JP2024008014A - Insulation resistance detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁抵抗検出装置に係わる。 The present invention relates to an insulation resistance detection device.
車両に搭載される電気回路は、多くのケースにおいて、その車両の車体(以下、車両フレーム)から電気的に絶縁される。例えば、燃料電池車には、燃料電池セル、DC/DCコンバータおよび負荷を含む高電圧回路が搭載される。この場合、この高電圧回路は、車両フレームから絶縁される。また、このような車両は、絶縁抵抗を検出するための絶縁抵抗検出装置を備える。なお、絶縁抵抗検出装置は、漏電検出装置と呼ばれることもある。 In many cases, electrical circuits mounted on a vehicle are electrically insulated from the vehicle body (hereinafter referred to as vehicle frame). For example, a fuel cell vehicle is equipped with a high voltage circuit including a fuel cell, a DC/DC converter, and a load. In this case, this high voltage circuit is isolated from the vehicle frame. Moreover, such a vehicle is equipped with an insulation resistance detection device for detecting insulation resistance. Note that the insulation resistance detection device is sometimes called an earth leakage detection device.
絶縁抵抗検出装置は、例えば、パルス生成器、検出抵抗、デカップリングコンデンサ、コントローラを備える。この場合、パルス生成器により生成されるパルス信号は、検出抵抗、デカップリングコンデンサ、および絶縁抵抗を介して、車両に搭載される高電圧回路のグランドまで伝達される。そして、コントローラは、検出抵抗を利用してパルス信号の波高値を測定し、その波高値に基づいて絶縁抵抗が正常であるか否かを判定する。 The insulation resistance detection device includes, for example, a pulse generator, a detection resistor, a decoupling capacitor, and a controller. In this case, the pulse signal generated by the pulse generator is transmitted to the ground of a high voltage circuit mounted on the vehicle via a detection resistor, a decoupling capacitor, and an insulation resistor. Then, the controller measures the peak value of the pulse signal using the detection resistor, and determines whether the insulation resistance is normal based on the peak value.
車体(車両フレーム)を電気回路の基準側と同電位にせずに、絶縁抵抗検知ができる絶縁抵抗検出装置である車体に対して絶縁された高電圧回路があり、装置は車両フレームにカップリングコンデンサを介して接続される。絶縁抵抗測定用にパルス波発生器、電圧検出回路を備える。そして、コントローラ33の内部(例えば「マイコン内」)で検出電圧を積算し、内部マップに基づいて絶縁抵抗値を算出し、絶縁抵抗低下が検出されている。 This is an insulation resistance detection device that can detect insulation resistance without making the vehicle body (vehicle frame) the same potential as the reference side of the electric circuit. connected via. Equipped with a pulse wave generator and voltage detection circuit for measuring insulation resistance. Then, the detected voltages are integrated inside the controller 33 (for example, "inside the microcomputer"), the insulation resistance value is calculated based on the internal map, and a decrease in insulation resistance is detected.
このような絶縁抵抗検知の目的は、故障検知である。絶縁抵抗の検出閾値は、主に下記2つの観点から、必要な精度が算出される。(1)絶縁抵抗値は誤検知なきことや、(2)感電リスクがある絶縁抵抗であることを検知することである。 The purpose of such insulation resistance detection is failure detection. The required accuracy of the insulation resistance detection threshold is calculated mainly from the following two viewpoints. (1) The insulation resistance value should not be erroneously detected, and (2) it should be detected that the insulation resistance value poses a risk of electric shock.
そこで、絶縁抵抗検出装置は、自己診断機能を備えることがある。自己診断機能は、絶縁抵抗検出装置が正常に動作しているか否かを判定する。例えば、自己診断時には、擬似的な漏電状態が引き起こされる。そして、コントローラは、擬似的な漏電状態においてパルス信号の波高値を測定し、その波高値に基づいて絶縁抵抗検出装置が正常に動作しているか否かを判定する。 Therefore, the insulation resistance detection device may be provided with a self-diagnosis function. The self-diagnosis function determines whether the insulation resistance detection device is operating normally. For example, during self-diagnosis, a pseudo electrical leakage condition is caused. Then, the controller measures the peak value of the pulse signal in the pseudo earth leakage state, and determines whether the insulation resistance detection device is operating normally based on the peak value.
