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1. WO2020116133 - INSULATION RESISTANCE DETECTION DEVICE

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明 細 書

発明の名称 絶縁抵抗検出装置 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

0005   0006   0007   0008  

図面の簡単な説明

0009  

発明を実施するための形態

0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 絶縁抵抗検出装置

関連出願の相互参照

[0001]
 本出願は、2018年12月3日に出願された日本出願番号2018-226824号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

技術分野

[0002]
 本開示は、絶縁抵抗検出装置に関する。

背景技術

[0003]
 従来、例えば車両において、車両に搭載された電気系統と接地部との間における絶縁抵抗の低下に基づいて、漏電を判定する絶縁抵抗検出装置が知られている(例えば、特許文献1)。この絶縁抵抗検出装置では、電気系統に接続される接続線に対して所定の周波数信号を出力するとともに、その接続線における電圧(波高値)を所定周期で検出し、検出電圧の移動平均値に基づいて絶縁抵抗を検出する。特許文献1の絶縁抵抗検出装置では、前周期までに検出された検出電圧に基づいて有効範囲を設定し、この有効範囲内の検出電圧を用いて移動平均値を算出する。これにより、絶縁抵抗検出の精度向上を図っている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2009-300400号公報

発明の概要

[0005]
 しかし、移動平均値の算出には複数の検出電圧が必要であるため、絶縁抵抗の検出に移動平均値を用いると、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗の検出が可能である反面、絶縁抵抗が収束するまでの期間が長くなる、という問題が生じる。例えば、漏電発生時には、検出電圧は急激に変化した後に、変化後の電圧値で安定するものの、移動平均値は緩やかに変化するため、安定するまでに必要な期間が長期化する。この結果、絶縁抵抗が収束するまでの期間が長くなり、漏電判定が遅れる問題が生じる。早期に絶縁抵抗を収束させて、絶縁抵抗を適切に検出可能な技術が望まれている。
[0006]
 本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁抵抗を適切に検出可能な絶縁抵抗検出装置を提供することにある。
[0007]
 本開示は、直流電源と、前記直流電源に接続されかつ接地部から絶縁された電源経路に一端が接続されたカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの他端に接続された抵抗と、前記抵抗に接続され、前記抵抗に所定の周波数信号を出力する発振部と、を備える電源システムに適用され、前記発振部が前記抵抗に前記周波数信号を出力した場合における前記カップリングコンデンサと前記抵抗との接続点での電圧を所定周期で検出し、検出電圧の移動平均値に基づき、前記接地部と前記電源経路との間における絶縁抵抗を検出し、前記絶縁抵抗が基準値以下である場合に短絡と判定する絶縁抵抗検出装置であって、前記検出電圧が所定値以上変化した場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定するか否かを判定する電圧判定部と、前記電圧判定部により前記検出電圧が変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、前記移動平均値に代えて現時点の前記検出電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する抵抗検出部と、を備える。
[0008]
 移動平均値を用いて絶縁抵抗を検出するため、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗の検出を実施できる。また、接地部と電源経路との間に漏電が発生した場合には、検出電圧が所定値以上変化し、かつその検出電圧が変化後の電圧値で安定状態となる。この場合、移動平均値に代えて現時点の検出電圧に基づいて絶縁抵抗を検出する構成とすることにより、漏電が発生している場合でも早期に絶縁抵抗を収束させることができ、絶縁抵抗を適切に検出することができる。

図面の簡単な説明

[0009]
 本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
[図1] 図1は、車両電源システムの全体構成図であり、
[図2] 図2は、第1実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャートであり、
[図3] 図3は、システム起動時における検出電圧と移動平均値との推移を示すタイムチャートであり、
[図4] 図4は、漏電発生時における検出電圧と移動平均値との推移を示すタイムチャートであり、
[図5] 図5は、第2実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャートであり、
[図6] 図6は、第2実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャートであり、
[図7] 図7は、第3実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャートであり、
[図8] 図8は、第3実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャートであり、
[図9] 図9は、その他の実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャートである。

