JP4839270B2 - 絶縁検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、直流電源の絶縁状態を検出する絶縁検出装置に関するものである。

フライングキャパシタ方式の絶縁検出装置は、直流の高圧電源の絶縁状態を検出する際に、接地から浮かせた状態のコンデンサ（すなわち、フライングキャパシタ）に高圧電源の電圧を充電してその両端電圧を検出した検出値と、コンデンサの一方を抵抗を介して接地した状態において、同様に高圧電源の電圧をコンデンサに充電してその両端電圧を検出した検出値とに基づいて地絡抵抗を算出することにより高圧電源の絶縁状態を検出している（例えば、特許文献１参照）。

さらに、特許文献１に記載された絶縁検出装置は、コンデンサに電圧を充電したり、両端電圧を検出するために回路上に設けたスイッチの故障検出を行ったりしている。

図５は、特許文献１に記載された絶縁検出装置の構成を示す回路図である。図中、電源３は複数のバッテリＶ１〜Ｖｎが直列接続されており、この電源３は、マイコン１１など低圧系の接地電位７とは絶縁されている。

同図に示すように絶縁検出装置は、両極性のコンデンサ９と、接地電位７とは絶縁された電源３の正極をコンデンサ９の一端に接続するための第１スイッチＳ１と、電源３の負極をコンデンサ９の他端に接続するための第２スイッチＳ２とを備えている。

マイコン１１は、入力ポートＡ／Ｄに供給された電圧をアナログ／デジタル変換して検出する電圧検出機能を有する。また、絶縁検出装置は、コンデンサ９の一端を入力ポートＡ／Ｄに接続するための第３スイッチＳ３と、コンデンサ９の他端を接地電位７に接続するための第４スイッチＳ４とを備えている。

第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との間から第２スイッチＳ２と第４スイッチＳ４との間には、第１ダイオードＤ１、第１抵抗Ｒ１及びコンデンサ９が順次直列に接続されている。第１抵抗Ｒ１とコンデンサ９との間から第１スイッチＳ１と第３スイッチＳ３との間には、第２ダイオードＤ２及び第２抵抗Ｒ２が順次直列に接続されている。すなわち、第１ダイオードＤ１及び第１抵抗Ｒ１と、第２ダイオードＤ２及び第２抵抗Ｒ２とは並列に接続されている。

第３スイッチＳ３の入力ポートＡ／Ｄ側と接地電位７との間には第３抵抗Ｒ３および、第４スイッチＳ４の接地電位７側と接地電位７間には第４抵抗Ｒ４と、を備えている。

また、上述した第１〜第４スイッチＳ１〜Ｓ４は例えば光ＭＯＳＦＥＴが用いられ、電源３と絶縁しつつマイコン１１によって制御できるようになっている。

また、第２ダイオードＤ２と第２抵抗Ｒ２との間の部位から接地電位部７に、第５スイッチＳ５、そして第２抵抗Ｒ２よりも抵抗が低い第５抵抗Ｒ５が順次直列に接続されている。

上述の構成を有する絶縁検出装置のスイッチの故障検出動作を説明する。まず、第１スイッチＳ１については、他のスイッチを遮断した状態で第２スイッチＳ２を例えば第１閉路時間Ｔ１の間、閉路する。第１スイッチＳ１が故障などにより閉路状態または短絡状態になっているといった異常があると、電源３にコンデンサ９を直列に接続する回路が形成された状態となり、第１閉路時間Ｔ１の間、コンデンサ９への充電が行われ、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。したがって、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を閉路し、マイコン１１がＡ／Ｄポートを介してコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣを読み込むと、第１スイッチＳ１の異常によりコンデンサ９への充電が行われたため、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧がマイコン１１で検出される。コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧が検出されたことにより、マイコン１１は、第１スイッチＳ１が異常であると判断する。

