JP4198019B2

JP4198019B2 - 状態検出方法及び絶縁抵抗低下検出器

Info

Publication number: JP4198019B2
Application number: JP2003347894A
Authority: JP
Inventors: 光一山本; 聡石川
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2003-10-07
Filing date: 2003-10-07
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-10-07
Also published as: US20050073320A1; US7012435B2; JP2005114497A

Description

この発明は、車体−直流電源間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗検出回路の状態を検出するための状態検出方法及び当該状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器に関する。

従来、上述した絶縁抵抗低下検出器として、たとえば、特許文献１に記載された電気自動車の地絡検出回路がある。この地絡検出回路は、図５および図６に示すように、高電圧直流電源（たとえば、２００〜３００Ｖ）として設けられたバッテリ群Ｂと、バッテリ群Ｂから直流正極給電線であるプラス母線４と直流負極給電線であるマイナス母線５を介して給電された直流を交流に変換するＤＣ−ＡＣ変換器としてのインバータ２と、インバータ２から交流給電線であるＵ相線６、Ｖ相線７およびＷ相線８を介して交流が給電される交流モータ３とからなる電気自動車の走行駆動回路系Ａにおいて、バッテリ群Ｂからの車体Ｅへの地絡を検出するためのもので、交流信号出力回路として発振回路１０と、電圧レベル変化検出回路として検出部２０とからなり、発振回路１０と検出部２０との接続点Ｐと走行駆動回路系Ａのバッテリ群Ｂのプラス母線４との間がカップリングコンデンサＡで接続されており、直流成分が遮断される。

発振回路１０において、発振器１１は、デューティ比５０％の一定周波数の矩形はパルスを発生し（図６（ａ）の左右参照）、次段のインピーダンス変換器１２は、発振器１１の矩形波パルスをそのままのデューティ比で出力し、発振回路１０の交流信号出力は、検出抵抗１３を介して接続点Ｐに現れる。検出抵抗１３は、地絡発生時に、地絡抵抗３１とによって分圧器として作用する。

検出部２０には、発振回路１０の交流信号出力が現れる検出抵抗１３とカップリングコンデンサ１０Ａとの接続点Ｐの電圧レベルを基準電圧Ｖ１と比較するための比較器２１が設けられており、接続点Ｐは比較器２１の反転入力端子に接続されている。比較器２１の非反転入力端子には、分圧抵抗２２、２３によって基準電圧Ｖ１を設定した基準電圧回路が接続されている。

なお、インピーダンス変換器１２および比較器２１を構成する演算増幅器は、地絡発生時に逆電圧、過電圧から保護するため、インピーダンス変換器１２の出力側、比較器２１の入力側に保護用のダイオード１５〜１８が接続されている。

このような回路構成により、地絡が発生していない平常時には、図５に示す絶縁抵抗３１は無限大とみなすことができ、矩形波パルスを絶縁抵抗３１と検出抵抗１３とで分圧した値が現れる接続点Ｐからは、予め設定した基準電圧Ｖ１より高い波高値の矩形パルスが出力される（図６（ｂ）の左側参照）。

このため、比較器２１の反転入力端子には、予め設定した基準電圧Ｖ１より高い波高値を有する矩形波パルスが入力され、比較器２１の出力はデューティ比５０％の矩形波パルスとなる（図６（ｃ）の左側参照）。そして、抵抗２４およびコンデンサ２５の平滑回路２６によって現れる平滑電圧Ｖｒは、基準電圧より低くなり（図６（ｄ）の左側参照）、それが比較器２７の非反転入力端子に入力されて、比較器２７の出力は正常を示すローレベルとなる（図６（ｅ）の左側参照）。

しかし、マイナス母線と車体Ｅとの間に地絡が発生し、図５に示す絶縁抵抗３１が低下すると、矩形波パルスを絶縁抵抗３１と検出抵抗とで分圧した値が現れる接続点Ｐからは、基準電圧Ｖ１より低い波高値の矩形パルスが出力される（図６（ｂ）の右側参照）。このため、比較器２１の反転入力端子には、基準電圧Ｖ１より低い波高値の矩形波パルスが入力され、比較器２１のデューティ比は１００％に変化する（図６（ｃ）の右側参照）。

