JP6438729B2 - Insulation performance diagnostic device and method of setting capacitance value of pseudo capacitor - Google Patents
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Description
本発明は、車両用対地絶縁回路の絶縁性能診断装置およびその絶縁性能診断装置に使用する疑似キャパシタの容量値の設定方法に関する。
The present invention relates to a method of setting the capacitance value of the pseudo capacitor used in the insulation performance diagnostic apparatus and its insulation performance diagnostic apparatus for a vehicle ground isolation circuit.
電気自動車(EV)やハイブリッド自動車(HEV)などでは、モータ駆動などを目的として高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。また、より安定した駆動力を得るために、高電圧バッテリに昇圧回路を組み合わせて、更なる高電圧を取り扱っている車両も多い。このような高電圧バッテリは、安全性確保の観点から車両接地に対する絶縁性を確保するため、高電圧バッテリと車両グランドの間に発生する漏電を検出することは非常に重要である。 In an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), and the like, a battery having a high voltage and a large capacity is mounted for the purpose of driving a motor. In addition, in order to obtain a more stable driving force, many vehicles handle a higher voltage by combining a booster circuit with a high voltage battery. Since such a high-voltage battery ensures insulation against vehicle grounding from the viewpoint of ensuring safety, it is very important to detect a leakage occurring between the high-voltage battery and the vehicle ground.
絶縁性能診断装置として、車両用対地絶縁回路の低電圧側のノードに、発振器からカップリングキャパシタを通じて交流やパルスの電圧を印加し、前記ノードの対地絶縁抵抗の低下による電圧低下を各フィルタを通じて検出することで、対地絶縁抵抗が漏電状態にあるか否かを判定するものが提案されている(例えば、特許文献1)。 As an insulation performance diagnostic device, AC or pulse voltage is applied from the oscillator to the low voltage side node of the vehicle ground insulation circuit through the coupling capacitor, and the voltage drop due to the drop in ground insulation resistance of the node is detected through each filter. Thus, it has been proposed to determine whether the ground insulation resistance is in a leakage state (for example, Patent Document 1).
この絶縁性能診断装置は、カップリングキャパシタにより、対地絶縁抵抗の検出回路系を車両用対地絶縁回路から直流的に分離することができるので、検出回路で検出した出力電圧を、通常の対地電源電圧で作動する制御部で処理することができ、回路構成を簡素化することができ、安全性にも優れるという利点がある。 In this insulation performance diagnostic device, the detection circuit system for ground insulation resistance can be DC-isolated from the ground insulation circuit for vehicles by a coupling capacitor, so that the output voltage detected by the detection circuit can be converted to the normal ground power supply voltage. Can be processed by a control unit that operates in the above-described manner, so that the circuit configuration can be simplified and the safety is excellent.
しかしながら、上記の絶縁性能診断装置においては、対地絶縁抵抗の構成によっては、漏電検出の難易度が高くなる。たとえば、対地絶縁抵抗に並列に寄生キャパシタが付加されている場合には、その寄生キャパシタの容量値と前記電圧の周波数によっては、寄生キャパシタのインピーダンスが低下し、その結果、対地絶縁抵抗と前記寄生キャパシタの合成インピーダンスが、対地絶縁抵抗が漏電状態にあるか否かを判定する判定しきい値よりも低下し、対地絶縁抵抗が漏電状態にないにもかかわらず漏電状態にあると誤判定してしまう問題があった。 However, in the above-described insulation performance diagnostic device, the difficulty of detecting leakage increases depending on the configuration of the ground insulation resistance. For example, when a parasitic capacitor is added in parallel to the ground insulation resistance, the impedance of the parasitic capacitor decreases depending on the capacitance value of the parasitic capacitor and the frequency of the voltage, and as a result, the ground insulation resistance and the parasitic resistance are reduced. The composite impedance of the capacitor falls below the threshold value for determining whether the ground insulation resistance is in a leakage state, and erroneously determines that the ground insulation resistance is in a leakage state even though the ground insulation resistance is not in a leakage state. There was a problem.
車両用対地絶縁回路と車両接地との間に寄生する寄生キャパシタは、車両の形状や高電圧バッテリの接続状態などに応じて異なり、さらに電気自動車やハイブリッド自動車などの機能の進歩とともにECU(電子制御ユニット)や各種保護回路の数が増えているので、前記寄生キャパシタは必然的に大きくなるため、この問題は重大である。 Parasitic capacitors parasitic between the vehicle ground insulation circuit and the vehicle grounding vary depending on the shape of the vehicle, the connection state of the high-voltage battery, etc. Further, with the advancement of functions such as electric vehicles and hybrid vehicles, electronic control (ECU) As the number of units) and various protection circuits increases, the parasitic capacitor inevitably increases, so this problem is serious.
本発明は上記問題点を解消し、寄生キャパシタに影響をうけることなく、対地絶縁抵抗が漏電状態にあるか否かの判定が高精度に行われるようにした絶縁性能診断装置、およびその絶縁性能診断装置に使用する疑似キャパシタの容量値の設定方法を提供することを目的としている。
The present invention solves the above-described problems, and provides an insulation performance diagnostic device that can determine whether or not the ground insulation resistance is in a leakage state without affecting the parasitic capacitor, and the insulation performance thereof and its object is to provide a method of setting the capacitance value of the pseudo capacitors for use in diagnostic devices.
