(57)【要約】  本発明は、電源（２）、インバータ（１１）、電気負荷（３）および測定回路（５）を含む電気システムに対する少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。測定はインバータ（１１）の制御スイッチがゼロシーケンスにあるとき、電気システムの動作中に実行される。本発明はまた、同じものを実施する制御システムに関する。【選択図】図１
2021518534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源（２）、エネルギー変換器（１１）および電気負荷（３）を含む電気システム（１）の少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する方法であって、
前記エネルギー変換器（１１）は、複数のスイッチングブランチを含み、
前記スイッチングブランチの各々は、２つの制御スイッチ（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６）を含み、
前記電気システムは、前記電源（２）のプラス端子と前記電気システム（１）のグラウンドまたはシャーシ（４）との間に追加された測定回路（５）をさらに含み、
前記測定回路（５）は、制御スイッチ（６）と直列のシャント抵抗（Ｒｓｈｕｎｔ）を含み、以下のステップが実行され、
ａ）前記エネルギー変換器（１１）の制御スイッチ（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６）がゼロシーケンスにあるとき、２つの電圧が前記測定回路（５）と並列に測定され、第１の電圧
【数１】
2021518534.tif 000097
は、前記測定回路（５）の前記制御スイッチ（６）が開位置にあるときに測定され、第２の電圧
【数２】
2021518534.tif 000098
は、前記測定回路（５）の前記制御スイッチ（６）が閉位置にあるときに測定され、
ｂ）前記電気システム（１）の前記等価絶縁抵抗は、前記測定された電圧
【数３】
2021518534.tif 000099
と、
【数４】
2021518534.tif 000100
とによって決定される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記エネルギー変換器（１１）の前記制御スイッチ（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６）は、パルス幅変調方式によって制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エネルギー変換器（１１）の制御スイッチ（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６）の制御の各ゼロシーケンスにおいて、ステップａ）およびｂ）を繰り返すことによって、４つの等価絶縁抵抗が決定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
等価絶縁抵抗
【数５】
2021518534.tif 000101
は、前記電源（２）のプラス端子と前記電気システム（１）のシャーシまたはグラウンド（４）の間で決定され、前記電源（２）のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器（１１）の制御スイッチ（I１、I２、I３、I４、I５、I６）は、ゼロシーケンスにおいて、
【数６】
2021518534.tif 000102
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【数７】
2021518534.tif 000103
はシャント抵抗、
【数８】
2021518534.tif 000104
は前記電源（２）の電圧、
【数９】
2021518534.tif 000105
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、および
【数１０】
2021518534.tif 000106
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である、請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
等価絶縁抵抗
【数１１】
2021518534.tif 000107
は、前記電源（２）のマイナス端子と前記電気システム（１）のシャーシまたはグラウンド（４）との間で決定され、前記電源（２）のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器（１１）の制御スイッチ（I１、I２、I３、I４、I５、I６）は、ゼロシーケンスにおいて、
【数１２】
2021518534.tif 000108
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【数１３】
2021518534.tif 000109
はシャント抵抗、
【数１４】
2021518534.tif 000110
は前記電源（２）の電圧、および
【数１５】
2021518534.tif 000111
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
等価絶縁抵抗
【数１６】
2021518534.tif 000112
は、前記電源（２）のプラス端子と前記電気システム（１）のシャーシまたはグラウンド（４）の間で決定され、前記電源（２）のマイナス端子に接続された前記エネルギー変換器（１１）の制御スイッチ（I１、I２、I３、I４、I５、I６）は、ゼロシーケンスにおいて、
【数１７】
2021518534.tif 000113
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【数１８】
2021518534.tif 000114
はシャント抵抗、
【数１９】
2021518534.tif 000115
は前記電源の電圧、
【数２０】
2021518534.tif 000116
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、および
【数２１】
2021518534.tif 000117