次に、第２スイッチＳ２については、他のスイッチを遮断した状態で第１スイッチＳ１を例えば第１閉路時間Ｔ１の間、閉路する。第２スイッチＳ２が故障などにより閉路状態または短絡状態になっているといった異常があると、電源３にコンデンサ９を直列に接続する回路が形成された状態となり、第１閉路時間Ｔ１の間、コンデンサ９への充電が行われ、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。したがって、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４を閉路し、マイコン１１がＡ／Ｄポートを介してコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣを読み込むと、第２スイッチＳ２の異常によりコンデンサ９への充電が行われたため、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧がマイコン１１で検出される。コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧が検出されたことにより、マイコン１１は、第２スイッチＳ２が異常であると判断する。

次に、第３スイッチＳ３については、他のスイッチを遮断した状態で第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を例えば第１の設定時間である第１閉路時間Ｔ１の間、閉路する。つまり、電源３にコンデンサ９を直列に接続する回路を形成し、第１閉路時間Ｔ１の間、コンデンサ９への充電を行う。これにより、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。第１閉路時間Ｔ１経過後、さらに第１閉路時間Ｔ１よりも短い所定時間ｔｗ１経過して第３スイッチＳ３の異常を検出するため、第３スイッチＳ３を遮断した状態で第４スイッチＳ４を閉路する。第３スイッチＳ３が故障などにより閉路状態または短絡状態になっているといった異常があると、コンデンサ９の両端子間の電圧を検出するマイコン１１が接続された回路を形成した状態となると共に、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、そして第４抵抗Ｒ４を含むコンデンサ９からの放電回路を形成した状態となる。したがって、マイコン１１がＡ／Ｄポートを介してコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣを読み込むと、第３スイッチＳ３の異常によりマイコン１１のＡ／Ｄポートにコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが印加されるため、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧がマイコン１１で検出される。コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧が検出されたことにより、マイコン１１は、第３スイッチＳ３が異常であると判断する。

次に、第４スイッチＳ４については、他のスイッチを遮断した状態で第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２を例えば第１の設定時間である第１閉路時間Ｔ１の間、閉路する。つまり、電源３にコンデンサ９を直列に接続する回路を形成し、第１閉路時間Ｔ１の間、コンデンサ９への充電を行う。これにより、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが上昇する。第１閉路時間Ｔ１経過後、さらに第１閉路時間Ｔ１よりも短い所定時間ｔｗ１経過して第４スイッチＳ４の異常を検出するため、第４スイッチＳ４を遮断した状態で第３スイッチＳ３を閉路する。第４スイッチＳ４が故障などにより閉路状態または短絡状態になっているといった異常があると、コンデンサ９の両端子間の電圧を検出するマイコン１１が接続された回路を形成した状態となると共に、第２抵抗Ｒ２、第３抵抗Ｒ３、そして第４抵抗Ｒ４を含むコンデンサ９からの放電回路を形成した状態となる。したがって、マイコン１１がＡ／Ｄポートを介してコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣを読み込むと、第４スイッチＳ４の異常によりマイコン１１のＡ／Ｄポートにコンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣが印加されるため、コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧がマイコン１１で検出される。コンデンサ９の両端子間の電圧ＶＣに相当する電圧が検出されたことにより、マイコン１１は、第４スイッチＳ４が異常であると判断する。

上述した各スイッチ毎の故障検出動作や絶縁抵抗計測のための電圧検出動作の後には、第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４が閉路された状態で第５スイッチＳ５を閉路して第２抵抗Ｒ２をバイパスさせてコンデンサ９の電荷を放電する。

第５スイッチＳ５の故障検出は、例えば、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とを第１閉路時間Ｔ１の間閉路する。第５スイッチＳ５が故障などにより閉路状態または短絡状態になっていると、コンデンサ９に充電された電荷がすぐに第５スイッチＳ５経由で放電されてしまうために、コンデンサ９の両端子間の電圧が上がらない。マイコン１１では、検出したコンデンサ９の両端子間の電圧が所定の電圧以下であった場合には第５スイッチＳ５が異常であると判断する。
特開２００４−１７０１４６号公報

上述した従来の絶縁検出装置において、各スイッチの故障検出動作を行っている間は、回路が電源３による高電圧に晒されることになる。したがって、故障発生を想定して回路部品の大型化、高定格部品による回路設計を行う必要があった。

