JPH08226950A - 非接地電源の絶縁検出方法及び装置 - Google Patents
非接地電源の絶縁検出方法及び装置Info
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- JPH08226950A JPH08226950A JP7278299A JP27829995A JPH08226950A JP H08226950 A JPH08226950 A JP H08226950A JP 7278299 A JP7278299 A JP 7278299A JP 27829995 A JP27829995 A JP 27829995A JP H08226950 A JPH08226950 A JP H08226950A
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
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- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】接地電位部（車体）から絶縁された電源の配線
を非接地状態で、各配線と接地電位部間の絶縁性や地絡
を判定するのが困難である。 【解決手段】非接地電源１１に接続された主回路配線の
少なくとも一方および接地電位部の間に直列接続された
絶縁型第１スイッチ素子２２およびコンデンサ２４と、
第１スイッチ素子およびコンデンサの接続点に接続され
た第２スイッチ素子２５と、第１スイッチ素子を選択的
に、所定時間だけ導通させてコンデンサを充電すると共
に、第１スイッチ素子が導通している間は第２スイッチ
素子を遮断し、第１スイッチ素子が遮断されている間
に、第２スイッチ素子を導通させるスイッチ素子制御手
段と、第２スイッチ素子に接続され、コンデンサの充電
電荷量を検出する手段と、検出された電荷量に基づいて
絶縁状態を判断する判定手段２９とよりなる。
を非接地状態で、各配線と接地電位部間の絶縁性や地絡
を判定するのが困難である。 【解決手段】非接地電源１１に接続された主回路配線の
少なくとも一方および接地電位部の間に直列接続された
絶縁型第１スイッチ素子２２およびコンデンサ２４と、
第１スイッチ素子およびコンデンサの接続点に接続され
た第２スイッチ素子２５と、第１スイッチ素子を選択的
に、所定時間だけ導通させてコンデンサを充電すると共
に、第１スイッチ素子が導通している間は第２スイッチ
素子を遮断し、第１スイッチ素子が遮断されている間
に、第２スイッチ素子を導通させるスイッチ素子制御手
段と、第２スイッチ素子に接続され、コンデンサの充電
電荷量を検出する手段と、検出された電荷量に基づいて
絶縁状態を判断する判定手段２９とよりなる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非接地電源の接地
電位部に対する地絡や絶縁状態を監視するための絶縁状
態判定方法および装置に関し、特に電気推進車両におい
て車体から絶縁された非接地直流電源およびその配線の
車体に対する地絡または絶縁状態の検出方法及び装置に
関する。
電位部に対する地絡や絶縁状態を監視するための絶縁状
態判定方法および装置に関し、特に電気推進車両におい
て車体から絶縁された非接地直流電源およびその配線の
車体に対する地絡または絶縁状態の検出方法及び装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】大気汚染の改善や環境保護などの観点か
ら、推進用エネルギとして電力を利用する電気推進車両
の開発が要望されている。この場合、所要電力をなるべ
く小電流でまかなうために、バッテリを多数直列接続し
て電源を高圧化（例えば、２００ボルト以上）すること
が試みられている。またこの場合、電源を車体から完全
に絶縁して非接地電源とするのが普通である。
ら、推進用エネルギとして電力を利用する電気推進車両
の開発が要望されている。この場合、所要電力をなるべ
く小電流でまかなうために、バッテリを多数直列接続し
て電源を高圧化（例えば、２００ボルト以上）すること
が試みられている。またこの場合、電源を車体から完全
に絶縁して非接地電源とするのが普通である。
【０００３】このような非接地電源の接地電位部すなわ
ち車体に対する絶縁劣化または地絡検出装置としては、
正および負側の主回路配線を電流変成器の１次側とする
電流動作型漏電検出装置が知られている。正および負側
の主回路配線が正常で絶縁劣化や地絡がない時は、正側
および負側の主回路配線に流れる電流値は等しいので、
電流変成器の２次側には出力を生じないが、いずれかの
配線に地絡や絶縁不良が生ずると、両配線に流れる電流
値に差が生ずるので、電流変成器の２次側に出力を生
じ、これによって地絡や絶縁不良を検出することができ
る。
ち車体に対する絶縁劣化または地絡検出装置としては、
正および負側の主回路配線を電流変成器の１次側とする
電流動作型漏電検出装置が知られている。正および負側
の主回路配線が正常で絶縁劣化や地絡がない時は、正側
および負側の主回路配線に流れる電流値は等しいので、
電流変成器の２次側には出力を生じないが、いずれかの
配線に地絡や絶縁不良が生ずると、両配線に流れる電流
値に差が生ずるので、電流変成器の２次側に出力を生
じ、これによって地絡や絶縁不良を検出することができ
る。
【０００４】その他の電源の絶縁劣化・地絡検出装置と
しては、当該電源の中間電位点を接地高抵抗を介して車
体に接続（接地）することにより、接地高抵抗と接地抵
抗（絶縁劣化や地絡に起因する）とが直列回路を構成す
るようにしておき、車体と電源の正および負端子間電圧
を監視することによって絶縁劣化や地絡の程度を判別す
る電圧動作型漏電検出装置が知られている。
しては、当該電源の中間電位点を接地高抵抗を介して車
体に接続（接地）することにより、接地高抵抗と接地抵
抗（絶縁劣化や地絡に起因する）とが直列回路を構成す
るようにしておき、車体と電源の正および負端子間電圧
を監視することによって絶縁劣化や地絡の程度を判別す
る電圧動作型漏電検出装置が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述のような非接地電
源に電流動作型漏電検出装置を適用した場合は、正およ
び負側配線の一方のみと接地電位部との間で絶縁不良や
地絡が生じても、電流経路が確立されないために正およ
び負側配線の電流の不均衡が発生せず、絶縁不良や地絡
の検知ができないと言う問題がある。また電圧動作型漏
電検出装置は、本来的に接地高抵抗を必要とする方式で
あるので、特に電気推進車両用の非接地電源には、規定
（SAEJ 227a CFR Part 475.10)の面からも適用できない
という制約がある。
源に電流動作型漏電検出装置を適用した場合は、正およ
び負側配線の一方のみと接地電位部との間で絶縁不良や
地絡が生じても、電流経路が確立されないために正およ
び負側配線の電流の不均衡が発生せず、絶縁不良や地絡
の検知ができないと言う問題がある。また電圧動作型漏
電検出装置は、本来的に接地高抵抗を必要とする方式で
あるので、特に電気推進車両用の非接地電源には、規定
（SAEJ 227a CFR Part 475.10)の面からも適用できない
という制約がある。
【０００６】本発明の目的は、正および負側配線を非接
地状態に保持したままで、各配線と接地電位部（車体）
間の絶縁性や地絡を判定可能にするための非接地電源の
絶縁検出方法及び装置を提供することにある。
地状態に保持したままで、各配線と接地電位部（車体）
間の絶縁性や地絡を判定可能にするための非接地電源の
絶縁検出方法及び装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明では、直流電源の正及び負端子にそれぞれ接
