JP3957598B2

JP3957598B2 - Insulation resistance detection method and apparatus

Info

Publication number: JP3957598B2
Application number: JP2002264582A
Authority: JP
Inventors: 直久森本; 敏宏勝田; 健司内田
Original assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Toyota Motor Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-09-10
Also published as: JP2004104923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車（ＰＥＶ）、ハイブリッド車両（ＨＥＶ）等の電動車両に塔載される高電圧バッテリである組電池からの直流電力をリレーを介してインバータにより交流電力に変換してモータに供給して走行する電動車両の絶縁抵抗を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電気自動車（ＰＥＶ）や、エンジンとモータを備えたいわゆるハイブリッド車両（ＨＥＶ）等において、モータを駆動する際の主電源として、その高いエネルギー密度（すなわち、コンパクトにエネルギーを蓄積できる）と高い出力密度の点から、ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）二次電池が主に使用されている。かかるＰＥＶやＨＥＶには、モータに対して十分な出力を供給できるように、単電池を複数個組み合わせて１つの組電池とし、その組電池が高電圧バッテリとして塔載されている。
【０００３】
このようなＨＥＶ等は、高電圧バッテリを駆動源としてモータを駆動制御するための高電圧回路と、低電圧バッテリを駆動源として音響機器などの電子機器を駆動するための低電圧回路とを有している。また、高電圧回路には、モータ駆動用のインバータが含まれる。
【０００４】
ＨＥＶ等の電動車両では、人体に対する安全性を確保するため、高電圧回路と車両のシャーシとの間の絶縁抵抗の値が十分大きいかを検出し、漏電により絶縁抵抗の値が低下した場合、ドライバー等に警告する、もしくは高電圧バッテリからの電力を遮断する。
【０００５】
図４は、従来の電動車両の部分構成を示す機能ブロック図である。図４において、電動車両１００は、モータなどの高電圧負荷１１を駆動制御する高電圧回路１０と、各種電子機器などの低電圧負荷２１を駆動する低電圧回路２０と、高電圧回路１０とシャーシとの間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出装置３００とを有している。
【０００６】
高電圧回路１０には、高電圧バッテリ１２と、高電圧バッテリ１２からの電力を高電圧負荷１１側に対して導通または遮断する第２のスイッチ部１３と、高電圧負荷１１を駆動制御するインバータ１４と、インバータ１４の高電位入力端子とシャーシとの間に接続された抵抗１５と、インバータ１４の低電位入力端子とシャーシとの間に接続された抵抗１６とが含まれる。
【０００７】
高電圧バッテリ１２は、直列に接続された複数の二次電池（例えば、Ｎｉ−ＭＨ二次電池）１２１で構成されており、電動車両１００を走行させる駆動源としてのモータを回転駆動させるのに必要な高電圧（例えば、２８８Ｖ）を出力可能としている。第２のスイッチ部１３は、リレーなどで構成されており、モータなどの高電圧負荷１１を駆動させるのに必要な所定以上の電流容量を有している。インバータ１４は、モータ（例えば、３相交流モータ）を回転駆動させるべく、高電圧バッテリ１２からの直流電流を交流電流に変換する機能を有し、その入力部には動作を安定化するために、大容量の平滑用コンデンサ１４１が設けられている。抵抗１５（抵抗値Ｒ１）と抵抗１６（抵抗値Ｒ２）は、インバータ１４の平滑用コンデンサ１４１へのプリチャージ終了を充電電圧に基づいて判定するため、大きな抵抗値を有する（なお、充電電圧の検出回路は図示していない）。
【０００８】
低電圧回路２０には、低電圧バッテリ２２と、低電圧負荷２１との間の接続制御を可能とする第１のスイッチ部２３とが含まれる。
【０００９】
低電圧バッテリ２２は、直列に接続された複数の二次電池２２１で構成されており、イルミネーション表示部２１１や、電子機器としての音響機器２１２（例えば、ラジオやステレオ）などの低電圧負荷２１を駆動させるのに必要な低電圧（例えば、１２Ｖ）を出力可能としている。第１のスイッチ部２３は、イグニッションキースイッチであり、車両全体の電気系統をオン／オフ制御する。第１のスイッチ部２３は、第２のスイッチ部１３に連動しており、第１のスイッチ部２３のオン操作で第２のスイッチ部１３もオン動作し、第１のスイッチ部２３のオフ操作で第２のスイッチ部１３もオフ動作するようになっている。
【００１０】
絶縁抵抗検出装置３００には、所定周波数（例えば、１Ｈｚ）の正弦波または方形波信号を出力する信号発生器３１と、信号発生器３１からの信号を所定レベルにまで増幅する増幅器３２と、高電圧回路１０とシャーシとの間の絶縁抵抗（不図示）に応じて、増幅器３２からの信号を減衰させるための抵抗３３と、抵抗３３の一端と高電圧バッテリ１２の総マイナス端子との間に接続された結合コンデンサ３４と、増幅器３２から抵抗３３を介した信号の高周波成分を除去する低域通過フィルタ（ＬＰＦ）３５と、ＬＰＦ３５からの信号を所定レベルにまで増幅する増幅器３６と、増幅器３６からの信号を１周期間隔（例えば、信号周波数を１Ｈｚとした場合、１ｓｅｃ）でデータ更新し、ディジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３７と、Ａ／Ｄコンバータ３７からのディジタル信号を受けるマイクロコンピュータ（μＣＯＭ）３８とが含まれる。μＣＯＭ３８には、Ａ／Ｄコンバータ３７からのディジタル信号を所定の閾値と比較して絶縁抵抗の低下有り無しを判定する絶縁抵抗検出部３８１’が含まれる。
【００１１】
また、４０は、第１のスイッチ部２３のオン操作信号を受けて、絶縁抵抗検出部３８１’からの検出終了信号が絶縁抵抗の低下無しを示す場合、第２のスイッチ部１３をオン状態にし、絶縁抵抗検出部３８１’からの検出終了信号が絶縁抵抗の低下有りを示す場合、第２のスイッチ部１３をオフ状態にするスイッチ制御部である。
【００１２】
絶縁抵抗検出部３８１’は、まず車両起動時に、スイッチ制御部４０を介して第２のスイッチ部１３をオフ状態のままにし、Ａ／Ｄコンバータ３７からのディジタル信号を所定の閾値と比較し、高電圧バッテリ１２とシャーシとの間の絶縁抵抗が所定値（例えば、１００ｋΩ）以下になり、ディジタル信号が低下して閾値以下となった場合に絶縁抵抗の低下を検出し、その検出信号を、スイッチ制御部４０に出力するとともに、イルミネーション表示部２１１に出力し、その表示ランプを点灯させる。
【００１３】
スイッチ制御部４０は、第１のスイッチ部２３のオン操作信号を受けて、絶縁抵抗検出部３８１’からの検出信号が絶縁抵抗の低下無しを示す場合、第２のスイッチ部１３をオン状態にし、絶縁抵抗検出部３８１’からの検出信号が絶縁抵抗の低下有りを示す場合、第２のスイッチ部１３をオフ状態のままにする。
【００１４】
車両起動時に、高電圧バッテリ１２とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常であった場合、第２のスイッチ部１３がオン状態となり、高電圧バッテリ１２からの直流電力がインバータ１４により交流電力に変換され、モータに供給されて電動車両１００が走行できる状態になる。車両走行時にも、絶縁抵抗検出部３８１’は、第２のスイッチ部１３からインバータ１４までの経路とシャーシとの間の絶縁抵抗が低下していないかを判定する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
車両起動時に、第２のスイッチ部１３をオフ状態にして、高電圧バッテリ１２とシャーシとの間の絶縁抵抗の低下がなく、正常であると判定した場合でも、第２のスイッチ部１３からインバータ１４までの経路とシャーシとの絶縁抵抗が低下している場合がある。
【００１６】
