JP2011154028A

JP2011154028A - エミュレートされた可変インダクタンスを利用した絶縁性監視システム及び方法

Info

Publication number: JP2011154028A
Application number: JP2011013469A
Authority: JP
Inventors: Mehmet Kadri Nalbant; カドリナルバントマホメット
Original assignee: Maxim Integrated Products Inc
Current assignee: Maxim Integrated Products Inc
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-08-11
Also published as: WO2011094304A3; CN102869996B; DE102011009351B4; CN102869996A; US20110181306A1; US8598897B2; WO2011094304A2; DE102011009351A1

Abstract

【課題】自動車の高電圧システムと自動車の車体との間の漏れ抵抗を測定する。
【解決手段】高電圧（ＨＶ）システムと自動車の車体との間に接続され、ＨＶシステムと自動車の車体との間の容量性リアクタンスを実質的に打ち消す誘導性リアクタンスを有するエミュレートされたインダクタンスを含み、信号源は、ＨＶシステムと自動車の車体との間に、ＡＣ電流信号及びＡＣ電圧信号のうちどちらか一方を出力し、センサーは、ＨＶシステムと自動車の車体との間のＡＣ電圧信号に対するＡＣ電流応答、及び、ＨＶシステムと自動車の車体との間のＡＣ電流信号に対するＡＣ電圧応答のどちらか一方を測定する。
【選択図】図５

Description

本開示は、自動車に関し、特に、電気自動車及びハイブリッド電気燃料電池自動車のための絶縁性監視システム及びその方法に関する。

［優先権情報］本出願は、２０１０年１月２６日出願の米国仮出願６１／２９８，３４７号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。

以下に記載する背景技術の説明は、本開示の背景を大まかに説明する目的で提供される。以下、背景技術の章において説明される範囲及び出願時には従来技術として認められていない側面の範囲において、本願発明者の仕事は、本開示に対して明示的に又は非明示的にも、従来技術であるとは認めていない。

自動車の１以上の車輪を駆動するインバータ及び電気モータに電力を供給するのに、高電圧（ＨＶ）電池を使用している自動車が存在する。ＨＶ電池は、例えば、２５０Ｖから１０００Ｖの直流電圧といった高電圧で動作する。アクセサリや自動車のその他のシステムには、１２ＶＤＣといった低電圧（ＬＶ）システムによって電力を供給してもよい。安全性の観点から、ＨＶ電池及びＨＶ電池に接続される全ての回路は、自動車の車体及び自動車のその他のシステムから、直流的に（ガルバーニ）絶縁されている必要がある。

あくまでも例に過ぎないが、インバータから車体へ及び電気モータから車体への物理的及び寄生容量結合が存在する場合があり、また、電気モータ又はインバータの高電圧側から車体への望ましくない漏れ抵抗が存在する場合がある。安全を確保するため、ＨＶ電池の絶縁性が監視される。絶縁性の問題が検出された場合には、監視システムが、自動車のオペレーターに警告し、及び／又は対応策を講じるよう通知する。

ＨＶ電池の絶縁性監視回路は、直流（ＤＣ）監視方法又は交流（ＡＣ）監視方法を採用する。ＤＣ監視方法では、ＨＶ電池（又はＨＶ電気電源）は、漏れインピーダンスを通じて、電流を車体へと押し上げる。押し上げられた電流又は電圧が、別の高抵抗を介して測定される。ＡＣ監視方法では、小さなＡＣ電流をＨＶ電池に注入し、その結果得られるＡＣ電圧又は電流を測定する。

ＤＣ監視方法では、直接接続又は非直接接続方法を使用することができる。非直接接続方法では、１以上の光スイッチを使用して、ＨＶレールを高インピーダンスを介して車体へと非直接的に接続する。しかしながら、光スイッチは、一般的に高価である。光スイッチの温度及び経年劣化のばらつきは、誤った測定につながる場合があり、それにより検出漏れが生じ、結果、感電の可能性を引き起こしてしまうことがある。また、ＤＣ絶縁性故障検出方法では、一般的に、ＨＶ電池を取り外してしまうと故障検出を行うことができない。