続され、接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路
配線の正端子及び負端子の一方と接地電位部との間に、
電流制限器及びコンデンサの直列回路を予定時間接続し
たときのコンデンサ端子電圧を検出し、検出した端子電
圧及び前記直流電源の出力電圧に基づいて、前記主回路
配線の正端子及び負端子の他方と接地電位部との間の絶
縁抵抗を演算することにより、前記正及び負側主回路の
接地電位部に対する絶縁状態を検知することを特徴とす
る。
に、本発明では、直流電源の正及び負端子にそれぞれ接
続され、接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路
配線の正端子及び負端子の一方と接地電位部との間に、
電流制限器及びコンデンサの直列回路を予定時間接続し
たときのコンデンサ端子電圧を検出し、検出した端子電
圧及び前記直流電源の出力電圧に基づいて、前記主回路
配線の正端子及び負端子の他方と接地電位部との間の絶
縁抵抗を演算することにより、前記正及び負側主回路の
接地電位部に対する絶縁状態を検知することを特徴とす
る。
【０００８】このために、本発明は、前記非接地電源の
主回路配線の正端子及び接地電位部の間、ならびに前記
主回路配線の負端子及び接地電位部の間の少なくとも一
方に、電流制限器及びコンデンサを選択的に、かつ予定
時間だけ直列に接続する第１および第２のスイッチ手段
と、前記直列接続によって前記コンデンサに蓄積された
電荷量を検出する電荷量検出手段と、検出された前記電
荷量に基づいて、主回路配線の正端子及び負端子の少な
くとも一方と接地電位部との間の絶縁状態を判定する判
定手段とを具備する。
主回路配線の正端子及び接地電位部の間、ならびに前記
主回路配線の負端子及び接地電位部の間の少なくとも一
方に、電流制限器及びコンデンサを選択的に、かつ予定
時間だけ直列に接続する第１および第２のスイッチ手段
と、前記直列接続によって前記コンデンサに蓄積された
電荷量を検出する電荷量検出手段と、検出された前記電
荷量に基づいて、主回路配線の正端子及び負端子の少な
くとも一方と接地電位部との間の絶縁状態を判定する判
定手段とを具備する。
【０００９】また本発明の装置は非接地電源に接続され
た正および負の主回路配線の少なくとも一方および接地
電位部の間に直列接続された絶縁型第１スイッチ素子お
よびコンデンサと、第１スイッチ素子およびコンデンサ
の接続点に、その一方の端子が接続された第２スイッチ
素子と、前記第１スイッチ素子を選択的に、所定時間だ
け導通させて前記コンデンサを充電すると共に、前記第
１スイッチ素子が導通している間は第２スイッチ素子を
遮断し、第１スイッチ素子が遮断されている間に、前記
第２スイッチ素子を導通させるスイッチ素子制御手段
と、前記第２スイッチ素子の他方の端子に接続され、前
記コンデンサの充電電荷量を検出する手段と、検出され
た電荷量に基づいて、少なくとも他方の主回路配線およ
び接地電位部間の絶縁状態を判断する判定手段とを具備
している。
た正および負の主回路配線の少なくとも一方および接地
電位部の間に直列接続された絶縁型第１スイッチ素子お
よびコンデンサと、第１スイッチ素子およびコンデンサ
の接続点に、その一方の端子が接続された第２スイッチ
素子と、前記第１スイッチ素子を選択的に、所定時間だ
け導通させて前記コンデンサを充電すると共に、前記第
１スイッチ素子が導通している間は第２スイッチ素子を
遮断し、第１スイッチ素子が遮断されている間に、前記
第２スイッチ素子を導通させるスイッチ素子制御手段
と、前記第２スイッチ素子の他方の端子に接続され、前
記コンデンサの充電電荷量を検出する手段と、検出され
た電荷量に基づいて、少なくとも他方の主回路配線およ
び接地電位部間の絶縁状態を判断する判定手段とを具備
している。
【００１０】さらに必要に応じて、前記第１スイッチの
導通時に形成される前記コンデンサの充電回路に直列に
挿入される電流制限器（例えば、既知の固定抵抗器）、
前記正および負側主回路配線間の電圧を検知する電圧検
出回路を具備することができる。判定手段は、前記コン
デンサの蓄積電荷量ならびに正および負側主回路配線間
電圧と、前記正または負側主回路配線と接地電位部間の
絶縁状態との関係を示すテ−ブルを予め有するのが望ま
しい。電流制限器としてその抵抗値が既知の固定抵抗器
を用いれば、演算によって地絡抵抗値を求めることがで
きるので、主電源の正負両極に地絡が生じた場合や、推
進用モータ駆動のためのインバータ内での地絡のよう
に、間欠的な地絡を生じた場合でも正確な絶縁状態の判
定が可能となる。
導通時に形成される前記コンデンサの充電回路に直列に
挿入される電流制限器（例えば、既知の固定抵抗器）、
前記正および負側主回路配線間の電圧を検知する電圧検
出回路を具備することができる。判定手段は、前記コン
デンサの蓄積電荷量ならびに正および負側主回路配線間
電圧と、前記正または負側主回路配線と接地電位部間の
絶縁状態との関係を示すテ−ブルを予め有するのが望ま
しい。電流制限器としてその抵抗値が既知の固定抵抗器
を用いれば、演算によって地絡抵抗値を求めることがで
きるので、主電源の正負両極に地絡が生じた場合や、推
進用モータ駆動のためのインバータ内での地絡のよう
に、間欠的な地絡を生じた場合でも正確な絶縁状態の判
定が可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の基本的構成を示
す実施例のブロック図であり、例えば、電気推進車両の
非接地電源に適用した例と見ることができる。電源１１
は、例えば蓄電池を多数直列接続したものであり、ブレ
ーカ１２および切換スイッチ１３を介して充電回路１４
または車両推進駆動用モ−タ１５に接続される。電圧検
出回路１６は正および負側の主回路配線１１Ｐ、１１Ｎ
間に接続されて、ライン１８上に電源電圧信号を発生す
る。電源電圧信号はＡＤ（アナログ／デジタル）変換器
２８を介して判定回路２９の１入力に接続される。な
お、電圧検出回路１６は、後述の第２実施例のものと同
様に構成することができる。
す実施例のブロック図であり、例えば、電気推進車両の
非接地電源に適用した例と見ることができる。電源１１
は、例えば蓄電池を多数直列接続したものであり、ブレ
ーカ１２および切換スイッチ１３を介して充電回路１４
または車両推進駆動用モ−タ１５に接続される。電圧検
出回路１６は正および負側の主回路配線１１Ｐ、１１Ｎ
間に接続されて、ライン１８上に電源電圧信号を発生す
る。電源電圧信号はＡＤ（アナログ／デジタル）変換器
２８を介して判定回路２９の１入力に接続される。な
お、電圧検出回路１６は、後述の第２実施例のものと同
様に構成することができる。
【００１２】電流制限器２０、ダイオード２１、絶縁型
第１スイッチ２２、およびコンデンサ２４は正側主回路
配線１１Ｐと接地（車体）との間に直列に接続される。
電流制限器２０は抵抗または／およびインダクタである
ことができる。第１スイッチ２２とコンデンサ２４との
接続点は絶縁型第２スイッチ２５およびＡＤ変換器２７
を介して判定回路２９の他の入力に接続される。第２ス
イッチ２５およびＡＤ変換器２７の接続点は抵抗２６を
介して接地される。判定回路２９には、ＡＤ変換器２
７、２８の出力をパラメ−タとして絶縁状態を表わす信
号を出力する判定テ−ブル（図４参照）が予め記憶され
ており、その判定出力によって、ブレーカ１２が開閉制
御される。シーケンス制御回路３０は、後述するような
予定の時間関係で各スイッチ２２、２５の開閉を制御す
る。なお当然のことながら、判定回路２９、シーケンス
制御回路３０（およびＡＤ変換器２７、２８）などは、
制御回路４０として、マイコン、マイクロプロセッサで
構成することができる。
第１スイッチ２２、およびコンデンサ２４は正側主回路
配線１１Ｐと接地（車体）との間に直列に接続される。
電流制限器２０は抵抗または／およびインダクタである
