JP6063282B2 - Insulation state detector - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載可能な絶縁状態検出装置に関する。   The present invention relates to an insulation state detection device that can be mounted on a vehicle.

例えば、電気自動車のように、推進用エネルギーとして電力を利用する車両においては、200V程度の高電圧を出力する直流電源装置を搭載する場合がある。このような高電圧の直流電源装置を搭載した車両の場合には、直流電源装置の正負の電源ラインと車体との間が電気的に絶縁された状態で使用される。すなわち、車体は高電圧を出力する電源のアースとして利用しない。   For example, in a vehicle that uses electric power as propulsion energy, such as an electric vehicle, a DC power supply device that outputs a high voltage of about 200 V may be mounted. In the case of a vehicle equipped with such a high-voltage DC power supply device, it is used in a state where the positive and negative power supply lines of the DC power supply device and the vehicle body are electrically insulated. That is, the vehicle body is not used as a ground for a power source that outputs a high voltage.

このような車両においては、安全性の確保等のために、高電圧の直流電源出力の配線と車体との間が十分に電気絶縁されていることを検査して確認する必要がある。このような検査を行う場合に用いられる絶縁状態検出装置の従来技術が、例えば特許文献1、特許文献2および特許文献3に開示されている。   In such a vehicle, it is necessary to inspect and confirm that the high-voltage DC power output wiring and the vehicle body are sufficiently electrically insulated in order to ensure safety. For example, Patent Literature 1, Patent Literature 2, and Patent Literature 3 disclose conventional techniques of an insulation state detection device used when performing such an inspection.

この種の絶縁状態検出装置は、フライングキャパシタを用いている。すなわち、スイッチング素子を介して、高電圧の正負の電源ラインと接地電極(車体)との間に一定時間だけ検出用コンデンサ(フライングキャパシタと呼ばれる)を接続する。このフライングキャパシタの充電電圧を監視し、この充電電圧から計算により地絡抵抗、すなわち電源ラインと接地電極との間の絶縁抵抗を算出する。   This type of insulation state detection device uses a flying capacitor. That is, a detection capacitor (referred to as a flying capacitor) is connected between a high-voltage positive / negative power supply line and a ground electrode (vehicle body) for a certain period of time via a switching element. The charging voltage of the flying capacitor is monitored, and the ground fault resistance, that is, the insulation resistance between the power supply line and the ground electrode is calculated from the charging voltage.

このような絶縁状態検出装置の検出用コンデンサとしては、例えばフィルムコンデンサやセラミックコンデンサを利用することが考えられる。しかし、フィルムコンデンサは高精度である反面、小型化するのが難しく、耐湿性が低いという特性もある。従って、車載用の絶縁状態検出装置の場合には、大きさが小さいセラミックコンデンサを利用することが想定される。   For example, a film capacitor or a ceramic capacitor may be used as a detection capacitor of such an insulation state detection device. However, while film capacitors are highly accurate, they are difficult to downsize and have low moisture resistance. Therefore, in the case of an in-vehicle insulation state detection device, it is assumed that a ceramic capacitor having a small size is used.

しかし、セラミックコンデンサを利用する場合には精度の点で課題がある。すなわち、次のような課題がある。
(1)部品毎の静電容量のばらつきが大きい。
(2)DC(直流)バイアス電圧の影響により実際に使用する際の静電容量が変動する。
(3)実際に使用する際の静電容量が温度変化に応じて変動する。
However, when using a ceramic capacitor, there is a problem in terms of accuracy. That is, there are the following problems.
(1) There is a large variation in capacitance among components.
(2) The capacitance when actually used varies due to the influence of a DC (direct current) bias voltage.
(3) Capacitance during actual use varies according to temperature changes.

そこで、特許文献1においては、検出用コンデンサとしてセラミックコンデンサを使った場合のDCバイアス特性の影響を除くための技術を開示している。具体的には、地絡抵抗RLが警報閾値RLxのときの各充電電圧と充電時定数を全て同じにする。これにより、警報閾値RLxの近傍ではDCバイアス特性の影響を低減し、測定精度の低下を防止できる。   Therefore, Patent Document 1 discloses a technique for removing the influence of DC bias characteristics when a ceramic capacitor is used as a detection capacitor. Specifically, all charging voltages and charging time constants when the ground fault resistance RL is the alarm threshold value RLx are made the same. Thereby, in the vicinity of the alarm threshold value RLx, the influence of the DC bias characteristic can be reduced, and the measurement accuracy can be prevented from being lowered.

また、特許文献2においては、電源充電電圧V0と負極側地絡抵抗測定電圧VC1nとの計測タイミングと、電源充電電圧V0と正極側地絡抵抗測定電圧VC1pとの計測タイミングとを同じにしている。その結果、電源の電圧が変動するときでも、その変動の影響を低減できる。   In Patent Document 2, the measurement timing of the power supply charging voltage V0 and the negative side ground fault resistance measurement voltage VC1n and the measurement timing of the power supply charging voltage V0 and the positive side ground fault resistance measurement voltage VC1p are the same. . As a result, even when the voltage of the power supply fluctuates, the influence of the fluctuation can be reduced.

また、特許文献3においては、検出精度を確保しつつ計測時間を短縮する技術を開示している。具体的には、CPUのアナログ入力ポートの前にサンプルホールド回路を接続し、電圧を計測するタイミングを制御することにより検出精度の低下を防止している。   Patent Document 3 discloses a technique for shortening measurement time while ensuring detection accuracy. Specifically, a sample hold circuit is connected in front of the analog input port of the CPU, and the timing for measuring the voltage is controlled to prevent a decrease in detection accuracy.

特開2009−281986号公報JP 2009-281986 A 特開2009−281987号公報JP 2009-281987 A 特開2011−102788号公報JP 2011-102788 A

絶縁状態検出装置の検出用コンデンサとしてセラミックコンデンサを利用する場合には、上記(1)、(2)、(3)等の課題があるが、絶縁抵抗の計測という特殊な環境であるため、実際にはこれらの複数の要因が互いに影響し複雑に絡み合って計測精度に悪影響を及ぼす。   When a ceramic capacitor is used as a detection capacitor of an insulation state detection device, there are problems (1), (2), (3), etc., but since it is a special environment for measuring insulation resistance, These multiple factors affect each other and are intertwined in a complicated manner, which adversely affects measurement accuracy.

例えば、検出用コンデンサの静電容量が変化すると、このコンデンサを充電する時の電圧の上昇カーブや、充電を開始してから完全充電されるまでの所要時間が変化する。従って、このコンデンサを充電する時に各タイミングでこのコンデンサの端子間に印加される直流バイアス電圧にも大きな違いが生じる。この違いが、更にこのコンデンサの静電容量に変動を及ぼすため、これが更なる計測誤差の要因となる。   For example, when the capacitance of the detection capacitor changes, the voltage rise curve when the capacitor is charged and the time required from the start of charging to full charge change. Therefore, there is a great difference in the DC bias voltage applied between the terminals of the capacitor at each timing when the capacitor is charged. This difference further causes fluctuations in the capacitance of the capacitor, which causes further measurement errors.

従って、上記(2)のDCバイアス電圧特性の課題について、影響をなくすことは容易ではない。例えば、特許文献1に開示されている技術を利用することにより、警報閾値RLxの近傍で計測精度を上げることができるが、地絡抵抗値が警報閾値RLxと大きく異なる領域では計測精度の低下は避けられない。また、特許文献2に開示されている技術を利用することにより、V0/VC1n、V0/VC1pの比率に対するDCバイアス電圧特性の影響を減らすことができる。しかし、VC1n、VC1p等の個別の電圧計測値に対するDCバイアス電圧特性の影響を減らすことはできない。   Therefore, it is not easy to eliminate the influence on the problem of the DC bias voltage characteristic (2). For example, by using the technique disclosed in Patent Document 1, the measurement accuracy can be increased in the vicinity of the alarm threshold value RLx. However, in the region where the ground fault resistance value is significantly different from the alarm threshold value RLx, the measurement accuracy is reduced. Unavoidable. Further, by using the technique disclosed in Patent Document 2, it is possible to reduce the influence of the DC bias voltage characteristic on the ratio of V0 / VC1n and V0 / VC1p. However, the influence of the DC bias voltage characteristic on individual voltage measurement values such as VC1n and VC1p cannot be reduced.

また、例えば温度センサを用いて実際の検出用コンデンサの温度を把握できたとしても、この温度変化を反映して地絡抵抗の計測結果を正しく補正することは簡単ではない。従って、上記(3)の温度特性の影響により地絡抵抗の計測精度が低下する。   For example, even if the temperature of the actual detection capacitor can be grasped using a temperature sensor, it is not easy to correctly correct the measurement result of the ground fault resistance by reflecting this temperature change. Therefore, the measurement accuracy of the ground fault resistance is lowered due to the influence of the temperature characteristic (3).

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、特性が変化しやすいセラミックコンデンサ等の部品を検出用コンデンサとして採用する場合であっても、DCバイアス電圧特性の影響を減らし、高精度で地絡抵抗を計測することが可能な絶縁状態検出装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and its purpose is to reduce the influence of the DC bias voltage characteristics even when a component such as a ceramic capacitor whose characteristics are easily changed is adopted as a detection capacitor. An object of the present invention is to provide an insulation state detecting device capable of measuring ground fault resistance with high accuracy.