直接接続方法では、ＨＶ電池の電位も必要となる。また、ＨＶ電池を取り外してしまうと、故障検出を行うことができない。いずれの変動値も、大きな寄生容量及びシステムフィルターコンデンサの問題があり、また、ノイズの多い環境下で信頼性高く動作するのに問題がある。加えて、この方法では、測定回路のために、ＨＶ電池から車体への漏れ経路が意図的に生成されるが、これは絶縁を最終目的としている観点からすると、その目的に反する。

ＤＣ監視方法と比較して、ＡＣ監視方法が有する利点は、信号を注入するのにコンデンサを利用できる点であり、この場合は、光スイッチを使用する必要がない。もう１つの利点としては、ＨＶ電池を取り付けていない状態で、絶縁性のテストを実施できることが挙げられる。しかしながら、多くの場合、調整用分路ＡＣインピーダンスは、事故点インピーダンスよりも低い値であり、信頼性の高い絶縁性監視測定を行うのを難しくしている。

自動車の高電圧（ＨＶ）システムと自動車の車体との間の漏れ抵抗を測定するシステムであって、ＨＶシステムと自動車の車体との間に接続され、ＨＶシステムと車体との間の容量性リアクタンスを実質的に打ち消す誘導性リアクタンスを有するエミュレートされたインダクタンスを備える。信号源は、ＨＶシステムと自動車の車体との間に、ＡＣ電流信号及びＡＣ電圧信号のうちどちらか一方を出力する。センサーは、ＨＶシステムと自動車の車体との間のＡＣ電圧信号に対するＡＣ電流応答、及び、ＨＶシステムと自動車の車体との間のＡＣ電流信号に対するＡＣ電圧応答のうちどちらか一方を測定する。

他の特徴では、制御モジュールは、ＡＣ電流信号及びＡＣ電圧応答、並びに、ＡＣ電圧信号及びＡＣ電流応答のどちらか一方に基づいて、漏れ抵抗を計算する。エミュレートされたインダクタンスの値は可変である。制御モジュールは、エミュレートされたインダクタンスの値をＮ個の異なる値へと調整して、エミュレートされたインダクタンスの誘導性リアクタンス変化させ、Ｎは１より大きい整数値である。

他の特徴では、エミュレートされたインダクタンスは、可変抵抗を含む。制御モジュールは、エミュレートされたインダクタンスの可変抵抗をＮ個の異なる値へと調整して、エミュレートされたインダクタンスの誘導性リアクタンスを変更し、Ｎは１より大きい整数値である。制御モジュールは、Ｎ個の値のうち、ＨＶシステムと自動車の車体との間の容量性リアクタンスを打ち消すような値を１つ選択する。

他の特徴では、制御モジュールは、Ｎ個の値のうち１つが選択されている間に、信号源にＡＣ電流信号及びＡＣ電圧信号のうちのどちらか一方を生成させることにより、ＨＶシステムと自動車の車体との間の漏れ抵抗を計算する。エミュレートされたインダクタンスは、反転入力及び非反転入力を含むオペアンプをさらに有する。第１抵抗は、ＨＶシステムとオペアンプの反転入力との間に接続される。

他の特徴では、エミュレートされたインダクタンスは、ＨＶシステムとオペアンプの非反転入力との間に接続された容量をさらに有する。可変抵抗は、前記非反転入力に接続される。第１容量、第１抵抗及び第２抵抗が、ＨＶシステムと自動車の車体との間に直列に接続される。アナログ‐デジタルコンバータは、第１抵抗と第２抵抗との間に接続される第１入力、及び制御モジュールに接続される出力を有する。

他の特徴では、制御モジュールは、漏れ抵抗の値をＴ個生成し、Ｔ個の値のうちＳ個の値を選択し、Ｓ及びＴは２より大きい整数であってＳ＜Ｔであり、最終的な漏れ抵抗の値をＳ個の値の関数として計算する。また、制御モジュールは、ＨＶ制御装置及び自動車システム制御装置のうちのどちらか一方から受信されたイネーブル信号に基づいて、Ｓ個の値を選択する。

