JP5493102B2

JP5493102B2 - Insulation deterioration detector

Info

Publication number: JP5493102B2
Application number: JP2009175504A
Authority: JP
Inventors: 俊郎山下; 佳昭北村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2009-07-28
Filing date: 2009-07-28
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2029-07-28
Also published as: JP2011027629A

Description

本発明は、駆動回路における絶縁劣化を検出するための絶縁劣化検出装置に関する。 The present invention relates to an insulation deterioration detection device for detecting insulation deterioration in a drive circuit.

特許文献１に記載の地絡検出回路は、電気自動車に設けられており、高電圧直流電源、複数のドライブ素子及びダイオードを含んでおり、高電圧直流電源から供給された直流電圧を交流電圧に変換するインバータ、及び、この交流電圧により駆動される交流モータを含む走行駆動回路における地絡（車体との間の絶縁劣化）を検出するためのものである。 The ground fault detection circuit described in Patent Document 1 is provided in an electric vehicle, includes a high voltage DC power supply, a plurality of drive elements, and a diode, and converts a DC voltage supplied from the high voltage DC power supply into an AC voltage. This is to detect a ground fault (insulation deterioration with respect to the vehicle body) in a driving circuit including an inverter to be converted and an AC motor driven by the AC voltage.

この地絡検出回路においては、発振回路において生成された矩形波パルスがインピーダンス変換器から検出抵抗に出力される。ここで、検出抵抗の出力端子は、カップリングコンデンサを介して高電圧直流電源及びインバータの正極側の端子に接続されている。走行駆動回路に地絡が発生していないときには、検出抵抗の出力側の端子における矩形波パルスの高さが基準電圧Ｖ１よりも高くなっている。一方、走行駆動回路に地絡が発生すると、カップリングコンデンサ及び検出抵抗を含む経路に沿って電流が流れることにより、検出抵抗の出力側の端子における矩形波パルスの高さが、基準電圧Ｖ１よりも低くなる。 In this ground fault detection circuit, the rectangular wave pulse generated in the oscillation circuit is output from the impedance converter to the detection resistor. Here, the output terminal of the detection resistor is connected to the high voltage DC power supply and the positive terminal of the inverter via a coupling capacitor. When there is no ground fault in the travel drive circuit, the height of the rectangular wave pulse at the output-side terminal of the detection resistor is higher than the reference voltage V1. On the other hand, when a ground fault occurs in the travel drive circuit, a current flows along a path including the coupling capacitor and the detection resistor, so that the height of the rectangular wave pulse at the output-side terminal of the detection resistor is higher than the reference voltage V1. Also lower.

そして、比較器、平滑回路などを含む回路により、検出抵抗の出力側の端子における矩形波パルスの高さが基準電圧Ｖ１よりも低くなったことを検出することによって、走行駆動回路に地絡が発生していることを検出している。 Then, by detecting that the height of the rectangular wave pulse at the output-side terminal of the detection resistor is lower than the reference voltage V1 by a circuit including a comparator, a smoothing circuit, etc., a ground fault occurs in the travel drive circuit. Detecting that it is occurring.

特開平８−７０５０３号公報JP-A-8-70503

ここで、走行駆動回路において地絡が発生する場合として、特許文献１には、（ｉ）マイナス母線と車体との間に地絡が発生する場合、（ｉｉ）プラス母線又はバッテリ群（高電圧直流電源）と車体との間に地絡が発生する場合、（ｉｉｉ）交流給電線であるＵ相線、Ｖ相線、Ｗ相線あるいは交流モータと車体との間に地絡が発生する場合が記載されている。そして、上記（ｉ）、（ｉｉ）の場合には、電流が流れる経路にインバータのドライブ素子及びダイオードが含まれていないため、インバータのドライブ素子の状態に関わらず走行駆動回路における地絡を検出することができる。 Here, as a case where a ground fault occurs in the travel drive circuit, in Patent Document 1, (i) when a ground fault occurs between the minus bus and the vehicle body, (ii) a plus bus or a battery group (high voltage) When a ground fault occurs between the DC power source and the vehicle body, (iii) When a ground fault occurs between the U-phase wire, the V-phase wire, the W-phase wire, which is an AC power supply line, or the AC motor and the vehicle body. Is described. In the case of (i) and (ii) above, since the drive element and the diode of the inverter are not included in the current flow path, the ground fault in the driving circuit is detected regardless of the state of the drive element of the inverter. can do.

これに対して、上記（ｉｉｉ）の場合、矩形波パルスがハイレベルのときには、インピーダンス変換器、検出抵抗、カップリングコンデンサ、バッテリ群、インバータ内のダイオード、交流給電線（Ｕ相線、Ｖ相線、Ｗ相線のいずれか）、交流モータ、地絡抵抗、車体、アースライン及びインピーダンス変換器の経路で電流が流れることになるため、インバータ内のドライブ素子がオンであってもオフであっても電流は流れる。一方、矩形波パルスがローレベルのときには、電流の向きが上述したのとは逆となり、インバータ内のダイオードには電流が流れず、インピーダンス変換器、アースライン、車体、地絡抵抗、交流モータ、交流給電線、インバータ内のドライブ素子、放電抵抗、バッテリ群、カップリングコンデンサ、検出抵抗及びインピーダンス変換器の経路で電流が流れることになるため、電流を流すためにはドライブ素子をオンにした状態に保持する必要がある。 On the other hand, in the case of (iii), when the rectangular wave pulse is at a high level, the impedance converter, the detection resistor, the coupling capacitor, the battery group, the diode in the inverter, the AC power supply line (U phase line, V phase) Current), AC motor, ground fault resistance, vehicle body, earth line, and impedance converter, current will flow, so even if the drive element in the inverter is on, it is off. But current flows. On the other hand, when the rectangular wave pulse is at a low level, the direction of the current is opposite to that described above, and no current flows through the diode in the inverter, and the impedance converter, earth line, vehicle body, ground fault resistance, AC motor, Since the current flows through the path of the AC power supply line, the drive element in the inverter, the discharge resistor, the battery group, the coupling capacitor, the detection resistor, and the impedance converter, the drive element is turned on to pass the current. Need to hold on.

