JP2016118522A - 絶縁検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間での地絡抵抗の検出と、高精度での地絡抵抗の検出とを選択可能な絶縁検出装置を提供する。【解決手段】カップリングコンデンサ１にパルスを供給するパルス発生手段６と、該パルスの対地電圧の振幅を検出する電圧検出手段７と、該振幅レベルの変化に基づいて漏電を判定する漏電判定手段８とを備え、カップリングコンデンサ１は、第１のコンデンサＣ１と、第２のコンデンサＣ２と並列接続/解除スイッチＳＷ１の直列回路が並列接続にて構成される。パルス発生手段は第１の周波数の第１のパルスと該第１の周波数よりも高い周波数の第２のパルスとを供給する手段とからなり、並列解除スイッチＳＷ１の並列接続と該並列接続の解除との切り替えによるカップリングコンデンサ１の容量変化に同期して、パルス発生手段の出力を第１のパルスと第２のパルスとで切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁検出装置に関し、特に、電気による推進力を利用する車両に搭載される非接地の直流電源の絶縁検出に好適な絶縁検出装置に関する。

近年の電気自動車やハイブリッドカーには、高電力、高出力で、且つ、コンパクトな直流電源としてバッテリー集合体（以下、直流電源と略記する。）が搭載されている。この直流電源は正電極と負電極を有する複数のバッテリーセルを直列に接続して構成されており、その出力電圧は２００Ｖ（ボルト）以上となっている。このために、直流電源の出力である正負の各電源線は車両（車体）から電気的に絶縁された構成すなわち直流電源は非接地の構成となっており、車両（車体）は直流電源のアースとして使用されない構成となっている。

このような構成からなる車両では、直流電源と車両（車体）との絶縁状態を監視する絶縁検出装置の搭載が一般的となっており、例えば、特許文献１に記載の地絡検出回路がある。この特許文献１の絶縁検出回路は、カップリングコンデンサを用いて、地絡検出回路系から直流電源を直流的に分離しつつ、直流電源と車両（車体）との絶縁状態を監視するＡＣカップリング方式の絶縁検出装置である。特に、対地的に浮遊状態に保持された非接地の直流電源中の所定の一点に、電圧検出抵抗及びカップリングコンデンサを順次介してパルス電圧（パルス，交流信号）を印加し、直流電源における地絡による電圧検出抵抗の電圧降下の変動を検出する構成となっている。

より具体的には、引用文献１に記載のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置は、矩形状の低周波電圧の交流信号をパルスとして出力するパルス発生回路を備え、該パルス発生回路から出力されるパルスが電圧検出抵抗を介してカップリングコンデンサの一端に供給される構成となっている。また、カップリングコンデンサの他端は直流電源中の所定の一点に接続されており、該カップリングコンデンサを介して、パルスが直流電源中の所定の一点に供給される構成となっている。また、カップリングコンデンサの一端には、対地電圧の振幅レベルの変化を検出する電圧検出回路が接続され、漏電判定回路が電圧検出手段の検出した振幅レベルの変化を閾値と比較することによって、アースと直流電源及び該直流電源に接続される電源線との間に形成される仮想的な抵抗である地絡抵抗に起因する直流電源の漏電の有無を判定する構成となっている。

特開２００３−２７４５０４号公報

しかしながら、直流電源及び該直流電源に接続される電源線には、Ｙコンと称される容量がアースに対して形成されている。このＹコンは、正極側及び負極側の電源線とアースとの間に配置される高周波ノイズ等の除去用コンデンサ（ノイズ除去コンデンサ）の容量と、正極側及び負極側の電源線並びに直流電源本体とアースとの間に形成される浮遊容量等とに伴う容量である。

このため、直流電源及び該直流電源に接続される電源線とアース間においては、地絡抵抗とＹコンとが並列に接続される構成となっており、地絡抵抗の検出精度を確保するためにＹコンの容量（０．１μＦ程度）よりも容量の大きい１．０μＦ程度のカップリングコンデンサを用いる必要があった。