発明を実施するための形態

[0010]
 (第1実施形態)
 以下、本開示に係る絶縁抵抗検出装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の絶縁抵抗検出装置50は、車両に搭載されている。
[0011]
 図1に示すように、本実施形態の車両電源システム100は、回転電機10と、インバータ20と、コンバータ30と、直流電源40と、絶縁抵抗検出装置50とを備えている。本実施形態において、回転電機10は、星形結線された3相の巻線11を備えている。回転電機10のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機10は、例えば同期機である。
[0012]
 回転電機10は、インバータ20及びコンバータ30を介して、直流電源40に接続されている。本実施形態において、直流電源40は、充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セル42が直列接続されて構成されている。電池セルとして、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。
[0013]
 インバータ20は、U,V,W相それぞれについて、上アームスイッチSIHと下アームスイッチSILとの直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチSIH,SILとして、ユニポーラ素子であってかつSiCのNチャネルMOSFETが用いられている。上アームスイッチSIHは、ボディダイオードとしての上アームダイオードDIHを有し、下アームスイッチSILは、ボディダイオードとしての下アームダイオードDILを有している。
[0014]
 インバータ20は、回転電機10及びコンバータ30に接続されている。具体的には、各相において、上アームスイッチSIHのソースと下アームスイッチSILのドレインとの接続点には、回転電機10の巻線11の第1端が接続されている。各相の巻線11の第2端は、中性点で接続されている。
[0015]
 コンバータ30は、直流電源40の電源電圧Vbatを昇圧させて、インバータ20に出力する昇圧型のDC-DCコンバータである。コンバータ30は、上アーム変圧スイッチSCHと下アーム変圧スイッチSCLとの直列接続体31と、平滑リアクトル32とを備えている。本実施形態では、各変圧スイッチSCH,SCLとして、ユニポーラ素子であってかつSiCのNチャネルMOSFETが用いられている。上アーム変圧スイッチSCHは、ボディダイオードとしての上アーム変圧ダイオードDCHを有し、下アーム変圧スイッチSCLは、ボディダイオードとしての下アーム変圧ダイオードDCLを有している。
[0016]
 上アーム変圧スイッチSCHのドレインには、インバータ20の各相における上アームスイッチSIHのドレインが接続されている。上アーム変圧スイッチSCHのソースと下アーム変圧スイッチSCLのドレインとの接続点には、平滑リアクトル32の第1端が接続されている。平滑リアクトル32の第2端には、直流電源40の正極端子が接続されている。下アーム変圧スイッチSCLのソースには、直流電源40の負極端子及びインバータ20の各相における下アームスイッチSIHのソースが接続されている。
[0017]
 車両電源システム100は、平滑コンデンサ22と、電源電圧検出部24とを備えている。平滑コンデンサ22は、コンバータ30における上アーム変圧スイッチSCHのドレインと、下アーム変圧スイッチSCLのソースとの間に配置されている。電源電圧検出部24は、平滑コンデンサ22の端子電圧を電源電圧Vbatとして検出する。
[0018]
 直流電源40の正極端子に接続される正極側電源経路L1には、コンバータ30等の電気負荷の正極側端子(例えば、上アーム変圧スイッチSCHのドレイン)が接続されている。同様に、直流電源40の負極端子に接続される負極側電源経路L2には、コンバータ30等の電気負荷の負極側端子(例えば、下アーム変圧スイッチSCLのソース)が接続されている。
[0019]
 正極側電源経路L1及び負極側電源経路L2は、車体などの接地部G1に対して電気的に絶縁されている。これら電源経路L1,L2と、接地部G1との間における抵抗を絶縁抵抗Rnとして表すことができる。また。電源経路L1,L2と、接地部G1との間には、ノイズ除去用のコンデンサや浮遊容量等の対地静電容量が存在し、これらの容量をまとめて絶縁容量Cnとして表す。
[0020]
 なお、回転電機10は、電源経路L1,L2に電気的に接続されている。そのため、回転電機10と、接地部G1との間における抵抗も絶縁抵抗Rnと示し、回転電機10と、接地部G1との間における容量も絶縁容量Cnと示すこととする。
[0021]
 絶縁抵抗検出装置50は、正極側電源経路L1と負極側電源経路L2のうちいずれかに接続されており、接地部G1と電源経路L1,L2との間における絶縁抵抗Rnを検出する。以下、絶縁抵抗検出装置50について説明する。
[0022]
 絶縁抵抗検出装置50は、回路部52と、フィルタ回路54と、制御部56とを備えている。回路部52は、所定周波数の交流信号を出力する発振部53と、抵抗R1と、カップリングコンデンサC1を備えている。発振部53と抵抗R1とカップリングコンデンサC1とは、この順に直列接続されており、発振部53の第1端は、抵抗R1を介してカップリングコンデンサC1に接続されている。発振部53の第2端は、接地部G1に接続されている。
[0023]