この結果、抵抗２４およびコンデンサ２５の平滑回路２６によって現れる平滑電圧Ｖｒは、基準電圧より高くなり（図６（ｄ）の右側参照）、それが比較器２７の非反転入力端子に入力されて、比較器２７の出力は絶縁抵抗の低下を示すハイレベルとなる（図６（ｅ）の右側参照）。以上の通り、バッテリ群Ｂにおいて地絡が発生した場合には、比較器２７の論理レベルより地絡を検出することができる。
特開平８−７０５０３号公報

しかしながら、上述した地絡検出回路では、地絡検出回路自体が故障状態にあるか、正常状態にあるかを検出することができないという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる状態検出方法及び当該状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、車体−直流電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗から成る直列回路に、パルス信号を印加するパルス信号印加手段と、前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧から所定周波数の信号成分を除去するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出方法であって、前記パルス信号のパルス幅を変動させ、前記パルス幅を変動させたときの前記フィルタの出力に基づいて、前記絶縁抵抗低下検出器の状態を検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項１記載の発明によれば、例えばカップリングコンデンサのオープンや、フィルタの故障が生じたときは、フィルタの時定数が下がり、パルス信号の出力に対するフィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなる。つまり、正常時と故障時とではフィルタ出力の立ち上がり時間に違いが生じることに着目し、パルス信号のパルス幅を変動させ、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する。従って、パルス幅を変動させることにより、正常時と故障時とのフィルタ出力の立ち上がり時間の違いが、フィルタ出力の違いとなって現れる。このため、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の状態検出方法であって、前記低下検出手段による検出が行われているときに出力させるパルス幅より短くなるように、前記パルス信号のパルス幅を変動させることを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項２記載の発明によれば、低下検出手段による検出が行われているときに出力させるパルス幅より短くなるように、パルス信号のパルス幅を変動させる。従って、低下検出手段による検出が行われているときに出力させるパルス幅より短くなるように、パルス信号のパルス幅を変動させることにより、正常時と故障時とのフィルタ出力の立ち上がり時間の違いが、フィルタ出力の違いとなって現れる。このため、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の状態検出方法であって、前記パルス幅が短くなるように変動させたときに、前記フィルタ出力に変動があるとみなせる場合、前記絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項３記載の発明によれば、パルス幅が短くなるように変動させたときに、フィルタ出力に変動が生じるとみなせる場合、つまり、フィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなっていないとみなせる場合、絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出することができる。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の状態検出方法であって、前記低下検出手段による検出時は第１パルス幅のパルス信号を出力させ、前記状態検出時は前記第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルス信号を出力させ、前記第１パルス幅のパルス信号を出力させたときの前記フィルタ出力が第１所定値以上であり、前記第２パルス幅のパルス信号を出力させたときの前記フィルタ出力が前記第１所定値より小さい第２所定値以下である場合、前記絶縁抵抗低下検出器が正常状態であることを検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項４記載の発明によれば、低下検出手段による検出時は第１パルス幅のパルス信号を出力させ、状態検出時は第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルス信号を出力させる。第１パルス幅のパルス信号を出力させたときのフィルタ出力が第１所定値以上であり、第２パルス幅のパルス信号を出力させたときのフィルタ出力が第１所定値より小さい第２所定値以下である場合、絶縁抵抗低下検出器が正常状態であることを検出する。従って、フィルタ出力と第１及び第２所定値との比較によって、簡単にフィルタ出力に変動があることを判断することができる。

請求項５記載の発明は、請求項２、３又は４記載の状態検出方法であって、前記パルス幅が短くなるように変動させたときに、前記フィルタ出力が第３所定値以上で、変動がないとみなせる場合、前記絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項５記載の発明によれば、パルス幅が短くなるように変動させたときに、フィルタ出力が第３所定値以上で、変動がないとみなせる場合、絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出する。従って、例えば、カップリングコンデンサのオープンや、フィルタの故障など、フィルタの時定数が下がり、パルス信号の出力に対するフィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなるような故障が発生した場合に、故障状態を検出することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の状態検出方法であって、前記パルス幅が短くなるように変動させたとき、前記フィルタ出力が第３所定値より小さい第４所定値以下で、変動がないとみなせるとき、前記絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出することを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項６記載の発明によれば、パルス幅が短くなるように変動させたとき、フィルタ出力が第３所定値より小さい第４所定値以下で、変動がないとみなせるとき、絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出する。従って、例えば、カップリングコンデンサや、フィルタのショートなど、パルス信号の出力に応じてフィルタ出力が立ち上がらないような故障が発生したときに、故障状態を検出することができる。