なお、自己診断を行うことが可能な絶縁抵抗検出装置は、例えば、特許文献1に記載されている。
Note that an insulation resistance detection device that can perform self-diagnosis is described in, for example,
しかしながら、絶縁抵抗検出装置の精度には、コントローラ(ECU)内部の回路素子やコントローラ(ECU)へ電源電圧を供給する12VDC/DCコンバータの物理的なもののばらつき(以下、「モノバラ」とも呼ぶ)や、温度のばらつき(以下、「温度バラ」とも呼ぶ)の影響を受けることとなる。そのため、システム上求められる精度を満たすために、改善が必要とされている。 However, the accuracy of the insulation resistance detection device is affected by physical variations (hereinafter also referred to as "monovariations") in the circuit elements inside the controller (ECU) and the 12V DC/DC converter that supplies the power supply voltage to the controller (ECU). , will be affected by temperature variations (hereinafter also referred to as "temperature variations"). Therefore, improvements are needed to meet the accuracy required for the system.
本発明の1つの側面に係る目的は、絶縁抵抗検知の動作中に補正を行い、システムの要求精度を満たす絶縁抵抗検出装置を提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide an insulation resistance detection device that performs correction during insulation resistance detection operation and satisfies the accuracy required by the system.
本発明の1つの態様に係わる絶縁抵抗検出装置は、車両のフレームと前記車両に搭載される高電圧回路との間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出装置であって、コントローラと、所定の周期でパルスを生成するパルス生成器と、前記パルス生成器と前記フレームとの間に設けられる検出抵抗と、前記検出抵抗と前記フレームとの間の測定ノードに接続される漏電抵抗と、前記漏電抵抗とグランドとの間を遮断するオフ状態または前記漏電抵抗とグランドとの間を接続するオン状態に制御されるスイッチと、を備え、前記コントローラは、マスター品の電圧と絶縁抵抗値との関係を含むパラメータを示すパラメータマップを有しており、前記スイッチをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果と、絶縁抵抗に関する特性を示す前記パラメータマップと、から絶縁抵抗値を算出し、前記スイッチを前記第一時間よりも長い第二時間飽和するまでオンし続けたときの飽和電圧と、前記マスター品の飽和電圧と、を用いて、前記絶縁抵抗値の候補を補正し絶縁抵抗値を算出する。 An insulation resistance detection device according to one aspect of the present invention is an insulation resistance detection device that detects insulation resistance between a frame of a vehicle and a high voltage circuit mounted on the vehicle, and includes a controller and a predetermined cycle. a pulse generator that generates a pulse, a detection resistor provided between the pulse generator and the frame, a leakage resistor connected to a measurement node between the detection resistor and the frame, and the leakage resistor. and a switch that is controlled to be in an off state to cut off the connection between the earth leakage resistor and the ground, or an on state to connect the earth leakage resistor and the ground, and the controller is configured to control the relationship between the voltage and the insulation resistance value of the master product. The insulation resistance value is calculated from the voltage result when the switch is turned on and a first time pulse is applied, and the parameter map showing characteristics related to insulation resistance. , correct the insulation resistance value candidate using the saturation voltage when the switch is kept on until it is saturated for a second time longer than the first time, and the saturation voltage of the master product, and determine the insulation resistance. Calculate the value.
このように、絶縁抵抗検出装置は、スイッチをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果と、絶縁抵抗に関する特性を示すパラメータマップと、から絶縁抵抗値を算出する。そして、スイッチを第一時間よりも長い第二時間飽和するまでオンし続けたときの飽和電圧と、マスター品の飽和電圧と、を用いて、絶縁抵抗値の候補を補正し絶縁抵抗値を算出して、絶縁抵抗を検出することができる。したがって、絶縁抵抗検知の動作中に補正を行い、システムの要求精度を満たすことができる。 In this way, the insulation resistance detection device calculates the insulation resistance value from the voltage result when the switch is turned on and the first time pulse is applied, and the parameter map showing the characteristics related to insulation resistance. Then, the insulation resistance value is calculated by correcting the insulation resistance value candidate using the saturation voltage when the switch is kept on until it is saturated for a second time longer than the first time and the saturation voltage of the master product. The insulation resistance can then be detected. Therefore, correction can be made during the operation of insulation resistance detection to meet the required accuracy of the system.
