JP2004170123A

JP2004170123A - Insulation detector for non-grounded power supply

Info

Publication number: JP2004170123A
Application number: JP2002333607A
Authority: JP
Inventors: Takashi Iwanabe; 剛史岩邊
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: JP3962992B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation detector for a non-grounded power supply for facilitating the identification of an anomaly occurrence factor when an anomaly has occurred. <P>SOLUTION: Wires 13a and 13b on the positive and negative terminal sides are equipped with a sensor part 5 for detecting the value of insulation resistance of a DC power supply 3 insulated from a grounded potential part 15 relative to the potential part 15, and a data transmission part 7 for transmitting data acquired by the sensor part 5. The sensor part 5 has a circuit capable of series-connecting a capacitor 17 between the power supply 3 and the potential part 15 for a preset period of time, and a calculation means 19 for calculating insulation resistance based on the voltage of the power supply 3 and the inter-terminal voltage of the capacitor 17 when the capacitor 17 is series-connected between the power supply 3 and the potential part 15 for the preset period of time. The transmission part 7 transmits, as data, the value of the calculated insulation resistance, the inter-terminal voltage of the capacitor 17 used for calculating the insulation resistance, and the voltage of the power supply 3 used for calculating the insulation resistance. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接地電源の絶縁検出装置に係り、特に、電気による推進力を利用する車両に搭載された非接地の直流電源に好適な絶縁検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接地電源の絶縁検出装置は、非接地の直流電源の正及び負端子に接続され、接地電位部からは絶縁された正及び負側の主回路配線の接地電位部に対する絶縁抵抗つまり地絡抵抗を検出することで、接地電位部に対する絶縁や地絡状態を検出するものである（例えば、特許文献１参照）。このような従来の絶縁検出装置では、非接地の直流電源の正端子と接地電位部との間にコンデンサを直列に設定時間の間接続するスイッチング手段、非接地の電源の負端子と接地電位部との間にコンデンサを直列に設定時間の間接続するスイッチング手段、各スイッチング手段の遮断後にコンデンサの両端子間の電圧を検出する検出手段を接続する検出用のスイッチング手段、検出手段で検出した各スイッチング手段の遮断後のコンデンサの両端子間電圧と電源電圧とに基づいて電源の接地電位部に対する絶縁抵抗つまり地絡抵抗を演算する演算手段などからなる地絡センサ部を備えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２２６９５０号公報（第４−７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような絶縁検出装置では、算出した地絡抵抗の値が絶縁不良を示す値であると、ランプの点灯や警報音などで異常を報知している。また、地絡抵抗の値は、コンデンサの両端子間電圧と電源電圧とに基づいて算出されるため、電源電圧に異常がある場合、そしてスイッチング手段の異常やコンデンサの両端子間電圧の検出の異常などといった地絡センサ部での異常が発生した場合にも地絡抵抗値は異常な値を示すことになる。このため、絶縁検出装置には、電源電圧や地絡センサ部などの異常といった絶縁不良の検出に影響を及ぼすような絶縁不良以外の異常の発生も検知して報知するものもある。
【０００５】
しかし、このような絶縁検出装置では、絶縁不良の発生と、絶縁不良に影響を及ぼす絶縁不良以外の異常の発生を識別して知らせることはできるが、これらの絶縁不良や絶縁不良以外の異常が発生した要因を知ることはできない。このため、異常が発生した場合の対処などを適切に行えなかったり、対処に不要な時間を要してしまったりする場合がある。
【０００６】
本発明の課題は、異常が発生した場合にその異常が発生した要因を特定し易くすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の絶縁検出装置は、正端子側及び負端子側の配線が接地電位部から絶縁された直流電源の接地電位部に対する絶縁抵抗の値を検出するセンサ部と、このセンサ部で得たデータを送信するデータ送信部とを備え、センサ部は、電源と接地電位部との間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続可能な回路と、電源の電圧及び電源と接地電位部との間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続したときのこのコンデンサの両端子間電圧に基づいて絶縁抵抗を演算する演算手段とを有しており、データ送信部は、データとして、演算した絶縁抵抗の値と、絶縁抵抗の演算に用いたコンデンサの両端子間電圧と、絶縁抵抗の演算に用いた電源の電圧とを送信してなる構成とすることにより上記課題を解決する。
【０００８】
さらに、センサ部の回路は、電源と接地電位部との間にコンデンサを直列に、このコンデンサが完全に充電される時間よりも短い第１の設定時間の間接続する第１のスイッチング手段と、電源の正端子と接地電位部との間にコンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第２のスイッチング手段と、接地電位部と電源の負端子との間にコンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第３のスイッチング手段と、第１、第２及び第３の各スイッチング手段の遮断後にコンデンサの両端子間の電圧を検出する電圧検出手段を接続する第４のスイッチング手段とを有し、センサ部の演算手段は、第１のスイッチング手段を遮断後の電圧検出手段での検出電圧に基づいて電源の電源電圧を推定し、この推定した電源電圧と第２及び第３のスイッチング手段を遮断後の検出手段での各検出電圧とに基づいて電源の接地電位部に対する絶縁抵抗を演算し、データ送信部は、データとして、推定した電源電圧とこの電源電圧の推定に用いた電圧検出手段での検出電圧とを送信する構成とする。
【０００９】
このような構成とすれば、データ送信部は、データとして、演算した絶縁抵抗の値と共に、絶縁抵抗の演算に用いた電源の電圧及びコンデンサの両端子間電圧を送信するため、このデータ送信部から送信された各絶縁抵抗の値の算出毎に用いられた電源の電圧及びコンデンサの両端子間電圧を監視できる。そして、電源の電圧及びコンデンサの両端子間電圧を監視することで、絶縁不良、電源電圧の異常、センサ部の異常などといった異常が発生した場合、その異常が発生するまでの電源電圧やコンデンサの両端子間電圧の変動などから、その異常が発生した要因を特定し易くできる。
【００１０】
また、センサ部が、絶縁抵抗の演算に用いた電源の電圧及びコンデンサの両端子間電圧から電源電圧の異常及びセンサ部の異常を、演算した絶縁抵抗の値から電源の絶縁状態の異常を検出する異常検出手段を備え、データ送信部は、データとして、異常検出手段で検出した異常の状態に対応するコードを送信してなる構成とする。このような構成とすれば、データ送信部から送信されてきたコードによって、絶縁不良、電源電圧の異常、センサ部の異常などといった異常の内容を容易に識別できるので好ましい。
【００１１】
また、第１のスイッチング手段が、電源の正端子に接続された第１のスイッチ部と、電源の負端子に接続された第２のスイッチ部とを含み、第３のスイッチング手段が、第２のスイッチ部と、第１のスイッチに直列に接続された第３のスイッチ部とを含み、第２のスイッチング手段が、第１のスイッチ部と、第２のスイッチ部に直列に接続された第４のスイッチ部とを含み、第４のスイッチング手段が、第３のスイッチ部と第４のスイッチ部とを含み、第１のスイッチ部と第３のスイッチ部との間と、第２のスイッチ部Ｓ２と第４のスイッチ部との間とに、正側から負側に向かう方向に整流する第１のダイオード、第１の抵抗及びコンデンサを直列に接続し、第１のダイオード及び第１の抵抗に並列に、この第１のダイオードと逆方向に整流する第２のダイオード及び第２の抵抗を直列に接続し、検出手段を第３のスイッチ部と第４のスイッチ部との間に接続し、検出手段と第４のスイッチ部との間を接地電位部に接地した構成とする。
【００１２】
また、データ送信部は、データの受信も可能であり、データとして、電圧検出手段での検出電圧の値を補正するための補正値を受信し、センサ部は、データ送信部で受信した補正値を記憶する記憶手段を有し、センサ部の演算手段は、電圧検出手段での検出電圧の値を記憶手段に記憶された補正値に基づいて補正し、補正値は、電源と接地電位部との間に電源を絶縁状態にするのに必要な抵抗値を有する標準抵抗を取り付けたときに測定した電源の電圧値と、この電源の電圧値を測定したときに電圧検出手段で検出した電源の電圧値とに基づいて算出された値である構成とする。
【００１３】
さらに、電源の電圧を測定する電圧測定器を備え、センサ部の回路は、電源と接地電位部との間にコンデンサを直列に第１の設定時間の間接続する第１のスイッチング手段と、電源の正端子と接地電位部との間にコンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第２のスイッチング手段と、電源の負端子と接地電位部との間にコンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第３のスイッチング手段と、第１、第２及び第３の各スイッチング手段の遮断後にコンデンサの両端子間の電圧を検出する電圧検出手段を接続する第４のスイッチング手段とを有し、地絡センサ部の演算手段は、第１のスイッチング手段を遮断後の電圧検出手段での検出電圧に基づいて電源の電源電圧を推定し、この推定した電源電圧と第２及び第３のスイッチング手段を遮断後の検出手段での各検出電圧とに基づいて電源の接地電位部に対する絶縁抵抗を演算し、補正値演算部は、電圧測定器で測定した電圧と地絡センサ部の演算手段で推定した電源電圧との比較、及び標準抵抗の値と地絡センサ部の演算手段で演算した絶縁抵抗の値との比較に基づいて補正値を演算する構成とする。
【００１４】
このような構成とすれば、センサ部の電圧検出手段での検出電圧を補正値により補正して絶縁抵抗の算出に用いるため、センサ部の電圧検出手段での検出特性のばらつきを補正し、絶縁状態の検出結果に対する信頼性を向上できる。したがって、異常が発生した場合にその異常が発生した要因を特定し易くできるのに加えて、絶縁状態の検出に対する信頼性を向上できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明を適用してなる絶縁検出装置の第１の実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる絶縁検出装置の概略構成を示す図である。図２は、本発明を適用してなる絶縁検出装置のセン地絡センサ部の概略構成を示す図である。図３は、各スイッチ部の動作に対するコンデンサの充放電状態と電圧の読み込みタイミングを示すタイムチャートである。図４は、本発明を適用してなる絶縁検出装置の絶縁抵抗の検出動作を示すフロー図である。
【００１６】