また、絶縁検出装置と直流電源との間の直流的な絶縁を行うカップリングコンデンサのインピーダンスＺｃ（なお、Ｚｃはインピーダンスの絶対値とする）は、カップリングコンデンサの容量をＣ、カップリングコンデンサに印加されるパルス（交流信号）の角周波数をω、周波数をｆとした場合、Ｚｃ＝１／（ωＣ）＝１／（２πｆＣ）となる。一方、カップリングコンデンサとしては、比較的、容量の大きいコンデンサを用いる必要があるので、所定のインピーダンスＺｃを確保するためには、パルス（交流信号）の周波数ｆを１０（Ｈｚ）以下とする必要があり、地絡抵抗の検出に要する時間が長くなってしまうという問題があった。

さらには、車両電源のＯＮ直後の絶縁状態の検出（計測）のように、計測精度よりも短時間での絶縁状態の検出を優先したい場合や、通常の走行時のように、計測時間よりも高精度での絶縁状態の検出を優先したい場合等のように、状況に応じた地絡抵抗の検出（地絡抵抗の低下に伴う漏電の有無の判定）が要望されている。

本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、状況に応じて、短時間での地絡抵抗の検出と、高精度での地絡抵抗の検出とを選択可能な絶縁検出装置を提供することである。

前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、一端が直流電源に接続されるカップリングコンデンサと、
前記カップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生手段と、
前記カップリングコンデンサの前記他端の対地電圧の振幅を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段が検出した前記他端の対地電圧の振幅レベルの変化に基づいて前記直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定手段と、
を備えた絶縁検出装置であって、
前記カップリングコンデンサは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に配置され、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、
前記パルス発生手段は、第１の周波数の第１のパルスと、前記第１の周波数よりも高い周波数の第２のパルスとを供給する手段とからなり、
前記並列解除スイッチの並列接続と該並列接続の解除との切り替えによる前記カップリングコンデンサの容量変化に同期して、前記パルス発生手段の出力を前記第１のパルスと前記第２のパルスとで切り替えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の絶縁検出装置において、前記直流電源から負荷回路への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするメインリレーのＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて、
前記並列解除スイッチの並列接続と該並列接続の解除とを切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、小さいカップリングコンデンサ容量での地絡抵抗の検出（計測）すなわち高い周波数である第２の周波数の第２のパルスを用いた計測である、計測に要する時間が短い地絡抵抗の検出（計測）と、大きいカップリングコンデンサ容量での検出（計測）すなわち低い周波数である第１の周波数の第１のパルスを用いた計測である、計測に要する時間は長いが、Ｙコン容量に対応したカップリングコンデンサ容量による入力インピーダンスが高くかつ計測精度がよい地絡抵抗の検出（計測）とを組み合わせた地絡抵抗の検出（計測）が可能となる。その結果、地絡抵抗の検出（計測）を状況に応じて変えることができるという効果が得られる。

本発明の実施形態である絶縁検出装置の概略構成を説明するための図である。 本実施形態の絶縁検出装置における地絡抵抗の検出動作を説明するための図である。 本実施形態の絶縁検出装置における計測波形の一例を示す図である。

以下、本発明が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明は省略する。

〈全体構成〉
図１は本発明の実施形態である絶縁検出装置の概略構成を説明するための図であり、以下、図１に基づいて、本実施形態の絶縁検出装置について説明する。ただし、本実施形態の絶縁検出装置は、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２とスイッチ（並列解除スイッチ）ＳＷ１とによって形成されるカップリングコンデンサ１、及びＣＰＵ（マイコン）２による計測制御の動作を除く他の構成は、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置と同様の構成となる。従って、以下の説明ではカップリングコンデンサ１について詳細に説明する。また、スイッチＳＷ１は、例えば、ＭＯＳＦＥＴやリレー等の周知のスイッチング素子で構成されており、ＣＰＵ２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される構成となっている。さらには、本実施形態においては、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２と１つのスイッチＳＷ１とによってカップリングコンデンサ１を形成する場合について説明するが、コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２はそれぞれ複数のコンデンサであってもよく、さらにはスイッチＳＷ１についてもコンデンサＣ２の個数に対応した複数のスイッチを用いて、複数のスイッチを同時又は異なるタイミングでＯＮ／ＯＦＦさせる構成であってもよい。