上述の態様において、車両は、冷却水のイオン交換器を有している。絶縁抵抗は前記フレームを通過する冷却水を介して変動する。コントローラは、絶縁抵抗値を算出することでイオン交換器の状態を検知してもよい。 In the embodiment described above, the vehicle has a cooling water ion exchanger. Insulation resistance varies through cooling water passing through the frame. The controller may detect the state of the ion exchanger by calculating the insulation resistance value.
このように、絶縁抵抗値を算出することでイオン交換器の状態を検知することができる。したがって、燃料電池システムにおいて特に重要とされるイオン交換器の故障検知を迅速かつ正確に行うことができ、燃料電池システムの故障による弊害を最小限に抑制することができる。 In this way, the state of the ion exchanger can be detected by calculating the insulation resistance value. Therefore, failure detection of the ion exchanger, which is particularly important in a fuel cell system, can be performed quickly and accurately, and adverse effects caused by a failure of the fuel cell system can be suppressed to a minimum.
上述の態様において、コントローラは、スイッチをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果を所定の単位時間毎に積算した電圧の積算値に基づいて絶縁抵抗値を算出してもよい。 In the above aspect, the controller may calculate the insulation resistance value based on the integrated value of the voltage obtained by integrating the voltage results when the switch is turned on and the pulse is applied for the first time every predetermined unit time. .
このように、絶縁抵抗値を電圧の積算値によって算出することにより、ノイズを吸収することができ、絶縁抵抗値の算出を正確に行うことができる。 In this way, by calculating the insulation resistance value using the integrated voltage value, noise can be absorbed and the insulation resistance value can be calculated accurately.
上述の態様によれば、絶縁抵抗検知の動作中に補正を行い、システムの要求精度を満たすことができる。 According to the above-mentioned aspect, correction can be performed during the operation of insulation resistance detection, and the required accuracy of the system can be satisfied.
図1は、本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗検出装置の一例を示す。本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗検出装置30は、車両1に搭載され、高電圧回路10と車両フレーム20との間の絶縁抵抗Riの抵抗値(以下、「絶縁抵抗値」とも呼ぶ)を検出する。車両1は、特に限定されるものではないが、例えば、フォークリフト等の産業車両である。ただし、車両1は、産業車両に限定されるものではなく、乗用車等であってもよい。
FIG. 1 shows an example of an insulation resistance detection device according to an embodiment of the present invention. The insulation
高電圧回路10は、車両1に搭載され、燃料電池セル11、DC/DCコンバータ12、ラジエタ13、イオン交換器14、および負荷15を備える。なお、高電圧回路10は、図1に示していない他の回路または機能を備えてもよい。高電圧回路10は、燃料電池システムの一例を構成する。
The
燃料電池セル11は、燃料ガス(例えば、水素)を利用して電力を生成する。DC/DCコンバータ12は、燃料電池セル11の出力電圧を昇圧および/または降圧する。負荷15は、例えば、車両1の走行用モータであり、DC/DCコンバータ12を介して直流電圧が印加される。すなわち、負荷15は、燃料電池セル11により生成される電力で駆動される。
The fuel cell 11 generates electric power using fuel gas (for example, hydrogen). The DC/
ラジエタ13は、燃料電池セル11の発熱により温められた冷却水を外気と熱交換させる。
The
イオン交換器14は、燃料電池セル11に並列して設けられている。例えば、従って、ラジエタ13を流通する冷却水の一部は、イオン交換器14に収容されたイオン交換樹脂によって不純物イオンを除去される。イオン交換器14は、性能変化により冷却水を介した絶縁抵抗が低下する場合がある。