請求項７記載の発明は、請求項１〜６何れか１項記載の状態検出方法であって、前記パルス信号のデューティを変動させることにより、前記パルス幅を変動させることを特徴とする状態検出方法に存する。

請求項７記載の発明によれば、パルス信号のデューティを変動させることにより、パルス幅を変動させる。従って、パルス信号のデューティを変動させるといった簡単な構成で、パルス信号のパルス幅を変動させることができる。

請求項８記載の発明は、車体と直流電源との間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗低下検出器であって、前記絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗からなる直流回路に、パルス信号を印加するパルス信号出力手段と、前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧から所定周波数の信号成分を除去するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段と、前記パルス信号のパルス幅を変動させるパルス幅変動手段と、前記パルス幅を変動させたときの前記フィルタ出力に基づいて前記絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出手段とを備えたことを特徴とする絶縁抵抗低下検出器に存する。

請求項８記載の発明によれば、例えばカップリングコンデンサのオープンや、フィルタの故障が生じたときは、フィルタの時定数が下がり、パルス信号の出力に対するフィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなる。つまり、正常時と異常時とではフィルタ出力の立ち上がり時間に違いが生じることに着目し、パルス信号のパルス幅を変動させ、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する。従って、パルス幅を変動させることにより、正常時と故障時とのフィルタ出力の立ち上がり時間の違いが、フィルタ出力の違いとなって現れる。このため、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる。

以上説明したように、請求項１及び８記載の発明によれば、パルス幅を変動させることにより、正常時と故障時とのフィルタ出力の立ち上がり時間の違いが、フィルタ出力の違いとなって現れる。このため、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる状態検出方法及び当該状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、低下検出手段による検出が行われているときに出力させるパルス幅より短くなるように、パルス信号のパルス幅を変動させることにより、正常時と故障時とのフィルタ出力の立ち上がり時間の違いが、フィルタ出力の違いとなって現れる。このため、パルス幅を変動させたときのフィルタの出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器自体の状態を検出することができる状態検出方法を得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、フィルタの時定数が下がって、フィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなっていないとみなせる場合、絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出することができる状態検出方法を得ることができる。

請求項４記載の発明によれば、フィルタ出力と第１及び第２所定値との比較によって、簡単にフィルタ出力に変動があることを判断することができるので、簡単な構成で実施することができる状態検出方法を得ることができる。

請求項５記載の発明によれば、例えば、カップリングコンデンサのオープンや、フィルタの故障など、フィルタの時定数が下がり、パルス信号の出力に対するフィルタ出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなるような故障が発生した場合に、故障状態を検出することができる状態検出方法を得ることができる。

請求項６記載の発明によれば、例えば、カップリングコンデンサや、フィルタのショートなど、パルス信号の出力に応じてフィルタ出力が立ち上がらないような故障が発生したときに、故障状態を検出することができる状態検出方法を得ることができる。

請求項７記載の発明によれば、パルス信号のデューティを変動させるといった簡単な構成で、パルス信号のパルス幅を変動させることができるので、簡単な構成で実施することができる状態検出方法を得ることができる。

以下、本発明の状態検出方法及び絶縁抵抗低下検出器について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器の一実施の形態を示す回路図である。同図に示すように、絶縁抵抗低下検出器５０は、直流電源であるバッテリ群Ｂ−車体Ｅ間の絶縁抵抗Ｒｉに対して、直列に接続される検出抵抗Ｒｄと、上記絶縁抵抗Ｒｉ−検出抵抗Ｒｄ間に設けられた直流遮断用のカップリングコンデンサＣｏとを備えている。さらに、この絶縁抵抗Ｒｉ、カップリングコンデンサＣｏ及び検出抵抗Ｒｄとからなる直列回路に、所定波高値の矩形波パルス信号Ｐ１を印加するパルス発振回路５１（＝パルス信号印加手段）を備えている。ここで波高値とは、１つのパルス信号の中で、最も高い電圧の部分の高さをいう。