この場合、第２のスイッチ部１３をオン状態にした瞬間、結合コンデンサ３４に充放電電流が流れ、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号のレベルがＡ／Ｄ変換範囲を超えてしまい、信号レベルがゼロであるとみなされて、絶縁抵抗異常と誤判定されることになる。この問題について、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃを用いて以下で説明する。
【００１７】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、それぞれ、インバータ１４の入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常である場合、インバータ１４の高電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が低下している場合、およびインバータ１４の低電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が低下している場合における、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図である。
【００１８】
インバータ１４の高電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が異常ではないまでもある程度低下している場合、抵抗１５（抵抗値Ｒ１）と低下した絶縁抵抗（ＲＬ）とが並列に接続され、その合成抵抗値Ｒ１／／ＲＬが抵抗１６の抵抗値Ｒ２よりも小さくなる。
【００１９】
そのため、第２のスイッチ部１３をオン状態にした瞬間、結合コンデンサ３４にかかる電圧ＶＣが高電圧バッテリ１２の電圧ＶＢの１／２に等しかった平衡状態（図５Ａ）から、結合コンデンサ３４にかかる電圧ＶＣが高電圧バッテリ１２の電圧ＶＢに等しいという状態になり、抵抗３３から結合コンデンサ３４、抵抗１６を介してシャーシへと結合コンデンサ３４を充電する電流が瞬間的に流れ、図５Ｂに示すように、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベルがＡ／Ｄ変換範囲（ＶＴ−ＶＢ）を大きく下回ってしまう。
【００２０】
これにより、結合コンデンサ３４への充電がほぼ飽和状態になり、その結果、信号のバイアスレベルがＡ／Ｄコンバータ３７の変換範囲の中間値（ＶＭ）付近に達するまでに、長い時間を要することになる。この結果、絶縁抵抗が異常と判定される程度（例えば、１００ｋΩ）まで低下しているものとして誤検出される可能性がある。
【００２１】
一方、インバータ１４の低電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が異常ではないまでもある程度低下している場合、抵抗１６（抵抗値Ｒ２）と低下した絶縁抵抗（ＲＬ）とが並列に接続され、その合成抵抗値Ｒ２／／ＲＬが抵抗１５の抵抗値Ｒ１よりも小さくなる。
【００２２】
そのため、第２のスイッチ部１３をオン状態にした瞬間、結合コンデンサ３４にかかる電圧ＶＣが高電圧バッテリ１２の電圧ＶＢの１／２に等しかった平衡状態（図５Ａ）から、結合コンデンサ３４にかかる電圧ＶＣがゼロという状態になり、シャーシから抵抗１５、結合コンデンサ３４を介して抵抗３３へと結合コンデンサ３４を放電する電流が瞬間的に流れ、図５Ｃに示すように、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベルがＡ／Ｄ変換範囲（ＶＴ−ＶＢ）を大きく上回ってしまう。
【００２３】
この場合も、結合コンデンサ３４への放電がほぼ飽和状態になり、その結果、信号のバイアスレベルがＡ／Ｄコンバータ３７の変換範囲の中間値（ＶＭ）付近に達するまでに、長い時間を要することになる。この結果、絶縁抵抗が異常と判定される程度（例えば、１００ｋΩ）まで低下しているものとして誤検出される可能性がある。
【００２４】
上記のような誤検出を回避するためには、検出確定時間を長く設定すればよいが、その場合、人体に対する安全性の点からは好ましい対策ではない。
【００２５】
また、上記従来例では、Ａ／Ｄコンバータ３７により、増幅器３６からの信号を１周期間隔でサンプリングして、絶縁抵抗の低下を判定しているため、判定に要する時間がそれだけ長くなる。
【００２６】
上記の問題に加えて、車両走行時に、高電圧バッテリ１２に対する充放電が行われ、高電圧バッテリ１２の電圧ＶＢが変動するため、結合コンデンサ３４を充放電する電流が抵抗３３を流れることにより、絶縁抵抗検出部３８１’による検出精度が悪くなるという問題もある。この問題について、図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃを用いて以下で説明する。
【００２７】
図６Ａ、図６Ｂおよび図６Ｃは、それぞれ、高電圧バッテリ１２の電圧変動がない場合、充電により高電圧バッテリ１２の電圧が上昇した場合、および放電により高電圧バッテリ１２の電圧が低下した場合における、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図である。
【００２８】
車両制動時に高電圧バッテリ１２への充電が行われると、電圧ＶＢがシャーシの接地電位を中間値として増加し、その増加した電圧分により、抵抗３３を介して結合コンデンサ３４に充電電流が流れる。充電電流が抵抗３３を流れることにより、図６Ｂに示すように、そのオフセット電圧（抵抗３３の抵抗値×充電電流の値）分だけＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベルが図６Ａの状態から下がり、絶縁抵抗を正確に検出することが困難になる。
【００２９】
一方、車両加速時や登坂時等に高電圧バッテリ１２から放電が行われると、電圧ＶＢがシャーシの接地電位を中間値として減少し、その減少した電圧分により、結合コンデンサ３４から抵抗３３を介して放電電流が流れる。放電電流が抵抗３３を流れることにより、図６Ｃに示すように、そのオフセット電圧（抵抗３３の抵抗値×充電電流の値）分だけＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベルが図６Ａの状態から上がり、やはり絶縁抵抗を正確に検出することが困難になる。
【００３０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両起動時に高電圧回路とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常であるか否かをできる限り短い時間で検出し、かつ車両走行中に高電圧バッテリの電圧変動の影響を受けず、絶縁抵抗を正確かつ安定に検出することが可能な絶縁抵抗検出方法および装置を提供することにある。
【００３１】
前記の目的を達成するため、本発明に係る絶縁抵抗検出方法は、例えばニッケル−水素二次電池を複数個組み合わせて成る組電池（高電圧バッテリ）からの直流電力を、リレー（第２のスイッチ部）を介してインバータにより交流電力に変換してモータに供給する高電圧回路を有する電動車両に適用され、所定周波数（例えば、１Ｈｚ）の信号を発生する信号発生器と、信号発生器の出力端子に一端が接続され、高電圧回路（組電池からリレーまでの経路、リレーからインバータまでの経路）とシャーシとの間の絶縁抵抗と協働して、信号発生器の出力信号を減衰させるための抵抗性素子と、抵抗性素子の他端と組電池からリレーまでの経路とを容量結合する容量性素子とを用いて、絶縁抵抗を検出する方法であって、抵抗性素子を介した信号の振幅レベルを半周期（Ｔ／２）毎に算出するステップと、ある時点ｔｉで算出した第１の振幅レベルＶ（ｉ）とその半周期後の時点ｔｉ＋Ｔ／２で算出した第２の振幅レベルＶ（ｉ＋１）とを比較するステップと、比較ステップの結果、第２の振幅レベルＶ（ｉ＋１）が第１の振幅レベルＶ（ｉ）よりも所定値Ｖｔだけ低下した場合に、絶縁抵抗の低下を検出するステップとを含み、前記容量性素子は、前記抵抗性素子の他端と前記組電池の一方の端子との間に接続された第１の容量性素子と、前記抵抗性素子の他端と前記組電池の他方の端子との間に接続され、前記第１の容量性素子と同じ容量値を有する第２の容量性素子とからなることを特徴とすることを特徴とする。
【００３２】