 カップリングコンデンサC1は、負極側電源経路L2の接続点M1に接続されている。カップリングコンデンサC1は、低電圧回路である絶縁抵抗検出装置50と、高電圧回路である直流電源40、コンバータ30、インバータ20、及び回転電機10との間で、入力の直流成分を遮断する一方、交流成分を通過させるものである。
[0024]
 回路部52では、発振部53が抵抗R1及びカップリングコンデンサC1を介して交流信号を出力する場合、接続点M2の電圧は、最終的に、発振部53が出力した交流信号を、抵抗R1の抵抗値と絶縁抵抗Rnの抵抗値とで分圧した値となる。フィルタ回路54には、この検出電圧VDが入力される。なお、本実施形態において、交流信号が「周波数信号」に相当する。
[0025]
 フィルタ回路54は、抵抗R1とカップリングコンデンサC1との間の接続点M2に接続されている。フィルタ回路54は、発振部53が抵抗R1に交流電圧を出力した場合における接続点M2での電圧(アナログ信号)を、制御部56の処理に適したデジタル信号に変換して出力するA/D変換回路である。
[0026]
 制御部56は、フィルタ回路54を介して接続点M2の電圧を所定周期で検出し、検出電圧VDの移動平均値VAに基づき、接地部G1と電源経路L1,L2との間における絶縁抵抗Rnを検出する。所定周期は、交流電圧の周期と等しく、略2Hzである。制御部56は、検出した絶縁抵抗Rnを用いて高電圧回路の絶縁状態、すなわち、漏電の有無を判定する。
[0027]
 制御部56は、漏電が生じていると判定した場合、漏電に応じた各種処理を実施する。例えば、警報の出力を実施する。なお、制御部56が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実施するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。
[0028]
 ところで、移動平均値VAの算出には複数の検出電圧VDが必要であるため、絶縁抵抗Rnの検出に移動平均値VAを用いると、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗Rnの検出が可能である反面、絶縁抵抗Rnが収束するまでの期間が長くなる、という問題が生じる。例えば、漏電発生時には、検出電圧VDは急激に変化した後に、変化後の電圧値で安定するものの、移動平均値VAは緩やかに変化するため、安定するまでに必要な期間が長期化する。この結果、絶縁抵抗Rnが収束するまでの期間が長くなり、漏電判定が遅れる問題が生じる。早期に絶縁抵抗Rnを収束させて、絶縁抵抗Rnを適切に検出可能な技術が望まれている。
[0029]
 本実施形態の絶縁抵抗検出装置50では、検出電圧VDが所定値以上変化した場合に、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定するか否かを判定し、安定すると判定された場合に、移動平均値VAに代えて現時点の検出電圧VDに基づいて、絶縁抵抗Rnを検出する絶縁抵抗検出処理を実施する。これにより、移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する場合に比べて、早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0030]
 図2に本実施形態の絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。制御部56は、車両電源システム100のシステム駆動時、すなわち、絶縁抵抗検出装置50が搭載された車両のイグニッションスイッチがオンに切り替えられている期間に、絶縁抵抗検出処理を所定周期で繰り返し実施する。
[0031]
 絶縁抵抗検出処理を開始すると、まずステップS10において、接続点M2の電圧を検出する。続くステップS12において、車両電源システム100が起動するシステム起動時であるか否かを判定する。制御部56は、イグニッションスイッチのオンへの切り替えからの経過期間を計測しており、この経過期間が基準期間TB(図3参照)よりも短い場合に、システム起動時であると判定する。基準期間TBは、電源電圧Vbatに基づいて予め定められている期間である。なお、本実施形態において、ステップS12の処理が「起動判定部」に相当する。
[0032]
 ステップS12で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、ステップS14において、ステップS10で検出された検出電圧VDを予め定められた所定電圧に置換する。本実施形態において、所定電圧は、接地部G1と電源経路L1,L2との間に短絡が発生していない状況下、すなわち、漏電が発生していない状況下における接続点M2の電圧である絶縁電圧VFに設定されている。なお、本実施形態において、ステップS14の処理が「電圧置換部」に相当し、絶縁電圧VFが「第1所定電圧」に相当する。
[0033]
 続くステップS16において、変動制限処理を実施する。変動制限処理では、移動平均を用いて検出電圧VDに含まれるノイズを低減する際に、検出電圧VDに対して有効範囲を設定することで、電源電圧Vbatの変化の影響を抑制する処理である。本実施形態では、有効範囲の上限値HUと下限値HDとを、前周期までに検出された検出電圧VDに基づいて設定する。
[0034]
