのVC1n計測値(a)、(b)の比率と、2つのVC1p計測値(a)、(b)の比率とに基づいて、地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値を算出している。V0計測値については、使わない場合もある。また、地絡抵抗算出処理部41は地絡抵抗を算出する際に、地絡抵抗マップ保持部42を利用している。   Further, in the ground fault resistance calculation processing unit 41 for calculating the ground fault resistance, the ratio of the two VC1n measurement values (a) and (b) and the ratio of the two VC1p measurement values (a) and (b) are obtained. Based on this, the resistance values of the ground fault resistances RLn and RLp are calculated. The V0 measurement value may not be used. The ground fault resistance calculation processing unit 41 uses the ground fault resistance map holding unit 42 when calculating the ground fault resistance.

地絡抵抗マップ保持部42が保持する地絡抵抗マップは、事前に定めた多数の定数データにより構成されており、VC1n、VC1pの2点(a,b)の計測値の比率と、互いに異なる多数の地絡抵抗値のいずれかとを対応付けた状態で保持している。つまり、VC1nの2点(a,b)の計測値の比率から地絡抵抗マップにより地絡抵抗RLnの抵抗値を取得することができ、VC1pの2点(a,b)の計測値の比率から地絡抵抗マップにより地絡抵抗RLpの抵抗値を取得することができる。   The ground fault resistance map held by the ground fault resistance map holding unit 42 is configured by a large number of predetermined constant data, and is different from the ratio of the measured values of the two points (a, b) of VC1n and VC1p. It is held in a state in which any of a number of ground fault resistance values is associated. That is, the resistance value of the ground fault resistance RLn can be acquired from the ratio of the measured values of the two points (a, b) of VC1n by the ground fault resistance map, and the ratio of the measured values of the two points (a, b) of VC1p. From the ground fault resistance map, the resistance value of the ground fault resistance RLp can be acquired.

尚、地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値が比較的小さい領域(例えば400[kΩ]以下)については、前記第(1)式を利用して、V0、VC1n、VC1pの計測値から地絡抵抗値を算出しても良い。   For regions where the resistance values of the ground fault resistances RLn and RLp are relatively small (for example, 400 [kΩ] or less), the ground fault resistance is calculated from the measured values of V0, VC1n, and VC1p using the above equation (1). A value may be calculated.

<2点計測の利点>
地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値が異なる2種類の条件で、VC1n、又はVC1pを計測する場合の検出用コンデンサC1の充放電電圧の波形の具体例を図10に示す。
<Advantages of 2-point measurement>
FIG. 10 shows a specific example of the waveform of the charge / discharge voltage of the detection capacitor C1 when measuring VC1n or VC1p under two types of conditions where the resistance values of the ground fault resistors RLn and RLp are different.

図10に示した例では、充電開始から時間taを経過した時にa1点又はa2点の電圧を計測し、更に時間tbを経過した時にb点の電圧を計測する場合を想定している。図10に示すように、b点の充電電圧に大きな変化がない場合であっても、地絡抵抗を含む時定数の影響により充電電圧波形の立ち上がり速度は変動する。つまり、充電開始からの時間が短いa1、a2点においては、地絡抵抗の抵抗値の違いの影響がより大きく現れる。したがって、互いにタイミングが異なる2点(a1+b又はa2+b)で計測した電圧を用いることにより、抵抗値の大きい領域でも地絡抵抗の検出が可能になる。   In the example shown in FIG. 10, it is assumed that the voltage at the point a1 or a2 is measured when the time ta has elapsed from the start of charging, and the voltage at the point b is measured when the time tb has elapsed. As shown in FIG. 10, even when there is no significant change in the charging voltage at point b, the rising speed of the charging voltage waveform varies due to the influence of the time constant including the ground fault resistance. That is, at the points a1 and a2 where the time from the start of charging is short, the influence of the difference in resistance value of the ground fault resistance appears more greatly. Therefore, by using the voltage measured at two points (a1 + b or a2 + b) having different timings, the ground fault resistance can be detected even in a region having a large resistance value.

