JP2023010085A - 絶縁抵抗監視システムおよび絶縁抵抗監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】車両に搭載される回路と車両フレームとの間の漏電の発生箇所を特定する。【解決手段】絶縁抵抗監視システムは、車両のフレームと車両に搭載される電源回路の正側端子および負側端子との間にそれぞれ設けられる正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗を監視するために、制御部、パルス生成器、パルス生成器と測定ノードとの間に設けられる検出抵抗、測定ノードとフレームとの間に設けられるコンデンサ、電源回路の正側端子と正側絶縁抵抗との間に設けられるコンタクタを備える。制御部は、パルス生成器がパルスを生成しているときの測定ノードの電圧に基づいて、電源回路とフレームとの間で漏電が発生しているか否かを判定する。漏電が発生している場合、制御部は、コンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に測定ノードに現れる電圧波形に基づいて、正側絶縁抵抗または負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される高電圧回路と車両フレームとの間の絶縁抵抗を監視するシステムおよび方法に係わる。

車両に搭載される電気回路は、多くのケースにおいて、その車両のボディ（以下、車両フレーム）から電気的に絶縁される。例えば、燃料電池車には、燃料電池セル、ＤＣ／ＤＣコンバータ、蓄電池、および負荷を含む高電圧回路が搭載される。この場合、この高電圧回路は、車両フレームから絶縁される。一例としては、高電圧回路の正側および負側がそれぞれ絶縁抵抗により車両フレームから絶縁される。また、このような車両は、絶縁抵抗の低下を検出するための絶縁抵抗低下検出装置を備える。なお、絶縁抵抗低下検出装置は、漏電検出装置と呼ばれることもある。

絶縁抵抗低下検出装置は、例えば、パルス発生器、検出抵抗、デカップリングコンデンサ、コントローラを備える。この場合、パルス発生器により生成されるパルス信号は、検出抵抗、デカップリングコンデンサ、および絶縁抵抗を介して、車両に搭載される高電圧回路のグランドまで伝達される。そして、コントローラは、検出抵抗を利用してパルス信号の波高値を測定し、その波高値に基づいて絶縁抵抗が正常であるか否かを判定する。なお、上記構成の絶縁抵抗低下検出器は、例えば、特許文献１に記載されている。

特開２００９－０８５８３０号公報

上述の絶縁抵抗低下検出装置を使用すれば、高電圧回路と車両フレームとの間に設けられる絶縁抵抗の抵抗値の低下（すなわち、漏電）を検出できる。ただし、従来の検出装置では、漏電の発生箇所を特定することは困難である。例えば、高電圧回路の正側および負側がそれぞれ絶縁抵抗により車両フレームから絶縁される構成においては、漏電を検出したときに、正側の絶縁抵抗または負側の絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定することは困難である。

本発明の１つの側面に係る目的は、車両に搭載される高電圧回路とその車両のフレームとの間の漏電の発生箇所を特定する方法を提供することである。

本発明の１つの態様に係わる絶縁抵抗監視システムは、車両のフレームと前記車両に搭載される電源回路の正側端子および負側端子との間にそれぞれ設けられる正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗を監視する。この絶縁抵抗監視システムは、制御部と、所定の周期でパルスを生成するパルス生成器と、前記パルス生成器と測定ノードとの間に設けられる検出抵抗と、前記測定ノードと前記フレームとの間に設けられるコンデンサと、前記電源回路の正側端子と前記正側絶縁抵抗との間、又は、前記電源回路の負側端子と前記負側絶縁抵抗との間に設けられるコンタクタと、を備える。前記制御部は、前記パルス生成器が前記パルスを生成しているときの前記測定ノードの電圧に基づいて、前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生しているか否かを判定する。前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生している場合、前記制御部は、前記コンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に前記測定ノードに現れる電圧波形に基づいて、前記正側絶縁抵抗または前記負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定する。

上記構成において、コンタクタがオフ状態からオン状態に変化すると、正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗の抵抗値に応じてフレーム電圧が変化するので、コンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に測定ノードに現れる電圧波形は、正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗の抵抗値に依存する。よって、コンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に測定ノードに現れる電圧波形をモニタすれば、正側絶縁抵抗または負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定できる。すなわち、漏電の発生箇所を特定できる。

