JP4834393B2

JP4834393B2 - 状態検出方法及び絶縁抵抗低下検出器

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Publication number: JP4834393B2
Application number: JP2005355691A
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Inventors: 晋山本; 聡石川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2011-12-14
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Description

本発明は、状態検出方法及び絶縁抵抗低下検出器に係り、特に、グランド−直流電源間の絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗低下検出器の状態を検出するための状態検出方法及び当該方法を実施した絶縁抵抗低下検出器に関するものである。

従来、上述した状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。この絶縁抵抗低下検出器５０としては、図１に示すように、直流電源であるバッテリ群Ｂ−車体Ｅ間の絶縁抵抗Ｒｉに対して、直列に接続される検出抵抗Ｒｄと、上記絶縁抵抗Ｒｉ−検出抵抗Ｒｄ間に設けられた直流遮断用のカップリングコンデンサＣｏとを備えている。さらに、この絶縁抵抗Ｒｉ、カップリングコンデンサＣｏ及び検出抵抗Ｒｄとからなる直列回路に、所定波高値の矩形波パルス信号Ｐ１を印加するパルス発振回路５１（＝パルス信号印加手段）を備えている。ここで波高値とは、１つのパルス信号の中で、最も高い電圧の部分の高さをいう。

上記パルス発振回路５１は、例えば、一定振幅パルス生成回路を有し、一定振幅パルス回路に制御回路５２から、矩形パルス信号Ｐ１の周波数信号Ｓ１を入力することにより、一定振幅パルス回路から出力される矩形波パルスの周波数が変更可能なものである。

また、上述したカップリングコンデンサＣｏ−検出抵抗Ｒｄ間の接続点電圧Ｖｘには、上述した矩形波パルス信号Ｐ１の波高値を検出抵抗Ｒｄと絶縁抵抗Ｒｉとで分圧した式（１）に示す値が現れる。
Ｖｘ＝Ｖｐ×Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ） …（１）
但し、Ｖｐは矩形波パルス信号Ｐ１の波高値
従って、検出抵抗Ｒｄに比べて絶縁抵抗Ｒｉが大きい正常時、接続点電圧Ｖｘには、矩形波パルス信号Ｐ１とほぼ同じ波高値のパルスが現れる。一方、絶縁抵抗Ｒｉが低下して、検出抵抗Ｒｄに比べて絶縁抵抗Ｒｉが小さくなると、接続点電圧Ｖｘも小さくなる。

また、上述した絶縁抵抗低下検出器５０には、所定周波数以上の信号成分を除去した接続点電圧Ｖｘを出力するローパスフィルタ５３（＝フィルタ）をさらに備えている。このローパスフィルタ５３は、抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆから構成され、接続点電圧Ｖｘに重畳した高周波の雑音を除去する目的で設けられている。ローパスフィルタ５３の出力は、波形整形回路５４にて波形整形された後、制御回路５２に供給される。この制御回路５２は、例えば、マイクロコンピュータなどから構成されている。

次に、上述した絶縁抵抗低下検出器の状態検出方法の原理について、図５を参照して以下説明する。図５中Ｌ１は、絶縁抵抗Ｒｉも低下しておらず、絶縁抵抗低下検出器５０も故障していない正常時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３から出力されるパルスの波高値の関係を示すグラフである。

同図に示すように、正常時において、パルス発振回路５１から供給される周波数が２．５（Ｈｚ）より低いとき、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、パルス発振回路５１から出力される矩形波パルス信号Ｐ１の波高値とほぼ等しくなる。これに対して、パルス発振回路５１から供給される周波数を２．５（Ｈｚ）よりも増加すると、増加するに従ってローパスフィルタ５３の出力波高値も低くなる。

これは、正常時は、ローパスフィルタ５３の時定数が大きく、矩形波パルス信号Ｐ１の周波数が２．５（Ｈｚ）を超えて増加すると、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅（＝矩形波パルス信号Ｐ１の立ち上がりから立ち下がりまでの時間幅）よりも矩形波パルス信号Ｐ１の立ち上がりからローパスフィルタ５３出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値である５Ｖに達するまでの時間が長くなるからである。即ち、周波数の増加に応じてパルス幅が短くなると、ローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値である５Ｖに達する前に、矩形波パルス信号Ｐ１の供給が断たれてしまい、５Ｖより低い波高値となる。そして、さらに増加した周波数の矩形波パルス信号Ｐ１を供給すると、さらに短いパルス幅の矩形波パルス信号Ｐ１が供給され、ローパスフィルタ５３出力の波高値もさらに低くなる。