前述した目的を達成するために、本発明に係る絶縁状態検出装置は、下記(1)〜(4)を特徴としている。
(1) 所定の高圧直流電源出力の正極側電源ライン及び負極側電源ラインとそれぞれ接続される正極側入力端子及び負極側入力端子と、接地電極とを有し、フライングキャパシタの充電電圧に基づいて前記正極側電源ライン及び負極側電源ラインと前記接地電極との間の絶縁状態を地絡抵抗として把握する絶縁状態検出装置であって、
前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受けない第1の通電経路を介して充電した時に得られる第1の電圧計測値と、前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受ける第2の通電経路を介して充電した時に得られる第2の電圧計測値とをそれぞれ計測する充電電圧計測部と、
前記充電電圧計測部が計測した前記第1の電圧計測値および前記第2の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する地絡抵抗値算出部と、
前記第2の電圧計測値を計測するための前記フライングキャパシタの充電時間長を可変とし、前記第2の電圧計測値を計測する前に得られた前記第1の電圧計測値を、前記充電時間長に自動的に反映する充電時間長制御部と、
を備えること。
(2) 上記(1)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記充電時間長制御部は、複数の電圧範囲のそれぞれと、前記充電時間長と関連のある係数の情報とを対応付けて保持する定数テーブルを有し、前記充電電圧計測部が検出した前記第1の電圧計測値に基づき、前記定数テーブルを利用して、前記第2の電圧計測値を計測する際の前記充電時間長を自動的に補正すること。
(3) 上記(1)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記フライングキャパシタの近傍における温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した温度のパラメータを、前記フライングキャパシタの充電時間長に反映する温度補償制御部と、
を更に備えること。
(4) 上記(3)に記載の絶縁状態検出装置であって、
前記温度補償制御部は、複数の温度範囲のそれぞれと、前記フライングキャパシタを充電する時間の長さに相当する係数の情報とを対応付けて保持する温度補償テーブルを有し、前記温度検出部が検出した温度に基づき、前記温度補償テーブルを利用して、前記充電時間長を自動的に補正すること。
In order to achieve the above-described object, an insulation state detection device according to the present invention is characterized by the following (1) to (4).
(1) A positive-side input terminal and a negative-side input terminal connected to a positive-side power line and a negative-side power line for a predetermined high-voltage DC power output, respectively, and a ground electrode, and based on the charging voltage of the flying capacitor An insulation state detection device for grasping an insulation state between the positive electrode side power line and the negative electrode side power line and the ground electrode as a ground fault resistance,
A first voltage measurement value obtained when the flying capacitor is charged through a first energization path not affected by the ground fault resistance, and a second energization affected by the ground fault resistance. A charging voltage measuring unit for measuring each of the second voltage measurement values obtained when charging via the path;
A ground fault resistance value calculation unit that calculates a value of the ground fault resistance based on the first voltage measurement value and the second voltage measurement value measured by the charging voltage measurement unit;
The charging time length of the flying capacitor for measuring the second voltage measurement value is variable, and the first voltage measurement value obtained before measuring the second voltage measurement value is used as the charge time. A charging time length control unit that automatically reflects the length,
Be provided.
(2) The insulation state detection device according to (1) above,
The charging time length control unit has a constant table that associates and holds each of a plurality of voltage ranges and information on a coefficient related to the charging time length, and the charging voltage measurement unit detects the first Based on the voltage measurement value of 1, using the constant table, the charging time length when measuring the second voltage measurement value is automatically corrected.
(3) The insulation state detection device according to (1) above,
A temperature detector for detecting a temperature in the vicinity of the flying capacitor;
A temperature compensation controller that reflects the temperature parameter detected by the temperature detector in the charging time length of the flying capacitor;
Is further provided.
(4) The insulation state detection device according to (3) above,
The temperature compensation control unit includes a temperature compensation table that holds each of a plurality of temperature ranges in association with information on a coefficient corresponding to a length of time for charging the flying capacitor, and the temperature detection unit Based on the detected temperature, the charging time length is automatically corrected using the temperature compensation table.

上記(1)の構成の絶縁状態検出装置によれば、DCバイアス電圧特性の影響を減らし、高精度で地絡抵抗を計測することが可能になる。すなわち、前記第1の電圧計測値が前記フライングキャパシタに実際に印加される電圧の最大値に相当するので、前記第1の電圧計測値に応じて補償を実施することにより、DCバイアス電圧特性の影響を減らすことができる。また、前記第2の電圧計測値を計測する時の前記フライングキャパシタの充電時間長を制御することにより、DCバイアス電圧特性の補償を行うことができる。
上記(2)の構成の絶縁状態検出装置によれば、前記充電時間長を正しく補正するために必要な係数を簡単な処理だけで取得することができる。従って、短い時間周期で計測を繰り返し実行する場合であっても、直前の計測タイミングで得られた前記第1の電圧計測値の変動の影響を、直後の計測で用いる前記充電時間長に即座に反映することが可能になる。
上記(3)の構成の絶縁状態検出装置によれば、前記フライングキャパシタのDCバイアス電圧特性だけでなく、温度特性の影響も補償することができる。また、DCバイアス電圧特性および温度特性について共通の充電時間長を制御対象として補償制御を行うので、簡単な制御だけで高精度の補償が可能になる。
上記(4)の構成の絶縁状態検出装置によれば、前記フライングキャパシタの温度に応じて前記充電時間長を正しく補正するために必要な係数を簡単な処理だけで取得することができる。
According to the insulation state detection device having the configuration (1), it is possible to reduce the influence of the DC bias voltage characteristic and to measure the ground fault resistance with high accuracy. That is, since the first voltage measurement value corresponds to the maximum value of the voltage actually applied to the flying capacitor, by performing compensation according to the first voltage measurement value, the DC bias voltage characteristic The impact can be reduced. Further, the DC bias voltage characteristic can be compensated by controlling the charging time length of the flying capacitor when measuring the second voltage measurement value.
According to the insulation state detection apparatus having the configuration (2), a coefficient necessary for correctly correcting the charging time length can be obtained by simple processing. Therefore, even when the measurement is repeatedly executed in a short time period, the influence of the fluctuation of the first voltage measurement value obtained at the immediately previous measurement timing is immediately reflected in the charging time length used in the immediately following measurement. It becomes possible to reflect.
According to the insulation state detection apparatus having the configuration (3), not only the DC bias voltage characteristic of the flying capacitor but also the influence of the temperature characteristic can be compensated. Further, since compensation control is performed with a common charging time length as a control object for the DC bias voltage characteristic and the temperature characteristic, high-precision compensation is possible only by simple control.
According to the insulation state detection apparatus having the configuration (4), it is possible to obtain a coefficient necessary for correctly correcting the charging time length according to the temperature of the flying capacitor by a simple process.

本発明の絶縁状態検出装置によれば、特性が変化しやすいセラミックコンデンサ等の部品を検出用コンデンサとして採用する場合であっても、DCバイアス電圧特性の影響を減らし、高精度で地絡抵抗を計測することが可能になる。   According to the insulation state detection device of the present invention, even when a component such as a ceramic capacitor whose characteristics are easily changed is adopted as a detection capacitor, the influence of the DC bias voltage characteristic is reduced, and the ground fault resistance is reduced with high accuracy. It becomes possible to measure.

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という。)を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。   The present invention has been briefly described above. Further, the details of the present invention will be further clarified by reading through a mode for carrying out the invention described below (hereinafter referred to as “embodiment”) with reference to the accompanying drawings. .

図1は、実施形態の絶縁状態検出装置およびその周辺回路の構成例を示す電気回路図である。FIG. 1 is an electric circuit diagram illustrating a configuration example of an insulation state detection device and its peripheral circuits according to the embodiment. 図2は、図1に示した絶縁状態検出装置の主要な制御の内容を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing the main control contents of the insulation state detection apparatus shown in FIG. 図3は、図1に示した絶縁状態検出装置の動作タイミングの具体例を示すタイムチャートである。FIG. 3 is a time chart showing a specific example of the operation timing of the insulation state detection device shown in FIG. 図4は、温度に応じた補償値を保持する定数テーブルの構成例を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a constant table that holds compensation values according to temperature. 図5は、コンデンサの印加電圧、充電電荷、および温度の関係の具体例を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a specific example of the relationship between the voltage applied to the capacitor, the charge charge, and the temperature. 図6は、温度変化に対応した補償特性の具体例を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a specific example of compensation characteristics corresponding to a temperature change. 図7は、DCバイアス電圧補償用定数テーブルの構成例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a DC bias voltage compensation constant table. 図8は、コンデンサの印加電圧と充電電荷との関係の具体例を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a specific example of the relationship between the voltage applied to the capacitor and the charge charge. 図9は、基本計測サイクルの動作タイミングを示すタイムチャートである。FIG. 9 is a time chart showing the operation timing of the basic measurement cycle.

本発明の絶縁状態検出装置に関する具体的な実施の形態について、各図を参照しながら以下に説明する。   Specific embodiments relating to the insulation state detection device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

<全体の構成および動作の概要>
車両に搭載された絶縁状態検出装置10およびその周辺回路の構成を図1に示す。
図1に示した絶縁状態検出装置10は、例えば電気自動車、あるいは駆動源としてエンジンおよび電気モータを備えたハイブリッド自動車のような車両に搭載して使用することができる。車載直流高圧電源50は、例えば200V程度の高電圧の直流電力を出力する。車載直流高圧電源50が出力する電力により、車両の推進力を発生する電気モータを駆動することができる。
<Overview of overall configuration and operation>
FIG. 1 shows the configuration of an insulation state detection device 10 mounted on a vehicle and its peripheral circuits.
The insulation state detection device 10 shown in FIG. 1 can be used by being mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle including an engine and an electric motor as drive sources. The in-vehicle DC high-voltage power supply 50 outputs high-voltage DC power of about 200V, for example. The electric motor that generates the driving force of the vehicle can be driven by the electric power output from the in-vehicle DC high-voltage power supply 50.

車載直流高圧電源50の出力の正極側電源ライン111と接地電極103との間は電気的に絶縁されている。また、負極側電源ライン112と接地電極103との間も電気的に絶縁されている。接地電極103は、車両の車体などのアース部分に相当する。ここで、正極側電源ライン111と接地電極103との間の絶縁状態を地絡抵抗RLpとして表すことができる。また、負極側電源ライン112と接地電極103との間の絶縁状態を地絡抵抗RLnとして表すことができる。   The positive electrode side power supply line 111 of the output of the in-vehicle DC high voltage power supply 50 and the ground electrode 103 are electrically insulated. The negative power supply line 112 and the ground electrode 103 are also electrically insulated. The ground electrode 103 corresponds to an earth part such as a vehicle body. Here, the insulation state between the positive power line 111 and the ground electrode 103 can be expressed as a ground fault resistance RLp. Further, the insulation state between the negative power supply line 112 and the ground electrode 103 can be expressed as a ground fault resistance RLn.

また、コモンモードノイズを低減するために、図1に示すように、正極側電源ライン111と接地電極103との間にYコンデンサ101を接続し、負極側電源ライン112と接地電極103との間にYコンデンサ102を接続してある。   In order to reduce common mode noise, as shown in FIG. 1, a Y capacitor 101 is connected between the positive power line 111 and the ground electrode 103, and between the negative power line 112 and the ground electrode 103. A Y capacitor 102 is connected to this.

図1に示した絶縁状態検出装置10を車両に搭載することにより、必要に応じていつでも車両の絶縁状態を監視することができる。すなわち、車載直流高圧電源50の出力における地絡抵抗RLp、RLnを検出し絶縁状態を把握するために絶縁状態検出装置10を利用することができる。   By mounting the insulation state detection device 10 shown in FIG. 1 on a vehicle, the insulation state of the vehicle can be monitored at any time as necessary. That is, the insulation state detection device 10 can be used to detect the ground fault resistances RLp and RLn at the output of the in-vehicle DC high voltage power supply 50 and grasp the insulation state.