また、2点の計測値の比率(b/a1、b/a2)を利用する場合には、以下に説明するように、印加電圧V0の影響を受けることなく地絡抵抗値を算出できる。   Further, when the ratio of the two measured values (b / a1, b / a2) is used, the ground fault resistance value can be calculated without being affected by the applied voltage V0 as described below.

充電動作時の充電開始時からの検出用コンデンサC1の端子間電圧Vcの変化は次式で表される。
Vc=V0(1−exp(−t/C・(R+RL))) ・・・(2)
V0:印加電圧
C:C1の静電容量
R:充電回路の抵抗値
RL:地絡抵抗の抵抗値
t:充電開始からの経過時間
The change in the voltage Vc between the terminals of the detection capacitor C1 from the start of charging during the charging operation is expressed by the following equation.
Vc = V0 (1-exp (-t / C. (R + RL)) ) (2)
V0: Applied voltage C: Capacitance of C1 R: Resistance value of charging circuit RL: Resistance value of ground fault resistance t: Elapsed time from start of charging

また、taのタイミングにおける充電電圧Vc(ta)、tbのタイミングにおける充電電圧Vc(tb)はそれぞれ次式で表される。
Vc(ta)=V0(1−exp(−ta/C・(R+RL))) ・・・(3)
Vc(tb)=V0(1−exp(−tb/C・(R+RL))) ・・・(4)
Further, the charging voltage Vc (ta) at the timing ta and the charging voltage Vc (tb) at the timing tb are respectively expressed by the following equations.
Vc (ta) = V0 (1-exp (-ta / C. (R + RL)) ) (3)
Vc (tb) = V0 (1-exp (-tb / C. (R + RL)) ) (4)

したがって、2点の比率は次式で表される。
Vc(tb)/Vc(ta)=exp(−tb/C・(R+RL))/exp(−ta/C・(R+RL))・・・(5)
Therefore, the ratio of the two points is expressed by the following equation.
Vc (tb) / Vc (ta) = exp (−tb / C · (R + RL)) / exp (−ta / C · (R + RL)) (5)

つまり、Vc(tb)/Vc(ta)を利用すれば、印加電圧V0の影響を排除できる。また、C1の静電容量C及び充電回路の抵抗値Rは既知の一定値であるので、Vc(tb)/Vc(ta)の比率は、充電時間tと地絡抵抗値RLとに応じて変化する。したがって、充電時間ta、tbを事前に定めてある場合には、Vc(tb)/Vc(ta)の比率と地絡抵抗値RLとを対応付けることができる。   That is, if Vc (tb) / Vc (ta) is used, the influence of the applied voltage V0 can be eliminated. Further, since the capacitance C1 of C1 and the resistance value R of the charging circuit are known constant values, the ratio of Vc (tb) / Vc (ta) depends on the charging time t and the ground fault resistance value RL. Change. Therefore, when the charging times ta and tb are determined in advance, the ratio Vc (tb) / Vc (ta) can be associated with the ground fault resistance value RL.

このような対応関係を表す地絡抵抗マップが、図1に示した地絡抵抗マップ保持部42に保持されている。したがって、図1に示した動作においては、地絡抵抗算出処理部41が、時刻t4で取得したVc1n計測値(a)と、時刻t5で取得したVc1n計測値(b)との比率に基づき、地絡抵抗マップから地絡抵抗RLnの抵抗値を取得できる。また、時刻t9で取得したVc1p計測値(a)と、時刻t10で取得したVc1p計測値(b)との比率に基づき、地絡抵抗マップから地絡抵抗RLpの抵抗値を取得できる。また、地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値が分かれば、回路の二次側の印加電圧も推定できる。   A ground fault resistance map representing such a correspondence relationship is held in the ground fault resistance map holding unit 42 shown in FIG. Therefore, in the operation shown in FIG. 1, the ground fault resistance calculation processing unit 41 is based on the ratio between the Vc1n measurement value (a) acquired at time t4 and the Vc1n measurement value (b) acquired at time t5. The resistance value of the ground fault resistance RLn can be acquired from the ground fault resistance map. Further, the resistance value of the ground fault resistance RLp can be acquired from the ground fault resistance map based on the ratio between the Vc1p measurement value (a) acquired at time t9 and the Vc1p measurement value (b) acquired at time t10. If the resistance values of the ground fault resistors RLn and RLp are known, the applied voltage on the secondary side of the circuit can also be estimated.