このため、上記（ｉｉｉ）の場合も含めて地絡を確実に検出するためには、ドライブ素子をオンの状態に保持にしておく必要がある。しかしながら、走行駆動回路を駆動していないときに、ドライブ素子をオンにしようとしてドライブ素子に電源を接続すると、地絡が発生している箇所によってはドライブ素子を介して過電流が流れるなど危険な状態となる虞がある。さらに、走行駆動回路の駆動時にはドライブ素子においてオンとオフとの切り替えが繰り返し行われるため、ドライブ素子をオンにした状態に保持して地絡を検出する際には、走行駆動回路の駆動を停止させる必要がある。つまり、走行駆動回路を駆動しながら地絡を検出することができない。 For this reason, in order to reliably detect a ground fault including the case of (iii), it is necessary to keep the drive element in an ON state. However, if the power source is connected to the drive element to turn on the drive element when the driving circuit is not driven, an overcurrent may flow through the drive element depending on the location where the ground fault has occurred. There is a possibility of becoming a state. In addition, when the driving circuit is driven, the drive element is repeatedly switched on and off. Therefore, when detecting a ground fault while keeping the drive element on, driving of the driving circuit is stopped. It is necessary to let That is, it is impossible to detect a ground fault while driving the travel drive circuit.

本発明の目的は、インバータのスイッチング素子の状態に関わらず、駆動回路とボディシャーシとの絶縁劣化を検出することが可能な絶縁劣化検出装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an insulation deterioration detection device capable of detecting insulation deterioration between a drive circuit and a body chassis regardless of the state of a switching element of an inverter.

第１の発明に係る絶縁劣化検出装置は、所定の基準電位に保持されたボディシャーシと絶縁された駆動回路であって、直流電源と、複数のスイッチング素子、及び、前記複数のスイッチング素子の両端をそれぞれ接続する複数の還流ダイオードとを有しており、前記直流電源から印加された直流電圧を交流電圧に変換するスイッチングインバータと、前記交流電圧により駆動される電動機とを有しており、前記複数のスイッチング素子が、前記スイッチングインバータの負極側の入力端子と前記スイッチングインバータの出力端子との間に接続された第１スイッチング素子を含み、前記複数の還流ダイオードが、前記スイッチングインバータの負極側の入力端子にアノード端子が接続されるとともに、前記スイッチングインバータの出力端子にカソード端子が接続されることで、前記第１スイッチング素子の両端を接続する第１還流ダイオードを含む駆動回路における、前記ボディシャーシとの間の絶縁劣化を検出するための絶縁劣化検出装置であって、所定の一定振幅の交流電圧信号を出力する交流電圧信号出力手段と、前記交流電圧信号出力手段に接続された第１抵抗と、一端が前記第１抵抗に接続されているとともに、他端が前記スイッチングインバータの負極側の入力端子に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの他端に、前記基準電位よりも高い所定の一定の正電位を付与する正電位付与手段と、前記コンデンサの一端における電圧の振幅を検出する振幅検出手段とを備えており、前記正電位付与手段は、前記駆動回路と前記ボディシャーシとの間の絶縁劣化の程度に関わらず、前記第１還流ダイオードのアノード端子の電位が、カソード端子の電位を基準として、常に前記還流ダイオードの立ち上がり電圧よりも高い電位となるような一定の正電位を付与することを特徴とするものである。 An insulation deterioration detection device according to a first invention is a drive circuit insulated from a body chassis held at a predetermined reference potential, and includes a DC power supply, a plurality of switching elements, and both ends of the plurality of switching elements. A plurality of free-wheeling diodes connected to each other, a switching inverter that converts a DC voltage applied from the DC power source into an AC voltage, and an electric motor driven by the AC voltage, The plurality of switching elements include a first switching element connected between an input terminal on the negative side of the switching inverter and an output terminal of the switching inverter, and the plurality of freewheeling diodes on the negative side of the switching inverter An anode terminal is connected to the input terminal, and an output terminal of the switching inverter An insulation deterioration detection device for detecting insulation deterioration with the body chassis in a drive circuit including a first free-wheeling diode that connects both ends of the first switching element by connecting a cathode terminal. An AC voltage signal output means for outputting an AC voltage signal having a predetermined constant amplitude, a first resistor connected to the AC voltage signal output means, one end connected to the first resistance, and the other end A capacitor connected to the negative input terminal of the switching inverter, a positive potential applying means for applying a predetermined constant positive potential higher than the reference potential to the other end of the capacitor, and a voltage at one end of the capacitor Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the positive potential applying means, the degree of insulation deterioration between the drive circuit and the body chassis Regardless, the positive potential of the anode terminal of the first free-wheeling diode is given a constant positive potential that is always higher than the rising voltage of the free-wheeling diode with reference to the potential of the cathode terminal. Is.

これによると、駆動回路とボディシャーシとの間に絶縁劣化が生じると、コンデンサの一端（第１抵抗とコンデンサとの間の部分）における電圧の振幅が小さくなるため、当該電圧の振幅変化により、駆動回路とボディシャーシとの間の絶縁劣化を検出することができる。 According to this, when insulation deterioration occurs between the drive circuit and the body chassis, the amplitude of the voltage at one end of the capacitor (the portion between the first resistor and the capacitor) becomes small. It is possible to detect insulation deterioration between the drive circuit and the body chassis.

また、正電位付与手段が、駆動回路とボディシャーシとの間の絶縁劣化の程度に関わらず、第１還流ダイオードのアノード端子の電位が、カソード端子の電位を基準として、還流ダイオードの立ち上がり電圧よりも高い電位となるような一定の正電位を付与しているため、インバータの出力端子と交流モータとの間の部分又は交流モータと、ボディシャーシとの間に絶縁劣化が発生した場合に、常に還流ダイオードに電流が流れる。したがって、スイッチング素子がオフの状態でも、当該絶縁劣化を検出することができる。 Further, the positive potential applying means is configured such that the potential of the anode terminal of the first reflux diode is higher than the rising voltage of the reflux diode with respect to the potential of the cathode terminal, regardless of the degree of insulation deterioration between the drive circuit and the body chassis. Since a constant positive potential is applied so as to be a high potential, when insulation deterioration occurs between the output terminal of the inverter and the AC motor or between the AC motor and the body chassis, it is always Current flows through the freewheeling diode. Therefore, the insulation deterioration can be detected even when the switching element is off.