また、上述した従来の絶縁検出装置において使用する抵抗は、スイッチ故障発生時に２次故障を誘発しないようにするために高定格の不燃性外装品となる大型リード抵抗を選定しなければならなかった。不燃性外装のリード抵抗は構造的に精度が良い物を作成できないため、回路の小型化やコストダウンが困難なことに加えて電圧の高精度な検出が困難という問題もあった。

さらに、通常、電源３の電圧は数百ボルトであるのに対して電圧検出機能を有するマイコン１１の入力は最大数ボルト程度であるため、分圧回路やマイコン１１の入力に保護回路を設けたとしても、スイッチ故障時にその保護回路が破壊されるほどのストレスが加わった場合、マイコン１１の破壊による全機能停止に至る可能性がある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、直流電源の電圧を直列に接続するためのフライングキャパシタを用いて絶縁状態を検出する絶縁検出装置において、回路の小型化やコストダウンが行えるとともに高精度に電圧検出が行え、さらに全機能停止になるようなことが発生しない絶縁検出装置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に記載の発明は、接地電位から絶縁された直流電源と、前記直流電源からの電荷を蓄積するフライングキャパシタと、前記フライングキャパシタの一端と前記直流電源の正極との間に設けられる第１入力手段および前記フライングキャパシタの他端と前記直流電源の負極との間に設けられる第２入力手段により構成される入力手段と、前記フライングキャパシタの両端電圧を分圧する分圧手段と、前記接地電位と接続され、前記分圧手段によって分圧された前記フライングキャパシタの両端電圧を検出する電圧検出手段と、前記フライングキャパシタの一端と前記電圧検出手段との間に設けられる第１出力手段および前記フライングキャパシタの他端と前記接地電位との間に設けられる第２出力手段により構成される出力手段と、を備えた絶縁検出装置において、前記入力手段に、所定以上の電流が流れないようにする電流制限手段を備えるとともに、前記直流電源の一方の極と前記一方の極の前記入力手段との間の地絡抵抗が短絡した状態で、前記直流電源の他方の極の前記入力手段と前記他方の極の前記出力手段が同時に導通されて形成される閉回路上に、前記電圧検出手段および前記分圧手段に所定の電圧以上印加されないように保護する保護手段を備えた、ことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記分圧手段が、前記電圧検出手段と前記接地電位との間に設けられた第１抵抗と、前記第２出力手段と前記接地電位との間に設けられた第２抵抗と、を備え、前記第１抵抗と前記第２抵抗とは、前記接地電位側で互いに接続されており、前記保護手段が、前記電圧検出手段と前記接地電位との間に設けられるとともに、前記第１抵抗と並列に接続されている第１ツェナダイオードと、前記第２出力手段と前記接地電位との間に設けられているとともに、前記第２抵抗と並列に接続されている第２ツェナダイオードと、を備え、前記第１ツェナダイオードは、前記接地電位から前記電圧検出手段に向かって順方向に接続され、前記第２ツェナダイオードは、前記第２出力手段側から前記接地電位に向かって順方向に接続されて、前記第１ツェナダイオードと前記第２ツェナダイオードとが直列に接続されている、ことを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記電流制限手段が、破片の飛散防止のためのケースで覆われていることを特徴としている。