上記目的を達成するために、請求項1にかかる発明は、寄生キャパシタが並列接続される対地絶縁抵抗を有する対地絶縁抵抗回路により、車両用対地絶縁回路を接地としての車体に対して絶縁する際の、前記対地絶縁抵抗回路の絶縁性能診断を行う絶縁性能診断装置において、前記車両用対地絶縁回路と前記対地絶縁抵抗回路とが共通接続される第1のノードに一端が接続されたカップリングキャパシタと、該カップリングキャパシタの他端である第2のノードに一端が接続される第1の分圧抵抗と、疑似キャパシタと疑似絶縁抵抗が並列接続され一端が接地に接続された疑似絶縁抵抗回路と、前記疑似絶縁抵抗回路の他端である第3のノードに一端が接続される第2の分圧抵抗と、前記第1の分圧抵抗の他端および第2の分圧抵抗の他端に交流又はパルスの電圧を入力させる発振回路と、前記第2のノードに現れる第1の信号電圧の振幅と前記第3のノードに現れる第2の信号電圧の振幅の差分に相当する振幅の出力電圧を出力する検出回路と、前記検出回路の前記出力電圧の振幅の大きさが第1の判定しきい値を下回るときに前記対地絶縁抵抗回路の対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定する第1の判定手段を有する制御部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a ground insulation resistance circuit having a ground insulation resistance to which a parasitic capacitor is connected in parallel. In the insulation performance diagnosis apparatus for diagnosing insulation performance of the ground insulation resistance circuit, a coupling capacitor having one end connected to a first node where the ground insulation circuit for a vehicle and the ground insulation resistance circuit are commonly connected If, pseudo- first voltage dividing resistors having one end to a second node which is the other end of the coupling capacitor is connected, it is connected pseudo insulation resistance and pseudo capacitors parallel end connected to ground An insulation resistance circuit; a second voltage dividing resistor having one end connected to a third node which is the other end of the pseudo insulation resistance circuit; the other end of the first voltage dividing resistor and a second voltage dividing resistor On the other end of And an output circuit having an amplitude corresponding to the difference between the amplitude of the first signal voltage appearing at the second node and the amplitude of the second signal voltage appearing at the third node. When the magnitude of the amplitude of the output voltage of the detection circuit falls below a first determination threshold value, it is determined that the ground insulation resistance of the ground insulation resistance circuit is in a leakage state And a control unit having first determination means.
請求項2にかかる発明は、請求項1に記載の絶縁性能診断装置において、前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似絶縁抵抗の抵抗値は、前記対地絶縁抵抗回路の前記対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定される抵抗値よりも小さい抵抗値に設定され、前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似キャパシタの容量値は、前記対地絶縁抵抗回路の前記寄生キャパシタの容量値相当に設定されている、ことを特徴とする。
The invention according to
請求項3にかかる発明は、請求項1又は2に記載の絶縁性能診断装置において、
前記制御部は、前記検出回路から出力する前記出力電圧の位相と前記発振回路から出力する前記交流又はパルスの電圧の位相との差分が第2の判定しきい値より大きいときに前記対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定する第2の判定手段とを備え、前記第2の判定手段が漏電状態になっていると判定したときの当該判定結果を、前記第1の判定手段の判定結果よりも優先させることを特徴とする。
The invention according to
The control unit is configured to detect the ground insulation resistance when a difference between a phase of the output voltage output from the detection circuit and a phase of the AC or pulse voltage output from the oscillation circuit is larger than a second determination threshold value. And a second determination unit that determines that the second determination unit is in a leakage state. The determination result obtained when the second determination unit is determined to be in a leakage state is determined by the first determination unit. It is characterized by giving priority over results.
請求項4にかかる発明は、請求項1、2又は3に記載の絶縁性能診断装置において、前記第2のノードと前記検出回路との間に挿入された、前記交流又はパルスの電圧の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、前記検出回路と前記制御部の前記第1の判定手段との間に挿入された、高周波成分を除去するローパスフィルタと、をさらに備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the insulation performance diagnostic device according to the first, second, or third aspect, the frequency component of the AC or pulse voltage inserted between the second node and the detection circuit. And a low-pass filter that is inserted between the detection circuit and the first determination unit of the control unit and that removes high-frequency components.
請求項5にかかる発明は、請求項1、2、3又は4に記載の絶縁性能診断装置において、前記制御部は、前記交流又はパルスの電圧の振幅を、前記絶縁性能診断装置の通常動作時の正規の振幅と、前記絶縁性能診断装置の正常動作確認用の前記正規の振幅より小さい振幅とで切り替えて出力する電圧振幅切替手段を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the insulation performance diagnostic device according to the first, second, third, or fourth aspect, the control unit determines an amplitude of the AC or pulse voltage during a normal operation of the insulation performance diagnostic device. Voltage amplitude switching means for switching and outputting between the normal amplitude and the amplitude smaller than the normal amplitude for normal operation confirmation of the insulation performance diagnostic device.