従って、図1に示すように、絶縁状態検出装置10の正極側入力端子13及び負極側入力端子14をそれぞれ正極側電源ライン111及び負極側電源ライン112と接続してある。また、絶縁状態検出装置10の接地電極15は、接地電極103と接続してある。   Therefore, as shown in FIG. 1, the positive input terminal 13 and the negative input terminal 14 of the insulation state detection device 10 are connected to the positive power supply line 111 and the negative power supply line 112, respectively. The ground electrode 15 of the insulation state detection device 10 is connected to the ground electrode 103.

絶縁状態検出装置10の計測結果や警報の情報を出力するために、図1に示すように出力端子21が設けてある。この出力端子21は、例えば車両側の電子制御装置(ECU)と接続することができる。   An output terminal 21 is provided as shown in FIG. 1 in order to output the measurement result of the insulation state detection device 10 and alarm information. The output terminal 21 can be connected to, for example, a vehicle-side electronic control unit (ECU).

<絶縁状態検出装置10の構成例>
図1に示すように、絶縁状態検出装置10の回路にはフライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサC1が設けてある。この検出用コンデンサC1には、車載用であることを考慮してセラミックコンデンサを採用している。
<Configuration Example of Insulation State Detection Device 10>
As shown in FIG. 1, the circuit of the insulation state detection device 10 is provided with a detection capacitor C1 that operates as a flying capacitor. A ceramic capacitor is employed as the detection capacitor C1 in consideration of being used in a vehicle.

また、検出用コンデンサC1の充電及び放電を制御するために、その周辺に4つのスイッチング素子S1〜S4が設けてある。これらのスイッチング素子S1〜S4の各々は、例えば光MOSFETのように、絶縁された信号の制御によって接点の開閉(オフ/オン)状態を切替可能なスイッチである。   Further, in order to control charging and discharging of the detection capacitor C1, four switching elements S1 to S4 are provided in the vicinity thereof. Each of these switching elements S1 to S4 is a switch that can switch the open / close (off / on) state of a contact by controlling an insulated signal, such as an optical MOSFET.

スイッチング素子S1は、正極側入力端子13と接続され、他端が配線31と接続されている。スイッチング素子S2は、一端が負極側入力端子14と接続され、他端が抵抗器R2を介して配線32と接続されている。   The switching element S <b> 1 is connected to the positive input terminal 13 and the other end is connected to the wiring 31. The switching element S2 has one end connected to the negative input terminal 14 and the other end connected to the wiring 32 via the resistor R2.

スイッチング素子S3は、一端が配線33と接続され、他端が配線35と接続されている。スイッチング素子S4は、一端が配線32と接続され、他端が抵抗器R4を介して接地電極15と接続されている。   The switching element S <b> 3 has one end connected to the wiring 33 and the other end connected to the wiring 35. The switching element S4 has one end connected to the wiring 32 and the other end connected to the ground electrode 15 via the resistor R4.

検出用コンデンサC1は、負極側端子が配線32と接続されている。検出用コンデンサC1の正極側端子は、ダイオードD1及び抵抗器R1で構成される直列回路を介して配線31と接続されている。また、検出用コンデンサC1の正極側端子は、ダイオードD3及び抵抗器R3で構成される直列回路を介して配線33と接続され、更にダイオードD2を介して配線33と接続されている。ダイオードD2は配線33から配線34に向かう方向の通電を許可する極性で接続され、ダイオードD3は配線34から配線33に向かう方向の通電を許可する極性で接続されている。   The detection capacitor C <b> 1 has a negative terminal connected to the wiring 32. The positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the wiring 31 through a series circuit including a diode D1 and a resistor R1. The positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the wiring 33 via a series circuit including a diode D3 and a resistor R3, and is further connected to the wiring 33 via a diode D2. The diode D2 is connected with a polarity that allows energization in the direction from the wiring 33 to the wiring 34, and the diode D3 is connected with a polarity that allows energization in the direction from the wiring 34 to the wiring 33.

なお、検出用コンデンサC1に蓄積された電荷を放電するために、配線34を図示しない特別なスイッチおよび抵抗器を介して接地しても良い。しかし、抵抗器R3、R4、R5に比較的抵抗値の小さい部品を使用することにより、そのような特別な放電回路は省略できる。   Note that the wiring 34 may be grounded via a special switch and resistor (not shown) in order to discharge the electric charge accumulated in the detection capacitor C1. However, such a special discharge circuit can be omitted by using components having relatively small resistance values for the resistors R3, R4, and R5.

図1に示すように、検出用コンデンサC1の近傍にサーミスタ25が配置されている。このサーミスタ25は、検出用コンデンサC1の温度に応じてその抵抗値が変化するので、この温度に対応してレベルが変化する電気信号を出力することができる。   As shown in FIG. 1, a thermistor 25 is disposed in the vicinity of the detection capacitor C1. Since the resistance value of the thermistor 25 changes according to the temperature of the detection capacitor C1, it is possible to output an electric signal whose level changes according to this temperature.

マイクロコンピュータ(CPU)11は、予め組み込まれたプログラムを実行することにより、絶縁状態検出装置10に必要とされる各種制御を実行する。具体的には、マイクロコンピュータ11は、スイッチング素子S1〜S4を個別に制御して検出用コンデンサC1の充電及び放電を制御する。また、マイクロコンピュータ11は検出用コンデンサC1の充電電圧に相当するアナログレベルを、配線36を介して一方のアナログ入力ポートAD1から入力し、この入力レベルに基づいて計算を行い、地絡抵抗RLp及びRLnを把握する。   The microcomputer (CPU) 11 executes various controls required for the insulation state detection device 10 by executing a program incorporated in advance. Specifically, the microcomputer 11 controls the switching elements S1 to S4 individually to control charging and discharging of the detection capacitor C1. Further, the microcomputer 11 inputs an analog level corresponding to the charging voltage of the detection capacitor C1 from one analog input port AD1 via the wiring 36, performs calculation based on this input level, and performs ground fault resistance RLp and Know RLn.

配線35と配線36との間には入力回路20が接続されている。この入力回路20は、配線35に現れる信号をマイクロコンピュータ11の処理に適した信号に変換するための信号処理を行う。入力回路20については様々な機能および構成が考えられるが、代表的な入力回路20としてはサンプルホールド回路が想定される。   The input circuit 20 is connected between the wiring 35 and the wiring 36. The input circuit 20 performs signal processing for converting a signal appearing on the wiring 35 into a signal suitable for the processing of the microcomputer 11. Although various functions and configurations are conceivable for the input circuit 20, a sample hold circuit is assumed as a typical input circuit 20.

例えば、配線35と配線36との間にアナログスイッチを接続し、配線36と接地電極15との間に信号レベルを保持するキャパシタ(コンデンサ)を接続する。特定のタイミングでマイクロコンピュータ11が前記アナログスイッチを一時的にオン(導通状態)にすることにより、そのタイミングで入力された信号レベルをサンプリングし、入力回路20内の前記キャパシタで保持することができる。もちろん、このようなサンプルホールド回路の機能は、省略することも可能である。   For example, an analog switch is connected between the wiring 35 and the wiring 36, and a capacitor (capacitor) that holds a signal level is connected between the wiring 36 and the ground electrode 15. When the microcomputer 11 temporarily turns on (conducts) the analog switch at a specific timing, the signal level input at that timing can be sampled and held by the capacitor in the input circuit 20. . Of course, the function of such a sample and hold circuit can be omitted.

また、マイクロコンピュータ11のもう一方のアナログ入力ポートAD2は、配線37を介してサーミスタ25の一端と接続されている。従って、マイクロコンピュータ11はアナログ入力ポートAD2の入力レベルを計測することにより、サーミスタ25の検出した検出用コンデンサC1の温度の情報を取得できる。   The other analog input port AD <b> 2 of the microcomputer 11 is connected to one end of the thermistor 25 via a wiring 37. Therefore, the microcomputer 11 can acquire the temperature information of the detection capacitor C1 detected by the thermistor 25 by measuring the input level of the analog input port AD2.

<地絡抵抗の計測>
<検出用コンデンサ(フライングキャパシタ)C1の充放電の説明>
<切り替えのタイミング>
計測時のスイッチング素子S1〜S4の切り替えタイミングの具体例を図9に示す。すなわち、地絡抵抗RLp及びRLnの計測を実施する際には、図9に示すような基本計測サイクルのスケジュールに従ってマイクロコンピュータ11がスイッチング素子S1〜S4のオンオフを制御し、地絡抵抗の算出に必要な計測値を取得する。
<Measurement of ground fault resistance>
<Description of Charging / Discharging of Capacitor for Detection (Flying Capacitor) C1>
<Timing for switching>
A specific example of the switching timing of the switching elements S1 to S4 at the time of measurement is shown in FIG. That is, when measuring the ground fault resistances RLp and RLn, the microcomputer 11 controls on / off of the switching elements S1 to S4 according to the schedule of the basic measurement cycle as shown in FIG. Get the necessary measurements.

図9に示した基本計測サイクルは、「V0充電」、「計測」、「放電」、「Vc1n充電」、「計測」、「放電」、「V0充電」、「計測」、「放電」、「Vc1p充電」、「計測」、「放電」の各区間の連なりにより構成されている。   The basic measurement cycle shown in FIG. 9 includes “V0 charge”, “measurement”, “discharge”, “Vc1n charge”, “measurement”, “discharge”, “V0 charge”, “measurement”, “discharge”, “ It is composed of a series of sections of “Vc1p charge”, “measurement”, and “discharge”.

時刻t1−t2の「V0充電」区間においては、スイッチング素子S1及びS2がオン(接点閉)になり、他のスイッチング素子はオフ(接点開)になる。時刻t2−t3の「計測」区間においては、スイッチング素子S3、S4がオンになり、他のスイッチング素子はオフになる。   In the “V0 charging” section at time t1-t2, the switching elements S1 and S2 are turned on (contacts closed), and the other switching elements are turned off (contacts open). In the “measurement” section at time t2-t3, the switching elements S3 and S4 are turned on, and the other switching elements are turned off.

時刻t3−t4の「放電」区間においては、スイッチング素子S3、S4がオンになり、他のスイッチング素子はオフになる。時刻t4−t5の「Vc1p充電」区間においては、スイッチング素子S1、S4がオンになり、他のスイッチング素子はオフになる。   In the “discharge” section from time t3 to t4, the switching elements S3 and S4 are turned on, and the other switching elements are turned off. In the “Vc1p charging” section at time t4-t5, the switching elements S1 and S4 are turned on, and the other switching elements are turned off.

