JP2013195136A - 車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置およびその漏電抵抗検出方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一端が車載高電圧機器60Xに接続され、他端が反復信号出力回路30Aに接続されたカップリングコンデンサ51を備え、反復パルス信号PLSに応動する充放電切換素子31の動作によって充放電が行われるカップリングコンデンサ51の他端の電位である監視電圧Vxが1つの所定電圧から他の所定電圧に達するまでの移行時間の関数として漏電抵抗Rxを測定し、測定された漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生する。
【選択図】図1
Description
また、監視信号処理回路は、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号ANS、LOW、HIGを発生して演算制御回路に入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路に入力し、演算制御回路は、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗と負電位側の漏電等価抵抗との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、少なくとも限界移行時間Tx0よりも長い時間の充電期間または放電期間をもつ一定周期のパルス信号であるか、または移行時間Txの到来に伴って出力パルスが反転する可変周期のパルス信号となっている。
以下、この発明の実施の形態1に係る装置の全体構成図である図1について説明する。図1において、まず、漏電抵抗検出装置50Aの外部に接続されるものとして、低圧直流電源10は、例えば12V系の鉛二次電池である車載バッテリであり、当該低圧直流電源10の負端子は車体11に接地され、正端子側は低圧電源スイッチ12を介して第1の電源電圧Vbを漏電抵抗検出装置50Aに設けられた正側低圧電源端子13に供給するようになっている。なお、低圧電源スイッチ12は、図示しない手動電源スイッチが閉路されたことによって付勢される電磁リレーの出力接点が使用され、手動電源スイッチが開路されると暫時の遅延時間をおいて開路して、遅延給電を行うように構成されている。
I2=Vn/R2 ・・・・(2x)
I1=I0+I2 ・・・・(3x)
Vn=Vn0−I0×Rx ・・・・(4x)
ただし、Vn0=Vh×R2/(R1+R2)=Vh×Rx/R1
Rx=R1×R2/(R1+R2)
E=Vn+Vx ・・・・(6x)
τ2=(Rq+Rx)×C ・・・・(9x)
図1における反復指令信号PLSの論理レベルが「L」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが開路している充電期間では、算式(10a)が成立する。
ただし、R0=Rs+Rq≒Rs>>Rq
ただし、τ1=(R0+Rx)C≒(Rs+Rx)C
ただし、R0//Rxは、R0とRxとの並列合成抵抗である。
図1における反復指令信号PLSの論理レベルが「H」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが閉路している放電期間では、算式(10b)が成立する。
ただし、τ2=(Rq+Rx)×C
・・・・(12b)
ただし、Rq//Rxは、RqとRxとの並列合成抵抗である。
図1における反復指令信号PLSの論理レベルが、充電期間T1と放電期間T2とにおいて交互に反転し、漏電抵抗Rxの値や高圧直流電源61の出力電圧Vhが変化していない安定状態においては、算式(12a)、(12b)における初期値E1、E2は、以下のとおり算出される。まず、算式(12a)において、充電終期の時刻t=T1においては、E=E2となるので、算式(14a)が成立する。
ただし、K1=exp(−T1/τ1)
ただし、K2=exp(−T2/τ2)
E2−Vn0=Vcc×K0 ・・・・(15b)
ただし、K0=(1−K1)/(1−K1×K2)
ここで、図28で示された従来事例の場合は、充放電時定数は、τ1=τ2=τ=C×(R0+Rx)となり、充電期間T1と放電期間T2とも、T1=T2=Tであるから、K1=K2=K=exp(−T/τ)となり、K0=1/(1+K)に単純化される。また、充電終期(時刻t=T1=T)における監視電圧の値Vx2は、算式(13a)、(15b)を用いて算式(16a)によって算出される。
=Vcc/R0+Vcc/{(1+K)×Rx}
・・・・(16a)
=VccK/{(1+K)×Rx} ・・・・(16b)
ただし、K=exp[−T/{(R0+Rx)C}=exp{−α0/(1+β)}
図1、2において、充電開始の時刻t=0においては、V1=Vx1=0、V2=Vx2となっているが、時刻Tx=0〜T1において、Vxの値が設定閾値電圧V0に等しくなったとすれば、算式(12a)から、時刻t=Txにおける算式(19)が算出される。ただし、放電期間において、急速放電が行なわれていることによって、E1=Vn0になっているものとし、Kx=exp(−Tx/τ1)とする。
=Vcc(1−Kx)+Vn0 ・・・・(19)
=Vcc/R0+Vcc(1−Kx)/Rx
・・・・(20)
∴Kx=(1+β)×(1−γ) ・・・・(21)
また、反復信号出力回路30Aは、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子31の切換動作に応動して、充放電抵抗33、35を介してカップリングコンデンサ51の他端である測定点Aを、制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、測定点Aと車体11との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、監視信号処理回路40Aは、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号HIGを発生して演算制御回路20Aに入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路20Aに入力し、演算制御回路20Aは、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗65と負電位側の漏電等価抵抗66との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、少なくとも限界移行時間Tx0よりも長い時間の充電期間または放電期間をもつ一定周期のパルス信号となっている。
以上のとおり、この発明の請求項2に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに直列接続される基準抵抗と、当該基準抵抗よりも十分小さな抵抗値である急速充放電抵抗とを備えていて、カップリングコンデンサの連結接続点における対車体電位が急変したときには、基準抵抗を除外してカップリングコンデンサに対する充放電が行われるようになっている。