請求項6にかかる発明は、請求項1、2、3又は4に記載の絶縁性能診断装置において、 前記絶縁性能診断装置の正常動作確認時に前記制御部により制御されることより、前記第1の信号電圧の振幅を、前記対地絶縁抵抗回路のインピーダンスに無関係に、前記対地絶縁抵抗回路の前記対地絶縁抵抗が漏電状態にあるとされるときの振幅相当に設定する第1のテスト回路を備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the insulation performance diagnostic device according to the first, second, third, or fourth aspect, the first control unit is controlled by the control unit when confirming normal operation of the insulation performance diagnostic device. A first test circuit configured to set the amplitude of the signal voltage to be equivalent to the amplitude when the ground insulation resistance of the ground insulation resistance circuit is assumed to be in a leakage state regardless of the impedance of the ground insulation resistance circuit; It is characterized by.
請求項7にかかる発明は、請求項1、2、3又は4に記載の絶縁性能診断装置において、前記絶縁性能診断装置の正常動作確認時に前記制御部により制御されることにより、前記第2の信号電圧の振幅を前記絶縁性能診断装置の通常動作時の振幅よりも高くする第2のテスト回路を備えることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the insulation performance diagnostic device according to the first, second, third, or fourth aspect, the second control unit is controlled by the control unit when a normal operation of the insulation performance diagnostic device is confirmed. A second test circuit is provided that makes the amplitude of the signal voltage higher than the amplitude during normal operation of the insulation performance diagnostic device.
請求項8にかかる発明の絶縁性能診断装置の疑似キャパシタの設定方法は、請求項1乃至7のいずれか1つに記載の絶縁性能診断装置の前記対地絶縁抵抗回路に並列に抵抗値が既知の既知抵抗を接続し、前記疑似絶縁抵抗回路の疑似キャパシタの容量値を変更し、該変更により前記検出回路の前記出力電圧の振幅が最低値を示したときの容量値を前記疑似キャパシタの容量値に設定することを特徴とする。
Pseudo setting of the capacitor insulation performance diagnostic device of the invention according to claim 8, the resistance in parallel with the ground insulation resistance circuit insulation performance diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7 is known of connecting a known resistance, the change of the capacitance value of the capacitor pseudo- pseudo insulation resistance circuit, the pseudo-capacitor capacitance value when the amplitude of the output voltage of the detecting circuit shown the lowest value by the change It is set to a capacitance value.
請求項9にかかる発明は、請求項8に記載の絶縁性能診断装置の疑似キャパシタの設定方法において、前記既知抵抗の抵抗値を、前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似絶縁抵抗の抵抗値と同じ抵抗値に設定することを特徴とする。
The invention according to claim 9, in pseudo setting of the capacitor insulation performance diagnostic apparatus according to claim 8, the resistance value of the known resistance, the same as the resistance value of the pseudo insulation resistance of the pseudo insulation resistance circuit A resistance value is set.
本発明の絶縁性能診断装置によれば、対地絶縁抵抗回路の対地絶縁抵抗に並列に付加される寄生キャパシタの影響を、疑似絶縁抵抗回路の疑似絶縁抵抗に並列接続される疑似キャパシタによってキャンセルすることができるので、対地絶縁抵抗回路の寄生キャパシタの影響を受けることなく、対地絶縁抵抗回路の対地絶縁抵抗が漏電状態になっているか否かを判定することができる。
According to insulation performance diagnostic apparatus of the present invention, canceled by pseudo capacitors the influence of the parasitic capacitor is added in parallel to the ground insulation resistance of the ground insulation resistance circuit, connected in parallel with pseudo insulation resistance of the pseudo insulation resistance circuit Therefore, it is possible to determine whether or not the ground insulation resistance of the ground insulation resistance circuit is in a leakage state without being affected by the parasitic capacitor of the ground insulation resistance circuit.
また、本発明の絶縁性能診断装置の疑似キャパシタの設定方法によれば、疑似絶縁抵抗回路の疑似キャパシタの容量値を、対地絶縁抵抗回路の寄生キャパシタに対応した容量値に正確に設定することができるので、疑似キャパシタによる寄生キャパシタのキャンセルを正確に行うことでき、絶縁性能診断装置による診断を正確に実施することができる。
Further, according to the pseudo setting of the capacitor insulation performance diagnostic apparatus of the present invention, the capacitance value of the pseudo capacitor pseudo insulation resistance circuit, to accurately set the capacitance value corresponding to the parasitic capacitor of the ground insulation resistance circuit Therefore, the parasitic capacitor can be canceled by the pseudo capacitor accurately, and the diagnosis by the insulation performance diagnostic device can be performed accurately.
<第1の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第1の実施例を図1を参照して説明する。10は自動車の車体(接地)に対して絶縁された車両用対地絶縁回路であって、対地絶縁された高電圧バッテリ11や図示しない走行用の三相モータ、この三相モータを駆動制御する三相インバータ回路等を有しており、電気自動車やハイブリッド自動車の高電圧バッテリ回路系を構成している。
<First embodiment>
A first embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.