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である、請求項１から５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
等価絶縁抵抗
【数２２】
2021518534.tif 000118
は、前記電源（２）のマイナス端子と前記電気システム（１）のシャーシまたはグラウンド（４）の間で決定され、前記電源（２）のマイナス端子に接続された前記変換器（１１）の制御スイッチ（I１、I２、I３、I４、I５、I６）は、ゼロシーケンスにおいて、
【数２３】
2021518534.tif 000119
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【数２４】
2021518534.tif 000120
はシャント抵抗、
【数２５】
2021518534.tif 000121
は、前記電源の電圧、および
【数２６】
2021518534.tif 000122
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記等価絶縁抵抗は、前記電気システム内の絶縁不良の可能性を決定するために閾値と比較される、請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
絶縁不良の可能性は、以下の状態によって突き止められる、
i）すべての等価抵抗が前記閾値を超える場合、前記電気システムの絶縁不良はない、
ii）等価抵抗
【数２７】
2021518534.tif 000123
と
【数２８】
2021518534.tif 000124
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電気負荷（３）側にある、
iii）等価抵抗
【数２９】
2021518534.tif 000125
と
【数３０】
2021518534.tif 000126
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源（２）のプラス端子側にある、
iv）等価抵抗
【数３１】
2021518534.tif 000127
と
【数３２】
2021518534.tif 000128
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源（２）のマイナス端子側にある、
v）等価抵抗
【数３３】
2021518534.tif 000129
【数３４】
2021518534.tif 000130
および
【数３５】
2021518534.tif 000131
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源（２）のプラス端子側と、前記電気負荷（３）側にある、
vi）等価抵抗
【数３６】
2021518534.tif 000132
【数３７】
2021518534.tif 000133
および
【数３８】
2021518534.tif 000134
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源（２）のマイナス端子側と、前記電気負荷（３）側にある、
vii）すべての等価抵抗が前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源（２）のプラス端子側およびマイナス端子側にある、請求項３または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記閾値Ｓは
【数３９】
2021518534.tif 000135
タイプの式で決定され、ここで、
【数４０】
2021518534.tif 000136
は、安全係数で、
【数４１】
2021518534.tif 000137
は、前記電源（２）の電圧であり、好ましくは安全係数
【数４２】
2021518534.tif 000138
の値は、
【数４３】
2021518534.tif 000139
である、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記電気システム（１）の少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する電気システム（１）を制御するためのシステムであって、
前記電気システム（１）は、電源（２）、エネルギー変換器（１１）、電気負荷（３）、そして測定回路（５）を含み、前記変換器は複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は２つの制御スイッチ（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４、Ｉ５、Ｉ６）を含み、前記測定回路（５）は前記電源（２）のプラス端子と前記電気システム（１）のグラウンドまたはシャーシ（４）との間に追加された制御スイッチ（６）と直列のシャント抵抗（Ｒｓｈｕｎｔ）を含み、前記制御システムは、請求項１から１０の何れか１項に記載の方法を実施するように構成されることを特徴とする、制御システム。
【請求項１２】
前記電気負荷（３）は電気機械であり、前記電源（２）は電池である請求項１１に記載の制御システム。
【請求項１３】
電気自動車またはハイブリッド車の動力伝達系を制御するための、請求項１２に記載の制御システムの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気システム監視の分野に関する。本発明は特に、電気システムの絶縁抵抗の決定に関する。
【０００２】
現代の製造基準では、統合監視システムがユーザおよび機器の安全を確保するために不可欠になっている。
【０００３】
例えば、電動動力伝達系の分野ではインバータ電気機械システムの運用上の安全性を確保し、ユーザの安全を確保するために、絶縁抵抗は電池側（一般に高電圧）および電気機械側、特にその巻線（コイル）で定期的に測定する必要がある。これらの測定の目的は、電気的な危険、特に短絡や感電死を制限することである。したがって、システムに統合された監視手段の開発に強い関心がある。
【０００４】
電気機械に関しては、電源電圧が４８Ｖを超える任意の非絶縁システム（例えばガルバニック絶縁）において絶縁抵抗を測定する必要がある。この測定により、相とグラウンド（または相とシャーシ）の絶縁不良を検出することができ、人を保護する上で重要な役割を果たす。
【０００５】
また、電池側電源コネクタ（プラス端子とマイナス端子）とグラウンドとシャーシ間にも絶縁抵抗監視が必要である。