<充電時間の短縮処理>
本発明の実施形態における特徴的な動作(2)及びその変形例を図12(A)及び図12(B)に示す。
<Charging time reduction process>
A characteristic operation (2) and its modification in the embodiment of the present invention are shown in FIG. 12 (A) and FIG. 12 (B).

検出用コンデンサC1の各時点の充電電圧(Vc1n、Vc1p)に関しては、地絡抵抗RLn、RLpの抵抗値の大小、並びに経過時間に応じて大きく変化する。例えば、地絡抵抗値が非常に小さい場合には、充電開始からの経過時間が短い場合でも、電圧が急激に増大する。したがって、図4に示した絶縁状態検出装置10の回路各部の部品を選定する場合には、地絡抵抗が非常に小さい(例えば0[Ω])ワーストケースの電圧上昇を想定し、部品や回路の破壊あるいは劣化が生じないように各部品の耐圧特性を十分に考慮する必要がある。これにより装置コストの上昇が避けられない。   The charging voltage (Vc1n, Vc1p) at each time point of the detection capacitor C1 varies greatly depending on the resistance values of the ground fault resistors RLn, RLp and the elapsed time. For example, when the ground fault resistance value is very small, the voltage rapidly increases even if the elapsed time from the start of charging is short. Therefore, when selecting components for each part of the circuit of the insulation state detection device 10 shown in FIG. 4, it is assumed that the ground fault resistance is very small (for example, 0 [Ω]) and the worst case voltage rise is assumed. Therefore, it is necessary to fully consider the pressure resistance characteristics of each component so as not to cause destruction or deterioration. As a result, an increase in apparatus cost is inevitable.

一方、図1に示した動作においては、互いにタイミングがずれた2点で計測値を取得しているので、充電動作が完了する前に早い時点で異常を検知することが可能である。例えば、図1のVc1n計測区間A2の中の時刻t4で検出した計測値の電圧が異常に大きい場合には、その時点で明らかな地絡状態であることを認識可能である。しかし、時刻t4で異常を検出した後もそのまま充電動作を継続すると、充電が終了する時刻t5では非常に高い電圧まで到達する可能性がある。   On the other hand, in the operation shown in FIG. 1, the measurement values are acquired at two points whose timings are different from each other, so that it is possible to detect an abnormality at an early time point before the charging operation is completed. For example, when the voltage of the measurement value detected at time t4 in the Vc1n measurement section A2 in FIG. 1 is abnormally large, it can be recognized that the ground fault condition is apparent at that time. However, if the charging operation is continued as it is after the abnormality is detected at time t4, a very high voltage may be reached at time t5 when the charging ends.

図12(A)に示した動作、及び図12(B)に示した動作のそれぞれは、ワーストケースにおいて絶縁状態検出装置10の二次側回路に異常に高い電圧が現れるのを抑制するために役立つ。例えば、図11に示す検出用コンデンサC1の充電電圧Vcにおいて、ワースト条件における電圧の最大値を、VmaxからVm2、又はVm3まで下げることができる。これにより、各部品に要求される耐圧を下げて部品のコストを抑制することが可能になる。   Each of the operation shown in FIG. 12A and the operation shown in FIG. 12B is for suppressing an abnormally high voltage from appearing in the secondary circuit of the insulation state detection device 10 in the worst case. Useful. For example, in the charging voltage Vc of the detection capacitor C1 shown in FIG. 11, the maximum value of the voltage under the worst condition can be lowered from Vmax to Vm2 or Vm3. Thereby, it becomes possible to reduce the pressure | voltage resistance required for each component, and to suppress the cost of components.