上述の態様によれば、車両に搭載される高電圧回路とその車両のフレームとの間の漏電の発生箇所を特定できる。

本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗監視システムの一例を示す図である。 パルス生成器により生成されるパルスおよび測定ノードにおいて検出される電圧の一例を示す図である。 絶縁抵抗の抵抗値と測定ノードの電圧の積算値との対応関係の一例を示す図である。 絶縁抵抗に印加される電圧の変化を説明する図である。 コンタクタをオフ状態からオン状態に切り替えたときに測定ノードに現れる電圧波形の一例を示す図である。 漏電の発生箇所を特定する方法の一例を示すフローチャートである。 漏電箇所を特定するための閾値についての他の実施例を示す図である。

図１は、本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗監視システムの一例を示す。本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗監視システムは、車両１に実装され、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間の絶縁抵抗の抵抗値の低下を検出する。車両１は、特に限定されるものではないが、例えば、フォークリフト等の産業車両である。ただし、車両１は、産業車両に限定されるものではなく、乗用車等であってもよい。また、車両１は、特に限定されるものではないが、例えば、燃料電池を搭載する燃料電池車である。ただし、車両１は、燃料電池車に限定されるものではない。

高電圧回路１０は、電源回路１１、負荷１２、およびコンタクタ１３を備える。なお、高電圧回路１０は、図１に示していない他の回路または機能を備えてもよい。

電源回路１１は、燃料電池セル１１ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂ、蓄電池１１ｃを含む。燃料電池セル１１ａは、燃料ガス（例えば、水素）を利用して電力を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂは、燃料電池セル１１ａの出力電圧を昇圧および／または降圧する。蓄電池１１ｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂと負荷１２との間に設けられる。この実施例では、蓄電池１１ｃは、大型のコンデンサにより実現される。そして、電源回路１１は、負荷１２に電力を供給する。また、電源回路１１は、車両１に搭載される不図示の他の回路（例えば、走行用モータ）に電力を供給してもよい。

負荷１２は、高電圧回路１０内で動作する補機であり、例えば、燃料電池セル１１ａを動作させるためのエアコンプレッサ、水素循環ポンプ、インジェクタ、電磁バルブ等を含む。なお、負荷１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂまたは蓄電池１１ｃから供給される電力で動作する。

コンタクタ１３は、この実施例では、電源回路１１の正側端子ＰＰに電気的に接続されている。したがって、コンタクタ１３がオフ状態のときは、電源回路１１から負荷（負荷１２および不図示の他の負荷を含む）への電力の供給が遮断される。そして、コンタクタ１３がオン状態に制御されると、電源回路１１から負荷に電力が供給される。なお、コンタクタ１３は、例えば、車両１のスタートキーに連動して制御されるようにしてもよい。また、コンタクタ１３は、後述する制御部４０により制御されることがある。

高電圧回路１０は、車両フレーム２０に対して電気的に絶縁されている。すなわち、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間に絶縁抵抗が設けられている。この実施例では、電源回路１１の正側端子ＰＰと車両フレーム２０との間に正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）が設けられ、電源回路１１の負側端子ＰＮと車両フレーム２０との間に負側絶縁抵抗ＲＩ（－）が設けられている。ここで、この実施例では、上述したように、電源回路１１の正側端子ＰＰにコンタクタ１３が電気的に接続されている。よって、コンタクタ１３は、電源回路１１の正側端子ＰＰと正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）との間に設けられることになる。

高電圧回路１０と車両フレーム２０との間の絶縁抵抗は、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の合成抵抗に相当する。よって、以下の記載では、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の合成抵抗を「絶縁抵抗ＲＩ」と呼ぶことがある。

絶縁抵抗ＲＩの最小抵抗値は、規格等により決められている。したがって、絶縁抵抗低下検出装置３０は、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値の低下をモニタする。すなわち、絶縁抵抗低下検出装置３０は、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間の漏電をモニタする。

絶縁抵抗低下検出装置３０は、パルス生成器３１、検出抵抗Ｒｄ、デカップリングコンデンサＣ、および電圧センサ３２を備える。なお、絶縁抵抗低下検出装置３０は、図１に示していない他の回路または機能を備えてもよい。また、絶縁抵抗低下検出装置３０は、後述する制御部４０の機能の一部を含んでもよい。

パルス生成器３１は、所定の周期Ｔで所定の波高値を有するパルスを生成する。周期Ｔは、パルス列がデカップリングコンデンサＣを通過できるように設定される。また、パルスの波高値は、電源電圧Ｖｃｃに比例するものとする。なお、パルスは、特に限定されるものではないが、例えば、矩形波である。この場合、パルスのデューティは、特に限定されるものではない。そして、パルス生成器３１により生成されるパルスは、検出抵抗Ｒｄの一方の端子に与えられる。