時刻t5−t6の「計測」区間は、時刻t2−t3の「計測」区間と同様である。また、時刻t6−t7の「放電」区間は、時刻t3−t4の「放電」区間と同様である。時刻t7−t8の「V0充電」区間は、時刻t1−t2の「V0充電」区間と同様である。続く時刻t8−t9の「計測」区間は、時刻t2−t3の「計測」区間と同様である。また、時刻t9−t10の「放電」区間は、時刻t3−t4の「放電」区間と同様である。   The “measurement” section at time t5-t6 is the same as the “measurement” section at time t2-t3. Further, the “discharge” section at time t6-t7 is the same as the “discharge” section at time t3-t4. The “V0 charging” section from time t7 to t8 is the same as the “V0 charging” section from time t1 to t2. The subsequent “measurement” section from time t8 to t9 is the same as the “measurement” section from time t2 to t3. Further, the “discharge” section from time t9 to t10 is the same as the “discharge” section from time t3 to t4.

時刻t10−t11の「Vc1p充電」区間においては、スイッチング素子S2、S3がオンになり、他のスイッチング素子はオフになる。時刻t11−t12の「計測」区間は、時刻t2−t3の「計測」区間と同様である。また、時刻t12−t13の「放電」区間は、時刻t3−t4の「放電」区間と同様である。   In the “Vc1p charge” section from time t10 to t11, the switching elements S2 and S3 are turned on, and the other switching elements are turned off. The “measurement” section at time t11-t12 is the same as the “measurement” section at time t2-t3. The “discharge” section from time t12 to t13 is the same as the “discharge” section from time t3 to t4.

<計測サイクルの各区間の通電経路及び動作>
「V0充電」区間:
スイッチング素子S1の接点が閉になるので、正極側電源ライン111から正極側入力端子13、スイッチング素子S1、配線31、ダイオードD1、抵抗器R1を通って検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、スイッチング素子S2の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子から、配線32、抵抗器R2、スイッチング素子S2、負極側入力端子14、負極側電源ライン112へ電流が流れる。従って、この電流により検出用コンデンサC1に電荷が充電される。
<Energization path and operation in each section of measurement cycle>
"V0 charge" section:
Since the contact of the switching element S1 is closed, a current flows from the positive power supply line 111 to the positive terminal of the detection capacitor C1 through the positive input terminal 13, the switching element S1, the wiring 31, the diode D1, and the resistor R1. Flowing. Further, since the contact of the switching element S2 is closed, a current flows from the negative terminal of the detection capacitor C1 to the wiring 32, the resistor R2, the switching element S2, the negative input terminal 14, and the negative power line 112. Therefore, the electric charge is charged in the detection capacitor C1 by this current.

「計測」区間:
スイッチング素子S4の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子が、抵抗器R4を介して接地電極15と接続される。また、スイッチング素子S3の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の正極側端子が、ダイオードD3、抵抗器R3、スイッチング素子S3、配線35、入力回路20、配線36を介してマイクロコンピュータ11のアナログ入力ポートと接続される。従って、マイクロコンピュータ11は、検出用コンデンサC1の充電電圧に比例したアナログレベルを検出することができる。
“Measurement” section:
Since the contact of the switching element S4 is closed, the negative terminal of the detection capacitor C1 is connected to the ground electrode 15 via the resistor R4. Since the contact of the switching element S3 is closed, the positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the microcomputer 11 via the diode D3, the resistor R3, the switching element S3, the wiring 35, the input circuit 20, and the wiring 36. Connected to analog input port. Therefore, the microcomputer 11 can detect an analog level proportional to the charging voltage of the detection capacitor C1.

「放電」区間:
スイッチング素子S4の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子が、抵抗器R4を介して接地電極15と接続される。また、スイッチング素子S3の接点が閉なので、検出用コンデンサC1の正極側端子が、ダイオードD3、抵抗器R3、スイッチング素子S3、抵抗器R5を介して接地電極15と接続される。従って、検出用コンデンサC1に蓄積された電荷は自然に放電する。
“Discharge” section:
Since the contact of the switching element S4 is closed, the negative terminal of the detection capacitor C1 is connected to the ground electrode 15 via the resistor R4. Since the contact of the switching element S3 is closed, the positive terminal of the detection capacitor C1 is connected to the ground electrode 15 via the diode D3, the resistor R3, the switching element S3, and the resistor R5. Accordingly, the charge accumulated in the detection capacitor C1 is naturally discharged.

「Vc1n充電」区間:
スイッチング素子S1の接点が閉になるので、正極側電源ライン111から正極側入力端子13、スイッチング素子S1、配線31、ダイオードD1、抵抗器R1を通って検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、スイッチング素子S4の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子から、スイッチング素子S4、抵抗器R4、接地電極15、接地電極103、地絡抵抗RLnを通って負極側電源ライン112に電流が流れる。この電流により、検出用コンデンサC1に電荷が充電される。この時の充電電圧は、地絡抵抗RLnの影響を反映した結果になる。
"Vc1n charge" section:
Since the contact of the switching element S1 is closed, a current flows from the positive power supply line 111 to the positive terminal of the detection capacitor C1 through the positive input terminal 13, the switching element S1, the wiring 31, the diode D1, and the resistor R1. Flowing. Further, since the contact of the switching element S4 is closed, the negative power supply line from the negative terminal of the detection capacitor C1 passes through the switching element S4, the resistor R4, the ground electrode 15, the ground electrode 103, and the ground fault resistor RLn. A current flows through 112. This current charges the detection capacitor C1. The charging voltage at this time is a result reflecting the influence of the ground fault resistance RLn.

「Vc1p充電」区間:
スイッチング素子S3の接点が閉になるので、正極側電源ライン111から地絡抵抗RLp、接地電極103、接地電極15、抵抗器R5、スイッチング素子S3、ダイオードD2を通って、検出用コンデンサC1の正極側端子に電流が流れる。また、スイッチング素子S2の接点が閉になるので、検出用コンデンサC1の負極側端子から、配線32、抵抗器R2、スイッチング素子S2、負極側入力端子14、負極側電源ライン112へ電流が流れる。この電流により、検出用コンデンサC1に電荷が充電される。この時の充電電圧は、地絡抵抗RLpの影響を反映した結果になる。
"Vc1p charge" section:
Since the contact of the switching element S3 is closed, the positive electrode of the detection capacitor C1 passes from the positive power supply line 111 through the ground fault resistance RLp, the ground electrode 103, the ground electrode 15, the resistor R5, the switching element S3, and the diode D2. Current flows through the side terminals. Further, since the contact of the switching element S2 is closed, a current flows from the negative terminal of the detection capacitor C1 to the wiring 32, the resistor R2, the switching element S2, the negative input terminal 14, and the negative power line 112. This current charges the detection capacitor C1. The charging voltage at this time is a result reflecting the influence of the ground fault resistance RLp.

<基本的な地絡抵抗の計測動作>
図1に示した絶縁状態検出装置10の動作に関しては、基本的には以下の関係式が成立する。
(RLp+RLn)/(RLp×RLn)={(Vc1p)+(Vc1n)}/V0
但し、
V0:車載直流高圧電源50の出力電圧に応じた検出用コンデンサC1の充電電圧
Vc1n:負側の地絡抵抗RLnの影響を受けた検出用コンデンサC1の充電電圧
Vc1p:正側の地絡抵抗RLpの影響を受けた検出用コンデンサC1の充電電圧
RLp,RLn:各地絡抵抗の抵抗値
<Basic grounding resistance measurement operation>
Regarding the operation of the insulation state detection device 10 shown in FIG. 1, the following relational expression is basically established.
(RLp + RLn) / (RLp × RLn) = {(Vc1p) + (Vc1n)} / V0
However,
V0: Charge voltage Vc1n of the detection capacitor C1 corresponding to the output voltage of the in-vehicle DC high-voltage power supply 50: Charge voltage Vc1p of the detection capacitor C1 affected by the negative ground fault resistance RLn: Positive ground fault resistance RLp Voltage RLp, RLn of the capacitor C1 for detection affected by the resistance: resistance value of the local resistance

従って、マイクロコンピュータ11は、各状態でアナログ入力ポート(AD1)に入力される信号レベルから各充電電圧「V0」、「Vc1n」、「Vc1p」を把握し、上記関係式に基づいて地絡抵抗RLp、RLnを算出することが可能である。   Therefore, the microcomputer 11 grasps each charging voltage “V0”, “Vc1n”, “Vc1p” from the signal level inputted to the analog input port (AD1) in each state, and the ground fault resistance based on the above relational expression. RLp and RLn can be calculated.

<検出用コンデンサC1の温度特性の補償の説明>
コンデンサの印加電圧、充電電荷、および温度の関係の具体例を図5に示す。また、温度変化に対応した補償特性の具体例を図6に示す。
<Explanation of compensation of temperature characteristic of detection capacitor C1>
A specific example of the relationship between the voltage applied to the capacitor, the charge charged, and the temperature is shown in FIG. A specific example of compensation characteristics corresponding to temperature changes is shown in FIG.

セラミックコンデンサを使用する場合には、温度変化に対して例えば図5に示すように特性が変化する。すなわち、充電時間が一定の場合には、コンデンサ自体の温度(一般的には周囲温度と同等)が通常の温度(例えば20℃)よりも高い温度(80℃)になると静電容量が低下して充電電荷が減少する。また、コンデンサ自体の温度が通常の温度よりも低い温度(−30℃)になると静電容量が増大して充電電荷も増大する。   When using a ceramic capacitor, the characteristics change as shown in FIG. That is, when the charging time is constant, the capacitance decreases when the temperature of the capacitor itself (generally equivalent to the ambient temperature) becomes higher than the normal temperature (for example, 20 ° C.) (80 ° C.). Charge charge decreases. Further, when the temperature of the capacitor itself becomes lower than the normal temperature (−30 ° C.), the capacitance increases and the charge charge also increases.

このように温度に応じて特性が変動するセラミックコンデンサを絶縁状態検出装置10の検出用コンデンサC1として使用する場合には、充電電荷、すなわち電圧の計測値が温度の影響により変化するので、地絡抵抗の計測誤差の要因になる。   When a ceramic capacitor whose characteristics change in accordance with the temperature as described above is used as the detection capacitor C1 of the insulation state detection device 10, the charge charge, that is, the measured value of the voltage changes due to the influence of the temperature. It becomes a factor of resistance measurement error.