 ステップS18において、移動平均値VAを算出する。移動平均値VAは、現時点から算出期間TA(図3参照)前までに検出された検出電圧VDの平均値である。そのため、ステップS18では、移動平均値VAが絶縁電圧VFのみを用いて算出される。例えば、算出期間TAは、所定周期4周期分の期間であり、最大5個の検出電圧VDを含む。なお、本実施形態において、算出期間TAが「第1期間」に相当する。
[0035]
 一方、ステップS12で否定判定すると、ステップS22において、ステップS10で検出された検出電圧VDが、前周期で検出された検出電圧VDから第1所定値Vtg1以上変化したか否かを判定する。第1所定値Vtg1は、絶縁電圧VFと短絡電圧VN(図4参照)との電圧差に相当する値である。なお、短絡電圧VNは、接地部G1と電源経路L1,L2との間に短絡が発生している状況下、すなわち、漏電が発生している状況下における接続点M2の電圧である。本実施形態において、短絡電圧VNが「第2所定電圧」に相当する。
[0036]
 ステップS22で肯定判定すると、すなわち、検出電圧VDが第1所定値Vtg1以上変化した場合に、ステップS24において、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定しているか否かを判定する。具体的には、算出期間TAよりも短い判定期間TCに亘って、検出電圧VDの変化量ΔVが、第1所定値Vtg1よりも小さい第2所定値Vtg2(図4参照)よりも小さくなっているか否かを判定する。例えば、判定期間TCは、所定周期2周期分の期間であり、2個の変化量ΔVを含む。なお、本実施形態において、ステップS22,S24の処理が「電圧判定部」に相当し、判定期間TCが「第2期間」に相当する。
[0037]
 ステップS22又はステップS24で否定判定すると、ステップS26において、変動制限処理を実施する。ステップS26の変動制限処理は、ステップS16の変動制限処理と同一の処理であり、重複した説明を省略する。
[0038]
 ステップS28において、移動平均値VAを算出する。ステップS28で算出される移動平均値VAは、ステップS10で検出された検出電圧VDを用いて算出される点で、ステップS18で算出される移動平均値VAと異なる。
[0039]
 ステップS20,S28で移動平均値VAを算出すると、ステップS34において、移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する。そのため、システム起動時でない場合には、検出電圧VDを用いて算出された移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnが検出され、システム起動時である場合には、検出電圧VDを用いて算出された移動平均値VAに代えて、絶縁電圧VFに基づいて絶縁抵抗Rnが検出される。制御部56は、制御部56の記憶部57(図1参照)に記憶された換算情報を用いて、移動平均値VAから絶縁抵抗Rnを検出する。なお、記憶部57は、例えば、ROM、書き換え可能な不揮発性メモリ等によって構成されている。
[0040]
 一方、ステップS24で肯定判定すると、すなわち、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、ステップS34において、移動平均値VAに代えて、ステップS10で検出された検出電圧VD、すなわち、現時点の検出電圧VDに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する。記憶部57には、移動平均値VAから絶縁抵抗Rnを検出する換算情報とともに、検出電圧VDから絶縁抵抗Rnを検出する換算情報が記憶されている。なお、本実施形態において、ステップS34の処理が「抵抗検出部」に相当する。
[0041]
 続くステップS36において、判定期間TCにおける絶縁抵抗RnのばらつきΔRを算出する。続くステップS38において、ステップS42で算出した絶縁抵抗RnのばらつきΔRが基準ばらつきΔRkよりも小さいか否かを判定する。基準ばらつきΔRkは、絶縁抵抗Rnの収束を示すばらつきである。
[0042]
 ステップS38で否定判定すると、絶縁抵抗検出処理を終了する。一方、ステップS38で肯定判定すると、ステップS40において、記憶部57に記憶されていた絶縁抵抗Rnを、現時点の絶縁抵抗Rnに更新する。
[0043]
 ステップS42において、ステップS40で更新された絶縁抵抗Rnを用いて漏電判定処理を実施する。例えば、漏電判定処理では、ステップS40で更新された絶縁抵抗Rnが基準値以下である場合に、漏電と判定する。また例えば、ステップS40で更新された絶縁抵抗Rnと電源電圧Vbatとの比に基づいて、漏電の有無を判定する。続くステップS44において、ステップS42の処理結果に基づいて、漏電が生じているか否かを判定する。
[0044]
 ステップS42で否定判定すると、絶縁抵抗検出処理を終了する。一方、ステップS42で肯定判定すると、ステップS44において、漏電発生の警告を出力し、絶縁抵抗検出処理を終了する。制御部56は、漏電発生の警告とともに、例えば、直流電源40からの電力供給や充電を停止し、高電圧回路と直流電源40との通電を遮断する処理を実施してもよい。具体的には、高電圧回路と直流電源40との通電を遮断すべく、上,下アーム変圧スイッチSCH,SCLそれぞれに対応する駆動信号を、上,下アーム変圧スイッチSCH,SCLに出力する等の処理を実施してもよい。
[0045]