この絶縁抵抗検出方法によれば、車両起動時に、リレーをオン状態にした際に、リレーからインバータまでの経路とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常か異常であるかをできる限り短い時間で判定することができる。
【００３４】
また、車両走行中に、高電圧バッテリの電圧が変動しても、抵抗性素子に流れる充放電電流を小さくして、抵抗性素子によるオフセット電圧を補償することで、検出対象の信号のバイアスレベルを安定化することができるので、絶縁抵抗を正確に検出することが可能になる。
【００３５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る絶縁抵抗検出装置は、例えばニッケル−水素二次電池を複数個組み合わせて成る組電池（高電圧バッテリ）からの直流電力を、リレー（第２のスイッチ部）を介してインバータにより交流電力に変換してモータに供給する高電圧回路を有する電動車両における、高電圧回路（組電池からリレーまでの経路、リレーからインバータまでの経路）とシャーシとの間の絶縁抵抗を検出する装置であって、所定周波数（例えば、１Ｈｚ）の信号を発生する信号発生器と、信号発生器の出力端子に一端が接続され、絶縁抵抗と協働して信号発生器の出力信号を減衰させるための抵抗性素子と、抵抗性素子の他端と組電池の一方の端子との間に接続された第１の容量性素子と、抵抗性素子の他端と組電池の他方の端子との間に接続され、第１の容量性素子と同じ容量値を有する第２の容量性素子と、抵抗性素子を介した信号の振幅レベルに応じて、絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗検出部とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
この絶縁抵抗検出装置によれば、車両走行中に、高電圧バッテリの電圧が変動しても、抵抗性素子に流れる充放電電流を小さくして、抵抗性素子によるオフセット電圧を補償することで、検出対象の信号のバイアスレベルを安定化することができるので、絶縁抵抗を正確に検出することが可能になる。
【００３７】
本発明に係る絶縁抵抗検出装置において、絶縁抵抗検出部は、抵抗性素子を介した信号の振幅レベルを半周期（Ｔ／２）毎に算出する手段（Ａ／Ｄコンバータ、絶縁抵抗検出部）と、ある時点ｔｉで算出した第１の振幅レベルＶ（ｉ）とその半周期後の時点ｔｉ＋Ｔ／２で算出した第２の振幅レベルＶ（ｉ＋１）とを比較し、比較の結果、第２の振幅レベルＶ（ｉ＋１）が第１の振幅レベルＶ（ｉ）よりも所定値Ｖｔだけ低下した場合に、絶縁抵抗の低下を検出する手段（絶縁抵抗検出部）とを備えることが好ましい。
【００３８】
これにより、車両起動時に、リレーをオン状態にした際に、リレーからインバータまでの経路とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常か異常であるかをできる限り短い時間で判定することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗検出装置３０が適用される電動車両の部分構成を示す機能ブロック図である。なお、図１において、従来例を示す図４と同様の機能および構成を有する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施形態が従来例と異なるのは、絶縁抵抗検出装置３０に、高電圧バッテリ１２の総マイナス部に一端が接続され、抵抗３３の他端に他端が接続された、従来と同様の第１の結合コンデンサ３４１（第１の容量性素子）に加えて、高電圧バッテリ１２の総プラス部に一端が接続され、抵抗３３の他端に他端が接続された第２の結合コンデンサ３４２（第２の容量性素子）を設けた点と、従来の絶縁抵抗検出部３８１’とは機能が異なる絶縁抵抗検出部３８１を設けた点にある。
【００４２】
以下、このように構成された絶縁抵抗の検出装置の動作について、図２を用いて説明する。図２は、本実施形態における絶縁抵抗検出ルーチンの処理手順を示すフローチャートである。
【００４３】
図２において、イグニッションキースイッチである第１のスイッチ部２３がオン操作されると（Ｓ２０１）、まず、第２のスイッチ部１３をオフ状態にしたままで、高電圧バッテリ１２側の絶縁抵抗が正常であるかどうかが確認される（Ｓ２０２）。なお、ステップＳ２０２での確認処理は、後述するステップＳ２０４、Ｓ２０５での処理と同じであるので、ここでは説明を省略する。
【００４４】
ステップＳ２０２において、高電圧バッテリ１２側の絶縁抵抗が正常であると確認されると、μＣＯＭ３８内の絶縁抵抗検出部３８１は、スイッチ制御部４０を介して、第２のスイッチ部１３をオン状態に制御させ（Ｓ２０３）、計時タイマーがスタートされて（Ｓ２０４）、第２のスイッチ部１３からインバータ１４の入力側までの経路における絶縁抵抗を検出する処理に移行する。
【００４５】
信号発生器３１からの所定周波数（例えば、１Ｈｚ）の信号は、抵抗３３（抵抗性素子）、ＬＰＦ３５、増幅器３６を介して、μＣＯＭ３８内のＡ／Ｄコンバータ３７に入力され、半周期（Ｔ／２、例えば、０．５ｓｅｃ）毎のピークレベルがサンプリングされる（Ｓ２０５）。このとき、ピークレベルが正常にサンプリングされているかを判断し（Ｓ２０６）、この判断の結果、ピークレベルがサンプリングできない場合（Ｎｏ）、計時タイマーのカウント値Ｃｏｕｎｔが所定値Ｃｔ以上であるか否かを判断する（Ｓ２０７）。ここで、ステップＳ２０７では、絶縁抵抗が異常と判断できるほど低下している場合に、増幅器３６からの信号は、大幅にＡ／Ｄ変換範囲を超えており、結合コンデンサ３４１、３４２に対する充放電が飽和レベルに達するまでの時間が、安全性を考慮した規定時間内であるか否かを判断する。
【００４６】
ステップＳ２０７での判断の結果、カウント値Ｃｏｕｎｔが所定値Ｃｔ以上である場合（Ｙｅｓ）、後述するステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ２１３の処理が行われる。一方、ステップＳ２０７での判断の結果、カウント値Ｃｏｕｎｔが所定値Ｃｔ未満である場合、ステップＳ２０６、Ｓ２０７を繰り返し、信号のピークレベルがＡ／Ｄ変換範囲に入るまで待つ。
【００４７】
ステップＳ２０６の判断の結果、ピークレベルが正常にサンプリングされた場合（Ｙｅｓ）、絶縁抵抗検出部３８１において、ある時点ｔｉにおいて、その時点ｔｉの半周期前（すなわち、時点ｔｉ−Ｔ／２）の最大または最小ピークレベルと時点ｔｉの最小または最大ピークレベルとの差分から振幅レベルＶ（ｉ）（第１の振幅レベル）が算出され、続いて、時点ｔｉから半周期後の時点ｔｉ＋Ｔ／２において、その時点ｔｉ＋Ｔ／２の半周期前（すなわち、時点ｔｉ）の最小または最大ピークレベルと時点ｔｉ＋Ｔ／２の最大または最小ピークレベルとの差分から振幅レベルＶ（ｉ＋１）（第２の振幅レベル）が算出される（Ｓ２０８）。
【００４８】
次に、絶縁抵抗検出部３８１において、第１の振幅レベルＶ（ｉ）と第２の振幅レベルＶ（ｉ＋１）とが比較され、Ｖ（ｉ）とＶ（ｉ＋１）との差分をとった絶対値が所定値Ｖｔｈより大きいか否かが判断される（Ｓ２０９）。ステップＳ２０９での判断の結果、Ｖ（ｉ）とＶ（ｉ＋１）との差分絶対値が所定値Ｖｔｈ以下である場合（Ｎｏ）、絶縁抵抗の値は正常であると判定され（Ｓ２１０）、このルーチンを抜ける。
【００４９】
一方、ステップＳ２０９での判断の結果、Ｖ（ｉ）とＶ（ｉ＋１）との差分絶対値が所定値Ｖｔｈより大きい場合（Ｙｅｓ）、絶縁抵抗検出部３８１は、絶縁抵抗が異常であると判定し（Ｓ２１１）、スイッチ制御部４０を介して、第２のスイッチ部１３をオフ状態に制御させ（Ｓ２１２）、イルミネーション表示部２１１における異常表示ランプを点灯させる（Ｓ２１３）。
【００５０】
上記のステップＳ２１０において、絶縁抵抗が正常であると判定されると、車両は走行可能な状態になる。
【００５１】
次に、車両走行時に、高電圧バッテリ１２に対する充放電による電圧変動があっても、絶縁抵抗を正確かつ安定に検出できる原理について、図３Ａおよび図３Ｂを用いて説明する。図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、車両走行中に充電により高電圧バッテリ１２の電圧が増大した際の、従来例および本実施形態において結合コンデンサに流れる充電電流Ｉｃの経路を示す等価回路図である。
【００５２】