上記パルス発振回路５１は、例えば、一定デューティの矩形パルス信号から三角波を形成する三角波形成回路と、形成された三角波と基準電圧とを比較するコンパレータと（共に図示せず）を有し、制御回路５２からの制御信号Ｓ１によって、上記基準電圧を変更することにより、コンパレータから出力される矩形波パルスのデューティが変更可能なものである。

また、上述したカップリングコンデンサＣｏ−検出抵抗Ｒｄ間の接続点電圧Ｖｘには、上述した矩形波パルス信号の波高値を検出抵抗Ｒｄと絶縁抵抗Ｒｉとで分圧した式（１）に示す値が現れる。
Ｖｘ＝Ｖｐ×Ｒｉ／（Ｒｄ＋Ｒｉ） …（１）
（但し、Ｖｐは矩形波パルス信号Ｐ１の波高値）

従って、検出抵抗Ｒｄに比べて絶縁抵抗Ｒｉが大きい正常時、接続点電圧Ｖｘには、矩形波パルス信号Ｐ１とほぼ同じ波高値のパルスが現れる。一方、絶縁抵抗Ｒｉが低下して、検出抵抗Ｒｄに比べて絶縁抵抗Ｒｉが小さくなると、接続点電圧Ｖｘも小さくなる。

また、上述した絶縁抵抗低下検出器５０には、接続点電圧Ｖｘから所定周波数以上の信号成分を除去するローパスフィルタ５３（＝フィルタ）をさらに備えている。このローパスフィルタ５３は、抵抗Ｒｆ及びコンデンサＣｆから構成され、接続点電圧Ｖｘに重畳した雑音を除去する目的で設けられている。ローパスフィルタ５３の出力は、波形整形回路５４にて波形整形された後、制御回路５２に供給される。この制御回路５２は、例えば、マイクロコンピュータなどから構成されている。

次に、上述した絶縁抵抗低下検出器の状態検出方法の原理について、図２〜図４を参照して以下説明する。図２（ａ）は、絶縁抵抗Ｒｉも低下しておらず、絶縁抵抗低下検出器５０も故障していない正常時における矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。

同図（ａ）に示すように、正常時において、パルス発振回路５１から供給されるパルス幅が０．１７（ｓ）より長いとき、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、パルス発振回路５１から出力される矩形波パルス信号Ｐ１の波高値とほぼ等しくなる。これに対して、パルス発振回路５１から供給されるパルス幅を０．１７（ｓ）より短くするに従って、ローパスフィルタ５３の出力波高値も低くなる。

具体的には、例えば、０．１７（ｓ）より短い０．１３（ｓ）のパルス幅の矩形波パルス信号Ｐ１を供給したときは、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、３．６６（Ｖ）となり、さらに短い０．１０（ｓ）のときは、１．９２（Ｖ）となり、０．０８（ｓ）のときは、０．７２（Ｖ）となる。

これは、矩形波パルス信号Ｐ１の出力に応じて、正常時のローパスフィルタ５３出力は、その矩形波パルス信号Ｐ１の波高値（例えば５（Ｖ））に向かって過渡的に増加し、その立ち上がり時間に０．１７（ｓ）要するからである（図４（ａ）及び（ｂ）の実線参照）。

従って、０．１７（ｓ）より短いパルス幅の矩形波パルス信号Ｐ１を供給したときは（図４（ａ）の一点鎖線参照）、ローパスフィルタ５３出力は、矩形波パルス信号Ｐ１の波高値である５（Ｖ）に増加する前に、矩形波パルス信号Ｐ１の供給が断たれてしまい、５（Ｖ）より低い波高値となる（図４（ｂ）の一点鎖線参照）。さらに、短いパルス幅の矩形波パルス信号Ｐ１を供給すると（図４（ａ）の二点鎖線参照）、ローパスフィルタ５３出力の波高値もさらに低くなる（図４（ｂ）の二点鎖線参照）。

