JP4978970B2 - 非接地回路の絶縁性検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の接地電位部から絶縁して配置された非接地回路と、車両の接地電位部間の絶縁レベルを検出する非接地回路の絶縁性検出装置に関する。

高電圧を出力する直流電源を備えたバッテリ駆動車両、ハイブリッド車両、燃料電池車両等の車両においては、該直流電源及び該直流電源と接続される回路を車体の接地電位部から絶縁して非接地回路とするのが一般的である。

そして、このようにして、車両の接地電位部から絶縁して配置された非接地回路と、車両の接地電位部との間の絶縁性の劣化や地絡（非接地回路と車両の接地電位部間が短絡して、非接地回路と車両の接地電位部間の抵抗が０Ω近くまで低下した状態）を検出するための構成として、図８に示した構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８に示した構成では、車両に搭載された高圧の直流電源１００の正側の配線が、スイッチング素子１１１と抵抗１１２とコンデンサ１１３からなる直列回路１１０を介して車両の接地電位部ＢＥと接続されている。そして、スイッチング素子１１１を導通状態としたときのコンデンサ１１３の正側の測定点１２０の電位の変化に基いて、直流電源１００を含む非接地回路と接地電位部ＢＥ間の絶縁性を検出している。

ここで、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の抵抗１３０が高く、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の絶縁性が保たれているときは、スイッチング素子１１１を導通状態としても、直流電源１００からコンデンサ１１３への電流Ｉ₅₀がほとんど流れないため、測定点１２０の電位の上昇は微小なものとなる。

それに対して、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の絶縁性の劣化や、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の地絡が生じて、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の抵抗１３０が低くなったときには、直流電流１００からコンデンサ１１３に供給される電流Ｉ₅₀が大きくなって、コンデンサ１１３が急速に充電される。そのため、測定点１２０の電位が急激に上昇する。そこで、スイッチング素子１１１を遮断状態から導通状態に切換えたときの測定点１２０の電位の上昇度合いから、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の絶縁性を検知することができる。

しかし、直流高圧電源１００の出力端子と接地電位部ＢＥ間には、一般に、ノイズ対策のために、いわゆるＹコンデンサ１０１，１０２が設けられている。そして、スイッチング素子１１１を遮断状態から導通状態に切換えたときに、Ｙコンデンサ１０１に充電されていた電荷による電流Ｉ₅₁がコンデンサ１１３に供給されて、コンデンサ１１３の端子間電圧が上昇する。

このように、図８に示した構成による場合には、Ｙコンデンサ１０１からコンデンサ１１３に供給される電流によっても測定点１２０の電位が上昇するため、非接地回路と接地電位部ＢＥ間の絶縁性を精度良く検知することができないという不都合があった。

本発明は上記背景を鑑みてなされたものであり、車両に搭載された非接地回路と接地電位部間の絶縁性を精度良く検知することができる非接地回路の絶縁性検出装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、直流電源と該直流電源の正極と接続された正側配線及び該直流電源の負極と接続された負側配線とを有して、車両の接地電位部から絶縁して車両に配置された非接地回路と、該接地電位部との間の絶縁レベルを検出する非接地回路の絶縁性検出装置に関する。

そして、一端が前記正側配線に接続されて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁性を維持するための絶縁基準値よりも高い抵抗を有する第１の抵抗と、一端が前記負側配線に接続されて、前記絶縁基準値よりも高い抵抗を有する第２の抵抗と、前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端間に接続された第３の抵抗と、前記第１の抵抗と前記第３の抵抗との接続部と、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部のうちの何れか一方を、車両の接地電位部に接続する接地配線と、前記第３の抵抗の端子間電圧に応じて変化する電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルを検出する絶縁レベル検出手段とを備えたことを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記第１の抵抗及び前記第２の抵抗は、前記絶縁基準値よりも高い抵抗を有しているため、前記第１の抵抗の前記直流電源の正極と接続されていない側の端子又は前記第２の抵抗の前記直流電源の負極と接続されていない側の端子を、前記接地配線により車両の接地電位部と接続しても、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルは前記絶縁基準値以上に維持される。そして、前記第３の抵抗の端子間電圧は、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルが低下していなければ、前記直流電源の出力電圧を前記第１の抵抗と前記第２の抵抗と前記第３の抵抗とにより分圧した電圧となるが、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルが低下すると、詳細は後述するが、前記第１の抵抗における電圧降下や前記第２の抵抗における電圧降下が変化して、前記第３の抵抗の端子間電圧も変化する。そのため、Ｙコンデンサ等の他の要素の影響を受けることない簡易な構成によって、前記絶縁レベル検出手段により、前記第３の抵抗の端子間電圧に応じて変化する電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルを精度良く検出することができる。