第２の発明に係る絶縁劣化検出装置は、第１の発明に係る絶縁劣化検出装置であって、前記正電位付与手段が、定電圧源と、前記定電圧源と前記コンデンサの他端との間に接続された第２抵抗と、前記コンデンサの他端と前記ボディシャーシとの間に接続された第３抵抗とを備えていることを特徴とするものである。 Insulation deterioration detection device according to the second invention, an insulating deterioration detecting apparatus according to the first invention, the positive potential applying means, and a constant voltage source, said constant voltage source and the other end of the capacitor A second resistor connected between the second capacitor and a third resistor connected between the other end of the capacitor and the body chassis.

これによると、定電圧源と第２抵抗及び第３抵抗により正電位付与手段を構成することができる。 According to this, the positive potential applying means can be constituted by the constant voltage source, the second resistor and the third resistor.

第３の発明に係る絶縁劣化検出装置は、第１又は第２の発明に係る絶縁劣化検出装置であって、前記コンデンサの他端と前記スイッチングインバータの負極側の入力端子との接続及びその遮断を切り替えるスイッチをさらに備えていることを特徴とするものである。 An insulation deterioration detection device according to a third aspect of the invention is the insulation deterioration detection device according to the first or second aspect of the invention, wherein the other end of the capacitor is connected to and disconnected from the negative input terminal of the switching inverter. And a switch for switching between.

これによると、絶縁劣化の検出を行わないときに、絶縁劣化検出回路を駆動回路から切り離すことができる。 According to this, the insulation deterioration detection circuit can be disconnected from the drive circuit when the insulation deterioration is not detected.

第４の発明に係る絶縁劣化検出装置は、第３の発明に係る絶縁劣化検出装置であって、前記スイッチは、前記コンデンサの他端と前記スイッチングインバータの負極側の入力端子との接続が遮断されている状態で、前記直流電源と前記スイッチングインバータとを接続し、前記コンデンサの他端と前記スイッチングインバータの負極側の入力端子とが接続されている状態で、前記直流電源と前記スイッチングインバータとの接続を遮断するように構成されていることを特徴とするものである。 An insulation deterioration detection device according to a fourth invention is the insulation deterioration detection device according to the third invention, wherein the switch is disconnected from the other end of the capacitor and the input terminal on the negative electrode side of the switching inverter. In the state where the DC power supply and the switching inverter are connected, the other end of the capacitor and the input terminal on the negative side of the switching inverter are connected, and the DC power supply and the switching inverter The connection is configured to be cut off.

直流電源が高電圧であるときには、直流電源によりスイッチングインバータに電圧が印加された状態では、スイッチング素子におけるスイッチング時にノイズが発生するため、この状態で絶縁劣化を検出しようとすると、このノイズの影響により正確に絶縁劣化を検出することができない場合がある。 When the DC power supply is at a high voltage, noise is generated during switching in the switching element when a voltage is applied to the switching inverter by the DC power supply. There are cases where insulation deterioration cannot be detected accurately.

しかしながら、本発明では、駆動回路と絶縁劣化とを接続したときに、直流電源とインバータとの接続が遮断されるため、上述したようなノイズの影響を受けることなく、正確に駆動回路とボディシャーシとの絶縁劣化を検出することができる。 However, in the present invention, when the drive circuit and the insulation deterioration are connected, the connection between the DC power supply and the inverter is cut off, so that the drive circuit and the body chassis can be accurately detected without being affected by the noise as described above. It is possible to detect the deterioration of insulation.

本発明によれば、駆動回路とボディシャーシとの間に絶縁劣化が生じると、コンデンサの一端（第１抵抗とコンデンサとの間の部分）における電圧の振幅が小さくなるため、当該電圧の振幅変化により、駆動回路とボディシャーシとの間の絶縁劣化を検出することができる。 According to the present invention, when insulation deterioration occurs between the drive circuit and the body chassis, the amplitude of the voltage at one end of the capacitor (the portion between the first resistor and the capacitor) becomes small. Thus, it is possible to detect insulation deterioration between the drive circuit and the body chassis.

本発明における実施の形態に係る駆動回路及び絶縁劣化検出回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the drive circuit which concerns on embodiment in this invention, and an insulation degradation detection circuit. 変形例１の図１相当の図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG. 変形例２の図１相当の図である。FIG. 10 is a view corresponding to FIG.

以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.

図１は、本実施の形態に係る駆動回路及び絶縁劣化検出装置の構成を示す回路図である。ここで、本実施の形態に係る駆動回路２及び絶縁劣化検出装置３は、例えば建設機械などに設けられるものである。 FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a drive circuit and an insulation deterioration detection device according to the present embodiment. Here, the drive circuit 2 and the insulation deterioration detection device 3 according to the present embodiment are provided in, for example, a construction machine.

図１に示すように、駆動回路２は、高電圧バッテリ１１（直流電源）、スイッチ１２、１３、スイッチングインバータ１４、平滑コンデンサ１５、三相交流モータ１６などを備えている。また、駆動回路２は、グランド電位に保持された、建設機械などのボディシャーシＢと絶縁されている。 As shown in FIG. 1, the drive circuit 2 includes a high-voltage battery 11 (DC power supply), switches 12, 13, a switching inverter 14, a smoothing capacitor 15, a three-phase AC motor 16, and the like. In addition, the drive circuit 2 is insulated from a body chassis B such as a construction machine, which is held at the ground potential.