図１に示すように、本実施形態の絶縁検出装置は、ＣＰＵ（マイコン）２から出力する矩形波（パルス電圧）をバッファ５で電流増幅し、小さい出力インピーダンスのパルス（交流信号，パルス信号）として、電圧検出用抵抗となる抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサ１の一端に供給（出力）する構成となっている。また、抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサ１との間の電圧は、カップリングコンデンサ１に供給されるパルスの周波数を通過させる周知のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４、及び周知のアンプ（増幅器）３を介してＣＰＵ２のＡ／Ｄ変換入力に入力され、ＣＰＵ２に取り込む構成となっている。
また、ＣＰＵ２は当該ＣＰＵ２で動作するプログラムによって実現される判定部８を備えており、該判定部８は取り込んだ計測パルスを予め設定された閾値（閾値電圧）と比較し、地絡抵抗の検出すなわち直流電源ＢＡＴの漏電の有無を判定する構成となっている。ただし、本実施形態の絶縁検出装置においては、ＣＰＵ２で動作するプログラムによって実現される矩形波（パルス電圧）を生成する図示しない矩形波の生成部と、バッファ５と、抵抗Ｒ１とにより、パルス発生回路（パルス発生手段）６を形成している。また、バンドパスフィルタ４と、アンプ３と、ＣＰＵ２の備えるＡ／Ｄ変換部とにより、電圧検出回路（電圧検出手段）７を形成している。なお、本実施形態のパルス発生手段６の構成では、図１から明らかなように、ＣＰＵ２から出力する矩形波の周波数とパルス発生手段６から供給するパルスの周波数は同じ周波数となる。従って、本願明細書中においては、説明を簡単にするために、特に限定が必要な場合を除いて、パルス発生手段６から供給するパルスの周波数についてもＣＰＵ２から出力する矩形波の周波数と記す場合がある。また、カップリングコンデンサ１の構成については、後に詳述する。

カップリングコンデンサ１の他端は、アース電位から絶縁される非接地の直流電源ＢＡＴ中の所定の一点として、該直流電源ＢＡＴの負極側に接続される構成となっている。このとき、本実施形態においては、直流電源ＢＡＴの正極及び負極にそれぞれメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎが接続され、該メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎを介して、直流電源ＢＡＴの正極及び負極と図示しないモータ駆動用のインバータ等の負荷回路とが電気的に接続される構成となっている。また、本実施形態の絶縁検出装置では、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＦＦ時における地絡抵抗Ｒｂの計測を可能とするために、メインリレーＳＭＲｎよりも直流電源ＢＡＴの側にカップリングコンデンサ１の他端が接続されている。なお、直流電源ＢＡＴとカップリングコンデンサ１との接続は、直流電源ＢＡＴの負極側に限定されることなく、直流電源ＢＡＴの正極側に接続される構成であってもよい。

また、電気自動車やハイブリッドカー等に搭載される直流電源ＢＡＴにおいては、当該直流電源ＢＡＴを構成する複数のバッテリーセルとアースとの間の浮遊容量や絶縁抵抗、及び当該直流電源ＢＡＴと図示しない負荷回路とを電気的に接続する電源線（ワイヤハーネス）との間の浮遊容量や絶縁抵抗、さらには、図示しない負荷回路自身とアースとの間の浮遊容量や絶縁抵抗等が存在することとなる。よって、本願明細書中においては、図１に示すように、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎよりも負荷側の浮遊容量Ｃｐ，Ｃｎ及び地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎと、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎよりも直流電源ＢＡＴ側すなわちメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがそれぞれＯＦＦ時であっても直流電源ＢＡＴに生じる浮遊容量Ｃｂ及び地絡抵抗Ｒｂを分けて記載する。この場合、絶縁検出装置からみたＹコン（Ｙコン容量）は、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＮ時においては浮遊容量Ｃｂ，Ｃｐ，Ｃｎの合計であり、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＦＦ時においては浮遊容量Ｃｂのみである。なお、図１中に示すアースに対する電源線の浮遊容量Ｃｐ，Ｃｎ及び地絡抵抗（絶縁抵抗）Ｒｐ，Ｒｎは、図示しない負荷自身のアースに対する浮遊容量及び地絡抵抗（絶縁抵抗）も含む。