20はこの高電圧バッテリ11の負側端子のノードN1に接続された対地絶縁抵抗回路である。この対地絶縁抵抗回路20は、対地絶縁抵抗R1からなり、その対地絶縁抵抗R1には並列接続の寄生キャパシタC1が寄生している。
30はコンピュータを使用した制御部であって、発振回路31や図示しない処理部を備える。発振回路31の出力側には分圧抵抗R2,R3の一端が接続されている。分圧抵抗R2の他端のノードN2と前記したノードN1との間にはカップリングキャパシタC2が接続されている。分圧抵抗R3の他端のノードN3は疑似絶縁抵抗回路40に接続されている。
A
この疑似絶縁抵抗回路40は、疑似絶縁抵抗R4とそれに並列接続の疑似キャパシタC3を有する。疑似絶縁抵抗R4の抵抗値は、対地絶縁抵抗R1が漏電状態にあると判定される値よりも小さい値に設定されている。疑似キャパシタC3の容量値は、寄生キャパシタC1の容量値相当に設定されている。
The pseudo
50は対地絶縁抵抗回路20の絶縁良否の判定のための検出電圧V0を生成する検出回路であって、差動増幅器51からなり、ノードN2の信号電圧V2の振幅とノードN3の信号電圧V3の振幅の差分(=V2−V3)を検出し増幅して検出電圧V0を生成し、制御部30に送出する。請求項に記載の第1の信号電圧はV2、第2の信号電圧はV3である。
制御部30は、その検出電圧V0の振幅をA/D変換し絶対値として取り込む。そして、その大きさが予め設定した第1の判定しきい値を下回る場合に、対地絶縁抵抗回路20の対地絶縁抵抗R1が漏電状態にあると判定する第1の判定手段を備える。
The
さて、判定にあたっては、制御部30は、発振回路31から所定周波数の交流又はパルスの電圧Vinを、分圧抵抗R2、ノードN2、カップリングキャパシタC2を経由して、ノードN1から対地絶縁抵抗回路20に印加する。また、同時に、分圧抵抗R3、ノードN3を経由して、疑似絶縁抵抗回路40にも印加する。
In the determination, the
このとき、ノードN2における信号電圧V2は、発振回路31より印加される電圧Vinが、分圧抵抗R2とカップリングキャパシタC2と対地絶縁抵抗回路20のインピーダンスで分圧された電圧となる。この信号電圧V2の振幅は、対地絶縁抵抗R1の抵抗値に略比例した振幅となる。
At this time, the signal voltage V2 at the node N2 is a voltage obtained by dividing the voltage Vin applied from the
つまり、信号電圧V2の振幅は、対地絶縁抵抗R1の抵抗値が大きければ大きくなり、小さければ小さくなる。しかし、電圧Vinは交流あるいはパルスの電圧であるので、寄生キャパシタC1の容量値が大きな場合は、対地絶縁抵抗R1の抵抗値が大きくても、信号電圧V2の振幅は小さな電圧となる。 That is, the amplitude of the signal voltage V2 increases as the resistance value of the ground insulation resistance R1 increases, and decreases as it decreases. However, since the voltage Vin is an alternating current or pulse voltage, if the capacitance value of the parasitic capacitor C1 is large, the amplitude of the signal voltage V2 is small even if the resistance value of the ground insulation resistance R1 is large.
一方、ノードN3における信号電圧V3は、発振回路31から印加される電圧Vinが、分圧抵抗R3と疑似絶縁抵抗回路40のインピーダンスで分圧された電圧となる。この電圧V3の振幅は固定値である。
On the other hand, the signal voltage V3 at the node N3 is a voltage obtained by dividing the voltage Vin applied from the
ここで、前記したように、疑似絶縁抵抗R4の抵抗値は対地絶縁抵抗R1が漏電状態にあると判定される値よりも小さい抵抗値に設定され、疑似キャパシタC3の容量値は寄生キャパシタC1の容量値相当に設定されているので、信号電圧V3の振幅は漏電に相当する値となる。一方、信号電圧V2の振幅は、対地絶縁抵抗R1が正常な抵抗値である場合は、信号電圧V3の振幅よりも十分大きくなるが、対地絶縁抵抗R1が漏電状態にある場合は、信号電圧V3の振幅に近い値に低下する。このとき、キャパシタC1の影響は、キャパシタC3によってほぼキャンセルされることになる。 Here, as described above, the resistance value of the pseudo-insulation resistor R4 is set to a resistance value smaller than the value determined that the ground insulation resistance R1 is in a leakage state, and the capacitance value of the pseudo-capacitor C3 is equal to that of the parasitic capacitor C1. Since the capacitance value is set, the amplitude of the signal voltage V3 is a value corresponding to the leakage. On the other hand, the amplitude of the signal voltage V2 is sufficiently larger than the amplitude of the signal voltage V3 when the ground insulation resistance R1 has a normal resistance value, but the signal voltage V3 when the ground insulation resistance R1 is in a leakage state. Drops to a value close to the amplitude of. At this time, the influence of the capacitor C1 is almost canceled by the capacitor C3.
検出回路50の差動増幅器51は、その電圧増幅率が6〜40dB、たとえば20dB(100倍)に設定されている。検出回路50の出力電圧V0の振幅は、信号電圧V2と信号電圧V3の振幅の差分(V2−V3)を増幅したものであるから、対地絶縁抵抗R1の抵抗値に略比例した電圧となる。
The voltage amplification factor of the
制御部30に入力されたアナログの出力電圧V0は、制御部30においてデジタル信号に変換され、同時に絶対値化される。そのデジタル信号の値が第1の判定しきい値を下回る場合には、第1の判定手段によって対地絶縁抵抗R1は漏電状態にある判定されることになる。
The analog output voltage V0 input to the
図2に対地絶縁抵抗R1の抵抗値の変化によって変化する出力電圧V0の振幅のシミュレーション結果を示す。「本発明」の特性曲線は、「従来技術」の特性曲線と比較すると、対地絶縁抵抗R1の抵抗値の変化に対する出力電圧V0の振幅の変化の感度が高くなっていることが確認でき、対地絶縁抵抗R1の抵抗値の変動の検出精度が向上していることがわかる。 FIG. 2 shows a simulation result of the amplitude of the output voltage V0 that changes according to the change in the resistance value of the ground insulation resistance R1. It can be confirmed that the characteristic curve of the “present invention” is more sensitive to the change in the amplitude of the output voltage V0 relative to the change in the resistance value of the ground insulation resistance R1 than the characteristic curve of the “prior art”. It can be seen that the detection accuracy of the variation of the resistance value of the insulation resistance R1 is improved.