スイッチングインバータ１４は、６つのトランジスタ２１（スイッチング素子）と６つの還流ダイオード２２とを有している。６つのトランジスタ２１は、それらのうち２つずつが、高電圧バッテリ１１に対して直列に接続されているとともに、このように直列に接続された、３組のトランジスタ２１の組が高電圧バッテリ１１に対して並列に接続されている。また、直列に接続された２つのトランジスタの間の部分が、それぞれ出力端子となっており、三相交流モータ１６のＵ相、Ｖ相及びＷ相に接続されている。 The switching inverter 14 includes six transistors 21 (switching elements) and six free-wheeling diodes 22. Two of the six transistors 21 are connected in series to the high voltage battery 11, and the set of three transistors 21 connected in series in this way is the high voltage battery 11. Are connected in parallel. Moreover, the part between two transistors connected in series is an output terminal, and is connected to the U-phase, V-phase, and W-phase of the three-phase AC motor 16.

還流ダイオード２２は、各トランジスタ２１の２つの端子の間に接続されている。より詳細には、還流ダイオード２２のアノード端子が、トランジスタ２１の負極側の端子に接続されているとともに、カソード端子が、トランジスタの正極側の端子に接続されている。 The free-wheeling diode 22 is connected between the two terminals of each transistor 21. More specifically, the anode terminal of the freewheeling diode 22 is connected to the negative terminal of the transistor 21 and the cathode terminal is connected to the positive terminal of the transistor.

なお、本実施の形態では、上記６つのトランジスタ２１のうち、図１において下側に配置されている、スイッチングインバータ１４の負極側の端子と出力端子との間に接続された３つのトランジスタ２１ａが、本発明に係る第１スイッチング素子に相当する。また、上記６つの還流ダイオード２２のうち、３つのトランジスタ２１ａの両端を接続する３つの還流ダイオード２２ａが、本発明に係る第１還流ダイオードに相当する。 In the present embodiment, among the six transistors 21, the three transistors 21a disposed between the negative terminal and the output terminal of the switching inverter 14 disposed on the lower side in FIG. This corresponds to the first switching element according to the present invention. Of the six free-wheeling diodes 22, the three free-wheeling diodes 22a connecting both ends of the three transistors 21a correspond to the first free-wheeling diode according to the present invention.

そして、駆動回路２においては、高電圧バッテリ１１により供給される直流電圧が、スイッチングインバータ１４においてトランジスタ２１のオンとオフとが繰り返し切り替わることにより交流電圧に変換され、この交流電圧が、三相交流モータ１６のＵ層、Ｖ層及びＷ層に出力されることにより、三相交流モータ１６が回転する。なお、スイッチングインバータ１４の動作については、従来と同様であるので、ここではその説明を省略する。 In the drive circuit 2, the DC voltage supplied from the high voltage battery 11 is converted into an AC voltage by repeatedly switching the transistor 21 on and off in the switching inverter 14, and this AC voltage is converted into a three-phase AC voltage. By outputting to the U layer, V layer, and W layer of the motor 16, the three-phase AC motor 16 rotates. Note that the operation of the switching inverter 14 is the same as that of the prior art, and the description thereof is omitted here.

平滑コンデンサ１５は、高電圧バッテリ１１に対して、スイッチングインバータ１４と並列に接続されている。そして、平滑コンデンサ１５が設けられているため、スイッチングインバータ１４から出力される交流電圧が、滑らかな交流電圧となる。 The smoothing capacitor 15 is connected in parallel with the switching inverter 14 with respect to the high voltage battery 11. Since the smoothing capacitor 15 is provided, the AC voltage output from the switching inverter 14 becomes a smooth AC voltage.

絶縁劣化検出装置３は、駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁劣化を検出するための装置であって、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２（第１抵抗）、コンデンサ３３、定電圧源３４、抵抗３５（第２抵抗）、抵抗３６（第３抵抗）、スイッチ３７、アンプ３８、Ａ／Ｄ変換器３９、制御装置４０を有している。 The insulation deterioration detection device 3 is a device for detecting insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B, and includes an AC voltage signal output device 31, a resistor 32 (first resistor), a capacitor 33, a constant voltage. A source 34, a resistor 35 (second resistor), a resistor 36 (third resistor), a switch 37, an amplifier 38, an A / D converter 39, and a control device 40 are provided.

交流電圧信号出力装置３１は、正弦波や矩形パルス波などの交流電圧信号を出力するものであり、互いに直列に接続された抵抗３２、コンデンサ３３、スイッチ３７を介して、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子に接続されている。ここで、絶縁劣化検出装置３には、スイッチ３７が設けられているため、駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁劣化を検出しないときなどには、絶縁劣化検出装置３を駆動回路２から切り離すことができる。 The AC voltage signal output device 31 outputs an AC voltage signal such as a sine wave or a rectangular pulse wave, and the negative side of the switching inverter 14 via a resistor 32, a capacitor 33, and a switch 37 connected in series with each other. Connected to the input terminal. Here, since the insulation deterioration detection device 3 is provided with the switch 37, the insulation deterioration detection device 3 is connected to the drive circuit 2 when the insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B is not detected. Can be separated from.

また、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子に接続されたコンデンサ３３の図１における右端（他端）は、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子と接続されている。また、コンデンサ３３の右端は、抵抗３２を介して定電圧源３４に接続されているとともに、抵抗３６を介してボディシャーシＢに接続されている。なお、抵抗３５の抵抗値Ｒ２及び抵抗３６の抵抗値Ｒ３は、後述する駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁抵抗４１〜４４の抵抗値と比べて十分に大きなものとなっており、さらに、抵抗３６の抵抗値Ｒ３は、抵抗３２の抵抗値Ｒ１、抵抗３５の抵抗値Ｒ２と比べて十分に大きなものとなっている。 Further, the right end (the other end) in FIG. 1 of the capacitor 33 connected to the negative input terminal of the switching inverter 14 is connected to the negative input terminal of the switching inverter 14. The right end of the capacitor 33 is connected to the constant voltage source 34 through the resistor 32 and is connected to the body chassis B through the resistor 36. The resistance value R2 of the resistor 35 and the resistance value R3 of the resistor 36 are sufficiently larger than the resistance values of the insulation resistances 41 to 44 between the drive circuit 2 and the body chassis B described later, Furthermore, the resistance value R3 of the resistor 36 is sufficiently larger than the resistance value R1 of the resistor 32 and the resistance value R2 of the resistor 35.