本実施形態の絶縁検出装置１は、図１に示すように、例えば電力を利用して推進力を得る電気推進車両などの電力源となる直流電源３に対して適用したものである。電源３は、複数の蓄電池などを直列接続したものや燃料電池などであり、車体などの接地電位部から絶縁された非接地電源となっている。絶縁検出装置１は、電源３の絶縁状態を検出するものであり、電源３の接地電位部に対する絶縁抵抗、つまり地絡抵抗の値を検出する地絡センサ部５、地絡センサ部５から種々のデータを送信するためのデータ送信部７などで構成されている。データ送信部７は、データ送信部７から送信された種々のデータを表示する外部データモニタ装置９に通信ケーブル１１を介してデータ伝送可能に接続されている。外部データモニタ装置９としては、例えば電力を利用して推進力を得る電気推進車両の場合、運転者に車両に関する種々の情報などを知らせるために設けられた液晶画面などからなる表示装置などを兼用することができる。
【００１７】
電源３は、図２に示すように、電源３の正端子側の正側主回路配線１３ａと負端子側の負側主回路配線１３ｂが、各々、接地電位部１５、例えば車体などから絶縁されて非接地電源となっている。絶縁検出装置１の地絡センサ部５は、電源３の正端子側及び電源３の負端子側に接続され、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４、そしてコンデンサ１７などを含むセンサ回路を有している。絶縁検出装置１の地絡センサ部５は、このセンサ回路の他、電圧検出手段と演算手段を兼ねると共に絶縁状態を判定するマイコン１９、そして各スイッチを設定された時間に応じて開閉制御する図示していないスイッチング制御回路などで構成されている。なお、本実施形態のマイコン１９は、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４などの各スイッチの異常を検出する異常検出手段も兼ねており、さらに、データ送信部７に対してデータ伝送可能にデータ送信部７と接続されている。さらに、図示していないスイッチング制御回路をマイコン１９に一体に含めるなど、電圧検出手段、演算手段、異常検出手段及びスイッチング制御回路などは、別体または一体に適宜形成できる。また、図２で示した第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４は、例えばリレーや半導体スイッチといった様々なスイッチ機能を有する部品からなるスイッチ部を接点として模式的に示したものである。
【００１８】
地絡センサ部５のセンサ回路では、電源３の正側端子から第１スイッチＳ１及び第３スイッチＳ３が順次直列に接続され、電源３の負側端子には、この負端子側から第２スイッチＳ２、第４スイッチＳ４及び第４抵抗Ｒ４が順次直列に接続されている。第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との間から第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４との間には、第１ダイオードＤ１、第１抵抗Ｒ１及びコンデンサ１７が順次直列に接続されている。第１抵抗Ｒ１とコンデンサ１７との間から第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との間には、第２ダイオードＤ２及び第２抵抗Ｒ２が順次直列に接続されている。すなわち、第１ダイオードＤ１及び第１抵抗Ｒ１と、第２ダイオードＤ２及び第２抵抗Ｒ２とは並列に接続されている。また、第２抵抗Ｒ２の両端子間には、第２抵抗Ｒ２と並列に第５スイッチＳ５が接続されている。第１ダイオードＤ１は、正側から負側に向かう方向に整流するものであり、第２ダイオードＤ２は、第１ダイオードＤ１と逆方向に整流するものである。
【００１９】
第３スイッチＳ３と第４抵抗Ｒ４間には、第３スイッチＳ３と第４抵抗Ｒ４に対して直列に第３抵抗Ｒ３が接続されており、第３スイッチＳ３と第３抵抗Ｒ３との間には、検出手段と演算手段を兼ねるマイコン１９がマイコン１９のアナログ／デジタル変換ポートつまりＡ／Ｄポートを介して接続されている。また、第３抵抗Ｒ３と第４抵抗Ｒ４との間の部位は、接地電位部１５に接地されている。
【００２０】
したがって、電源３にコンデンサ１７を直列に第１の設定時間の間接続する第１のスイッチング手段は、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２及び図示していないスイッチング制御回路などで、電源３の正端子側と接地電位部１５との間にコンデンサ１７を直列に第２の設定時間の間接続する第２のスイッチング手段は、第１スイッチＳ１、第４スイッチＳ４及び図示していないスイッチング制御回路などで、接地電位部１５と電源３の負端子側との間にコンデンサ１７を直列に第２の設定時間の間接続する第３のスイッチング手段は、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３及び図示していないスイッチングスイッチング制御回路などで、第４のスイッチング手段は、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４及び図示していないスイッチング制御回路などで形成されている。なお、コンデンサ１７には、例えば数μＦといった比較的高容量のものが用いられ、第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２には、例えば数百ｋΩといった比較的高い抵抗値のものが用いられている。
【００２１】
このような構成の絶縁検出装置の動作と本発明の特徴部について説明する。絶縁検出装置１は、図３及び図４に示すように、絶縁状態の検出を開始すると、図示していないスイッチング制御回路が第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を第１の設定時間である第１閉路時間Ｔ１の間、閉路する（ステップ１０１）。すなわち、第１のスイッチング手段により、接地電位部１５を介さずに電源３にコンデンサ１７を直列に接続する回路が形成され、第１閉路時間Ｔ１の間、コンデンサ１７への充電が行われ、コンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。なお、第１閉路時間Ｔ１は、コンデンサ１７を完全に充電するのに必要な時間よりも短い時間に設定されており、例えばコンデンサ１７を完全に充電するのに必要な時間の１／５〜１／１０といったような短い時間となっており、第１閉路時間Ｔ１は、必要とされる絶縁抵抗の計測誤差範囲によって選択されたものである。
【００２２】
ステップ１０１において第１閉路時間Ｔ１が経過すると、第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２が開路つまり遮断され、第１閉路時間Ｔ１よりも短い所定時間ｔｗ１経過後、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路される（ステップ１０２）。すなわち、第４のスイッチング手段により、コンデンサ１７の両端子間の電圧を検出するマイコン１９が接続された回路が形成されると共に、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、そして第４抵抗Ｒ４を含むコンデンサ１７からの放電回路が形成され、コンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが降下する。第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路されてから第１閉路時間Ｔ１よりも短い所定時間ｔｗ２経過後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む（ステップ１０３）。このときのコンデンサ１７の両端子間電圧ＶＣの値つまり検出電圧Ｖ０により、次式（１）から推定の電源電圧Ｖ０ｓを算出する（ステップ１０４）。
Ｖ０＝Ｖ０ｓ（１−ＥＸＰ（−Ｔ１／Ｃ・Ｒ１）） …（１）
ただし、式（１）において、Ｔ１は第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２の閉路時間、Ｃはコンデンサ１７の容量、Ｒ１は第１抵抗Ｒ１の抵抗値である。
【００２３】
ここで、この絶縁検出が最初検出の場合には、ステップ１０４において推定した電源電圧Ｖ０ｓが所定の範囲内にあるか否か、または、この絶縁検出が最初検出でない場合には、前回の推定電源電圧Ｖ０ｓと今回の推定電源電圧Ｖ０ｓとの差の絶対値が所定の差よりも小さいか否かに基づいて推定した電圧値から電源の異常の検出を行う（ステップ１０５）。ステップ１０５において、この絶縁検出が最初検出の場合であり、推定した電源電圧Ｖ０ｓが所定の範囲から外れている場合、または、この絶縁検出が最初検出でない場合であり、前回の推定電源電圧Ｖ０ｓと今回の推定電源電圧Ｖ０ｓとの差が所定の差以上の場合には、電源電圧の異常と判断し、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、予め設定された電源電圧の異常に対応するコード、及びステップ１０４で推定した電源電圧Ｖ０ｓをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１０６）。外部モニタ装置９は、異常の発生を報知するため、異常の発生を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた電源電圧の異常に対応するコード、そしてステップ１０４で推定した電源電圧を表示する（ステップ１０７）。外部モニタ装置９によって異常を報知後、現在の絶縁状態の検出サイクルを中止し、ステップ１０１に戻って新たな絶縁状態の検出サイクルに入る。
【００２４】
一方、図示していないスイッチング制御回路は、ステップ１０３でコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを検出した後、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態で、第５スイッチＳ５を閉路して第２抵抗Ｒ２をバイパスさせることで、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を下げた状態とし、コンデンサ１７からの放電に要する時間を短縮する。第５スイッチＳ５を閉路して、第１閉路時間Ｔ１よりも短い所定時間ｔｄ１経過後、第５スイッチＳ５を開路つまり遮断した後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む（ステップ１０８）。
【００２５】
ステップ１０８で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖでない場合には、地絡センサ部５の回路の異常、例えば各スイッチや図示していないスイッチング制御回路などに異常があると判断し、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、予め設定された地絡センサ部５の異常に対応するコード、及びステップ１０８で読み込んだ電圧ＶＣをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１０６）。外部モニタ装置９は、異常の発生を報知するため、異常の発生を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた地絡センサ部５の異常に対応するコード、そしてステップ１０８で読み込んだ電圧ＶＣを表示する（ステップ１０７）。外部モニタ装置９によって異常を報知後、絶縁状態の検出を中止する。
【００２６】
ステップ１０８で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖの場合には、図示していないスイッチング制御回路は、第３スイッチＳ３を開路し、所定時間ｔｗ１経過後に第１スイッチＳ１を閉路する。そして、第１スイッチＳ１及び第４スイッチＳ４を第２の設定時間である第２閉路時間Ｔ２の間、閉路する（ステップ１０９）。すなわち、第２のスイッチング手段により、電源３の正端子と接地電位部１５との間にコンデンサ１７を直列に接続した回路、つまり、図２に示すように、正側主回路配線１３ａ、第１スイッチＳ１、第１ダイオードＤ１、第１抵抗Ｒ１、コンデンサ１７、第４スイッチＳ４、第４抵抗Ｒ４、接地電位部１５、そして図２において点線で示すような位置に仮定される負端子側の地絡抵抗Ｒｎ、負側主回路配線１３ｂを順次直列に電源３に接続した回路が形成される。これにより、第２閉路時間Ｔ２の間、コンデンサ１７への充電が行われ、図３に示すように、地絡抵抗Ｒｎの値に応じてコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。なお、第２の設定時間である第２閉路時間Ｔ２も、第１閉路時間Ｔ１と同様に、コンデンサ１７を完全に充電するのに必要な時間よりも短く、所定時間ｔｗ１、ｔｗ２、ｔｄ１よりも長い時間に設定されている。
【００２７】
ステップ１０９において第２閉路時間Ｔ２が経過すると、図３及び図４に示すように、第１スイッチＳ１が開路つまり遮断され、所定時間ｔｗ１経過後、第３スイッチＳ３が閉路され、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態となる。すなわち、第４のスイッチング手段により、コンデンサ１７の両端子間の電圧を検出するマイコン１９が接続された回路が形成されると共に、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、そして第４抵抗Ｒ４を含むコンデンサ１７からの放電回路が形成され、コンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが降下する。そして、第３スイッチＳ３が閉路されてから所定時間ｔｗ２経過後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む。そして、このときのコンデンサ１７の両端子間電圧ＶＣの値を検出電圧ＶＣＮとする（ステップ１１０）。