以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、接地電位から絶縁された直流電源と、直流電源からの電荷を蓄積するフライングキャパシタと、フライングキャパシタの一端と直流電源の正極との間に設けられる第１入力手段およびフライングキャパシタの他端と直流電源の負極との間に設けられる第２入力手段により構成される入力手段と、フライングキャパシタの両端電圧を分圧する分圧手段と、接地電位と接続され、分圧手段によって分圧されたフライングキャパシタの両端電圧を検出する電圧検出手段と、フライングキャパシタの一端と電圧検出手段との間に設けられる第１出力手段およびフライングキャパシタの他端と接地電位との間に設けられる第２出力手段により構成される出力手段と、を備えた絶縁検出装置において、入力手段に、所定以上の電流が流れないようにする電流制限手段を備えるとともに、直流電源の一方の極と一方の極の入力手段との間の地絡抵抗が短絡した状態で、直流電源の他方の極の入力手段と他方の極の出力手段が同時に導通されて形成される閉回路上に、電圧検出手段および分圧手段に所定の電圧以上印加されないように保護する保護手段を備えたので、電圧検出手段に所定以上の電圧が印加されることが無くなるので電圧検出手段を構成するマイコンなどが破壊されることが無くなる。また、保護手段によって少なくとも分圧手段を構成する素子は、不燃性外装品のリード抵抗を用いる必要がなくなるので、電圧検出精度向上や部品の小型化によるコストダウンを図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、分圧手段が、電圧検出手段と接地電位との間に設けられた第１抵抗と、第２出力手段と接地電位との間に設けられた第２抵抗と、を備え、第１抵抗と第２抵抗とは、接地電位側で互いに接続されており、保護手段が、電圧検出手段と接地電位との間に設けられるとともに、第１抵抗と並列に接続されている第１ツェナダイオードと、第２出力手段と接地電位との間に設けられているとともに、第２抵抗と並列に接続されている第２ツェナダイオードと、を備え、第１ツェナダイオードは、接地電位から電圧検出手段に向かって順方向に接続され、第２ツェナダイオードは、第２出力手段側から接地電位に向かって順方向に接続されて、第１ツェナダイオードと第２ツェナダイオードとが直列に接続されているので、電圧検出手段に印加される上限の所定の電圧をツェナダイオードのツェナ電圧（降伏電圧）で定めて、ツェナ電圧以上の電圧が印加されることが無くなるので電圧検出手段を構成するマイコンなどが破壊されることが無くなることに加えて、ツェナダイオードによって少なくとも分圧手段を構成する抵抗は、不燃性外装品のリード抵抗を用いる必要がなくなるので、電圧検出精度向上や部品の小型化によるコストダウンを図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、電流制限手段が、破片の飛散防止のためのケースで覆われているので、電流制限手段が、定格以上の高電圧により破壊しても破片の飛散防止や破裂音の軽減ができる。

以下、本発明の絶縁検出装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る絶縁検出装置の一実施の形態を示す回路図である。直流電源としての高圧電源Ｖは、Ｎ個のバッテリが直列接続され、マイコン１０など低圧系の接地電位Ｇとは絶縁されている。

同図に示すように絶縁検出装置は、コンデンサＣ２と、マイコン１０と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第３スイッチＳＷ３と、第４スイッチＳＷ４と、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２と、第１ツェナダイオードＺＤ１と、第２ツェナダイオードＺＤ２と、マイコン保護回路１１と、抵抗切替回路１２と、リセット回路１３と、入力保護回路１４とを備えている。

コンデンサＣ２は、両極性のコンデンサであり、フライングキャパシタ方式で高圧電源Ｖの電圧を検出するためのフライングキャパシタとなっている。

電圧検出手段としてのマイコン１０は、メモリを内蔵し、入力端子Ａ／Ｄに供給された電圧をアナログ／デジタル変換して検出する電圧検出機能および電圧検出機能が検出した電圧から所定の算出式および換算ＭＡＰにより地絡抵抗を算出する地絡抵抗算出機能および電圧検出機能時に各スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御機能および各スイッチの故障判定機能を備える。

第１スイッチＳＷ１は、接地電位Ｇとは絶縁された高圧電源Ｖの正極をコンデンサＣ２の一端に接続するためのスイッチであり、第２スイッチＳＷ２は、高圧電源Ｖの負極をコンデンサＣ２の他端に接続するためのスイッチである。すなわち、第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２は入力手段を構成している。

第３スイッチＳＷ３は、コンデンサＣ２の一端を入力端子Ａ／Ｄに接続するためのスイッチであり、第４のスイッチＳＷ４は、コンデンサＣ２の他端を接地電位Ｇに接続するためのスイッチである。すなわち、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４は出力手段を構成している。

