JP4686356B2 - 絶縁検出装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の絶縁検出装置について図面を参照して説明する。図1は本発明の絶縁検出装置の第1実施形態を示す回路図である。図中、VはN個のバッテリが直列接続された高圧電源(=直流電源)であり、この高圧電源Vは後述するマイクロコンピュータ(以下マイコン)10など低圧系電気回路の接地電位Gとは絶縁されている。この絶縁検出装置は、上記高圧電源Vの正極側地絡抵抗RL+及び負極側地絡抵抗RL−の両者を検出して高圧電源Vの絶縁状態を検出する装置である。
負極側地絡抵抗RL−検出時の充電抵抗=Rc1+R2 …(1)
電圧を充分に放電させる。その後、マイコン10は、第2スイッチ制御手段として働き、図3に示すように第2及び第3スイッチSW2、SW3を上記設定時間、閉制御すると、太線で示すように高圧電源V、正極側地絡抵抗RL+、接地電位G、第1抵抗R1、第3スイッチSW3、補正抵抗Rr、第1ダイオードD1、第1切替抵抗Rc1、キャパシタC及び第2スイッチSW2により閉回路が形成される。それにより、正極側地絡抵抗RL+の値に応じた電圧がキャパシタCに充電される。
正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+Rr+R1・Rp1/(R1+Rp1) …(2)
正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+{R2−R1・Rp1/(R1+Rp1)}+R1・Rp1/(R1+Rp1)
=Rc1+R2 …(3)
負極側地絡抵抗RL−検出時の充電抵抗=正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+R2となる。
ところで、上述した従来で説明したように第1抵抗R1の抵抗値が第1切替抵抗Rc1の抵抗値よりも小さく(∵R1<<Rc1)、かつ第1抵抗R1<第1保護抵抗Rp1であった場合、クランプダイオードDcのインピーダンスRfはさほど問題とならずほぼ0とみなしてよい。しかしながら、第1抵抗R1の抵抗値が第1切替抵抗Rc1の抵抗値よりも大きく(∵R1>>Rc1)、かつ第1抵抗R1>第1保護抵抗Rp1であった場合、クランプダイオードDcのインピーダンスRfが地絡抵抗の検出精度に影響を与えてしまうため、以下に示す第2実施形態の方が好ましい。
負極側地絡抵抗RL−検出時の充電抵抗=Rc1+R2 …(4)
なお、RonはFETQ1のオン抵抗である。このオン抵抗Ronはダイオードの順方向電圧に対応するインピーダンスに比べても極めて小さい値であり、Ron≒0とみなすことができる。従って、正極側地絡抵抗RL+検出時のキャパシタCの充電抵抗は下記の式(6)に示すようになる。
正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+Rr+R1・Rp1/(R1+Rp1) …(6)
正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+{R2−R1・Rp1/(R1+Rp1)}+R1・Rp1/(R1+Rp1)
=Rc1+R2 …(7)
負極側地絡抵抗RL−検出時の充電抵抗=正極側地絡抵抗RL+検出時の充電抵抗=Rc1+R2となる。
D1 第1ダイオード(選択手段)
D2 第2ダイオード(選択手段)
D3 寄生ダイオード
Dc クランプダイオード(ダイオード、負電位印加防止手段)
G 接地電位
R1 第1抵抗
R2 第2抵抗
Rc1 第1切替抵抗
Rc2 第2切替抵抗
RL+ 正極側地絡抵抗
RL− 負極側地絡抵抗
SW1 第1スイッチ(第1スイッチ手段)
SW2 第2スイッチ(第2スイッチ手段)
SW3 第3スイッチ(第3スイッチ手段)
SW4 第4スイッチ(第4スイッチ手段)