他の特徴では、制御モジュールは、ＡＣ電圧応答及びＡＣ電流応答のうちの一方の複数の半周期をサンプリングするサンプリングモジュールを含む。相関モジュールは、ＡＣ電圧応答及びＡＣ電流応答のうちの一方の複数の半周期に対応する複数の相関値を生成する。

漏れ計算モジュールは、ＡＣ電圧応答及びＡＣ電流応答のうちの一方の複数の半周期のうち、予め定められた相関値よりも大きい相関値を有する選択された半周期に基づいて、漏れ抵抗を計算する。

他の特徴では、相関モジュールは、ＡＣ電圧応答及びＡＣ電流応答のうちの一方の複数の半周期のそれぞれを、ＡＣ電圧応答及びＡＣ電流応答のうちの一方の前記複数の半周期のうちの別の１つ、及び、予め定められた波形のうちのどちらか一方と相関させることにより、複数の相関値を生成する。

本開示を適用可能な他の領域については、以下に記載する詳細な説明により明らかになる。以下に記載する詳細な説明及び特定の例は、例示することのみを目的としており、本開示を限定することを意図していない。

本開示は、以下の詳細な説明及び添付の図面を参照することにより、より良く理解される。

ＨＶシステム、ＬＶ電池システム、インバータ及び電気モータを備える自動車の機能ブロック図である。図１のシステムのＡＣ等価インピーダンスを示した電気回路図である。図１のシステムのＡＣ等価インピーダンスを示した電気回路図である。図１のシステムのＡＣ等価インピーダンスを示した電気回路図である。図１のシステムのＡＣ等価インピーダンスを示した電気回路図である。ＡＣ等価インピーダンスの電気回路図である。物理的インダクタの誘導性リアクタンスを使用した容量リアクタンスの打ち消しを示した電気回路図である。本開示に係るエミュレートされた可変インダクタンス及び制御モジュールを使用して、容量性リアクタンスを打ち消す構成を示した電気回路図である。エミュレートされた可変インダクタンス及び直列及び並列の等価回路の例を示す電気回路図である。本開示に係る絶縁性監視システムのより詳細な電気回路図及び機能ブロック図である。絶縁性を測定する制御モジュールの例を示した部分機能ブロック図である。絶縁性を測定する方法の例を示す図である。絶縁性を測定する方法の例を示す図である。絶縁性を測定する方法の例を示す図である。絶縁性を測定する他の制御モジュールの部分機能ブロック図である。図１２の制御モジュールを動作方法の例を示す図である。

以下の説明は、例示を目的としたものであり、本開示、本開示の適用又は使用を限定することを意図していない。明瞭化を目的として、添付の図面において、同様な要素には同じ参照番号を付与している。また、本明細書で使用されている「Ａ、Ｂ及びＣのうち少なくとも１つ」という文言は、非排他的論理ＯＲを使用した、「Ａ又はＢ又はＣ」を意味する論理を意味していると解釈されるべきである。また、方法において記載される段階又は工程は、本開示の原理を変更することなく、異なる順序で実行されてもよいと、理解されるべきである。

また、本明細書で使用されている、"モジュール"という言葉は、以下に記載する機能を提供する１つ以上のソフトウェアプログラム、ファームウェアプログラム、組み合わせ論理回路及び／又はその他適切な要素を実行する、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、電子回路、組み合わせ論理回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、（共有、占有又はグループ）プロセッサ、及び他の好適な要素、若しくは、システムオンチップのような上述の一部又は全ての組み合わせの一部をなす又はこれらに含まれていることを指す。また、"モジュール"という言葉は、プロセッサによって実行されるコードを記憶する（共有、占有又はグループ）メモリを含んでもよい。

上記の"コード"という言葉は、ソフトウェア、ファームウェア及び／又はマイクロコードを含んでもよく、また、プログラム、ルーチン、関数、クラス及び／又はオブジェクトを指す言葉として使用される場合もある。また、上記の"共有"という言葉は、複数のモジュールからのコードの一部又は全てが、１以上のプロセッサを使用して実行されること意味する。加えて、複数のモジュールからのコードの一部又は全てが、１以上の物理メモリロケーションに記憶されてもよい。また、上記の"グループ"という言葉は、１つのモジュールからのコードの一部又は全てが、複数のプロセッサからなる１つのグループを使用して実行されてもよいことを意味する。加えて、１つのモジュールからのコードの一部又は全てを、複数のメモリからなる１つのグループを使用して実行してもよい。