〈カップリングコンデンサの詳細構成〉
図１から明らかなように、本実施形態のカップリングコンデンサ１は、例えば容量が０．１μＦ程度のコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１よりも容量が大きい例えば０．９μＦ程度のコンデンサＣ２との２つのコンデンサにより形成されている。特に、コンデンサＣ２は、ＣＰＵ２によってＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチＳＷ１を介して、コンデンサＣ１と並列接続される構成となっている。すなわち、本実施形態のカップリングコンデンサ１においては、２つのコンデンサＣ１，Ｃ２の内で、容量の小さい側のコンデンサＣ１は抵抗Ｒ１，直流電源ＢＡＴに直接に接続され、容量の大きい側のコンデンサＣ２はスイッチＳＷ１を介して抵抗Ｒ１，直流電源ＢＡＴに直接に接続される構成となっている。なお、コンデンサＣ１，Ｃ２の容量はそれぞれ０．１μＦ，０．９μＦに限定されることはなく、後述する地絡抵抗の検出が可能な容量であれば、他の容量であってもよい。ただし、コンデンサＣ１の容量よりもコンデンサＣ２の容量が大きい構成が好ましく、また、カップリングコンデンサ１の可変容量範囲が２〜２０程度の範囲となるようなコンデンサＣ１，Ｃ２の組み合わせが好ましい。

その結果、スイッチＳＷ１がＯＦＦ時には、コンデンサＣ１のみが抵抗Ｒ１に接続され、コンデンサＣ２の一端は抵抗Ｒ１に接続されない構成となるので、カップリングコンデンサ１の容量はコンデンサＣ１の容量のみの０．１μＦとなる。また、スイッチＳＷ１がＯＮ時には、当該スイッチＳＷ１を介してコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とが並列接続される構成となるので、カップリングコンデンサ１の容量はコンデンサＣ１の容量とコンデンサＣ２の容量とを加算した容量である、０．１μＦ＋０．９μＦ＝１μＦとなる。

このとき、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ制御はＣＰＵ２で制御される構成となっているので、地絡抵抗の検出に際する優先状況である計測モードに応じて、ＣＰＵ２はカップリングコンデンサ１の容量を可変制御することが可能となる。特に、コンデンサＣ２の容量は、コンデンサＣ１の容量よりも大きい構成となっているので、カップリングコンデンサ１の容量を大きく増減させることが可能である。なお、計測モードとしては、車両電源のＯＮ直後（メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＦＦ時）の絶縁状態の検出に適した、計測精度よりも短時間での地絡抵抗の検出を優先したい場合や、走行時のように、計測時間よりも高入力インピーダンスかつ高精度の地絡抵抗の検出を優先したい場合等に限定されることはなく、他の状況に応じた地絡抵抗の検出であってもよい。

また、本実施形態１の絶縁検出装置においては、ＣＰＵ２から出力する矩形波（パルス電圧）の周波数は、スイッチＳＷ１のＯＮ／ＯＦＦ制御に同期して、異なる周波数（第１及び第２の周波数）に切り替え制御される構成となっている。このとき、スイッチＳＷ１がＯＮ時すなわちカップリングコンデンサ１の容量が従来と同程度に大きい場合には、ＣＰＵ２から出力する矩形波（パルス電圧）の周波数は、従来と同程度である１０Ｈｚ程度（第１の周波数）である。よって、カップリングコンデンサ１には、パルス発生回路６から１０Ｈｚのパルス（第１のパルス）が供給される。一方、スイッチＳＷ１がＯＦＦ時すなわちカップリングコンデンサ１の容量が小さい場合には、ＣＰＵ２から出力する矩形波（パルス電圧）の周波数は、従来の周波数であるスイッチＳＷ１のＯＮ時の周波数よりも大きい１００Ｈｚ程度（第２の周波数）である。よって、カップリングコンデンサ１には、パルス発生回路６から１００Ｈｚのパルス（第２のパルス）が供給される。