【００２８】
一方、図示していないスイッチング制御回路は、ステップ１１０でコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを検出した後、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態で、第５スイッチＳ５を閉路して第２抵抗Ｒ２をバイパスさせることで、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を下げた状態とし、コンデンサ１７からの放電に要する時間を短縮する。第５スイッチＳ５を閉路して、第２閉路時間Ｔ２よりも短い所定時間ｔｄ２経過後、第５スイッチＳ５を開路つまり遮断した後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む（ステップ１１１）。
【００２９】
ステップ１１１で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖでない場合には、地絡センサ部５の回路の異常、例えば各スイッチや図示していないスイッチング制御回路などに異常があると判断し、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、予め設定された地絡センサ部５の異常に対応するコード、及びステップ１１１で読み込んだ電圧ＶＣをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１０６）。外部モニタ装置９は、異常の発生を報知するため、異常の発生を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた地絡センサ部５の異常に対応するコード、そしてステップ１１１で読み込んだ電圧ＶＣを表示する（ステップ１０７）。外部モニタ装置９によって異常を報知後、絶縁状態の検出を中止する。
【００３０】
ステップ１１１で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖの場合には、図示していないスイッチング制御回路は、第４スイッチＳ４を開路し、所定時間ｔｗ１経過後、第２スイッチＳ２を閉路する。そして、第２スイッチＳ２及び第３スイッチＳ３を第２の設定時間である第２閉路時間Ｔ２の間、閉路する（ステップ１１２）。すなわち、第３のスイッチング手段により、接地電位部１５と電源３の負端子との間にコンデンサ１７を直列に接続した回路、つまり、図２に示すように、正側主回路配線１３ａ、図２において点線で示すような位置に仮定される正端子側の地絡抵抗Ｒｐ、接地電位部１５、第３抵抗Ｒ３、第３スイッチＳ３、第１ダイオードＤ１、第１抵抗Ｒ１、コンデンサ１７、第２スイッチＳ２、そして負側主回路配線１３ｂを順次直列に電源３に接続した回路が形成される。これにより、第２閉路時間Ｔ２の間、コンデンサ１７への充電が行われ、図３に示すように、地絡抵抗Ｒｐの値に応じてコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。
【００３１】
ステップ１１２において第２閉路時間Ｔ２が経過すると、図３及び図４に示すように、第２スイッチＳ２が開路つまり遮断され、所定時間ｔｗ１経過後、第４スイッチＳ４が閉路され、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態となる。すなわち、第４のスイッチング手段により、コンデンサ１７の両端子間の電圧を検出するマイコン１９が接続された回路が形成されると共に、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、そして第４抵抗Ｒ４を含むコンデンサ１７からの放電回路が形成され、コンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣが降下する。そして、第４スイッチＳ４が閉路されてから所定時間ｔｗ２経過後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む。このときのコンデンサ１７の両端子間電圧ＶＣを検出電圧ＶＣＰとする（ステップ１１３）。
【００３２】
ここで、マイコン１９は、検出したＶＣＮ、ＶＣＰを用いて、以下の式（２）から、地絡抵抗Ｒｎ、Ｒｐを代表する地絡抵抗値ＲＬを算出すると共に、算出した地絡抵抗値ＲＬに基づいて絶縁不良の判定を行う（ステップ１１４）。
ＲＬ＝−Ｒ１−Ｔ２／Ｃ・ｌｎ（１−（ＶＣＰ＋ＶＣＮ）／Ｖ０ｓ） …（２）
ただし、式（２）において、Ｔ２は第２閉路時間、Ｃはコンデンサ１７の容量、Ｒ１は第１抵抗Ｒ１の抵抗値、Ｖ０ｓはステップ１０４で推定した電源電圧である。
【００３３】
ステップ１１５では、地絡センサ部５のマイコン１９が、算出した地絡抵抗値ＲＬと予め設定された絶縁不良の判断基準となる基準地絡抵抗値とを比較し、地絡抵抗値ＲＬが５回の絶縁状態の検出サイクルで連続して基準地絡抵抗値以下になっている場合には、絶縁不良が生じていると判断する。ステップ１１５で絶縁不良が検出されると、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、予め設定された絶縁不良に対応するコード、及び絶縁不良を検出するための地絡抵抗値ＲＬを算出する過程で得た各検出電圧Ｖ０、ＶＣ、ＶＣＮ、ＶＣＰ、推定電源電圧Ｖ０ｓ、（ＶＣＰ＋ＶＣＮ）／Ｖ０ｓの計算値、そして地絡抵抗値ＲＬなどをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１０６）。外部モニタ装置９は、絶縁不良を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた地絡抵抗値ＲＬを表示する（ステップ１０７）。
【００３４】
一方、ステップ１１５で地絡抵抗値ＲＬが５回の絶縁状態の検出サイクルで連続して基準地絡抵抗値以下になっていない場合には、絶縁不良は生じていないと判断する。このとき、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、絶縁不良を検出するための地絡抵抗値ＲＬを算出する過程で得た各検出電圧Ｖ０、ＶＣ、ＶＣＮ、ＶＣＰ、推定電源電圧Ｖ０ｓ、（ＶＣＰ＋ＶＣＮ）／Ｖ０ｓの計算値、そして地絡抵抗値ＲＬなどをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１１６）。
【００３５】
ステップ１１５で絶縁不良が検出されたときのステップ１０６のデータ出力、及びステップ１１５で絶縁不良が検出されたときのステップ１１６のデータ出力においてデータとして送信される内容の一例を表１に示す。なお、表１では、１回の絶縁状態の検出サイクルにおけるステップ１０３において、複数回検出電圧Ｖ０のデータの読み込みを行っている場合を例示している。検出電圧Ｖ０のデータの読み込み回数は予め適宜設定したものである。そして、ステップ１０３において検出した個々の検出電圧Ｖ０に基づいて、検出電圧Ｖ０の読み込み回数に応じた数の推定電源電圧Ｖ０ｓを算出している。同様に、ステップ１１０における検出電圧ＶＣＮの読み込み、ステップ１１３における検出電圧ＶＣＰの読み込みも、検出電圧Ｖ０のデータの読み込み回数と同じ回数行っている。そして、地絡抵抗値ＲＬは、推定電源電圧Ｖ０ｓの平均値、検出電圧ＶＣＮの平均値、検出電圧ＶＣＰの平均値によって算出している。
【００３６】
【表１】

外部モニタ装置９は、予め設定された絶縁不良に対応するコードを受けた場合、つまりステップ１０７において絶縁不良の検出を報知する場合、絶縁不良の検出を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた絶縁不良にに対応するコード、そして表１に列記したデータを表示する。一方、予め設定された絶縁不良に対応するコードを受けていない場合、つまり絶縁不良が検出されなかった場合には、データ送信部７からデータとして送信されてきた表１に列記したデータのみを表示する。
【００３７】
ここで、図示していないスイッチング制御回路は、ステップ１１３でコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを検出した後、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態で、第５スイッチＳ５を閉路して第２抵抗Ｒ２をバイパスさせることで、第２抵抗Ｒ２の抵抗値を下げた状態とし、コンデンサ１７からの放電に要する時間を短縮する。第５スイッチＳ５を閉路して所定時間ｔｄ２経過後、第５スイッチＳ５を開路つまり遮断した後、マイコン１９は、Ａ／Ｄポートを介してＡ／Ｄ変換データ、つまりコンデンサ１７の両端子間の電圧ＶＣを読み込む（ステップ１１７）。
【００３８】
ステップ１１７で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖでない場合には、地絡センサ部５の回路の異常、例えば各スイッチや図示していないスイッチング制御回路などに異常があると判断し、地絡センサ部５は、マイコン１９から、データ送信部７を介して、予め設定された地絡センサ部５の異常に対応するコード、及びステップ１１７で読み込んだ電圧ＶＣをデータとして外部モニタ装置９に２回送信する（ステップ１０６）。外部モニタ装置９は、異常の発生を報知するため、異常の発生を報知するための警報と併せて、データ送信部７からデータとして送信されてきた地絡センサ部５の異常に対応するコード、そしてステップ１１７で読み込んだ電圧ＶＣを表示する（ステップ１０７）。外部モニタ装置９によって異常を報知後、絶縁状態の検出を中止する。
【００３９】
ステップ１１１で読み込んだ電圧ＶＣが０Ｖの場合には、ここで１回の絶縁状態の検出サイクルを終了する。なお、絶縁状態の検出を行う間、ステップ１０１からステップ１１７までの絶縁状態の検出サイクルを繰り返す。ただし、ステップ１０８、１１１、１１７で地絡センサ部５の異常が検出された場合には、絶縁状態の検出ができない状態と考えられるため、絶縁状態の検出を中止する。また、ステップ１０５で電源電圧の異常が検出された場合には、このときに算出した地絡抵抗値ＲＬの値の信頼性は低くくなるため、そのサイクルの絶縁状態の検出を中止し、新たな絶縁状態の検出サイクルに入る。
【００４０】
ところで、本実施形態の絶縁検出装置１によって計測した地絡抵抗値ＲＬの値と、実際の地絡抵抗値ＲＬの値との誤差をある所定の規格容量を有するコンデンサ１７、そしてある所定の規格抵抗値を有する第１抵抗Ｒ１を用いた場合を想定して計算した結果を図５に示す。なお、コンデンサ１７は、製品間差と温度変化を考慮して±１０％程度の容量のばらつきが、第１抵抗Ｒ１は、製品間差と温度変化を考慮して±２％程度の容量のばらつきがあるものとする。図５において、Ｖ０計測時間は、第１閉路時間を意味し、したがって、図５では、第１閉路時間Ｔ１をｔ秒、２ｔ秒、そして３ｔ秒、ただしｔ＜２ｔ＜３ｔとした場合の計測誤差を示している。なお、図５は、縦軸を検出精度つまり検出誤差、横軸を地絡抵抗の値として計算結果をグラフ化したものである。
【００４１】
図５からわかるように、Ｖ０計測時間つまり第１閉路時間Ｔ１の設定によって計測誤差の低減度合いが異なっており、第１閉路時間Ｔ１がｔ秒のときには、地絡抵抗が小さくなるにしたがって誤差が大きくなるが、地絡抵抗が大きくなるにしたがって誤差が小さくなっている。第１閉路時間Ｔ１が２ｔ秒のときには、地絡抵抗が大きい場合には、第１閉路時間Ｔ１がｔ秒のときよりも誤差が大きくなるが、各地絡抵抗にわたって平均的に誤差が小さくなっている。第１閉路時間Ｔ１が３ｔ秒のときにも各地絡抵抗にわたって平均的に誤差が小さくなっているが、誤差は、第１閉路時間Ｔ１が２ｔ秒のときよりも大きい。
【００４２】
したがって、絶縁不良を判定する地絡抵抗の値の設定を比較的大きな値とする場合には、第１閉路時間Ｔ１をｔ秒とするのが望ましく、絶縁不良を判定する地絡抵抗の値の設定を比較的小さな値とする場合には、第１閉路時間Ｔ１を２ｔ秒とするのが望ましい。このように、第１閉路時間Ｔ１つまり第１の設定時間は、絶縁不良を判定する地絡抵抗の値周辺で計測誤差が小さくなるように選択するのが好ましい。例えば、図５において絶縁不良を判定する地絡抵抗の値をＲΩに設定したとすれば、第１閉路時間Ｔ１として２ｔ秒を選択するのが望ましい。
【００４３】
このように本実施形態の絶縁検出装置１では、データ送信部７は、データとして、演算した地絡抵抗値ＲＬと共に、地絡抵抗値ＲＬの算出に用いた推定した電源３の電圧Ｖ０ｓ、マイコン１９による各検出電圧Ｖ０、ＶＣ、ＶＣＮ、ＶＣＰなど、地絡抵抗値ＲＬの算出に用いる電源電圧やコンデンサの両端子間電圧を送信する。このため、データ送信部７から送信されたこれらのデータを監視することで、絶縁不良、電源３の電圧異常、地絡センサ部５の異常などといった異常が発生した場合、その異常が発生するまでの電源電圧やコンデンサの両端子間電圧の変動などから、それが真に絶縁不良や電源３や地絡センサ部５の故障などによるものか、ノイズなどによる誤動作や数値変動などによって生じた一時的な異常なのかといったような異常が発生した要因を特定し易くできる。
【００４４】
さらに、データ送信部７は、マイコン１９で検出した異常の状態、つまり絶縁不良、電源３の電圧異常、地絡センサ部５の異常などに対応して割り当てられたコードを送信するため、外部モニタ装置９に表示されたコードから、発生した異常の状態を容易に識別できる。
【００４５】