ことができる。第１スイッチ２２とコンデンサ２４との
接続点は絶縁型第２スイッチ２５およびＡＤ変換器２７
を介して判定回路２９の他の入力に接続される。第２ス
イッチ２５およびＡＤ変換器２７の接続点は抵抗２６を
介して接地される。判定回路２９には、ＡＤ変換器２
７、２８の出力をパラメ−タとして絶縁状態を表わす信
号を出力する判定テ−ブル（図４参照）が予め記憶され
ており、その判定出力によって、ブレーカ１２が開閉制
御される。シーケンス制御回路３０は、後述するような
予定の時間関係で各スイッチ２２、２５の開閉を制御す
る。なお当然のことながら、判定回路２９、シーケンス
制御回路３０（およびＡＤ変換器２７、２８）などは、
制御回路４０として、マイコン、マイクロプロセッサで
構成することができる。
【００１３】図２は、図１に示した絶縁型スイッチの具
体例を示す回路図である。１対のフォトトランジスタ
（図示例では、フォトＦＥＴ）４２、４３が電路端子対
４１、４９間に逆極性に直列接続され、それぞれのフォ
トトランジスタにはダイオード４４、４５が逆極性に並
列接続される。また前記各素子から電気的に絶縁される
と共に、フォトトランジスタと光学的に結合するような
相対位置関係に発光ダイオード４６が配置され、駆動用
端子対４７、４８間に接続される。駆動用端子４７、４
８間に駆動電流が供給されると、発光ダイオード４６が
発光してフォトトランジスタ４２、４３が導通するの
で、電路端子対４１、４９間が導通される。すなわち、
スイッチが閉成される。駆動電流が遮断されると、発光
ダイオード４６の発光が消滅するので、スイッチは開放
となる。なお、図示の例は交流にも適用できるフォトカ
プラ型絶縁スイッチであり、容易に理解されるように、
直流専用には、右または左半分の構成のみで良い。
体例を示す回路図である。１対のフォトトランジスタ
（図示例では、フォトＦＥＴ）４２、４３が電路端子対
４１、４９間に逆極性に直列接続され、それぞれのフォ
トトランジスタにはダイオード４４、４５が逆極性に並
列接続される。また前記各素子から電気的に絶縁される
と共に、フォトトランジスタと光学的に結合するような
相対位置関係に発光ダイオード４６が配置され、駆動用
端子対４７、４８間に接続される。駆動用端子４７、４
８間に駆動電流が供給されると、発光ダイオード４６が
発光してフォトトランジスタ４２、４３が導通するの
で、電路端子対４１、４９間が導通される。すなわち、
スイッチが閉成される。駆動電流が遮断されると、発光
ダイオード４６の発光が消滅するので、スイッチは開放
となる。なお、図示の例は交流にも適用できるフォトカ
プラ型絶縁スイッチであり、容易に理解されるように、
直流専用には、右または左半分の構成のみで良い。
【００１４】図３は、前記実施例の動作を説明するため
のタイムチャートである。ある時刻ｔ1 に、シーケンス
制御回路３０からの制御信号ａが立上がると、スイッチ
Ｓ１が予定の一定時間（充電時定数より短い時間）閉じ
られる。この時、もしも負側の主回路配線１１Ｎが車体
に対して絶縁不良となり、点線で示すように、抵抗Ｒｎ
で地絡しているとすると、正側配線１１Ｐ−電流制限器
２０−ダイオード２１−第１スイッチＳ１−コンデンサ
２４−接地（車体）−地絡抵抗Ｒｎ−負側配線１１Ｎか
らなる検知回路に短絡電流が流れ、コンデンサ２４が充
電される。この時の充電電荷または充電電圧の時間変化
は地絡抵抗Ｒｎの大きさの関数となる。前記一定時間が
経過した後の時刻ｔ2 に信号ａを消滅させ、信号ｂを立
上げると共に、ほぼ同時に信号ｃを立上げる。すなわち
第１スイッチＳ１を開放してから第２スイッチＳ２を閉
じ、さらにＡＤ変換器２７を起動する。これにより、コ
ンデンサ２４は主回路配線１１Ｐから遮断され、その後
第２スイッチＳ２および抵抗２６を介して放電する。こ
の時、抵抗２６の両端には充電電荷を代表する電圧降下
を生ずる。ＡＤ変換器２７は、放電開始直後のピーク電
圧値または一定時間後における抵抗２６の両端の電圧を
ホールドし、デジタル値に変換する。
のタイムチャートである。ある時刻ｔ1 に、シーケンス
制御回路３０からの制御信号ａが立上がると、スイッチ
Ｓ１が予定の一定時間（充電時定数より短い時間）閉じ
られる。この時、もしも負側の主回路配線１１Ｎが車体
に対して絶縁不良となり、点線で示すように、抵抗Ｒｎ
で地絡しているとすると、正側配線１１Ｐ−電流制限器
２０−ダイオード２１−第１スイッチＳ１−コンデンサ
２４−接地（車体）−地絡抵抗Ｒｎ−負側配線１１Ｎか
らなる検知回路に短絡電流が流れ、コンデンサ２４が充
電される。この時の充電電荷または充電電圧の時間変化
は地絡抵抗Ｒｎの大きさの関数となる。前記一定時間が
経過した後の時刻ｔ2 に信号ａを消滅させ、信号ｂを立
上げると共に、ほぼ同時に信号ｃを立上げる。すなわち
第１スイッチＳ１を開放してから第２スイッチＳ２を閉
じ、さらにＡＤ変換器２７を起動する。これにより、コ
ンデンサ２４は主回路配線１１Ｐから遮断され、その後
第２スイッチＳ２および抵抗２６を介して放電する。こ
の時、抵抗２６の両端には充電電荷を代表する電圧降下
を生ずる。ＡＤ変換器２７は、放電開始直後のピーク電
圧値または一定時間後における抵抗２６の両端の電圧を
ホールドし、デジタル値に変換する。
【００１５】明らかなように、絶縁が完全であれば前記
地絡抵抗Ｒｎは無限大であり、前記検知回路には電流が
流れないので、電源電圧とは無関係に、コンデンサ２４
の充電端子電圧は零である。しかし、絶縁状態が劣化す
るにつれて前記地絡抵抗Ｒｎの値が小さくなるので、前
記検知回路の電流は大きくなり、一定時間後のコンデン
サ２４の充電電荷したがって充電端子電圧が大きくな
る。それ故に、コンデンサ２４の端子電圧すなわちＡＤ
変換器２７の出力に基づいて地絡抵抗Ｒｎの大きさを判
断し、絶縁状態を監視することができる。
地絡抵抗Ｒｎは無限大であり、前記検知回路には電流が
流れないので、電源電圧とは無関係に、コンデンサ２４
の充電端子電圧は零である。しかし、絶縁状態が劣化す
るにつれて前記地絡抵抗Ｒｎの値が小さくなるので、前
記検知回路の電流は大きくなり、一定時間後のコンデン
サ２４の充電電荷したがって充電端子電圧が大きくな
る。それ故に、コンデンサ２４の端子電圧すなわちＡＤ
変換器２７の出力に基づいて地絡抵抗Ｒｎの大きさを判
断し、絶縁状態を監視することができる。
【００１６】なおこの場合、前記コンデンサの充電電流
すなわちＡＤ変換器２７の出力が直流電源１１の電圧に
依存することは当然であるので、より正確な絶縁状態判
定のためには電源電圧を考慮するのが望ましい。このた
めに、図１の実施例では、コンデンサ２４の充電端子電
圧すなわちＡＤ変換器２７の出力および電源電圧すなわ
ちＡＤ変換器２８の出力の関数として、負側配線１１Ｎ
の絶縁状態を、例えば図４のように表わすこととしてい
る。判定回路２９は、時刻ｔ3 に、前記デジタル値（コ
ンデンサ２４の充電電圧）および電源１１の端子電圧を
読込み、予め記憶した判定テ−ブルにこれらの値を当て
はめて絶縁状態を判定する。そして、絶縁が正常でない
と判定されたときは、警報を発生したり、遮断器１２を
自動的に遮断したりする。本発明者の実験によれば、曲
線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ地絡抵抗１００ＫΩ，４８ＫΩ
に対応させた場合に、良好な検出、判定結果が得られ
た。
すなわちＡＤ変換器２７の出力が直流電源１１の電圧に
依存することは当然であるので、より正確な絶縁状態判
定のためには電源電圧を考慮するのが望ましい。このた
めに、図１の実施例では、コンデンサ２４の充電端子電
圧すなわちＡＤ変換器２７の出力および電源電圧すなわ
ちＡＤ変換器２８の出力の関数として、負側配線１１Ｎ
の絶縁状態を、例えば図４のように表わすこととしてい
る。判定回路２９は、時刻ｔ3 に、前記デジタル値（コ
ンデンサ２４の充電電圧）および電源１１の端子電圧を