まず、従来例では、図３Ａに示すように、充電により高電圧バッテリ１２の電圧が増大した際に、抵抗３３（抵抗値Ｒ）を介して結合コンデンサ３４に充電電流Ｉｃが流れる。そのため、オフセット電圧（Ｒ×Ｉｃ）が発生して、図６Ｂに示したように、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベル（ＤＣレベル）が、Ａ／Ｄ変換範囲の中間値ＶＭから下がり、正確な絶縁抵抗を検出することができない。
【００５３】
しかし、本実施形態では、図１に示すように、従来と同様の第１の結合コンデンサ３４１に加えて、高電圧バッテリ１２の総プラス部に一端が接続され、抵抗３３の他端に他端が接続された第２の結合コンデンサ３４２を設けている。このため、図３Ｂに示すように、抵抗Ｒ３３には、充電電流Ｉｃは流れないので、オフセット電圧が発生することがない。よって、Ａ／Ｄコンバータ３７への入力信号のバイアスレベル（ＤＣレベル）は、Ａ／Ｄ変換範囲の中間値ＶＭに設定されるので、絶縁抵抗を正確かつ安定に検出することができる。
【００５４】
なお、高電圧バッテリ１２の電圧が増大する場合について例示および説明したが、放電により高電圧バッテリ１２の電圧が減少する場合についても同様に、絶縁抵抗を正確かつ安定に検出することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、車両起動時に高電圧回路とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常であるか否かをできる限り短い時間で検出し、かつ車両走行中に高電圧バッテリの電圧変動の影響を受けず、絶縁抵抗を正確かつ安定に検出することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る絶縁抵抗検出装置が適用される電動車両の部分構成を示す機能ブロック図
【図２】本実施形態における絶縁抵抗検出ルーチンの処理手順を示すフローチャート
【図３Ａ】車両走行中に充電により高電圧バッテリ１２の電圧が増大した際の、従来例において結合コンデンサに流れる充電電流Ｉｃの経路を示す等価回路図
【図３Ｂ】車両走行中に充電により高電圧バッテリ１２の電圧が増大した際の、本実施形態において結合コンデンサに流れる充電電流Ｉｃの経路を示す等価回路図
【図４】従来の絶縁抵抗検出装置が適用される電動車両の部分構成を示す機能ブロック図
【図５Ａ】インバータ１４の入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が正常である場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図
【図５Ｂ】インバータ１４の高電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が低下している場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図
【図５Ｃ】インバータ１４の低電位入力側とシャーシとの間の絶縁抵抗が低下している場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号を波形図
【図６Ａ】従来例において、高電圧バッテリ１２の電圧変動がない場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図
【図６Ｂ】従来例において、充電により高電圧バッテリ１２の電圧が上昇した場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図
【図６Ｃ】従来例において、放電により高電圧バッテリ１２の電圧が低下した場合におけるＡ／Ｄコンバータ３７への入力信号の波形図
【符号の説明】
１電動車両
１０高電圧回路
１１高電圧負荷（モータ）
１２高電圧バッテリ（組電池）
１２１二次電池
１３第２のスイッチ部
１４インバータ
１４１平滑用コンデンサ
１５、１６平滑用コンデンサ１４１の充電電圧検出用の抵抗
２０低電圧回路
２１低電圧負荷
２１１イルミネーション表示部
２１２音響機器
２２低電圧バッテリ
２３第１のスイッチ部
３０絶縁抵抗検出装置
３１信号発生器
３２、３６増幅器
３３抵抗（抵抗性素子）
３４１第１の結合コンデンサ（第１の容量性素子）
３４２第２の結合コンデンサ（第２の容量性素子）
３５低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
３７Ａ／Ｄコンバータ
３８マイクロコンピュータ（μＣＯＭ）
３８１絶縁抵抗検出部
４０スイッチ制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention converts a DC power from an assembled battery, which is a high-voltage battery mounted on an electric vehicle such as an electric vehicle (PEV) or a hybrid vehicle (HEV), into an AC power by means of an inverter via a relay and converts it into a motor. The present invention relates to a technique for detecting insulation resistance of an electric vehicle that is supplied and travels.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an electric vehicle (PEV), a so-called hybrid vehicle (HEV) equipped with an engine and a motor, etc., as a main power source for driving the motor, its high energy density (that is, energy can be stored compactly) From the viewpoint of high power density, nickel-hydrogen (Ni-MH) secondary batteries are mainly used. In such PEV and HEV, a plurality of unit cells are combined into one assembled battery so that a sufficient output can be supplied to the motor, and the assembled battery is mounted as a high voltage battery.
[0003]
Such HEVs and the like have a high voltage circuit for driving and controlling a motor using a high voltage battery as a drive source, and a low voltage circuit for driving an electronic device such as an acoustic device using a low voltage battery as a drive source. is doing. The high voltage circuit includes an inverter for driving the motor.
[0004]
In an electric vehicle such as HEV, in order to ensure safety for the human body, it is detected whether the value of the insulation resistance between the high voltage circuit and the vehicle chassis is sufficiently large. Warn the driver, etc., or cut off the power from the high voltage battery.