【０００６】
電池側（一般的に高電圧（１２０Ｖｄｃ以上））および機械側（特にその巻線）の絶縁抵抗測定のために産業市場で現在利用可能な装置は、機械制御システムから独立している。それらは絶縁監視装置として知られている。これらのシステムは、電気システムに統合されておらず、したがって、電気システムの遮断（絶縁監視装置の設置および測定の実施のために）を必要とする。
【０００７】
さらに、種々の絶縁抵抗測定方法およびシステムが開発されている。
【背景技術】
【０００８】
例えば、特許出願ＥＰ−２，４１３，１４８は、電池電圧の影響を受けない絶縁抵抗を測定する回路に関する。この測定回路は電池の絶縁抵抗の決定にのみ適しているが、完全な電気システム（電池、インバータ、および電気負荷を含む）の絶縁抵抗を決定することはできない。したがって、この測定回路では電気システムで発生する可能性のある絶縁不良の可能性を特定することはできない。米国特許出願２００３／０，２３４，６５３および米国特許出願２０１５／０４２，３５０に示されている測定方法には、同じ制限がある。
【０００９】
特許ＵＳ−７，５５４，３３６は、電気回路の絶縁抵抗を測定する方法を開示する。この方法では測定の１つがオフラインで実行され、これはインバータの全てのスイッチが開いている状態として説明される。これは、変換器制御の共通事例ではなく、インバータ制御装置を改造する必要がある。したがって、これらの状態を挿入するには、インバータ制御へのアクセスが必要である。さらに、この回路は複雑であり、コンピュータネットワーク（ＩＴ）に限定される。
【００１０】
特許出願ＵＳ−２０１２／２２３，７３４は、太陽光発電パネルに適用される絶縁抵抗測定方法を説明している。この方法では、絶縁抵抗の測定に特定の機器を使用する。したがって、この文献は埋め込み型の測定手段を説明しておらず、これは特に電動動力伝達用途に有用である。
【００１１】
特許出願ＷＯ−２０１３／１２４，５７１は、電池と電気グラウンドとの間の絶縁抵抗を推定する方法およびシステムを説明している。この方法は測定を実施するために電圧を印加することを必要とし、限定的であり、測定中の電池の使用を制限する。
【００１２】
これらの欠点を克服するために、本発明は電源（例えば、電池）、インバータ、電気負荷（例えば、電気機械）および測定回路を含む電気システムのための少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。測定はインバータの制御スイッチがゼロシーケンスにあるときに、電気システムの操作中に実行され、これにより、電気システムの操作中に方法を実行することができる。このような方法は電気システムの絶縁抵抗を決定するのに適しており、これにより、電気システム内の絶縁不良の可能性を特定することができる。
【００１３】
本発明は、この方法を実施する制御システムにも関連する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、電源、エネルギー変換器および電気負荷を含む電気システムの少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関し、前記エネルギー変換器は、複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は、２つの制御スイッチを含み、前記電気システムは、前記電源のプラス端子と前記電気システムのグラウンドまたはシャーシとの間に追加された測定回路をさらに含み、前記測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗（Ｒｓｈｕｎｔ）を含む。この方法では、以下のステップが実行される、
ａ）前記エネルギー変換器の制御スイッチがゼロシーケンスにあるとき、２つの電圧が前記測定回路と並列に測定され、第１の電圧
【００１５】
【数１】
2021518534.tif 000003
【００１６】
は、前記測定回路の前記制御スイッチが開位置にあるときに測定され、第２の電圧
【００１７】
【数２】
2021518534.tif 000004
【００１８】
は、前記測定回路の前記制御スイッチが閉位置にあるときに測定され、
ｂ）前記電気システムの前記等価絶縁抵抗は、前記測定された電圧
【００１９】
【数３】
2021518534.tif 000005
【００２０】
と、
【００２１】
【数４】
2021518534.tif 000006
【００２２】
とによって決定される。
【００２３】
本発明の一実施形態によれば、前記エネルギー変換器の前記制御スイッチは、パルス幅変調方式によって制御される。
【００２４】
一実施形態によれば、前記エネルギー変換器の制御スイッチの制御の各ゼロシーケンスにおいて、ステップａ）およびｂ）を繰り返すことによって、４つの等価絶縁抵抗が決定される。
【００２５】
有利には、等価絶縁抵抗
【００２６】
【数５】
2021518534.tif 000007
【００２７】
は、前記電源のプラス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
【００２８】
【数６】
2021518534.tif 000008
【００２９】
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【００３０】
【数７】
2021518534.tif 000009
【００３１】
はシャント抵抗、
【００３２】
【数８】
2021518534.tif 000010
【００３３】
は前記電源の電圧、
【００３４】
【数９】
2021518534.tif 000011
【００３５】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、および
【００３６】
【数１０】
2021518534.tif 000012
【００３７】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【００３８】
有利には、等価絶縁抵抗
【００３９】
【数１１】
2021518534.tif 000013
【００４０】
は、前記電源のマイナス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドとの間で決定され、前記電源のプラス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
【００４１】
【数１２】
2021518534.tif 000014