ここで、定電圧源３４から出力される直流電圧Ｖｃｃは、抵抗３５と、抵抗３６とに分圧されるため、コンデンサ３３の右端には、抵抗３５の抵抗値Ｒ２と抵抗３６の抵抗値Ｒ３との比によって決まる一定の正電位が付与される。また、抵抗３５の抵抗値Ｒ２及び抵抗３６の抵抗値Ｒ３を調整することにより、コンデンサ３３の右端に付与される正電圧の大きさを調整することができる。なお、本実施の形態においては、定電圧源３４及び抵抗３５、３６をあわせたものが、本発明に係る低電位付与手段に相当する。 Here, since the DC voltage Vcc output from the constant voltage source 34 is divided into the resistor 35 and the resistor 36, the resistance value R2 of the resistor 35 and the resistance value R3 of the resistor 36 are placed at the right end of the capacitor 33. A constant positive potential determined by the ratio is given. Further, by adjusting the resistance value R2 of the resistor 35 and the resistance value R3 of the resistor 36, the magnitude of the positive voltage applied to the right end of the capacitor 33 can be adjusted. In the present embodiment, the combination of the constant voltage source 34 and the resistors 35 and 36 corresponds to the low potential applying means according to the present invention.

さらに、定電圧源３４は、コンデンサ３３の右端に、交流電圧ではなく一定の電圧（直流電圧）を付与しているため、コンデンサ３３の右端に付与された電圧がコンデンサ３３の左端（一端）に伝達されることがない。したがって、後述するように駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じているか否かを示す、コンデンサ３３の左端における電圧の振幅が、コンデンサ３３の右端に付与された電圧の影響で変動してしまうことがない。 Further, since the constant voltage source 34 applies a constant voltage (DC voltage) to the right end of the capacitor 33 instead of an AC voltage, the voltage applied to the right end of the capacitor 33 is applied to the left end (one end) of the capacitor 33. Not transmitted. Therefore, as will be described later, the amplitude of the voltage at the left end of the capacitor 33, which indicates whether or not insulation deterioration has occurred between the drive circuit 2 and the body chassis B, is affected by the voltage applied to the right end of the capacitor 33. It will not fluctuate.

アンプ３８は、入力端子が抵抗３２とコンデンサ３３との間に接続されているとともに、出力端子がＡ／Ｄ変換器３９に接続されている。そして、アンプ３８は、コンデンサ３３の左端（抵抗３２とコンデンサ３３との間の部分）における電位を増幅させてＡ／Ｄ変換器３９に出力し、Ａ／Ｄ変換器３９は、入力された電位を対応するデジタル信号を制御装置４０に出力する。 The amplifier 38 has an input terminal connected between the resistor 32 and the capacitor 33 and an output terminal connected to the A / D converter 39. The amplifier 38 amplifies the potential at the left end of the capacitor 33 (the portion between the resistor 32 and the capacitor 33) and outputs the amplified potential to the A / D converter 39. The A / D converter 39 receives the input potential. Are output to the control device 40.

制御装置４０は、交流電圧信号出力装置３１に交流電圧信号の出力を指示するとともに、スイッチ３７にそのオンとオフとを切り替えるための信号を出力する。また、制御装置４０は、Ａ／Ｄ変換器３９から入力されたコンデンサ３３の左端における電位に基づいて、駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じているか否かを判定する。具体的には、後述するように、Ａ／Ｄ変換器３９から入力される電圧の振幅が、所定のしきい値Ｖｍ以上のときには、絶縁劣化が生じていないと判定し、しきい値Ｖｍよりも小さいときに、絶縁劣化が生じていると判定する。また、絶縁劣化が生じていると判定した場合、制御装置４０は、絶縁劣化が生じたことを示す信号を出力して、例えば、駆動回路２のスイッチ１２、１３をオフにさせたり、絶縁劣化が生じていることを示す警告を出させたりする。 The control device 40 instructs the AC voltage signal output device 31 to output an AC voltage signal, and outputs a signal for switching on and off to the switch 37. Further, the control device 40 determines whether insulation deterioration has occurred between the drive circuit 2 and the body chassis B based on the potential at the left end of the capacitor 33 input from the A / D converter 39. Specifically, as will be described later, when the amplitude of the voltage input from the A / D converter 39 is equal to or greater than a predetermined threshold value Vm, it is determined that insulation deterioration has not occurred, and from the threshold value Vm. Is smaller, it is determined that insulation deterioration has occurred. Further, when it is determined that the insulation deterioration has occurred, the control device 40 outputs a signal indicating that the insulation deterioration has occurred, and for example, turns off the switches 12 and 13 of the drive circuit 2 or the insulation deterioration. Or warn you that this is happening.

次に、絶縁劣化検出装置３により、駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁劣化を検出する方法について説明する。ここで、駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じる場合としては、図１に示すように、（ａ）スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子とボディシャーシＢとの間、（ｂ）スイッチングインバータ１４の陽極側の入力端子とボディシャーシＢとの間、（ｃ）高電圧バッテリ１１とボディシャーシＢとの間、及び、（ｄ）スイッチングインバータ１４の出力端子とボディシャーシＢとの間で、それぞれ、絶縁劣化が生じる（絶縁抵抗４１〜４４の抵抗値が低下する）場合がある。 Next, a method for detecting insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B by the insulation deterioration detection device 3 will be described. Here, as a case where insulation deterioration occurs between the drive circuit 2 and the body chassis B, as shown in FIG. 1, (a) between the input terminal on the negative side of the switching inverter 14 and the body chassis B, ( b) Between the input terminal on the anode side of the switching inverter 14 and the body chassis B, (c) Between the high voltage battery 11 and the body chassis B, and (d) The output terminal of the switching inverter 14 and the body chassis B. In some cases, insulation deterioration may occur (the resistance values of the insulation resistances 41 to 44 decrease).