The
高電圧回路10は、車両フレーム20に対して電気的に絶縁されている。すなわち、高電圧回路10と車両フレーム20との間に絶縁抵抗Riが設けられている。ここで、絶縁抵抗Riの最小抵抗値は、規格等により決められている。燃料電池セル11と車両フレーム20とをマウントする絶縁抵抗Riは、絶縁性が経年劣化等で低下する場合がある。したがって、絶縁抵抗検出装置30は、絶縁抵抗Riの抵抗値をモニタする。
絶縁抵抗検出装置30は、パルス生成器31、検出抵抗Rd、デカップリングコンデンサC、漏電抵抗Rx、スイッチSW、電圧センサ32、およびコントローラ(「ECU」とも呼ぶ)33を備える。なお、絶縁抵抗検出装置30は、図1に示していない他の回路または機能を備えてもよい。
The insulation
パルス生成器31は、所定の周期Tで所定の波高値を有するパルスを生成する。周期Tは、パルス列がデカップリングコンデンサCを通過できるように設定される。また、パルスの波高値は、電源電圧Vccに比例するものとする。なお、パルスは、特に限定されるものではないが、例えば、矩形波である。この場合、パルスのデューティは、特に限定されるものではない。そして、パルス生成器31により生成されるパルスは、検出抵抗Rdの一方の端子に与えられる。
The
検出抵抗Rdの他方の端子(出力側端子)は、デカップリングコンデンサCの一方の端子に電気的に接続される。そして、デカップリングコンデンサCの他方の端子は、車両フレーム20に電気的に接続される。デカップリングコンデンサCは、直流電圧成分を除去するために設けられている。
The other terminal (output side terminal) of the detection resistor Rd is electrically connected to one terminal of the decoupling capacitor C. The other terminal of the decoupling capacitor C is electrically connected to the
漏電抵抗Rxの一方の端子は、検出抵抗Rdの出力側端子に電気的に接続される。漏電抵抗Rxの他方の端子は、スイッチSWを介してグランドに電気的に接続される。すなわち、検出抵抗Rdの出力側端子とグランドとの間に、漏電抵抗RxおよびスイッチSWが直列に設けられる。スイッチSWの状態は、コントローラ33により制御される。具体的には、スイッチSWは、コントローラ33により、漏電抵抗Rxとグランドとの間を遮断するオフ状態または漏電抵抗Rxとグランドとの間を接続するオン状態に制御される。
One terminal of the leakage resistor Rx is electrically connected to the output terminal of the detection resistor Rd. The other terminal of the leakage resistance Rx is electrically connected to ground via a switch SW. That is, a leakage resistor Rx and a switch SW are provided in series between the output terminal of the detection resistor Rd and the ground. The state of the switch SW is controlled by the
電圧センサ32は、検出抵抗Rdの出力側端子の電圧を測定する。そして、電圧センサ32により測定される電圧値は、コントローラ33に送られる。なお、以下の記載では、電圧センサ32により電圧が測定されるノードを「測定ノードM」と呼ぶことがある。
コントローラ33は、絶縁抵抗Riの抵抗値を検出する。また、コントローラ33は、絶縁抵抗検出装置30が正常に動作しているか否かを判定する。即ち、コントローラ33は、絶縁抵抗検出装置30の自己診断を行う。なお、コントローラ33は、例えば、プロセッサおよびメモリにより実現される。この場合、メモリには、絶縁抵抗Riの抵抗値を検出するためのプログラムおよび絶縁抵抗検出装置30を診断するための自己診断プログラムが格納されている。そして、プロセッサがこれらのプログラムを実行することにより、絶縁抵抗Riの抵抗値が検出され、また、絶縁抵抗検出装置30の自己診断が実現される。
The
上記構成の車両1において、絶縁抵抗Riの抵抗値を検出するときは、コントローラ33は、スイッチSWをオフ状態に制御する。すなわち、漏電抵抗Rxとグランドとの間が遮断される。また、コントローラ33は、パルス生成器31に所定の周期Tでパルスを生成させる。そうすると、パルス生成器31により生成されるパルス列は、検出抵抗RdおよびデカップリングコンデンサCを介して車両フレーム20に与えられる。さらに、このパルス列は、絶縁抵抗Riを介して高電圧回路10に到達し、高電圧回路10のグランドで終端される。
In the
コントローラ33は、事前準備と、実動作を実行する。
The
<事前準備>
図2を参照して、従来技術の事前準備の一例について説明する。図2は、従来技術の事前準備のフローチャートの一例を示す図である。コントローラ33は、事前準備として、マスター品にて、フレーム-GND間に接続し、各抵抗値で電圧積算値を算出し、パラメータマップ(絶縁抵抗値VS電圧積算値)を作成し、コントローラ33のマイコン内のソフトウェアに組み込む。具体的には、下記の各ステップS11~S13においてパラメータマップを作成する。パラメータマップとは、マスター品の結果によって絶縁抵抗の算出に用いる各種のパラメータを示すデータが含まれる情報である。マスター品とは、ECUのダイオード特性など、実際の絶縁抵抗値等を既知の抵抗器に接続して、どのような値になるか素性が把握されているサンプルとなる標準品である。マスター品は、DC/DCコンバータ12のモノバラや温度バラの影響を最小限に抑制する目的で使用される。マスター品を用いて、任意の値に絶縁抵抗値をふったときに測定された電圧を複数プロットすることによりパラメータマップを作成することができる。このマスター品により作成されるパラメータマップを作成する準備が、後述の事前準備で行われる処理となる。