<図12(A)の動作>
図1に示すVc1n計測区間A2になると、図12(A)のステップS21からS22に進む。そして、例えば図1の時刻t4でVc1n(a)を取得すると、その直後にS22からS23に進む。
<Operation of FIG. 12A>
If it becomes Vc1n measurement area A2 shown in FIG. 1, it will progress to S22 from step S21 of FIG. 12 (A). For example, when Vc1n (a) is acquired at time t4 in FIG. 1, the process proceeds from S22 to S23 immediately thereafter.

ステップS23では、S22で取得したVc1n(a)を、事前に定めた上限値Vcmax と比較する。この上限値Vcmax については、地絡抵抗値が許容値(例えば300[kΩ])を下回る条件における充電開始からの経過時間がTCnaの時の推定電圧に基づいて決めることが考えられる。そして、「Vc1n(a)>Vcmax 」の条件を満たす場合には確実な地絡異常であるので次のS24に進み、前記条件を満たさない場合はS25に進む。   In step S23, Vc1n (a) acquired in S22 is compared with a predetermined upper limit value Vcmax. The upper limit value Vcmax may be determined based on the estimated voltage when the elapsed time from the start of charging under the condition that the ground fault resistance value is lower than an allowable value (for example, 300 [kΩ]) is TCna. When the condition of “Vc1n (a)> Vcmax” is satisfied, the ground fault is surely abnormal, so that the process proceeds to the next S24, and when the condition is not satisfied, the process proceeds to S25.

ステップS24では、当該区間の充電動作を直ちに強制終了する。したがって、この場合は計測値Vc1n(b)の取得は行わない。また、1点の計測値Vc1n(a)だけでは正しい地絡抵抗を算出できないので、地絡抵抗値として異常値を出力する。   In step S24, the charging operation in the section is immediately forcibly terminated. Therefore, in this case, the measurement value Vc1n (b) is not acquired. Further, since a correct ground fault resistance cannot be calculated with only one measured value Vc1n (a), an abnormal value is output as the ground fault resistance value.

また、図1に示すVc1p計測区間A4になると、図12(A)のステップS25からS26に進む。そして、例えば図1の時刻t9でVc1p(a)を取得すると、その直後にS26からS27に進む。   Moreover, when it becomes Vc1p measurement area A4 shown in FIG. 1, it will progress to S26 from step S25 of FIG. 12 (A). For example, when Vc1p (a) is acquired at time t9 in FIG. 1, the process proceeds from S26 to S27 immediately thereafter.

ステップS27では、S26で取得したVc1p(a)を、事前に定めた上限値Vcmax と比較する。この上限値Vcmax については、地絡抵抗値が許容値(例えば300[kΩ])を下回る条件における充電開始からの経過時間がTCpaの時の推定電圧に基づいて決めることが考えられる。そして、「Vc1p(a)>Vcmax 」の条件を満たす場合には確実な地絡異常であるので次のS28に進み、前記条件を満たさない場合はS21に戻る。   In step S27, Vc1p (a) acquired in S26 is compared with a predetermined upper limit value Vcmax. The upper limit value Vcmax may be determined based on the estimated voltage when the elapsed time from the start of charging under the condition that the ground fault resistance value is lower than an allowable value (for example, 300 [kΩ]) is TCpa. When the condition of “Vc1p (a)> Vcmax” is satisfied, the ground fault is surely abnormal, so that the process proceeds to the next S28, and when the condition is not satisfied, the process returns to S21.

ステップS28では、当該区間の充電動作を直ちに強制終了する。したがって、この場合は計測値Vc1p(b)の取得は行わない。また、1点の計測値Vc1p(a)だけでは正しい地絡抵抗を算出できないので、地絡抵抗値として異常値を出力する。   In step S28, the charging operation in the section is immediately forcibly terminated. Therefore, in this case, the measurement value Vc1p (b) is not acquired. Further, since a correct ground fault resistance cannot be calculated with only one measured value Vc1p (a), an abnormal value is output as the ground fault resistance value.