本明細書に記載する装置及び方法は、１以上のプロセッサによって実行される１以上のコンピュータプログラムによって実装されてもよい。コンピュータプログラムは、一時的でない実体のあるコンピュータ可読媒体に記憶されるプロセッサ実行可能な命令を含む。また、コンピュータプログラムは、記憶されたデータを含んでもよい。これに限定されるわけではないが、一時的でない実体のあるコンピュータ可読媒体の例としては、不揮発性メモリ、磁気記憶媒体及び光学式記憶媒体が挙げられる。

本開示に係る制御システム及び方法は、実質的にシステムの容量性リアクタンスを打ち消すようエミュレートした誘導性リアクタンスを使用して、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋの値を測定する。本明細書で使用されている"実質的に打ち消す"という言葉は、所望の許容範囲内において漏れ抵抗の測定が可能となるのに十分な程度に、打ち消すことを意味する。また、本開示は、ＨＶ電池を備えるＨＶシステムに照らし合わせて説明されるが、燃料電池又はタービンのようなＨＶ電源といった他の種類の蓄電装置を採用した他のシステムも考えられる。他のＨＶ蓄電装置及びＨＶ電源についても、考慮される。また、本明細書において使用される"ＨＶシステム"という言葉は、電池、インバータ、モータ、空調システム、並びに電力を引き出す及び／又は高電圧に接続された他の付属的な装置を含む、電気的なシステム全体を指す。

図１は、ハイブリッド自動車１０の例を示しており、自動車１０の１以上の車輪２２を駆動する電気モータ２０が含まれている。電気モータ２０は、インバータ２４と連結されていてもよく、インバータ２４は、ＨＶ電池システム２６、又は、燃料電池又はその他の形式のＨＶ電気発電システムからのＤＣ電力を変換する。ＨＶ制御モジュール２８は、ＨＶシステム２６のオペレーションを制御する。また、自動車１０は、ＬＶ電池システム３２も含んでもよい。

図２Ａ−２Ｄは、ＨＶシステムのＡＣ等価インピーダンスを示し、自動車の車体に対する電気容量Ｃ（例えば、Ｙコンデンサ）の容量性結合及び抵抗性結合Ｒ_ｌｅａｋが含まれている。図２Ｂにおいて、ＨＶ電池又はＨＶ電源の等価回路は、ＡＣ方法を用いてテストが実施される時には、テスト信号に対して短絡されている。図２Ｃでは、図２Ｂに示した回路を、容量２Ｃと抵抗Ｒ_ｌｅａｋの並列の組み合わせに単純化した構成が示されている。図２Ｄでは、容量２Ｃが、Ｙコンデンサ、車体の容量への配線、車体の容量に対するインバータ、車体の容量に対する電池、及び固定子／車体の容量に対する電気モータを表す容量Ｃｔｏｔで置き換えられている。

図３及び図４に示すように、抵抗Ｒ_ｌｅａｋが容量性リアクタンスＸ_Ｃｔｏｔよりも非常に大きい場合に、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋを測定するのが難しいという課題が存在する。図３において、抵抗Ｒ_ｌｅａｋの値は、多くの自動車の場合で、通常、容量性リアクタンスＸ_Ｃｔｏｔよりも一桁大きい。図４に示すように、物理的なインダクタｊＸ_Ｌの誘導性リアクタンスを、容量性リアクタンス−ｊＸ_Ｃｔｏｔを打ち消すのに使用することができる。容量性リアクタンス−ｊＸ_Ｃｔｏｔが、誘導性リアクタンスｊＸ_Ｌに等しい場合、抵抗Ｒ_ｌｅａｋは、Ｖ_ＡＣ／Ｉ_ＡＣに等しくなる。しかしながら、実際には、物理的なインダクタｊＸ_Ｌ値は、２０００Ｈから１０，０００Ｈのオーダーになってしまう場合があり、非現実的になってしまう。さらに、容量性リアクタンスＸ_Ｃｔｏｔの正確な値は、正確に知ることができない及び／又はオペレーションの間に変動する場合がある。