読込み、予め記憶した判定テ−ブルにこれらの値を当て
はめて絶縁状態を判定する。そして、絶縁が正常でない
と判定されたときは、警報を発生したり、遮断器１２を
自動的に遮断したりする。本発明者の実験によれば、曲
線Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ地絡抵抗１００ＫΩ，４８ＫΩ
に対応させた場合に、良好な検出、判定結果が得られ
た。
【００１７】上述の判定動作を予定時間間隔で、または
車両の予定運転状態のときに自動的に、または任意の時
刻に手動で実行させれば、接地電位部または車体を高圧
電源から完全に絶縁した状態で、主回路配線の接地また
は車体に対する絶縁状態を判定することができる。以上
では、負側配線１１Ｎの絶縁状態判定のみに付いて説明
したが、同様の回路を負側配線１１Ｎにも追加するか、
電流制限器、絶縁スイッチ（およびダイオード）の直列
回路を、コンデンサ２４およびスイッチＳ２の接続点と
負側配線１１Ｎとの間に追加するか、またはＳ１、Ｓ２
と同様の絶縁型スイッチを用いて、図１の電流制限器２
０を負側配線１１Ｎにも切換え接続できるように変形す
れば、正負両主回路配線の絶縁状態が判別できることは
容易に理解されるであろう。
車両の予定運転状態のときに自動的に、または任意の時
刻に手動で実行させれば、接地電位部または車体を高圧
電源から完全に絶縁した状態で、主回路配線の接地また
は車体に対する絶縁状態を判定することができる。以上
では、負側配線１１Ｎの絶縁状態判定のみに付いて説明
したが、同様の回路を負側配線１１Ｎにも追加するか、
電流制限器、絶縁スイッチ（およびダイオード）の直列
回路を、コンデンサ２４およびスイッチＳ２の接続点と
負側配線１１Ｎとの間に追加するか、またはＳ１、Ｓ２
と同様の絶縁型スイッチを用いて、図１の電流制限器２
０を負側配線１１Ｎにも切換え接続できるように変形す
れば、正負両主回路配線の絶縁状態が判別できることは
容易に理解されるであろう。
【００１８】図５は、正負両主回路配線の絶縁状態を判
別可能とした本発明の第２実施例を示すブロック図であ
る。図６は、第２実施例の動作を説明するためのタイム
チャートである。これらの図において、図１、図３と同
一の符号は同一または同等部分を表わす。図において、
符号Ｓを付けたスイッチは全て、図２に示したような絶
縁型スイッチである。制御回路４０内のシーケンス制御
回路３０は、上記各スイッチの開閉を予定のタイミング
で制御する。
別可能とした本発明の第２実施例を示すブロック図であ
る。図６は、第２実施例の動作を説明するためのタイム
チャートである。これらの図において、図１、図３と同
一の符号は同一または同等部分を表わす。図において、
符号Ｓを付けたスイッチは全て、図２に示したような絶
縁型スイッチである。制御回路４０内のシーケンス制御
回路３０は、上記各スイッチの開閉を予定のタイミング
で制御する。
【００１９】まず、電圧検知回路１６の構成および動作
を説明する。正および負の主回路１１Ｐ、１１Ｎ間に直
列接続された抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３よりなる抵抗分圧回
路の一部の抵抗ｒ２の両端に、絶縁型スイッチＳ１１お
よびＳ１２を介してコンデンサ１６Ｃが並列接続され
る。コンデンサ１６Ｃの両端にはさらに、絶縁型スイッ
チＳ１３およびＳ１４を介して、抵抗ｒ６、ｒ７の直列
回路が並列接続される。抵抗ｒ６、ｒ７の接続点はＡＤ
変換器２８の入力に接続され、抵抗ｒ７およびスイッチ
Ｓ１４の接続点は接地される。
を説明する。正および負の主回路１１Ｐ、１１Ｎ間に直
列接続された抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３よりなる抵抗分圧回
路の一部の抵抗ｒ２の両端に、絶縁型スイッチＳ１１お
よびＳ１２を介してコンデンサ１６Ｃが並列接続され
る。コンデンサ１６Ｃの両端にはさらに、絶縁型スイッ
チＳ１３およびＳ１４を介して、抵抗ｒ６、ｒ７の直列
回路が並列接続される。抵抗ｒ６、ｒ７の接続点はＡＤ
変換器２８の入力に接続され、抵抗ｒ７およびスイッチ
Ｓ１４の接続点は接地される。
【００２０】スイッチＳ１１、Ｓ１２が同時に閉成され
ると、抵抗ｒ２の両端の電圧すなわち電源電圧を代表す
る電圧に、コンデンサ１６Ｃが充電される。つぎにスイ
ッチＳ１１、Ｓ１２を開放し、スイッチＳ１３、Ｓ１４
を同時に閉成すると、コンデンサ１６Ｃは抵抗ｒ６、ｒ
７を介して放電する。ＡＤ変換器２８は放電開始直後
（または、予め定めた一定時間後）における抵抗ｒ７の
両端の電圧をホールドし、デジタル値に変換する。明ら
かなように、このデジタル値は電源電圧を代表する。Ａ
Ｄ変換器２８の出力は判定回路２９に供給される。
ると、抵抗ｒ２の両端の電圧すなわち電源電圧を代表す
る電圧に、コンデンサ１６Ｃが充電される。つぎにスイ
ッチＳ１１、Ｓ１２を開放し、スイッチＳ１３、Ｓ１４
を同時に閉成すると、コンデンサ１６Ｃは抵抗ｒ６、ｒ
７を介して放電する。ＡＤ変換器２８は放電開始直後
（または、予め定めた一定時間後）における抵抗ｒ７の
両端の電圧をホールドし、デジタル値に変換する。明ら
かなように、このデジタル値は電源電圧を代表する。Ａ
Ｄ変換器２８の出力は判定回路２９に供給される。
【００２１】図６の正極性充電のタイミングでは、図１
に関して前述したように、スイッチＳ１、Ｓ４が閉成さ
れる。これにより、正側配線１１Ｐ−電流制限器２０−
ダイオード２１−第１スイッチＳ１−コンデンサ２４−
スイッチＳ４−接地（車体）−地絡抵抗Ｒｎ−負側配線
１１Ｎからなる正側配線検知回路が形成され、コンデン
サ２４が図示極性に充電される。この時のコンデンサ２
４の充電電荷または充電電圧は、前述の場合と同様に地
絡抵抗Ｒｎの大きさ（および、電源電圧）の関数とな
る。次のコンデンサ放電タイミングでは、スイッチＳ１
が開放される一方、スイッチＳ２が閉成されるので、コ
ンデンサ２４はスイッチＳ２−抵抗２６ａ−２６−スイ
ッチＳ４の回路で放電される。前記実施例の場合と同様
にして、ＡＤ変換器２７はコンデンサ２４の端子電圧ま
たは放電開始直後（または、予め定めた一定時間後）に
おける抵抗２６の両端の電圧をホールドし、デジタル値
に変換する。コンデンサ２４の放電完了後、スイッチＳ
２、Ｓ４は開放される。ＡＤ変換器２７の出力も判定回
路２９に供給される。判定回路２９は、図１に関して前
述したのと同様のテ−ブルを参照して、負側配線１１Ｎ
の絶縁状態を判別する。以上で、負側配線１１Ｎの絶縁
状態判定サイクルを終了する。
に関して前述したように、スイッチＳ１、Ｓ４が閉成さ
れる。これにより、正側配線１１Ｐ−電流制限器２０−
ダイオード２１−第１スイッチＳ１−コンデンサ２４−
スイッチＳ４−接地（車体）−地絡抵抗Ｒｎ−負側配線
１１Ｎからなる正側配線検知回路が形成され、コンデン
サ２４が図示極性に充電される。この時のコンデンサ２
４の充電電荷または充電電圧は、前述の場合と同様に地
絡抵抗Ｒｎの大きさ（および、電源電圧）の関数とな
る。次のコンデンサ放電タイミングでは、スイッチＳ１
が開放される一方、スイッチＳ２が閉成されるので、コ
ンデンサ２４はスイッチＳ２−抵抗２６ａ−２６−スイ
ッチＳ４の回路で放電される。前記実施例の場合と同様
にして、ＡＤ変換器２７はコンデンサ２４の端子電圧ま
たは放電開始直後（または、予め定めた一定時間後）に
おける抵抗２６の両端の電圧をホールドし、デジタル値
に変換する。コンデンサ２４の放電完了後、スイッチＳ
２、Ｓ４は開放される。ＡＤ変換器２７の出力も判定回
路２９に供給される。判定回路２９は、図１に関して前
述したのと同様のテ−ブルを参照して、負側配線１１Ｎ
の絶縁状態を判別する。以上で、負側配線１１Ｎの絶縁
状態判定サイクルを終了する。
【００２２】つづいて、正側配線１１Ｐの絶縁状態判定
サイクルの負極性充電のタイミングに入り、スイッチＳ