加えて、本実施形態の絶縁検出装置１では、閉路したときに第２抵抗Ｒ２をバイパスする経路を形成する第５スイッチＳ５を含むバイパス手段を備えているため、マイコン１９によるコンデンサ１７の両端子間の電圧の検出後に第５スイッチＳ５を閉路することで、コンデンサ１７からの放電時間を短縮することができる。したがって、絶縁検出のための１サイクルに要する時間を短縮することができ、単位時間当たりの絶縁検出の回数を増やし、絶縁検出の精度をさらに向上できる。
【００４６】
なお、第５スイッチＳ５を含むバイパス手段としては、本実施形態の構成に限らず、バイパス手段は、第２ダイオードＤ２と第２抵抗Ｒ２と接地電位部１５との間に第５スイッチＳ５などを直列に接続した構成などにするこもできる。また、絶縁検出のための１サイクルに要する時間の短縮などの必要性がない場合などには、第５スイッチＳ５を含むバイパス手段を設けない構成にすることもできる。
【００４７】
また、本実施形態では、電源３の正端子側の地絡抵抗Ｒｐと負端子側の地絡抵抗Ｒｎを代表する地絡抵抗値ＲＬを算出している。しかし、個別の式により電源電圧Ｖ０ｓと検出電圧ＶＣＰ、ＶＣＮなどとに基づいて電源３の正端子側の地絡抵抗Ｒｐと負端子側の地絡抵抗Ｒｎを個々に算出し、絶縁不良の発生部位を検出することもできる。
【００４８】
また、本実施形態では、マイコン１９が異常の状態を判断し、データ送信部７を介して異常の状態に対応するコードを外部モニタ装置９に送信している。しかし、外部モニタ装置９に代えて表示画面を有するコンピュータなどにデータを送信し、このコンピュータなどが受信したデータから上の状態を判断する構成にすることもできる。
【００４９】
また、本発明は、本実施形態において示した構成や電源電圧の推定を行う絶縁検出装置に限らず、電源と接地電位部との間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続可能な回路を有し、電源の電圧と、電源及び前記接地電位部間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続したときのこのコンデンサの両端子間電圧とに基づいて絶縁抵抗を演算する様々な構成の絶縁検出装置に適用することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用してなる絶縁検出装置の第２の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、本発明を適用してなる絶縁検出装置の概略構成を示す図である。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同一のもの及び動作などには同じ符号を付して説明を省略し、第１の実施形態と相違する構成及び特徴部などについて説明する。
【００５１】
本実施形態の絶縁検出装置が第１の実施形態と相違する点は、データ送信部がデータの受信も可能なものであり、データとしてマイコンで演算した地絡抵抗値を補正するための補正値を受信すること、そして、マイコンがデータ送信部で受信した補正値を記憶する記憶手段を有し、補正値に基づいて演算した地絡抵抗値を補正することなどにある。すなわち、本実施形態の絶縁検出装置２１は、図８に示すように、フラッシュメモリを備えると共に第１の実施形態のマイコン１９と同様に電圧検出手段、演算手段、そして異常検出手段となる図示していないマイコンを有する地絡センサ部２３、地絡センサ部２３から種々のデータの送信と外部からのデータの受信を行うためのデータ送信部２５などで構成されている。データ送信部２５は、第１の実施形態の外部モニタ装置９と同様にデータ送信部２５から送信された種々のデータを表示するのに加えて補正値の演算手段となる外部コンピュータ２７に双方向の通信が可能に通信ケーブル１１を介して接続されている。
【００５２】
地絡センサ部２３の図示していないマイコンが有するフラッシュメモリに補正値を記憶させるとき、電源３には、電源３の電圧を測定するための電圧測定装置２９を、そして電源３を絶縁状態とするために必要な地絡抵抗値の基準となる抵抗値を有する標準抵抗３１を電源３と接地電位部１５との間に取り付ける。電圧測定装置２９は、外部コンピュータ２７に電圧測定装置２９で測定した電源３の電圧値のデータの伝送するため、通信ケーブル３３を介して外部コンピュータ２７に接続される。
【００５３】
この状態で、電圧測定装置２９で電源３の電圧値Ｖを測定すると同時に、地絡センサ部５で第１の実施形態と同様の方法で電源電圧Ｖ０ｓの推定を行う。外部コンピュータ２７は、電圧測定装置２９から得られた電源３の電圧値と地絡センサ部５からデータ送信部７を介して得られた推定された電源電圧Ｖ０ｓとから補正値を算出する。そして、外部コンピュータ２７は、算出された補正値を絶縁検出装置２１のデータ送信部２５に送信する。データ送信部２５で受信された補正値は、地絡センサ部２３のマイコン１９内のフラッシュメモリに更新データとして書き込まれる。
【００５４】
地絡センサ部２３の図示していないマイコンは、絶縁状態を検出する際の検出電圧Ｖａｄ、Ｖ０、ＶＣ、ＶＣＮ、ＶＣＰにフラッシュメモリに記憶された補正値を掛けて補正し、この補正された各検出電圧を地絡抵抗値ＲＬの算出に用いる。なお、絶縁検出装置２１を実際に使用する際には、電圧測定装置２９、標準抵抗３１、通信ケーブル３３を取り外して使用し、外部コンピュータ２７は、第１の実施形態の外部モニタ装置９の代わりに用いられる。
【００５５】
このように本実施形態の絶縁検出装置２１は、地絡センサ部２３の図示していないマイコンでの検出電圧を補正値により補正して地絡抵抗の算出に用いるため、地絡センサ部２３の検出特性のばらつきを補正し、絶縁状態の検出結果に対する信頼性を向上できる。さらに、本実施形態の絶縁検出装置２１は、マイコンでの検出電圧を補正できる以外は第１の実施形態と同じ構成であるため、異常が発生した場合にその異常が発生した要因を特定し易くできる。したがって、異常が発生した場合にその異常が発生した要因を特定し易くできるのに加え、絶縁状態の検出に対する信頼性を向上できる。
【００５６】
また、本実施形態では、第１の実施形態の外部モニタ装置９の代わりに用いることができる外部コンピュータ２７を用いているが、補正値を算出するための手段と、絶縁検出装置２１の使用時に絶縁検出装置２１から送信されてくるデータを表示する手段とは別個の手段にすることができる。
【００５７】
また、本実施形態の絶縁検出装置２１は、第１の実施形態と同様に推定した電源電圧を用いて地絡抵抗値を算出しているが、本発明は、このような絶縁検出装置に限らず、予め設定された時間の間充電されたコンデンサの両端子間電圧を検出して、この検出電圧を用いて地絡抵抗値を算出する様々な構成の絶縁検出装置に適用することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、異常が発生した場合にその異常が発生した要因を特定し易くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用してなる絶縁検出装置の第１の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】本発明を適用してなる絶縁検出装置の第１の実施形態における地絡センサ部の概略構成を示す図である。
【図３】各スイッチ部の動作に対するコンデンサの充放電状態と電圧の読み込みタイミングを示すタイムチャートである。
【図４】本発明を適用してなる絶縁検出装置の絶縁状態の検出動作を示すフロー図である。
【図５】地絡抵抗の値に対する各電源電圧の計測時間で検出した絶縁抵抗の値の検出誤差を示す図である。
【図６】本発明を適用してなる絶縁検出装置の第２の実施形態の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１絶縁検出装置
３電源
５地絡センサ部
７データ送信部
９外部モニタ装置
１１通信ケーブル
１３ａ正側主回路配線
１３ｂ負側主回路配線
１５接地電位部
１７コンデンサ
Ｓ１第１スイッチ
Ｓ２第２スイッチ
Ｓ３第３スイッチ
Ｓ４第４スイッチ
Ｒｐ正端子側地絡抵抗
Ｒｎ負端子側地絡抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an insulation detection device for an ungrounded power supply, and more particularly to an insulation detection device suitable for an ungrounded DC power supply mounted on a vehicle that uses electric propulsion.
[0002]
[Prior art]
The insulation detection device of the ungrounded power supply is connected to the positive and negative terminals of the ungrounded DC power supply, and is insulated from the ground potential part by the insulation resistance to the ground potential part of the main circuit wiring on the positive and negative sides, that is, the ground fault resistance. Is detected to detect insulation with respect to the ground potential portion and a ground fault state (for example, see Patent Document 1). In such a conventional insulation detection device, switching means for connecting a capacitor in series between a positive terminal of an ungrounded DC power supply and a ground potential section for a set time, a negative terminal of an ungrounded power supply and a ground potential section A switching means for connecting a capacitor in series for a set time, a switching means for detection connecting a detection means for detecting a voltage between both terminals of the capacitor after each switching means is cut off, A ground fault sensor unit including a calculating unit for calculating an insulation resistance, that is, a ground fault resistance of a power supply to a ground potential portion based on a voltage between both terminals of the capacitor after the switching means is cut off and a power supply voltage is provided.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-8-226950 (page 4-7, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the insulation detection device as described above, if the calculated value of the ground fault resistance is a value indicating insulation failure, the abnormality is notified by lighting of a lamp, an alarm sound, or the like. In addition, the value of the ground fault resistance is calculated based on the voltage between both terminals of the capacitor and the power supply voltage. Even when an abnormality such as an abnormality occurs in the ground fault sensor unit, the ground fault resistance value indicates an abnormal value. For this reason, some insulation detection devices also detect and report occurrence of an abnormality other than insulation failure that affects the detection of insulation failure such as an abnormality in a power supply voltage, a ground fault sensor, or the like.