したがって、急変過渡期間におけるカップリングコンデンサに対する充放電時定数は、急速充放電抵抗と漏電抵抗との和の値とカップリングコンデンサの静電容量との積で定まる値となっていて、特に漏電抵抗が低下して危険な状態に接近しているときには、速やかにカップリングコンデンサに対する充放電が行われ、監視電圧Vxが監視対象となる適正範囲に回復して、速やかに漏電抵抗の測定が可能となるとともに、急速充放電抵抗によって過大電流が抑制される特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項3に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに対する充放電を行い、演算処理回路は、一方の閾値電圧を0ボルトとして、所定の閾値電圧V0に上昇するまでの時間を移行時間Txとして測定するようになっている。したがって、一対の閾値電圧に対する比較判定回路または比較判定処理の一方を省略し、簡易な構成で移行時間を測定することができる特徴がある。
したがって、漏電抵抗Rxが正常範囲であれば、短時間のうちに移行時間Txの測定が完了して正常状態が確認され、移行時間Txが長引くと抵抗異常判定出力ER1が発生し、短絡移行時間Tx00を超えてもまだ移行時間Txの測定が行なわれないときには、タイムアウト異常判定ERR1が行われることによって、反復指令信号が反復動作する都度に何らかの判定結果が得られる特徴がある。
したがって、漏電抵抗Rxが異常範囲であれば、短時間のうちに移行時間Txの測定が完了して抵抗異常判定出力ER1が発生することができる特徴があるとともに、移行時間Txが長引くのは正常状態であると判定される場合となるが、開放移行時間Txmを超えてもまだ移行時間Txの測定が行なわれないときには、タイムアウト異常判定ERR1が行われることによって、反復指令信号が反復動作する都度に何らかの判定結果が得られる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項11に関連し、漏電抵抗係数β対移行時間係数αの特性曲線が正勾配曲線領域を持つものにおいて、正勾配特性曲線が漏電抵抗係数βの増加に伴って負勾配曲線となるのを回避するために、バイパス漏電抵抗が使用されている。
したがって、測定された移行時間Txに対応して、大小2種類の漏電抵抗Rxの値が算出されるのを防止し、広範囲に変動する漏電抵抗Rxの値を測定することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項12に関連し、既知の抵抗値を持つバイパス漏電抵抗を用いて、カップリングコンデンサの静電容量Cの値を逆算算出するようになっている。
したがって、静電容量の固体バラツキ変動の影響による漏電抵抗の算出誤差の発生を抑制することができるとともに、漏電抵抗係数βの変動範囲を抑制して漏電抵抗の算出誤差を低減することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項13に関連し、演算制御回路は監視電圧Vxが適正電圧範囲の域外にある所定時間内では、漏電抵抗の測定を中断し、所定時間を超過したときには、過渡特性異常の判定を行なうようになっている。
したがって、高圧直流電源の電源電圧が急変したり、高圧電気負荷の接続または遮断に応動して漏電抵抗が急変したりしたときに、誤った漏電抵抗の算出が行われるのを防止するとともに、カップリングコンデンサ内部の漏洩抵抗の減少問題を含むシステム異常の発生を検出することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項14に関連し、演算制御回路には、漏電抵抗の急変を予測するための車両状態信号が入力され、車両状態信号の状態変化があった直後には、過渡特性異常を無視するようになっている。
したがって、過渡特性異常が発生したことによって、通常では有りえないシステム異常の発生を探知することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項15に関連し、不揮発データメモリは、漏電抵抗を測定するためのデータテーブルと異常判定を行うための基礎データとが書き込み保存されているとともに、抵抗異常判定出力に加えて予告報知出力の発生または状態変化異常の判定を行うようになっている。
したがって、電気絶縁の経年劣化によって漏電抵抗が漸減したり、浸水事故等によって漏電抵抗が急減したりしたときには、限界漏電抵抗にまで低下する前に保守点検を促すことができる特徴がある。
以下、この発明の実施の形態2に係る装置の全体構成図である図8について、図1のものとの相違点を中心にして説明する。なお、各図において同一符号は、同一または相当部分を示している。図8において、漏電抵抗検出装置50Bは、演算制御回路20Bと反復信号出力回路30Bと監視信号処理回路40Bとを備え、車載高電圧機器60Yの漏電抵抗を検出するように構成されている。
I2=Vn/R2 ・・・・(2y)=(2x)
I1=I0+I2 ・・・・(3y)=(3x)
Vn=Vn0−I0×Rx ・・・・(4y)=(4x)
ただし、Vn0=Vh×R2/(R1+R2)=Vh×Rx/R1
Rx=R1×R2/(R1+R2)
E=Vn−Vx ・・・・(6y)≠(6x)
さらに、図8において、充放電切換素子31が遮断されると、漏電抵抗Rxと急速充放電抵抗35と充放電抵抗33との直列回路によってカップリングコンデンサ51は車載高電圧機器60Y側から緩速充電され、充電電流の減少に伴って監視電圧Vxが漸減する。また、図8において、充放電切換素子31が導通すると、定電圧制御電源25から急速充放電抵抗35と漏電抵抗Rxとの直列回路によってカップリングコンデンサ51に対する急速放電が行なわれ、監視電圧Vxが急増する。
τ2=(Rq+Rx)×C ・・・・(9y)=(9x)
図8における反復指令信号PLSの論理レベルが「L」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが開路している緩速充電期間では、算式(10aa)が成立する。
ただし、R0=Rs+Rq≒Rs>>Rq
ただし、τ1=(R0+Rx)C≒(Rs+Rx)C
・・・・(12aa)
ただし、R0//Rxは、R0とRxとの並列合成抵抗である。
図8における反復指令信号PLSの論理レベルが「H」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが閉路している急速放電期間では、算式(10bb)が成立する。
ただし、τ2=(Rq+Rx)×C
・・・・(12bb)
・・・・(13bb)
ただし、Rq//Rxは、RqとRxとの並列合成抵抗である。
図8における反復指令信号PLSの論理レベルが充電期間T1と放電期間T2とにおいて交互に反転し、漏電抵抗Rxの値や高圧直流電源61の出力電圧Vhが変化していない安定状態においては、算式(12aa)、(12bb)における初期値E1、E2は、以下のとおり算出される。まず、算式(12aa)において、充電終期の時刻t=T1においては、E=E2となるので、算式(14aa)が成立する。
ただし、K1=exp(−T1/τ1)
ただし、K2=exp(−T2/τ2)