４、Ｓ３を導通させる。これにより、正側配線１１Ｐ−
地絡抵抗Ｒｐ−接地（車体）−スイッチＳ４−コンデン
サ２４−スイッチＳ３−ダイオード２１ｎ−電流制限器
２０ｎ−負側配線１１Ｎからなる負側配線検知回路が形
成され、コンデンサ２４が図示とは逆極性に充電され
る。この時の充電電荷または充電電圧は、前述の場合と
同様に地絡抵抗Ｒｐの大きさの関数となる。次のコンデ
ンサ放電タイミングでは、スイッチＳ４，Ｓ３が開放さ
れる一方、スイッチＳ５、Ｓ６が閉成されるので、コン
デンサ２４はスイッチＳ５−抵抗２６ａ−抵抗２６−
（接地）−スイッチＳ６の回路で放電される。これにつ
づく充電電圧検知および絶縁状態判定の動作は、負側配
線１１Ｎの絶縁状態判別の場合と同様である。
サイクルの負極性充電のタイミングに入り、スイッチＳ
４、Ｓ３を導通させる。これにより、正側配線１１Ｐ−
地絡抵抗Ｒｐ−接地（車体）−スイッチＳ４−コンデン
サ２４−スイッチＳ３−ダイオード２１ｎ−電流制限器
２０ｎ−負側配線１１Ｎからなる負側配線検知回路が形
成され、コンデンサ２４が図示とは逆極性に充電され
る。この時の充電電荷または充電電圧は、前述の場合と
同様に地絡抵抗Ｒｐの大きさの関数となる。次のコンデ
ンサ放電タイミングでは、スイッチＳ４，Ｓ３が開放さ
れる一方、スイッチＳ５、Ｓ６が閉成されるので、コン
デンサ２４はスイッチＳ５−抵抗２６ａ−抵抗２６−
（接地）−スイッチＳ６の回路で放電される。これにつ
づく充電電圧検知および絶縁状態判定の動作は、負側配
線１１Ｎの絶縁状態判別の場合と同様である。
【００２３】以上の各実施例では、正極側または負極側
の一方のみが地絡しており、検出用のコンデンサが電源
電圧で、予定の一定時間（例えば、６５ｍ秒間）連続充
電されることを前提としたので、（１）正負両極が同時
に地絡した場合のように、コンデンサ２４の充電電圧が
電源電圧とは異なるようになった場合や、（２）片側地
絡であっても、インバータを介してモータなどの交流負
荷が接続されているために地絡が間欠的に発生するよう
な場合には、バッテリ（電源）電圧と検出されたＡＤ出
力（コンデンサ端子電圧）との関係が図４に示したもの
とは異なり、結果的に検出精度の低下を生ずることにな
る。
の一方のみが地絡しており、検出用のコンデンサが電源
電圧で、予定の一定時間（例えば、６５ｍ秒間）連続充
電されることを前提としたので、（１）正負両極が同時
に地絡した場合のように、コンデンサ２４の充電電圧が
電源電圧とは異なるようになった場合や、（２）片側地
絡であっても、インバータを介してモータなどの交流負
荷が接続されているために地絡が間欠的に発生するよう
な場合には、バッテリ（電源）電圧と検出されたＡＤ出
力（コンデンサ端子電圧）との関係が図４に示したもの
とは異なり、結果的に検出精度の低下を生ずることにな
る。
【００２４】すなわち前記（１）の場合には、図７の
（ａ）、（ｂ）に等価回路図で示すように、検出用コン
デンサが陽極側地絡抵抗Ｒｐと陰極側地絡抵抗Ｒｎとで
分圧されたバッテリ電圧で充電されるようになる。した
がって、地絡抵抗値が同じであっても検出用コンデンサ
２４の充電電荷が少なくなる。このためＡＤ変換器２７
の出力も低くなり、地絡異常であるにも拘らず異常判定
ができずに検出精度が低下する恐れがある。また前記
（２）の場合には、検出用コンデンサが間欠的にしか充
電されないので実効的な充電時間が短くなり、片側地絡
の場合でも、結果的に充電電荷が少なくなって検出精度
の低下を生ずるのみならず、両側地絡の場合には、より
一層の検出誤差を生ずる傾向がある。
（ａ）、（ｂ）に等価回路図で示すように、検出用コン
デンサが陽極側地絡抵抗Ｒｐと陰極側地絡抵抗Ｒｎとで
分圧されたバッテリ電圧で充電されるようになる。した
がって、地絡抵抗値が同じであっても検出用コンデンサ
２４の充電電荷が少なくなる。このためＡＤ変換器２７
の出力も低くなり、地絡異常であるにも拘らず異常判定
ができずに検出精度が低下する恐れがある。また前記
（２）の場合には、検出用コンデンサが間欠的にしか充
電されないので実効的な充電時間が短くなり、片側地絡
の場合でも、結果的に充電電荷が少なくなって検出精度
の低下を生ずるのみならず、両側地絡の場合には、より
一層の検出誤差を生ずる傾向がある。
【００２５】第３の実施例は、このような検出精度の低
下を防止することを意図したものであり、前記各実施例
の電流制限器を２０、２０ｎを固定抵抗とすることによ
り、地絡抵抗値を下記演算によって求め得るようにした
ものである。
下を防止することを意図したものであり、前記各実施例
の電流制限器を２０、２０ｎを固定抵抗とすることによ
り、地絡抵抗値を下記演算によって求め得るようにした
ものである。
【００２６】図８はその概略ブロック図である。同図に
おいて、図１、５と同一の符号は同一または同等部分を
表わす。絶縁型の第１スイッチ対Ｓ1a, Ｓ1bおよび第２
スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bは、前記各実施例のスイッチＳ1,
Ｓ3 に相当する。絶縁検知時の充電電流を制限する固定
抵抗２０Ｒがコンデンサ２４と直列に挿入される。イン
バータ１９は電源１１の直流電流（例えば、２８８ボル
ト）を、モータ１５を付勢するための交流電流（例え
ば、２００ボルト）に変換する。この実施例では、図５
の実施例に比べてスイッチの数を減らすことができる。
おいて、図１、５と同一の符号は同一または同等部分を
表わす。絶縁型の第１スイッチ対Ｓ1a, Ｓ1bおよび第２
スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bは、前記各実施例のスイッチＳ1,
Ｓ3 に相当する。絶縁検知時の充電電流を制限する固定
抵抗２０Ｒがコンデンサ２４と直列に挿入される。イン
バータ１９は電源１１の直流電流（例えば、２８８ボル
ト）を、モータ１５を付勢するための交流電流（例え
ば、２００ボルト）に変換する。この実施例では、図５
の実施例に比べてスイッチの数を減らすことができる。
【００２７】図９は第３実施例の動作を説明するための
タイムチャートである。ある時刻ｔ1 からｔ2 の間（例
えば、６５ｍ秒間）、シーケンス制御回路３０からの制
御信号によってスイッチ対Ｓ1a, Ｓ1bが閉じられる。こ
の間、スイッチＳ2 およびスイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bは開状
態に保持される。この時の等価回路は、図１０（ａ）の
ようになり、コンデンサ２４は次の式１で示す電圧ＶCp
に充電される。
タイムチャートである。ある時刻ｔ1 からｔ2 の間（例
えば、６５ｍ秒間）、シーケンス制御回路３０からの制
御信号によってスイッチ対Ｓ1a, Ｓ1bが閉じられる。こ
の間、スイッチＳ2 およびスイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bは開状
態に保持される。この時の等価回路は、図１０（ａ）の
ようになり、コンデンサ２４は次の式１で示す電圧ＶCp
に充電される。
【００２８】 ＶCp＝ＶB ・Ｑ・Ｒｐ／（ＲP ＋Ｒｎ）…… 式１ Ｑ＝１−ｅ−Ｗ …… 式２ Ｗ＝（Ｒｐ＋Ｒｎ）Ｔ／（Ｒｐ・Ｒｎ＋Ｒｎ・Ｒ20＋Ｒ20・Ｒｐ）Ｃ …式 ３ ただし、 Ｔは時間 Ｃはコンデンサ２４の容量 次に時刻ｔ2 で、スイッチＳ1bを閉じたままスイッチＳ
1aを開き、スイッチＳ2 を投入してコンデンサ２４の電
荷を抵抗２６ａ、２６を介して放電させる。このとき抵
抗２６の両端に生ずる電圧降下をＡＤ変換器２７で検出
し、判定回路２９に供給する。前記電圧降下は前記式１
の電圧ＶCpを代表する。コンデンサ２４が完全に放電す
るのに十分な時間が経過した後にスイッチＳ2 、Ｓ1bを
開放し、その後の時刻ｔ3 スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bを予定