また、図２（ｂ）は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがオープン状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。

同図（ｂ）に示すように、故障時において、ローパスフィルタ５３の出力波高値は、パルス幅を短くしてもほぼ一定を保っている。これは、図４（ｂ）及び（ｃ）の実線同士を比較しても分かるように、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがオープン状態となり、故障すると、正常時に比べローパスフィルタ５３の時定数が小さくなり、ローパスフィルタ５３出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなるからである。

上述したようにカップリングコンデンサＣｏがオープン状態、つまり、絶縁抵抗低下検出器５０と絶縁抵抗Ｒｉとの電気接続が切れてしまっている状態では、矩形波パルス信号Ｐ１の供給に対するローパスフィルタ５３の出力波高値は常に矩形波パルス信号Ｐ１の波高値と等しくなる。このため、絶縁抵抗Ｒｉが低下しても、ローパスフィルタ５３出力が低下せず、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出することができないという問題が生じる。

また、ローパスフィルタ５３のコンデンサＣｆがオープン状態となると、ローパスフィルタ５３での信号成分除去が行えず雑音が重畳したまま制御回路５２に供給されてしまうため、この場合もまた絶縁抵抗Ｒｉの低下を正確に検出することができないという問題が生じる。

そこで、本発明の状態検出方法では、上述した故障時と正常時とのローパスフィルタ５３出力の立ち上がり時間の差に着目し、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を短くしたときに、ローパスフィルタ５３の出力波高値に変動があるとみなせる場合、正常状態を検出する。一方、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を短くしたときに、ローパスフィルタ５３の出力波高値が例えば３（Ｖ）以上で、変動がないと見なせる場合、故障状態を検出する。

さらに、図３は、絶縁抵抗低下検出器５０において、例えば、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になるといった故障時における矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。

上述したように、カップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態になると、矩形波パルス信号Ｐ１を出力しても、ローパスフィルタ５３の出力は立ち上がらない。このため、パルス幅を短くしても、０．２（Ｖ）程度で一定を保っている。

上述したようにカップリングコンデンサＣｏ又はコンデンサＣｆがショート状態では、矩形波パルス信号Ｐ１の供給に対するローパスフィルタ５３の出力波高値は常に低下している。このため、絶縁抵抗Ｒｉが低下していなくても、ローパスフィルタ５３の出力が低下してしまい、絶縁抵抗Ｒｉの低下を検出することができないという問題が生じる。

そこで、本発明の状態検出方法では、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を短くしたとき、ローパスフィルタ５３の出力波高値が例えば０．５（Ｖ）以下で、変動がないとみなせるとき、故障状態を検出する。

上記概略で説明した状態検出方法を実施する絶縁抵抗低下検出器の動作について、以下説明する。通常、制御回路５２は、低下検出手段として働き、パルス幅０．２（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１を出力し、このときのローパスフィルタ５３の出力波高値に基づいて絶縁抵抗Ｒｉの低下検出を行っている。具体的には、ローパスフィルタ５３の出力波高値が、矩形波パルス信号Ｐ１の波高値とほぼ等しい場合は、絶縁抵抗が低下していないと判断する。一方、ローパスフィルタ５３の出力波高値が小さくなり、所定範囲（０．５（Ｖ）〜１．０（Ｖ））に達したとき、絶縁抵抗Ｒｉが低下したことを検出する。

上述したように所定範囲は、上述したショート故障状態を検出するための０．５（Ｖ）より大きい範囲に設定されている。このため、この所定範囲に相当する絶縁抵抗Ｒｉの低下、具体的には数ＭΩ〜数ＫΩまでの低下検出と、ショート故障状態の検出との両立が可能となっている。

上述した制御回路５２は、イグニッションスイッチのオンなど所定のトリガで上述した絶縁抵抗Ｒｉの低下検出を停止し、絶縁抵抗低下検出器５０の状態検出を開始し、パルス幅変動手段として働き、矩形波パルス信号Ｐ１のデューティ制御により、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を、０．２（ｓ）から、０．０９（ｓ）に変動させる。