この構成により、本実施形態の絶縁検出装置においては、スイッチＳＷ１がＯＮ時とＯＦＦ時とにおけるカップリングコンデンサ１のインピーダンスＺｃが同じ又は略同じに保持可能な構成としている。

すなわち、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＮ時は、ＣＰＵ２がスイッチＳＷ１をＯＮさせると共に、ＣＰＵ２は周波数の低いパルスを出力させる。これによって、本実施形態の絶縁検出装置は、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置と同様に、直流電源ＢＡＴの地絡抵抗Ｒｂと共に、電源線の地絡抵抗Ｒｐ，Ｒｎをも計測可能となり、地絡抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｎの低下である漏電の有無を監視（検出）できる。このとき、カップリングコンデンサ１は容量が大きいので、直流電源ＢＡＴの交流に対するインピーダンスは従来と同様に十分に大きなインピーダンスを確保できる。

一方、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＦＦ時は、ＣＰＵ２がスイッチＳＷ１をＯＦＦさせると共に、ＣＰＵ２は周波数の高いパルスを出力させる。これによって、本実施形態の絶縁検出装置では、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置と同様の検出精度を保持しつつ、直流電源ＢＡＴの地絡抵抗Ｒｂを高速に計測可能となり、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置よりも高速に地絡抵抗Ｒｂの低下である漏電の有無を監視（検出）できる。

〈地絡抵抗の検出動作〉
図２に本実施形態の絶縁検出装置における地絡抵抗の検出動作を説明するための図、図３に本実施形態の絶縁検出装置における計測波形（計測パルス）の一例を示す図を示し、以下、図２，３に基づいて、図１に示す本実施形態の絶縁検出装置における地絡抵抗の検出動作（監視動作）を説明する。

図２に示すフローの開始（スタート）は、本実施形態の絶縁検出装置への電源投入であり、まず、ＣＰＵ２は図示しないＥＣＵからのメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ／ＯＦＦ制御を計測モード入力として監視する（ステップＳ１）。このときのメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ／ＯＦＦ制御の監視すなわち計測モードの監視は、ＥＣＵからメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎに出力される駆動信号を直接監視する方法や、ＥＣＵからＣＰＵ２へのメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎの制御状態を直接に通知させる方法等の何れであってもよい。さらには、地絡抵抗の計測結果に基づいて、絶縁検出装置自身がメインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ／ＯＦＦ制御を判定し、判定結果に基づいて計測モードを切り替える構成であってもよい。

このステップＳ１において、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ制御が検出された場合、ＣＰＵ２はスイッチＳＷ１をＯＮ制御して、コンデンサＣ１，Ｃ２を使用する構成、すなわちカップリングコンデンサ１の容量をコンデンサＣ１とコンデンサＣ２の並列接続の容量である１μＦとする。また、ＣＰＵ２はスイッチＳＷ１のＯＮ制御と共に、バッファ５に出力する矩形波（パルス電圧）の周波数を低い周波数である１０Ｈｚとする。これにより、本実施形態の絶縁検出装置は、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置と同様の検出精度と検出速度で地絡抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｎを監視（検出）する（ステップＳ３）。