時間（例えば、６５ｍ秒間）閉じる。
1aを開き、スイッチＳ2 を投入してコンデンサ２４の電
荷を抵抗２６ａ、２６を介して放電させる。このとき抵
抗２６の両端に生ずる電圧降下をＡＤ変換器２７で検出
し、判定回路２９に供給する。前記電圧降下は前記式１
の電圧ＶCpを代表する。コンデンサ２４が完全に放電す
るのに十分な時間が経過した後にスイッチＳ2 、Ｓ1bを
開放し、その後の時刻ｔ3 スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bを予定
時間（例えば、６５ｍ秒間）閉じる。
【００２９】この時の等価回路は、図１０（ａ）のよう
になり、コンデンサ２４は次の式４で示す電圧ＶCnに充
電される。 ＶCn＝ＶB ・Ｑ・Ｒｎ／（Ｒｐ＋Ｒｎ） …… 式４ つづいて時刻ｔ4 で、スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bを開いてス
イッチＳ1bとＳ2 を投入し、前述と同様にしてコンデン
サ２４の電荷を抵抗２６ａ、２６を介して放電させる。
このとき抵抗２６の両端に生ずる電圧降下をＡＤ変換器
２７で検出し、判定回路２９に供給する。前記電圧降下
は前記式４の電圧ＶCnを代表する。コンデンサ２４が完
全に放電するのに十分な時間が経過した後の時刻ｔ5
に、スイッチＳ2 、Ｓ1bを開放すると、１回の測定サイ
クルが完了し、図８の回路は復旧する。
になり、コンデンサ２４は次の式４で示す電圧ＶCnに充
電される。 ＶCn＝ＶB ・Ｑ・Ｒｎ／（Ｒｐ＋Ｒｎ） …… 式４ つづいて時刻ｔ4 で、スイッチ対Ｓ3a, Ｓ3bを開いてス
イッチＳ1bとＳ2 を投入し、前述と同様にしてコンデン
サ２４の電荷を抵抗２６ａ、２６を介して放電させる。
このとき抵抗２６の両端に生ずる電圧降下をＡＤ変換器
２７で検出し、判定回路２９に供給する。前記電圧降下
は前記式４の電圧ＶCnを代表する。コンデンサ２４が完
全に放電するのに十分な時間が経過した後の時刻ｔ5
に、スイッチＳ2 、Ｓ1bを開放すると、１回の測定サイ
クルが完了し、図８の回路は復旧する。
【００３０】前記式１、式４のＶCp、ＶCnを用いて次の
式５、６で表わされるＲｐ、Ｒｎを求めることができ
る。 Ｒｐ＝−（ＶCp＋ＶCn）Ｇ／Ｖcn … 式５ Ｒｎ＝−（ＶCp＋ＶCn）Ｇ／Ｖcp … 式６ Ｇ＝Ｒ20＋Ｔ／Ｃ・ln｛１−（ＶCp＋ＶCn）／ＶB} この実施例によれば、正負両極の地絡状態がどのような
ものであり、またどのように変化しても、その地絡抵抗
値を正確に演算することができるので、的確な絶縁状態
判定が可能になる。
式５、６で表わされるＲｐ、Ｒｎを求めることができ
る。 Ｒｐ＝−（ＶCp＋ＶCn）Ｇ／Ｖcn … 式５ Ｒｎ＝−（ＶCp＋ＶCn）Ｇ／Ｖcp … 式６ Ｇ＝Ｒ20＋Ｔ／Ｃ・ln｛１−（ＶCp＋ＶCn）／ＶB} この実施例によれば、正負両極の地絡状態がどのような
ものであり、またどのように変化しても、その地絡抵抗
値を正確に演算することができるので、的確な絶縁状態
判定が可能になる。
【００３１】つぎに、図８のインバータ１９内で地絡Ｒ
ｉを生じた場合の等価回路は，図１１（ａ）および
（ｂ）のようになる。したがって、前述と同様にスイッ
チスイッチ対Ｓ1a, Ｓ1b、Ｓ3a, Ｓ3b、スイッチＳ2 を
開閉制御した場合のコンデンサ２４の充電電圧は次式
７、８で表わされる。 ＶCp＝ＶB ｛１−ｅ−Ａ・Ｔ／（Ｒｉ＋Ｒ20）Ｃ｝ ……式７ ＶCn＝ＶB ｛１−ｅ−Ａ´・Ｔ／（Ｒｉ＋Ｒ20）Ｃ｝ ……式８ ただし、 Ａ、Ａ´はインバータ１９のスイッチングデ
ューティである。これから、地絡抵抗Ｒｉは次の式９、
式１０で表わされる。
ｉを生じた場合の等価回路は，図１１（ａ）および
（ｂ）のようになる。したがって、前述と同様にスイッ
チスイッチ対Ｓ1a, Ｓ1b、Ｓ3a, Ｓ3b、スイッチＳ2 を
開閉制御した場合のコンデンサ２４の充電電圧は次式
７、８で表わされる。 ＶCp＝ＶB ｛１−ｅ−Ａ・Ｔ／（Ｒｉ＋Ｒ20）Ｃ｝ ……式７ ＶCn＝ＶB ｛１−ｅ−Ａ´・Ｔ／（Ｒｉ＋Ｒ20）Ｃ｝ ……式８ ただし、 Ａ、Ａ´はインバータ１９のスイッチングデ
ューティである。これから、地絡抵抗Ｒｉは次の式９、
式１０で表わされる。
【００３２】 Ｒｉ＝−Ｒｉ−Ａ・Ｔ／Ｃ・ln｛１−ＶCP／ＶB ｝ ……式９ ＝−Ｒｉ−Ａ´・Ｔ／Ｃ・ln｛１−ＶCn／ＶB ｝ ……式１０ 図１２は、正負両極同時地絡の場合の模擬テスト例の結
果であり、正極側の地絡抵抗をそれぞれ４７、６８、１
００、１５０、２２０、３３０ＫΩに固定して負極側の
地絡抵抗を変化させ、第３実施例の回路によって検出し
た結果を示すグラフであり、縦軸は検出誤差（％誤
差）、横軸は負極側の地絡抵抗値である。この図から、
地絡抵抗値の増大に伴なって誤差も大きくなる傾向にあ
ることが分かる。これは、地絡抵抗が大きくなるにつれ
て、地絡抵抗の変化に対するコンデンサの電圧の変化が
小さくなる性質があること、つまり、地絡抵抗が大きい
領域では、コンデンサ電圧の微小な変化で地絡抵抗検出
値が大きく変化するという性質によるものと考えられ
る。検出誤差が実用上問題になる１００ＫΩ以下の領域
では、検出誤差は５％以下であり、また測定した全範囲
に渡って誤差は±５０ＫΩ以下に押さえられ、満足でき
る結果が得られた。
果であり、正極側の地絡抵抗をそれぞれ４７、６８、１
００、１５０、２２０、３３０ＫΩに固定して負極側の
地絡抵抗を変化させ、第３実施例の回路によって検出し
た結果を示すグラフであり、縦軸は検出誤差（％誤
差）、横軸は負極側の地絡抵抗値である。この図から、
地絡抵抗値の増大に伴なって誤差も大きくなる傾向にあ
ることが分かる。これは、地絡抵抗が大きくなるにつれ
て、地絡抵抗の変化に対するコンデンサの電圧の変化が
小さくなる性質があること、つまり、地絡抵抗が大きい
領域では、コンデンサ電圧の微小な変化で地絡抵抗検出
値が大きく変化するという性質によるものと考えられ
る。検出誤差が実用上問題になる１００ＫΩ以下の領域
では、検出誤差は５％以下であり、また測定した全範囲
に渡って誤差は±５０ＫΩ以下に押さえられ、満足でき
る結果が得られた。
【００３３】上述の説明から分かるように、要するに本
発明は、直流電源の正及び負端子にそれぞれ接続され、
接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路の接地電
位部に対する絶縁状態を検知するために、正及び負端子
の少なくとも一方と接地電位部との間に、コンデンサ
（および電流制限器）を予定時間直列に接続したときの
コンデンサ端子電圧を検出し、この検出端子電圧及び前
記直流電源電圧に基づいて、前記正及び負側主回路と接
地電位部との間の絶縁抵抗を演算するものである。した
がって、容易に理解されるように、その具体的な回路構
成や実施方法には種々の変形が可能である。
発明は、直流電源の正及び負端子にそれぞれ接続され、
接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路の接地電
位部に対する絶縁状態を検知するために、正及び負端子
の少なくとも一方と接地電位部との間に、コンデンサ
（および電流制限器）を予定時間直列に接続したときの
コンデンサ端子電圧を検出し、この検出端子電圧及び前
記直流電源電圧に基づいて、前記正及び負側主回路と接
地電位部との間の絶縁抵抗を演算するものである。した
がって、容易に理解されるように、その具体的な回路構
成や実施方法には種々の変形が可能である。
【００３４】図１３は図８の実施例の一部を変形した例
を示す要部回路ブロック図である。図８と対比すれば明
らかなように、必要な抵抗の数が少なくなる。その動作
は、図８に関して前述したところから容易に理解できる
ので、ここでは省略する。
を示す要部回路ブロック図である。図８と対比すれば明