また、前記接地配線は、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部を、車両の接地電位部に接続し、前記絶縁レベル検出手段は、車両の接地電位部を基準とした前記電圧参照値が、所定の負側地絡判定値以上となったときに、前記負側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記負側配線と車両の接地電位部間で地絡が生じると、前記第２の抵抗の端子間電圧がほぼゼロとなり、それまで第２の抵抗で生じていた電圧降下分がなくなるので、前記第３の抵抗の端子間電圧が上昇して前記電圧参照値が増加する。そのため、前記絶縁レベル検出手段は、前記電圧参照値が前記負側地絡判定値以上となったときに、前記負側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することができる。

また、前記接地配線は、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部を、車両の接地電位部に接続し、
前記絶縁レベル検出手段は、車両の接地電位部を基準とした前記電圧参照値が、所定の正側地絡判定値以下となったときに、前記正側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記正側配線と車両の接地電位部間で地絡が生じると、前記第１の抵抗及び前記第３の抵抗からなる直列回路の端子間電圧がほぼゼロとなる。その結果、前記第３の抵抗の端子間電圧もほぼゼロになって前記電圧参照値が減少する。そのため、絶縁レベル検出手段は、前記電圧参照値が前記正側地絡判定値以下となったときに、前記正側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することができる。

また、第４の抵抗とスイッチング素子とを直列に接続して構成され、前記第１の抵抗又は前記第２の抵抗と並列に接続された抵抗切換回路を備え、前記絶縁レベル検出手段は、前記スイッチング素子を導通状態としたときの前記電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡の有無を判断すると共に、前記スイッチング素子を遮断状態としたときの前記電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡の有無を判断することを特徴とする。

かかる本発明において、詳細は後述するが、前記正側配線と車両の接地電位部間の地絡と、負側配線と車両の接地電位部間の地絡が同時に生じている場合に、前記正側配線の地絡と前記負側配線の地絡における絶縁レベルによっては、このように地絡が生じているときと地絡が生じていないときとで、前記電圧参照値の差異が生じない場合がある。そして、この場合には、前記正側配線及び前記負側配線と接地電位部間の短絡を検知することができない。そこで、前記絶縁レベル検出手段は、前記抵抗切換回路により前記スイッチング素子を導通状態と遮断状態に切換えて、前記正側配線又は前記負側配線と車両の接地電位部間の抵抗を変化させたときの前記電圧参照値に基いて、前記非接地回路と前記車両の接地電位部間の地絡の有無を判断する。これにより、前記正側配線と車両の接地電位部間及び前記負側配線と車両の接地電位部間の地絡が同時に生じている場合であっても、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡の有無を判断することができる。

また、前記非接地回路は、モータと、該モータと前記直流電源間に接続されて該モータに多相の駆動電圧を供給するインバータとを有し、前記第１の抵抗の抵抗値と前記第２の抵抗の抵抗値が異なる値に設定され、前記第３の抵抗と並列に接続された平滑用コンデンサを備えて、前記絶縁レベル検出手段は、前記電圧参照値に基いて、前記インバータと前記モータ間の配線と車両の接地電位部との間の地絡の有無を判断することを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記インバータと前記モータ間の配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じると、前記インバータによるスイッチングのタイミングに応じて、該接地電位部を経由して前記多相の駆動電圧が前記正側配線又は前記負側配線に重畳する状態となる。そして、このように重畳した駆動電圧は、前記平滑用コンデンサにより平滑化されるが、前記第１の抵抗の抵抗値と前記第２の抵抗の抵抗値が異なる値に設定されているため、該駆動電圧を平滑化した電圧はゼロにはならず、前記平滑用コンデンサの端子間電圧は、前記直流電源の出力電圧を前記第１の抵抗と前記第２の抵抗と前記第３の抵抗により分圧した電圧に、該平滑化された電圧が重畳したものとなる。