<第2の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第2の実施例を図3を参照して説明する。この実施例は、制御部30から出力する電圧Vinの位相φ1と検出回路50の出力電圧V0の位相φ2の差分φを位相差検出回路60で検出して制御部30に入力させる。そして、制御部30において、その位相差が第2の判定しきい値を上回る場合に、対地絶縁抵抗R1が漏電状態にあると判定するものである。
<Second embodiment>
A second embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the difference φ between the phase φ1 of the voltage Vin output from the
出力電圧V0の振幅は、前述のとおり信号電圧V2の振幅とV3の振幅の差分(V2−V3)に相当する振幅の電圧であり、制御部30において、その出力電圧V0の振幅の絶対値が第1の判定しきい値と比較される。差分(V2−V3)の演算で得られる出力電圧V0の振幅の極性が負の場合は、信号電圧V2の振幅が大きく低下し、対地絶縁抵抗R1が漏電状態にある場合である。この場合は、その出力電圧V0の振幅の絶対値が、第1の判定しきい値よりも小さい場合は、漏電状態にあると正確に判定されるが、第1の判定しきい値よりも大きい場合は、漏電状態にないと誤判定される。
The amplitude of the output voltage V0 is a voltage having an amplitude corresponding to the difference between the amplitude of the signal voltage V2 and the amplitude of V3 (V2-V3) as described above, and the
そこで、本実施例では、制御部30において、出力電圧V0の振幅だけでなく、制御部30から出力された電圧Vinの位相φ1と出力電圧V0の位相φ2との差分も検出する。対地絶縁抵抗R1の抵抗値が極端に小さくなっているときは、寄生キャパシタC1の影響が大きくなって、出力電圧V0の位相φ2が大きくなる。よって、位相差φが予め設定した第2の判定しきい値を上回るときは、制御部30に備えた第2の判定手段によって、対地絶縁抵抗R1が漏電にあると判定する。このような第2の判定手段を備えることにより、対地絶縁抵抗R1の抵抗値が極端に小さくなった場合の漏電無しとの誤判定を防止できる。なお、このように第2の判定しきい値により漏電状態と判定されたきは、第1の判定しきい値により漏電無しとされた判定結果はキャンセルされる。つまり、第2の判定しきい値によって判定された結果が優先される。
Therefore, in this embodiment, the
<第3の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第3の実施例を図4を参照して説明する。この実施例は、対地絶縁抵抗回路20の寄生キャパシタC1の容量値の算出についてのものである。寄生キャパシタC1は、車両の形状や高電圧バッテリ11の接続状態などに応じて異なった値を示す。そこで、車両組み立ての後に、対地絶縁抵抗回路20に既知抵抗R5を並列接続する。そして、絶縁性能診断装置を動作させ、疑似絶縁抵抗回路40の擬似キャパシタC3の容量値を順次変化させ、その時々の出力電圧V0の振幅の変動から寄生キャパシタC1の値を求める。
<Third embodiment>
A third embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the capacitance value of the parasitic capacitor C1 of the ground
絶縁性能診断装置が動作すると、交流又はパルスの電圧Vinが、分圧抵抗R2を通じてノードN2に印加し、分圧抵抗R3を通じてノードN3に印加する。車両組み立て当初の対地絶縁抵抗R1の抵抗値は非常に大きいと考えられる。ノードN2における信号電圧V2は、電圧Vinを、分圧抵抗R2とカップリングキャパシタC2と対地絶縁抵抗回路20のインピーダンスで分圧した電圧であり、検出回路50の差動増幅器51に入力される。また、ノードN3における信号電圧V3は、電圧Vinを、分圧抵抗R3と疑似絶縁抵抗回路40のインピーダンスで分圧した電圧であり、検出回路50の差動増幅器51に入力される。差動増幅回路51では、信号電圧V2,V3の振幅の差分を増幅し、出力電圧V0が制御部30に出力する。
When the insulation performance diagnosis apparatus operates, an alternating current or pulse voltage Vin is applied to the node N2 through the voltage dividing resistor R2, and is applied to the node N3 through the voltage dividing resistor R3. The resistance value of the ground insulation resistance R1 at the beginning of vehicle assembly is considered to be very large. The signal voltage V2 at the node N2 is a voltage obtained by dividing the voltage Vin by the impedance of the voltage dividing resistor R2, the coupling capacitor C2, and the ground
ここで、分圧抵抗R2,R3を同一抵抗値に設定し、既知抵抗R5の抵抗値を疑似絶縁抵抗R4の抵抗値と同じに設定し、カップリングキャパシタC2の容量値をそのインピーダンスが十分小さくなるように設定する。このとき、対地絶縁抵抗R1の抵抗値は非常に大きく、出力電圧V0に影響を与えない。 Here, the voltage dividing resistors R2 and R3 are set to the same resistance value, the resistance value of the known resistor R5 is set to be the same as the resistance value of the pseudo-insulation resistor R4, and the capacitance value of the coupling capacitor C2 is sufficiently small in impedance. Set as follows. At this time, the resistance value of the ground insulation resistance R1 is very large and does not affect the output voltage V0.