検出抵抗Ｒｄの他方の端子（出力側端子）は、デカップリングコンデンサＣの一方の端子に電気的に接続される。そして、デカップリングコンデンサＣの他方の端子は、車両フレーム２０に電気的に接続される。デカップリングコンデンサＣは、直流電圧成分を除去するために設けられている。

電圧センサ３２は、検出抵抗Ｒｄの出力側端子の電圧を測定する。そして、電圧センサ３２により測定される電圧値は、制御部４０に送られる。尚、以下の記載では、電圧センサ３２により電圧が測定されるノードを「測定ノードＭ」と呼ぶことがある。この場合、パルス生成器３１と測定ノードＭとの間に検出抵抗Ｒｄが設けられ、測定ノードＭと車両フレーム２０との間にデカップリングコンデンサＣが設けられる。

制御部４０は、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を検出する。具体的には、制御部４０は、パルス生成器３１がパルスを生成しているときの測定ノードＭの電圧に基づいて、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間で漏電が発生しているか否かを判定する。そして、漏電が発生していると判定したときは、制御部４０は、コンタクタ１３をオン状態に制御しながら測定ノードＭに現れる電圧波形を検出することにより、漏電の発生箇所を特定する。具体的には、制御部４０は、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）または負側絶縁抵抗ＲＩ（－）のいずれの抵抗値が低下したのかを判定する。

なお、制御部４０は、例えば、１または複数のマイコンにより実現される。この場合、制御部４０は、高電圧回路１０の外に実装されるマイコンおよび高電圧回路１０の中に実装されるマイコンを含んでもよい。また、マイコンのメモリには、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を検出するためのプログラムおよび漏電箇所を特定するプログラムが格納されている。そして、これらのプログラムを実行することにより、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が検出され、また、漏電の発生箇所が特定される。

上記構成の車両１において、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を検出するときは、制御部４０は、パルス生成器３１に所定の周期Ｔでパルスを生成させる。そうすると、パルス生成器３１により生成されるパルス列は、検出抵抗ＲｄおよびデカップリングコンデンサＣを介して車両フレーム２０に与えられる。さらに、このパルス列は、絶縁抵抗ＲＩを介して高電圧回路１０に到達し、高電圧回路１０のグランドで終端される。

電圧センサ３２は、測定ノードＭの電圧を測定する。そして、制御部４０は、電圧センサ３２により測定される電圧値を所定のサンプリング間隔で取得する。すなわち、制御部４０は、測定ノードＭの電圧を表す電圧値を所定のサンプリング間隔で取得する。サンプリング間隔は、パルスの周期Ｔに対して十分に短いものとする。

図２は、パルス生成器３１により生成されるパルスおよび測定ノードＭにおいて検出される電圧の一例を示す。この例では、パルス生成器３１は、図２（ａ）に示すように、周期Ｔのパルス列を生成する。周期Ｔは、パルス列がデカップリングコンデンサＣを通過できるように設定される。また、パルスの波高値は、電源電圧Ｖｃｃに比例する。

この場合、測定ノードＭには、図２（ｂ）に示すように、パルス生成器３１により生成されるパルスをなまらせた電圧波形が現れる。ここで、この電圧波形の振幅は、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値に依存する。具体的には、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が小さくなると、電圧波形の振幅は小さくなる。例えば、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が正常であるときに実線で示す電圧波形が検出される場合、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が低下すると、破線で示す電圧波形が検出される。

したがって、制御部４０は、パルス生成器３１がパルスを生成しているときの測定ノードＭの電圧に基づいて、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を計算できる。一例としては、制御部４０は、測定ノードＭに現れる電圧値を所定の測定期間にわたって所定のサンプリング間隔で繰り返し取得する。続いて、制御部４０は、このサンプリング動作により得られる複数個の電圧値の総和を計算することで電圧積算値を得る。そして、制御部４０は、この電圧積算値に基づいて絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を計算する。

図３は、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値と測定ノードＭの電圧の積算値との対応関係の一例を示す。絶縁抵抗ＲＩの抵抗値と測定ノードＭの電圧の積算値との対応関係を表す特性グラフＧは、例えば、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を変えながら測定ノードＭの電圧をサンプリングすることで予め作成される。そして、制御部４０がアクセス可能なメモリに特性グラフＧを表すデータが保存される。