[0005]
However, such an insulation detection device can identify and notify the occurrence of insulation failure and the occurrence of an abnormality other than insulation failure that affects insulation failure. It is not possible to know the factor that occurred. For this reason, it may not be possible to appropriately cope with the occurrence of an abnormality, or unnecessary time may be required for the coping.
[0006]
An object of the present invention is to make it easy to specify a cause of an abnormality when the abnormality occurs.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An insulation detection device according to the present invention includes a sensor unit for detecting a value of insulation resistance with respect to a ground potential portion of a DC power supply in which a wiring on a positive terminal side and a wire on a negative terminal side are insulated from a ground potential portion, and data obtained by the sensor unit. And a data transmission unit that transmits a signal, a sensor unit, a circuit that can connect a capacitor in series for a preset time between the power supply and the ground potential unit, a voltage of the power supply and the power supply and the ground potential unit, Calculating means for calculating an insulation resistance based on a voltage between both terminals of the capacitor when the capacitor is connected in series for a preset time between, and a data transmitting unit, as data, The above object is achieved by transmitting the calculated value of the insulation resistance, the voltage between both terminals of the capacitor used for the calculation of the insulation resistance, and the voltage of the power supply used for the calculation of the insulation resistance.
[0008]
Further, the circuit of the sensor unit includes a first switching unit that connects a capacitor in series between the power supply and the ground potential unit for a first set time shorter than a time when the capacitor is completely charged; A second switching means for connecting a capacitor in series between the positive terminal of the power supply and the ground potential for a second set time; a second switching means for connecting a capacitor in series between the ground potential and the negative terminal of the power supply; And a fourth switching means for connecting a voltage detecting means for detecting a voltage between both terminals of the capacitor after the first, second and third switching means are cut off. The arithmetic unit of the sensor unit estimates the power supply voltage of the power supply based on the voltage detected by the voltage detection unit after the first switching unit is cut off, and calculates the estimated power supply voltage and the second and third power supply voltages. Switch And calculating the insulation resistance of the power supply with respect to the ground potential portion based on the respective detection voltages of the detection means after the interruption of the power supply means, and the data transmission section uses the estimated power supply voltage and the power supply voltage as data as data. The configuration is such that the voltage detected by the voltage detecting means is transmitted.
[0009]
With such a configuration, the data transmission unit transmits the data of the power supply voltage and the voltage between both terminals of the capacitor used for the insulation resistance calculation together with the calculated insulation resistance value as data. Can be used to monitor the voltage of the power supply and the voltage between both terminals of the capacitor, which are used for each calculation of the value of the insulation resistance transmitted from the power supply. By monitoring the voltage of the power supply and the voltage between both terminals of the capacitor, if an abnormality such as insulation failure, power supply voltage abnormality, sensor part abnormality, etc. occurs, the power supply voltage or capacitor until the abnormality occurs The cause of the abnormality can be easily identified from the fluctuation of the voltage between both terminals.
[0010]
In addition, the sensor unit detects abnormalities in the power supply voltage and abnormalities in the sensor unit based on the power supply voltage used for calculating the insulation resistance and the voltage between both terminals of the capacitor, and detects abnormalities in the insulation state of the power supply based on the calculated insulation resistance value. The data transmission unit transmits a code corresponding to the state of the abnormality detected by the abnormality detection unit as data. This configuration is preferable because the code transmitted from the data transmission unit can easily identify the content of an abnormality such as insulation failure, power supply voltage abnormality, or sensor unit abnormality.
[0011]
Further, the first switching means includes a first switch section connected to a positive terminal of the power supply, and a second switch section connected to a negative terminal of the power supply, and the third switching means includes a second switch section. And a third switch unit connected in series to the first switch, and a second switching unit includes a first switch unit and a third switch unit connected in series to the second switch unit. And a fourth switch unit, wherein the fourth switching means includes a third switch unit and a fourth switch unit, between the first switch unit and the third switch unit, and a second switch unit. A first diode, a first resistor, and a capacitor that rectify in a direction from the positive side to the negative side are connected in series between the unit S2 and the fourth switch unit, and the first diode and the first diode are connected. Rectification in parallel to the resistor and in the opposite direction to this first diode A second diode and a second resistor are connected in series, the detection means is connected between the third switch section and the fourth switch section, and the detection section and the fourth switch section are grounded. It is configured to be grounded to the potential section.
[0012]
Further, the data transmission unit can also receive data, and receives, as data, a correction value for correcting the value of the voltage detected by the voltage detection unit, and the sensor unit receives the correction value received by the data transmission unit. And a calculating unit of the sensor unit corrects the value of the voltage detected by the voltage detecting unit based on the correction value stored in the storing unit. The voltage value of the power supply measured when a standard resistor having a resistance value necessary to make the power supply insulated between the power supply and the power supply voltage detected by the voltage detection means when the voltage value of the power supply was measured It is configured to be a value calculated based on the voltage value.
[0013]
The power supply further includes a voltage measuring device for measuring a voltage of the power supply, and a circuit of the sensor unit includes a first switching unit that connects a capacitor in series between the power supply and the ground potential unit for a first set time; Second switching means for connecting a capacitor in series between the positive terminal of the power supply and the ground potential for a second set time, and a second switching means for connecting a capacitor in series between the negative terminal of the power supply and the ground potential. Third switching means for connecting for a set time, and fourth switching means for connecting voltage detecting means for detecting a voltage between both terminals of the capacitor after the first, second and third switching means are cut off; The calculating means of the ground fault sensor unit estimates the power supply voltage of the power supply based on the voltage detected by the voltage detection means after the first switching means is cut off, and calculates the estimated power supply voltage and the second and third power supply voltages. 3 switching hands The insulation resistance of the power supply with respect to the ground potential portion is calculated based on each detection voltage of the detection means after the cutoff, and the correction value calculation section estimates the voltage measured by the voltmeter and the calculation means of the ground fault sensor section. The correction value is calculated based on the comparison with the power supply voltage, and the comparison between the value of the standard resistance and the value of the insulation resistance calculated by the calculating means of the ground fault sensor unit.
[0014]
With this configuration, the detection voltage of the sensor unit is corrected by the correction value using the correction value and used for calculating the insulation resistance. The reliability of the result of the state detection can be improved. Therefore, when an abnormality occurs, the cause of the abnormality can be easily specified, and the reliability in detecting the insulation state can be improved.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(1st Embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of an insulation detection device to which the present invention is applied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an insulation detection device to which the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a ground fault sensor unit of the insulation detection device to which the present invention is applied. FIG. 3 is a time chart showing the charging / discharging state of the capacitor and the voltage reading timing with respect to the operation of each switch unit. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of detecting the insulation resistance of the insulation detection device according to the present invention.
[0016]
As shown in FIG. 1, the insulation detection device 1 of the present embodiment is applied to a DC power supply 3 serving as a power source of, for example, an electric propulsion vehicle that obtains propulsion using electric power. The power supply 3 is a fuel cell or the like in which a plurality of storage batteries are connected in series, and is an ungrounded power supply insulated from a ground potential portion such as a vehicle body. The insulation detection device 1 detects the insulation state of the power supply 3, and detects various values from an insulation resistance of the power supply 3 with respect to a ground potential portion, that is, a ground fault sensor section 5 that detects a value of a ground fault resistance. And a data transmission unit 7 for transmitting the data. The data transmission unit 7 is connected to an external data monitoring device 9 that displays various data transmitted from the data transmission unit 7 via a communication cable 11 so as to be able to transmit data. As the external data monitoring device 9, for example, in the case of an electric propulsion vehicle that obtains propulsion using electric power, a display device including a liquid crystal screen and the like provided to inform a driver of various information related to the vehicle is also used. can do.
[0017]
As shown in FIG. 2, the power supply 3 has a positive main circuit wiring 13a on the positive terminal side and a negative main circuit wiring 13b on the negative terminal side of the power supply 3, each of which is insulated from the ground potential unit 15, for example, a vehicle body. The power is ungrounded. The ground fault sensor unit 5 of the insulation detection device 1 is connected to the positive terminal side of the power supply 3 and the negative terminal side of the power supply 3, and includes a first switch S1, a second switch S2, a third switch S3, a fourth switch S4, and It has a sensor circuit including a capacitor 17 and the like. The ground fault sensor unit 5 of the insulation detection device 1 includes a microcomputer 19 that also serves as a voltage detection unit and a calculation unit and determines an insulation state, and controls opening and closing of each switch according to a set time, in addition to the sensor circuit. It is composed of a switching control circuit not shown. Note that the microcomputer 19 of the present embodiment also serves as an abnormality detecting means for detecting an abnormality of each switch such as the first switch S1, the second switch S2, the third switch S3, and the fourth switch S4. The data transmission unit 7 is connected to the data transmission unit 7 so that data transmission is possible. Further, the voltage detection means, the calculation means, the abnormality detection means, the switching control circuit, and the like can be formed separately or integrally as appropriate, for example, by including a switching control circuit (not shown) in the microcomputer 19 integrally. Further, the first switch S1, the second switch S2, the third switch S3, and the fourth switch S4 shown in FIG. 2 are typically formed by using, for example, a switch unit composed of components having various switch functions such as a relay and a semiconductor switch as contacts. This is shown in FIG.
[0018]
In the sensor circuit of the ground fault sensor unit 5, the first switch S1 and the third switch S3 are sequentially connected in series from the positive terminal of the power supply 3, and the second switch is connected to the negative terminal of the power supply 3 from the negative terminal side. S2, a fourth switch S4, and a fourth resistor R4 are sequentially connected in series. A first diode D1, a first resistor R1, and a capacitor 17 are sequentially connected in series between the first switch S1 and the third switch S3 and between the second switch S2 and the fourth switch S4. A second diode D2 and a second resistor R2 are sequentially connected in series between the first resistor R1 and the capacitor 17 and between the first switch S1 and the third switch S3. That is, the first diode D1 and the first resistor R1, and the second diode D2 and the second resistor R2 are connected in parallel. A fifth switch S5 is connected between both terminals of the second resistor R2 in parallel with the second resistor R2. The first diode D1 rectifies in the direction from the positive side to the negative side, and the second diode D2 rectifies in the direction opposite to the first diode D1.