Vn0−E2=Vcc×K0×K1 ・・・・(15bb)
ただし、K0=(1−K2)/(1−K1×K2)
図8、9において、充電開始の時刻t=0においては、Vx1=V2≒Vccとなっているが、時刻Tx=0〜T1において、Vxの値が設定閾値電圧(Vcc−V0)に等しくなったとすれば、算式(12aa)から、時刻t=Txにおける算式(19a)が算出される。ただし、放電期間において、急速放電が行なわれていることによって、E1=Vn0−Vccになっているものとし、Kx=exp(−Tx/τ1)とする。
=Vn0−VccKx ・・・・(19a)
=VccKx/Rx ・・・・(20a)
∴Kx=(1+β)×(1−γ) ・・・・(21)
また、Kx=exp[−Tx/{(R0+Rx)C}]=exp{−α/(1+β)}であるから、自然対数に変換して算式(22)が得られる。
α=(1+β)LOGe(1/Kx) ・・・・(22)
また、反復信号出力回路30Bは、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子31の切換動作に応動して、充放電抵抗33、35を介してカップリングコンデンサ51の他端である測定点Aを、制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、測定点Aと車体11との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、監視信号処理回路40Bは、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号LOWを発生して演算制御回路20Bに入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路20Bに入力し、演算制御回路20Bは、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗65と負電位側の漏電等価抵抗66との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、少なくとも限界移行時間Tx0よりも長い時間の充電期間または放電期間をもつ一定周期のパルス信号となっている。
以上のとおり、この発明の請求項4に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに対する充放電を行い、演算処理回路は、一方の閾値電圧を制御電源電圧Vccに接近した値として、所定の閾値電圧(Vcc−V0)に下降するまでの時間を移行時間Txとして測定するようになっている。したがって、一対の閾値電圧に対する比較判定回路または比較判定処理の一方を省略し、簡易な構成で移行時間を測定することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項16に関連し、試行開閉素子によって一時的に接続される試行漏電抵抗を備え、演算制御回路が漏電抵抗の検出動作に関する予備点検を行うようになっている。
したがって、漏電抵抗が正常であれば、一度も作動することのない抵抗異常判定出力または予告報知出力の発生を運転開始時に点検し、点検結果が異常であれば、抵抗異常判定出力または予告報知出力によって異常報知することができる特徴がある。
以上のとおり、この発明の請求項17に関連し、バイパス漏電抵抗と試行漏電抵抗とを備え、試行開閉素子によって試行漏電抵抗を接続または開放した状態で2種類の合成された漏電抵抗を検出し、これによってカップリングコンデンサの静電容量を校正算出するようになっている。
したがって、未知の漏電抵抗を持つ車載高電圧機器が接続された状態で、運転開始の都度に静電容量の校正が行なえるので、静電容量の初品の固体バラツキ変動と経年変化に伴う変動とに対し、常に正しい静電容量を把握して、正確な漏電抵抗の測定を行なうことができる特徴がある。
以下、この発明の実施の形態3に係る装置の全体構成図である図12について、図1のものとの相違点を中心にして説明する。なお、各図において同一符号は、同一または相当部分を示している。図12において、漏電抵抗検出装置50Cは、演算制御回路20Cと反復信号出力回路30Cと監視信号処理回路40Cとを備え、車載高電圧機器60Xの漏電抵抗を検出するように構成されている。
図12における反復指令信号PLSの論理レベルが「L」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが開路している緩速放電期間では、算式(30b)が成立する。
ただし、R0=Rs+Rq≒Rs>>Rq
ただし、τ1=(R0+Rx)C≒(Rs+Rx)C
・・・・(32b)
ただし、R0//Rxは、R0とRxの並列合成抵抗である。
図12における反復指令信号PLSの論理レベルが「H」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが閉路している急速充電期間では、算式(30a)が成立する。
ただし、τ2=(Rq+Rx)×C
・・・・(32a)
ただし、Rq//Rxは、RqとRxの並列合成抵抗である。
図12における反復指令信号PLSの論理レベルが放電期間T1と充電期間T2とにおいて交互に反転し、漏電抵抗Rxの値や高圧直流電源61の出力電圧Vhが変化していない安定状態においては、算式(32b)、(32a)における初期値E1、E2は、以下のとおり算出される。まず、算式(32b)において、放電終期の時刻t=T1においては、E=E2となるので、算式(34b)が成立する。
ただし、K1=exp(−T1/τ1)
ただし、K2=exp(−T2/τ2)
E2−Vn0=Vcc×K0×K1 ・・・・(35a)
ただし、K0=(1−K2)/(1−K1×K2)
図12、13において、放電開始の時刻t=0においては、Vx2=V2≒Vccとなっているが、時刻Tx=T1において、Vxの値が設定閾値電圧V1=(Vcc−V0)に等しくなったとすれば、算式(32b)から、時刻t=Txにおける算式(39b)が算出される。ただし、放電初期のE1の値は、算式(35b)によってE1=Vn0+VccK0≒Vn0+Vccになっており、Kx=exp(−Tx/τ1)=K1とする。
=Vn0+VccKx ・・・・(39b)
=VccKx/Rx ・・・・(40b)
∴Kx=(1+β)×(1−γ) ・・・・(41)
また、反復信号出力回路30Cは、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子31の切換動作に応動して、充放電抵抗33、35を介してカップリングコンデンサ51の他端である測定点Aを、制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、測定点Aと車体11との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、監視信号処理回路40Cは、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号ANS、LOW、HIGを発生して演算制御回路20Cに入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路20Cに入力し、演算制御回路20Cは、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗65と負電位側の漏電等価抵抗66との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、移行時間Txの到来に伴って出力パルスが反転する可変周期のパルス信号となっている。