そこで、絶縁状態検出装置10は図6中に示すように温度補償の制御を行う。すなわち、温度上昇により静電容量が低下した時には検出用コンデンサC1の充電時間の長さを通常よりも短くなるように変化させ、温度低下により静電容量が増大した時には検出用コンデンサC1の充電時間の長さを通常よりも長くなるように変化させる。   Therefore, the insulation state detection apparatus 10 controls temperature compensation as shown in FIG. That is, when the capacitance decreases due to a temperature rise, the charging time of the detection capacitor C1 is changed to be shorter than usual, and when the capacitance increases due to a temperature drop, the charging time of the detection capacitor C1. The length of is changed to be longer than usual.

このような制御により、図5に示す特性のセラミックコンデンサを検出用コンデンサC1として使用する場合であっても、図6に示す特性F1のように、理想特性F0に近い状態が得られる。つまり、温度に応じて充電時間の長さを変更することにより、温度の影響を補償することができる。また、後述するように検出用コンデンサC1の直流バイアス電圧の違いに応じた別の補償を実施することにより、図6に示す特性F1よりも更に理想特性F0に近い状態を得ることができる。   By such control, even when a ceramic capacitor having the characteristics shown in FIG. 5 is used as the detection capacitor C1, a state close to the ideal characteristic F0 can be obtained as in the characteristic F1 shown in FIG. That is, the influence of temperature can be compensated by changing the length of the charging time according to the temperature. Further, by performing another compensation according to the difference in the DC bias voltage of the detection capacitor C1 as will be described later, a state closer to the ideal characteristic F0 than the characteristic F1 shown in FIG. 6 can be obtained.

<検出用コンデンサC1の温度補償に用いる定数テーブルの説明>
温度に応じた補償値を保持する定数テーブルTB1の構成例を図4に示す。図4に示した定数テーブルTB1は、複数の温度範囲のそれぞれに対応付けられた充電時間の長さの定数を保持している。
<Description of Constant Table Used for Temperature Compensation of Detection Capacitor C1>
FIG. 4 shows a configuration example of the constant table TB1 that holds a compensation value corresponding to the temperature. The constant table TB1 shown in FIG. 4 holds constants of the length of charging time associated with each of a plurality of temperature ranges.

図4に示した例では、最低の温度範囲(−A℃以下)、・・・、0〜10[℃]、10〜20[℃]、20〜30[℃]、30〜40[℃]、40〜50[℃]、・・・、最高の温度範囲(+B℃以上)のそれぞれに対応付けた充電時間の長さの定数が定数テーブルTB1に保持されている。   In the example shown in FIG. 4, the lowest temperature range (−A ° C. or lower),..., 0 to 10 [° C.], 10 to 20 [° C.], 20 to 30 [° C.], 30 to 40 [° C.] , 40 to 50 [° C.],..., Constants for the length of the charging time associated with the highest temperature range (+ B ° C. or higher) are held in the constant table TB1.

また、各温度範囲に対応付けた充電時間の長さの定数は、基準時間長(T0[sec])に対してそれぞれ所定の係数を乗算した結果として定めてある。例えば、0〜10[℃]の温度範囲の定数は基準時間長(T0)の1.2倍であり、30〜40[℃]の温度範囲の定数は基準時間長(T0)の0.9倍である。   The constant of the charging time length associated with each temperature range is determined as a result of multiplying the reference time length (T0 [sec]) by a predetermined coefficient. For example, the constant in the temperature range of 0 to 10 [° C.] is 1.2 times the reference time length (T0), and the constant in the temperature range of 30 to 40 [° C.] is 0.9 of the reference time length (T0). Is double.

つまり、20〜30[℃]の温度範囲を基準の状態に定め、この範囲よりも低い温度では充電時間を基準時間長(T0)よりも長く変更し、高い温度では充電時間を基準よりも短く変更することを意味している。   That is, the temperature range of 20-30 [° C.] is set as a reference state, the charging time is changed longer than the reference time length (T0) at a temperature lower than this range, and the charging time is shorter than the reference at a higher temperature. Means to change.

図1に示した絶縁状態検出装置10においては、図4に示したような構成の定数テーブルTB1が、マイクロコンピュータ11の内部メモリ(ROM又は不揮発性メモリ)に予め保持されている。従って、マイクロコンピュータ11はこの定数テーブルTB1を利用して温度補償のために必要な充電時間長の最適値を簡単に取得できる。   In the insulation state detection device 10 shown in FIG. 1, the constant table TB1 having the configuration shown in FIG. 4 is held in advance in an internal memory (ROM or nonvolatile memory) of the microcomputer 11. Therefore, the microcomputer 11 can easily obtain the optimum value of the charging time length necessary for temperature compensation using the constant table TB1.

<検出用コンデンサC1のDCバイアス電圧特性の補償の説明>
コンデンサの印加電圧と充電電圧との関係の具体例を図8に示す。また、図1に示した絶縁状態検出装置の動作タイミングの具体例を図3に示す。
<Description of compensation of DC bias voltage characteristic of capacitor C1 for detection>
A specific example of the relationship between the voltage applied to the capacitor and the charging voltage is shown in FIG. A specific example of the operation timing of the insulation state detection device shown in FIG. 1 is shown in FIG.

検出用コンデンサC1がセラミックコンデンサの場合には、このコンデンサの充電電荷による電圧は、例えば図8に示す特性F2のように、印加電圧の違いに応じて変化する。但し、この特性F2は検出用コンデンサC1自身のDCバイアス特性の影響を含んでおり、DCバイアス特性の影響がない場合は図8の特性F3のようになる。   When the detection capacitor C1 is a ceramic capacitor, the voltage due to the charge of the capacitor changes according to the difference in applied voltage, for example, as shown by the characteristic F2 shown in FIG. However, the characteristic F2 includes the influence of the DC bias characteristic of the detection capacitor C1 itself. When there is no influence of the DC bias characteristic, the characteristic F2 is as shown in the characteristic F3 of FIG.

すなわち、もしも検出用コンデンサC1の静電容量がDCバイアス電圧とは無関係に一定(標準値)であれば、理想的な特性F3になる。しかし、実際にはDCバイアス電圧の違いに応じて静電容量が変動するので、実際の特性F2は理想的な特性F3からずれた状態になる。しかも、このずれ量は、図8に示すように印加電圧の大小に応じて大きく変動する。   That is, if the capacitance of the detection capacitor C1 is constant (standard value) regardless of the DC bias voltage, the ideal characteristic F3 is obtained. However, since the capacitance actually varies according to the difference in the DC bias voltage, the actual characteristic F2 is deviated from the ideal characteristic F3. Moreover, the amount of deviation varies greatly depending on the magnitude of the applied voltage as shown in FIG.

地絡抵抗を計測する場合には、検出用コンデンサC1の静電容量が一定であることを前提として計算を実施するので、理想的な特性F3に対する特性F2のずれが地絡抵抗の計測誤差に繋がる。しかも、ずれ量が図8に示すように印加電圧に応じて変動するので、DCバイアス特性の影響を排除するのは容易ではない。   When measuring the ground fault resistance, the calculation is performed on the assumption that the capacitance of the detection capacitor C1 is constant. Therefore, the deviation of the characteristic F2 from the ideal characteristic F3 becomes a measurement error of the ground fault resistance. Connected. In addition, since the deviation amount varies according to the applied voltage as shown in FIG. 8, it is not easy to eliminate the influence of the DC bias characteristics.

実際には、地絡抵抗の算出に必要な電圧V0、Vc1n、Vc1pを計測するために前述の基本計測サイクルのスケジュールを実行する際に、検出用コンデンサC1の充放電により、その端子間電圧の絶対値が図3に示す|Vc|の波形のように変化する。すなわち、抵抗器R1、R2等の抵抗および検出用コンデンサC1の静電容量による時定数の関係から、検出用コンデンサC1の端子間の電圧は指数関数に従って、電圧|Vc|のように徐々に上昇し、完全に充電された状態で飽和し一定になる。   Actually, when the above-described basic measurement cycle schedule is executed in order to measure the voltages V0, Vc1n, and Vc1p necessary for the calculation of the ground fault resistance, the voltage between the terminals is increased by charging and discharging the detection capacitor C1. The absolute value changes like the waveform of | Vc | shown in FIG. That is, the voltage between the terminals of the detection capacitor C1 gradually rises to a voltage | Vc | according to an exponential function from the relationship between the resistances of the resistors R1 and R2 and the capacitance of the detection capacitor C1. It becomes saturated and constant when fully charged.

つまり、検出用コンデンサC1の静電容量が変化すれば、充電時の|Vc|の上昇カーブも変動し電圧の計測値に影響を及ぼす。また、検出用コンデンサC1を充電する過程で、図3に示す上昇カーブのように検出用コンデンサC1の端子間の電圧が変化するので、検出用コンデンサC1のDCバイアス特性の影響も各時点でそれぞれ変化する。更に、正極側電源ライン111および負極側電源ライン112から絶縁状態検出装置10に印加される高電圧の変動に伴ってDCバイアス特性の影響が変化する。   That is, if the capacitance of the detection capacitor C1 changes, the rising curve of | Vc | at the time of charging also changes and affects the measured voltage value. Further, in the process of charging the detection capacitor C1, the voltage between the terminals of the detection capacitor C1 changes as shown by the rising curve shown in FIG. 3, so that the influence of the DC bias characteristic of the detection capacitor C1 also varies at each time point. Change. Furthermore, the influence of the DC bias characteristic changes with the fluctuation of the high voltage applied to the insulation state detection device 10 from the positive power supply line 111 and the negative power supply line 112.

そこで、検出用コンデンサC1のDCバイアス特性の影響を減らすために、図3に示すような制御を実施する。すなわち、Vc1n計測区間で検出用コンデンサC1を充電する際の充電時間長Tc1nを可変とし、その直前のT0計測区間の充電時間長T1とV0計測値とに基づいて充電時間長Tc1nを自動的に調整する。また、Vc1p計測区間で検出用コンデンサC1を充電する際の充電時間長Tc1pを可変とし、その直前のT0計測区間の充電時間長T1とV0計測値とに基づいて充電時間長Tc1pを自動的に調整する。充電時間長Tc1n、Tc1pの調整量については、DCバイアス特性の影響による図8の特性F2−F3間のずれを補償できるように決定する。実際には、後述するDCバイアス電圧補償用の定数テーブルTB2を利用して調整量を決定する。   Therefore, in order to reduce the influence of the DC bias characteristic of the detection capacitor C1, control as shown in FIG. 3 is performed. That is, the charging time length Tc1n when charging the detection capacitor C1 in the Vc1n measurement section is variable, and the charging time length Tc1n is automatically set based on the charging time length T1 and the V0 measurement value in the immediately preceding T0 measurement section. adjust. Further, the charging time length Tc1p for charging the detection capacitor C1 in the Vc1p measurement section is variable, and the charging time length Tc1p is automatically set based on the charging time length T1 and the V0 measurement value in the immediately preceding T0 measurement section. adjust. The adjustment amounts of the charging time lengths Tc1n and Tc1p are determined so as to compensate for the deviation between the characteristics F2 and F3 in FIG. 8 due to the influence of the DC bias characteristics. Actually, the adjustment amount is determined using a constant table TB2 for DC bias voltage compensation described later.