らかなように、必要な抵抗の数が少なくなる。その動作
は、図８に関して前述したところから容易に理解できる
ので、ここでは省略する。
【００３５】また図８、１３の実施例においても、電流
制限用素子は既知の固定抵抗に限られるものではなく、
既知のインダクタを用いても同様に、演算による地絡抵
抗値の演算ができることは明らかである。
制限用素子は既知の固定抵抗に限られるものではなく、
既知のインダクタを用いても同様に、演算による地絡抵
抗値の演算ができることは明らかである。
【００３６】本発明では、さらに以下のような種々の変
形が可能である。 （１）電源電圧検出のための抵抗分圧器ｒ１〜ｒ３の代
わりにコンデンサ分圧器を用いる。 （２）コンデンサ２４、１６Ｃの充電電圧検出を、放電
抵抗両端の電圧検出によらずに、コンデンサの電圧を直
接ホールドしてＡＤ変換する。 （３）コンデンサ２４と直列接続される電流制限器を、
図１や図５に示した位置の代わりに、スイッチＳ１また
はＳ３の導通時に形成される前記コンデンサ２４の充電
回路の適当個所に直列に挿入されるように接続する。 （４）図５の実施例において、スイッチＳ４〜Ｓ６を省
略し、抵抗２６の両端に発生する電圧を全波整流した
後、ＡＤ変換器２７に供給する。
形が可能である。 （１）電源電圧検出のための抵抗分圧器ｒ１〜ｒ３の代
わりにコンデンサ分圧器を用いる。 （２）コンデンサ２４、１６Ｃの充電電圧検出を、放電
抵抗両端の電圧検出によらずに、コンデンサの電圧を直
接ホールドしてＡＤ変換する。 （３）コンデンサ２４と直列接続される電流制限器を、
図１や図５に示した位置の代わりに、スイッチＳ１また
はＳ３の導通時に形成される前記コンデンサ２４の充電
回路の適当個所に直列に挿入されるように接続する。 （４）図５の実施例において、スイッチＳ４〜Ｓ６を省
略し、抵抗２６の両端に発生する電圧を全波整流した
後、ＡＤ変換器２７に供給する。
【００３７】
【発明の効果】本発明によれば、正および負側配線を非
接地状態に保持したままで、しかも正および負側配線の
一方のみで絶縁不良や地絡が生じた場合はもちろん、両
極側配線またはインバータ内部での絶縁不良や地絡が生
じた場合でも、各配線と接地（車体）間の絶縁状態を正
確に演算し、絶縁状態を的確に判定することができる。
接地状態に保持したままで、しかも正および負側配線の
一方のみで絶縁不良や地絡が生じた場合はもちろん、両
極側配線またはインバータ内部での絶縁不良や地絡が生
じた場合でも、各配線と接地（車体）間の絶縁状態を正
確に演算し、絶縁状態を的確に判定することができる。
【図１】本発明の第１実施例のブロック図である。
【図２】本発明に好適な絶縁型スイッチの具体例を示す
回路図である。
回路図である。
【図３】第１実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。
ートである。
【図４】本発明に好適な判定テ−ブルの１例を示す図で
ある。
ある。
【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。
【図６】第２実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。
ートである。
【図７】主回路の正負両極が同時に地絡した場合の等価
回路図である。
回路図である。
【図８】第３実施例の概略ブロック図である。
【図９】第３実施例の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。
ートである。
【図１０】第３実施例のコンデンサ充電回路の等価回路
図である。
図である。
【図１１】第３実施例の擬似交流部で地絡した場合の等
価回路図である。
価回路図である。
【図１２】正負両極同時地絡の場合の模擬テスト例の結
果を示す図である。
果を示す図である。
【図１３】図８の実施例の一部を変形した例を示す要部
回路ブロック図である。
回路ブロック図である。
１１…電源 １２…ブレーカ １４…充電回路 １６…
電圧検出回路 １９…インバータ ２０、２０ｎ…電流
制限器 ２９…判定回路 ３０…シーケンス制御回路
Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ1a、Ｓ1b、Ｓ3a、Ｓ3b、Ｓ１１〜Ｓ１４
…絶縁型スイッチ
電圧検出回路 １９…インバータ ２０、２０ｎ…電流
制限器 ２９…判定回路 ３０…シーケンス制御回路
Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ1a、Ｓ1b、Ｓ3a、Ｓ3b、Ｓ１１〜Ｓ１４
…絶縁型スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 修五 埼玉県和光市中央一丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内
Claims (20)
- 【請求項１】直流電源の正及び負端子にそれぞれ接続さ
れ、接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路配線
の接地電位部に対する絶縁状態を検知する非接地電源の
絶縁検出方法であって、 前記主回路配線の一方と接地電位部との間に、コンデン
サを予定時間接続し、 前記コンデンサに接続された前記主回路配線を分離した
後に、前記コンデンサに蓄積された電荷量を検出する検
出素子を接続し、 検出した電荷量に基づいて、前記主回路配線と接地電位
部との間の絶縁抵抗を判定することを特徴とする非接地
電源の絶縁検出方法。 - 【請求項２】前記主回路配線の一方と接地電位部との間
に、コンデンサを予定時間接続する際に、さらに電流制
限素子を接続することを特徴とする請求項１に記載の非
接地電源の絶縁検出方法。 - 【請求項３】検出した電荷量に基づいて、前記主回路配
線と接地電位部との間の絶縁抵抗を判定する際に、さら
に前記主回路配線の電圧に応じて絶縁抵抗を判定するこ
とを特徴とする請求項１に記載の非接地電源の絶縁検出
方法。 - 【請求項４】直流電源の正及び負端子にそれぞれ接続さ
れ、接地電位部からは絶縁された正及び負側主回路配線
の接地電位部に対する絶縁状態を検知する非接地電源の
絶縁検出装置であって、 前記主回路配線及び接地電位部の間に、コンデンサを予
定時間だけ直列に接続する第１スイッチ手段と、 前記第１スイッチ手段の遮断後に、前記コンデンサに蓄
積された電荷量を検出する検出素子を接続する第２スイ
ッチ手段と、 前記検出素子で検出された電荷量に基づいて、前記主回
路配線の正端子及び負端子の少なくとも一方と接地電位
部との間の絶縁状態を判定する判定手段とを具備したこ
とを特徴とする非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項５】前記第１スイッチ手段は、前記主回路配線
の正端子と接地電位部間にコンデンサを接続する正側第
１スイッチ手段と、前記主回路配線の負端子と接地電位
部間にコンデンサを接続する負側第１スイッチ手段とを
含み、 前記第２スイッチ手段は、前記正側第１スイッチ手段と
前記負側第１スイッチ手段をそれぞれ選択的に接続かつ
遮断した後に、正側第１スイッチ手段接続後の第１電荷
量と負側第１スイッチ手段接続後の第２電荷量とを検出
するために検出素子に接続し、 前記判定手段は、検出された前記第１及び第２電荷量に
それぞれ対応するコンデンサ端子電圧を演算し、これら
端子電圧に基づいて主回路配線の少なくとも一方の接地
電位部に対する地絡抵抗を演算することを特徴とする請
求項４に記載の非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項６】前記第１スイッチ手段および前記第２スイ
ッチ手段に接続され、前記第１スイッチ手段を選択的に
所定時間だけ導通させて前記コンデンサを充電すると共
に、前記第１スイッチ手段が導通している間は第２スイ