<図12(B)の動作>
図12(B)に示す動作は、ステップS24B、S28Bのみが図12(A)と異なっている。図12(B)の中で図12(A)と異なる動作について以下に説明する。
<Operation of FIG. 12B>
The operation shown in FIG. 12B is different from FIG. 12A only in steps S24B and S28B. An operation different from that in FIG. 12A in FIG. 12B is described below.

ステップS24Bでは、当該区間の時間長TCnb及び充電時間長を通常状態よりも短縮し、例えば、通常時のTCna及びTCnbがそれぞれ0.1秒、及び0.4秒の場合に、TCnbを0.2秒に短縮し、短縮後のTCnbに合わせて充電時間長も短縮する。また、計測値Vc1n(b)のタイミングが変化した場合には、地絡抵抗を算出する計算式の条件(定数)を切り替える必要があるので、TCnbを短縮したことを示すフラグをセットする。   In step S24B, the time length TCnb and the charge time length of the section are shortened from the normal state. For example, when TCna and TCnb at the normal time are 0.1 seconds and 0.4 seconds, respectively, TCnb is set to 0. 0. The time is shortened to 2 seconds, and the charging time length is also shortened in accordance with the shortened TCnb. Further, when the timing of the measured value Vc1n (b) changes, it is necessary to switch the condition (constant) of the calculation formula for calculating the ground fault resistance, so a flag indicating that TCnb has been shortened is set.

ステップS28Bでは、当該区間の時間長TCpb及び充電時間長を通常状態よりも短縮し、例えば、通常時のTCpa及びTCpbがそれぞれ0.1秒、及び0.4秒の場合に、TCpbを0.2秒に短縮し、短縮後のTCpbに合わせて充電時間長も短縮する。また、計測値Vc1p(b)のタイミングが変化した場合には、地絡抵抗を算出する計算式の条件(定数)を切り替える必要があるので、TCpbを短縮したことを示すフラグをセットする。   In step S28B, the time length TCpb and the charge time length of the section are shortened from the normal state. For example, when TCpa and TCpb in the normal time are 0.1 seconds and 0.4 seconds, respectively, TCpb is set to 0. 0. The time is shortened to 2 seconds, and the charging time is shortened in accordance with the shortened TCpb. Further, when the timing of the measured value Vc1p (b) changes, it is necessary to switch the condition (constant) of the calculation formula for calculating the ground fault resistance, so a flag indicating that TCpb has been shortened is set.

なお、上記の2点計測モードに加え、計測サイクルを長くとることができる状況では1点のみの計測(第3時刻)による電圧計測値に基づいて地絡抵抗の値を算出する通常計測モードを有し、2点計測モードと通常計測モードとを切り替えるようにしてもよい。   In addition to the above two-point measurement mode, a normal measurement mode that calculates the value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value obtained by measuring only one point (third time) in a situation where the measurement cycle can be long. It is also possible to switch between the two-point measurement mode and the normal measurement mode.