また、図５中Ｌ２は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがオープン状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。

同図に示すように、故障時において、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、周波数を増加しても、即ちパルス幅を短くしてもほぼ一定を保っている。これは、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがオープン状態となり、故障すると、正常時に比べ、カップリングコンデンサＣｏの接続が切れた分、ローパスフィルタ５３の時定数が小さくなり、ローパスフィルタ５３出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなるからである。

上述したようにカップリングコンデンサＣｏがオープン状態、つまり、絶縁抵抗低下検出器５０と絶縁抵抗Ｒｉとの電気接続が切れてしまっている状態では、矩形波パルス信号Ｐ１の供給に対するローパスフィルタ５３の出力波高値は常に矩形波パルス信号Ｐ１の波高値と等しくなる。このため、絶縁抵抗Ｒｉが低下しても、ローパスフィルタ５３出力が低下せず、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出することができないという問題が生じる。

また、ローパスフィルタ５３のコンデンサＣｆがオープン状態となると、ローパスフィルタ５３での信号成分除去が行えず雑音が重畳したまま制御回路５２に供給されてしまうため、この場合もまた絶縁抵抗Ｒｉの低下を正確に検出することができないという問題が生じる。

さらに、図５中Ｌ３は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力電圧の関係を示すグラフである。

上述したように、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になると、矩形波パルス信号Ｐ１を印加しても、ローパスフィルタ５３の出力は立ち上がらない。このため、周波数を増加しても、即ちパルス幅を短くしても０．２（Ｖ）程度で一定を保っている。

上述したようにカップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態では、矩形波パルス信号Ｐ１の供給に対するローパスフィルタ５３の出力電圧は常に低下している。このため、絶縁抵抗Ｒｉが低下していなくても、ローパスフィルタ５３の出力が低下してしまい、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出することができないという問題が生じる。

そこで、従来の状態検出方法では、図５に示すように、周波数２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を印加したときローパスフィルタ５３の出力波高値が閾値Ｘ１以上であり、周波数５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を印加したときローパスフィルタ５３の出力波高値がＸ２（＜Ｘ１）以下であれば、絶縁抵抗低下検出器５０が正常であることを検出する。

一方、周波数２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１及び５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を印加したときローパスフィルタ５３の出力電圧が共に、閾値Ｘ１以上である場合、オープン状態であると検出していた。

また、周波数２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１及び５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を印加したときの、ローパスフィルタ５３の出力電圧が共に、閾値Ｘ３（＜Ｘ２）以下である場合、ショート状態であると検出していた。

また、特許文献１では矩形波パルス信号Ｐ１の周波数を変更することにより矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を変更していたが、特許文献２には矩形波パルス信号Ｐ１のデューティを変更することにより矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を変更する技術が記載されている。
特開２００５−１１４４９６号公報特開２００５−１１４４９７号公報

ところで、上述した絶縁抵抗低下検出器５０は、同じ周波数の矩形波パルス信号Ｐ１に対するローパスフィルタ５３の出力が製品毎に異なる。これは絶縁低下検出器の回路定数や電源電圧、ローパスフィルタ５３の回路特性に製品毎にばらつきがあるからである。

即ち、図６（ａ）中の一点鎖線に示すように、実線で示す特性の製品に対して、矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトアップした製品もあれば、図６（ｂ）中の一点鎖線に示すように、実線で示す特性の製品に対して、矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトダウンした製品もある。

しかしながら、従来の状態検出方法では、ローパスフィルタ５３の出力波高値は製品毎に上下しないという前提で、ローパスフィルタ５３の出力とＸ１、Ｘ２、Ｘ３と言った閾値との比較によって正常、オープン、ショートを検出していた。

このため、図６（ａ）の一点鎖線（正常）で示すように、ローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトアップした製品の場合、絶縁抵抗低下検出器５０が正常であっても、５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときのローパスフィルタ５３の出力波高値Ｖ１がＸ２以下とならず、Ｘ２以上となってしまうことがある。このため、絶縁抵抗低下検出器５０は正常であるにも拘わらず、ローパスフィルタ５３の出力が周波数２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときにローパスフィルタ５３の出力波高値がＸ１以上、周波数５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときにローパスフィルタ５３の出力波高値がＸ２以下とならず、正常であると検出することができない。