これにより、出力電圧V0は寄生キャパシタC1と疑似キャパシタC3のインピーダンスを比較した電圧に相当する電圧となる。そのため、疑似キャパシタC3の容量値が寄生キャパシタC1の容量値と等しくなった時に出力電圧V0は最も小さくなる。
Thus, the output voltage V0 becomes a voltage corresponding to the voltage comparing the impedance of the capacitor C3 pseudo- parasitic capacitor C1. Therefore, the output voltage V0 when the capacitance value of the pseudo capacitor C3 becomes equal to the capacitance value of the parasitic capacitor C1 is minimized.
そこで、疑似キャパシタC3の容量値を、寄生キャパシタC1の想定される容量値よりも十分に小さい値(たとえば0f)から徐々に大きくしながら、出力電圧V0の振幅を測定する。このとき、疑似キャパシタC3の容量値が寄生キャパシタC1の容量値に近づくと出力電圧V0の振幅は小さくなり、寄生キャパシタC1の容量値から遠ざかると出力電圧V0の振幅は大きくなる。そのため、出力電圧V0の振幅が最も小さくなった時点の疑似キャパシタC3の容量値により、寄生キャパシタC1の容量値を求めることができる。以上から、疑似キャパシタC3の容量値をその容量値に設定すれば、寄生キャパシタC1の影響を正確にキャンセルできる。
Therefore, the amplitude of the output voltage V0 is measured while gradually increasing the capacitance value of the pseudo capacitor C3 from a value (for example, 0f) sufficiently smaller than the assumed capacitance value of the parasitic capacitor C1. At this time, the amplitude of the output voltage V0 decreases when the capacitance value of the pseudo capacitor C3 approaches the capacitance value of the parasitic capacitor C1, and the amplitude of the output voltage V0 increases when it moves away from the capacitance value of the parasitic capacitor C1. Therefore, the capacitance value of the pseudo capacitor C3 at which the amplitude is the smallest of the output voltage V0, it is possible to determine the capacitance value of the parasitic capacitor C1. From the above, if the capacitance value of the pseudo capacitor C3 is set to the capacitance value, the influence of the parasitic capacitor C1 can be canceled accurately.
<第4の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第4の実施例を図5を参照して説明する。この実施例は、ノードN2と検出回路50との間にバンドパスフィルタ回路70を接続し、検出回路50と制御部30との間にローパスフィルタ回路80を接続したものである。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a band
バンドパスフィルタ回路70は、ノードN2の信号電圧V2について、発振回路31からの電圧Vinの基本成分を含む狭帯域成分を抽出して、検出回路50に入力する。ローパスフィルタ回路80は、検出回路50から出力される出力電圧V0について、その高周波ノイズ成分を除去して、制御部30に入力させる。
The
以上から、本実施例では、車両対地絶縁回路10の高電圧バッテリ11が、モータ駆動などの電力供給時に発生するノイズを除去できる。
From the above, in the present embodiment, the
<第5の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第5の実施例を図6を参照して説明する。この実施例は、制御部30が、発振回路31、疑似絶縁抵抗回路40、検出回路50の動作を確認するために、動作確認期間において、対地絶縁抵抗R1の抵抗値が漏電を示す値に低下した場合に相当する振幅の出力電圧V0が得られるような小さい振幅の電圧Vin’(Vin’<Vin)を、制御部30の電圧振幅切替手段(図示せず)によって、分圧抵抗R3,R2を通じてノードN2,N3に印加する。
<Fifth embodiment>
A fifth embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, since the
これにより、電圧Vin’を出力した制御部30の動作確認期間内に、制御部30に入力された出力電圧V0の振幅が第1の判定しきい値を下回れば、発振回路31、疑似絶縁抵抗回路40、検出回路50が正常と判定される。しかし、出力電圧V0の振幅が第1の判定しきい値より大きな場合は、発振回路31、疑似絶縁抵抗回路49、検出回路50に不良が生じていると確認できる。
Thus, if the amplitude of the output voltage V0 input to the
<第6の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第6の実施例を図7を参照して説明する。この実施例は、制御部30により制御される第1テスト回路90を設けたものである。第1テスト回路90は、回路動作スイッチとして動作するエミッタ接地形式のトランジスタQ1と、そのトランジスタQ1のコレクタとノードN2を接続する分圧抵抗R6とからなる。
<Sixth embodiment>
A sixth embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a first test circuit 90 controlled by the
制御部30は、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローバスフィルタ70の動作を確認するために、所定短期間だけ第1テスト回路90のトランジスタQ1をオンにする。その結果、信号電圧V2は、分圧抵抗R2,R6の分圧抵抗比に応じて、電圧Vinの振幅が低減された電圧となって、検出回路50に入力され、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローパスフィルタ回路80を通じて、制御部30に出力される。
The
ただし、分圧抵抗R2,R6の分圧比は、制御部30に入力される出力電圧V0の振幅が、第1の判定しきい値よりも小さくなるよう設定されている。
However, the voltage dividing ratio of the voltage dividing resistors R2 and R6 is set so that the amplitude of the output voltage V0 input to the
このようにすれば、第1テスト回路90によって、信号電圧V2が漏電が発生している場合の電圧に設定され、信号電圧V3は固定電圧であるので、このとき、第1の判定回路で漏電状態にあると判定されれば、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローパスフィルタ回路80が正常動作していることを確認できる。
In this way, the first test circuit 90 sets the signal voltage V2 to the voltage when the leakage occurs, and the signal voltage V3 is a fixed voltage. If it is determined that it is in a state, it can be confirmed that the
<第7の実施例>
本発明の絶縁性能診断装置の第7の実施例を図8を参照して説明する。この実施例は、制御部30によってオン/オフが制御されるエミッタ接地形式のトランジスタQ2からなる第2テスト回路100を設けている。また、疑似絶縁抵抗回路40Aにおいて、疑似絶縁抵抗R4の低電圧側に抵抗R7を直列接続し、トランジスタQ2がオフすることによりその抵抗R7が抵抗R4に直列接続されるようにしたものである。
<Seventh embodiment>