[0005]
FIG. 4 is a functional block diagram showing a partial configuration of a conventional electric vehicle. In FIG. 4, an electric vehicle 100 includes a high voltage circuit 10 that drives and controls a high voltage load 11 such as a motor, a low voltage circuit 20 that drives a low voltage load 21 such as various electronic devices, a high voltage circuit 10 and a chassis. And an insulation resistance detecting device 300 for detecting an insulation resistance between them.
[0006]
The high-voltage circuit 10 includes a high-voltage battery 12, a second switch unit 13 that conducts or cuts off electric power from the high-voltage battery 12 to the high-voltage load 11 side, and an inverter that drives and controls the high-voltage load 11. 14, a resistor 15 connected between the high potential input terminal of the inverter 14 and the chassis, and a resistor 16 connected between the low potential input terminal of the inverter 14 and the chassis.
[0007]
The high voltage battery 12 is composed of a plurality of secondary batteries (for example, Ni-MH secondary batteries) 121 connected in series to rotate a motor as a drive source for running the electric vehicle 100. Necessary high voltage (for example, 288V) can be output. The second switch unit 13 is configured by a relay or the like, and has a current capacity greater than a predetermined amount necessary for driving the high voltage load 11 such as a motor. The inverter 14 has a function of converting a direct current from the high voltage battery 12 into an alternating current so as to rotationally drive a motor (for example, a three-phase alternating current motor). A large-capacity smoothing capacitor 141 is provided. The resistor 15 (resistance value R1) and the resistor 16 (resistance value R2) have a large resistance value in order to determine the end of precharging of the smoothing capacitor 141 of the inverter 14 based on the charging voltage (note that the charging voltage The detection circuit is not shown).
[0008]
The low voltage circuit 20 includes a low voltage battery 22 and a first switch unit 23 that enables connection control between the low voltage load 21.
[0009]
The low voltage battery 22 includes a plurality of secondary batteries 221 connected in series, and includes a low voltage load 21 such as an illumination display unit 211 and an acoustic device 212 (for example, radio or stereo) as an electronic device. A low voltage (for example, 12 V) necessary for driving can be output. The first switch unit 23 is an ignition key switch and controls on / off of the electric system of the entire vehicle. The first switch unit 23 is interlocked with the second switch unit 13. When the first switch unit 23 is turned on, the second switch unit 13 is also turned on, and the first switch unit 23 is turned off. Thus, the second switch section 13 is also turned off.
[0010]
The insulation resistance detection device 300 includes a signal generator 31 that outputs a sine wave or square wave signal of a predetermined frequency (for example, 1 Hz), an amplifier 32 that amplifies the signal from the signal generator 31 to a predetermined level, In accordance with an insulation resistance (not shown) between the voltage circuit 10 and the chassis, a resistor 33 for attenuating the signal from the amplifier 32, and between one end of the resistor 33 and the total negative terminal of the high voltage battery 12 The connected coupling capacitor 34, a low-pass filter (LPF) 35 that removes high-frequency components of the signal from the amplifier 32 via the resistor 33, an amplifier 36 that amplifies the signal from the LPF 35 to a predetermined level, and an amplifier 36 An A / D converter 37 that updates data at a period interval (for example, 1 sec when the signal frequency is 1 Hz) and converts it into a digital signal; Includes a microcomputer (μCOM) 38 which receives the digital signal from the A / D converter 37. The μCOM 38 includes an insulation resistance detector 381 ′ that compares the digital signal from the A / D converter 37 with a predetermined threshold value and determines whether or not the insulation resistance has decreased.
[0011]
Further, 40 receives the ON operation signal of the first switch unit 23, and when the detection end signal from the insulation resistance detection unit 381 ′ indicates that the insulation resistance does not decrease, the second switch unit 13 is turned on. When the detection end signal from the insulation resistance detection unit 381 ′ indicates that the insulation resistance is reduced, the switch control unit turns the second switch unit 13 off.
[0012]
The insulation resistance detection unit 381 ′ first keeps the second switch unit 13 in an OFF state via the switch control unit 40 at the time of starting the vehicle, compares the digital signal from the A / D converter 37 with a predetermined threshold value, When the insulation resistance between the high voltage battery 12 and the chassis falls below a predetermined value (for example, 100 kΩ) and the digital signal falls below the threshold value, a drop in insulation resistance is detected, and the detection signal is While outputting to the switch control part 40, it outputs to the illumination display part 211, and makes the display lamp light.
[0013]
When the switch control unit 40 receives the ON operation signal of the first switch unit 23 and the detection signal from the insulation resistance detection unit 381 ′ indicates that the insulation resistance does not decrease, the switch control unit 40 turns on the second switch unit 13. When the detection signal from the insulation resistance detection unit 381 ′ indicates that the insulation resistance is lowered, the second switch unit 13 is left in the OFF state.
[0014]
When the insulation resistance between the high voltage battery 12 and the chassis is normal when the vehicle is started, the second switch unit 13 is turned on, and the DC power from the high voltage battery 12 is converted into AC power by the inverter 14. Then, it is supplied to the motor and the electric vehicle 100 can run. Even when the vehicle travels, the insulation resistance detection unit 381 ′ determines whether the insulation resistance between the path from the second switch unit 13 to the inverter 14 and the chassis has decreased.
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
When the vehicle is started, the second switch unit 13 is turned off, and even if it is determined that the insulation resistance between the high voltage battery 12 and the chassis does not decrease and is normal, the inverter is switched from the second switch unit 13 to the inverter. The insulation resistance between the path up to 14 and the chassis may be lowered.
[0016]
In this case, the charging / discharging current flows through the coupling capacitor 34 at the moment when the second switch unit 13 is turned on, the level of the input signal to the A / D converter 37 exceeds the A / D conversion range, and the signal level Is regarded as zero, and it is erroneously determined that the insulation resistance is abnormal. This problem will be described below with reference to FIGS. 5A, 5B, and 5C.
[0017]
5A, FIG. 5B, and FIG. 5C show that when the insulation resistance between the input side of the inverter 14 and the chassis is normal, the insulation resistance between the high potential input side of the inverter 14 and the chassis decreases. 6 is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 in the case where the insulation resistance between the low potential input side of the inverter 14 and the chassis is reduced.
[0018]
When the insulation resistance between the high potential input side of the inverter 14 and the chassis is reduced to some extent even if not abnormal, the resistor 15 (resistance value R1) and the reduced insulation resistance (RL) are connected in parallel. The combined resistance value R1 // RL is smaller than the resistance value R2 of the resistor 16.
[0019]
Therefore, at the moment when the second switch unit 13 is turned on, the voltage VC applied to the coupling capacitor 34 is applied to the coupling capacitor 34 from an equilibrium state (FIG. 5A) where the voltage VC is equal to ½ of the voltage VB of the high voltage battery 12. The voltage VC becomes equal to the voltage VB of the high voltage battery 12, and a current for charging the coupling capacitor 34 from the resistor 33 to the chassis via the coupling capacitor 34 and the resistor 16 flows instantaneously, as shown in FIG. 5B. In addition, the bias level of the input signal to the A / D converter 37 is significantly below the A / D conversion range (VT-VB).