以上のとおり、この発明の請求項5に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに対する充放電を行い、演算処理回路は、第2の閾値V2を制御電源電圧Vccに接近した値として、第1の閾値V1に下降するまでの時間を移行時間Txとして測定するとともに、監視信号処理回路または演算制御回路は監視電圧Vxが第1の閾値V1を下降通過したときと、第2の閾値V2を上昇通過したときとに、パルス出力を反転させるようになっている。
したがって、移行時間Txの測定完了に伴って出力パルスが反転し、充放電の完了を確認して直ちに出力パルスが反転するので、漏電抵抗が小さくなるほど反復指令信号PLSの発生周期が短縮され、速やかに異常検出を行うことができる特徴がある。
以下、この発明の実施の形態4に係る装置の全体構成図である図16について、図1のものとの相違点を中心にして説明する。なお、各図において同一符号は、同一または相当部分を示している。図16において、漏電抵抗検出装置50Dは、演算制御回路20Dと反復信号出力回路30Dと監視信号処理回路40Dとを備え、車載高電圧機器60Yの漏電抵抗を検出するように構成されている。
図16における反復指令信号PLSの論理レベルが「L」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが開路している緩速放電期間では、算式(30bb)が成立する。
ただし、R0=Rs+Rq≒Rs>>Rq
ただし、τ1=(R0+Rx)×C
・・・・(33bb)
ただし、R0//Rxは、R0とRxの並列合成抵抗である。
図16における反復指令信号PLSの論理レベルが「H」であって、充放電切換素子31であるトランジスタが閉路している急速充電期間では、算式(30aa)が成立する。
Vn0=E+τ2×(dE/dt) ・・・・(31aa)
ただし、τ2=(Rq+Rx)C
ただし、Rq//Rxは、RqとRxの並列合成抵抗である。
図16における反復指令信号PLSの論理レベルが放電期間T1と充電期間T2とにおいて交互に反転し、漏電抵抗Rxの値や高圧直流電源61の出力電圧Vhが変化していない安定状態においては、算式(32bb)、(32aa)における初期値E1、E2は、以下のとおり算出される。まず、算式(32bb)において、放電終期の時刻t=T1においては、E=E2となるので算式(34bb)が成立する。
ただし、K1=exp(−T1/τ1)
ただし、K2=exp(−T2/τ2)
Vn0−E2=Vcc×K0 ・・・・(35aa)
ただし、K0=(1−K1)/(1−K1×K2)
図16、17において、放電開始の時刻t=0においては、Vx1=V1≒0となっているが、時刻Tx=T1において、Vxの値が設定閾値電圧V2=V0に等しくなったとすれば、算式(32bb)から、時刻t=Txにおける算式(39bb)が算出される。
ただし、放電初期のE1の値は、算式(35b)によってE1=Vn0−VccK0K2≒Vn0になっており、Kx=exp(−Tx/τ1)=K1とする。
=Vn0−Vcc(1−Kx) ・・・・(39bb)
V0/(R0//Rx)=(Vn0−Ex)/Rx+Vcc/R0
=Vcc/(R0//Rx)−VccKx/Rx
・・・・(40bb)
∴Kx=(1+β)×(1−γ) ・・・・(41)
また、反復信号出力回路30Dは、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子31の切換動作に応動して、充放電抵抗33、35を介してカップリングコンデンサ51の他端である測定点Aを、制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、測定点Aと車体11との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、監視信号処理回路40Dは、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号ANSを発生して演算制御回路20Cに入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路20Dに入力し、演算制御回路20Dは、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗65と負電位側の漏電等価抵抗66との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、移行時間Txの到来に伴って出力パルスが反転する可変周期のパルス信号となっている。
以上のとおり、この発明の請求項6に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに対する充放電を行い、演算処理回路は、第1の閾値V1を0ボルトに接近した値として、第2の閾値V2に上昇するまでの時間を移行時間Txとして測定するとともに、監視信号処理回路または演算制御回路は監視電圧Vxが第1の閾値V1を下降通過したときと、第2の閾値V2を上昇通過したときにパルス出力を反転させるようになっている。
したがって、移行時間Txの測定完了に伴って出力パルスが反転し、充放電の完了を確認して直ちに出力パルスが反転するので、漏電抵抗が小さくなるほど反復指令信号PLSの発生周期が短縮され、速やかに異常検出を行うことができる特徴がある。
以下、この発明の実施の形態5に係る装置の全体構成図である図20について、図1のものとの相違点を中心にして説明する。なお、各図において同一符号は、同一または相当部分を示している。図20において、漏電抵抗検出装置50Eは、演算制御回路20Eと反復信号出力回路30Eと監視信号処理回路40Eとを備え、車載高電圧機器60Xの漏電抵抗を検出するように構成されている。
図20における反復指令信号PLSの論理レベルが「L」であって、充放電切換素子39の下側トランジスタ31bが閉路している緩速放電期間では、算式(50b)が成立する。
ただし、R0=Rs+Rq≒Rs>>Rq
ただし、τ1=(R0+Rx)C≒(Rs+Rx)C
・・・・(52b)
ただし、R0//Rxは、R0とRxの並列合成抵抗である。
図20における反復指令信号PLSの論理レベルが「H」であって、充放電切換素子39の上側トランジスタ31aが閉路している緩速充電期間では、算式(50a)が成立する。
ただし、τ2=τ1=(R0+Rx)×C
ただし、R0//Rxは、R0とRxの並列合成抵抗である。
図20における反復指令信号PLSの論理レベルが、放電期間T1と充電期間T2とにおいて交互に反転し、漏電抵抗Rxの値や高圧直流電源61の出力電圧Vhが変化していない安定状態においては、算式(52b)、(52a)における初期値E1、E2は、以下のとおり算出される。まず、算式(52b)において、放電終期の時刻t=T1においては、E=E2となるので、算式(54b)が成立する。