そして、状態検出手段として働き、パルス幅０．２（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときに、ローパスフィルタ５３の出力波高値が３（Ｖ）以上であり、パルス幅０．０９（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときに、ローパスフィルタ５３の出力波高値が２（Ｖ）以下のとき、パルス幅が短くなるにつれて、波高値も低くなっていくと判断し、制御回路５２は、絶縁抵抗低下検出器５０が正常状態であることを検出する。

一方、０．２（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１及び０．０９（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１を出力したときに、ローパスフィルタ５３の出力波高値が共に、３Ｖ以上であるとき、パルス幅が短くなっても波高値は、３Ｖ以上で、変動がなく、絶縁抵抗低下検出器５０がオープン故障状態であることを検出する。

また、０．２（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１及び０．０９（ｓ）の矩形波パルス信号Ｐ１を出力したとき、ローパスフィルタ５３の出力波高値が共に、０．５Ｖ以下であるとき、パルス幅が短くなっても波高値は、０．５Ｖ以下で、変動がなく、絶縁抵抗低下検出器５０がショート故障状態であることを検出する。

以上の状態検出方法によれば、パルス幅が短くなるように変動させることにより、正常時と故障時とのローパスフィルタ５３出力の立ち上がり時間の違いが、ローパスフィルタ５３出力波高値の違いとなって現れるため、パルス幅を変動させたときのローパスフィルタ５３の出力に基づいて、絶縁抵抗低下検出器５０自体の状態を検出することができる。

また、上述した絶縁抵抗低下検出器５０によれば、パルス幅が０．２（ｓ）及び０．０９（ｓ）のとき共に、ローパスフィルタ５３の出力波高値が請求項中の第３所定値に相当する３Ｖ以上であるとき、ローパスフィルタ５３の出力が３Ｖ以上で変動がないとみなし、故障状態を検出している。

これにより、カップリングコンデンサＣｏのオープンやコンデンサＣｆのオープン（つまり、ローパスフィルタ５３の故障）など、ローパスフィルタ５３の時定数が下がり、矩形波パルス信号Ｐ１の出力に対するローパスフィルタ５３出力の立ち上がり時間が正常時に比べて短くなるような故障が発生したときに、故障状態を検出することができる。また、ローパスフィルタ５３の出力と３Ｖとの比較によって、簡単にローパスフィルタ５３の出力波高値が３Ｖ以上で、変動がないと判断することができる。

また、上述した絶縁抵抗低下検出器５０によれば、パルス幅が０．２（ｓ）及び０．０９（ｓ）のとき共に、ローパスフィルタ５３の出力波高値が請求項中の第４所定値に相当する０．５（Ｖ）以下であるとき、ローパスフィルタ５３の出力が０．５Ｖ以下で、変動がないとみなし、故障状態を検出している。

これにより、カップリングコンデンサＣｏや、コンデンサＣｆのショートなど、矩形波パルス信号Ｐ１の出力に応じてローパスフィルタ５３出力が立ち上がらないような故障が発生したときに、故障状態を検出することができる。また、ローパスフィルタ５３の出力と０．５（Ｖ）との比較によって、簡単にローパスフィルタ５３の出力波高値が０．５（Ｖ）以下で、変動がないことを判断することができる。

また、上述した絶縁抵抗低下検出器５０によれば、パルス幅が０．２（ｓ）のとき請求項中の第１所定値に相当する３（Ｖ）以上、０．０９（ｓ）のとき請求項中の第２所定値に相当する２（Ｖ）以下であるとき、正常であると判断している。これにより、ローパスフィルタ５３と３（Ｖ）、２（Ｖ）との比較によって、簡単にローパスフィルタ５３の出力波高値に変動があることを判断することができる。

さらに、上述した絶縁抵抗低下検出器５０によれば、矩形波パルス信号Ｐ１のデューティを変動させるといった簡単な構成で、矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅を変動させることができる。