また、図６（ｂ）の一点鎖線（オープン）で示すように、ローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトダウンした製品の場合、絶縁抵抗低下検出器５０がオープン状態であっても、５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときのローパスフィルタ５３の出力波高値Ｖ２がＸ１以上とならず、Ｘ１以下となってしまうことがある。このため、絶縁抵抗低下検出器５０はオープン状態であるにも拘わらず、周波数２．５Ｈｚ及び５．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときのローパスフィルタ５３の出力波高値が共にＸ１Ｖ以上とならず、オープン状態を検出することができないという問題があった。

上述したローパスフィルタ５３の出力波高値と閾値との比較に基づいて絶縁抵抗低下検出器の状態を正確に検出するには、絶縁抵抗低下検出器５０の製品毎の矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値が上下量を考慮して上記閾値を定める必要があり、閾値を定めるのが難しかった。即ち、ローパスフィルタ５３の出力波高値と閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３との比較では絶縁抵抗低下検出器の状態を正確に検出することができないという問題があった。

また、上述した従来では、２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力した時点では正常で、この時点から５．５Ｈｚの矩形波パルスＰ１を出力した時点までの間にショートが発生した場合、ショート状態を検出することができない。つまり、ショートが断続的に生じるレアショートの場合、検出できない可能性が高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、正確にかつ簡単に絶縁抵抗低下検出器の状態を検出することができる状態検出方法及び当該状態検出方法を用いた絶縁抵抗低下検出器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、グランド−直流電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗から成る直列回路にパルス信号を印加するパルス信号印加手段と、所定周波数以上の信号成分を除去した前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧を出力するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出方法であって、前記直列回路に第１パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値と、前記直列回路に前記第１パルス幅よりも短い第２パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値と、の差を求め、該求めた差がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項１記載の発明によれば、絶縁抵抗低下検出器が第１パルス幅のパルス信号を印加したときは正常であり第２パルス幅のパルス信号を印加したときはショートである場合、求めた差は大きくなることに着目し、求めた差がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出する。従って、上記差により絶縁抵抗低下検出器のショート故障を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確にショート故障を検出することができる。また、絶縁抵抗低下検出器が第１パルス幅のパルス信号を印加したときは正常であったが第２パルス幅のパルス信号を印加したときはショートであった場合もショート故障と検出することができる。

請求項２記載の発明は、前記第１パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値が所定値を越え、かつ前記求めた差が前記ショート判定値よりも小さいオープン判定値未満であるとき、オープン故障を検出することを特徴とする請求項１に記載の状態検出方法に存する。

請求項２記載の発明によれば、絶縁抵抗低下検出器がオープン故障である場合、求めた差はほぼ０に近い。また、絶縁抵抗低下検出器が第１パルス幅のパルス幅を印加したときも第２パルス幅のパルス信号を印加したときも両方、ショートである初期ショート故障の場合も求めた差はほぼ０に近くなるが、第１パルス幅のパルス信号を印加したとき所定値を越えることはないことに着目し、第１パルス幅のパルス信号を印加したときのフィルタ出力が所定値を越え、かつ求めた差がショート判定値よりも小さいオープン判定値未満であるとき、オープン故障を検出する。従って、上記差により絶縁抵抗低下検出器のオープン故障を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確にオープン故障を検出することができる。しかも、初期ショート故障をオープン状態と誤検出することもない。

請求項３記載の発明は、前記求めた差が前記ショート判定値未満、かつ該ショート判定値よりも小さい正常判定値以上であるとき、正常状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の状態検出方法に存する。

請求項３記載の発明によれば、絶縁抵抗低下検出器が正常である場合、求めた差は大きくなる。また、求めた差は、第１パルス幅のパルス信号を印加したときは正常であったが第２パルス幅のパルス信号を印加したときはショートである場合よりも正常状態である場合の方が小さいことに着目し、求めた差がショート判定値未満、かつ該ショート判定値よりも小さい正常判定値以上であるとき、正常状態を検出する。従って、上記差により絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確に正常状態を検出することができる。

請求項４記載の発明は、グランド−直列電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗からなる直列回路にパルス信号を印加するパルス信号印加手段と、所定周波数以上の信号成分を除去した前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧を出力するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器において、前記パルス信号印加手段に第１パルス幅及び該第１パルス幅よりも短い第２パルス幅のパルス信号を印加させるパルス幅変動手段と、前記第１パルス幅のパルス信号を印加させたときの前記フィルタ出力の波高値と前記第２パルス幅のパルス信号を印加させたときの前記フィルタ出力の波高値との差分を求める差分演算手段と、前記差分演算手段が求めた差分がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする絶縁低下検出器に存する。