上述した第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば光ＭＯＳＦＥＴが用いられ、高圧電源Ｖと絶縁しつつマイコン１０によって制御できるようになっている。

第１抵抗Ｒ１は、第３スイッチＳＷ３の入力端子Ａ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられ、第２抵抗Ｒ２は、第４スイッチＳＷ４の接地電位Ｇ側と接地電位Ｇとの間に設けられている。第１抵抗Ｒ１と第２抵抗Ｒ２は、コンデンサＣ２の電圧をマイコン１０が検出する際に、マイコン１０で処理可能な電圧に変換するための分圧手段を構成している。

第１ツェナダイオードＺＤ１は、第３スイッチＳＷ３の入力端子Ａ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられ、接地電位Ｇから第３スイッチＳＷ３に向かって順方向に接続されている。第２ツェナダイオードＺＤ２は、第４スイッチＳＷ４の接地電位Ｇ側と接地電位Ｇとの間に設けられ、第４スイッチＳＷ４から接地電位Ｇに向かって順方向に接続されている。また、第１ツェナダイオードＺＤ１は第１抵抗Ｒ１と、第２ツェナダイオードＺＤ２は第２抵抗Ｒ２とそれぞれ並列に接続されている。第１ツェナダイオードＺＤ１と第２ツェナダイオードＺＤ２は、マイコン保護回路１１の入力をツェナダイオードのツェナ電圧以上となることを防止する。すなわち、マイコン１０に所定以上の電圧が印加されないように保護する保護手段を構成している。

マイコン保護回路１１は、保護抵抗Ｒｐ１と、クランプダイオードＤｃ１およびＤｃ２と、コンデンサＣ３とから構成されている。マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄには、マイコン保護回路１１を介して電圧が供給される。マイコン保護回路１１は、マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄに過電流が流れることを防止するとともに、マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄにマイコン１０に損傷を与えるような過剰な正電位や負電位が印加されるのを防止している。

抵抗切替回路１２は、第１ダイオードＤ１と、第１切替抵抗Ｒｃ１と、第２ダイオードＤ２と、第２切替抵抗Ｒｃ２と、から構成され、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとコンデンサＣ２との間に設けられている。

第１ダイオードＤ１は、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインからコンデンサＣ２に向かって順方向となるように接続されている。第１切替抵抗Ｒｃ１は、第１ダイオードＤ１とコンデンサＣ２との間に第１ダイオードＤ１と直列に接続されている。

第２ダイオードＤ２は、コンデンサＣ２から第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインに向かって順方向となるように接続されている。すなわち、第１ダイオードＤ１と逆方向に接続されている。第２切替抵抗Ｒｃ２は、第２ダイオードＤ２と第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとの間に第２ダイオードＤ２と直列に接続されている。

抵抗切替回路１２は、第１ダイオードＤ１と第１切替抵抗Ｒｃ１を直列に接続した回路と、第２ダイオードＤ２と第２切替抵抗Ｒｃ２を直列に接続した回路とが並列に接続されて構成されている。

つまり、第１および第２ダイオードＤ１およびＤ２は、第１および第２切替抵抗Ｒｃ１およびＲｃ２のうちコンデンサＣ２の極性方向に対応する一つを選択し、選択した一つを第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとコンデンサＣ２との間を電気的に接続させる。

リセット回路１３は、リセットスイッチＳＷ５と、放電抵抗Ｒｄｃとから構成されている。リセットスイッチＳＷ５は、マイコン１０から制御され、リセットスイッチＳＷ５を閉制御すると、コンデンサＣ２に蓄積された電荷が速やかに放電することができる。

また、放電抵抗Ｒｄｃは、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第２切替抵抗Ｒｃ２よりも低い抵抗値に設定されている。

入力保護回路１４は、制限抵抗Ｒａ１，Ｒａ２と、コンデンサＣ１とから構成されている。第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２には、入力保護回路１４を介して高圧電源Ｖの電圧が印加される。入力保護回路１４は、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２に過電流が流れることを防止している。すなわち、入力保護回路１４は、所定以上の電流が流れないようにする電流制限手段を構成している。