【００４２】
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【００４３】
【数１３】
2021518534.tif 000015
【００４４】
はシャント抵抗、
【００４５】
【数１４】
2021518534.tif 000016
【００４６】
は前記電源の電圧、および
【００４７】
【数１５】
2021518534.tif 000017
【００４８】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【００４９】
一態様によれば、等価絶縁抵抗
【００５０】
【数１６】
2021518534.tif 000018
【００５１】
は、前記電源のプラス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のマイナス端子に接続された前記エネルギー変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
【００５２】
【数１７】
2021518534.tif 000019
【００５３】
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【００５４】
【数１８】
2021518534.tif 000020
【００５５】
はシャント抵抗、
【００５６】
【数１９】
2021518534.tif 000021
【００５７】
は前記電源の電圧、
【００５８】
【数２０】
2021518534.tif 000022
【００５９】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、
【００６０】
【数２１】
2021518534.tif 000023
【００６１】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【００６２】
好ましくは、等価絶縁抵抗
【００６３】
【数２２】
2021518534.tif 000024
【００６４】
は、前記電源のマイナス端子と前記電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で決定され、前記電源のマイナス端子に接続された前記変換器の制御スイッチは、ゼロシーケンスにおいて、
【００６５】
【数２３】
2021518534.tif 000025
【００６６】
タイプの方程式によって閉位置にあり、
【００６７】
【数２４】
2021518534.tif 000026
【００６８】
はシャント抵抗、
【００６９】
【数２５】
2021518534.tif 000027
【００７０】
は、前記電源の電圧、および
【００７１】
【数２６】
2021518534.tif 000028
【００７２】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【００７３】
一実施形態によれば、前記等価絶縁抵抗は、前記電気システム内の絶縁不良の可能性を決定するために閾値と比較される。
【００７４】
有利には、絶縁不良の可能性は、以下の状態によって突き止められる、
i）すべての等価抵抗が前記閾値を超える場合、前記電気システムの絶縁不良はない、
ii）等価抵抗
【００７５】
【数２７】
2021518534.tif 000029
【００７６】
と
【００７７】
【数２８】
2021518534.tif 000030
【００７８】
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電気負荷側にある、
iii）等価抵抗
【００７９】
【数２９】
2021518534.tif 000031
【００８０】
と
【００８１】
【数３０】
2021518534.tif 000032
【００８２】
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子側にある、
iv）等価抵抗
【００８３】
【数３１】
2021518534.tif 000033
【００８４】
と
【００８５】
【数３２】
2021518534.tif 000034
【００８６】
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のマイナス端子側にある、
v）等価抵抗
【００８７】
【数３３】
2021518534.tif 000035
【００８８】
【数３４】
2021518534.tif 000036
【００８９】
および
【００９０】
【数３５】
2021518534.tif 000037
【００９１】
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子側と、前記電気負荷側にある、
vi）等価抵抗
【００９２】
【数３６】
2021518534.tif 000038
【００９３】
【数３７】
2021518534.tif 000039
【００９４】
および
【００９５】
【数３８】
2021518534.tif 000040
【００９６】
のみが前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のマイナス端子側と、前記電気負荷側にある、
vii）すべての等価抵抗が前記閾値未満である場合、絶縁不良は前記電源のプラス端子およびマイナス端子側にある。
【００９７】
一態様によれば、前記閾値Ｓは
【００９８】
【数３９】
2021518534.tif 000041
【００９９】
タイプの式で決定され、ここで、
【０１００】
【数４０】
2021518534.tif 000042
【０１０１】
は、安全係数で、
【０１０２】
【数４１】
2021518534.tif 000043
【０１０３】
は、前記電源の電圧であり、好ましくは安全係数
【０１０４】
【数４２】
2021518534.tif 000044
【０１０５】
の値は、
【０１０６】
【数４３】
2021518534.tif 000045
【０１０７】
である。
【０１０８】
さらに、本発明は、前記電気システムの少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する電気システムを制御するためのシステムに関し、前記電気システムは、電源、エネルギー変換器、電気負荷、そして測定回路を含み、前記変換器は複数のスイッチングブランチを含み、前記スイッチングブランチの各々は２つの制御スイッチを含み、前記測定回路は前記電源のプラス端子と前記電気システムのグラウンドまたはシャーシとの間に追加された制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。前記制御システムは、上記の特徴の１つに従って方法を実施するように構成される。