<Advance preparation>
An example of advance preparation in the prior art will be described with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a flowchart of advance preparation in the prior art. As a preliminary preparation, the
具体的には、電圧センサ32は、測定ノードMの電圧を測定する。そして、コントローラ33は、電圧センサ32により測定される電圧値を所定のサンプリング間隔で取得する。サンプリング間隔は、パルスの周期Tに対して十分に短いものとする。
Specifically,
図3は、パルス生成器31により生成されたパルス波形の一例を示す。この実施例では、パルス生成器31により現れるパルスの波高値はV1である。パルス生成器31により所定のパルスを印加すると、ピークを有する波形が電圧センサ32により測定される。図3のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が生値電圧を示す。
FIG. 3 shows an example of a pulse waveform generated by the
コントローラ33は、電圧センサ32により電圧を検出する(ステップS11)。図4は、電圧センサ32により測定される測定ノードMの電圧の波形の一例を示す。図4のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が生値電圧を示す。この実施例では、電圧センサ32により現れるパルスの波高値はV2である。波高値V2は、電源電圧Vccを検出抵抗Rdおよび絶縁抵抗Riで分圧することにより得られる電圧に比例する。この実施例では、例えば、パルス生成器31により100~999ms(第一時間)のパルスが印加されて測定された電圧が測定されている。図4に示す例では、絶縁抵抗Riの抵抗値が低下している。この場合、高電圧回路10に含まれるインダクタンス成分の影響が支配的となり、電圧波形がなまることになる。このため、図3に示すケースと比較して、測定ノードMに現れるパルスの波高値が閾値Vthを超えるタイミングは遅くなる。
The
コントローラ33は、図3で示した電圧の積算値を算出する(ステップS12)。図5は、電圧センサ32により測定される電圧を積算して算出した電圧積算値の例を示す図である。図5のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が合計値電圧を示す。コントローラ33は、図5に示すように、図4で示した電圧を所定時間毎に積算した値をプロットすることにより、図5に示す電圧積算値を算出することができる。
The
そして、コントローラ33は、絶縁抵抗Riの抵抗値に応じた電圧積算値の関係をそれぞれプロットすることにより、図6に示すパラメータマップを作成する(ステップS13)。図6は、パラメータマップを示す図である。図6のグラフでは、横軸が絶縁抵抗値を示し、縦軸が電圧積算値を示す。パラメータマップは、絶縁抵抗Riの抵抗値に応じた電圧積算値の関係を示す。
Then, the
<実動作>
図7を参照して、従来技術の実動作の一例について説明する。図7は、従来技術の実動作のフローチャートの一例を示す図である。コントローラ33は、実動作として、車両1のキーオフ後に高電圧回路10により構成される燃料電池システムが終了フェーズへ移行して、下記の各ステップS21~S23において絶縁抵抗を測定する。
<Actual operation>
An example of the actual operation of the conventional technology will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing an example of a flowchart of the actual operation of the prior art. As an actual operation, the fuel cell system constituted by the
コントローラ33は、第一時間パルスを印加して、電圧センサ32により電圧を測定する(ステップS21)。
The
コントローラ33は、コントローラ33のマイコン内部で電圧積算値を算出する(ステップS22)。
The
コントローラ33は、コントローラ33のマイコン内部でパラメータマップに電圧積算値を当てはめて、絶縁抵抗値を算出する(ステップS23)。上述のステップS11~ステップS13の従来の方法により、絶縁抵抗値を算出した場合には、マスター品と対象となる製品との間のモノバラや温度バラなどのばらつきを補正することができないため、別途キャリブレーションなどが必要となる。
The
そこで、本発明の実施形態においては、事前準備のパラメータマップ作成時に、飽和電圧も取得し、ソフトに組み込むと共に、実動作の絶縁抵抗測定前に、電圧積算値を補正することとした。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the saturation voltage is also acquired when creating the parameter map in advance, and is incorporated into the software, and the integrated voltage value is corrected before measuring the insulation resistance during actual operation.