[0020]
As a result, the charging of the coupling capacitor 34 is almost saturated, and as a result, it takes a long time until the bias level of the signal reaches around the intermediate value (VM) of the conversion range of the A / D converter 37. Become. As a result, there is a possibility that the insulation resistance is erroneously detected as being lowered to the extent that it is determined to be abnormal (for example, 100 kΩ).
[0021]
On the other hand, when the insulation resistance between the low potential input side of the inverter 14 and the chassis is lowered to some extent even if not abnormal, the resistor 16 (resistance value R2) and the lowered insulation resistance (RL) are connected in parallel. The combined resistance value R2 // RL becomes smaller than the resistance value R1 of the resistor 15.
[0022]
Therefore, at the moment when the second switch unit 13 is turned on, the voltage VC applied to the coupling capacitor 34 is applied to the coupling capacitor 34 from an equilibrium state (FIG. 5A) where the voltage VC is equal to ½ of the voltage VB of the high voltage battery 12. The voltage VC becomes zero, and a current for discharging the coupling capacitor 34 instantaneously flows from the chassis to the resistor 33 via the resistor 15 and the coupling capacitor 34, and to the A / D converter 37 as shown in FIG. 5C. The input signal bias level greatly exceeds the A / D conversion range (VT-VB).
[0023]
In this case as well, the discharge to the coupling capacitor 34 is almost saturated, and as a result, it takes a long time for the bias level of the signal to reach around the intermediate value (VM) of the conversion range of the A / D converter 37. become. As a result, there is a possibility that the insulation resistance is erroneously detected as being lowered to the extent that it is determined to be abnormal (for example, 100 kΩ).
[0024]
In order to avoid the erroneous detection as described above, the detection confirmation time may be set longer, but in this case, it is not a preferable measure from the viewpoint of safety to the human body.
[0025]
In the above conventional example, since the A / D converter 37 samples the signal from the amplifier 36 at one cycle interval to determine the decrease in insulation resistance, the time required for the determination is increased accordingly.
[0026]
In addition to the above problem, when the vehicle travels, the high voltage battery 12 is charged and discharged, and the voltage VB of the high voltage battery 12 fluctuates, so that the current that charges and discharges the coupling capacitor 34 flows through the resistor 33. There is also a problem that the detection accuracy by the insulation resistance detector 381 ′ is deteriorated. This problem will be described below with reference to FIGS. 6A, 6B, and 6C.
[0027]
FIGS. 6A, 6B, and 6C are respectively a case where there is no voltage fluctuation of the high voltage battery 12, a case where the voltage of the high voltage battery 12 increases due to charging, and a case where the voltage of the high voltage battery 12 decreases due to discharging. 4 is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37. FIG.
[0028]
When the high voltage battery 12 is charged during vehicle braking, the voltage VB increases with the ground potential of the chassis as an intermediate value, and a charging current flows to the coupling capacitor 34 via the resistor 33 due to the increased voltage. When the charging current flows through the resistor 33, as shown in FIG. 6B, the bias level of the input signal to the A / D converter 37 is equal to the offset voltage (resistance value of the resistor 33 × charge current value) as shown in FIG. 6A. It falls from the state and it becomes difficult to accurately detect the insulation resistance.
[0029]
On the other hand, when the high voltage battery 12 is discharged during vehicle acceleration or climbing, the voltage VB decreases with the ground potential of the chassis as an intermediate value, and the reduced voltage component causes the coupling capacitor 34 to pass through the resistor 33. Discharge current flows. When the discharge current flows through the resistor 33, as shown in FIG. 6C, the bias level of the input signal to the A / D converter 37 is equal to the offset voltage (resistance value of the resistor 33 × charge current value) as shown in FIG. 6A. It rises from the state and it becomes difficult to accurately detect the insulation resistance.
[0030]
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to detect whether or not the insulation resistance between the high-voltage circuit and the chassis is normal at the time of starting the vehicle in as short a time as possible, Another object of the present invention is to provide an insulation resistance detection method and apparatus capable of accurately and stably detecting an insulation resistance without being affected by voltage fluctuations of a high-voltage battery during traveling of the vehicle.
[0031]
In order to achieve the above object, an insulation resistance detection method according to the present invention uses, for example, DC power from an assembled battery (high voltage battery) formed by combining a plurality of nickel-hydrogen secondary batteries as a relay (second switch). Applied to an electric vehicle having a high-voltage circuit that is converted into alternating current power by an inverter and supplied to a motor via a part), a signal generator that generates a signal of a predetermined frequency (for example, 1 Hz), and an output of the signal generator One end is connected to the terminal to attenuate the output signal of the signal generator in cooperation with the insulation resistance between the high voltage circuit (path from the assembled battery to the relay, path from the relay to the inverter) and the chassis Using a resistive element, and a capacitive element that capacitively couples the other end of the resistive element and a path from the assembled battery to the relay. A step of calculating the amplitude level of each half cycle (T / 2), a first amplitude level V (i) calculated at a certain time point ti, and a second amplitude calculated at a time point ti + T / 2 after that half cycle. If the second amplitude level V (i + 1) is lower than the first amplitude level V (i) by a predetermined value Vt as a result of the comparison with the level V (i + 1) and the comparison step, the insulation resistance Detecting a drop. The capacitive element includes a first capacitive element connected between the other end of the resistive element and one terminal of the assembled battery, a second end of the resistive element, and the assembled battery. A second capacitive element connected between the other terminal and having the same capacitance value as the first capacitive element. It is characterized by that.
[0032]
According to this insulation resistance detection method, when the relay is turned on at the time of starting the vehicle, it is determined in as short a time as possible whether the insulation resistance between the path from the relay to the inverter and the chassis is normal or abnormal. can do.
[0034]
Also, Even if the voltage of the high-voltage battery fluctuates while the vehicle is running, the charge / discharge current flowing through the resistive element is reduced to compensate for the offset voltage by the resistive element, thereby stabilizing the bias level of the signal to be detected. Therefore, it is possible to accurately detect the insulation resistance.
[0035]
In order to achieve the above object, an insulation resistance detection device according to the present invention, for example, supplies DC power from an assembled battery (high voltage battery) formed by combining a plurality of nickel-hydrogen secondary batteries to a relay (second switch). Between the high-voltage circuit (the path from the assembled battery to the relay, the path from the relay to the inverter) and the chassis in the electric vehicle having the high-voltage circuit that is converted into AC power by the inverter via the inverter and supplied to the motor A signal generator for generating a signal of a predetermined frequency (for example, 1 Hz), one end of which is connected to the output terminal of the signal generator, and the signal generator in cooperation with the insulation resistance A resistive element for attenuating the output signal, a first capacitive element connected between the other end of the resistive element and one terminal of the assembled battery, and the other end of the resistive element and the assembled battery The other of A second capacitive element connected between the first and second capacitive elements and having the same capacitance value as the first capacitive element, and an insulation that detects a decrease in insulation resistance in accordance with the amplitude level of the signal through the resistive element And a resistance detector.
[0036]
According to this insulation resistance detection device, even when the voltage of the high-voltage battery fluctuates during traveling of the vehicle, the charge / discharge current flowing through the resistive element is reduced to compensate for the offset voltage by the resistive element, Since the bias level of the signal to be detected can be stabilized, the insulation resistance can be accurately detected.