制御部４０は、特性グラフＧを利用して絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を検出する。すなわち、制御部４０は、測定ノードＭの電圧積算値を計算し、その電圧積算値で特性グラフＧを参照することで、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を検出する。例えば、電圧積算値が「２００００」であったときは、抵抗値＝３７５ｋΩが得られる。また、電圧積算値が「１７０００」であったときは、抵抗値＝６０ｋΩが得られる。

そして、制御部４０は、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間で漏電が発生しているか否かを判定する。具体的には、制御部４０は、測定ノードＭの電圧に基づいて計算される絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が所定の閾値より小さければ、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間で漏電が発生していると判定する。

ただし、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を計算するだけでは、高電圧回路１０と車両フレーム２０との間での漏電を検出したときに、その漏電の発生場所を特定することは困難である。すなわち、絶縁抵抗ＲＩは、上述したように、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の合成抵抗に相当する。このため、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）または負側絶縁抵抗ＲＩ（－）のいずれか一方の抵抗値が低下すると、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値も低下することになる。したがって、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値の低下を検出したときに、その原因が正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）に起因するのか、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）に起因するのかを判定することは困難である。そこで、本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗監視システムは、漏電を検出する機能に加えて、漏電の発生場所を特定する機能を備える。

漏電の発生場所を特定するときは、制御部４０は、まず、高電圧回路１０に実装されているコンタクタ１３をオフ状態に設定する。このとき、制御部４０は、パルス生成器３１を停止する。すなわち、パルス列は生成されない。また、このとき、測定ノードＭに所定の直流電圧が印加されることが好ましい。一例としては、電源電圧Ｖｃｃが印加される。例えば、電源電圧Ｖｃｃが１２Ｖであるときは、測定ノードＭの電位は１２Ｖに保持される。

続いて、制御部４０は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替える。すなわち、絶縁抵抗ＲＩは、図４（ａ）に示す状態から図４（ｂ）に示す状態に移行する。ここで、コンタクタ１３がオフ状態のときは、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の端部が開放されているので、車両フレーム２０の電位は「ゼロ（高電圧回路１０のグランド）」である。これに対して、コンタクタ１３をオン状態に制御すると、蓄電池１１ｃの電圧が正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）に印加される。よって、車両フレーム２０は、蓄電池１１ｃの電圧を正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）で分圧することで得られる電位を有することになる。例えば、蓄電池１１ｃの電圧が４８Ｖであり、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が互いに実質的に同じであるものとする。この場合、車両フレーム２０の電位は、約２４Ｖになる。このように、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えると、車両フレーム２０の電位が上昇する。

図５は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えたときに測定ノードＭに現れる電圧波形の一例を示す。コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えると、上述したように、車両フレーム２０の電位が上昇する。そうすると、デカップリングコンデンサＣに印加される電圧が変化し、デカップリングコンデンサＣに蓄積される電荷量が変化するので、測定ノードＭの電圧が変化する。

この実施例では、時間Ｔ＝１００以前は、測定ノードＭの電圧は１２Ｖに保持されている。そして、時間Ｔ＝１００においてコンタクタ１３がオフ状態からオン状態に切り替えられる。そうすると、測定ノードＭの電圧が上昇する。例えば、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値がいずれも正常であるときには、図５（ａ）に示すように、測定ノードＭの電圧が１２ＶからＶＰ０まで上昇する。

ここで、何らかの理由により、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値が小さくなったものとする。すなわち、高電圧回路１０の正側で漏電が発生したものとする。また、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値は正常であるものとする。この場合、漏電が発生していないケースと比較して、コンタクタ１３をオン状態に制御したときの車両フレーム２０の電位は高くなる。そうすると、コンタクタ１３がオフ状態からオン状態に切り替えられた後の測定ノードＭのピーク電圧ＶＰ１は、図５（ｂ）に示すように、漏電が発生していないケースよりも高くなる。

一方、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が小さくなったものとする。すなわち、高電圧回路１０の負側で漏電が発生したものとする。また、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値は正常であるものとする。この場合、漏電が発生していないケースと比較して、コンタクタ１３をオン状態に制御したときの車両フレーム２０の電位は低くなる。そうすると、コンタクタ１３がオフ状態からオン状態に切り替えられた後の測定ノードＭのピーク電圧ＶＰ２は、図５（ｃ）に示すように、漏電が発生していないケースよりも低くなる。