<事前準備>
以下、本発明の実施形態の事前準備について説明する。事前準備においては、コントローラ33のマイコンは、マスター品にて、絶縁抵抗のパラメータマップ作成時に、パルスオン時間を長くした。
<Advance preparation>
Preparation for the embodiment of the present invention will be described below. In advance preparation, the microcomputer of the
図8を参照して、本発明の実施形態の絶縁抵抗検出装置30が実行する事前準備の一例について説明する。図8は、本発明の実施形態の絶縁抵抗検出装置30が実行する事前準備のフローチャートの一例を示す図である。コントローラ33は、事前準備として、マスター品にて、フレーム-GND間に接続し、各抵抗値で電圧積算値を算出し、パラメータマップ(絶縁抵抗値VS電圧積算値)を作成し、コントローラ33のマイコン内のソフトウェアに組み込む。具体的には、下記の各ステップS31~S34においてパラメータマップを作成する。
An example of advance preparation performed by the insulation
具体的には、コントローラ33は、パルスを電圧値が飽和するまで第二時間オンし続けて、飽和時の電圧値を飽和電圧としてコントローラ33のソフトウェアに組み込む(取得する)(ステップS31)。
Specifically, the
図9は、飽和時の電圧値の波形の一例を示す図である。図9のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が生値電圧を示す。図9において、実線は、飽和しない場合の電圧値の波形L1を示し、点線は、飽和時の電圧値の波形L2を示す。この実施例では、飽和時の電圧値の波形L2は、飽和しない場合の電圧値の波形L1のピークとなる波高値V2を超えることにより、飽和しない場合の電圧値の波形L1よりも高くなり所定の値(波高値V3)で一定となる。この一定となった飽和時の波高値V3を飽和電圧として取得する。したがって、飽和時のパルスは、DC/DCコンバータ12のモノバラや温度バラの影響を最小限に抑制することができる。
FIG. 9 is a diagram showing an example of the waveform of the voltage value at saturation. In the graph of FIG. 9, the horizontal axis shows elapsed time, and the vertical axis shows raw voltage. In FIG. 9, the solid line shows the waveform L1 of the voltage value when not saturated, and the dotted line shows the waveform L2 of the voltage value when saturated. In this example, the waveform L2 of the voltage value at saturation exceeds the peak value V2 of the waveform L1 of the voltage value when not saturated, and becomes higher than the waveform L1 of the voltage value when not saturated to a predetermined value. becomes constant at the value (peak value V3). This constant peak value V3 at saturation is acquired as the saturation voltage. Therefore, the pulse at saturation can minimize the influence of monochromatic variations and temperature variations of the DC/
コントローラ33は、電圧センサ32により電圧を検出する(ステップS32)。図4は、電圧センサ32により測定される測定ノードMの電圧の波形の一例を示す。図4のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が生値電圧を示す。この実施例では、電圧センサ32により現れるパルスの波高値はV2である。波高値V2は、電源電圧Vccを検出抵抗Rdおよび絶縁抵抗Riで分圧することにより得られる電圧に比例する。この実施例では、例えば、パルス生成器31により100~999ms(第一時間)のパルスが印加されて測定された電圧が測定されている。
The
コントローラ33は、図4で示した電圧の積算値を算出する(ステップS33)。図5は、図4で示した電圧積算値を積算して算出した例を示す図である。図5のグラフでは、横軸が経過時間を示し、縦軸が合計値電圧を示す。コントローラ33は、図5に示すように、図4で示した電圧を所定時間毎に積算した値をプロットすることにより、図5に示す電圧積算値を算出することができる。例えば、図4のグラフにより示された電圧を所定時間毎にピークとなる波高値V2となるまでの時間の間積算した値をプロットすることにより図5に示す電圧積算値が算出される。
The
そして、コントローラ33は、絶縁抵抗Riの抵抗値に応じた電圧積算値の関係をそれぞれプロットすることにより、図5に示すパラメータマップを作成する(ステップS34)。図6は、パラメータマップを示す図である。図6のグラフでは、横軸が絶縁抵抗値を示し、縦軸が電圧積算値を示す。パラメータマップは、絶縁抵抗Riの抵抗値に応じた電圧積算値の関係を示す。本発明の実施形態において作成されたパラメータマップは、飽和するまでスイッチSWをオンし続けて取得した際の電圧に基づいて作成されている。飽和し続けるまでスイッチSWをオンし続けた時間(第二時間)は、従来オンされていた時間(第一時間)のパルスを印加した結果よりも、長い時間オンし続けて作成されている。このため、第一時間よりも長い第二時間スイッチSWをオンし続けることにより作成された飽和時の電圧積算値を用いることによりDC/DCコンバータ12のモノバラや温度バラの影響を最小限に抑制することができる。
Then, the
<実動作>