請求項４記載の発明によれば、パルス幅変動手段がパルス信号印加手段に第１パルス幅及び該第１パルス幅よりも短い第２パルス幅のパルス信号を印加させる。差分演算手段が第１パルス幅のパルス信号を印加させたときのフィルタ出力の波高値と第２パルス幅のパルス信号を印加させたときのフィルタ出力の波高値との差分を求める。検出手段が差分演算手段が求めた差分がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出する。従って、上記差により絶縁抵抗低下検出器のショート故障を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確にショート故障を検出することができる。また、絶縁抵抗低下検出器が第１パルス幅のパルス信号を印加したときは正常であったが第２パルス幅のパルス信号を印加したときはショートであった場合もショート故障と検出することができる。

以上説明したように請求項１及び４記載の発明によれば、差により絶縁抵抗低下検出器のショート故障を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確にショート故障を検出することができる。また、絶縁抵抗低下検出器が第１パルス幅のパルス信号を印加したときは正常であったが第２パルス幅のパルス信号を印加したときはショートであった場合もショート故障と検出することができるので、正確に絶縁抵抗低下検出器の状態を検出することができる。

請求項２記載の発明によれば、差により絶縁抵抗低下検出器のオープン故障を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確にオープン故障を検出することができる。しかも、初期ショート故障をオープン状態と誤検出することもないので、正確に絶縁抵抗低下検出器の状態を検出することができる。

請求項３記載の発明によれば、差により絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出しているため、フィルタ出力が製品毎にばらついても正確に正常状態を検出することができるので、正確に絶縁抵抗低下検出器の状態を検出することができる。

以下、本発明の状態検出方法及び絶縁抵抗低下検出器について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器の一実施の形態を示す回路図である。本発明の状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器の構成は上述した背景技術と同様なためここではその詳細な説明を省略する。絶縁抵抗低下検出器は、上述した背景技術と同様に、直流電源であるバッテリ群Ｂ−車体Ｅ間の絶縁抵抗Ｒｉに対して直列に接続された検出抵抗Ｒｄと、カップリングコンデンサＣｏと、パルス発振回路５１（＝パルス信号印加手段）と、ローパスフィルタ５３（＝フィルタ）と、波形整形回路５４と、制御回路５２とを備えている。

次に、図１に示す絶縁抵抗低下検出器５０の状態検出方法の原理について、図２を参照して以下説明する。図２中Ｌ１は、絶縁抵抗Ｒｉも低下しておらず、絶縁抵抗低下検出器５０も故障していない正常時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３から出力されるパルスの波高値の関係を示すグラフである。

同図に示すように、正常時において、パルス発振回路５１から供給される周波数が２．５（Ｈｚ）より低いとき、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、パルス発振回路５１から出力される矩形波パルス信号Ｐ１の波高値とほぼ等しくなる。これに対して、パルス発振回路５１から供給される周波数を２．５（Ｈｚ）より増加するに従って、ローパスフィルタ５３の出力波高値も低くなる。

これは、正常時は、ローパスフィルタ５３の時定数が大きく、矩形波パルス信号Ｐ１の周波数が２．５（Ｈｚ）を超えて増加すると、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅（＝矩形波パルス信号Ｐ１の立ち上がりから立ち下がりまでの時間幅）よりも矩形波パルス信号Ｐ１の立ち上がりからローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値である４．７Ｖに達するまでの時間が長くなるからである。即ち、周波数の増加に応じてパルス幅が短くなると、ローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値である４．７Ｖに増加する前に、矩形波パルス信号Ｐ１の供給が断たれてしまい、４．７Ｖより低い波高値となる。そして、さらに増加した周波数の矩形波パルス信号Ｐ１を供給すると、さらに短いパルス幅の矩形波パルス信号Ｐ１が供給され、ローパスフィルタ５３出力の波高値もさらに低くなる。

また、図２中Ｌ２は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがオープン状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。

さらに、図２中Ｌ３は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力電圧の関係を示すグラフである。

上述したように、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になると、矩形波パルス信号Ｐ１を出力しても、ローパスフィルタ５３の出力は立ち上がらない。このため、周波数を増加しても、即ちパルス幅を短くしても０．２（Ｖ）程度で一定を保っている。