図５は、エミュレートされた可変インダクタンス１００を含む絶縁性監視システム、及び以下に説明するエミュレートされたインダクタンスを掃引する制御モジュール１１０を示した簡略的な電気回路図及び機能ブロック図である。本明細書で使用される"エミュレートされたインダクタンス"とは、ＨＶシステムと車体との間の容量性リアクタンスを相殺するのに必要な誘導性リアクタンスを発生させるのに使用されるコンデンサ、抵抗、オペアンプ等の回路要素の組み合わせを含む。加えて、エミュレートされたインダクタンスは、インダクタ・エミュレーションソフトウェアを実行するプロセッサ、メモリ及びソフトウェアを使用して実装することもできる。

制御モジュール１１０は、いつエミュレートされたインダクタンスの誘導性リアクタンスｊＸ_Ｌが、容量性リアクタンス−ｊＸ_Ｃｔｏｔに等しくなるかを判断し、抵抗Ｒ_ｌｅａｋを測定する。より具体的には、共振ピークが決定されるまで、エミュレートされた可変インダクタンス１００が掃引される。なお、図ではＡＣ電流信号源が示されているが、ＡＣ電圧源を使用することもでき、この場合、ＡＣ電流応答を測定する。

図６には、エミュレートされた可変インダクタンス１００の例が、より詳細に示されている。エミュレートされた可変インダクタンス１００は、抵抗Ｒ_１、容量Ｃ、オペアンプ１２０及び可変抵抗Ｒ_２を含む。エミュレートされた可変インダクタンス１００は、ＨＶシステムと車体との間に接続される端子Ａ及び端子Ｂを含む。制御モジュール１１０は、掃引の間は、端子Ｃを通じて、抵抗Ｒ_２の値を変更する。抵抗Ｒ_１は、端子Ａとオペアンプ１２０の反転入力との間に接続される。容量Ｃは、端子Ａとオペアンプ１２０の非反転入力との間に接続される。可変抵抗Ｒ_２は、オペアンプ１２０の非反転入力に接続される。オペアンプ１２０の出力は、反転入力に接続される。これに限定するわけではないが、例えば、可変抵抗Ｒ_２は、デジタル又はアナログポテンショメーター、スイッチトレジスタ（切り替え抵抗）、抵抗及びトランジスタの組み合わせ等であってもよい。

エミュレートされたインダクタンスに対する直列等価回路は、インダクタＬ_Ｓ及び抵抗Ｒ_Ｓが直列に接続されたものである。

エミュレートされたインダクタンスに対する並列等価回路は、インダクタＬ_Ｓ及び抵抗Ｒ_Ｓが並列に接続されたものである。

図７は、測定システムを示しており、測定システムは、エミュレートされた可変インダクタンス１００、制御モジュール１１０、電流源１２６及びアナログ／デジタルコンバータ（ＡＤＣ）１３０を含む。必ずしも、１つの実装例に限られないが、制御モジュール１１０は、ＡＤＣ１３０と連結されて、可変抵抗Ｒ_２の値を制御してもよい。電流源１２６は、ＡＣ電流信号Ｉ_ＡＣを生成する。電流源１２６は、抵抗Ｒ_３及び容量Ｃ_３によりＨＶシステムに接続され、また、容量Ｃ_４及び抵抗Ｒ_４を通じてエミュレートされた可変インダクタンス１００に接続される。容量Ｃ_５及び抵抗Ｒ_５Ａ及び抵抗Ｒ_５Ｂを含む分圧器は、ＨＶシステムと車体の間に接続される。ＡＤＣ１３０は、分圧器と連結されている。

例えば、電流源１２６は、５μＡ以上の振幅、及び０．５Ｈｚから１０Ｈｚの間の周波数を有していてもよく、また他の値を使用してもよい。容量Ｃ_３、Ｃ_４及びＣ_５の値の例としては、それぞれ、０．２μＦ、２μＦ及び２〜１０ｐＦであってもよく、他の値を使用してもよい。抵抗Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４及びＲ_５Ａの値の例としては、それぞれ、１０ｋΩ、０．１〜１ｋΩ、１〜３ｋΩ及び１０ｋΩであってもよく、他の値を使用してもよい。