そのため、前記インバータと前記モータ間の配線と車両の接地電位部間の短絡が生じると、それに応じて前記第３の抵抗の端子間電圧が変化し、前記電圧参照値も変化する。そのため、前記絶縁レベル検出手段は、前記電圧参照値に基いて前記インバータと前記モータ間の配線と車両の接地電位部との間の地絡の有無を検出することができる。

また、前記電圧参照値は、前記第３の抵抗の端子間電圧を前記直流電源の出力電圧で除した値であることを特徴とする。

かかる本発明によれば、詳細は後述するが、前記電圧参照値を前記第３の抵抗の端子間電圧を前記直流電圧の出力電圧で除した値とすることにより、前記直流電圧の変動による影響を排除して、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルを検出することができる。

また、前記絶縁レベル検出手段は、前記第３の抵抗の端子間電圧を入力する入力回路を有して、該入力回路への入力電圧に基いて前記電圧参照値を取得し、前記第１の抵抗と前記第２の抵抗と前記第３の抵抗の抵抗値が、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡が生じたときに、前記第３の抵抗の端子間電圧が、前記入力回路の許容入力電圧範囲の上限以下となるように設定されていることを特徴とする。

かかる本発明によれば、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡が生じたときに、前記入力回路に許容入力電圧範囲の上限を超える電圧が入力されて、前記入力回路が破損することを防止することができる。

本発明の実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

図１は、本発明の非接地回路の絶縁性検出装置の構成図である。本実施の形態の非接地回路の絶縁性検出装置は、燃料電池スタック等の高電圧Ｖ_m（例えば数百Ｖ）を出力する直流電源１２と、直流電源１２とモータ４０間に接続されて直流電源１２から出力される電圧Ｖ_mを正側のトランジスタＱ₁₁，Ｑ₂₁，Ｑ₃₁及び負側のトランジスタＱ₁₂，Ｑ₂₂，Ｑ₃₂をスイッチングすることにより、モータ４０に３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の駆動電圧を出力するインバータ１１とを有して、接地電位部ＢＥから絶縁して配置された非接地回路１０と、車両の接地電位部ＢＥ間の絶縁性を検出するものであり、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２０の一部として構成されている。

そして、絶縁性検出装置は、差動増幅器２６と、直流電源１２の正極と接続された正側配線（図中ＰＯＧと接続された配線）と差動増幅器２６との間に接続された第１の抵抗２１と、直流電源１２の負極と接続された負側配線（図中ＮＥＧと接続された配線）と差動増幅器２６との間に接続された第２の抵抗２２と、差動増幅器２６の入力端子間に接続された第３の抵抗２３と、第２の抵抗２２と第３の抵抗２３の接続部を車両の接地電位部ＢＥと接続する接地配線と、第３の抵抗２３と並列に接続された平滑用コンデンサ２５と、差動増幅器２６の出力端子と接続されたマイクロコンピュータ３０とにより構成されている。

なお、差動増幅器２６の入力部は、本発明の第３の抵抗２３の端子間電圧を入力する入力回路に相当する。

マイクロコンピュータ３０は、所定の制御用プログラムを実行することにより、非接地回路１０と接地電位部ＢＥ間の絶縁レベルを検出する絶縁レベル検出手段３１として機能する。なお、マイクロコンピュータ３０と差動増幅器２６は、直流電源１２とは別に設けられた出力電圧がＶ_mよりも低いＶ_dである直流電源（図示しない）からの出力電力によって作動する。