【０１０９】
一実施形態によれば、前記電気負荷は電気機械であり、前記電源は電池である。
【０１１０】
さらに、本発明は、電気自動車またはハイブリッド車の動力伝達系を制御するための上記の特徴の１つによる制御システムの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
本発明による方法の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、非限定的な例として与えられた実施形態の以下の説明を読むことから明らかであろう。
【図１】本発明の一実施形態による方法を実施するのに適した測定回路を備えた電気システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による電圧取得時間を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１２】
本発明は、電気システムの少なくとも２つの等価絶縁抵抗を決定する方法に関する。
【０１１３】
絶縁抵抗は、電気システムとその外側媒体（一般に電気システムとそのハウジングとの間の空気）との間の絶縁手段の電気抵抗であると理解されている。この絶縁抵抗は、電気システムとグラウンドとの間（固定電気システムの場合）、または電気システムとそのシャーシとの間（電気自動車タイプの埋め込み型の電気システムの場合）に形成される抵抗を表す。この値を知ることにより、電気システムにおける絶縁不良を判定することができる。このような絶縁不良は、電気システムの安全上の問題を引き起こす可能性がある。
【０１１４】
絶縁抵抗は測定回路の構造、特にシャント抵抗に依存するため、等価と呼ばれる（測定回路は残りの部分で説明される）。
【０１１５】
本発明による電気システムは、電源と、エネルギー変換器と、電気負荷とを含む。
【０１１６】
電源は電気エネルギーを供給し、電気エネルギーの連続的な供給を提供する電池とすることができる。
【０１１７】
エネルギー変換器は、電気エネルギー変換を可能にする。例えば、エネルギー変換器は交流電圧を、異なる周波数および／または振幅を有する別の交流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは交流／交流またはＡＣ／ＡＣ変換器と呼ばれる。別の実施例によれば、エネルギー変換器は交流電圧を直流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは整流器、交流／直流またはＡＣ／ＤＣ変換器と呼ばれる。逆直流／交流変換の場合、ＤＣ／ＡＣ変換器またはインバータと呼ばれる。最後の例によれば、エネルギー変換器は直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換することができ、その場合、それはＤＣ／ＤＣ変換器である。変換器は、可逆的または非可逆的である可能性がある。一般的に、変換は、いくつかの（一般的に３の倍数）ブランチの切り替えに分配された制御スイッチによって実行される。各ブランチの切り替えは２つの反対の制御スイッチで構成される。すなわち、第１の制御スイッチが開いているとき、同じブランチの第２の制御スイッチは閉じられ、逆も同様である。
【０１１８】
電気負荷は、電気エネルギーを使用するシステムを指す。それは、電気機械、抵抗負荷、電気回路などであってもよい。
【０１１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、電気システムは、電池、３分岐ＤＣ／ＡＣインバータおよび３相電気機械を含む。
【０１２０】
さらに、電気システムは、測定回路を備える。つまり、測定回路は電気システムに含まれる。測定回路は使用され、等価絶縁抵抗を決定するために制御される。したがって、絶縁抵抗の決定は電気システムの外部にある特定の機器（例えば、センサ）なしで実行することができる。
【０１２１】
測定回路は、電源のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシの間に追加される。
【０１２２】
測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。シャント抵抗の値は５００ｋΩ〜５ＭΩの範囲である。
【０１２３】
本発明の一態様によれば、すべての制御スイッチ（すなわち、エネルギー変換器および測定回路の）は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）および／またはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）タイプのスイッチ、および／または任意の他の同様の技術のスイッチとすることができる。
【０１２４】
図１は、非限定的な例として、本発明の一実施形態による方法に適した電気回路を概略的に示す。電気回路１は、電源２（ここでは電池）、インバータ１１（エネルギー変換器）、電気負荷３（ここでは三相電気機械）および測定回路５を備える。
【０１２５】
インバータ１１は３つの切り替えアームを有し、各切り替えアームは、直列に２つの制御スイッチI１からI６を有する。各制御スイッチは、制御［ｋ１］から［ｋ６］を含む。インバータ１１の第１の分岐はスイッチＩ１およびＩ４を含み、スイッチＩ４の制御［ｋ４］はスイッチＩ１の制御［ｋ１］と反対である（Ｉ１が閉じているときＩ４は開いており、その逆も同様である。）。インバータ１１の第２の分岐はスイッチＩ２およびＩ５を含み、スイッチＩ５の制御［ｋ５］は、スイッチＩ２の制御［ｋ２］と反対である。インバータ１１の第３の分岐はスイッチＩ３およびＩ６を含み、スイッチＩ６の制御［ｋ６］は、スイッチＩ３の制御［ｋ３］と反対である。
【０１２６】
測定回路５は、電源２のプラス端子と電気システム２のグラウンドまたはシャーシ４の間に配置される。測定回路５は、制御スイッチ６を有するシャント抵抗Ｒｓｈｕｎｔの直列の組み合わせを含む。制御スイッチ６の制御ＣＭＤは、制御スイッチ６が開閉されることを可能にする。測定回路５はさらに、測定回路５の端子における電圧を測定する手段（７）を含む。
【０１２７】