 続いて、図3、図4に、絶縁抵抗検出処理の一例を示す。図3は、システム起動時における検出電圧VDと移動平均値VAとの推移を示し、図4は、漏電発生時における検出電圧VDと移動平均値VAとの推移を示す。図3、図4において、(a)は、検出電圧VDの推移を示し、(b)は、移動平均値VAの推移を示す。なお、図3では、検出電圧VD及び検出電圧VDのみを用いて算出された移動平均値VAが、三角の点で示され、絶縁電圧VF及び絶縁電圧VFを用いて算出された移動平均値VAが丸の点で示されている。
[0046]
 図3に示すように、システム起動時には、コンバータ30やインバータ20に流れる電流の変化に伴って電源電圧Vbatが変化し、それに伴い基準期間TBにおいて検出電圧VDが変化する。そのため、移動平均値VAは、基準期間TBの経過後、算出期間TAが経過した後に安定し、移動平均値VAから検出される絶縁抵抗Rnは、さらに判定期間TCが経過した後に収束したと判定される。そのため、システム起動時において、絶縁抵抗Rnが収束したと判定されるまでには、基準期間TBに加え、算出期間TAと判定期間TCとを加算した加算期間TDが必要とされ、絶縁抵抗Rnを収束させるまでの期間が長期化していた。
[0047]
 本実施形態では、システム起動時と判定された場合に、基準期間TBにおいて、検出電圧VDが絶縁電圧VFに置換され、この絶縁電圧VFを用いて移動平均値VAが算出される。そのため、漏電が発生していない場合、移動平均値VAは、基準期間TBの経過後すぐに安定し、絶縁抵抗Rnは、基準期間TBの経過後、判定期間TCが経過した後に収束したと判定される。そのため、システム起動時において早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0048]
 また、図4に示すように、漏電発生時には、検出電圧VDは絶縁電圧VFから短絡電圧VNに変化した後に、変化後の短絡電圧VNで安定する。そのため、検出電圧VDは、漏電発生後、判定期間TCが経過した後に安定したと判定される。一方、移動平均値VAは、漏電発生後、算出期間TAが経過した後に安定し、移動平均値VAから検出される絶縁抵抗Rnは、さらに判定期間TCが経過した後に収束したと判定される。そのため、漏電発生時において、絶縁抵抗Rnが収束したと判定されるまでには、算出期間TAと判定期間TCとを加算した加算期間TDが必要とされ、絶縁抵抗Rnを収束させるまでの期間が長期化していた。
[0049]
 本実施形態では、検出電圧VDが第1所定値Vtg1以上変化した後に、変化後の電圧値で安定したと判定された場合に、移動平均値VAに代えて現時点の検出電圧VDに基づいて絶縁抵抗Rnが検出される。検出電圧VDに基づいて検出される絶縁抵抗Rnは、現時点の検出電圧VDに基づく絶縁抵抗Rnの算出開始後、判定期間TCが経過した後に、すなわち、漏電発生後、2倍の判定期間TCが経過した後に収束したと判定される。そのため、漏電発生時において早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0050]
 以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
[0051]
 ・本実施形態では、移動平均値VAを用いて絶縁抵抗Rnを検出するため、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗Rnの検出を実施できる。また、接地部G1と電源経路L1,L2との間に短絡が発生した場合、すなわち、漏電が発生した場合には、検出電圧VDが第1所定値Vtg1以上変化し、かつその検出電圧VDが変化後の電圧値で安定状態となる。この場合、移動平均値VAに代えて現時点の検出電圧VDに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する構成とすることにより、漏電が発生している場合でも早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができ、絶縁抵抗Rnを適切に検出することができる。
[0052]
 ・本実施形態では、検出電圧VDの安定判定に用いる判定期間TCは、移動平均値VAの算出に用いる算出期間TAよりも短い。そのため、検出電圧VDの安定を判定した後に絶縁抵抗Rnを検出しても、移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する場合に比べて早期に絶縁抵抗Rnを検出することができる。
[0053]
 ・特に、本実施形態では、検出電圧VDが第1所定値Vtg1以上変化した後に、判定期間TCに亘って、検出電圧VDの変化量ΔVが第2所定値Vtg2よりも小さくなっている場合に、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定していると判定する。これにより、変化量ΔVを用いて、検出電圧VDが安定していることを好適に判定することができる。
[0054]
 ・漏電が発生する場合以外に、システム起動時にも検出電圧VDの変化が生じうる。本実施形態では、システム起動時に、予め定められた所定電圧に基づいて絶縁抵抗Rnを検出する構成とすることにより、システム起動時においても早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができ、絶縁抵抗Rnを適切に検出することができる。
[0055]
 ・具体的には、システム起動後の基準期間TBにおいて、検出電圧VDを所定電圧に置換し、置換された所定電圧を用いて移動平均値VAを算出するとともに、この移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する。これにより、移動平均値VAを早期に安定させることができ、この移動平均値VAを用いて早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0056]