図８は、制御モジュール１１０の実装例を示したものであり、抵抗掃引モジュール２００、ピークモジュール２１０及び漏れ抵抗計算モジュール２３０を含む。抵抗掃引モジュール２００は、可変抵抗Ｒ_２の値を変更する。ピークモジュール２１０は、ピーク電圧が発生する時の抵抗Ｒ_２の値を特定する。ピーク電圧が決定されると、ピークモジュール２１０は、その時の可変抵抗Ｒ_２の値を設定する。

漏れ抵抗計算モジュール２３０は、可変抵抗Ｒ_２が、ピーク電圧での値に設定された時の漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋの値を計算する。ある例では、漏れ抵抗計算モジュール２３０は、複数のサンプルに渡って漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋの値を計算してもよい。また、他の例では、ブレーキ時、加速時、及び／又は絶縁状態測定の有効性を変化させてしまうようなその他の条件といった自動車の特定の動作状態の間に生じたサンプルについては、無効であるとの宣言を行ってもよい。ある実装形態では、漏れ抵抗計算モジュール２３０は、システム制御装置又は高電圧制御からイネーブル／ディセーブル信号を受信して、特定のサンプルについての漏れ抵抗計算を有効又は無効としてもよい。

図９〜１１には、漏れ抵抗計算Ｒ_ｌｅａｋを計算する方法のいくつかの例が示されている。図９に示すように、２５０において、可変抵抗Ｒ_２を掃引する。２５２において、可変抵抗Ｒ_２の特定の抵抗値について、ピークが特定される。２５４において、制御は、可変抵抗Ｒ_２の値を、ピークが生じた時の値に設定する。２５８において、電流源は、電流信号Ｉ_ＡＣを注入し、電圧Ｖ_ＡＣが測定される、又は、電圧Ｖ_ＡＣを注入し、電流信号Ｉ_ＡＣが測定される。２６２において、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋが計算される。ブロック２５０、２５２及び２５４は、工場において実行されてもよく、可変抵抗Ｒ_２に対する選択された抵抗値を記憶させた後、自動車を工場から出荷してもよい。あるいは、ブロック２５０、２５２及び２５４を、周期的に又はその他の時間間隔で測定を行うために自動車が道路を走行している間に、実行してもよい。

図１０においても、ブロック２５０、２５２及び２５４は、上述のように実行される。２７０において、較正抵抗を、ＨＶシステムのある１点から車体へと接続する。ＡＣ電流信号Ｉ_ＡＣが注入され、電圧Ｖ_ＡＣが２７２において測定される。２７４において、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋが計算され、選択された較正抵抗の値と共に、参照テーブル（ＬＵＴ）に格納される。さらなる較正値が接続され、Ｒ_ｌｅａｋが測定され、格納される。ある環境下では、ＬＵＴは、数学的関係に置き換えられてもよい。

図１１では、参照テーブル又は数学的関係が、自動車に格納されている。ブロック２５０、２５２及び２５４は、上述のように実行される。２７０において、ＡＣ電流信号Ｉ_ＡＣが注入され、電圧Ｖ_ＡＣが測定される。２８４において、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋが計算される。２９０において、計算された漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋを使用して、ＬＵＴにアクセスし、１つ以上の較正値を選択する。計算された漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋが、格納された較正値の間に位置する場合には、補間又はその他の概算方法を適用してもよい。あるいは、ＬＵＴを好適な数学的関係で置き換えてもよい。

図１２は、別の方法を示している。サンプリングモジュール３００は、電流信号Ｉ_ＡＣに応答して、電圧Ｖ_ＡＣをサンプリングする。反転モジュール３０２により、電圧Ｖ_ＡＣの負の半周期を反転させる。相関モジュール３１４は、電圧Ｖ_ＡＣの半周期の間の相関測定を行う。サンプル選択モジュール３１６は、相関閾値を上回る相関値を有する電圧Ｖ_ＡＣの半周期を複数選択する。漏れ抵抗計算モジュール３２０は、電圧Ｖ_ＡＣの選択した複数の半周期から、漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋを計算する。