次に、上述の構成を有する本発明の絶縁検出装置について、スイッチ故障時の回路動作を図２を参照しながら説明する。

図２は、図１の回路において、高圧電源Ｖを４００Ｖ、第１ツェナダイオードＺＤ１および第２ツェナダイオードＺＤ２のツェナ電圧を４７Ｖ、マイコン１０の最大検出電圧を５Ｖに設定し、高圧電源Ｖの負極側地絡抵抗が０Ωかつ第１スイッチＳＷ１がショート故障を起こしていて、第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４を閉制御した場合の説明図である。すなわち、ツェナダイオードのツェナ電圧が、電圧検出手段が検出する最大電圧よりも高く、かつ、入力手段、出力手段および分圧手段に印加される最大電圧以下となっている。

この場合、図２のＡ点は第１ツェナダイオードＺＤ１の効果によりツェナ電圧４７Ｖに制限される。そして高圧電源ＶとＡ点間（Ａ−Ｂ間）に４００Ｖ−４７Ｖ＝３５３Ｖが加わることとなる。したがって、マイコン保護回路１１を構成する素子は最大定格が４７Ｖ以上あればよい。また、３５３Ｖのエネルギーが集中する制限抵抗Ｒａ１の定格が３５３Ｖ未満であった場合は制限抵抗Ｒａ１のみがオープン故障となり、高圧電源Ｖから接続が遮断されるので、他の回路素子はすでに故障している第１スイッチＳＷ１を除いて故障とならない。

また、部品追加無く制限抵抗Ｒａ１も含め故障した第１スイッチＳＷ１以外を破壊させたくない場合は、制限抵抗Ｒａ１のみ定格を上げた抵抗（つまり３５３Ｖかかっても故障しない抵抗）を用いればよい。

また、制限抵抗Ｒａ１の定格を上げない場合は、上述のとおり制限抵抗Ｒａ１が破壊することにより、ヒューズ的に絶縁検出装置の入力で回路を遮断することができる。また、破壊する部品が制限抵抗Ｒａ１に限定できるため、制限抵抗Ｒａ１を図３に示すようにケースＲａＣなどで囲むことで制限抵抗Ｒａ１の破壊・破裂等に伴う音の軽減や破片の飛散を防止することができる。

また、過大な電圧が印加されている場合は、第１ツェナダイオードＺＤ１の影響により通電電流が増加するために図４に示すように制限抵抗Ｒａ１の前段にヒューズＦｕを挿入することで制限抵抗Ｒａ１の定格を上げずに絶縁検出装置の保護が可能となる。

また、制限抵抗Ｒａ１に直列にＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを接続することにより制限抵抗Ｒａ１の温度上昇に伴って通電電流を制限することができるため、制限抵抗Ｒａ１を含めて全部品の故障を防止または故障状態を軽減することができる。

なお、制限抵抗Ｒａ２に対しても制限抵抗Ｒａ１と同様の対策を行うことで制限抵抗Ｒａ２の故障または破壊時の破片の飛散の防止等を図ることができる。

以上の絶縁検出装置によれば、フライングキャパシタであるコンデンサＣ２に蓄えられた電荷の電圧を検出するマイコン１０で検出可能な電圧に分圧する第１抵抗Ｒ１に並列に第１ツェナダイオードＺＤ１を接続し、マイコン１０の入力に第１ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧以上の電圧が印加されないようにしたので、例えば、高圧電源ＶとコンデンサＣ２を接続する第１スイッチＳＷ１がショート故障をしてもマイコン１０が破壊されることによる絶縁検出装置の全機能が停止することが無くなる。

また、第１ツェナダイオードＺＤ１を設けたことによって、例えば第１スイッチＳＷ１がショート故障をしたとしても、高圧電源Ｖの高電圧は絶縁検出装置の入力に設けられた制限抵抗Ｒａ１にのみかかるので、他の電子部品の小型化が可能になる。特に制限抵抗Ｒａ１以外の抵抗は不燃性外装のリード抵抗でない高精度の抵抗を用いることが可能になるので高精度な電圧検出が可能となる。