このステップＳ３において本実施形態の電圧検出回路７で計測される計測パルス（計測波形）の一例を示したのが図３（ａ）に示す電圧波形９であり、この電圧波形９はＣＰＵ２から出力する矩形波（パルス電圧）と同じ周波数となる。従って、本実施形態の電圧検出回路７では、電圧波形９に示す計測パルスが計測されることとなり、この電圧波形９の計測パルスのピーク値が図３（ａ）中に示す閾値（閾値電圧）１１よりも大きい電圧となるかを判定部８で判定する。ここで、図３（ａ）に示すように、計測パルスのピーク値が閾値１１よりも大きい場合には、地絡抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｎは所定値以上すなわち絶縁性が規定値以上であると判定し、ステップ１に戻る。一方、計測パルスのピーク値が閾値１１よりも小さい場合には、地絡抵抗Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｎの内の何れかの絶縁性が規定値以下であると判定し、例えばＣＰＵ２が上位の制御装置であるＥＣＵ等に絶縁性能の低下検知を出力する。

一方、ステップＳ１において、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＦＦ制御が検出された場合、ＣＰＵ２はスイッチＳＷ１をＯＦＦ制御して、コンデンサＣ１のみを使用する構成、すなわちカップリングコンデンサ１の容量をコンデンサＣ１の容量のみの０．１μＦとする。また、ＣＰＵ２はスイッチＳＷ１のＯＦＦ制御と共に、バッファ５に出力する交流信号の周波数を高い周波数である１００Ｈｚとする。

これにより、パルス発生回路６からは０．１μＦのカップリングコンデンサ１を介して、直流電源ＢＡＴの浮遊容量Ｃｂ及び地絡抵抗Ｒｂに、周波数が１００Ｈｚのパルスが印加されることとなる。このときのカップリングコンデンサ１のインピーダンスＺｃは、前述するように、Ｚｃ＝１／（ωＣ）＝１／（２πｆＣ）となるので、スイッチＳＷ１のＯＮ時のカップリングコンデンサ１のインピーダンスＺｃと同じとなる。さらには、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ時の浮遊容量（浮遊容量Ｃｂ，Ｃｐ，Ｃｎの合計容量）は０．１μＦ程度であり、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＦＦ時の浮遊容量（浮遊容量Ｃｂのみの容量）は０．０１μＦ程度である。すなわち、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ／ＯＦＦ時のそれぞれにおいて、カップリングコンデンサ１からみた浮遊容量は当該カップリングコンデンサ１の容量の１／１０程度となる。

従って、浮遊容量Ｃｂの両端に生じる電位差すなわち直流電源ＢＡＴの負極側（カップリングコンデンサ１の他端）とアースとの間に生じる電位差は、ステップＳ３の場合とほぼ同じ電位差となる。その結果、電圧検出回路７で計測される計測パルスは、図３（ｂ）の電圧波形１０に示すように、ＣＰＵ２から出力する矩形波（パルス電圧）と同じ周波数（１００Ｈｚ）であり、かつ電圧方向の振幅が図３（ａ）の電圧波形９とほぼ同じ振幅となる。ここで、ステップＳ２においても、計測パルスのピーク値が図３（ｂ）中に点線で示す閾値（閾値電圧）１１よりも大きい電圧となるかを判定部８が判定する構成となるので、地絡抵抗Ｒｂの検出精度を低下させることなく、地絡抵抗Ｒｂの高速な検出を行うことができるという効果を得ることが可能となる。ただし、このステップＳ２においても、電圧波形１０の計測パルスのピーク値が閾値１１よりも大きい場合には、地絡抵抗Ｒｂは所定値以上すなわち絶縁性が規定値以上であると判定し、ステップ１に戻る。一方、計測パルスのピーク値が閾値１１よりも小さい場合には、地絡抵抗Ｒｂの絶縁性が規定値以下であると判定し、例えば上位の制御装置であるＥＣＵ等の絶縁性能の低下検知を出力する。