図10を参照して、本発明の実施形態の実動作の一例について説明する。図10は、本発明の実施形態の実動作のフローチャートの一例を示す図である。コントローラ33は、実動作として、車両1のキーオフ後に高電圧回路10により構成される燃料電池システムが終了フェーズへ移行して、下記の各ステップS41~S45において絶縁抵抗値を算出する。
<Actual operation>
An example of the actual operation of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram showing an example of a flowchart of the actual operation of the embodiment of the present invention. As an actual operation, the fuel cell system constituted by the
コントローラ33は、DC/DCコンバータ12のスイッチSWをオンさせ飽和するまでパルスを第二時間印加して、電圧センサ32により電圧を測定する(ステップS41)。第二時間として、第一時間よりも長い時間が設定される。第二時間として、例えば1000~10000msを設定することができる。
The
コントローラ33は、DC/DCコンバータ12のスイッチSWをオンさせ第一時間パルスを印加して、電圧センサ32により電圧を測定する(ステップS42)。第一時間として、第二時間よりも短い時間が設定される。第一時間として、例えば100~999msを設定することができる。
The
コントローラ33は、コントローラ33のマイコン内部でステップS42において電圧センサ32で測定した電圧値を所定時間毎に積算して電圧積算値を算出する(ステップS43)。
The
コントローラ33は、事前準備で作成したパラメータマップを参照することによりマスター品の飽和電圧と比較して、電圧積算値を補正する(ステップS44)。補正済電圧積算値は、下記式1により算出される。
The
補正済電圧積算値=電圧積算値×(マスター品飽和電圧/測定した飽和電圧)・・・式1
Corrected voltage integration value = voltage integration value x (master product saturation voltage/measured saturation voltage)...
例えば、マスター品の飽和電圧が12.5Vであることがパラメータマップにより既知であり、ステップS41において測定した飽和電圧が12.0Vであり、ステップS43において算出した電圧積算値が14000である場合には、各々の値を式1に代入することにより、補正済電圧積算値=14000×(12.5/12.0)=「14583.3」が算出される。
For example, if it is known from the parameter map that the saturation voltage of the master product is 12.5V, the saturation voltage measured in step S41 is 12.0V, and the voltage integrated value calculated in step S43 is 14000. By substituting each value into
コントローラ33は、マイコン内部でパラメータマップにステップS44で算出した電圧積算値補正を当てはめることにより、絶縁抵抗値の候補を補正し絶縁抵抗値を算出する(ステップS45)。コントローラ33は、算出した絶縁抵抗値に基づき絶縁抵抗Riを検出することができる。
The
このように、本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗検出装置30は、スイッチSWをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果と、絶縁抵抗に関する特性を示すパラメータマップと、から絶縁抵抗値を算出する。そして、スイッチSWを第一時間よりも長い第二時間飽和し続けるまでオンし続けたときの飽和電圧と、マスター品の飽和電圧と、を用いて、絶縁抵抗値の候補を補正し絶縁抵抗値を算出して、絶縁抵抗検出することができる。したがって、絶縁抵抗検知の動作中に補正を行い、システムの要求精度を満たすことができる。
In this way, the insulation
また、このように、絶縁抵抗は車両フレーム20を通過する冷却水を介して変動し、コントローラ33は、絶縁抵抗値を算出することでイオン交換器14の状態を検知することができる。したがって、絶縁抵抗を検出することでイオン交換器14の状態を検知することができる。これにより、燃料電池システムにおいて特に重要とされるイオン交換器14の故障検知を迅速かつ正確に行うことができ、燃料電池システムの故障による弊害を最小限に抑制することができる。
Further, in this way, the insulation resistance varies through the cooling water passing through the
また、このように、絶縁抵抗検出装置30は、スイッチSWをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果を所定の単位時間毎に積算した電圧の積算値によって絶縁抵抗値が算出される。これにより、ノイズを吸収して電圧の積算値によって算出することができ、絶縁抵抗値の決定を正確に行うことができる。
In addition, in this way, the insulation
1 :車両
10 :高電圧回路
11 :燃料電池セル
12 :DC/DCコンバータ
13 :ラジエタ
14 :イオン交換器
15 :負荷
20 :車両フレーム
30 :絶縁抵抗検出装置
31 :パルス生成器
32 :電圧センサ
33 :コントローラ
C :デカップリングコンデンサ
Rd :検出抵抗
Ri :絶縁抵抗
Rx :漏電抵抗
1: Vehicle 10: High voltage circuit 11: Fuel cell 12: DC/DC converter 13: Radiator 14: Ion exchanger 15: Load 20: Vehicle frame 30: Insulation resistance detection device 31: Pulse generator 32: Voltage sensor 33 : Controller C : Decoupling capacitor Rd : Detection resistor Ri : Insulation resistance Rx : Leakage resistance