さらに、図１は、絶縁抵抗８、９および１０を示す。絶縁抵抗８は、電源２のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシ４の間に位置する。絶縁抵抗９は、電源２のマイナス端子と電気システム１のグラウンドまたはシャーシ４の間に位置する。絶縁抵抗１０は、電気負荷３と電気システムのグラウンドまたはシャーシ４の間に位置する。
【０１２８】
図１はさらに、電源２の電圧を測定する手段１２を示す。
【０１２９】
本発明による方法は、以下のステップを含む。
【０１３０】
ａ）インバータの制御スイッチがゼロシーケンスにあり、２つの電圧が測定され、測定回路と並列に測定される電圧、測定回路の制御スイッチを開くことによって測定される第１の電圧、および測定回路の制御スイッチを閉じることによって測定される第２の電圧、および、
ｂ）電気システムの等価絶縁抵抗は、測定された電圧によって決定される。
【０１３１】
インバータ制御のゼロシーケンスは、電源と電気負荷の間に差動電流が流れていないときのインバータ制御の回数に対応する。したがって、これらのシーケンスの間、電源から取得される電力はゼロである。このように、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが全て閉じられているとき、第１のゼロシーケンスが得られる。電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが全て閉じられているとき、第２のゼロシーケンスが得られる。
【０１３２】
図１の例では第１のゼロシーケンスは制御スイッチＩ１、Ｉ２、およびＩ３の閉路（Ｉ４、Ｉ５、およびＩ６の開放）に対応し、第２のゼロシーケンスは制御スイッチＩ４、Ｉ５、およびＩ６の閉路（Ｉ１、Ｉ２、およびＩ３の開放）に対応する。
【０１３３】
本発明による方法は、インバータの制御スイッチの制御を変更せず、インバータ制御の既存の特定のシーケンスを使用して測定を実行する。本発明による方法は２つの電圧測定を実施するために、測定回路の制御スイッチのみを制御する。したがって、電気システムの操作中に本発明による方法を用いることができる（絶縁抵抗を決定するために電気システムは遮断する必要がない。）。
【０１３４】
さらに、本発明による方法は、インバータを変更する必要がない。
【０１３５】
さらに、本発明は、アドホックベース、オンラインおよびリアルタイムでの絶縁抵抗の決定を可能にする。
【０１３６】
好ましくは、インバータの制御スイッチがＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方式によって制御される。この変調方式の一般的な原理は、十分に選択された期間に一連の離散状態を適用することによって、特定期間にわたって平均で任意の中間値を得ることができる。
【０１３７】
本発明の一実施形態によれば、等価絶縁抵抗は、インバータの制御スイッチの制御の各ゼロシーケンスにおいて決定される。したがって、上述のステップａ）およびｂ）は、２つのゼロシーケンスにおいて繰り返される。このように、第１のゼロシーケンスにおいて２つの電圧測定値が得られ、第２のゼロシーケンスにおいても２つの電圧測定値が得られる。これらの４つの電圧により、４つの等価絶縁抵抗を決定することができ、これにより電気回路の絶縁不良の正確な位置を特定することを可能にする。
【０１３８】
インバータの制御のゼロシーケンスの時点で測定を実施するために、本発明による方法は、ゼロシーケンスを検出するステップを含むことができる。
【０１３９】
例えば、この検出は、電気システム内の電流を測定することによって、または予測的にインバータの制御スイッチの制御の将来の状態を知ることによって達成することができる。
【０１４０】
本発明の一態様によれば、本方法は、電源の端子における電圧を測定するステップを含むことができる。電源のこの電圧は、等価絶縁抵抗を決定するステップｂ）において使用することができる。
【０１４１】
図２は、図１に示されている電気システムの例について、本発明の一実施形態による方法の測定時間を示している。上側のグラフは概略的に示すが、パルス幅変調方式に対するｋ１、ｋ２およびｋ３を制御することに限定されない（ｋ１、ｋ２およびｋ３を制御する曲線は、同じ参照フレームに示されている。）。これらの制御の値１は対応する制御スイッチの閉路に対応し、これらの制御の値０は、対応する制御スイッチの開放に対応する。下側のグラフは概略的に示すが、測定回路の端子で測定された電圧に限定されない。時間ｔ１において、第１のゼロシーケンス（ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝１）が存在し、（測定回路の制御スイッチが開いているとき）
【０１４２】
【数４４】
2021518534.tif 000046
【０１４３】
および（測定回路の制御スイッチが閉じているとき）
【０１４４】
【数４５】
2021518534.tif 000047
【０１４５】
によって示される最初の２つの電圧測定がこのように実施される。時間ｔ２において、第２のゼロシーケンス（ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝０、したがってｋ４＝ｋ５＝ｋ６＝１）が存在し、（測定回路の制御スイッチが開いているとき）
【０１４６】
【数４６】
2021518534.tif 000048
【０１４７】
および（測定回路の制御スイッチが閉じているとき）
【０１４８】
【数４７】
2021518534.tif 000049
【０１４９】
によって示される２つの他の電圧測定がこのように実施される。
【０１５０】
さらに、図２は等価絶縁抵抗を決定するために、Ｔｅｃｈ／２（Ｔｅｃｈはパルス幅変調方式のサンプリング周期を表す）によって間隔を空けた２つの異なる時間で、測定回路の端子の電圧を取得することができることを示している。
【０１５１】
等価絶縁抵抗を決定するステップｂ）は、従来の電気の法則、特にオームの法則、メッシュの規則、および節点の規則を適用することによって実施することができる。
【０１５２】
本発明の一態様によれば、等価絶縁抵抗を決定するステップｂ）は、エネルギー変換器（例えば、インバータ）の計算機によって実施することができる。あるいは、このステップは専用の計算機によって実施することができる。
【０１５３】
第１の実施形態によれば、２つの等価絶縁抵抗
【０１５４】
【数４８】
2021518534.tif 000050
【０１５５】
と