例えば、T0計測区間の充電時間長T1が一定であると仮定すると、正極側電源ライン111および負極側電源ライン112から絶縁状態検出装置10に印加される高電圧の変動分や、検出用コンデンサC1のDCバイアス特性の影響がV0計測値に反映される。従って、Vc1n計測区間の充電時間長Tc1nをV0計測値に従って補正すれば、前記高電圧の変動分やDCバイアス特性の影響による特性のずれを排除した結果をVc1n計測値として得ることが可能になる。同様に、Vc1p計測区間の充電時間長Tc1pをV0計測値に従って補正すれば、前記高電圧の変動分やDCバイアス特性の影響による特性のずれを排除した結果をVc1p計測値として得ることが可能になる。   For example, assuming that the charging time length T1 of the T0 measurement section is constant, the fluctuation amount of the high voltage applied to the insulation state detection device 10 from the positive power supply line 111 and the negative power supply line 112, and the detection capacitor C1 The influence of the DC bias characteristic is reflected in the V0 measurement value. Therefore, if the charging time length Tc1n in the Vc1n measurement section is corrected according to the V0 measurement value, it is possible to obtain the result of eliminating the characteristic deviation due to the influence of the high voltage fluctuation and the DC bias characteristic as the Vc1n measurement value. . Similarly, if the charging time length Tc1p in the Vc1p measurement section is corrected according to the V0 measurement value, it is possible to obtain the result of eliminating the characteristic deviation due to the influence of the high voltage fluctuation and the DC bias characteristic as the Vc1p measurement value. Become.

なお、T0計測区間の実際の充電時間長T1は、検出用コンデンサC1の温度による特性の変動分を補正するために、図3に示すように温度に応じて自動的に調整される。   Note that the actual charging time length T1 in the T0 measurement section is automatically adjusted according to the temperature as shown in FIG. 3 in order to correct the variation in characteristics due to the temperature of the detection capacitor C1.

<検出用コンデンサC1のDCバイアス電圧補償に用いる定数テーブルの説明>
DCバイアス電圧補償用定数テーブルの構成例を図7に示す。
<Description of Constant Table Used for DC Bias Voltage Compensation of Detection Capacitor C1>
A configuration example of a constant table for DC bias voltage compensation is shown in FIG.

図7に示す定数テーブルTB2においては、検出用コンデンサC1の電圧計測値の複数の範囲のそれぞれに対応付けられた補正係数の情報が保持されている。すなわち、検出用コンデンサC1のV0計測値の所定の基準値A[V]を基準として、「A−100±25[V]」、「A−50±25[V]」、「A±25[V]」、「A+50±25[V]」、「A+100±25[V]」等の各々の範囲について、充電時間長の補正係数が保持されている。   In the constant table TB2 shown in FIG. 7, information on correction coefficients associated with each of a plurality of ranges of the voltage measurement value of the detection capacitor C1 is held. In other words, “A-100 ± 25 [V]”, “A-50 ± 25 [V]”, “A ± 25 [], based on a predetermined reference value A [V] of the V0 measurement value of the detection capacitor C1. V] ”,“ A + 50 ± 25 [V] ”,“ A + 100 ± 25 [V] ”, etc., each has a charging time length correction coefficient.

図7の定数テーブルTB2においては、例えば、検出用コンデンサC1のV0計測値の「A−50±25[V]」の範囲に対しては、充電時間長T1を「T1×1.1[sec]」に補正するための補正係数(1.1)が割り当てられている。また、検出用コンデンサC1のV0計測値の「A+100±25[V]」の範囲に対しては、充電時間長T1を「T1×0.8[sec]」に補正するための補正係数(0.8)が割り当てられている。   In the constant table TB2 of FIG. 7, for example, the charging time length T1 is set to “T1 × 1.1 [sec] for the range of“ A-50 ± 25 [V] ”of the V0 measurement value of the detection capacitor C1. ] ”Is assigned a correction coefficient (1.1). Further, for the range of “A + 100 ± 25 [V]” of the V0 measurement value of the detection capacitor C1, a correction coefficient (0 for correcting the charging time length T1 to “T1 × 0.8 [sec]” .8) is assigned.

図7の定数テーブルTB2における基準値A[V]は、例えば図8に示した特性F2、F3が一致する電圧に相当する。従って、「A±25[V]」の電圧範囲では、充電時間長を補正する必要がなく、補正係数として「1」が割り当ててある。また、V0計測値の「A−50±25[V]」の範囲では、図8のように特性F2が特性F3に対してマイナス側にずれるので、Vc1n、Vc1pの電圧を増やす方向に調整するために、「1」よりも大きい補正係数を割り当ててある。また、V0計測値の「A+100±25[V]」の範囲では、図8のように特性F2が特性F3に対してプラス側にずれるので、Vc1n、Vc1pの電圧を減らす方向に調整するために、「1」よりも小さい補正係数を割り当ててある。   The reference value A [V] in the constant table TB2 of FIG. 7 corresponds to a voltage at which the characteristics F2 and F3 shown in FIG. Therefore, in the voltage range of “A ± 25 [V]”, it is not necessary to correct the charging time length, and “1” is assigned as the correction coefficient. Further, in the range of “A−50 ± 25 [V]” of the V0 measurement value, the characteristic F2 shifts to the negative side with respect to the characteristic F3 as shown in FIG. 8, and therefore, the voltage of Vc1n and Vc1p is adjusted to increase. Therefore, a correction coefficient larger than “1” is assigned. Further, in the range of “A + 100 ± 25 [V]” of the measured value V0, the characteristic F2 shifts to the plus side with respect to the characteristic F3 as shown in FIG. 8, so that the voltages Vc1n and Vc1p are adjusted to decrease. , A correction coefficient smaller than “1” is assigned.

なお、この定数テーブルTB2は、マイクロコンピュータ11の内部メモリ(ROM又は不揮発性メモリ)上に予め保持されている。従って、マイクロコンピュータ11は、Vc1n、Vc1pの電圧計測時の検出用コンデンサC1の直流バイアス電圧の影響を排除するための最適な補正係数を定数テーブルTB2から瞬時に取得できる。従って、Vc1n計測区間を実行する際に、直前のV0計測区間で得られたV0計測値を直ちに充電時間長Tc1nに反映することができる。また、Vc1p計測区間を実行する際に、直前のV0計測区間で得られたV0計測値を直ちに充電時間長Tc1pに反映することができる。   The constant table TB2 is held in advance on the internal memory (ROM or nonvolatile memory) of the microcomputer 11. Therefore, the microcomputer 11 can instantaneously obtain an optimum correction coefficient for eliminating the influence of the DC bias voltage of the detection capacitor C1 when measuring the voltages Vc1n and Vc1p from the constant table TB2. Therefore, when the Vc1n measurement interval is executed, the V0 measurement value obtained in the immediately preceding V0 measurement interval can be immediately reflected in the charging time length Tc1n. Further, when the Vc1p measurement interval is executed, the V0 measurement value obtained in the immediately preceding V0 measurement interval can be immediately reflected in the charging time length Tc1p.

<絶縁状態検出装置10における制御動作>
<マイクロコンピュータ11の処理の内容>
図1に示した絶縁状態検出装置10の主要な制御の内容を図2に示す。すなわち、マイクロコンピュータ11が図2の処理を実行する。また、図1に示した絶縁状態検出装置の動作タイミングの具体例を図3に示す。
<Control Operation in Insulation State Detection Device 10>
<Processing contents of microcomputer 11>
FIG. 2 shows the main control contents of the insulation state detection apparatus 10 shown in FIG. That is, the microcomputer 11 executes the process of FIG. A specific example of the operation timing of the insulation state detection device shown in FIG. 1 is shown in FIG.

図2に示した制御の内容について以下に説明する。
マイクロコンピュータ11は絶縁状態検出装置10の電源がオンになるとステップS11で所定の初期化を実行した後、S12の処理に進む。
The contents of the control shown in FIG. 2 will be described below.
When the power source of the insulation state detection apparatus 10 is turned on, the microcomputer 11 performs a predetermined initialization in step S11 and then proceeds to the process of S12.

ステップS12では、マイクロコンピュータ11はサーミスタ25から出力される信号のアナログレベルを配線37を介してアナログ入力ポートAD2から入力し、デジタル情報に変換する。これにより、検出用コンデンサC1の近傍における温度の情報を把握できる。   In step S12, the microcomputer 11 inputs the analog level of the signal output from the thermistor 25 from the analog input port AD2 via the wiring 37 and converts it into digital information. Thereby, the temperature information in the vicinity of the detection capacitor C1 can be grasped.

ステップS13では、マイクロコンピュータ11は、温度計測値に応じた検出用コンデンサC1の充電時間の補正係数を図4に示した定数テーブルTB1から取得し、充電時間長T1を決定する。例えば、温度が35[℃]の場合には定数テーブルTB1から補正係数として(0.9)の値を取得し、充電時間長T1を(T0×0.9)に決定する。なお、基準時間長T0は定数である。   In step S13, the microcomputer 11 obtains the correction coefficient for the charging time of the detection capacitor C1 according to the temperature measurement value from the constant table TB1 shown in FIG. 4, and determines the charging time length T1. For example, when the temperature is 35 [° C.], a value of (0.9) is acquired from the constant table TB1 as a correction coefficient, and the charging time length T1 is determined to be (T0 × 0.9). The reference time length T0 is a constant.

ステップS14では、マイクロコンピュータ11は基本計測サイクルのスケジュールを実行し、V0、Vc1n、Vc1pの各計測値を取得する。つまり、図9に示すようにスイッチング素子S1〜S4を制御して、図3に示す「V0計測区間」、「Vc1n計測区間」、「Vc1p計測区間」で、V0、Vc1n、Vc1pの各電圧値をそれぞれ計測して取得する。   In step S14, the microcomputer 11 executes the schedule of the basic measurement cycle, and acquires each measurement value of V0, Vc1n, and Vc1p. In other words, the switching elements S1 to S4 are controlled as shown in FIG. Measure and acquire each.