また、第１ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧をマイコン１０のＡ／Ｄポートに入力できる最大電圧よりも高く、かつ、第１抵抗Ｒ１に印加される最大電圧以下であるので、第１ツェナダイオードＺＤ１の漏れ電流による電圧検出精度の低下を回避しつつマイコン１０を保護することができる。

なお、上述した実施形態では、第１スイッチＳＷ１がショート故障した場合について説明したが、第２スイッチＳＷ２がショート故障した場合も同様に第２ツェナダイオードＺＤ２の効果によって第２抵抗Ｒ２にはツェナ電圧以下の電圧しか印加されない。よって、マイコン１０が破壊されることによる絶縁検出装置の全機能が停止することは無くなる。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の絶縁検出装置の一実施の形態を示す回路図である。 図１に示された絶縁検出装置における第１スイッチがショート故障をした場合の説明図である。 制限抵抗をケースで囲んだ場合の回路図である。 制限抵抗にヒューズを設けた場合の回路図である。 従来の絶縁検出装置の回路図である。

符号の説明

Ｖ 高圧電源（直流電源）
Ｃ２ コンデンサ（フライングキャパシタ）
ＳＷ１ 第１スイッチ（入力手段）
ＳＷ２ 第２スイッチ（入力手段）
ＳＷ３ 第３スイッチ（出力手段）
ＳＷ４ 第４スイッチ（出力手段）
Ｒ１ 第１抵抗（分圧手段）
Ｒ２ 第２抵抗（分圧手段）
ＺＤ１ ツェナダイオード（保護手段）
ＺＤ２ ツェナダイオード（保護手段）
Ｒａ１ 制限抵抗（電流制限手段）
Ｒａ２ 制限抵抗（電流制限手段）
ＲａＣ ケース
１０ マイコン（電圧検出手段）

Claims (3)

1. 接地電位から絶縁された直流電源と、
   前記直流電源からの電荷を蓄積するフライングキャパシタと、
   前記フライングキャパシタの一端と前記直流電源の正極との間に設けられる第１入力手段および前記フライングキャパシタの他端と前記直流電源の負極との間に設けられる第２入力手段により構成される入力手段と、
   前記フライングキャパシタの両端電圧を分圧する分圧手段と、
   前記接地電位と接続され、前記分圧手段によって分圧された前記フライングキャパシタの両端電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記フライングキャパシタの一端と前記電圧検出手段との間に設けられる第１出力手段および前記フライングキャパシタの他端と前記接地電位との間に設けられる第２出力手段により構成される出力手段と、
   を備えた絶縁検出装置において、
   前記入力手段に、所定以上の電流が流れないようにする電流制限手段を備えるとともに、
   前記直流電源の一方の極と前記一方の極の前記入力手段との間の地絡抵抗が短絡した状態で、前記直流電源の他方の極の前記入力手段と前記他方の極の前記出力手段が同時に導通されて形成される閉回路上に、前記電圧検出手段および前記分圧手段に所定の電圧以上印加されないように保護する保護手段を備えた、
   ことを特徴とする絶縁検出装置。
2. 前記分圧手段が、前記電圧検出手段と前記接地電位との間に設けられた第１抵抗と、前記第２出力手段と前記接地電位との間に設けられた第２抵抗と、を備え、前記第１抵抗と前記第２抵抗とは、前記接地電位側で互いに接続されており、
   前記保護手段が、前記電圧検出手段と前記接地電位との間に設けられるとともに、前記第１抵抗と並列に接続されている第１ツェナダイオードと、前記第２出力手段と前記接地電位との間に設けられているとともに、前記第２抵抗と並列に接続されている第２ツェナダイオードと、を備え、
   前記第１ツェナダイオードは、前記接地電位から前記電圧検出手段に向かって順方向に接続され、前記第２ツェナダイオードは、前記第２出力手段側から前記接地電位に向かって順方向に接続されて、前記第１ツェナダイオードと前記第２ツェナダイオードとが直列に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁検出装置。
3. 前記電流制限手段が、破片の飛散防止のためのケースで覆われていることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁検出装置。

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