ここで、第１の抵抗２１の抵抗値Ｒ1と、第２の抵抗２２の抵抗値Ｒ2は、非接地回路１０の接地電位部ＢＥに対する絶縁抵抗の基準値（例えば、５００Ω／Ｖ以上）以上の絶縁レベルを確保するために、ＭΩレベルに設定されている。ここで、非接地回路１０と接地電位部ＢＥ間の地絡が生じていないときは、差動増幅器２６への入力電圧（＝第３の抵抗２３の端子間電圧）Ｖ_inは、以下の式（１）により近似される。

但し、Ｖ_in：差動増幅器２６への入力電圧、Ｒ1：第１の抵抗２１の抵抗値、Ｒ2：第２の抵抗２２の抵抗値、Ｒ3：第３の抵抗２３の抵抗値、Ｖ_m：直流電源１２の出力電圧。

そして、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは、後述する負側配線の地絡を生じたときに最大となり、このときのＶ_inは、以下の式（２）により近似される。

そのため、上記式（２）によるＶ_inが、差動増幅器２６の許容入力電圧範囲の上限であるＶ_dを超えないように、第１の抵抗２１の抵抗値Ｒ1と第３の抵抗２３の抵抗値Ｒ3が設定されている。そして、絶縁レベル検出手段３１は、差動増幅器２６から出力されるＶ_inの増幅出力Ｖ_refを入力して、Ｖ_inのレベルを認識する。

次に、図２を参照して、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡（以下、負側地絡という）の検出について説明する。図２（ａ）を参照して、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間が抵抗５０により地絡（抵抗５０の抵抗値Ｒt≪第２の抵抗２２の抵抗値Ｒ2）した場合、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは、以下の式（３）により近似される。

但し、Ｒt：非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗値。

上記式（３）から、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗５０の抵抗値Ｒtが小さくなるに従って、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが高くなることがわかる。そして、Ｒt≒０ΩのときはＶ_inは上記式（２）で示した電圧となる。

図２（ｂ）は、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗５０の抵抗値Ｒtと、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inとの関係を、抵抗値Ｒtを横軸とし、入力電圧Ｖ_inを縦軸として示した近似グラフである。絶縁レベル検出手段３１は、図２（ｂ）に示したように、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが、非接地回路１０と接地電位部ＢＥ間の絶縁抵抗の基準値Ｒth_1に対応した電圧Ｖth_1（本発明の負側地絡判定電圧に相当する）以上になったときに、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡が生じていると判断する。

次に、図３を参照して、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡（以下、正側地絡という）の検出について説明する。図３（ａ）を参照して、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間が抵抗５１により地絡（抵抗５１の抵抗値Ｒt≪第１の抵抗２１の抵抗値Ｒ1）した場合、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは、以下の式（４）により表される。

上記式（４）から、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗５１の抵抗値Ｒtが小さくなるに従って、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが低くなることがわかる。そして、抵抗値Ｒt≒０Ωのときに、Ｖ_inは０Ｖとなる。

図３（ｂ）は、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗５１の抵抗値Ｒtと、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inとの関係を、抵抗値Ｒtを横軸とし、入力電圧Ｖ_inを縦軸として示した近似グラフである。絶縁レベル検出手段３１は、図３（ｂ）に示したように、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが、非接地回路１０と接地電位部ＢＥ間の絶縁抵抗の基準値Ｒth_2に対応した電圧Ｖth_2（本発明の正側地絡判定電圧に相当する）以下になったときに、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡が生じていると判断する。

次に、図４及び図５を参照して、非接地回路１０のインバータ１１とモータ４０間の配線と接地電位部ＢＥと間の地絡（以下、３相地絡という）の検出について説明する。図４は、インバータ１１とモータ４０のＷ相間の配線が抵抗５３を介して接地電位部ＢＥに地絡した状態を示している。

図４において、Ｗ相については、インバータ１１のトランジスタＱ₃₁がＯＮ（導通状態）であってトランジスタＱ₃₂がＯＦＦ（遮断状態）であるときに、非接地回路１０の正側配線がトランジスタＱ₃₁を介して接地電位部ＢＥに地絡する。また、インバータ１１のトランジスタＱ₃₂がＯＮであってトランジスタＱ₃₁がＯＦＦであるときに、非接地回路１０の負側配線がトランジスタＱ₃₂を介して接地電位部ＢＥに地絡する。Ｕ相、Ｖ相についも同様である。