本発明の状態検出方法では、波高値Ｖ_2.5Hzが所定範囲内（０．５Ｖ以上かつ２Ｖ以下）のとき絶縁抵抗Ｒｉの低下と判断し漏電を検出する。また、波高値Ｖ_2.5Hzが初期ショート判定値０．５Ｖ未満のとき初期ショート状態を検出する。また、上述したように所定範囲は、初期ショート故障を検出するための０．５Ｖより大きい範囲に設定されている。このため、所定範囲に相当する絶縁抵抗Ｒｉの低下、具体的には数ＭΩ〜数ＫΩまでの低下検出と、ショート状態の検出との両立が可能になっている。

次に、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点から波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点までの間にショート故障が発生した場合について考える。図２からも明らかなように、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点から波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点までの間にショート故障が発生した場合、即ち、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点では正常であったが波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点ではショートとなった場合、波高値Ｖ_2.5Hzは５Ｖ程度であるのに対し波高値_4.5Hzが０．２Ｖ程度に低下する。このため差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）が大きく、４．８Ｖ程度となる。そこで、本発明の状態検出方法では、波高値Ｖ_2.5Hzと波高値Ｖ_4.5Hzとの差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）を求め、求めた差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ以上であるときもショート故障を検出する。これにより、絶縁抵抗低下検出器５０が波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点は正常であったが波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点ではショートであった場合でもショート故障と検出することができる。

次に、絶縁抵抗低下検出器５０が正常である場合について考える。図２からも明らかなように正常である場合、波高値Ｖ_2.5Hzは５Ｖ程度であるのに対し波高値Ｖ_4.5Hzは２．５Ｖ程度である。このため差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）が大きくなる。ただし、この差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）は、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点では正常であったが波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点ではショートである場合よりも正常状態である場合の方が小さく、２．５Ｖ程度となる。そこで、本発明の状態検出方法では、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ未満であり、かつこのショート判定値３Ｖよりも小さい正常判定値２Ｖ以上であるとき正常を検出する。

次に、絶縁抵抗低下検出器５０がオープン故障である場合について考える。図２からも明らかなように、正常であれば波高値Ｖ_2.5Hzも波高値Ｖ_4.5Hzも５Ｖ程度である。このため、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がほぼ０になる。ただし、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点も波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点もショートである初期ショート故障の場合も差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）はほぼ０になる。そこで、初期ショート故障をオープン故障と誤検出することなく、初期ショート故障と区別してオープン故障を検出するために本発明の状態検出方法では、波高値Ｖ_2.5Hzが所定値２Ｖを越えかつ、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がオープン判定値２Ｖ未満であるときオープン故障を検出する。

オープン故障と初期ショート故障とを区別して検出するために、所定値２Ｖは初期ショート判定値である０．５Ｖより大きい値に設定されている。また、絶縁抵抗低下検出とオープン故障とを区別して検出するために、所定値２Ｖは絶縁抵抗低下を検出するための所定範囲（０．５Ｖ以上２Ｖ以下）のうち最大値に設定されている。オープン判定値２Ｖは正常判定値２Ｖと等しい値に設定してある。また、オープン判定値２Ｖは上述したショート判定値３Ｖより小さい値に設定してある。

なお、矩形波パルス信号Ｐ１を上記周波数２．５Ｈｚにしたときのパルス幅が請求項中の第１パルス幅に相当する。第１パルス幅は、ローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖを維持できなくなるパルス幅よりも長い値に設定されている。詳しく説明すると、第１パルス幅は、矩形波パルス信号Ｐ１が印加してからローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖに達するまでの時間以上の時間幅に設定されている。

また、矩形波パルス信号Ｐ１を上記周波数４．５Ｈｚにしたときのパルス幅が請求項中の第２パルス幅に相当する。第２パルス幅は、ローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖを維持できなくなるパルス幅以下に設定されている。詳しく説明すると、第２パルス幅は、矩形波パルス信号Ｐ１が印加してからローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖに達するまでの時間よりも短い時間幅に設定されている。また、上記周波数４．５Ｈｚは、図２に示すように、絶縁抵抗低下検出器５０が正常状態であるときにローパスフィルタ５３の出力波高値が２Ｖと３Ｖとの中間点である２．５Ｖとなる周波数が設定されている。