ただし、K1=exp(−T1/τ1)
ただし、K2=exp(−T2/τ2)
E2−Vn0=Vcc×K0×K1 ・・・・(55a)
ただし、K0=(1−K2)/(1−K1×K2)
図20、21において、放電開始の時刻t=0においては、Vx=V2となっているが、時刻t=Tx1=T1において、Vxの値が設定閾値電圧V1に等しくなったとすれば、算式(53b)、(55a)から算式(59b)、(60b)が算出される。
・・・・(59b)
∴V1/Vcc=(R0//Rx)K0K1/Rx ・・・・(60b)
=VccK0/Rx+Vcc/R0 ・・・・(59a)
∴V2/Vcc=(R0//Rx)(K0/Rx+1/R0) ・・・・(60a)
γ2=(K0+β)/(1+β) ・・・・(61a)
γ2={1+β(1+K)}/{(1+K)(1+β)} ・・・・(62a)
・・・・(63)
・・・・(65)
また、反復信号出力回路30Eは、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子39の切換動作に応動して、充放電抵抗33、35を介してカップリングコンデンサ51の他端である測定点Aを、制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、測定点Aと車体11との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、監視信号処理回路40Eは、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号ANS、LOW、HIGを発生して演算制御回路20Eに入力するか、または監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して演算制御回路20Eに入力し、演算制御回路20Eは、監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、正電位側の漏電等価抵抗65と負電位側の漏電等価抵抗66との並列合成抵である漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、反復指令信号PLSは、移行時間Txの到来に伴って出力パルスが反転する可変周期のパルス信号となっている。
以上のとおり、この発明の請求項7に関連して、反復信号出力回路は、カップリングコンデンサに対する充放電を行い、演算処理回路は、第1の閾値V1から第2の閾値V2に上昇するまでの第2の移行時間Tx2、または第2の閾値V2から第1の閾値V1に下降するまでの第1の移行時間Tx1のどちらか一方、または両者の平均値を移行時間Txとして測定するとともに、監視信号処理回路または演算制御回路は監視電圧Vxが第1の閾値V1を下降通過したときと、第2の閾値V2を上昇通過したときとに、パルス出力を反転させるようになっている。
したがって、移行時間Txの測定完了に伴って出力パルスが交互に反転するので、漏電抵抗が小さくなるほど反復指令信号PLSの発生周期が短縮され、速やかに異常検出を行うことができる特徴がある。また、反復指令信号PLSの前半パルスと後半パルスとの両方のパルスを用いて、常時漏電抵抗の測定を反復することができる特徴がある。
Claims (17)
- 車載の高圧直流電源と、当該高圧直流電源から給電駆動される高圧電気負荷とよりなる車載高電圧機器に接続され、当該車載高電圧機器は、正電位側の漏電等価抵抗と負電位側の漏電等価抵抗とで代表される車体に対する漏電抵抗Rxを有し、
負端子が前記車体に接続された低圧直流電源から給電駆動されて制御電源電圧Vccを発生する定電圧制御電源を備えるとともに、一端が前記車載高電圧機器の所定部位に接続されるカップリングコンデンサを介して、前記漏電抵抗Rxの値を測定する車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置であって、
前記漏電抵抗検出装置は、反復信号出力回路と監視信号処理回路と、互いに協働するマイクロプロセッサおよびプログラムメモリを含む演算制御回路とを備え、
前記反復信号出力回路は、反復指令信号PLSに応動する充放電切換素子の切換動作に応動して、充放電抵抗を介して前記カップリングコンデンサの他端である測定点を、前記制御電源電圧Vccに断続接続する充電期間と放電期間とを交互に反復し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、
前記監視信号処理回路は、充放電時定数が大きくなるほど緩やかな勾配で漸増または漸減する前記監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧を通過するときに反転論理信号ANS、LOW、HIGを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記監視電圧Vxの値が0ボルト以上の1つの閾値電圧と、前記制御電源電圧Vcc以下の他の閾値電圧との間で、一方から他方に変化するまでの移行時間Txを測定し、当該移行時間Txと前記漏電抵抗Rxとの関数式またはデータテーブルに基づいて、前記正電位側の漏電等価抵抗と負電位側の漏電等価抵抗との並列合成抵である前記漏電抵抗Rxを算出し、当該漏電抵抗Rxが所定の限界漏電抵抗Rx0以下となったとき、または前記移行時間Txが所定の限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0となったときに抵抗異常判定出力ER1を発生し、
前記反復指令信号PLSは、少なくとも前記限界移行時間Tx0よりも長い時間の充電期間または放電期間をもつ一定周期のパルス信号であるか、または前記移行時間Txの到来に伴って出力パルスが反転する可変周期のパルス信号である
ことを特徴とする車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記充放電抵抗は、抵抗値Rsとなる基準抵抗と、前記抵抗値Rsに比べて十分に小さな値である抵抗値Rqとなる急速充放電抵抗によって構成されているとともに、前記急速充放電抵抗は、一対のバイパスダイオードを介して前記定電圧制御電源の負端子と正端子とに接続されており、
前記演算制御回路が漸増または漸減する前記監視電圧Vxの移行時間Txを測定しているときには、前記基準抵抗は、前記カップリングコンデンサに対する充放電抵抗として前記漏電抵抗Rxに直列接続されているが、前記高圧直流電源の電源電圧が急変するか、あるいは前記高圧電気負荷に対する高圧電源スイッチが閉路または開路するか、あるいは異常発生により前記正側漏電等価抵抗または負側漏電等価抵抗が急変したことにより、前記監視電圧Vxの車体電位が0ボルト以下または前記制御電源電圧Vcc以上に変化したときには、前記基準抵抗は除外されて、前記充放電切換素子の動作状態とは無関係に前記急速充放電抵抗と前記一対のバイパスダイオードを介して、前記カップリングコンデンサに対する充放電が行われる