絶縁劣化を検出するためには、スイッチ３７をオンにするとともに交流電圧信号出力装置３１から交流電圧信号を出力する。これにより、この交流電圧信号が駆動回路２に入力される。 In order to detect insulation deterioration, the switch 37 is turned on and an AC voltage signal is output from the AC voltage signal output device 31. As a result, this AC voltage signal is input to the drive circuit 2.

駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じていなければ、駆動回路２とボディシャーシＢとの間（絶縁抵抗４１〜４４）にはほとんど電流が流れない。そして、このとき、抵抗３２とコンデンサ３３との間の電位は、所定のしきい値Ｖｍよりも高くなっている。 If insulation deterioration does not occur between the drive circuit 2 and the body chassis B, almost no current flows between the drive circuit 2 and the body chassis B (insulation resistances 41 to 44). At this time, the potential between the resistor 32 and the capacitor 33 is higher than a predetermined threshold value Vm.

一方、駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じると、駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁抵抗４１〜４４の抵抗値が小さくなるため、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２、コンデンサ３３、及び絶縁抵抗を流れる電流の値が大きくなる。これにより、抵抗３２における電圧降下が大きくなり、その結果、コンデンサ３３の左端における電圧の振幅が小さくなる。そして、本実施の形態の絶縁劣化検出回路３では、抵抗３２とコンデンサとの間の部分における電圧の振幅が上記しきい値Ｖｍよりも小さくなったことを検出することにより、駆動回路２とボディシャーシＢとの間に絶縁劣化が生じていることを検出する。 On the other hand, when the insulation deterioration occurs between the drive circuit 2 and the body chassis B, the resistance values of the insulation resistances 41 to 44 between the drive circuit 2 and the body chassis B become small, so that the AC voltage signal output device 31, The value of the current flowing through the resistor 32, the capacitor 33, and the insulation resistance increases. As a result, the voltage drop at the resistor 32 increases, and as a result, the amplitude of the voltage at the left end of the capacitor 33 decreases. In the insulation deterioration detection circuit 3 of the present embodiment, the drive circuit 2 and the body are detected by detecting that the amplitude of the voltage in the portion between the resistor 32 and the capacitor is smaller than the threshold value Vm. It is detected that insulation deterioration has occurred with the chassis B.

ここで、上記（ａ）の場合には、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２、コンデンサ３３、スイッチ３７、絶縁抵抗４１及びボディシャーシＢの経路、上記（ｂ）の場合には、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２、コンデンサ３３、スイッチ３７、絶縁抵抗４２及びボディシャーシＢの経路、上記（ｃ）の場合には、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２、コンデンサ３３、スイッチ３７、絶縁抵抗４３及びボディシャーシＢの経路で、それぞれ電流が流れるが、いずれの経路にも還流ダイオード２２が含まれていないため、流れる電流の向きに関わらず、上述したようにして駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化を検出することができる。 Here, in the case of (a), the AC voltage signal output device 31, the resistor 32, the capacitor 33, the switch 37, the insulation resistor 41 and the path of the body chassis B, and in the case of (b), the AC voltage signal. Output device 31, resistor 32, capacitor 33, switch 37, insulation resistor 42 and path of body chassis B, in the case of (c) above, AC voltage signal output device 31, resistor 32, capacitor 33, switch 37, insulation resistance 43 and the body chassis B each have a current flowing therethrough. However, since neither of the paths includes the freewheeling diode 22, the driving circuit 2 and the body chassis B are connected as described above regardless of the direction of the flowing current. It is possible to detect the deterioration of insulation.

一方、上記（ｄ）の場合には、交流電圧信号出力装置３１、抵抗３２、コンデンサ３３、スイッチ３７、還流ダイオード２２ａ、絶縁抵抗４４及びボディシャーシＢの経路で電流が流れることになるが、還流ダイオード２２ａのカソード端子の電位を基準としたアノード端子の電位が、還流ダイオード２２ａの立ち上がり電圧Ｖｄよりも低くなるとすると、還流ダイオード２２ａに電流が流れないため、トランジスタ２１ａをオンの状態に保持しておかないと、絶縁劣化を検出することができない。 On the other hand, in the case of (d), a current flows through the path of the AC voltage signal output device 31, the resistor 32, the capacitor 33, the switch 37, the reflux diode 22a, the insulation resistor 44, and the body chassis B. If the potential of the anode terminal with respect to the potential of the cathode terminal of the diode 22a is lower than the rising voltage Vd of the freewheeling diode 22a, no current flows through the freewheeling diode 22a, so that the transistor 21a is kept on. Otherwise, insulation deterioration cannot be detected.

しかしながら、駆動回路２を駆動させていない状態で、駆動回路２とボディシャーシＢとの間の絶縁劣化を検出する場合に、トランジスタ２１ａをオンにするために電源を接続すると、絶縁劣化が生じている場合に、当該電源から過電流が流れるなど危険な場合がある。 However, when detecting the insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B when the drive circuit 2 is not driven, if the power supply is connected to turn on the transistor 21a, the insulation deterioration occurs. In such a case, an overcurrent may flow from the power source.

また、駆動回路２の駆動中は、トランジスタ２１ａがオンとオフとを繰り返すため、トランジスタ２１ａをオンに保持しておく必要があるとすると、駆動回路２の駆動中に絶縁劣化を検出することができない。 Further, since the transistor 21a is repeatedly turned on and off while the drive circuit 2 is driven, if it is necessary to keep the transistor 21a on, insulation deterioration may be detected during the drive of the drive circuit 2. Can not.

そこで、本実施の形態では、定電圧源３４、抵抗３５及び抵抗３６を設けることにより、還流ダイオード２２ａのカソード端子の電位を基準としたアノード端子の電位が、絶縁抵抗４４の抵抗値（絶縁劣化の程度）に関わらず、常に還流ダイオード２２ａの立ち上がり電圧Ｖｄよりも高くなるように、コンデンサ３３の右端に一定の正電位を付与している。 Therefore, in the present embodiment, by providing the constant voltage source 34, the resistor 35, and the resistor 36, the potential of the anode terminal with reference to the potential of the cathode terminal of the freewheeling diode 22a becomes the resistance value (insulation deterioration) of the insulation resistor 44. A constant positive potential is applied to the right end of the capacitor 33 so that it always becomes higher than the rising voltage Vd of the freewheeling diode 22a.