このように、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧をモニタすれば、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）または負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値の低下を検出できる。具体的には、制御部４０は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭの電圧を所定のサンプリング間隔で取得する。そして、制御部４０は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧が所定の閾値ＴＨより高ければ、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値が低下したと判定する。一方、測定ノードＭのピーク電圧が閾値ＴＨより低ければ、制御部４０は、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が低下したと判定する。

閾値ＴＨとして、特に限定されるものではないが、漏電が発生していないときにコンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧（図５に示す例では、ＶＰ０）を使用してもよい。この場合、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）および負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が正常であるときにコンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧を測定することに閾値ＴＨが得られる。

図６は、漏電の発生箇所を特定する方法の一例を示すフローチャートである。なお、このフローチャートの処理は、例えば、車両１のキーオフに連動して自動的に実行されるようにしてもよい。この場合、車両１のユーザは、車両１を走行させた後に異常を検知し、次のキーオンの際に即座に異常をユーザに知らせられる。或いは、車両１のユーザからの指示に応じてこのフローチャートの処理が実行されるようにしてもよい。

Ｓ１～Ｓ２において、制御部４０は、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を測定する。このとき、制御部４０は、パルス生成器３１にパルス列を生成させながら、測定ノードＭの電圧の積算値を計算する。続いて、制御部４０は、この積算値で図３に示す対応関係を参照することで、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値を求める。なお、測定ノードＭの電圧の積算値と絶縁抵抗ＲＩの抵抗値との対応関係を表すデータは、予め作成されてメモリに保存されているものとする。そして、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値と所定の閾値とを比較することで、漏電の有無を判定する。具体的には、絶縁抵抗ＲＩの抵抗値が閾値より小さいときは、漏電が発生していると判定する。

漏電が発生しているときは、Ｓ３において、制御部４０は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替える。このとき、制御部４０は、パルス生成器３１を停止する。また、測定ノードＭに所定の直流電圧（図４に示す例では、１２Ｖ）が印加されることが好ましい。

Ｓ４～Ｓ５において、制御部４０は、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えたことに起因して発生する測定ノードＭのピーク電圧を検出する。図５（ａ）に示す例では「ＶＰ０」が検出され、図５（ｂ）に示す例では「ＶＰ１」が検出され、図５（ｃ）に示す例では「ＶＰ２」が検出される。続いて、制御部４０は、検出したピーク電圧と閾値ＴＨとを比較する。

測定ノードＭのピーク電圧が閾値ＴＨより高いときは、制御部４０は、Ｓ６において、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値が小さくなったと判定する。すなわち、高電圧回路１０の正側で漏電が発生したと判定される。一方、測定ノードＭのピーク電圧が閾値ＴＨより低いときは、制御部４０は、Ｓ７において、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が小さくなったと判定する。すなわち、高電圧回路１０の負側で漏電が発生したと判定される。

このように、本発明の実施形態に係わる絶縁抵抗監視方法によれば、漏電が発生したときに、その漏電の発生箇所を特定できる。具体的には、車両に実装される高電圧回路と車両フレームとの間に正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗が設けられる構成において、正側絶縁抵抗または負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを特定できる。したがって、発生した障害に対して早急に修理または交換が可能になる。

＜バリエーション＞
図５～図６に示す実施例では、１つの閾値を用いて漏電の発生箇所を特定するが、本発明はこの方法に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、２つの閾値ＴＨ１および閾値ＴＨ２を用いて漏電の発生箇所を特定してもよい。この場合、例えば、閾値ＴＨ１は、漏電が発生していないときにコンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧ＶＰ０より高く設定され、閾値ＴＨ２は、ピーク電圧ＶＰ０より低く設定される。そして、図７（ｂ）に示すように、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧ＶＰ１が閾値ＴＨ１より高くなったときには、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値が小さくなったと判定される。また、図７（ｃ）に示すように、測定ノードＭのピーク電圧ＶＰ２が閾値ＴＨ２より低ければ、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が小さくなったと判定される。

コンタクタ１３を設ける位置は、図１に示す実施例に限定されるものではい。例えば、コンタクタ１３は、図１に示す例では、電源回路１１から見て負荷１２より手前側に設けられているが、矢印Ｋ１で示すように、電源回路１１から見て負荷１２より遠い側に設けてもよい。また、図１に示す例では、コンタクタ１３は、電源回路１１の正側端子ＰＰと正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）との間に設けられているが、矢印Ｋ２または矢印Ｋ３で示すように、電源回路１１の負側端子ＰＮと負側絶縁抵抗ＲＩ（－）との間に設けてもよい。ただし、電源回路１１の負極側にコンタクタ１３を設ける場合には、図５に示すフローチャートのＳ５～Ｓ７における判定ロジックが反転する。すなわち、制御部４０は、測定ノードＭのピーク電圧が閾値ＴＨより高いときには、負側絶縁抵抗ＲＩ（－）の抵抗値が小さくなったと判定し、測定ノードＭのピーク電圧が閾値ＴＨより低いときには、正側絶縁抵抗ＲＩ（＋）の抵抗値が小さくなったと判定する。