この場合、検出用コンデンサC1の端子間に現れる電圧の絶対値は、例えば図3に示す|Vc|のような波形になる。「V0計測区間」で検出用コンデンサC1の充電を開始してから電圧を計測するタイミングまでの時間長(T1)が、ステップS13で決定された充電時間長T1に相当する。   In this case, the absolute value of the voltage appearing between the terminals of the detection capacitor C1 has a waveform such as | Vc | shown in FIG. The time length (T1) from the start of charging of the detection capacitor C1 in the “V0 measurement section” to the timing of measuring the voltage corresponds to the charging time length T1 determined in step S13.

また、「Vc1n計測区間」の充電時間長Tc1nおよび「Vc1p計測区間」の充電時間長Tc1pは、それぞれ充電時間長T1を基準として決定される。従って、実際に各電圧(V0、Vc1n、Vc1p)を計測するタイミングは、検出用コンデンサC1の温度に応じて自動的に調整される。   The charging time length Tc1n of the “Vc1n measurement section” and the charging time length Tc1p of the “Vc1p measurement section” are determined based on the charging time length T1. Therefore, the timing for actually measuring each voltage (V0, Vc1n, Vc1p) is automatically adjusted according to the temperature of the detection capacitor C1.

また、マイクロコンピュータ11は、ステップS14で基本計測サイクルのスケジュールを実行する時には、同時に図2に示す各ステップS21〜S26の処理も並行して実行する。S21〜S26の処理については後で説明する。   Further, when executing the basic measurement cycle schedule in step S14, the microcomputer 11 simultaneously executes the processes of steps S21 to S26 shown in FIG. The processing of S21 to S26 will be described later.

ステップS15では、マイクロコンピュータ11は、S14で取得した各電圧(V0、Vc1n、Vc1p)の計測値と所定の計算式とに基づいて地絡抵抗の抵抗値RLを算出する。   In step S15, the microcomputer 11 calculates the resistance value RL of the ground fault resistance based on the measured value of each voltage (V0, Vc1n, Vc1p) acquired in S14 and a predetermined calculation formula.

ステップS16では、マイクロコンピュータ11はS15で取得した地絡抵抗の抵抗値RLを事前に定めた地絡抵抗警報値(下限値)RLrefと比較する。「RL<RLref」の条件を満たす場合はS17に進み、条件を満たさない場合はS18に進む。   In step S16, the microcomputer 11 compares the resistance value RL of the ground fault resistance acquired in S15 with a predetermined ground fault resistance alarm value (lower limit value) RLref. If the condition “RL <RLref” is satisfied, the process proceeds to S17. If the condition is not satisfied, the process proceeds to S18.

ステップS17では、マイクロコンピュータ11は絶縁状態検出装置10が検出した地絡抵抗の抵抗値RLが地絡抵抗警報値RLref未満なので、地絡抵抗の警報を出力端子21に出力する。   In step S <b> 17, the microcomputer 11 outputs a ground fault resistance alarm to the output terminal 21 because the resistance value RL of the ground fault resistance detected by the insulation state detection device 10 is less than the ground fault resistance alarm value RLref.

ステップS18では、マイクロコンピュータ11はS15で取得した地絡抵抗の抵抗値RLを表す情報を出力端子21に出力する。   In step S18, the microcomputer 11 outputs information indicating the resistance value RL of the ground fault resistance acquired in S15 to the output terminal 21.

次に、図2に示す各ステップS21〜S26について説明する。
ステップS21では、マイクロコンピュータ11は、図3に示す各「V0計測区間」で最新の電圧V0の計測が完了したタイミングか否かを識別する。すなわち、電圧V0の計測が完了したタイミングになると、S21からS22の処理に進む。
Next, steps S21 to S26 shown in FIG. 2 will be described.
In step S21, the microcomputer 11 identifies whether or not it is the timing when the measurement of the latest voltage V0 is completed in each “V0 measurement section” shown in FIG. That is, when the measurement of the voltage V0 is completed, the process proceeds from S21 to S22.

ステップS22では、マイクロコンピュータ11は、直前に取得した最新のV0計測値に基づき、図7に示す定数テーブルTB2からDCバイアス電圧補償用の補正係数を取得し、充電時間長T2を決定する。   In step S22, the microcomputer 11 acquires a DC bias voltage compensation correction coefficient from the constant table TB2 shown in FIG. 7 based on the latest V0 measurement value acquired immediately before, and determines the charging time length T2.

ステップS23では、マイクロコンピュータ11は、図3に示す「Vc1n計測区間」に該当するタイミングか否かを識別する。すなわち、「Vc1n計測区間」を実行する時に次のS24の処理に進む。   In step S23, the microcomputer 11 identifies whether or not it is the timing corresponding to the “Vc1n measurement section” shown in FIG. That is, when the “Vc1n measurement section” is executed, the process proceeds to the next step S24.

ステップS24では、マイクロコンピュータ11は、S22の処理により直前に決定した最新の充電時間長T2を当区間の充電時間長Tc1nに決定する。   In step S24, the microcomputer 11 determines the latest charging time length T2 determined immediately before by the processing of S22 as the charging time length Tc1n of this section.

ステップS25では、マイクロコンピュータ11は、図3に示す「Vc1p計測区間」に該当するタイミングか否かを識別する。すなわち、「Vc1p計測区間」を実行する時に次のS26の処理に進む。   In step S25, the microcomputer 11 identifies whether or not the timing corresponds to the “Vc1p measurement section” shown in FIG. That is, when the “Vc1p measurement section” is executed, the process proceeds to the next step S26.

ステップS26では、マイクロコンピュータ11は、S22の処理により直前に決定した最新の充電時間長T2を当区間の充電時間長Tc1pに決定する。   In step S26, the microcomputer 11 determines the latest charging time length T2 determined immediately before by the processing of S22 as the charging time length Tc1p of the current section.

従って、図2に示した処理をマイクロコンピュータ11が実行することにより、図3に示すような動作が実現する。すなわち、図3に示す「Vc1n計測区間」を実行する時の検出用コンデンサC1の充電時間長Tc1nは、直前の「V0計測区間」で得られたV0計測値と、定数テーブルTB2とに基づいて取得できる補正係数を利用して自動的に調整される。また、図3に示す「Vc1p計測区間」を実行する時の検出用コンデンサC1の充電時間長Tc1pは、直前の「V0計測区間」で得られたV0計測値と、定数テーブルTB2とに基づいて取得できる補正係数を利用して自動的に調整される。   Therefore, when the microcomputer 11 executes the process shown in FIG. 2, the operation shown in FIG. 3 is realized. That is, the charging time length Tc1n of the detection capacitor C1 when executing the “Vc1n measurement section” shown in FIG. 3 is based on the V0 measurement value obtained in the immediately preceding “V0 measurement section” and the constant table TB2. It is automatically adjusted using a correction factor that can be acquired. The charging time length Tc1p of the detection capacitor C1 when executing the “Vc1p measurement section” shown in FIG. 3 is based on the V0 measurement value obtained in the immediately preceding “V0 measurement section” and the constant table TB2. It is automatically adjusted using a correction factor that can be acquired.

図8に示すように、検出用コンデンサC1のDCバイアス特性の影響は、印加電圧の大小に応じて変動する。この印加電圧の大きさを「V0計測区間」のV0計測値として検出している。このV0計測値と定数テーブルTB2とに基づいて適切な補正係数を取得し、充電時間長Tc1n、Tc1pを調整することにより、DCバイアス特性の影響を排除することができる。また、「Vc1n計測区間」、「Vc1p計測区間」の直前に検出されたV0計測値を利用して補正係数を取得するので、リアルタイムで充電時間長Tc1n、Tc1pを調整することができる。従って、車載直流高圧電源50から出力される高電圧が変動する場合であっても、現在の電圧(V0)に基づいて適切な補正を実施でき、地絡抵抗の計測精度が向上する。   As shown in FIG. 8, the influence of the DC bias characteristic of the detection capacitor C1 varies depending on the magnitude of the applied voltage. The magnitude of the applied voltage is detected as a V0 measurement value in the “V0 measurement section”. By acquiring an appropriate correction coefficient based on the V0 measurement value and the constant table TB2 and adjusting the charging time lengths Tc1n and Tc1p, the influence of the DC bias characteristic can be eliminated. Further, since the correction coefficient is acquired using the V0 measurement value detected immediately before the “Vc1n measurement interval” and the “Vc1p measurement interval”, the charging time lengths Tc1n and Tc1p can be adjusted in real time. Therefore, even when the high voltage output from the in-vehicle DC high voltage power supply 50 fluctuates, appropriate correction can be performed based on the current voltage (V0), and the measurement accuracy of the ground fault resistance is improved.

なお、図2には示されていないが、各ステップS14〜S26を実行している途中で、一定の時間を経過する毎にステップS12、S13を再び実行することもできる。これにより、温度の経時変化の影響も補償できる。   Although not shown in FIG. 2, steps S12 and S13 can be executed again every time a predetermined time elapses while steps S14 to S26 are being executed. Thereby, the influence of the temperature change with time can also be compensated.

図2に示したような制御を実施することにより、次のような利点が得られる。
(1)検出用コンデンサC1としてセラミックコンデンサを採用した場合であっても、地絡抵抗の検出精度の向上が期待できる。
(2)適切な補正を実施することにより、相対値だけでなく絶対値としての電圧の検出精度も向上できる。従って、地絡抵抗を高精度で検出できる。
(3)検出用コンデンサC1の充電時間長(T1、Tc1n、Tc1p)を自動調整するので、充電電荷が少なめになる条件下で電荷量を増やすように補正することができる。これにより、より低電圧域、高抵抗域での計測が可能になる。故障判定用の閾値等を引き上げてノイズマージンを向上させることが可能になる。また、充電電荷が多めになる条件下で電荷量を減らすように補正することができる。これにより、抵抗器R3、R4、R5により構成される分圧回路の分圧比を引き上げ、A/D変換入力のダイナミックレンジをより有効に活用可能になる。
By performing the control as shown in FIG. 2, the following advantages can be obtained.
(1) Even when a ceramic capacitor is employed as the detection capacitor C1, improvement in detection accuracy of the ground fault resistance can be expected.
(2) By performing appropriate correction, it is possible to improve not only the relative value but also the voltage detection accuracy as an absolute value. Therefore, the ground fault resistance can be detected with high accuracy.
(3) Since the charging time length (T1, Tc1n, Tc1p) of the detection capacitor C1 is automatically adjusted, correction can be made to increase the charge amount under the condition that the charged charge is small. Thereby, measurement in a lower voltage region and a higher resistance region becomes possible. The noise margin can be improved by raising the threshold value for failure determination. Moreover, it can correct | amend so that the amount of electric charges may be reduced on the conditions in which charging charge is large. As a result, the voltage dividing ratio of the voltage dividing circuit constituted by the resistors R3, R4, and R5 can be increased, and the dynamic range of the A / D conversion input can be utilized more effectively.