以上のように、本実施形態に係る絶縁状態検出装置によれば、地絡抵抗値算出部は、計測により得られた第1時刻の電圧計測値、及び第2時刻の電圧計測値に基づいて、地絡抵抗の値を算出する。フライングキャパシタを充電する時に、フライングキャパシタの端子間電圧は、充電回路の時定数により定まる指数関数カーブに従って上昇する。この指数関数カーブにはYコンデンサから流出した電荷の影響も含まれる。また、指数関数カーブにおいては、充電開始直後は大きな傾きで電圧が上昇し、ある程度時間が経過すると緩やかな傾きに変化する。そして、充電開始後比較的早いタイミングにおいては、地絡抵抗の抵抗値の変化に応じて充電電圧の変化が顕著に表れる。また、充電開始からある程度時間が経過した時の充電電圧については、電源電圧の影響が大きくなり、地絡抵抗の抵抗値の影響、及びYコンデンサから流出した電荷の影響は比較的小さくなる。したがって、第1時刻の電圧計測値、及び第2時刻の電圧計測値の差分や比率には、地絡抵抗の抵抗値の大小の影響が比較的大きく現れる。つまり、Yコンデンサの影響が大きい地絡抵抗の抵抗値が大きい領域であっても、第1時刻の電圧計測値、及び第2時刻の電圧計測値を利用することで、正しい地絡抵抗を把握可能になる。   As described above, according to the insulation state detection device according to the present embodiment, the ground fault resistance value calculation unit is based on the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time obtained by the measurement. Calculate the value of ground fault resistance. When charging the flying capacitor, the voltage between the terminals of the flying capacitor rises according to an exponential curve determined by the time constant of the charging circuit. This exponential function curve includes the influence of the electric charge flowing out from the Y capacitor. In the exponential function curve, the voltage rises with a large slope immediately after the start of charging, and changes to a gentle slope when a certain amount of time has passed. Then, at a relatively early timing after the start of charging, a change in the charging voltage appears remarkably according to a change in the resistance value of the ground fault resistance. In addition, the charging voltage when a certain amount of time has elapsed from the start of charging is greatly influenced by the power supply voltage, and the influence of the resistance value of the ground fault resistance and the influence of the electric charge flowing out from the Y capacitor is relatively small. Accordingly, the difference in the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time and the ratio thereof have a relatively large influence on the resistance value of the ground fault resistance. In other words, the correct ground fault resistance can be grasped by using the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time, even in a region where the resistance value of the ground fault resistance having a large influence of the Y capacitor is large. It becomes possible.

また、この絶縁状態検出装置によれば、事前に用意した地絡抵抗マップの定数データを利用することで、第1時刻の電圧計測値と、第2時刻の電圧計測値との比率から、単純な換算により地絡抵抗の抵抗値を算出することができる。   Further, according to this insulation state detection device, by using constant data of a ground fault resistance map prepared in advance, it is possible to simply calculate from the ratio between the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time. The resistance value of the ground fault resistance can be calculated by simple conversion.

また、この絶縁状態検出装置によれば、地絡抵抗の抵抗値が大きい領域においても、比較的正しい地絡抵抗値を算出することができる。例えば、正極側電源ラインと接地電極との間の地絡抵抗(RLp)と、負極側電源ラインと接地電極との間の地絡抵抗(RLn)との差が大きい場合には、正側計測値と負側計測値との差が大きくなる。そして正側計測値及び負側計測値のうち値の小さい方が、大きな地絡抵抗のために誤差要因が大きくなる。そこで、正側計測値及び負側計測値のうち値の小さい方を補正し、補正後の値を用いて計算することにより、地絡抵抗の検出誤差を減らすことができる。   Moreover, according to this insulation state detection apparatus, a relatively correct ground fault resistance value can be calculated even in a region where the resistance value of the ground fault resistance is large. For example, when the difference between the ground fault resistance (RLp) between the positive power line and the ground electrode and the ground fault resistance (RLn) between the negative power line and the ground electrode is large, the positive measurement is performed. The difference between the value and the negative measurement value increases. Then, the smaller of the positive measurement value and the negative measurement value, the greater the error factor due to the large ground fault resistance. Therefore, by correcting the smaller one of the positive measurement value and the negative measurement value and calculating using the corrected value, the detection error of the ground fault resistance can be reduced.

また、この絶縁状態検出装置によれば、何らかの原因によりフライングキャパシタに印加される充電電圧が異常に増大するのを防ぐことができる。したがって、フライングキャパシタの部品の特性として特別に耐圧の高いものを用意する必要がなくなり、部品のコストを下げることが可能になる。   Moreover, according to this insulation state detection apparatus, it is possible to prevent an abnormal increase in the charging voltage applied to the flying capacitor due to some cause. Therefore, it is not necessary to prepare a flying capacitor component having a particularly high breakdown voltage, and the cost of the component can be reduced.