なお、漏電の発生箇所を特定する処理を実行するとき、蓄電池１１ｃは必ずしも満充電状態とは限らない。そして、コンタクタ１３をオフ状態からオン状態に切り替えた後の測定ノードＭのピーク電圧は、蓄電池１１ｃの電圧に依存する。よって、漏電の発生箇所を特定する処理において、漏電の発生箇所を特定するための閾値ＴＨは、蓄電池１１ｃの電圧に応じて調整されるようにしてもよい。

１ 車両
１０ 高電圧回路
１１ 電源回路
１１ａ 燃料電池セル
１１ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ｃ 蓄電池
１２ 負荷
１３ コンタクタ
２０ 車両フレーム
３０ 絶縁抵抗低下検出装置
３１ パルス生成器
３２ 電圧センサ
４０ 制御部

Claims (6)

1. 車両のフレームと前記車両に搭載される電源回路の正側端子および負側端子との間にそれぞれ設けられる正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗を監視する絶縁抵抗監視システムであって、
   制御部と、
   所定の周期でパルスを生成するパルス生成器と、
   前記パルス生成器と測定ノードとの間に設けられる検出抵抗と、
   前記測定ノードと前記フレームとの間に設けられるコンデンサと、
   前記電源回路の正側端子と前記正側絶縁抵抗との間、又は、前記電源回路の負側端子と前記負側絶縁抵抗との間に設けられるコンタクタと、を備え、
   前記制御部は、前記パルス生成器が前記パルスを生成しているときの前記測定ノードの電圧に基づいて、前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生しているか否かを判定し、
   前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生している場合、前記制御部は、前記コンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に前記測定ノードに現れる電圧波形に基づいて、前記正側絶縁抵抗または前記負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定する
   ことを特徴とする絶縁抵抗監視システム。
2. 前記コンタクタは、前記電源回路の正側端子と前記正側絶縁抵抗との間に設けられ、
   前記制御部は、前記電圧波形のピーク値が所定の閾値より高ければ前記正側絶縁抵抗の抵抗値が低下したと判定し、前記ピーク値が前記閾値より低ければ前記負側絶縁抵抗の抵抗値が低下したと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁抵抗監視システム。
3. 前記コンタクタは、前記電源回路の負側端子と前記負側絶縁抵抗との間に設けられ、
   前記制御部は、前記電圧波形のピーク値が所定の閾値より高ければ前記負側絶縁抵抗の抵抗値が低下したと判定し、前記ピーク値が前記閾値より低ければ前記正側絶縁抵抗の抵抗値が低下したと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁抵抗監視システム。
4. 前記閾値は、前記漏電が発生していない状態で前記コンタクタをオフ状態からオン状態に変化させた後に前記測定ノードに現れる電圧波形のピーク電圧である
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の絶縁抵抗監視システム。
5. 前記閾値は、前記電源回路の出力電圧に基づいて調整される
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の絶縁抵抗監視システム。
6. 車両のフレームと前記車両に搭載される電源回路の正側端子および負側端子との間にそれぞれ設けられる正側絶縁抵抗および負側絶縁抵抗を監視する絶縁抵抗監視方法であって、
   所定の周期でパルスを生成するパルス生成器、前記パルス生成器と測定ノードとの間に設けられる検出抵抗、および前記測定ノードと前記フレームとの間に設けられるコンデンサを備える絶縁抵抗低下検出装置を用いて、前記パルス生成器がパルスを生成しているときの前記測定ノードの電圧に基づいて、前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生しているか否かを判定し、
   前記電源回路と前記フレームとの間で漏電が発生している場合、前記電源回路の正側端子と前記正側絶縁抵抗との間、又は、前記電源回路の負側端子と前記負側絶縁抵抗との間に設けられるコンタクタがオフ状態からオン状態に変化した後に前記測定ノードに現れる電圧波形に基づいて、前記正側絶縁抵抗または前記負側絶縁抵抗のいずれの抵抗値が低下したのかを判定する
   ことを特徴とする絶縁抵抗監視方法。
   

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