以上説明したように、本実施形態の絶縁検出装置では、カップリングコンデンサ１の容量と共に、カップリングコンデンサ１に供給する交流信号の周波数を制御する構成となっており、特に、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＦＦ時においては、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＮ時よりもカップリングコンデンサ１の容量を小さくし、かつ周波数の高い交流信号を印加した場合の計測信号に基づいて、直流電源ＢＡＴの地絡抵抗Ｒｂの低下すなわちアースに対する直流電源ＢＡＴの漏電の有無を計測する構成となっている。従って、図３から明らかなように、１つの交流信号又は複数個分の交流信号によって得られる計測信号の平均値を算出する等の場合の何れにおいても、１パルス分の計測信号を得るまでに要する時間を大幅に小さくすることができることとなる。その結果、コンデンサＣ１と並列接続されるようにスイッチＳＷ１を介したコンデンサＣ２を追加して設けるのみの簡易な構成であっても、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置よりも高速に地絡抵抗Ｒｂの低下を検出することが可能となる。すなわち、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎがＯＮ／ＯＦＦされた場合であっても、Ｙコンの影響を受けることなく、直流電源ＢＡＴからの電力供給の前に、高速に地絡検出を行うことができる。

なお、本実施形態の絶縁検出装置においては、メインリレーＳＭＲｐ，ＳＭＲｎのＯＮ／ＯＦＦ時のそれぞれにおいて、カップリングコンデンサ１の容量が浮遊容量の１０倍程度となる場合について説明したが、カップリングコンデンサ１の容量は浮遊容量の１０倍程度に限定されるものではなく、適宜、選択可能である。

また、本実施形態の絶縁検出装置は、閾値１１が固定される構成に限定されることはなく、カップリングコンデンサ１の容量及びパルスの周波数が可変される構成となるので、閾値１１もカップリングコンデンサ１の容量及びパルスの周波数の変更に対応した閾値に可変させる構成であってもよい。この場合、さらに検出精度を向上することができるという格別の効果を得られる。

さらには、前述する課題の項にも記載したように、従来のＡＣカップリング方式の絶縁検出装置すなわちカップリングコンデンサの容量が可変できない構成の絶縁検出装置において、周波数のみを高くした交流信号を、カップリングコンデンサを介して直流電源に印加した場合には、カップリングコンデンサのインピーダンスＺｃが大きく低下してしまう。すなわち、パルス印加時における十分な絶縁性を確保できなくなってしまうこととなる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ
ＳＷ１ スイッチ
ＢＡＴ 直流電源
ＳＭＲｐ，ＳＭＲｎ メインリレー
Ｃｂ，Ｃｐ，Ｃｎ 浮遊容量
Ｒｂ，Ｒｐ，Ｒｎ 地絡抵抗
１ カップリングコンデンサ
２ ＣＰＵ（マイコン）
３ アンプ
４ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
５ バッファ
６ パルス発生回路
７ 電圧検出回路

Claims (2)

1. 一端が直流電源に接続されるカップリングコンデンサと、
   前記カップリングコンデンサの他端にパルスを供給するパルス発生手段と、
   前記カップリングコンデンサの前記他端の対地電圧の振幅を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段が検出した前記対地電圧の振幅レベルの変化に基づいて前記直流電源の漏電の有無を判定する漏電判定手段と、
   を備えた絶縁検出装置であって、
   前記カップリングコンデンサは、１つ又は複数の第１のコンデンサと、前記第１のコンデンサと並列接続される１つ又は複数の第２のコンデンサと、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの間に配置され、前記第１のコンデンサと前記第２のコンデンサとの並列接続と該並列接続の解除とを行う並列解除スイッチとを備え、
   前記パルス発生手段は、第１の周波数の第１のパルスと、前記第１の周波数よりも高い周波数の第２のパルスとを供給する手段とからなり、
   前記並列解除スイッチの並列接続と該並列接続の解除との切り替えによる前記カップリングコンデンサの容量変化に同期して、前記パルス発生手段の出力を前記第１のパルスと前記第２のパルスとで切り替えることを特徴とする絶縁検出装置。
2. 前記直流電源から負荷回路への電力供給をＯＮ／ＯＦＦするメインリレーのＯＮ／ＯＦＦ情報に基づいて、
   前記並列解除スイッチの並列接続と該並列接続の解除とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の絶縁検出装置。

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