[0019]
A third resistor R3 is connected between the third switch S3 and the fourth resistor R4 in series with the third switch S3 and the fourth resistor R4, and is connected between the third switch S3 and the third resistor R3. Is connected to a microcomputer 19 serving both as a detecting means and an arithmetic means via an analog / digital conversion port of the microcomputer 19, that is, an A / D port. Further, a portion between the third resistor R3 and the fourth resistor R4 is grounded to the ground potential section 15.
[0020]
Therefore, the first switching means for connecting the capacitor 17 to the power supply 3 in series for the first set time is a first switch S1, a second switch S2, a switching control circuit (not shown), and the like. The second switching means for connecting the capacitor 17 in series between the terminal side and the ground potential unit 15 for the second set time includes a first switch S1, a fourth switch S4, a switching control circuit (not shown), and the like. The third switching means for connecting a capacitor 17 in series between the ground potential section 15 and the negative terminal side of the power supply 3 for a second set time includes a second switch S2, a third switch S3, and In a switching control circuit or the like not shown, the fourth switching means includes a third switch S3, a fourth switch S4 and a switching control not shown. It is formed circuits and the like. The capacitor 17 has a relatively high capacitance of, for example, several μF, and the first resistor R1 and the second resistor R2 have a relatively high resistance of, for example, several hundred kΩ. .
[0021]
The operation of the insulation detecting device having such a configuration and the features of the present invention will be described. As illustrated in FIGS. 3 and 4, when the insulation detection device 1 starts detecting the insulation state, a switching control circuit (not illustrated) sets the first switch S1 and the second switch S2 to a first set time. The circuit is closed for one closing time T1 (step 101). That is, a circuit for connecting the capacitor 17 in series to the power supply 3 without the intermediary of the ground potential section 15 is formed by the first switching means, and the capacitor 17 is charged during the first closing time T1, and the capacitor 17 is charged. The voltage VC between the two terminals 17 increases. The first closing time T1 is set to a time shorter than the time required to completely charge the capacitor 17, and is, for example, 1/5 to 1 to 1 times the time required to completely charge the capacitor 17. / 10, and the first closing time T1 is selected according to the required measurement error range of the insulation resistance.
[0022]
In step 101, when the first closing time T1 elapses, the first switch S1 and the second switch S2 are opened or cut off, and after the lapse of a predetermined time tw1 shorter than the first closing time T1, the third switch S3 and the fourth switch S4. Is closed (step 102). That is, the fourth switching means forms a circuit to which the microcomputer 19 for detecting the voltage between both terminals of the capacitor 17 is connected, and includes the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4. A discharge circuit from the capacitor 17 is formed, and the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 drops. After a lapse of a predetermined time tw2 shorter than the first closing time T1 from the closing of the third switch S3 and the fourth switch S4, the microcomputer 19 outputs the A / D conversion data, that is, both ends of the capacitor 17 via the A / D port. The voltage VC between the slaves is read (step 103). From the value of the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 at this time, that is, the detected voltage V0, the estimated power supply voltage V0s is calculated from the following equation (1) (step 104).
V0 = V0s (1−EXP (−T1 / C · R1)) (1)
In the equation (1), T1 is the closing time of the first switch S1 and the second switch S2, C is the capacitance of the capacitor 17, and R1 is the resistance value of the first resistor R1.
[0023]
Here, if this insulation detection is the first detection, it is determined whether the power supply voltage V0s estimated in step 104 is within a predetermined range, or if this insulation detection is not the first detection, the previous estimated power supply A power supply abnormality is detected from the voltage value estimated based on whether the absolute value of the difference between the voltage V0s and the current estimated power supply voltage V0s is smaller than a predetermined difference (step 105). In step 105, this insulation detection is the first detection, and the estimated power supply voltage V0s is out of the predetermined range, or the insulation detection is not the first detection, and the previous estimated power supply voltage V0s If the difference from the current estimated power supply voltage V0s is equal to or greater than a predetermined difference, it is determined that the power supply voltage is abnormal, and the ground fault sensor unit 5 is set in advance by the microcomputer 19 via the data transmission unit 7. The code corresponding to the power supply voltage abnormality and the power supply voltage V0s estimated in step 104 are transmitted to the external monitor device 9 twice as data (step 106). The external monitor device 9 notifies the occurrence of the abnormality together with the alarm for notifying the occurrence of the abnormality, the code corresponding to the abnormality of the power supply voltage transmitted as data from the data transmission unit 7, and the step 104. The power supply voltage estimated in step is displayed (step 107). After the abnormality is notified by the external monitor device 9, the current insulation state detection cycle is stopped, and the process returns to step 101 to start a new insulation state detection cycle.
[0024]
On the other hand, the switching control circuit (not shown) closes the fifth switch S5 with the third switch S3 and the fourth switch S4 closed after detecting the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 in step 103. Then, by bypassing the second resistor R2, the resistance value of the second resistor R2 is reduced, and the time required for discharging from the capacitor 17 is reduced. After the fifth switch S5 is closed and a predetermined time td1 shorter than the first closing time T1 has elapsed, and the fifth switch S5 is opened or shut off, the microcomputer 19 outputs the A / D conversion data via the A / D port. That is, the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 is read (step 108).
[0025]
If the voltage VC read in step 108 is not 0 V, it is determined that there is an abnormality in the circuit of the ground fault sensor unit 5, for example, an abnormality in each switch or a switching control circuit (not shown). The microcomputer 19 transmits the code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 and the voltage VC read in step 108 to the external monitor device 9 twice as data through the data transmission unit 7 ( Step 106). The external monitor device 9 notifies the occurrence of the abnormality, together with an alarm for notifying the occurrence of the abnormality, and a code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 transmitted as data from the data transmission unit 7; Then, the voltage VC read in step 108 is displayed (step 107). After the abnormality is notified by the external monitor device 9, the detection of the insulation state is stopped.
[0026]
When the voltage VC read in step 108 is 0 V, a switching control circuit (not shown) opens the third switch S3 and closes the first switch S1 after a lapse of a predetermined time tw1. Then, the first switch S1 and the fourth switch S4 are closed for a second closing time T2, which is a second set time (step 109). That is, a circuit in which the capacitor 17 is connected in series between the positive terminal of the power supply 3 and the ground potential unit 15 by the second switching means, that is, as shown in FIG. The switch S1, the first diode D1, the first resistor R1, the capacitor 17, the fourth switch S4, the fourth resistor R4, the ground potential unit 15, and the ground on the negative terminal side assumed at a position shown by a dotted line in FIG. A circuit is formed in which the short-circuit resistance Rn and the negative-side main circuit wiring 13b are sequentially connected in series to the power supply 3. Thereby, the capacitor 17 is charged during the second closing time T2, and as shown in FIG. 3, the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 increases according to the value of the ground fault resistance Rn. Note that, similarly to the first closing time T1, the second closing time T2, which is the second setting time, is shorter than the time required to completely charge the capacitor 17, and is shorter than the predetermined times tw1, tw2, and td1. Set for a long time.
[0027]
When the second closing time T2 elapses in step 109, as shown in FIGS. 3 and 4, the first switch S1 is opened or shut off, and after a predetermined time tw1, the third switch S3 is closed and the third switch S3 is opened. And the fourth switch S4 is closed. That is, the fourth switching means forms a circuit to which the microcomputer 19 for detecting the voltage between both terminals of the capacitor 17 is connected, and includes the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4. A discharge circuit from the capacitor 17 is formed, and the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 drops. Then, after a predetermined time tw2 has elapsed since the third switch S3 was closed, the microcomputer 19 reads the A / D conversion data, that is, the voltage VC between both terminals of the capacitor 17, via the A / D port. Then, the value of the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 at this time is set as the detection voltage VCN (step 110).
[0028]
On the other hand, the switching control circuit (not shown) detects the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 in step 110, and then closes the fifth switch S5 with the third switch S3 and the fourth switch S4 closed. Then, by bypassing the second resistor R2, the resistance value of the second resistor R2 is reduced, and the time required for discharging from the capacitor 17 is reduced. After the fifth switch S5 is closed and a predetermined time td2 shorter than the second closed time T2 has elapsed, the fifth switch S5 is opened or shut off, and then the microcomputer 19 outputs the A / D converted data via the A / D port. That is, the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 is read (step 111).
[0029]
If the voltage VC read in step 111 is not 0 V, it is determined that there is an abnormality in the circuit of the ground fault sensor unit 5, for example, each switch or a switching control circuit (not shown), and the ground fault sensor unit 5 The microcomputer 19 transmits the code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 and the voltage VC read in step 111 to the external monitoring device 9 twice as data through the data transmission unit 7 ( Step 106). The external monitor device 9 notifies the occurrence of the abnormality, together with an alarm for notifying the occurrence of the abnormality, and a code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 transmitted as data from the data transmission unit 7; Then, the voltage VC read in step 111 is displayed (step 107). After the abnormality is notified by the external monitor device 9, the detection of the insulation state is stopped.
[0030]
When the voltage VC read in step 111 is 0 V, a switching control circuit (not shown) opens the fourth switch S4 and closes the second switch S2 after a predetermined time tw1 has elapsed. Then, the second switch S2 and the third switch S3 are closed for a second closing time T2 which is a second set time (step 112). That is, a circuit in which the capacitor 17 is connected in series between the ground potential section 15 and the negative terminal of the power supply 3 by the third switching means, that is, as shown in FIG. , The ground fault resistor Rp on the positive terminal side assumed at the position shown by the dotted line, the ground potential portion 15, the third resistor R3, the third switch S3, the first diode D1, the first resistor R1, the capacitor 17, and the second A circuit is formed in which the switch S2 and the negative-side main circuit wiring 13b are sequentially connected in series to the power supply 3. Thereby, the capacitor 17 is charged during the second closing time T2, and the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 increases according to the value of the ground fault resistance Rp as shown in FIG.
[0031]
When the second closing time T2 elapses in step 112, as shown in FIGS. 3 and 4, the second switch S2 is opened or shut off, and after the elapse of a predetermined time tw1, the fourth switch S4 is closed and the third switch S3 is opened. And the fourth switch S4 is closed. That is, the fourth switching means forms a circuit to which the microcomputer 19 for detecting the voltage between both terminals of the capacitor 17 is connected, and includes the second resistor R2, the third resistor R3, and the fourth resistor R4. A discharge circuit from the capacitor 17 is formed, and the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 drops. Then, after a predetermined time tw2 has elapsed since the fourth switch S4 was closed, the microcomputer 19 reads the A / D conversion data, that is, the voltage VC between both terminals of the capacitor 17, via the A / D port. The voltage VC between both terminals of the capacitor 17 at this time is set as the detection voltage VCP (step 113).
[0032]
Here, using the detected VCN and VCP, the microcomputer 19 calculates the ground fault resistance RL representing the ground fault resistances Rn and Rp from the following equation (2), and calculates the calculated ground fault resistance RL. (Step 114).