より詳細に説明すると、定電圧源３４から駆動回路２に供給される電流（供給電流）、すなわち、定電圧源３４から、抵抗３５、スイッチ３７、還流ダイオード２１及び絶縁抵抗４４を経てボディシャーシＢに流れる電流は、絶縁抵抗４４の抵抗値が０となったとき（完全に短絡したとき）に最大となる、すなわち、定電圧源３４から駆動回路２に供給可能な電流の最大値Ｉ_{ＳＯＵＲＣＥ}は、還流ダイオード２２の立ち上がり電圧をＶｄとすると、
Ｉ_{ＳＯＵＲＣＥ}＝（Ｖｃｃ−Ｖｄ）／Ｒ２・・・・（１）
となる。 More specifically, the current (supply current) supplied from the constant voltage source 34 to the drive circuit 2, that is, from the constant voltage source 34 through the resistor 35, the switch 37, the freewheeling diode 21, and the insulation resistor 44, the body chassis B The maximum current I _SOURCE that can be supplied from the constant voltage source 34 to the drive circuit 2 is obtained when the resistance value of the insulation resistor 44 becomes zero (when the resistance is completely short-circuited). If the rising voltage of the freewheeling diode 22 is Vd,
I _SOURCE = (Vcc-Vd) / R2 (1)
It becomes.

一方、このときの、駆動回路２から絶縁劣化検出装置３に流れる電流（吸い込み電流）、すなわち、駆動回路２の負極側の端子からスイッチ３７、コンデンサ３３及び抵抗３２を経て交流電圧信号出力装置３１に流れる電流は、交流電圧信号出力装置３１から出力される交流電圧信号の振幅をＶｓとすると、交流電圧出力装置３１からの出力される電位の値が−Ｖｓのときに最大となり、その最大値Ｉ_{ＤＲＡＩＮ}は、
Ｉ_{ＤＲＡＩＮ}＝（Ｖｓ＋Ｖｄ）／Ｒ１・・・・（２）
となる。 On the other hand, the current (suction current) flowing from the drive circuit 2 to the insulation deterioration detecting device 3 at this time, that is, the negative voltage side terminal of the drive circuit 2 through the switch 37, the capacitor 33, and the resistor 32, the AC voltage signal output device 31. When the amplitude of the AC voltage signal output from the AC voltage signal output device 31 is Vs, the current flowing through the AC voltage signal output device 31 is maximum when the value of the potential output from the AC voltage output device 31 is −Vs. I _DRAIN is
I _DRAIN = (Vs + Vd) / R1 (2)
It becomes.

そして、前述したように抵抗３６の抵抗値Ｒ３は抵抗３２の抵抗値Ｒ１よりも十分に大きいため、抵抗３６に流れる電流を無視すると、Ｉ_{ＳＯＵＲＣＥ}＞Ｉ_{ＤＲＡＩＮ}となるように定電圧源３４の電位Ｖｃｃ、及び、抵抗値Ｒ１〜Ｒ３を設定している。これにより、上記（ｄ）の場合に、常に還流ダイオード２２ａに電流が流れ、トランジスタ２１ａの状態に関わらず、駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化を検出することができる。 Since the resistance value R3 of the resistor 36 is sufficiently larger than the resistance value R1 of the resistor 32 as described above, if the current flowing through the resistor 36 is ignored, the potential of the constant voltage source 34 is such that I _SOURCE > I _DRAIN. Vcc and resistance values R1 to R3 are set. As a result, in the case of (d) above, a current always flows through the freewheeling diode 22a, and it is possible to detect insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B regardless of the state of the transistor 21a.

次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。 Next, modified examples in which various changes are made to the present embodiment will be described. However, components having the same configuration as in the present embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

上述の実施の形態においては、高電圧バッテリ１１によりスイッチングインバータ１４に電圧が印加された状態で、駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化を検出していたが、高電圧バッテリ１１によりスイッチングインバータ１４に電圧が印加された状態では、トランジスタ２１のスイッチング時にノイズが発生し、このノイズの影響により、絶縁劣化を正確に検出することができない場合がある。 In the above-described embodiment, the insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B is detected in a state where the voltage is applied to the switching inverter 14 by the high voltage battery 11. In a state where a voltage is applied to the transistor 14, noise is generated when the transistor 21 is switched, and insulation deterioration may not be accurately detected due to the influence of the noise.

そこで、一変形例（変形例１）では、スイッチ１３、３７の代わりに、スイッチ５１が設けられている。スイッチ５１は、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子を、高電圧バッテリ１１の負極側の端子及び絶縁劣化検出装置３の出力端子のいずれかに選択的に接続することができるように構成されている。 Therefore, in one modification (Modification 1), a switch 51 is provided instead of the switches 13 and 37. The switch 51 is configured such that the negative input terminal of the switching inverter 14 can be selectively connected to either the negative terminal of the high voltage battery 11 or the output terminal of the insulation deterioration detection device 3. Yes.

そして、駆動回路２を駆動させる際には、スイッチ１２をオンにするとともに、スイッチ５１によりスイッチングインバータ１４の負極側の入力端子を、高電圧バッテリ１１の負極側の端子と接続する。一方、駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化を検出する際には、スイッチ５１により、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子を絶縁劣化検出装置３の出力端子と接続する。 When driving the drive circuit 2, the switch 12 is turned on, and the switch 51 connects the negative input terminal of the switching inverter 14 to the negative terminal of the high voltage battery 11. On the other hand, when detecting the insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B, the switch 51 connects the input terminal on the negative side of the switching inverter 14 to the output terminal of the insulation deterioration detection device 3.