 ・特に、本実施形態では、所定電圧が絶縁電圧VFに設定されている。そのため、接地部G1と電源経路L1,L2との間に短絡が発生していない場合に、移動平均値VAを早期に安定させることができる。
[0057]
 (第2実施形態)
 以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図5、図6を参照しつつ説明する。本実施形態では、記憶部57に予め定められた複数の所定電圧が記憶されている点で第1実施形態と異なる。なお、本実施形態では、所定電圧として、絶縁電圧VFと、短絡電圧VNと、絶縁電圧VFと短絡電圧VNとの中央電圧VMとが記憶されている。
[0058]
 図5に、第2実施形態における絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。図5に示すように、本実施形態の絶縁抵抗検出処理では、ステップS12で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、ステップS50において、記憶部57に記憶された複数の所定電圧からいずれかを選択する選択処理を実施し、ステップS14に進む。
[0059]
 図6に、選択処理の一例を示す。図6において、(a)は、前回のシステム駆動時における検出電圧VDの推移を示し、(b)は、今回のシステム駆動時における検出電圧VDの推移を示す。
[0060]
 図6(a)に示すように、前回のシステム駆動時に漏電が発生していない場合、前回のシステム駆動時では、検出電圧VDとして絶縁電圧VFが検出される。そのため、前回のシステム終了時には、記憶部57に記憶されていた絶縁抵抗Rnが、絶縁電圧VFに対応する絶縁抵抗Rnに更新される。
[0061]
 この場合、今回のシステム起動時でも、電源電圧Vbatが安定した後には、検出電圧VDとして絶縁電圧VFが検出されることが予想される。この場合に、システム起動後の基準期間TBにおいて、検出電圧VDが置換される所定電圧が短絡電圧VNや中央電圧VMであると、所定電圧(短絡電圧VNや中央電圧VM)と検出電圧VD(絶縁電圧VF)との電圧差に基づいて、移動平均値VAが安定するまでの期間が長期化し、早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができない問題が生じる。
[0062]
 本実施形態では、前回のシステム駆動時において検出された絶縁抵抗Rnに基づいて、所定電圧を選択する選択処理を実施する。具体的には、図6(b)に示すように、記憶部57に記憶された3つの所定電圧のうち、前回のシステム終了時に更新された絶縁抵抗Rnに対応する検出電圧に最も近い絶縁電圧VFが選択され、選択された絶縁電圧VFに基づいて絶縁抵抗Rnが検出される。そのため、所定電圧と検出電圧VDとの電圧差が生じることを抑制することができ、移動平均値VAが安定するまでの期間を短縮することができる。この結果、早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0063]
 ・以上説明した本実施形態によれば、前回のシステム駆動時において検出された絶縁抵抗Rnに基づいて所定電圧を選択することにより、適切な所定電圧を用いて、早期に絶縁抵抗Rnを収束させることができる。
[0064]
 (第3実施形態)
 以下、第3実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図7、図8を参照しつつ説明する。本実施形態では、システム起動時であると判定された場合に、絶縁抵抗Rnの検出を禁止する点で第1実施形態と異なる。
[0065]
 また、本実施形態では、システム起動時の判定に用いられる基準期間TBを設定可能である点で第1実施形態と異なる。図7に、第3実施形態における絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。図7に示すように、本実施形態の絶縁抵抗検出処理では、ステップS10で検出電圧VDを検出すると、ステップS60において、基準期間TBが設定されているか否かを判定する。
[0066]
 ステップS60で肯定判定すると、ステップS12に進む。一方、ステップS60で否定判定すると、ステップS62において、電源電圧Vbatを取得する。続くステップS64において、ステップS62で取得された電源電圧Vbatに基づいて基準期間TBの長さを設定する基準期間設定処理を実施し、ステップS12に進む。基準期間設定処理は、システム駆動時のうち、システム起動時に実施される。したがって、基準期間TBの長さは、システム起動時における電源電圧Vbatに基づいて設定される。なお、本実施形態において、ステップS62の処理が「電圧取得部」に相当する。
[0067]
 ステップS12では、ステップS64で設定された基準期間TBに基づいて、システム起動時であるか否かを判定する。ステップS12で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、漏電の有無を判定することなく絶縁抵抗検出処理を終了する。そのため、基準期間TBは、漏電判定を禁止する禁止期間ということができる。
[0068]