[0037]
In the insulation resistance detection device according to the present invention, the insulation resistance detection unit calculates means (A / D converter, insulation resistance detection unit) for the amplitude level of the signal through the resistive element every half cycle (T / 2). The first amplitude level V (i) calculated at a certain time point ti is compared with the second amplitude level V (i + 1) calculated at a time point ti + T / 2 after that half cycle. It is preferable to include means (insulation resistance detection unit) for detecting a decrease in insulation resistance when the amplitude level V (i + 1) of the first voltage level is lower than the first amplitude level V (i) by a predetermined value Vt.
[0038]
Thereby, when the relay is turned on at the time of starting the vehicle, it can be determined in as short a time as possible whether the insulation resistance between the path from the relay to the inverter and the chassis is normal or abnormal.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0040]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a partial configuration of an electric vehicle to which an insulation resistance detection device 30 according to an embodiment of the present invention is applied. 1, parts having the same functions and configurations as those in FIG. 4 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0041]
This embodiment is different from the conventional example in that the insulation resistance detection device 30 is connected to the total minus part of the high-voltage battery 12 and connected to the other end of the resistor 33 at the other end. In addition to one coupling capacitor 341 (first capacitive element), a second coupling capacitor 342 (one end connected to the total plus part of the high voltage battery 12 and the other end connected to the other end of the resistor 33) The second capacitive element is provided and an insulation resistance detection unit 381 having a function different from that of the conventional insulation resistance detection unit 381 ′ is provided.
[0042]
The operation of the thus configured insulation resistance detection device will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of an insulation resistance detection routine in the present embodiment.
[0043]
In FIG. 2, when the first switch portion 23, which is an ignition key switch, is turned on (S <b> 201), first, the insulation resistance on the high voltage battery 12 side is changed while the second switch portion 13 is kept off. It is confirmed whether it is normal (S202). Note that the confirmation processing in step S202 is the same as the processing in steps S204 and S205 described later, and thus description thereof is omitted here.
[0044]
In step S202, when it is confirmed that the insulation resistance on the high voltage battery 12 side is normal, the insulation resistance detection unit 381 in the μCOM 38 turns on the second switch unit 13 via the switch control unit 40. Control is performed (S203), a timer is started (S204), and the process proceeds to a process of detecting an insulation resistance in the path from the second switch unit 13 to the input side of the inverter.
[0045]
A signal of a predetermined frequency (for example, 1 Hz) from the signal generator 31 is input to the A / D converter 37 in the μCOM 38 via the resistor 33 (resistive element), the LPF 35, and the amplifier 36, and a half cycle (T / 2 (for example, 0.5 sec), the peak level is sampled (S205). At this time, it is determined whether or not the peak level is normally sampled (S206). If the peak level cannot be sampled as a result of this determination (No), whether or not the count value Count of the clock timer is equal to or greater than the predetermined value Ct. Is determined (S207). Here, in step S207, when the insulation resistance is low enough to be judged as abnormal, the signal from the amplifier 36 greatly exceeds the A / D conversion range, and charging and discharging of the coupling capacitors 341 and 342 are not performed. It is determined whether or not the time until the saturation level is reached is within a specified time considering safety.
[0046]
As a result of the determination in step S207, if the count value Count is equal to or greater than the predetermined value Ct (Yes), the processes of steps S211, S212, and S213 described later are performed. On the other hand, if the result of determination in step S207 is that the count value Count is less than the predetermined value Ct, steps S206 and S207 are repeated until the signal peak level falls within the A / D conversion range.
[0047]
If the peak level is normally sampled as a result of the determination in step S206 (Yes), the insulation resistance detection unit 381 at a certain time point ti is a half cycle before that time point ti (ie, time point ti−T / 2). The amplitude level V (i) (first amplitude level) is calculated from the difference between the maximum or minimum peak level and the minimum or maximum peak level of the time point ti, and then at a time point ti + T / 2 half a cycle after the time point ti. The amplitude level V (i + 1) (second amplitude level) from the difference between the minimum or maximum peak level half a cycle before the time point ti + T / 2 (ie, the time point ti) and the maximum or minimum peak level at the time point ti + T / 2. Is calculated (S208).
[0048]
Next, in the insulation resistance detector 381, the first amplitude level V (i) and the second amplitude level V (i + 1) are compared, and the absolute value obtained by taking the difference between V (i) and V (i + 1) Value is the predetermined value Vth Greater than Is determined (S209). As a result of the determination in step S209, the absolute difference between V (i) and V (i + 1) is a predetermined value Vth. Less than (No), it is determined that the value of the insulation resistance is normal (S210), and this routine is exited.
[0049]
On the other hand, as a result of the determination in step S209, the absolute difference between V (i) and V (i + 1) is a predetermined value Vth. Greater than Case (Yes) The insulation resistance detection unit 381 determines that the insulation resistance is abnormal (S211), and controls the second switch unit 13 to be turned off via the switch control unit 40 (S212). The abnormality display lamp is turned on (S213).
[0050]
If it is determined in step S210 that the insulation resistance is normal, the vehicle is ready to travel.
[0051]
Next, the principle by which the insulation resistance can be detected accurately and stably even when there is a voltage fluctuation due to charging / discharging of the high-voltage battery 12 during traveling of the vehicle will be described with reference to FIGS. 3A and 3B. 3A and 3B are equivalent circuit diagrams showing paths of the charging current Ic flowing through the coupling capacitor in the conventional example and in the present embodiment, respectively, when the voltage of the high voltage battery 12 is increased by charging while the vehicle is running. .
[0052]
First, in the conventional example, as shown in FIG. 3A, when the voltage of the high voltage battery 12 is increased by charging, a charging current Ic flows through the coupling capacitor 34 via the resistor 33 (resistance value R). Therefore, an offset voltage (R × Ic) is generated, and as shown in FIG. 6B, the bias level (DC level) of the input signal to the A / D converter 37 is changed from the intermediate value VM in the A / D conversion range. As a result, the accurate insulation resistance cannot be detected.
[0053]
However, in this embodiment, as shown in FIG. 1, in addition to the first coupling capacitor 341 similar to the conventional one, one end is connected to the total plus part of the high voltage battery 12 and the other end of the resistor 33 is connected to the other end. Is connected to the second coupling capacitor 342. For this reason, as shown in FIG. 3B, the charging current Ic does not flow through the resistor R33, so that no offset voltage is generated. Therefore, since the bias level (DC level) of the input signal to the A / D converter 37 is set to the intermediate value VM in the A / D conversion range, the insulation resistance can be detected accurately and stably.
[0054]
Although the case where the voltage of the high voltage battery 12 increases is illustrated and described, the insulation resistance can be detected accurately and stably similarly when the voltage of the high voltage battery 12 decreases due to the discharge.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is detected in the shortest possible time whether or not the insulation resistance between the high voltage circuit and the chassis is normal when the vehicle is started, and the high voltage battery is running while the vehicle is running. Insulation resistance can be detected accurately and stably without being affected by the voltage fluctuations.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing a partial configuration of an electric vehicle to which an insulation resistance detection device according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of an insulation resistance detection routine in the present embodiment.