上述した絶縁抵抗低下検出器５０の効果について説明する。図３（ａ）及び図３（ｂ）の一点鎖線で示すように、ローパスフィルタ５３の出力波高値は例えば実線で示す基準製品に比べて±ΔＶの範囲で、シフトアップ、シフトダウンしてしまう。このため、従来のようにローパスフィルタ５３の出力波高値と閾値との比較では、ローパスフィルタ５３の出力波高値の変動に起因して正確に正常、オープン、ショートを検出することができない。つまり、例えばただ単に波高値Ｖ_4.5Hzが３Ｖ以下２Ｖ以上のとき正常を検出するような従来技術では、図３（ａ）に示すように、ローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトアップした場合、正常であっても波高値Ｖ_4.5Hzが３Ｖ以上となり、正常であること検出できない。また、図３（ｂ）に示すように、ローパスフィルタ５３の出力波高値がシフトダウンした場合、正常であっても波高値Ｖ_4.5Hzが２Ｖ以下となり、正常であることを検出できない。

しかしながら、ローパスフィルタ５３の出力波高値の差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）は、２つの出力波高値の差を取ることによりローパスフィルタ５３の出力波高値の変動分が相殺された値である。つまり、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）は、ローパスフィルタ５３の出力波高値が変動してもばらつかない、即ち製品ごとにばらつきがない。

上述した本発明の絶縁抵抗低下検出器５０では以上のことに着目し、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）を求めて、求めた差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）に基づいて正常、ショート故障、オープン故障を検出している。このため、正確に絶縁抵抗低下検出器５０の状態を検出することができる。

上記概略で説明した絶縁抵抗低下検出器５０の動作について図４に示す制御回路のフローチャートを参照して以下説明する。上述した制御回路５２は、イグニッションスイッチのオンなどの所定のトリガで処理をスタートする。まず、制御回路２は、低下検出手段として働き、周波数２．５Ｈｚの周波数信号Ｓ１を出力する（ステップＳ１）。これに応じてパルス発振回路５１が周波数２．５Ｈｚの矩形波パルス信号Ｐ１を出力する。制御回路５２は、波形整形回路５４から出力される波高値Ｖ_2.5Hzを読み取り、記憶手段に記憶する（ステップＳ２）。

次に、制御回路５２は、波高値Ｖ_2.5Hzが所定値２Ｖ以下初期ショート判定値０．５Ｖ以上の場合（ステップＳ３でＹかつステップＳ４でＹ）、ローパスフィルタ５３の出力波高値が小さくなり、絶縁抵抗Ｒｉが低下し、漏電していることを検出して（ステップＳ５）、処理を終了する。一方、波高値Ｖ_2.5Hzが初期ショート判定値０．５Ｖ未満の場合（ステップＳ３でＹ）、絶縁低下抵抗検出器５０のショート状態を検出して（ステップＳ１０）、処理を終了する。

また、上述した制御回路５２は、波高値Ｖ_2.5Hzが所定値２Ｖより大きい場合（ステップＳ３でＮ）、周波数４．５Ｈｚの周波数信号Ｓ１を出力する（ステップＳ６）。これに応じてパルス発振回路５１は、矩形パルス信号Ｐ１の周波数を２．５Ｈｚから４．５Ｈｚに増加する。即ち、制御回路５２は、パルス発振回路５１に周波数２．５Ｈｚに応じた第１パルス幅及び該周波数２．５Ｈｚよりも大きい周波数４．５Ｈｚに応じた第２パルス幅の矩形パルス信号Ｐ１を出力させるパルス幅変動手段として働く。当然、第２パルス幅は第１パルス幅よりも短い。次に、制御回路５２は、波形整形回路５４から出力される波高値Ｖ_4.5Hzを読み取り、記憶手段に記憶する（ステップＳ７）。

その後、制御回路５２は、波高値Ｖ_2.5Hzと波高値Ｖ_4.5Hzとの差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）を求め、求めた差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ以上であれば（ステップＳ８でＹ）ショート故障であることを検出して（ステップＳ９）、処理を終了する。一方、制御回路５２は、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ未満であり、かつ正常判定値２Ｖ（＝オープン判定値２Ｖ）以上であれば（ステップＳ８でＮ、かつステップＳ１０でＹ）正常状態であることを検出して（ステップＳ１１）、処理を終了する。