 図8に、基準期間設定処理の一例を示す。図8において、(a)は、電源電圧Vbatが高電圧である場合における検出電圧VDの推移を示し、(b)は、電源電圧Vbatが低電圧である場合における検出電圧VDの推移を示す。
[0069]
 図8に示すように、システム起動時において検出電圧VDが変化する期間は、電源電圧Vbatが高いほど長い。そのため、電源電圧Vbatによらず一定の基準期間TBが設定された場合、例えば電源電圧Vbatが高電圧である場合において、基準期間TBを超えて検出電圧VDが変化し、検出電圧VDの変化により絶縁抵抗Rnが誤検出される問題が生じる。
[0070]
 本実施形態では、電源電圧Vbatに基づいて基準期間TBの長さを設定する基準期間設定処理を実施する。具体的には、電源電圧Vbatが高いほど基準期間TBが長く設定される。そのため、基準期間TBを超えて検出電圧VDが変化することを抑制することができ、検出電圧VDの変化による絶縁抵抗Rnの誤検出を好適に抑制することができる。
[0071]
 ・以上説明した本実施形態によれば、システム起動時に、漏電判定を禁止することにより、検出電圧VDの変化による漏電の誤判定を抑制することができる。
[0072]
 ・システム起動時では、電源電圧Vbatが大きいほど、検出電圧VDが安定するまでの期間が長い。本実施形態では、電源電圧Vbatに基づいて基準期間TBの長さを設定することにより、漏電の誤判定を好適に抑制することができる。
[0073]
 (その他の実施形態)
 なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
[0074]
 ・上記各実施形態において、絶縁抵抗検出装置50は負極側電源経路L2に接続されているが、正極側電源経路L1に接続されてもよい。
[0075]
 ・周波数信号として、正弦波状の交流信号を用いてもよければ、矩形波状の交流信号を用いてもよい。
[0076]
 ・上記各実施形態において、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定していると判定された場合に、現時点の検出電圧VDのみに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する例を示したが、これに限られない。例えば、安定判定に用いられる判定期間TCに検出される検出電圧VD(現時点の検出電圧VDを含む)の平均値に基づいて絶縁抵抗Rnを検出してもよい。
[0077]
 ・上記各実施形態において、検出電圧VDが変化後の電圧値で安定しているか否かを判定する判定条件として、検出電圧VDの変化量ΔVが第2所定値Vtg2よりも小さくなることを用いる例を示したが、これに限られない。
[0078]
 例えば、図9(a)に矢印YAで示すように、判定期間TCに亘って、検出電圧VDが減少を継続していることを判定条件としてもよければ、判定期間TCに亘って、検出電圧VDが増加を継続していることを判定条件としてもよい。この場合、検出電圧VDが増加または減少を継続しており、増加と減少とを交互に繰り返さないため、検出電圧VDが安定していると判定することができる。
[0079]
 また例えば、図9(b)に示すように、判定期間TCに亘って、検出電圧VDの傾きθ1,θ2の絶対値が、閾値よりも小さくなっていることを判定条件としてもよい。この場合、検出電圧VDの傾きθ1,θ2を用いて、検出電圧VDが安定していることを好適に判定することができる。
[0080]
 ・上記各実施形態において、禁止期間とシステム起動時と判定される期間が等しい例を示したが、これらの期間は異なっていてもよい。また、システム起動時の判定条件として、イグニッションスイッチのオンへの切り替えからの経過期間を用いる例を示したが、これに限られない。例えば、検出電圧VDの変化量が所定範囲に収まっていることを判定条件としてもよい。
[0081]
 ・上記各実施形態において、予め定められた所定電圧に基づいて絶縁抵抗Rnを検出する形態として、所定電圧を用いて移動平均値VAを算出し、この移動平均値VAに基づいて絶縁抵抗Rnを検出する形態を示したが、これに限られない。例えば、移動平均値VAを算出することなく、所定電圧から直接的に絶縁抵抗Rnを検出してもよい。
[0082]
 ・上記各実施形態において、予め定められた所定電圧が絶縁電圧VFである例を示したが、これに限られず、短絡電圧VNや中央電圧VMであってもよい。例えば、所定電圧が短絡電圧VNであることで、接地部G1と電源経路L1,L2との間に漏電が発生している場合に、移動平均値VAを早期に安定させることができる。
[0083]
 ・また、所定電圧は、絶縁電圧VFと短絡電圧VNとの中間値であってもよい。ここで、「中間値」とは、絶縁電圧VFと短絡電圧VNとの間の電圧を意味し、中央電圧VMを含む。これにより、接地部G1と電源経路L1,L2との間に漏電が発生していない場合と、漏電が発生している場合とのいずれの場合においても、移動平均値VAを早期に安定させることができる。
[0084]
 ・上記各実施形態において記載した各期間の長さは、一例であり、上記長さに限られない。また、上記各実施形態において、検出電圧VDの変化が生じうる場合として、システム起動時と漏電発生時とを示したが、これらに限られない。例えば、漏電が発生した後に漏電が解消した場合にも、検出電圧VDの変化が生じうる。
[0085]
 本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。
[0086]
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