RL = −R1−T2 / C · ln (1− (VCP + VCN) / V0s) (2)
In the equation (2), T2 is the second closing time, C is the capacity of the capacitor 17, R1 is the resistance value of the first resistor R1, and V0s is the power supply voltage estimated in step 104.
[0033]
In step 115, the microcomputer 19 of the ground fault sensor unit 5 compares the calculated ground fault resistance value RL with a preset reference ground fault resistance value which is a criterion for judging insulation failure. If the resistance value is continuously lower than the reference ground-fault resistance value in successive insulation state detection cycles, it is determined that insulation failure has occurred. When the insulation failure is detected in step 115, the ground fault sensor unit 5 sends a code corresponding to the insulation failure set in advance from the microcomputer 19 via the data transmission unit 7 and a ground for detecting the insulation failure. The detected voltages V0, VC, VCN, VCP, the estimated power supply voltage V0s, the calculated value of (VCP + VCN) / V0s obtained in the process of calculating the ground fault resistance RL, the ground fault resistance RL, and the like are used as data in the external monitoring device 9. Is transmitted twice (step 106). The external monitor device 9 displays the ground fault resistance value RL transmitted as data from the data transmission unit 7 together with an alarm for notifying insulation failure (step 107).
[0034]
On the other hand, if the ground fault resistance value RL is not continuously lower than the reference ground fault resistance value in the five insulation state detection cycles in step 115, it is determined that no insulation failure has occurred. At this time, the ground fault sensor unit 5 receives from the microcomputer 19 via the data transmission unit 7 the respective detection voltages V0, VC, VCN, obtained in the process of calculating the ground fault resistance value RL for detecting insulation failure. The VCP, the estimated power supply voltage V0s, the calculated value of (VCP + VCN) / V0s, and the ground fault resistance value RL are transmitted to the external monitor device 9 twice as data (step 116).
[0035]
Table 1 shows an example of the contents transmitted as data in the data output of step 106 when the insulation failure is detected in step 115 and in the data output of step 116 when the insulation failure is detected in step 115. Table 1 exemplifies a case where the data of the detection voltage V0 is read a plurality of times in step 103 in one insulation state detection cycle. The number of times of reading the data of the detection voltage V0 is appropriately set in advance. Then, based on each detected voltage V0 detected in step 103, the number of estimated power supply voltages V0s corresponding to the number of times of reading the detected voltage V0 is calculated. Similarly, reading of the detection voltage VCN in step 110 and reading of the detection voltage VCP in step 113 are performed the same number of times as the number of times of reading the data of the detection voltage V0. The ground fault resistance value RL is calculated based on the average value of the estimated power supply voltage V0s, the average value of the detection voltage VCN, and the average value of the detection voltage VCP.
[0036]
[Table 1]

When receiving the code corresponding to the preset insulation failure, that is, when notifying the detection of the insulation failure in step 107, the external monitoring device 9 transmits the data together with the alarm for notifying the detection of the insulation failure. The code corresponding to the insulation failure transmitted as data from the unit 7 and the data listed in Table 1 are displayed. On the other hand, when the code corresponding to the preset insulation failure has not been received, that is, when the insulation failure has not been detected, only the data listed in Table 1 transmitted as data from the data transmission unit 7 is displayed. I do.
[0037]
Here, the switching control circuit (not shown) detects the voltage VC between both terminals of the capacitor 17 in step 113, and switches the fifth switch S5 in a state where the third switch S3 and the fourth switch S4 are closed. By closing the circuit and bypassing the second resistor R2, the resistance value of the second resistor R2 is reduced, and the time required for discharging from the capacitor 17 is reduced. After a predetermined time td2 has elapsed since the fifth switch S5 was closed, and the fifth switch S5 was opened or cut off, the microcomputer 19 outputs A / D conversion data via the A / D port, that is, between the two terminals of the capacitor 17. The voltage VC is read (step 117).
[0038]
If the voltage VC read in step 117 is not 0 V, it is determined that there is an abnormality in the circuit of the ground fault sensor unit 5, for example, an abnormality in each switch or a switching control circuit (not shown). Then, the microcomputer 19 transmits the code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 and the voltage VC read in step 117 to the external monitor device 9 twice as data through the data transmission unit 7 ( Step 106). The external monitor device 9 notifies the occurrence of the abnormality, together with an alarm for notifying the occurrence of the abnormality, and a code corresponding to the abnormality of the ground fault sensor unit 5 transmitted as data from the data transmission unit 7; Then, the voltage VC read in step 117 is displayed (step 107). After the abnormality is notified by the external monitor device 9, the detection of the insulation state is stopped.
[0039]
If the voltage VC read in step 111 is 0 V, one insulation state detection cycle ends here. During the detection of the insulation state, the insulation state detection cycle from step 101 to step 117 is repeated. However, if an abnormality of the ground fault sensor unit 5 is detected in

steps

108, 111, and 117, it is considered that the insulation state cannot be detected, and the detection of the insulation state is stopped. If an abnormality in the power supply voltage is detected in step 105, the reliability of the value of the ground fault resistance value RL calculated at this time becomes low. Enters the detection cycle of a proper insulation state.
[0040]
By the way, an error between the value of the ground fault resistance value RL measured by the insulation detecting device 1 of the present embodiment and the actual value of the ground fault resistance value RL is determined by a capacitor 17 having a predetermined standard capacitance, FIG. 5 shows a calculation result on the assumption that the first resistor R1 having a resistance value is used. The capacitor 17 has a capacitance variation of about ± 10% in consideration of the difference between products and the temperature change, and the first resistor R1 has a capacitance variation of about ± 2% in consideration of the difference between products and the temperature change. It is assumed that there is. In FIG. 5, the V0 measurement time means the first closing time. Therefore, in FIG. 5, the measurement is performed when the first closing time T1 is t seconds, 2t seconds, and 3t seconds, where t <2t <3t. The error is shown. FIG. 5 is a graph in which the calculation results are plotted with the vertical axis representing the detection accuracy, that is, the detection error, and the horizontal axis representing the value of the ground fault resistance.
[0041]
As can be seen from FIG. 5, the degree of reduction of the measurement error varies depending on the setting of the V0 measurement time, that is, the first closing time T1, and when the first closing time T1 is t seconds, the error decreases as the ground fault resistance decreases. The error increases, but the error decreases as the ground fault resistance increases. When the first closing time T1 is 2t seconds, when the ground fault resistance is large, the error becomes larger than when the first closing time T1 is t seconds, but the error becomes smaller on average over the short-circuit resistance in each place. I have. Even when the first closing time T1 is 3 t seconds, the error is smaller on average across the short-circuit resistance, but the error is larger than when the first closing time T1 is 2 t seconds.
[0042]
Therefore, when setting the value of the ground fault resistance for determining insulation failure to be a relatively large value, the first closing time T1 is desirably set to t seconds, and the value of the ground fault resistance for determining insulation failure is set to t seconds. When the setting is set to a relatively small value, the first closing time T1 is preferably set to 2t seconds. As described above, it is preferable that the first closing time T1, that is, the first set time, is selected such that the measurement error becomes small around the value of the ground fault resistance for determining the insulation failure. For example, assuming that the value of the ground fault resistance for determining insulation failure is set to RΩ in FIG. 5, it is desirable to select 2t seconds as the first closing time T1.
[0043]
As described above, in the insulation detection device 1 of the present embodiment, the data transmission unit 7 includes, as data, the calculated ground fault resistance value RL, the estimated voltage V0s of the power source 3 used for calculating the ground fault resistance value RL, and the microcomputer. The power supply voltage and the voltage between both terminals of the capacitor, such as the detection voltages V0, VC, VCN, and VCP, which are used in the calculation of the ground fault resistance value RL, are transmitted. For this reason, by monitoring these data transmitted from the data transmission unit 7, if an abnormality such as an insulation failure, a voltage abnormality of the power supply 3, or an abnormality of the ground fault sensor unit 5 occurs, the abnormality continues until the abnormality occurs. Fluctuation of the power supply voltage or the voltage between both terminals of the capacitor, etc., whether it is truly due to insulation failure, failure of the power supply 3 or the ground fault sensor unit 5, or malfunction caused by noise, etc. It is possible to easily identify the cause of the abnormality such as whether the abnormality is abnormal.
[0044]
Further, the data transmission unit 7 transmits a code assigned in response to an abnormal state detected by the microcomputer 19, that is, an insulation failure, a voltage abnormality of the power supply 3, an abnormality of the ground fault sensor unit 5, and the like. From the code displayed on the device 9, the state of the abnormality that has occurred can be easily identified.
[0045]
In addition, the insulation detection device 1 of the present embodiment includes the bypass unit including the fifth switch S5 that forms a path that bypasses the second resistor R2 when the circuit is closed. By closing the fifth switch S5 after detecting the voltage in between, the discharge time from the capacitor 17 can be shortened. Therefore, the time required for one cycle for insulation detection can be reduced, the number of insulation detections per unit time can be increased, and the accuracy of insulation detection can be further improved.
[0046]
The bypass unit including the fifth switch S5 is not limited to the configuration of the present embodiment, and the bypass unit includes the fifth switch S5 between the second diode D2, the second resistor R2, and the ground potential unit 15. It is also possible to adopt a configuration connected in series. Further, when there is no need to shorten the time required for one cycle for insulation detection or the like, a configuration without the bypass unit including the fifth switch S5 can be adopted.
[0047]
Further, in the present embodiment, the ground fault resistance RL representing the ground fault resistance Rp on the positive terminal side and the ground fault resistance Rn on the negative terminal side of the power supply 3 is calculated. However, the ground fault resistance Rp on the positive terminal side and the ground fault resistance Rn on the negative terminal side of the power supply 3 are individually calculated based on the power supply voltage V0s and the detection voltages VCP, VCN, etc. by an individual equation, and the occurrence of insulation failure occurs. The site can also be detected.
[0048]
In the present embodiment, the microcomputer 19 determines an abnormal state, and transmits a code corresponding to the abnormal state to the external monitor device 9 via the data transmission unit 7. However, it is also possible to adopt a configuration in which data is transmitted to a computer or the like having a display screen instead of the external monitor device 9, and the computer or the like determines the upper state from the data received.
[0049]
In addition, the present invention is not limited to the configuration and the insulation detection device that estimates the power supply voltage described in the present embodiment, and a capacitor can be connected in series between a power supply and a ground potential unit for a preset time. A circuit for calculating an insulation resistance based on a voltage of a power supply and a voltage between both terminals of the capacitor when a capacitor is connected in series for a preset time between the power supply and the ground potential unit. It can be applied to an insulation detection device having a simple configuration.
[0050]
(Second embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the insulation detection device to which the present invention is applied will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of an insulation detection device to which the present invention is applied. In the present embodiment, the same components and operations as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The configuration and features different from those in the first embodiment will be described.