ことを特徴とする請求項1に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記反復信号出力回路は、前記充放電切換素子の切換動作に応動して、抵抗値Rsを持つ基準抵抗を介して、前記カップリングコンデンサの他端である測定点を前記定電圧制御電源の出力端子に接続するか、前記抵抗値Rsに比べて十分小さな値である抵抗値Rqを持つ急速充放電抵抗を介して、車体電位となる負端子に接続し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを漸増または急減させ、
前記監視信号処理回路は、前記抵抗値Rs(Rs>>Rq)と前記漏電抵抗Rxとの和と、前記カップリングコンデンサの静電容量Cとの積である時定数(Rs+Rx)Cが大きいほど緩やかな勾配で漸増する前記監視電圧Vxの値が、所定の閾値電圧V0を上昇通過するときに反転論理信号HIGを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記監視電圧Vxの値が前記充放電切換素子によって急減して0ボルトに接近した状態において、定周期のパルス列信号である前記反復指令信号PLSの出力が反転するとともに、やがて前記反転論理信号HIGが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて反転論理信号HIGを生成し、当該反転論理信号HIGが得られるまでの時間を前記移行時間Txとして計測した後に、前記反復指令信号PLSの出力が反転する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記反復信号出力回路は、前記充放電切換素子の切換動作に応動して、抵抗値Rqを持つ急速充放電抵抗を介して、前記カップリングコンデンサの他端である測定点を前記定電圧制御電源の出力端子に接続するか、前記抵抗値Rqに比べて十分大きな値である抵抗値Rsを持つ基準抵抗を介して、車体電位となる負端子に接続し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを急増または漸減させ、
前記監視信号処理回路は、前記抵抗値Rs(Rs>>Rq)と前記漏電抵抗Rxとの和と、前記カップリングコンデンサの静電容量Cとの積である時定数(Rs+Rx)Cが大きいほど緩やかな勾配で漸減する前記監視電圧Vxの値が、前記制御電源電圧Vccから所定の閾値電圧V0を減じた値を下降通過するときに反転論理信号LOWを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記監視電圧Vxの値が前記充放電切換素子によって急増して制御電源電圧Vccに接近した状態において、定周期のパルス列信号である前記反復指令信号PLSの出力が反転するとともに、やがて前記反転論理信号LOWが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて反転論理信号LOWを生成し、当該反転論理信号LOWが得られるまでの時間を前記移行時間Txとして計測した後に、前記反復指令信号PLSの出力が反転する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記反復信号出力回路は、前記充放電切換素子の切換動作に応動して、抵抗値Rqを持つ急速充放電抵抗を介して、前記カップリングコンデンサの他端である測定点を前記定電圧制御電源の出力端子に接続するか、前記抵抗値Rqに比べて十分大きな値である抵抗値Rsを持つ基準抵抗を介して、車体電位となる負端子に接続し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを急増または漸減させ、
前記監視信号処理回路は、前記抵抗値Rs(Rs>>Rq)と前記漏電抵抗Rxとの和と、前記カップリングコンデンサの静電容量Cとの積である時定数(Rs+Rx)Cが大きいほど緩やかな勾配で漸減する前記監視電圧Vxの値が、第1の閾値V1を下降通過するときに第1の反転論理信号ANS、LOWを発生して前記演算制御回路20Cに入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力するとともに、時定数(Rq+Rx)Cが小さいほど大きな勾配で急増する前記監視電圧Vxの値が、前記制御電源点圧Vccに接近した第2の閾値V2を上昇通過するときに第2の反転論理信号ANS、HIGを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第2の反転論理信号ANS、HIGを生成するとともに、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第1の反転論理信号ANS、LOWを生成し、
前記演算制御回路はまた、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが発生してから、第1の反転論理信号ANS、LOWが得られるまでの時間を前記移行時間Txとして計測し、
前記演算制御回路または前記監視信号処理回路はまた、前記第1の反転論理信号ANS、LOWおよび第2の反転論理信号ANS、HIGが入力または生成された時点において前記反復指令信号PLSを反転させ、
前記第1および第2の反転論理信号は、前記第1の閾値V1の前後において出力論理が変化する第1の論理信号LOWと、前記第2の閾値V2の前後において出力論理が変化する第2の論理信号HIGとによる一対の論理信号であるか、または、前記第1の閾値V1以下になってから前記第2の閾値V2以上になるまでは、「L」または「H」の第1の論理状態となり、前記第2の閾値V2以上になってから前記第1の閾値V1以下になるまでは、「H」または「L」の第2の論理状態となる帯域履歴論理信号ANSである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記反復信号出力回路は、前記充放電切換素子の切換動作に応動して、抵抗値Rsを持つ基準抵抗を介して、前記カップリングコンデンサの他端である測定点を前記定電圧制御電源の出力端子に接続するか、前記抵抗値Rsに比べて十分小さな値である抵抗値Rqを持つ急速充放電抵抗を介して、車体電位となる負端子に接続し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを漸増または急減させ、
前記監視信号処理回路は、前記抵抗値Rs(Rs>>Rq)と前記漏電抵抗Rxとの和と、前記カップリングコンデンサの静電容量Cとの積である時定数(Rs+Rx)Cが大きいほど緩やかな勾配で漸増する前記監視電圧Vxの値が、第2の閾値V2を上昇通過するときに第2の反転論理信号ANS、HIGを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力するとともに、時定数(Rq+Rx)Cが小さいほど大きな勾配で急減する前記監視電圧Vxの値が、0ボルトに接近した第1の閾値V1を下降通過するときに第1の反転論理信号ANS、LOWを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第2の反転論理信号ANS、HIGを生成するとともに、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第1の反転論理信号ANS、LOWを生成し、