図５（ａ）は、Ｒ1＝Ｒ2（≫Ｒ3）、抵抗５３の抵抗値Ｒt≒０Ωであって、平滑用コンデンサ２５の容量Ｃ1が０pFであるときと大（モータ４０に対する駆動電圧を平滑化するために、該駆動電圧の周波数に応じて設定される）であるときの差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inの変化を示したものである。

この場合、平滑用コンデンサ２５の容量Ｃ1が０pFであるときは、トランジスタＱ₃₁がＯＮでトランジスタＱ₃₂がＯＦＦであるときに、非接地回路１０の正側配線がトランジスタＱ₃₁を介して接地電位部ＢＥに地絡し、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが０Ｖとなる。また、トランジスタＱ₃₂がＯＮでトランジスタＱ₃₁がＯＦＦであるときに、非接地回路１０の負側配線がトランジスタＱ₃₂を介して接地電位部ＢＥに地絡し、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが、地絡が生じていないときの電圧Ｖ_typの２倍（Ｖ_tpy×２）となる。

そして、平滑用コンデンサ２５の容量Ｃ1を増大させると、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが電圧Ｖ_typ付近に平滑化されて、インバータ１１とモータ４０間の配線と接地電位部ＢＥとの間で地絡が生じていない場合と同じ状況となる。そのため、絶縁レベル検出手段３１は、インバータ１１とモータ４０間の配線と接地電位部ＢＥとの間で地絡が生じていることを検知することができない。

そこで、第１の抵抗２１の抵抗値Ｒ1と第２の抵抗２２の抵抗値Ｒ2を異なる値に設定することにより、インバータ１１とモータ４０間の配線と接地電位部ＢＥとの間で地絡が生じていることを、該地絡が生じていないときと区別して検出することができる。

図５（ｂ）は、第２の抵抗２２の抵抗値Ｒ2を第１の抵抗２１の抵抗値Ｒ1の３倍の値にしたとき（Ｒ2＝３×Ｒ1）に、抵抗５３の抵抗値Ｒt≒０Ωとなったときの差動増幅器２６への入力出力電圧Ｖ_inの変化を、図５（ａ）と同様に、平滑用コンデンサ２５の容量Ｃ1が０pFであるときと大（モータ４０に対する駆動電圧を平滑化するために、該駆動電圧の周波数に応じて設定される）であるときについて示したものである。

図５（ｂ）において、平滑用コンデンサ２５の容量が０pFであるときは、トランジスタＱ₃₁がＯＮでトランジスタＱ₃₂がＯＦＦであるときに、非接地回路１０の正側配線がトランジスタＱ₃₁を介して接地電位部ＢＥに地絡し、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが０Ｖとなる。また、トランジスタＱ₃₂がＯＮでトランジスタＱ₃₁がＯＦＦであるときに、非接地回路１０の負側配線がトランジスタＱ₃₂を介して接地電位部ＢＥに地絡し、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが、地絡が生じていない通常時の電圧（Ｖ_typ＝Ｒ3／（Ｒ3＋４Ｒ1）≒Ｒ3／４Ｒ1）の４倍（４×Ｖ_typ）となる。

そして、平滑用コンデンサ２５の容量Ｃ1を増大させると、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが定常時の電圧Ｖ_typの２倍（２×Ｖ_typ）となる。そのため、絶縁レベル検出手段３１は、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inが、定常時の電圧Ｖ_typの２倍程度まで上昇したときに、３相地絡が生じたと判断することができる。

次に、図６（ａ）に示したように、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間が抵抗５４を介して地絡すると共に、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間が抵抗５５を介して地絡した状態（以下、両極地絡という）となったときに、ＥＣＵ２０の故障が生じないことについて説明する。

図６（ｂ）を参照して、非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間が地絡すると、ＥＣＵ２０への入力１、入力２が同電位となるため、負側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡の有無に拘わらず、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは０Ｖとなる。