[0051]
The difference between the insulation detection device of the present embodiment and the first embodiment is that the data transmission unit can also receive data, and the correction value for correcting the ground fault resistance value calculated by the microcomputer as data. And correcting the ground fault resistance value calculated based on the correction value by the microcomputer having storage means for storing the correction value received by the data transmission unit. That is, as shown in FIG. 8, the insulation detection device 21 of the present embodiment includes a flash memory and serves as voltage detection means, calculation means, and abnormality detection means, similarly to the microcomputer 19 of the first embodiment. A ground fault sensor unit 23 having a microcomputer not provided, a data transmission unit 25 for transmitting various data from the ground fault sensor unit 23 and receiving data from the outside, and the like. The data transmission unit 25 displays various data transmitted from the data transmission unit 25 in the same manner as the external monitor device 9 according to the first embodiment. Are connected via the communication cable 11 so that the communication can be performed.
[0052]
When the correction value is stored in the flash memory of the microcomputer (not shown) of the ground fault sensor unit 23, the power supply 3 is provided with a voltage measuring device 29 for measuring the voltage of the power supply 3, and the power supply 3 is set in an insulated state. A standard resistor 31 having a resistance value serving as a reference for a ground fault resistance value required for the connection is mounted between the power supply 3 and the ground potential section 15. The voltage measurement device 29 is connected to the external computer 27 via the communication cable 33 in order to transmit the data of the voltage value of the power supply 3 measured by the voltage measurement device 29 to the external computer 27.
[0053]
In this state, the voltage value V of the power supply 3 is measured by the voltage measuring device 29, and at the same time, the power supply voltage V0s is estimated by the ground fault sensor unit 5 in the same manner as in the first embodiment. The external computer 27 calculates a correction value from the voltage value of the power supply 3 obtained from the voltage measurement device 29 and the estimated power supply voltage V0s obtained from the ground fault sensor unit 5 via the data transmission unit 7. Then, the external computer 27 transmits the calculated correction value to the data transmission unit 25 of the insulation detection device 21. The correction value received by the data transmission unit 25 is written as update data in a flash memory in the microcomputer 19 of the ground fault sensor unit 23.
[0054]
The microcomputer (not shown) of the ground fault sensor unit 23 corrects by multiplying the detection voltages Vad, V0, VC, VCN, and VCP at the time of detecting the insulation state by the correction value stored in the flash memory, and corrects the corrected voltage. Each detected voltage is used for calculating the ground fault resistance value RL. When the insulation detecting device 21 is actually used, the voltage measuring device 29, the standard resistor 31, and the communication cable 33 are detached and used, and the external computer 27 is used instead of the external monitoring device 9 of the first embodiment. Used for
[0055]
As described above, the insulation detection device 21 of the present embodiment corrects the voltage detected by the microcomputer (not shown) of the ground fault sensor unit 23 with the correction value and uses the corrected voltage to calculate the ground fault resistance. Variations in the detection characteristics can be corrected, and the reliability of the insulation state detection result can be improved. Furthermore, the insulation detection device 21 of the present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except that the detection voltage of the microcomputer can be corrected. Therefore, when an abnormality occurs, it is easy to specify the cause of the abnormality. it can. Therefore, when an abnormality occurs, the cause of the abnormality can be easily specified, and the reliability in detecting the insulation state can be improved.
[0056]
Further, in the present embodiment, the external computer 27 which can be used in place of the external monitor device 9 of the first embodiment is used. Means may be provided separately from the means for displaying the data transmitted from the insulation detecting device 21.
[0057]
Further, the insulation detection device 21 of the present embodiment calculates the ground fault resistance value using the estimated power supply voltage as in the first embodiment, but the present invention is not limited to such an insulation detection device. Instead, the present invention can be applied to an insulation detection device having various configurations in which a voltage between both terminals of a capacitor charged for a preset time is detected, and a ground fault resistance value is calculated using the detected voltage.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, when an abnormality occurs, it is possible to easily identify the cause of the abnormality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of an insulation detection device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a ground fault sensor unit in the first embodiment of the insulation detection device to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a time chart showing a charge / discharge state of a capacitor and a voltage reading timing with respect to an operation of each switch unit.
FIG. 4 is a flowchart showing an operation of detecting the insulation state of the insulation detection device according to the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a detection error of an insulation resistance value detected during a measurement time of each power supply voltage with respect to a ground fault resistance value.
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the insulation detection device to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Insulation detection device
3 power supply
5 Ground fault sensor
7 Data transmission section
9 External monitor device
11 Communication cable
13a Positive main circuit wiring
13b Negative main circuit wiring
15 Ground potential section
17 Capacitor
S1 First switch
S2 Second switch
S3 3rd switch
S4 4th switch
Rp Positive terminal side ground fault resistance
Rn Negative terminal side ground fault resistance

Claims

正端子側及び負端子側の配線が接地電位部から絶縁された直流電源の前記接地電位部に対する絶縁抵抗の値を検出するセンサ部と、該センサ部で得たデータを送信するデータ送信部とを備え、
前記センサ部は、前記電源と前記接地電位部との間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続可能な回路と、前記電源の電圧と、前記電源と前記接地電位部との間に予め設定された時間の間コンデンサを直列に接続したときの該コンデンサの両端子間電圧とに基づいて前記絶縁抵抗を演算する演算手段とを有し、前記データ送信部は、データとして、前記演算した絶縁抵抗の値と、前記絶縁抵抗の演算に用いた前記コンデンサの両端子間電圧と、前記絶縁抵抗の演算に用いた前記電源の電圧とを送信してなることを特徴とする非接地電源の絶縁検出装置。A sensor unit for detecting a value of insulation resistance with respect to the ground potential unit of the DC power supply in which the wiring on the positive terminal side and the negative terminal side are insulated from the ground potential unit, and a data transmission unit for transmitting data obtained by the sensor unit With
The sensor unit is a circuit capable of connecting a capacitor in series for a preset time between the power supply and the ground potential unit, a voltage of the power supply, and a power supply between the power supply and the ground potential unit. Calculating means for calculating the insulation resistance based on a voltage between both terminals of the capacitor when the capacitor is connected in series for a preset time, wherein the data transmission unit performs the calculation as data. Characterized by transmitting the value of the insulation resistance obtained, the voltage between both terminals of the capacitor used in the calculation of the insulation resistance, and the voltage of the power supply used in the calculation of the insulation resistance. Insulation detection device.

前記センサ部の回路は、前記電源と前記接地電位部との間に前記コンデンサを直列に、該コンデンサが完全に充電される時間よりも短い第１の設定時間の間接続する第１のスイッチング手段と、前記電源の正端子と前記接地電位部との間に前記コンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第２のスイッチング手段と、前記接地電位部と前記電源の負端子との間に前記コンデンサを直列に第２の設定時間の間接続する第３のスイッチング手段と、前記第１、第２及び第３の各スイッチング手段の遮断後に前記コンデンサの両端子間の電圧を検出する電圧検出手段を接続する第４のスイッチング手段とを有し、
前記センサ部の演算手段は、前記第１のスイッチング手段を遮断後の前記電圧検出手段での検出電圧に基づいて前記電源の電源電圧を推定し、該推定した電源電圧と前記第２及び第３のスイッチング手段を遮断後の前記電圧検出手段での各検出電圧とに基づいて前記電源の前記接地電位部に対する絶縁抵抗を演算し、
前記データ送信部は、データとして、前記推定した電源電圧と、該電源電圧の推定に用いた電圧検出手段での検出電圧とを送信してなることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁検出装置。A first switching means for connecting the capacitor in series between the power supply and the ground potential portion for a first set time shorter than a time when the capacitor is completely charged; Second switching means for connecting the capacitor in series between a positive terminal of the power supply and the ground potential section for a second set time; and a second switching means for connecting the capacitor between the ground potential section and the negative terminal of the power supply. A third switching means for connecting the capacitor in series for a second set time, and a voltage for detecting a voltage between both terminals of the capacitor after the first, second and third switching means are shut off. And fourth switching means for connecting the detection means.
The calculating means of the sensor unit estimates a power supply voltage of the power supply based on a voltage detected by the voltage detecting means after the first switching means is shut off, and compares the estimated power supply voltage with the second and third power supply voltages. Calculating the insulation resistance of the power supply with respect to the ground potential portion based on the respective detection voltages at the voltage detection means after the switching means is cut off,
3. The data transmission unit according to claim 1, wherein the data transmission unit transmits, as data, the estimated power supply voltage and a voltage detected by a voltage detection unit used for estimating the power supply voltage. 4. Insulation detection device.

前記センサ部は、前記絶縁抵抗の演算に用いた前記電源の電圧及び前記コンデンサの両端子間電圧から前記電源電圧の異常及び前記センサ部の異常を、前記演算した絶縁抵抗の値から前記電源の絶縁状態の異常を検出する異常検出手段を備え、前記データ送信部は、データとして、前記異常検出手段で検出した異常の状態を識別するコードを送信してなることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁検出装置。The sensor unit is configured to determine the abnormality of the power supply voltage and the abnormality of the sensor unit based on the voltage of the power supply and the voltage between both terminals of the capacitor used in the calculation of the insulation resistance. An abnormality detecting unit for detecting an abnormality in an insulation state, wherein the data transmitting unit transmits, as data, a code for identifying an abnormal state detected by the abnormality detecting unit. 3. The insulation detection device according to 2.

前記データ送信部は、データの受信も可能であり、データとして、前記電圧検出手段での検出電圧の値を補正するための補正値を受信し、前記センサ部は、前記データ送信部で受信した補正値を記憶する記憶手段を有し、前記センサ部の演算手段は、前記電圧検出手段での検出電圧の値を前記記憶手段に記憶された補正値に基づいて補正し、前記補正値は、前記電源と前記接地電位部との間に前記電源を絶縁状態にするのに必要な抵抗値を有する標準抵抗を取り付けたときに測定した電源の電圧値と、該電源の電圧値を測定したときに前記電圧検出手段で検出した前記電源の電圧値とに基づいて算出された値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の絶縁検出装置。The data transmission unit is also capable of receiving data, and receives, as data, a correction value for correcting a value of a detection voltage at the voltage detection unit, and the sensor unit receives the correction value at the data transmission unit. A storage unit for storing a correction value, wherein the calculation unit of the sensor unit corrects the value of the voltage detected by the voltage detection unit based on the correction value stored in the storage unit, and the correction value is When the voltage value of the power supply measured when a standard resistor having a resistance value necessary to make the power supply insulated between the power supply and the ground potential portion is measured, and the voltage value of the power supply is measured 4. The insulation detecting device according to claim 1, wherein the value is a value calculated based on a voltage value of the power supply detected by the voltage detecting means.