前記演算制御回路はまた、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが発生してから、第2の反転論理信号ANS、HIGが得られるまでの時間を前記移行時間Txとして計測し、
前記演算制御回路または前記監視信号処理回路はまた、前記第1の反転論理信号ANS、LOWおよび第2の反転論理信号ANS、HIGが入力または生成された時点において前記反復指令信号PLSを反転させ、
前記第1および第2の反転論理信号は、前記第1の閾値V1の前後において出力論理が変化する第1の論理信号LOWと、前記第2の閾値V2の前後において出力論理が変化する第2の論理信号HIGとによる一対の論理信号であるか、または、前記第1の閾値V1以下になってから前記第2の閾値V2以上になるまでは、「L」または「H」の第1の論理状態となり、前記第2の閾値V2以上になってから前記第1の閾値V1以下になるまでは、「H」または「L」の第2の論理状態となる帯域履歴論理信号ANSである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 前記反復信号出力回路は、前記充放電切換素子の切換動作に応動して、抵抗値Rsを持つ基準抵抗を介して、前記カップリングコンデンサの他端である測定点を前記定電圧制御電源の出力端子に接続するか、同じ基準抵抗を介して車体電位となる負端子に接続し、前記測定点と前記車体との間の電位である監視電圧Vxを漸増または漸減させ、
前記監視信号処理回路は、前記抵抗値Rsと前記漏電抵抗Rxとの和と、前記カップリングコンデンサの静電容量Cとの積である時定数(Rs+Rx)Cが大きいほど緩やかな勾配で漸増または漸減する前記監視電圧Vxの値が、第2の閾値V2を上昇通過するときに第2の反転論理信号ANS、HIGを発生し、第1の閾値V1を下降通過するときに第1の反転論理信号ANS、LOWを発生して前記演算制御回路に入力するか、または前記監視電圧Vxに比例したアナログ信号電圧ANLを発生して前記演算制御回路に入力し、
前記演算制御回路は、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第2の反転論理信号ANS、HIGを生成するとともに、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが入力されるか、または入力されたアナログ信号電圧ANLに基づいて、第1の反転論理信号ANS、LOWを生成し、
前記演算制御回路はまた、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが発生してから、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが得られるまでの時間を第2の移行時間Tx2として計測し、前記第2の反転論理信号ANS、HIGが発生してから、前記第1の反転論理信号ANS、LOWが得られるまでの時間を第1の移行時間Tx1として計測して、前記第1の移行時間Tx1または第2の移行時間Tx2のどちらか一方または両者の平均値を移行時間Txとし、
前記演算制御回路または前記監視信号処理回路はまた、前記第1の反転論理信号ANS、LOWおよび第2の反転論理信号ANS、HIGが入力または生成された時点において前記反復指令信号PLSを反転させ、
前記第1および第2の反転論理信号は、前記第1の閾値V1の前後において出力論理が変化する第1の論理信号LOWと、前記第2の閾値V2の前後において出力論理が変化する第2の論理信号HIGとによる一対の論理信号であるか、または、前記第1の閾値V1以下になってから前記第2の閾値V2以上になるまでは、「L」または「H」の第1の論理状態となり、前記第2の閾値V2以上になってから前記第1の閾値V1以下になるまでは、「H」または「L」の第2の論理状態となる帯域履歴論理信号ANSである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置。 - 請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置において、
前記カップリングコンデンサの静電容量をCとし、前記正側および負側の漏電等価抵抗を並列合成した漏電抵抗の値をRxとし、前記反復信号処理回路内に設けられた充放電抵抗の合計値である直列抵抗の値をR0とし、
前記監視電圧Vxが0の状態から所定の閾値電圧V0に漸増するまでの時間、または前記制御電圧Vccの状態から所定の閾値電圧(Vcc−V0)に漸減するまでの時間、または前記監視電圧Vxが第1の閾値V1から第2の閾値V2まで交互に漸増、漸減する時間を移行時間Txとし、移行時間係数α=Tx/(R0×C)、漏電抵抗係数β=Rx/R0、閾値電圧係数γ=V0/Vcc、またはγ=(V2−V1)/Vccとしたときに、
前記演算制御回路は、前記閾値電圧係数γをパラメータとし、前記漏電抵抗係数βの値に対応した前記移行時間係数αの特性曲線に基づいて、測定された移行時間Txに対応した漏電抵抗Rxの値を算出するものであって、
前記特性曲線は、前記漏電抵抗係数βの増加に伴って前記移行時間係数αが漸減または漸増する負勾配曲線領域または正勾配曲線領域が存在するが、前記正勾配曲線領域に続く負勾配曲線領域および全領域が負勾配曲線領域のいずれかである負勾配曲線領域が選択使用され、前記漏電抵抗Rxの値が前記限界漏電抵抗Rx0となったときの前記移行時間係数αの値は、前記負勾配曲線領域に含まれるように前記閾値電圧係数γを定め、
前記移行時間Txが前記限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0以上の値となったときには、漏電抵抗Rxが過小であるとして前記抵抗異常判定出力ER1を発生するとともに、
前記移行時間Txが、前記漏電抵抗Rxが0になったとしたときの短絡移行時間Tx00を超過したときには、タイムアウト異常判定ERR1を行う
ことを特徴とする車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記特性曲線は、全領域が負勾配曲線領域となり、正勾配曲線領域を含まないように低率の閾値電圧係数γが適用されている
ことを特徴とする請求項8に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 請求項1または請求項2に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出装置において、
前記カップリングコンデンサの静電容量をCとし、前記正側および負側の漏電等価抵抗を並列合成した漏電抵抗の値をRxとし、前記反復信号処理回路内に設けられた充放電抵抗の合計値である直列抵抗の値をR0とし、
前記監視電圧Vxが0の状態から所定の閾値電圧V0に漸増するまでの時間、または前記制御電圧Vccの状態から所定の閾値電圧(Vcc−V0)に漸減するまでの時間、または前記監視電圧Vxが第1の閾値V1から第2の閾値V2まで交互に漸増、漸減する時間を移行時間Txとし、移行時間係数α=Tx/(R0×C)、漏電抵抗係数β=Rx/R0、閾値電圧係数γ=V0/Vcc、またはγ=(V2−V1)/Vccとしたときに、