そして、負側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡が生じると、直流電源１２の正極（ＰＯＧ側）から抵抗５４及び抵抗５５を介して負極（ＮＥＧ側）に電流Ｉ₁₀が流れる。このように、両極地絡が生じても、電流Ｉ₁₀はＥＣＵ２０の外の経路を流れるため、ＥＣＵ２０に過電流が流れることはないため、ＥＣＵ２０の故障は生じない。

次に、図７を参照して、両極地絡が生じたときに、地絡の検知が不能となることを回避するための構成について説明する。非接地回路１０の正側配線と接地電位部ＢＥ間の抵抗５４の抵抗値がＲt1であり、非接地回路１０の負側配線と接地電位部ＢＥ間の地絡抵抗５５の抵抗値がＲt2であるときは、差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは以下の式（７）により表される。

但し、（Ｒ1＋Ｒ3）//Ｒt1：（Ｒ1＋Ｒ3）とＲt1の並列接続時の抵抗値、Ｒ2//Ｒt2：Ｒ2とＲt2の並列接続時の抵抗値。

上記式（７）で、例えばＲt1＝Ｒ1＋Ｒ3、Ｒt2＝Ｒ2とすると、以下の式（８）となり、定常時と同じ電圧となるため、絶縁レベル検出手段３１は、両極地絡が生じたことを検出することができない。

このように、Ｒt1＝Ａ×（Ｒ1＋Ｒ3）、Ｒt2＝Ａ×Ｒ2（Ａは変数）であるとき、すなわち、以下の式（９）の関係が成り立つときに、地絡を検知することができない。

そこで、図７に示したように、第１の抵抗２１と並列に、第４の抵抗とスイッチング素子２７とを直列に接続した切替回路を接続することで、両極地絡を検知することが可能となる。スイッチング素子２７をＯＮ(導通状態）としたときの差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inは、以下の式（１０）により表される。

但し、Ｒ1//Ｒ4：Ｒ1とＲ4の並列接続時の抵抗値、（Ｒ1//Ｒ4＋Ｒ3）//Ｒt1：（Ｒ1//Ｒ4＋Ｒ3）とＲt1の並列接続時の抵抗値、Ｒ2//Ｒt2の並列接続時の抵抗値。

上記式（９）では、両極地絡の検知が不可能なＲt1とＲt2との比率が、以下の式（１１）に示したようになり、上記式（９）とは相違する比率となる。

そのため、絶縁レベル検出手段３１は、スイッチング素子２７をＯＮしたときの差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inと、スイッチング素子２７をＯＦＦしたときの差動増幅器２６への入力電圧Ｖ_inとについて、それぞれ地絡を判断することにより、両極地絡が生じたときに、地絡の検知が不能となることを回避することができる。

また、差動増幅器１６への入力電圧Ｖ_inは、直流電源１２の出力電圧Ｖ_mのレベルに応じて変化する。そのため、直流電源１２の出力電圧Ｖ_mの変動の影響により、差動増幅器１６への入力電圧Ｖ_inに基く地絡の検知精度が低下することが考えられる。

そこで、例えば上記式（１）で示したように、作動増幅器２６への入力電圧Ｖ _in は、抵抗値と直流電源１２の出力電圧Ｖ _m とにより表されることから、差動増幅器２６への入力電圧Ｖinを直流電源１２の出力電圧Ｖmで除して、抵抗値のみで算出される電圧参照値Ａtを採用し、この電圧参照値Ａtに基いて地絡を判定することで、出力電圧Ｖmの変動の影響により地絡の検知精度が悪化して地絡の誤検知等が生じることを防止することができる。

なお、本実施の形態では、負側地絡、正側地絡、中点地絡、３相地絡、及び両極地絡の判断を行なったが、少なくともいずれか１つの地絡を検知することによって、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、図１に示したように、第２の抵抗２２と第３の抵抗２３との接続部を車両の接地電位部ＢＥに接続したが、第１の抵抗２１と第３の抵抗２３との接続部を車両の接地電位部ＢＥに接続し、第３の抵抗２３の端子間電圧に基いて、非接地回路１０と接地電位部ＢＥ間の絶縁レベルを検出するようにしてもよい。