A seventh embodiment of the insulation performance diagnostic apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a
第2テスト回路100のトランジスタQ2は制御部30によって通常動作時はオンしている。しかし、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローバスフィルタ70の動作を確認するときは、制御部30によって所定短期間だけトランジスタQ2はオフになる。その結果、疑似絶縁抵抗回路40Aの合成インピーダンスが増加し、信号電圧V3が増大する。
The transistor Q2 of the
この信号電圧V3が、検出回路50、ローパスフィルタ回路80を通じて制御部30に入力される。ただし、抵抗R7の抵抗値は、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローパスフィルタ回路80が正常なときに、制御部30に入力される出力電圧V0の振幅が第1の判定しきい値電圧よりも小さくなるよう設定されている。
The signal voltage V3 is input to the
このようにすれば、第1の判定回路で漏電状態にあると判定されれば、バンドパスフィルタ回路70、検出回路50、ローパスフィルタ回路80が正常動作していることを確認できる。
In this way, if it is determined that the first determination circuit is in a leakage state, it can be confirmed that the
10:車両用対地絶縁回路、11:高電圧バッテリ
20:対地絶縁抵抗回路
30:制御部、31:発振回路
40:疑似絶縁抵抗回路
50:検出回路
60:位相差検出回路
70:バンドパスフィルタ回路
80:ローパスフィルタ回路
90:第1テスト回路
100:第2テスト回路
10: vehicle ground isolation circuit, 11: high voltage battery 20: ground insulation resistance circuit 30: controller, 31: an oscillation circuit 40: pseudo insulation resistance circuit 50: detection circuit 60: a phase difference detection circuit 70: a band-pass filter Circuit 80: Low-pass filter circuit 90: First test circuit 100: Second test circuit
Claims (9)
前記車両用対地絶縁回路と前記対地絶縁抵抗回路とが共通接続される第1のノードに一端が接続されたカップリングキャパシタと、
該カップリングキャパシタの他端である第2のノードに一端が接続される第1の分圧抵抗と、
疑似キャパシタと疑似絶縁抵抗が並列接続され一端が接地に接続された疑似絶縁抵抗回路と、
前記疑似絶縁抵抗回路の他端である第3のノードに一端が接続される第2の分圧抵抗と、
前記第1の分圧抵抗の他端および第2の分圧抵抗の他端に交流又はパルスの電圧を入力させる発振回路と、
前記第2のノードに現れる第1の信号電圧の振幅と前記第3のノードに現れる第2の信号電圧の振幅の差分に相当する振幅の出力電圧を出力する検出回路と、
前記検出回路の前記出力電圧の振幅の大きさが第1の判定しきい値を下回るときに前記対地絶縁抵抗回路の対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定する第1の判定手段を有する制御部と、
を備えることを特徴とする絶縁性能診断装置。
Insulation performance diagnosis for diagnosing insulation performance of the ground insulation resistance circuit when the ground insulation resistance circuit having ground insulation resistance to which a parasitic capacitor is connected in parallel is insulated from the vehicle body as a ground. In the device
A coupling capacitor having one end connected to a first node to which the vehicle ground insulation circuit and the ground insulation resistance circuit are commonly connected;
A first voltage-dividing resistor having one end connected to a second node that is the other end of the coupling capacitor;
And insulation resistance circuit pseudo- capacitor and pseudo insulation resistance is one connected in parallel is connected to the ground pseudo-,
A second voltage dividing resistor having one end connected to a third node which is the other end of the pseudo-insulation resistance circuit;
An oscillation circuit for inputting an AC or pulse voltage to the other end of the first voltage dividing resistor and the other end of the second voltage dividing resistor;
A detection circuit for outputting an output voltage having an amplitude corresponding to a difference between an amplitude of the first signal voltage appearing at the second node and an amplitude of the second signal voltage appearing at the third node;
First determination means for determining that the ground insulation resistance of the ground insulation resistance circuit is in a leakage state when the magnitude of the amplitude of the output voltage of the detection circuit falls below a first determination threshold value. A control unit;
An insulation performance diagnostic apparatus comprising:
前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似絶縁抵抗の抵抗値は、前記対地絶縁抵抗回路の前記対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定される抵抗値よりも小さい抵抗値に設定され、
前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似キャパシタの容量値は、前記対地絶縁抵抗回路の前記寄生キャパシタの容量値相当に設定されている、
ことを特徴とする絶縁性能診断装置。 In the insulation performance diagnostic device according to claim 1,
The resistance value of the pseudo-insulation resistance of the pseudo-insulation resistance circuit is set to a resistance value smaller than a resistance value determined that the ground-insulation resistance of the ground-insulation resistance circuit is in a leakage state,
The capacitance value of the pseudo capacitor of the pseudo insulation resistance circuit is set to be equivalent to the capacitance value of the parasitic capacitor of the ground insulation resistance circuit.