なお、図1に示した絶縁状態検出装置10の詳細な回路構成については、例えば特許文献3に開示されているように、様々な変形が考えられる。細部の回路構成については必要に応じて変更すれば良い。   In addition, about the detailed circuit structure of the insulation state detection apparatus 10 shown in FIG. 1, various deformation | transformation can be considered as disclosed by patent document 3, for example. What is necessary is just to change about a detailed circuit structure as needed.

<補足説明>
(1) 図1に示した絶縁状態検出装置(10)は、所定の車載高圧直流電源(50)出力の正極側電源ライン(111)及び負極側電源ライン(112)とそれぞれ接続される正極側入力端子(13)及び負極側入力端子(14)と、接地電極(15)とを有し、フライングキャパシタ(C1)の充電電圧に基づいて前記正極側電源ライン及び負極側電源ラインと前記接地電極との間の絶縁状態を地絡抵抗として把握する。また、前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受けない第1の通電経路(V0計測区間の通電経路)を介して充電した時に得られる第1の電圧計測値(V0)と、前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受ける第2の通電経路(Vc1n計測区間又はVc1p計測区間の通電経路)を介して充電した時に得られる第2の電圧計測値(Vc1n、Vc1p)とをそれぞれ計測する充電電圧計測部(S14)と、前記充電電圧計測部が計測した前記第1の電圧計測値および前記第2の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する地絡抵抗値算出部(S15)と、前記第2の電圧計測値を計測するための前記フライングキャパシタの充電時間長(Tc1n、Tc1p)を可変とし、前記第2の電圧計測値を計測する前に得られた前記第1の電圧計測値(V0)を、前記充電時間長に自動的に反映する充電時間長制御部(S21〜S26)とを備えている。
<Supplementary explanation>
(1) The insulation state detection device (10) shown in FIG. 1 is connected to the positive power supply line (111) and the negative power supply line (112) of a predetermined on-vehicle high-voltage DC power supply (50), respectively. An input terminal (13), a negative electrode side input terminal (14), and a ground electrode (15), and based on the charging voltage of the flying capacitor (C1), the positive electrode side power line, the negative electrode side power line, and the ground electrode Grasping the insulation state between them as ground fault resistance. In addition, a first voltage measurement value (V0) obtained when the flying capacitor is charged through a first energization path (energization path of the V0 measurement section) that is not affected by the ground fault resistance, and the flying capacitor Are measured through the second energization path (Vc1n measurement section or the energization path of the Vc1p measurement section) that is affected by the ground fault resistance, respectively, and second voltage measurement values (Vc1n, Vc1p) obtained when the battery is charged. A charging voltage measurement unit (S14) and a ground fault resistance value calculation unit that calculates the value of the ground fault resistance based on the first voltage measurement value and the second voltage measurement value measured by the charging voltage measurement unit. (S15) and before changing the charging time length (Tc1n, Tc1p) of the flying capacitor for measuring the second voltage measurement value and measuring the second voltage measurement value Was the first voltage measured value (V0), and includes automatic charging time length control unit that reflects the (S21 to S26) in the charging time length.

(2) また、前記充電時間長制御部は、図7に示すように複数の電圧範囲のそれぞれと、前記充電時間長と関連のある係数の情報とを対応付けて保持する定数テーブル(TB2)を有し、前記充電電圧計測部が検出した前記第1の電圧計測値に基づき、前記定数テーブルを利用して、前記第2の電圧計測値を計測する際の前記充電時間長を自動的に補正する(S22)。   (2) Further, as shown in FIG. 7, the charging time length control unit associates and holds each of a plurality of voltage ranges and information on coefficients related to the charging time length (TB2). And the charging time length when measuring the second voltage measurement value is automatically calculated using the constant table based on the first voltage measurement value detected by the charging voltage measurement unit. Correction is performed (S22).

(3) また、前記フライングキャパシタの近傍における温度を検出する温度検出部(25)と、前記温度検出部が検出した温度のパラメータを、前記フライングキャパシタの充電時間長に反映する温度補償制御部(S12、S13)とを更に備えている。   (3) Further, a temperature detection unit (25) that detects a temperature in the vicinity of the flying capacitor, and a temperature compensation control unit that reflects the temperature parameter detected by the temperature detection unit in the charging time length of the flying capacitor ( S12, S13).

(4) また、前記温度補償制御部は、複数の温度範囲のそれぞれと、前記フライングキャパシタを充電する時間の長さに相当する係数の情報とを対応付けて保持する温度補償テーブル(TB1)を有し、前記温度検出部が検出した温度に基づき、前記温度補償テーブルを利用して、前記充電時間長を自動的に補正する(S13)。   (4) Further, the temperature compensation control unit has a temperature compensation table (TB1) that holds each of the plurality of temperature ranges in association with information on a coefficient corresponding to a length of time for charging the flying capacitor. And the charging time length is automatically corrected using the temperature compensation table based on the temperature detected by the temperature detector (S13).

10 絶縁状態検出装置
11 マイクロコンピュータ
13 正極側入力端子
14 負極側入力端子
15 接地電極
20 入力回路
21 出力端子
25 サーミスタ
31〜37 配線
50 車載直流高圧電源
101,102 Yコンデンサ
103 接地電極
111 正極側電源ライン
112 負極側電源ライン
C1 検出用コンデンサ(フライングキャパシタ)
D1,D2,D3 ダイオード
R1,R2,R3,R4,R5 抵抗器
RLp,RLn 地絡抵抗
S1,S2,S3,S4 スイッチング素子
SWx 操作スイッチ
TB1 定数テーブル(温度補償用)
TB2 定数テーブル(DCバイアス電圧補償用)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulation state detection apparatus 11 Microcomputer 13 Positive electrode side input terminal 14 Negative electrode side input terminal 15 Ground electrode 20 Input circuit 21 Output terminal 25 Thermistor 31-37 Wiring 50 In-vehicle DC high voltage power supply 101, 102 Y capacitor 103 Ground electrode 111 Positive electrode side power supply Line 112 Negative power supply line C1 Capacitor for detection (flying capacitor)
D1, D2, D3 Diode R1, R2, R3, R4, R5 Resistor RLp, RLn Ground fault resistance S1, S2, S3, S4 Switching element SWx Operation switch TB1 Constant table (for temperature compensation)
TB2 constant table (for DC bias voltage compensation)

Claims (4)

所定の高圧直流電源出力の正極側電源ライン及び負極側電源ラインとそれぞれ接続される正極側入力端子及び負極側入力端子と、接地電極とを有し、フライングキャパシタの充電電圧に基づいて前記正極側電源ライン及び負極側電源ラインと前記接地電極との間の絶縁状態を地絡抵抗として把握する絶縁状態検出装置であって、
前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受けない第1の通電経路を介して充電した時に得られる第1の電圧計測値と、前記フライングキャパシタを前記地絡抵抗の影響を受ける第2の通電経路を介して充電した時に得られる第2の電圧計測値とをそれぞれ計測する充電電圧計測部と、
前記充電電圧計測部が計測した前記第1の電圧計測値および前記第2の電圧計測値に基づいて前記地絡抵抗の値を算出する地絡抵抗値算出部と、
前記第2の電圧計測値を計測するための前記フライングキャパシタの充電時間長を可変とし、前記第2の電圧計測値を計測する前に得られた前記第1の電圧計測値を、前記充電時間長に自動的に反映する充電時間長制御部と、
を備えることを特徴とする絶縁状態検出装置。
A positive-side input terminal and a negative-side input terminal connected to a positive-side power line and a negative-side power line of a predetermined high-voltage DC power output, respectively, and a ground electrode, and the positive-side based on the charging voltage of the flying capacitor An insulation state detection device for grasping an insulation state between a power line and a negative side power line and the ground electrode as a ground fault resistance,
A first voltage measurement value obtained when the flying capacitor is charged through a first energization path not affected by the ground fault resistance, and a second energization affected by the ground fault resistance. A charging voltage measuring unit for measuring each of the second voltage measurement values obtained when charging via the path;
A ground fault resistance value calculation unit that calculates a value of the ground fault resistance based on the first voltage measurement value and the second voltage measurement value measured by the charging voltage measurement unit;
The charging time length of the flying capacitor for measuring the second voltage measurement value is variable, and the first voltage measurement value obtained before measuring the second voltage measurement value is used as the charge time. A charging time length control unit that automatically reflects the length,
An insulation state detection device comprising:
前記充電時間長制御部は、複数の電圧範囲のそれぞれと、前記充電時間長と関連のある係数の情報とを対応付けて保持する定数テーブルを有し、前記充電電圧計測部が検出した前記第1の電圧計測値に基づき、前記定数テーブルを利用して、前記第2の電圧計測値を計測する際の前記充電時間長を自動的に補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の絶縁状態検出装置。
The charging time length control unit has a constant table that associates and holds each of a plurality of voltage ranges and information on a coefficient related to the charging time length, and the charging voltage measurement unit detects the first 2. The insulation according to claim 1, wherein the charging time length when the second voltage measurement value is measured is automatically corrected based on the voltage measurement value of 1 using the constant table. State detection device.
前記フライングキャパシタの近傍における温度を検出する温度検出部と、
前記温度検出部が検出した温度のパラメータを、前記フライングキャパシタの充電時間長に反映する温度補償制御部と、
を更に備えることを特徴とする請求項1に記載の絶縁状態検出装置。
A temperature detector for detecting a temperature in the vicinity of the flying capacitor;
A temperature compensation controller that reflects the temperature parameter detected by the temperature detector in the charging time length of the flying capacitor;
The insulation state detection device according to claim 1, further comprising:
前記温度補償制御部は、複数の温度範囲のそれぞれと、前記フライングキャパシタを充電する時間の長さに相当する係数の情報とを対応付けて保持する温度補償テーブルを有し、前記温度検出部が検出した温度に基づき、前記温度補償テーブルを利用して、前記充電時間長を自動的に補正する
ことを特徴とする請求項3に記載の絶縁状態検出装置。
The temperature compensation control unit includes a temperature compensation table that holds each of a plurality of temperature ranges in association with information on a coefficient corresponding to a length of time for charging the flying capacitor, and the temperature detection unit The insulation state detection device according to claim 3, wherein the charging time length is automatically corrected based on the detected temperature using the temperature compensation table.
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