【０１５６】
【数４９】
2021518534.tif 000051
【０１５７】
は、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスおいて決定することができる（図１および図２の場合、これはｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝１に対応する。)。
【０１５８】
この実施形態では、等価絶縁抵抗
【０１５９】
【数５０】
2021518534.tif 000052
【０１６０】
は、電源のプラス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で、電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
【０１６１】
【数５１】
2021518534.tif 000053
【０１６２】
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
【０１６３】
【数５２】
2021518534.tif 000054
【０１６４】
はシャント抵抗、
【０１６５】
【数５３】
2021518534.tif 000055
【０１６６】
は電源の電圧、
【０１６７】
【数５４】
2021518534.tif 000056
【０１６８】
はこのゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、および
【０１６９】
【数５５】
2021518534.tif 000057
【０１７０】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【０１７１】
さらに、等価抵抗
【０１７２】
【数５６】
2021518534.tif 000058
【０１７３】
は、電源のマイナス端子と電気システムのシャーシとグラウンドの間で電源のプラス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
【０１７４】
【数５７】
2021518534.tif 000059
【０１７５】
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
【０１７６】
【数５８】
2021518534.tif 000060
【０１７７】
はシャント抵抗、
【０１７８】
【数５９】
2021518534.tif 000061
【０１７９】
は電源の電圧、
【０１８０】
【数６０】
2021518534.tif 000062
【０１８１】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【０１８２】
第２の実施形態によれば、２つの等価絶縁抵抗
【０１８３】
【数６１】
2021518534.tif 000063
【０１８４】
と
【０１８５】
【数６２】
2021518534.tif 000064
【０１８６】
は、電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて決定することができる（図１および図２の場合、これはｋ４＝ｋ５＝ｋ６＝１に対応するため、ｋ１＝ｋ２＝ｋ３＝０となる。）。
【０１８７】
この実施形態では、等価抵抗
【０１８８】
【数６３】
2021518534.tif 000065
【０１８９】
が電源のプラス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
【０１９０】
【数６４】
2021518534.tif 000066
【０１９１】
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
【０１９２】
【数６５】
2021518534.tif 000067
【０１９３】
はシャント抵抗、
【０１９４】
【数６６】
2021518534.tif 000068
【０１９５】
は電源の電圧、
【０１９６】
【数６７】
2021518534.tif 000069
【０１９７】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第１の電圧、
【０１９８】
【数６８】
2021518534.tif 000070
【０１９９】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【０２００】
さらに、等価抵抗
【０２０１】
【数６９】
2021518534.tif 000071
【０２０２】
は、電源のマイナス端子と電気システムのシャーシまたはグラウンドの間で電源のマイナス端子に接続されたインバータの制御スイッチが閉位置にあるゼロシーケンスにおいて、
【０２０３】
【数７０】
2021518534.tif 000072
【０２０４】
タイプの方程式によって決定することができる。ここで、
【０２０５】
【数７１】
2021518534.tif 000073
【０２０６】
はシャント抵抗、
【０２０７】
【数７２】
2021518534.tif 000074
【０２０８】
は電源の電圧、
【０２０９】
【数７３】
2021518534.tif 000075
【０２１０】
は、このゼロシーケンスにおいて測定された第２の電圧である。
【０２１１】
有利には、上述の２つの実施形態は（２つのゼロシーケンスにおける電圧測定と）組み合わせることができる。この場合、４個の等価絶縁抵抗
【０２１２】
【数７４】
2021518534.tif 000076
【０２１３】
【数７５】
2021518534.tif 000077
【０２１４】
【数７６】
2021518534.tif 000078
【０２１５】
および
【０２１６】
【数７７】
2021518534.tif 000079
【０２１７】
は決定される。４つの等価絶縁抵抗を取得すると、絶縁不良の可能性を正確に検出することができる。
【０２１８】
本発明の実施形態によれば、この方法は、このようにして決定された等価絶縁抵抗と閾値を比較するステップを含むことができる。この閾値との比較により、電気システムの絶縁不良の存在を決定することができる。さらに、この比較により、電気システムの絶縁不良の可能性を突き止めることができる。好ましくは、決定された全ての等価絶縁抵抗は可能性のある絶縁不良の検出および位置特定を容易にするため、同じ閾値と比較することができる。
【０２１９】
比較閾値Ｓは、
【０２２０】
【数７８】