ッチ素子を遮断し、第１スイッチ手段が遮断されている
間に前記第２スイッチ手段を導通させるスイッチ制御手
段をさらに具備したことを特徴とする請求項４に記載の
非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項７】前記第１スイッチ手段の導通時に形成され
る前記コンデンサの充電回路に直列に挿入される電流制
限器をさらに具備したことを特徴とする請求項６記載の
非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項８】前記第２スイッチ手段の電荷量検出素子に
接続される側の端子と接地電位部との間に接続された抵
抗をさらに具備したことを特徴とする請求項６記載の非
接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項９】前記正および負側主回路配線間の電圧を検
知する電圧検出回路をさらに具備し、 判定手段は検出された前記コンデンサの電荷量と正およ
び負側主回路配線間電圧とに基づいて、少なくとも他方
の主回路配線および接地電位部間の絶縁状態を判断する
ことを特徴とする請求項５に記載の非接地電源の絶縁検
出装置。 - 【請求項１０】判定手段は、前記電荷量ならびに正およ
び負側主回路配線間電圧と、前記正または負側主回路配
線と接地電位部間の絶縁状態との関係を示すテ−ブルを
予め有することを特徴とする請求項９に記載の非接地電
源の絶縁検出装置。 - 【請求項１１】少なくとも第１スイッチ手段は、電路を
開閉するスイッチ部とスイッチ部の開閉を制御する制御
部とよりなり、スイッチ部と制御部とが電気的に絶縁さ
れた絶縁型スイッチであることを特徴とする請求項６に
記載の非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１２】電圧検出回路は、前記正および負側主回
路配線間の電圧を分圧する電圧分圧回路と、分圧された
電圧に第１対のスイッチ手段を介して接続された第２コ
ンデンサと、それぞれの一方の端子が前記第２コンデン
サの各端子に接続された第２対のスイッチ手段と、第２
対のスイッチ手段の各他方の端子間に接続された第２の
抵抗と、前記第２の抵抗の端子間電圧を測定する手段と
を具備し、 前記２対のスイッチ手段は、第１対のスイッチ手段が導
通している間は遮断され、第１対のスイッチ手段が遮断
されている間に導通されるように制御されることを特徴
とする請求項９に記載の非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１３】少なくとも第１対のスイッチ手段は絶縁
型スイッチであることを特徴とする請求項１２に記載の
非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１４】直流電源の正および負端子にそれぞれ接
続され、接地電位部からは絶縁された正および負側主回
路配線の接地電位部に対する絶縁状態を検知する非接地
電源の絶縁検出装置であって、 一方の主回路配線およびコンデンサの一方端子との間に
直列に接続された第１スイッチ素子と、 第１スイッチ素子およびコンデンサの接続点に、その一
方の端子が接続された第２スイッチ素子と、 前記第２スイッチ素子の他方の端子に接続された抵抗器
と、 前記第１スイッチ素子を所定時間接続した後に第２スイ
ッチを接続した際、前記抵抗器に発生する電圧を検出す
る制御回路とを具備したことを特徴とする非接地電源の
絶縁検出装置。 - 【請求項１５】前記主回路配線の他方の主回路配線およ
び前記コンデンサの一方端子との間に直列に接続された
第３スイッチ素子をさらに具備し、 前記制御回路はさらに前記第３スイッチ素子を所定時間
接続後に第２スイッチを接続した際の前記抵抗器に発生
する電圧を検出することを特徴とする請求項１４に記載
の非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１６】前記コンデンサの他方端子と接地電位部
との間に接続された第４スイッチ素子と、前記コンデン
サの他方端子と前記第２スイッチ素子の他方端子との間
に接続された第５スイッチ素子と、前記コンデンサの一
方端子と接地電位部との間に接続された第６スイッチ素
子とをさらに具備した請求項１４に記載の非接地電源の
絶縁検出装置。 - 【請求項１７】前記第１および第３スイッチの導通時に
形成される前記コンデンサの充電回路に直列に挿入され
る電流制限器をさらに具備した請求項１５に記載の非接
地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１８】電流制限器としての前記抵抗器は、前記
第１スイッチ素子と前記コンデンサとの接続点のコンデ
ンサ側、および前記コンデンサと接地との間の少なくと
も一方に挿入されたことを特徴とする請求項１７に記載
の非接地電源の絶縁検出装置。 - 【請求項１９】前記接地電位部は電気推進車両の車体で
あり、前記正および負側主回路配線は車両推進駆動用モ
−タの給電線であり、 前記判定手段が絶縁抵抗の低下を検出したときには、バ
ッテリからの給電を遮断するブレーカをさらに具備した
ことを特徴とする請求項４に記載の非接地電源の絶縁検
出装置。 - 【請求項２０】前記接地電位部は電気推進車両の車体で
あり、前記正および負側主回路配線は車両推進駆動用モ
−タの給電線であり、 前記制御回路が絶縁抵抗の低下を検出したときには、バ
ッテリからの給電を遮断するブレーカをさらに具備した
ことを特徴とする請求項１４に記載の非接地電源の絶縁
検出装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27829995A JP3224977B2 (ja) | 1994-12-12 | 1995-10-03 | 非接地電源の絶縁検出方法及び装置 |
| US08/891,721 US5818236A (en) | 1994-12-12 | 1997-07-14 | Method and apparatus for checking insulation of ungrounded power source |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-332129 | 1994-12-12 | ||
| JP33212994 | 1994-12-12 | ||
| JP27829995A JP3224977B2 (ja) | 1994-12-12 | 1995-10-03 | 非接地電源の絶縁検出方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08226950A true JPH08226950A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3224977B2 JP3224977B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=26552799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27829995A Expired - Fee Related JP3224977B2 (ja) | 1994-12-12 | 1995-10-03 | 非接地電源の絶縁検出方法及び装置 |
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| Country | Link |
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| US (1) | US5818236A (ja) |
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