この場合には、高電圧バッテリ１１によりスイッチングインバータ１４に電圧が印加されていない状態で駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化が検出されるため、上述したようなスイッチングインバータ１４におけるスイッチング時のノイズの影響を受けず、絶縁劣化を正確に検出することができる。 In this case, since the deterioration of insulation between the drive circuit 2 and the body chassis B is detected in a state in which no voltage is applied to the switching inverter 14 by the high voltage battery 11, the switching inverter 14 at the time of switching as described above is detected. Insulation deterioration can be accurately detected without being affected by noise.

また、上述の実施の形態では、定電圧源３４、抵抗３５、３６を設けることにより、コンデンサ３３の他端に一定の正電圧を付与していたが、これには限られない。別の一変形例（変形例２）では、図３に示すように、定電圧源３４、抵抗３５、３６が設けられる代わりに、一定電圧出力装置６１（正電位付与手段）がコンデンサ３３の他端に接続されている。一定電圧出力装置６１は、例えば、出力電圧が変化させることができる直流電源、及び、当該電源とコンデンサ３３の他端との間に設けられた抵抗を有しており、当該抵抗の出力端子における電位をフィードバックして直流電源からの出力電圧を調整することにより、コンデンサ３３の他端に、上述の実施の形態と同様の一定の正電位を付与する装置などである。 In the above-described embodiment, the constant voltage source 34 and the resistors 35 and 36 are provided to apply a constant positive voltage to the other end of the capacitor 33. However, the present invention is not limited to this. In another modified example (modified example 2), as shown in FIG. 3, instead of providing the constant voltage source 34 and the resistors 35 and 36, a constant voltage output device 61 (positive potential applying means) is provided in addition to the capacitor 33. Connected to the end. The constant voltage output device 61 includes, for example, a direct current power source capable of changing an output voltage, and a resistor provided between the power source and the other end of the capacitor 33, and at the output terminal of the resistor. This is a device that applies a constant positive potential to the other end of the capacitor 33 by feeding back the potential and adjusting the output voltage from the DC power supply, as in the above-described embodiment.

この場合でも、上述の実施の形態と同様、上記（ｄ）の場合に、常に還流ダイオード２２ａ電流が流れるため、トランジスタ２１ａの状態に関わらず、駆動回路２とボディシャーシＢとの絶縁劣化を検出することができる。 Even in this case, as in the case of the above-described embodiment, since the current of the freewheeling diode 22a always flows in the case of (d), the insulation deterioration between the drive circuit 2 and the body chassis B is detected regardless of the state of the transistor 21a. can do.

また、上述の実施の形態では、コンデンサ３３の他端と、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子との接続及びその遮断を切り替えるスイッチ３７が設けられていたが、スイッチ３７が設けられておらず、コンデンサ３３の他端と、スイッチングインバータ１４の負極側の入力端子とが常に接続されていてもよい。 In the above-described embodiment, the switch 37 for switching between connection and disconnection between the other end of the capacitor 33 and the negative input terminal of the switching inverter 14 is provided. However, the switch 37 is not provided. The other end of the capacitor 33 and the negative input terminal of the switching inverter 14 may always be connected.

２駆動回路
３絶縁劣化検出装置
１４インバータ
２１トランジスタ
２２還流ダイオード
３１交流電圧信号出力装置
３２抵抗
３３コンデンサ
３４定電圧源
３５抵抗
３６抵抗
３７スイッチ
３８アンプ
３９Ａ／Ｄ変換器
４０制御装置
５１スイッチ
６１一定電圧出力装置 2 Drive circuit 3 Insulation deterioration detection device 14 Inverter 21 Transistor 22 Freewheeling diode 31 AC voltage signal output device 32 Resistor 33 Capacitor 34 Constant voltage source 35 Resistor 36 Resistor 37 Switch 38 Amplifier 39 A / D converter 40 Controller 51 Switch 61 Constant Voltage output device

Claims

A drive circuit insulated from a body chassis held at a predetermined reference potential,
DC power supply,
A switching inverter having a plurality of switching elements and a plurality of free-wheeling diodes respectively connecting both ends of the plurality of switching elements, and converting a DC voltage applied from the DC power source into an AC voltage;
An electric motor driven by the AC voltage,
The plurality of switching elements include a first switching element connected between an input terminal on the negative electrode side of the switching inverter and an output terminal of the switching inverter,
The plurality of free-wheeling diodes have anode terminals connected to the negative input terminal of the switching inverter and cathode terminals connected to the output terminal of the switching inverter, thereby connecting both ends of the first switching element. In a drive circuit including a first freewheeling diode
An insulation deterioration detection device for detecting insulation deterioration between the body chassis,
AC voltage signal output means for outputting an AC voltage signal having a predetermined constant amplitude;
A first resistor connected to the AC voltage signal output means;
A capacitor having one end connected to the first resistor and the other end connected to the negative-side input terminal of the switching inverter;
A positive potential applying means for applying a predetermined constant positive potential higher than the reference potential to the other end of the capacitor;
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the voltage at one end of the capacitor,
Regardless of the degree of insulation deterioration between the drive circuit and the body chassis, the positive potential applying means is configured such that the potential of the anode terminal of the first reflux diode is always based on the potential of the cathode terminal. An insulation deterioration detecting device, wherein a constant positive potential is applied such that the potential is higher than a rising voltage.

The positive potential applying means is
A constant voltage source;
A second resistor connected between the other end of the capacitor and the constant voltage source,
The insulation deterioration detection device according to claim 1, further comprising a third resistor connected between the other end of the capacitor and the body chassis.

The insulation deterioration detection device according to claim 1, further comprising a switch that switches connection and disconnection between the other end of the capacitor and the input terminal on the negative electrode side of the switching inverter.

The switch is
In a state where the connection between the other end of the capacitor and the input terminal on the negative side of the switching inverter is cut off, the DC power supply and the switching inverter are connected,
The connection between the DC power supply and the switching inverter is cut off in a state where the other end of the capacitor and an input terminal on the negative electrode side of the switching inverter are connected. 3. The insulation deterioration detection device according to 3.