図１３に示すように、３５０において、可変抵抗Ｒ２がピークで生じる値に設定されている間に、電圧Ｖ_ＡＣの複数の半周期が格納される。３５６において、電圧Ｖ_ＡＣの負の半周期が反転される。３６０において、サンプルに対する相関値が生成される。３６４において、制御は、相関閾値を上回る相関値を有するサンプルを複数選択する。３７０において、制御は、選択された複数のサンプルから漏れ抵抗Ｒ_ｌｅａｋを計算する。相関は、反転させずに実行することができ、また、正弦波のような格納された波形の値と比較することにより、相関を行ってもよいことは明らかである。

本開示の絶縁性監視システムによれば、様々な利点が得られる。上述の方法は、相対的に高い精度を有し、また車体へのＤＣ経路を必要としない。また、高価な光スイッチも必要ない。また、絶縁性テストを、ＨＶバッテリーを取り付けずに行ってもよい。多くの正常な結果、並びに少ない誤検出及び少ない検出漏れであった場合に、制御モジュールにより、測定結果を有効化するようにしてもよい。また、本質的にノイズの多い環境において、高いノイズ抵抗性を備えている。したがって、例えば１０μＡといった非常に小さい試験信号であっても、十分な結果を生成可能である。

本開示が広く教示するところは、様々な形式で実装することができる。したがって、本開示は、特定の例を含んでいるが、本開示の範囲はこれらに限定されず、添付の図面、明細書及び添付の特許請求の範囲を精査することにより、その他の改良及び変更が可能であることは、明らかである。