また、制御回路５２は差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がオープン判定値２Ｖ（＝正常判定値２Ｖ）未満であれば（ステップＳ１０でＮ）、オープン故障であることを検出して（ステップＳ１２）、処理を終了する。以上のフローチャートに示す動作から制御回路５２は、差分演算手段、検出手段として働くことが明らかである。

なお、上述した実施形態によれば、制御回路５２をマイクロコンピュータで構成していたが、例えば、コンパレータなどから構成されるものであってもよい。

また、上述した実施形態によれば、第１パルス幅は矩形波パルス信号Ｐ１の周波数２．５Ｈｚのときのパルス幅に設定されていたが、本発明はこれに限ったものではない。即ち、第１パルス幅は、矩形波パルス信号Ｐ１が印加してからローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖに達するまでの時間以上の時間幅に設定されていればよい。

また、第２パルス幅は矩形波パルス信号Ｐ１の周波数が４．５Ｈｚのときのパルス幅に設定されていたが、本発明はこれに限ったものではない。即ち、第２パルス幅は、矩形波パルス信号Ｐ１が印加してからローパスフィルタ５３の出力が矩形波パルス信号Ｐ１の波高値４．７Ｖに達するまでの時間よりも短い時間幅に設定されていればよい。

また、上述した実施形態によれば、矩形波パルス信号Ｐ１の周波数を変更することにより矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を変更していたが、矩形波パルス信号Ｐ１のデューティを変更することにより矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を変更するようにしてもよい。

また、上述した実施形態によれば、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ以上の場合にショート故障を検出し、差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）がショート判定値３Ｖ未満、かつ正常判定値２Ｖ以上の場合に正常を検出していたが本発明はこの限りではない。例えば、波高値Ｖ_2.5Hzを求めた時点から波高値Ｖ_4.5Hzを求めた時点の間に発生するショートについては検出する必要がなければ、ショート判定値３Ｖを使ったショート検出を行わずに差（Ｖ_2.5Hz−Ｖ_4.5Hz）が正常判定値２Ｖ以上のとき正常を検出するようにしてもよい。

また、以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものでなく、第１〜第３閾値などは本発明の要旨の範囲内で、上述したように種々の変形や応用が可能である。

本発明の状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器の一実施の形態を示す回路図である。正常時、オープン時及びショート時における矩形波パルスＰ１の周波数に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。本発明の状態検出方法を説明するためのグラフである。図１に示す絶縁抵抗低下検出器を構成する制御回路５２の故障検出処理における処理手順を示すフローチャートである。従来の状態検出方法を説明するためのグラフである。従来の状態検出方法の問題点を説明するためのグラフである。

符号の説明

５０絶縁抵抗低下検出器
５１パルス発振回路（パルス信号印加手段）
５２制御回路（低下検出手段、周波数変動手段、検出手段）
５３ローパスフィルタ（フィルタ）
Ｂバッテリ群（直流電源）
Ｅ車体
Ｒｉ絶縁抵抗
Ｒｄ検出抵抗
Ｃｏカップリングコンデンサ

Claims

グランド−直流電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗から成る直列回路にパルス信号を印加するパルス信号印加手段と、所定周波数以上の信号成分を除去した前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧を出力するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出方法であって、
前記直列回路に第１パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値と、前記直列回路に前記第１パルス幅よりも短い第２パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値と、の差を求め、該求めた差がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出することを特徴とする状態検出方法。
前記第１パルス幅のパルス信号を印加したときの前記フィルタ出力の波高値が所定値を越え、かつ前記求めた差が前記ショート判定値よりも小さいオープン判定値未満であるとき、オープン故障を検出することを特徴とする請求項１に記載の状態検出方法。
前記求めた差が前記ショート判定値未満、かつ該ショート判定値よりも小さい正常判定値以上であるとき、正常状態を検出することを特徴とする請求項１に記載の状態検出方法。
グランド−直列電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗からなる直列回路にパルス信号を印加するパルス信号印加手段と、所定周波数以上の信号成分を除去した前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧を出力するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器において、
前記パルス信号印加手段に第１パルス幅及び該第１パルス幅よりも短い第２パルス幅のパルス信号を印加させるパルス幅変動手段と、
前記第１パルス幅のパルス信号を印加させたときの前記フィルタ出力の波高値と前記第２パルス幅のパルス信号を印加させたときの前記フィルタ出力の波高値との差分を求める差分演算手段と、
前記差分演算手段が求めた差分がショート判定値以上であるとき、ショート故障を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする絶縁低下検出器。