なお、上述した実施形態によれば、制御回路５２をマイクロコンピュータで構成していたが、例えば、コンパレータなどから構成されるものであってもよい。

また、以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものでなく、パルス幅や第１〜第４所定値などは、本発明の要旨の範囲内で、上述したように種々の変形や応用が可能である。

本発明の状態検出方法を実施した絶縁抵抗低下検出器の一実施の形態を示す回路図である。正常時及びオープン時における矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅に対するローパスフィルタ５３の出力波高値の関係を示すグラフである。ショート時における矩形波パルス信号Ｐ１のパルス幅に対するローパスフィルタ５３の出力電圧の関係を示すグラフである。（ａ）は矩形波パルス信号Ｐ１、（ｂ）は正常時のローパスフィルタ５３の出力、（ｃ）はオープン故障時のローパスフィルタ５３を各々示すタイムチャートである。従来の地絡検出回路の一例を示す回路図である。図５の地絡検出回路の作動説明のための波形図である。

符号の説明

５０絶縁抵抗低下検出器
５１パルス発振回路（パルス信号印加手段）
５２制御回路（低下検出手段、パルス幅変動手段、状態検出手段）
５３ローパスフィルタ（フィルタ）
Ｂバッテリ群（直流電源）
Ｅ車体
Ｒｉ絶縁抵抗
Ｒｄ検出抵抗
Ｃｏカップリングコンデンサ

Claims

車体−直流電源間の絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗から成る直列回路に、パルス信号を印加するパルス信号印加手段と、前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧から所定周波数の信号成分を除去するフィルタと、該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段とを備えた絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出方法であって、
前記パルス信号のパルス幅を変動させ、
前記パルス幅を変動させたときの前記フィルタの出力に基づいて、前記絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項１記載の状態検出方法であって、
前記低下検出手段による検出が行われているときに出力させるパルス幅より短くなるように、前記パルス信号のパルス幅を変動させる
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項２記載の状態検出方法であって、
前記パルス幅が短くなるように変動させたときに、前記フィルタ出力に変動があるとみなせる場合、前記絶縁抵抗低下検出器の正常状態を検出する
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項３記載の状態検出方法であって、
前記低下検出手段による検出時は第１パルス幅のパルス信号を出力させ、前記状態検出時は前記第１パルス幅より短い第２パルス幅のパルス信号を出力させ、
前記第１パルス幅のパルス信号を出力させたときの前記フィルタ出力が第１所定値以上であり、前記第２パルス幅のパルス信号を出力させたときの前記フィルタ出力が前記第１所定値より小さい第２所定値以下である場合、前記絶縁抵抗低下検出器が正常状態であることを検出する
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項２、３又は４記載の状態検出方法であって、
前記パルス幅が短くなるように変動させたときに、前記フィルタ出力が第３所定値以上で、変動がないとみなせる場合、前記絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出する
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項５記載の状態検出方法であって、
前記パルス幅が短くなるように変動させたとき、前記フィルタ出力が前記第３所定値より小さい第４所定値以下で、変動がないとみなせるとき、前記絶縁抵抗低下検出器の故障状態を検出する
ことを特徴とする状態検出方法。
請求項１〜６何れか１項記載の状態検出方法であって、
前記パルス信号のデューティを変動させることにより、前記パルス幅を変動させる
ことを特徴とする状態検出方法。
車体と直流電源との間の絶縁抵抗を検出する絶縁抵抗低下検出器であって、
前記絶縁抵抗と直列に接続される検出抵抗と、
前記絶縁抵抗−前記検出抵抗間に設けられたカップリングコンデンサと、
前記絶縁抵抗、前記カップリングコンデンサ及び前記検出抵抗からなる直流回路に、パルス信号を印加するパルス信号出力手段と、
前記カップリングコンデンサ−前記検出抵抗間の接続点電圧から所定周波数の信号成分を除去するフィルタと、
該フィルタの出力に基づいて前記絶縁抵抗の低下を検出する低下検出手段と、
前記パルス信号のパルス幅を変動させるパルス幅変動手段と、
前記パルス幅を変動させたときの前記フィルタ出力に基づいて前記絶縁抵抗低下検出器の状態を検出する状態検出手段と
を備えたことを特徴とする絶縁抵抗低下検出器。