Claims

自動車の高電圧（ＨＶ）システムと自動車の車体との間の漏れ抵抗を測定するシステムであって、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間に接続され、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の容量性リアクタンスを実質的に打ち消す誘導性リアクタンスを有するエミュレートされたインダクタンスと、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間に、ＡＣ電流信号及びＡＣ電圧信号のうちどちらか一方を出力する信号源と、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記ＡＣ電圧信号に対するＡＣ電流応答、及び、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記ＡＣ電流信号に対するＡＣ電圧応答のうちどちらか一方を測定するセンサーと
を備えるシステム。
前記ＡＣ電流信号及び前記ＡＣ電圧応答、並びに、前記ＡＣ電圧信号及び前記ＡＣ電流応答のうち、どちらか一方に基づいて、漏れ抵抗を計算する制御モジュールをさらに備える請求項１に記載のシステム。
前記エミュレートされたインダクタンスの値は可変であり、
前記制御モジュールは、前記エミュレートされたインダクタンスの前記値をＮ個の異なる値へと調整して、前記エミュレートされたインダクタンスの前記誘導性リアクタンスを変化させ、前記Ｎは１より大きい整数値である請求項２に記載のシステム。
前記エミュレートされたインダクタンスは、可変抵抗を含み、
前記制御モジュールは、前記エミュレートされたインダクタンスの前記可変抵抗をＮ個の異なる値へと調整して、前記エミュレートされたインダクタンスの前記誘導性リアクタンスを変更し、前記Ｎは１より大きい整数値である請求項２に記載のシステム。
前記制御モジュールは、前記Ｎ個の値のうち、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の容量性リアクタンスを打ち消すような値を１つ選択する請求項３に記載のシステム。
前記制御モジュールは、前記Ｎ個の値のうち前記１つが選択されている間に、前記信号源に前記ＡＣ電流信号及び前記ＡＣ電圧信号のうちの前記一方を生成させることにより、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記漏れ抵抗を計算する請求項４に記載のシステム。
前記エミュレートされたインダクタンスは、さらに、
反転入力及び非反転入力を持つオペアンプと、
前記ＨＶシステムと前記オペアンプの前記反転入力との間に接続された第１抵抗とを有する請求項４に記載のシステム。
前記エミュレートされたインダクタンスは、前記ＨＶシステムと前記オペアンプの前記非反転入力との間に接続された容量をさらに有し、
前記可変抵抗は、前記非反転入力に接続されている請求項７に記載のシステム。
第１容量と、
第１抵抗と、
第２抵抗と、
前記第１抵抗と前記第２抵抗との間に接続される第１入力、及び、前記制御モジュールに接続される出力を有するアナログ‐デジタルコンバータとをさらに備え、
前記第１容量、前記第１抵抗及び前記第２抵抗は、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間に直列に接続される請求項２に記載のシステム。
前記制御モジュールは、前記漏れ抵抗の値をＴ個生成し、前記Ｔ個の値のうちＳ個の値を選択し、前記Ｓ及び前記Ｔは、２より大きい整数であって、Ｓ＜Ｔであり、
前記制御モジュールは、最終的な漏れ抵抗の値を前記Ｓ個の値の関数として計算し、
前記制御モジュールは、ＨＶ制御装置及び自動車システム制御装置のうちのどちらか一方から受信されたイネーブル信号に基づいて、前記Ｓ個の値を選択する請求項２に記載のシステム。
前記制御モジュールは、
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の複数の半周期をサンプリングするサンプリングモジュールと、
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期に対応する複数の相関値を生成する相関モジュールとを有する請求項２に記載のシステム。
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうち前記一方の前記複数の半周期のうち、予め定められた相関値よりも大きい相関値を有する選択された半周期に基づいて、前記漏れ抵抗を計算する漏れ計算モジュールをさらに備える請求項１１に記載のシステム。
前記相関モジュールは、前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期のそれぞれを、前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期のうちの別の１つ、及び、予め定められた波形のうちのどちらか一方と相関させることにより、前記複数の相関値を生成する請求項１１に記載のシステム。
自動車の高電圧（ＨＶ）システムと自動車の車体との間の漏れ抵抗を測定する方法であって、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間のエミュレートされたインダクタンスを生成する段階と、
前記エミュレートされたインダクタンスの誘導性リアクタンスを利用して、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の容量性リアクタンスを実質的に打ち消す段階と、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間に、ＡＣ電流信号及びＡＣ電圧信号のうちどちらか一方を生成する段階と、
前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記ＡＣ電圧信号に対するＡＣ電流応答、及び、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記ＡＣ電流信号に対するＡＣ電圧応答のうちどちらか一方を測定する段階と
を備える方法。
前記ＡＣ電流信号及び前記ＡＣ電圧応答、並びに、前記ＡＣ電圧信号及び前記ＡＣ電流応答のうち、どちらか一方に基づいて、漏れ抵抗を計算する段階をさらに備える請求項１４に記載の方法。
前記エミュレートされたインダクタンスの可変抵抗を、Ｎ個の異なる値へと調整して、前記エミュレートされたインダクタンスの前記誘導性リアクタンスを変化させる段階をさらに備え、
前記Ｎは１より大きい整数値である請求項１５に記載の方法。
前記Ｎ個の値のうち、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の容量性リアクタンスを実質的に打ち消すような値を１つ選択する段階をさらに備える請求項１６に記載の方法。
前記Ｎ個の値のうち前記１つが選択されている間に、前記ＡＣ電流信号及び前記ＡＣ電圧信号のうちの前記一方を生成することにより、前記ＨＶシステムと前記自動車の車体との間の前記漏れ抵抗を計算する段階をさらに備える請求項１７に記載の方法。
前記漏れ抵抗の値をＴ個生成する段階と、
前記Ｔ個の値からＳ個を選択する段階であって、前記Ｓ及び前記Ｔは２より大きい整数であってＳ＜Ｔである段階と、
最終的な漏れ抵抗の値を前記Ｓ個の値の関数として計算する段階と、
ＨＶ制御装置及び自動車システム制御装置のうちのどちらか一方から受信されたイネーブル信号に基づいて、前記Ｓ個の値を選択する段階とをさらに備える請求項１４に記載の方法。
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の複数の半周期をサンプリングする段階と、
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期に対応する複数の相関値を生成する段階とをさらに備える請求項１５に記載の方法。
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期のうち、予め定められた相関値よりも大きい相関値を有する選択された半周期に基づいて、前記漏れ抵抗を計算する段階をさらに備える請求項２０に記載の方法。
前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期のそれぞれを、前記ＡＣ電圧応答及び前記ＡＣ電流応答のうちの前記一方の前記複数の半周期のうちの別の１つ、及び、予め定められた波形のうちのどちらか一方と相関させることにより、前記複数の相関値が生成される請求項２０に記載の方法。