本発明の非接地回路の絶縁性検出装置の構成図。 負側地絡検出の説明図。 正側地絡検出の説明図。 ３相地絡検出の説明図。 ３相地絡検出の説明図。 両極地絡が生じた状態の説明図。 両極地絡に対応するための構成図。 従来の絶縁性検出装置の構成図。

符号の説明

１０…非接地回路、１１…インバータ、１２…直流電源、２０…ＥＣＵ、２１…第１の抵抗、２２…第２の抵抗、２３…第３の抵抗、２４…第４の抵抗、２５…平滑用コンデンサ、２６…差動増幅器、２７…スイッチング素子、３０…マイクロコンピュータ、３１…絶縁レベル検出手段

Claims (7)

1. 直流電源と該直流電源の正極と接続された正側配線及び該直流電源の負極と接続された負側配線とを有して、車両の接地電位部から絶縁して車両に配置された非接地回路と、該接地電位部との間の絶縁レベルを検出する非接地回路の絶縁性検出装置であって、
   一端が前記正側配線に接続されて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁性を維持するための絶縁基準値よりも高い抵抗を有する第１の抵抗と、
   一端が前記負側配線に接続されて、前記絶縁基準値よりも高い抵抗を有する第２の抵抗と、
   前記第１の抵抗の他端と前記第２の抵抗の他端間に接続された第３の抵抗と、
   前記第１の抵抗と前記第３の抵抗との接続部と、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部のうちの何れか一方を、車両の接地電位部に接続する接地配線と、
   前記第３の抵抗の端子間電圧に応じて変化する電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の絶縁レベルを検出する絶縁レベル検出手段とを備えたことを特徴とする非接地回路の絶縁性検出装置。
2. 前記接地配線は、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部を、車両の接地電位部に接続し、
   前記絶縁レベル検出手段は、車両の接地電位部を基準とした前記電圧参照値が、所定の負側地絡判定値以上となったときに、前記負側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することを特徴とする請求項１記載の非接地回路の絶縁性検出装置。
3. 前記接地配線は、前記第２の抵抗と前記第３の抵抗との接続部を、車両の接地電位部に接続し、
   前記絶縁レベル検出手段は、車両の接地電位部を基準とした前記電圧参照値が、所定の正側地絡判定値以下となったときに、前記正側配線と車両の接地電位部との間で地絡が生じていると判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の非接地回路の絶縁性検出装置。
4. 第４の抵抗とスイッチング素子とを直列に接続して構成され、前記第１の抵抗又は前記第２の抵抗と並列に接続された抵抗切換回路を備え、
   前記絶縁レベル検出手段は、前記スイッチング素子を導通状態としたときの前記電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡の有無を判断すると共に、前記スイッチング素子を遮断状態としたときの前記電圧参照値に基いて、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡の有無を判断することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項の非接地回路の絶縁性検出装置。
5. 前記非接地回路は、モータと、該モータと前記直流電源間に接続されて該モータに多相の駆動電圧を供給するインバータとを有し、
   前記第１の抵抗の抵抗値と前記第２の抵抗の抵抗値が異なる値に設定され、
   前記第３の抵抗と並列に接続された平滑用コンデンサを備えて、
   前記絶縁レベル検出手段は、前記電圧参照値に基いて、前記インバータと前記モータ間の配線と車両の接地電位部との間の地絡の有無を判断することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載の非接地回路の絶縁性検出装置。
6. 前記電圧参照値は、前記第３の抵抗の端子間電圧を前記直流電源の出力電圧で除した値であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項記載の非接地回路の絶縁性検出装置。
7. 前記絶縁レベル検出手段は、前記第３の抵抗の端子間電圧を入力する入力回路を有して、該入力回路への入力電圧に基いて前記電圧参照値を取得し、
   前記第１の抵抗と前記第２の抵抗と前記第３の抵抗の抵抗値が、前記非接地回路と車両の接地電位部間の地絡が生じたときに、前記第３の抵抗の端子間電圧が、前記入力回路の許容入力電圧範囲の上限以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１から請求項６のうちいずれか１項記載の非接地回路の絶縁性検出装置。

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