Claims (3)
コントローラと、
所定の周期でパルスを生成するパルス生成器と、
前記パルス生成器と前記フレームとの間に設けられる検出抵抗と、
前記検出抵抗と前記フレームとの間の測定ノードに接続される漏電抵抗と、
前記漏電抵抗とグランドとの間を遮断するオフ状態または前記漏電抵抗とグランドとの間を接続するオン状態に制御されるスイッチと、を備え、
前記コントローラは、
マスター品の電圧と絶縁抵抗値との関係を含むパラメータを示すパラメータマップを有しており、
前記スイッチをオンさせ第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果と、絶縁抵抗に関する特性を示す前記パラメータマップと、から絶縁抵抗値を算出し、
前記スイッチを前記第一時間よりも長い第二時間飽和するまでオンし続けたときの飽和電圧と、前記マスター品の飽和電圧と、を用いて、前記絶縁抵抗値の候補を補正し絶縁抵抗値を算出することを特徴とする、絶縁抵抗検出装置。 An insulation resistance detection device that detects insulation resistance between a vehicle frame and a high voltage circuit mounted on the vehicle,
controller and
a pulse generator that generates pulses at a predetermined period;
a detection resistor provided between the pulse generator and the frame;
an earth leakage resistor connected to a measurement node between the detection resistor and the frame;
a switch that is controlled to be in an off state that cuts off between the earth leakage resistor and ground or an on state that connects between the earth leakage resistor and ground;
The controller includes:
It has a parameter map that shows parameters including the relationship between voltage and insulation resistance value of the master product.
Calculating an insulation resistance value from the voltage result when the switch is turned on and a first time pulse is applied and the parameter map showing characteristics related to insulation resistance;
The insulation resistance value candidate is corrected by using the saturation voltage when the switch is kept on until it is saturated for a second time longer than the first time and the saturation voltage of the master product. An insulation resistance detection device characterized by calculating.
前記絶縁抵抗は前記フレームを通過する前記冷却水を介して変動し、
前記コントローラは、前記絶縁抵抗値を算出することで前記イオン交換器の状態を検知することを特徴とする、請求項1に記載の絶縁抵抗検出装置。 The vehicle has a cooling water ion exchanger,
the insulation resistance varies through the cooling water passing through the frame;
The insulation resistance detection device according to claim 1, wherein the controller detects the state of the ion exchanger by calculating the insulation resistance value.
前記スイッチをオンさせ前記第一時間のパルスを印加したときの電圧の結果を所定の単位時間毎に積算した電圧の積算値に基づいて前記絶縁抵抗値を算出することを特徴とする、請求項1に記載の絶縁抵抗検出装置。
The controller includes:
The insulation resistance value is calculated based on the integrated value of the voltage obtained by integrating the voltage results obtained when the switch is turned on and the pulse of the first time is applied every predetermined unit time. 1. The insulation resistance detection device according to 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2022109491A JP2024008014A (en) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | Insulation resistance detection device |
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2022
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