10 絶縁状態検出装置
11 マイクロコンピュータ
13 正極側入力端子
14 負極側入力端子
15 接地点
20 入力回路
21 出力端子
31〜37 配線
41 地絡抵抗算出処理部
42 地絡抵抗マップ保持部
50 車載直流高圧電源
103 接地ライン
111 正極側電源ライン
112 負極側電源ライン
C1 検出用コンデンサ(フライングキャパシタ)
D1,D2,D3 ダイオード
R01,R02,R1,R2,R3,R4,R5 抵抗器
RLp,RLn 地絡抵抗
Yp,Yn Yコンデンサ
S1,S2,S3,S4 スイッチング素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulation state detection apparatus 11 Microcomputer 13 Positive side input terminal 14 Negative side input terminal 15 Grounding point 20 Input circuit 21 Output terminal 31-37 Wiring 41 Ground fault resistance calculation process part 42 Ground fault resistance map holding part 50 Car-mounted DC high voltage power supply 103 Grounding line 111 Positive power supply line 112 Negative power supply line C1 Detection capacitor (flying capacitor)
D1, D2, D3 Diode R01, R02, R1, R2, R3, R4, R5 Resistor RLp, RLn Ground fault resistor Yp, Yn Y capacitor S1, S2, S3, S4 Switching element

Claims (3)

所定の高圧直流電源出力の正極側電源ライン及び負極側電源ラインとそれぞれ接続される正極側入力端子及び負極側入力端子と、を有し、フライングキャパシタの充電電圧に基づいて前記正極側電源ライン及び負極側電源ラインと接地との間の絶縁状態を地絡抵抗として把握する絶縁状態検出装置であって、
前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受ける所定の通電経路を経由して充電する時の1回の充電区間の中で、互いにタイミングの異なる第1時刻、及び第2時刻でそれぞれ前記フライングキャパシタの充電電圧を計測する充電電圧計測部と、
前記充電電圧計測部が計測した前記第1時刻の電圧計測値、及び前記第2時刻の電圧計測値に基づいて、前記地絡抵抗の値を算出する地絡抵抗値算出部と、
を備えることを特徴とする絶縁状態検出装置。
A positive-side input terminal and a negative-side input terminal connected to a positive-side power line and a negative-side power line of a predetermined high-voltage DC power output, respectively, and the positive-side power line and the positive-side power line based on the charging voltage of the flying capacitor An insulation state detection device for grasping an insulation state between the negative power supply line and the ground as a ground fault resistance,
Each of the flying capacitors at a first time and a second time having different timings in one charging section when charging the flying capacitor via a predetermined energization path affected by the ground fault resistance. A charging voltage measuring unit for measuring the charging voltage of
A ground fault resistance value calculation unit that calculates a value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value of the first time measured by the charging voltage measurement unit and the voltage measurement value of the second time;
An insulation state detection device comprising:
請求項1に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記地絡抵抗値算出部は、前記第1時刻の電圧計測値及び前記第2時刻の電圧計測値の比率と、前記地絡抵抗の抵抗値とを対応付けた状態で、複数の定数データを保持する地絡抵抗マップ、
を備えることを特徴とする絶縁状態検出装置。
The insulation state detection device according to claim 1,
The ground fault resistance value calculation unit obtains a plurality of constant data in a state in which the ratio of the voltage measurement value at the first time and the voltage measurement value at the second time is associated with the resistance value of the ground fault resistance. Hold ground fault resistance map,
An insulation state detection device comprising:
請求項1又は2に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記地絡抵抗値算出部が、前記充電電圧計測部により計測された前記第1時刻の電圧計測値、及び前記第2時刻の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する2点計測モードと、
前記充電電圧計測部が前記1回の充電区間の中の第3時刻で前記フライングキャパシタの充電電圧を計測し、前記地絡抵抗値算出部が、前記充電電圧計測部により計測された前記第3時刻の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する通常計測モードと、
を有することを特徴とする絶縁状態検出装置。
An insulation state detection device according to claim 1 or 2,
Two points where the ground fault resistance value calculation unit calculates the value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value at the first time measured by the charging voltage measurement unit and the voltage measurement value at the second time. Measurement mode and
The charging voltage measuring unit measures the charging voltage of the flying capacitor at a third time in the one charging period, and the ground fault resistance calculating unit is measured by the charging voltage measuring unit. A normal measurement mode for calculating the value of the ground fault resistance based on the voltage measurement value of the time;
An insulation state detection device comprising:
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