請求の範囲

[請求項1]
 直流電源(40)と、
 前記直流電源に接続されかつ接地部(G1)から絶縁された電源経路(L1,L2)に一端が接続されたカップリングコンデンサ(C1)と、
 前記カップリングコンデンサの他端に接続された抵抗(R1)と、
 前記抵抗に接続され、前記抵抗に所定の周波数信号を出力する発振部(53)と、
を備える電源システム(100)に適用され、前記発振部が前記抵抗に前記周波数信号を出力した場合における前記カップリングコンデンサと前記抵抗との接続点での電圧を所定周期で検出し、検出電圧(VD)の移動平均値(VA)に基づき、前記接地部と前記電源経路との間における絶縁抵抗(Rn)を検出し、前記絶縁抵抗が基準値以下である場合に短絡と判定する絶縁抵抗検出装置(50)であって、
 前記検出電圧が所定値(Vtg1)以上変化した場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定するか否かを判定する電圧判定部(S22,S24)と、
 前記電圧判定部により前記検出電圧が変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、前記移動平均値に代えて現時点の前記検出電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する抵抗検出部(S34)と、を備える絶縁抵抗検出装置。
[請求項2]
 前記移動平均値は、第1期間(TA)における前記検出電圧を用いて算出され、
 前記電圧判定部は、前記第1期間よりも短い第2期間(TC)に亘って、前記検出電圧が安定するか否かを判定する請求項1に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項3]
 前記所定値は、第1所定値(Vtg1)であり、
 前記電圧判定部は、前記検出電圧が前記第1所定値以上変化した後に、前記第2期間に亘って、前記検出電圧の変化量(ΔV)が前記第1所定値よりも小さい第2所定値(Vtg2)と比べて小さくなっている場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項2に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項4]
 前記電圧判定部は、前記第2期間に亘って、前記検出電圧が増加または減少を継続している場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項2または請求項3に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項5]
 前記電圧判定部は、前記第2期間に亘って、前記検出電圧の傾き(θ1,θ2)の絶対値が閾値よりも小さくなっている場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項2から請求項4までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項6]
 前記電源システムが起動するシステム起動時であることを判定する起動判定部(S12)を備え、
 前記抵抗検出部は、前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、前記移動平均値に代えて、予め定められた所定電圧(VF,VN,VM)に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項7]
 前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、前記検出電圧を前記所定電圧に置換する電圧置換部(S14)を備え、
 前記抵抗検出部は、前記電圧置換部により置換された前記所定電圧を用いて算出される前記移動平均値に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項6に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項8]
 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に短絡が発生していない状況下における前記接続点での電圧である請求項6または請求項7に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項9]
 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に短絡が発生している状況下における前記接続点での電圧である請求項6または請求項7に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項10]
 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に漏電が発生していない状況下における第1所定電圧(VF)と、前記接地部と前記電源経路との間に漏電が発生している状況下における第2所定電圧(VN)との中間値である請求項6または請求項7に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項11]
 予め定められた複数の前記所定電圧を記憶する記憶部(57)を備え、
 前記抵抗検出部は、前回のシステム駆動時において検出された前記絶縁抵抗に基づいて前記複数の前記所定電圧からいずれかを選択し、選択された前記所定電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項6または請求項7に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項12]
 前記電源システムが起動するシステム起動時であることを判定する起動判定部(S12)を備え、
 前記抵抗検出部は、前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、短絡判定を禁止する請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
[請求項13]
 システム起動時における前記直流電源の電源電圧を取得する電圧取得部(S62)を備え、
 前記抵抗検出部は、前記電源電圧に基づいて短絡判定を禁止する禁止期間(TB)の長さを設定する請求項12に記載の絶縁抵抗検出装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]