2021518534.tif 000080
【０２２１】
タイプの式で決定することができる。ここで、
【０２２２】
【数７９】
2021518534.tif 000081
【０２２３】
は安全係数で、
【０２２４】
【数８０】
2021518534.tif 000082
【０２２５】
は電源の電圧である。好ましくは、安全係数
【０２２６】
【数８１】
2021518534.tif 000083
【０２２７】
の値は
【０２２８】
【数８２】
2021518534.tif 000084
【０２２９】
とすることができ、確かに、この値は一般的に、電気的安全基準で提供される。
【０２３０】
上述の４つの等価絶縁抵抗が決定される実施形態では、可能性のある絶縁不良は以下の状態によって突き止られる、
i）すべての等価抵抗が閾値を超える場合、電気システムの絶縁不良はない、
ii）等価抵抗
【０２３１】
【数８３】
2021518534.tif 000085
【０２３２】
と
【０２３３】
【数８４】
2021518534.tif 000086
【０２３４】
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電気負荷側にある、
iii）等価抵抗
【０２３５】
【数８５】
2021518534.tif 000087
【０２３６】
と
【０２３７】
【数８６】
2021518534.tif 000088
【０２３８】
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側にある、
iv）等価抵抗
【０２３９】
【数８７】
2021518534.tif 000089
【０２４０】
と
【０２４１】
【数８８】
2021518534.tif 000090
【０２４２】
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のマイナス端子側にある、
v）等価抵抗
【０２４３】
【数８９】
2021518534.tif 000091
【０２４４】
【数９０】
2021518534.tif 000092
【０２４５】
および
【０２４６】
【数９１】
2021518534.tif 000093
【０２４７】
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側と、電気負荷側にある、
vi）等価抵抗
【０２４８】
【数９２】
2021518534.tif 000094
【０２４９】
【数９３】
2021518534.tif 000095
【０２５０】
および
【０２５１】
【数９４】
2021518534.tif 000096
【０２５２】
のみが閾値未満である場合、絶縁不良は電源のマイナス端子側と、電気負荷側にある、
vii）すべての等価抵抗が閾値未満である場合、絶縁不良は電源のプラス端子側およびマイナス端子側にある。
【０２５３】
従って、本発明による方法は電気回路全体を交換する必要なく、安全性を改善し、欠陥のある要素のみを交換することを可能にする絶縁不良の正確な位置を提供する。
【０２５４】
さらに、本発明は電気システムを制御するシステムに関し、制御システムは、電気システムの少なくとも２つの等価絶縁抵抗、および好ましくは４つの等価絶縁抵抗を決定するように構成される。
【０２５５】
本発明による電気システムは、電源と、エネルギー変換器（例えば、インバータ）と、電気負荷とを含む。
【０２５６】
電源は電気エネルギーを供給し、電池とすることができる。
【０２５７】
エネルギー変換器は、電気エネルギー変換を可能にする。例えば、エネルギー変換器は交流電圧を、異なる周波数および／または振幅を有する別の交流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは交流／交流またはＡＣ／ＡＣ変換器と呼ばれる。別の実施例によれば、エネルギー変換器は交流電圧を直流電圧に変換することを可能にし、その場合、それは整流器、交流／直流またはＡＣ／ＤＣ変換器と呼ばれる。逆直流／交流変換の場合、ＤＣ／ＡＣ変換器またはインバータと呼ばれる。最後の例によれば、エネルギー変換器は直流電圧を異なる電圧の直流電圧に変換することができ、その場合、それはＤＣ／ＤＣ変換器である。変換器は、可逆的または非可逆的である可能性がある。一般的に、変換は、いくつかの（一般的に３の倍数）ブランチの切り替えに分配された制御スイッチによって実行される。各ブランチの切り替えは２つの反対の制御スイッチで構成される。すなわち、第１の制御スイッチが開いているとき、同じブランチの第２の制御スイッチは閉じられ、逆も同様である。
【０２５８】
電気負荷は、電気エネルギーを使用するシステムを指す。それは、電気機械、抵抗負荷、電気回路などであってもよい。
【０２５９】
本発明の好ましい実施形態によれば、電気システムは、電池、３分岐ＤＣ／ＡＣインバータおよび３相電気機械を含む。
【０２６０】
さらに、電気システムは、測定回路を備える。測定回路は使用され、等価絶縁抵抗を決定するために制御される。つまり、測定回路は電気システムに含まれる。したがって、絶縁抵抗の決定は電気システムの外部にある特定の機器なしで実行することができる。
【０２６１】
測定回路は、電源のプラス端子と電気システムのグラウンドまたはシャーシの間に追加される。
【０２６２】
測定回路は、制御スイッチと直列のシャント抵抗を含む。シャント抵抗の値は５００ｋΩ〜５ＭΩの範囲である。
【０２６３】
本発明によれば、制御システムは、上述した変形の組み合わせの何れか１つによる決定方法を実施するように構成される。
【０２６４】
特に、制御システムは測定回路の制御スイッチを制御し、それは測定回路の端子で電圧測定を行う。制御システムは等価絶縁抵抗を決定するため、インバータの制御スイッチの特定の制御を実行しない（例えば、パルス幅変調方式によって、インバータの制御スイッチの制御は変わらない。）。
【０２６５】
本発明はまた、特に電気自動車またはハイブリッド車の車両の電動動力伝達系を制御するための、方法および制御システムの使用に関する。
【０２６６】
しかしながら、本発明による方法および制御システムは、任意の埋め込み型または固定用途に適している。
【図１】
2021518534.tif 000140
【図２】
2021518534.tif 000141
【国際調査報告】
2021518534.tif 000142
2021518534.tif 000143
2021518534.tif 000144
2021518534.tif 000145