Insulation performance diagnostic device characterized by that.
前記制御部は、前記検出回路から出力する前記出力電圧の位相と前記発振回路から出力する前記交流又はパルスの電圧の位相との差分が第2の判定しきい値より大きいときに前記対地絶縁抵抗が漏電状態になっていると判定する第2の判定手段とを備え、
前記第2の判定手段が漏電状態になっていると判定したときの当該判定結果を、前記第1の判定手段の判定結果よりも優先させることを特徴とする絶縁性能診断装置。
In the insulation performance diagnostic device according to claim 1 or 2,
The control unit is configured to detect the ground insulation resistance when a difference between a phase of the output voltage output from the detection circuit and a phase of the AC or pulse voltage output from the oscillation circuit is larger than a second determination threshold value. And a second determination means for determining that is in an electric leakage state,
An insulation performance diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the determination result when the second determination means is determined to be in a leakage state has priority over the determination result of the first determination means.
前記第2のノードと前記検出回路との間に挿入された、前記交流又はパルスの電圧の周波数成分を通過させるバンドパスフィルタ回路と、
前記検出回路と前記制御部の前記第1の判定手段との間に挿入された、高周波成分を除去するローパスフィルタと、
をさらに備えることを特徴とする絶縁性能診断装置。 In the insulation performance diagnostic device according to claim 1, 2, or 3,
A band-pass filter circuit that is inserted between the second node and the detection circuit and that passes a frequency component of the AC or pulse voltage;
A low-pass filter inserted between the detection circuit and the first determination means of the control unit for removing high-frequency components;
An insulation performance diagnostic apparatus, further comprising:
前記制御部は、前記交流又はパルスの電圧の振幅を、前記絶縁性能診断装置の通常動作時の正規の振幅と、前記絶縁性能診断装置の正常動作確認用の前記正規の振幅より小さい振幅とで切り替えて出力する電圧振幅切替手段を有することを特徴とする絶縁性能診断装置。 In the insulation performance diagnostic device according to claim 1, 2, 3, or 4,
The control unit sets the amplitude of the AC or pulse voltage to a normal amplitude during normal operation of the insulation performance diagnostic device and an amplitude smaller than the normal amplitude for confirming normal operation of the insulation performance diagnostic device. An insulation performance diagnostic device comprising voltage amplitude switching means for switching and outputting.
前記絶縁性能診断装置の正常動作確認時に前記制御部により制御されることより、前記第1の信号電圧の振幅を、前記対地絶縁抵抗回路のインピーダンスに無関係に、前記対地絶縁抵抗回路の前記対地絶縁抵抗が漏電状態にあるとされるときの振幅相当に設定する第1のテスト回路を備えることを特徴とする絶縁性能診断装置。 In the insulation performance diagnostic device according to claim 1, 2, 3, or 4,
When the normal operation of the insulation performance diagnostic device is confirmed, the control unit controls the amplitude of the first signal voltage regardless of the impedance of the ground insulation resistance circuit, and the ground insulation of the ground insulation resistance circuit. An insulation performance diagnostic apparatus, comprising: a first test circuit that is set to have an amplitude equivalent to that when a resistor is in a leakage state.
前記絶縁性能診断装置の正常動作確認時に前記制御部により制御されることにより、前記第2の信号電圧の振幅を前記絶縁性能診断装置の通常動作時の振幅よりも高くする第2のテスト回路を備えることを特徴とする絶縁性能診断装置。 In the insulation performance diagnostic device according to claim 1, 2, 3, or 4,
A second test circuit configured to make the amplitude of the second signal voltage higher than the amplitude during normal operation of the insulation performance diagnostic device by being controlled by the control unit when confirming normal operation of the insulation performance diagnostic device; An insulation performance diagnostic apparatus comprising:
Connect resistance parallel with the ground insulation resistance circuit insulation performance diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 7 the known known resistance, the capacitance value of the pseudo capacitor of the pseudo insulation resistance circuit change, set of pseudo capacitor insulation performance diagnostic apparatus, characterized in that the amplitude of the output voltage of the detection circuit by the change to set the capacitance value when the lowest value on the capacitance value of the pseudo capacitor Method.
前記既知抵抗の抵抗値を、前記疑似絶縁抵抗回路の前記疑似絶縁抵抗の抵抗値と同じ抵抗値に設定することを特徴とする絶縁性能診断装置の疑似キャパシタの設定方法。
In pseudo setting of the capacitor insulation performance diagnostic apparatus according to claim 8,
Wherein the resistance value of the known resistance, pseudo setting of the capacitor insulation performance diagnostic apparatus characterized by setting the same resistance value and the resistance value of the pseudo insulation resistance of the pseudo insulation resistance circuits.
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