前記演算制御回路は、前記閾値電圧係数γをパラメータとし、前記漏電抵抗係数βの値に対応した前記移行時間係数αの特性曲線に基づいて、測定された移行時間Txに対応した漏電抵抗Rxの値を算出するものであって、
前記特性曲線は、前記漏電抵抗係数βの増加に伴って前記移行時間係数αが漸減または漸増する負勾配曲線領域または正勾配曲線領域が存在するが、前記正勾配曲線領域に続く負勾配曲線領域は、特性曲線補正手段によってあらかじめ適用除外されていて、
前記漏電抵抗Rxの値が前記限界漏電抵抗Rx0となったときの前記移行時間係数αの値は、前記補正された正勾配曲線領域に含まれるように前記閾値電圧係数γを定め、
前記移行時間Txが前記限界漏電抵抗Rx0に対応した限界移行時間Tx0以下の値となったときには、漏電抵抗Rxが過小であるとして前記抵抗異常判定出力ER1を発生するとともに、
前記移行時間Txが、前記漏電抵抗Rxが無限大になったとしたときの開放移行時間Txmを超過したときにはタイムアウト異常判定ERR1を行う
ことを特徴とする車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記特性曲線補正手段は、前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器との連結接続点と車体との間にバイパス漏電抵抗をあらかじめ接続しておくものであり、
前記バイパス漏電抵抗は、前記限界漏電抵抗Rx0よりも十分大きな付加抵抗R3を備え、前記漏電抵抗Rxが無限大であるときの漏電抵抗係数βの値をR3/R0に抑制し、 前記移行時間係数αが過大となるのを抑制するものである
ことを特徴とする請求項10に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器との連結接続点と車体との間に接続されたバイパス漏電抵抗を備え、
前記演算制御回路は、前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器とが接続されていない状態で漏電抵抗Rxの測定を行ない、得られた結果が前記バイパス漏電抵抗による付加抵抗R3となるように、前記カップリングコンデンサの静電容量Cの値を校正記憶する
ことを特徴とする請求項8または請求項10に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記演算制御回路は、前記監視信号処理回路から入力された前記監視電圧Vxに応動する反転論理信号ANS、LOW、HIG、またはアナログ信号電圧ANLに応動し、前記監視電圧Vxが移行時間Txを計測するための1つの閾値電圧と他の閾値電圧によって定まる適正電圧範囲を逸脱している時間を測定し、
当該測定時間が所定の許容判定時間内にあるときには、前記漏電抵抗Rxの測定を中断し、当該測定時間が所定の異常判定時間を超過したときには、過渡特性異常ERR2の判定を行う
ことを特徴とする請求項8または請求項10に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記演算制御回路には、車両状態信号が入力され、
前記車両状態信号は、前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器との接続点における車体電位が変動する要因となる状態の発生を識別するための信号であり、
前記演算制御回路は、前記車両状態信号の状態変化を検出して、漏電抵抗の急変を予測するとともに、前記過渡特性異常は、前記車両状態信号の状態変化があった直後においては、異常判定を回避する
ことを特徴とする請求項13に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記プログラムメモリの一部領域であるか、または当該プログラムメモリに併設された不揮発データメモリは、前記閾値電圧係数γ=V0/Vccまたはγ=(V2−V1)/Vccをパラメータとする、漏電抵抗係数β=Rx/R0対移行時間係数α=Tx/(R0C)の特性曲線に関するデータテーブルと、前記閾値電圧係数γの値と、直列抵抗R0の値を決定する基準抵抗Rsと急速充放電抵抗Rqの値と、静電容量Cの値と、限界漏電抵抗Rx0の値と、予告報知される予告漏電抵抗の値Rxnとがあらかじめ書き込み保存されているとともに、運転中に測定された漏電抵抗Rxの値と、異常発生の履歴情報を定期的または運転停止の直前に書き込み保存するようになっており、
前記演算制御回路は、実測された移行時間Txから算出される移行時間係数αに対応して、前記漏電抵抗係数βの値を前記データテーブルから読出すことによって現在の漏電抵抗Rxを算出し、前記限界漏電抵抗Rx0または予告漏電抵抗Rxnの値と比較することによって、前記抵抗異常判定出力ER1に加えて予告報知出力ER2を発生するか、または時系列としての漏電抵抗が急減したときには、状態変化異常ERR3の判定を行う
ことを特徴とする請求項8または請求項10に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器との連結接続点と前記車体との間に接続された試行漏電抵抗と試行開閉素子とを備え、
前記試行漏電抵抗は、前記限界漏電抵抗Rx0以下の抵抗であるか、または限界漏電抵抗Rx0に接近した値であって、限界漏電抵抗Rx0よりは大きな抵抗である予告漏電抵抗Rxn以下の抵抗であり、
前記試行開閉素子は、前記試行漏電抵抗と直列接続されており、
前記演算制御回路は、運転開始時に一時的に前記試行開閉素子を閉路するとともに、前記抵抗異常判定出力ER1が一瞬だけ作動するかどうか、または漏電抵抗Rxが前記予告漏電抵抗Rxn以下となったときに発生する予告報知出力ER2が一瞬だけ動作するかどうかを判定し、漏電抵抗Rxの検出動作が正常に行われる状態にあるかどうかを点検し、
前記点検結果が異常であれば、前記抵抗異常判定出力ER1または予告報知出力ER2を継続または断続して発生し、正常であれば、前記抵抗異常判定出力ER1または予告報知出力ER2によって駆動される異常報知器が実働できない短時間で出力発生を停止する
ことを特徴とする請求項8または請求項10に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。 - 前記カップリングコンデンサと前記車載高電圧機器との連結接続点と前記車体との間に接続されたバイパス漏電抵抗を備え、
前記演算制御回路は、運転開始時に前記試行開閉素子を閉路して、前記試行漏電抵抗と前記バイパス漏電抵抗と実際の漏電抵抗Rxとが並列接続された状態における合成された第1の漏電抵抗の値を測定するとともに、前記試行開閉素子を開路した状態で、前記バイパス漏電抵抗と実際の漏電抵抗Rxとが並列接続された状態における合成された第2の漏電抵抗の値とを測定し、前記第1および第2の漏電抵抗の値から、前記カップリングコンデンサの静電容量Cを逆算して校正値として記憶し、校正記憶された静電容量Cによれば前記開閉素子の閉路時と開路時における実際の漏電抵抗Rxが同一の値となるように校正値が算出されている
ことを特徴とする請求項16に記載の車載高電圧機器の漏電抵抗検出方法。
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