FIG. 3A is an equivalent circuit diagram showing a path of a charging current Ic flowing in a coupling capacitor in the conventional example when the voltage of the high voltage battery 12 is increased by charging while the vehicle is running.
FIG. 3B is an equivalent circuit diagram showing a path of the charging current Ic flowing through the coupling capacitor in the present embodiment when the voltage of the high voltage battery 12 is increased by charging while the vehicle is running.
FIG. 4 is a functional block diagram showing a partial configuration of an electric vehicle to which a conventional insulation resistance detection device is applied.
FIG. 5A is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 when the insulation resistance between the input side of the inverter 14 and the chassis is normal.
FIG. 5B is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 when the insulation resistance between the high potential input side of the inverter 14 and the chassis is lowered.
FIG. 5C is a waveform diagram showing an input signal to the A / D converter 37 when the insulation resistance between the low potential input side of the inverter 14 and the chassis is lowered.
FIG. 6A is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 when there is no voltage fluctuation of the high-voltage battery 12 in the conventional example.
FIG. 6B is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 when the voltage of the high voltage battery 12 rises due to charging in the conventional example.
FIG. 6C is a waveform diagram of an input signal to the A / D converter 37 when the voltage of the high-voltage battery 12 is reduced due to discharge in the conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Electric vehicle
10 High voltage circuit
11 High voltage load (motor)
12 High voltage battery (battery)
121 Secondary battery
13 Second switch section
14 Inverter
141 Smoothing capacitor
15, 16 Resistance for detecting charging voltage of the smoothing capacitor 141
20 Low voltage circuit
21 Low voltage load
211 Illumination display
212 Audio equipment
22 Low voltage battery
23 First switch section
30 Insulation resistance detector
31 Signal generator
32, 36 amplifier
33 Resistance (resistive element)
341 First coupling capacitor (first capacitive element)
342 Second coupling capacitor (second capacitive element)
35 Low-pass filter (LPF)
37 A / D converter
38 Microcomputer (μCOM)
381 Insulation resistance detector
40 Switch control unit

Claims

二次電池を複数個組み合わせて成る組電池からの直流電力を、リレーを介してインバータにより交流電力に変換してモータに供給する高電圧回路を有する電動車両に適用され、所定周波数の信号を発生する信号発生器と、前記信号発生器の出力端子に一端が接続され、前記高電圧回路とシャーシとの間の絶縁抵抗と協働して、前記信号発生器の出力信号を減衰させるための抵抗性素子と、前記抵抗性素子の他端と前記組電池から前記リレーまでの経路とを容量結合する容量性素子とを用いて、前記絶縁抵抗を検出する方法であって、
前記抵抗性素子を介した信号の振幅レベルを半周期毎に算出するステップと、
ある時点で算出した第１の振幅レベルとその半周期後の時点で算出した第２の振幅レベルとを比較するステップと、
前記比較ステップの結果、前記第２の振幅レベルが前記第１の振幅レベルよりも所定値だけ低下した場合に、前記絶縁抵抗の低下を検出するステップとを含み、
前記容量性素子は、
前記抵抗性素子の他端と前記組電池の一方の端子との間に接続された第１の容量性素子と、
前記抵抗性素子の他端と前記組電池の他方の端子との間に接続され、前記第１の容量性素子と同じ容量値を有する第２の容量性素子とからなることを特徴とする絶縁抵抗検出方法。Applies to electric vehicles with high-voltage circuits that supply DC power to a motor by converting DC power from an assembled battery consisting of multiple secondary batteries into AC power via a relay and generating a signal with a predetermined frequency A signal generator, and one end connected to the output terminal of the signal generator, and a resistor for attenuating the output signal of the signal generator in cooperation with an insulation resistance between the high voltage circuit and the chassis A method of detecting the insulation resistance using a capacitive element, and a capacitive element that capacitively couples the other end of the resistive element and a path from the assembled battery to the relay,
Calculating the amplitude level of the signal through the resistive element every half cycle;
Comparing the first amplitude level calculated at a certain time point with the second amplitude level calculated at a time point after the half cycle;
Result of the comparison step, if the second amplitude level drops by a predetermined value than the first amplitude level, viewed including the steps of detecting a drop in the insulation resistance,
The capacitive element is
A first capacitive element connected between the other end of the resistive element and one terminal of the assembled battery;
Insulation characterized by comprising a second capacitive element connected between the other end of the resistive element and the other terminal of the assembled battery and having the same capacitance value as the first capacitive element Resistance detection method.

二次電池を複数個組み合わせて成る組電池からの直流電力を、リレーを介してインバータにより交流電力に変換してモータに供給する高電圧回路を有する電動車両における、前記高電圧回路とシャーシとの間の絶縁抵抗を検出する装置であって、
所定周波数の信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器の出力端子に一端が接続され、前記絶縁抵抗と協働して前記信号発生器の出力信号を減衰させるための抵抗性素子と、
前記抵抗性素子の他端と前記組電池の一方の端子との間に接続された第１の容量性素子と、
前記抵抗性素子の他端と前記組電池の他方の端子との間に接続され、前記第１の容量性素子と同じ容量値を有する第２の容量性素子と、
前記抵抗性素子を介した信号の振幅レベルに応じて、前記絶縁抵抗の低下を検出する絶縁抵抗検出部とを備えたことを特徴とする絶縁抵抗検出装置。In an electric vehicle having a high voltage circuit for supplying DC power from an assembled battery formed by combining a plurality of secondary batteries to a motor by converting the DC power into an AC power via a relay, the high voltage circuit and the chassis A device for detecting an insulation resistance between
A signal generator for generating a signal of a predetermined frequency;
One end connected to the output terminal of the signal generator, and a resistive element for attenuating the output signal of the signal generator in cooperation with the insulation resistance;
A first capacitive element connected between the other end of the resistive element and one terminal of the assembled battery;
A second capacitive element connected between the other end of the resistive element and the other terminal of the assembled battery and having the same capacitance value as the first capacitive element;
An insulation resistance detection apparatus comprising: an insulation resistance detection unit that detects a decrease in the insulation resistance in accordance with an amplitude level of a signal that passes through the resistive element.

前記絶縁抵抗検出部は、
前記抵抗性素子を介した信号の振幅レベルを半周期毎に算出する手段と、
ある時点で算出した第１の振幅レベルとその半周期後の時点で算出した第２の振幅レベルとを比較し、比較の結果、前記第２の振幅レベルが前記第１の振幅レベルよりも所定値だけ低下した場合に、前記絶縁抵抗の低下を検出する手段とを備えたことを特徴とする請求項２記載の絶縁抵抗検出装置。The insulation resistance detector is
Means for calculating the amplitude level of the signal through the resistive element every half cycle;
The first amplitude level calculated at a certain time point is compared with the second amplitude level calculated at a time point half a cycle later. As a result of the comparison, the second amplitude level is more predetermined than the first amplitude level. 3. The insulation resistance detection apparatus according to claim 2, further comprising means for detecting a decrease in the insulation resistance when the value is lowered by a value.

前記二次電池はニッケル−水素二次電池である請求項２記載の絶縁抵抗検出装置。The insulation resistance detection apparatus according to claim 2 , wherein the secondary battery is a nickel-hydrogen secondary battery.