Q1 電界効果トランジスタ(第5スイッチ手段、負電位印加防止手段)
V 高圧電源(直流電源)
A/D 入力ポート(入力端子)
10 マイコン(電圧計測手段、第1スイッチ制御手段、第2スイッチ制御手段、第3スイッチ制御手段、第4スイッチ制御手段、地絡抵抗検出手段、負電位印加防止手段)
Claims (5)
- キャパシタと、接地電位とは絶縁された直流電源の正極を前記キャパシタの一端に接続するための第1スイッチ手段と、前記直流電源の負極を前記キャパシタの他端に接続するための第2スイッチ手段と、入力端子に供給された電圧を計測する電圧計測手段と、前記キャパシタの一端を前記電圧計測手段の入力端子に接続するための第3スイッチ手段と、前記キャパシタの他端を前記接地電位に接続するための第4スイッチ手段と、前記第3スイッチ手段の前記電圧計測手段側−前記第4スイッチ手段の前記接地電位側間に設けられた第1抵抗と、前記第4スイッチ手段−前記接地電位間であって、かつ前記第4スイッチ手段−前記第1抵抗間に設けられる第2抵抗と、前記第1スイッチ手段及び前記第3スイッチ手段の接続ライン−前記キャパシタ間に設けられた第1及び第2切替抵抗と、該第1及び第2切替抵抗のうち前記キャパシタに流れる電流方向に対応する一つを選択し、当該選択した一つを前記第1スイッチ手段及び前記第3スイッチ手段の接続ライン−前記キャパシタ間に電気的に接続させる選択手段と、前記第1及び第4スイッチ手段を閉制御して前記キャパシタの両端電圧を前記直流電源の負極側地絡抵抗に応じた電圧とする第1スイッチ制御手段と、前記第2及び第3スイッチ手段を閉制御して前記キャパシタの両端電圧を前記直流電源の正極側地絡抵抗に応じた電圧とする第2スイッチ制御手段と、前記第3及び第4スイッチ手段を閉制御して前記キャパシタの両端電圧を前記電圧計測手段の入力端子に供給する第3スイッチ制御手段と、前記電圧計測手段が計測した電圧に基づいて前記直流電源の正極側及び負極側地絡抵抗を検出する地絡抵抗検出手段と、前記第1抵抗の前記第3スイッチ手段側−前記電圧計測手段間に設けられた第1保護抵抗及び前記第2スイッチ制御手段によって前記第2及び第3スイッチ手段が閉制御されている間、前記第1保護抵抗の前記入力端子側を接地電位に接続して前記入力端子に負電位が印加するのを防止する負電位印加防止手段とを有する保護回路とを備えた絶縁検出装置において、
前記第1及び第2切替抵抗−前記第1保護抵抗及び前記第1抵抗の接続ライン間に設けた補正抵抗をさらに備え、
前記補正抵抗の抵抗値は、前記第2抵抗の抵抗値から前記第1抵抗及び前記第1保護抵抗から構成される並列抵抗の抵抗値を差し引いた値と等しいことを特徴とする絶縁検出装置。 - 前記負電位印加防止手段が、前記第1保護抵抗の電圧計測手段側−前記接地電位間に設けられたダイオードであり、
前記保護回路が、前記ダイオード及び前記第1保護抵抗の接続ライン−前記電圧計測手段の入力端子間に設けられた第2保護抵抗をさらに有することを特徴とする請求項1記載の絶縁検出装置。 - 前記負電位印加防止手段は、前記第1保護抵抗の電圧計測手段側−前記接地電位間に設けられた第5スイッチ手段と、前記第2スイッチ制御手段が前記第2及び第3スイッチ手段を閉制御している間、前記第5スイッチ手段を閉制御する第4スイッチ制御手段とを有していることを特徴とする請求項1記載の絶縁検出装置。
- 前記第5スイッチ手段は寄生ダイオードを有する半導体スイッチであり、
前記半導体スイッチは、前記寄生ダイオードの順方向が前記接地電位から前記第1保護抵抗の電圧計測手段側に向くように設けられていることを特徴とする請求項3記載の絶縁検出装置。 - 前記保護回路が、前記寄生ダイオード及び前記第1保護抵抗の接続ライン−前記電圧計測手段の入力端子間に設けられた第2保護抵抗をさらに有することを特徴とする請求項4記載の絶縁検出装置。
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