(57)【要約】【課題】誤動作、故障を確実に防止することができる絶縁抵抗検出装置を提供する。【解決手段】導電性部材１０に対して絶縁抵抗Ｒにより電気的に絶縁される直流電源系統６０に対して、検出用抵抗２及びカップリングコンデンサ３の直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗２と前記カップリングコンデンサ３との接続点ｐに現れる、前記絶縁抵抗Ｒの抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段４により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置３０において、前記接続点ｐと前記増幅手段４との間に、前記電圧の負電位成分が前記増幅手段４に入力されることを阻止する阻止手段３１を設けることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性部材に対して絶縁抵抗により電気的に絶縁される直流電源系統に対して、検出用抵抗及びカップリングコンデンサの直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗と前記カップリングコンデンサとの接続点に現れる、前記絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置において、
前記接続点と前記増幅手段との間に、前記電圧の負電位成分が前記増幅手段に入力されることを阻止する阻止手段を設ける
ことを特徴とする絶縁抵抗検出装置。
【請求項２】
前記接続点と前記阻止手段との間に、前記直流電源系統にて発生した異常信号に応じた前記電圧の異常電圧成分を取り除くフィルタをさらに設ける
ことを特徴とする請求項１に記載の絶縁抵抗検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁抵抗検出装置に関し、より詳細には、導電性部材に対して絶縁抵抗により電気的に絶縁される直流電源系統に対して、検出用抵抗及びカップリングコンデンサの直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗と前記カップリングコンデンサとの接続点に現れる、前記絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より駆動源として高電圧のバッテリを備えている自動車、電気自動車等の場合、そのバッテリによる感電を防止するために、車両ボディ（導電性部材）とバッテリとが電気的に絶縁された構造となっている。ところが、例えばバッテリの材質変質、付着物等が原因で、その絶縁特性が劣化して車両ボディとバッテリとが電気的に接続されてしまうという問題が生じる。これを回避するものとして絶縁抵抗検出装置がある。
【０００３】
例えば、図５は従来の電気自動車の地絡検知システムの回路図を示し、この地絡検知システムＡは、リレー１１と抵抗１２とからなり車体１０と母線６１との間に接続される地絡試行回路１と、バッファ４０が出力する矩形波４１１を母線６１に印加する、検出用抵抗２及びカップリングコンデンサ３と、接続点ｐの信号（矩形波）４１２を反転入力端子４１に入力し、基準電圧Ｖｒを非反転入力端子４２に入力する比較器４と、発振部５０を有する制御器５と、トランジスタ５１と、ＬＥＤ制御器５２と、ＬＥＤ５３とを備え、車載バッテリ６と、走行用の交流モータ７と、入力側を母線６１、６２に電気接続し、出力側を交流給電線８１、８２、８３を介して交流モータ７に電気接続したＤＣ・ＡＣインバータ８とを有する電気自動車に組み付けられる。（特許文献１参照）
【０００４】
この地絡検知システムＡにおいて、矩形波５０１をカップリングコンデンサ３を介して高電圧系に印可すると、抵抗（絶縁抵抗）Ｒに応じて矩形波５０１の波高値が変化するため、その波高値をアンプ４で増幅して出力し、制御器５はその出力に基づいて絶縁抵抗低下を判定する。例えば地絡（抵抗Ｒ）が発生すると、接続点ｐの電圧が変化し、比較器４の出力がパルス出力からＨｉ出力に切り替わり、制御器５がパルス出力をトランジスタ５１に送出し、ＬＥＤ制御器５２がＬＥＤ５３を点灯させる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２２１３９５号公報  （第３−５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したシステムは単電源で構成されているため、アンプ４にノイズ等による電圧の負電圧成分が入力されてしまうと、アンプ４が誤動作または故障する可能性があった。すると、絶縁抵抗Ｒの絶縁特性の劣化を速やかに検出することができず、車両ボディとバッテリとの電気的接続を回避することができない可能性があった。
【０００７】
よって本発明は、上述した問題点に鑑み、誤動作、故障を確実に防止することができる絶縁抵抗検出装置を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明によりなされた請求項１記載の絶縁抵抗検出装置は、導電性部材に対して絶縁抵抗により電気的に絶縁される直流電源系統に対して、検出用抵抗及びカップリングコンデンサの直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗と前記カップリングコンデンサとの接続点に現れる、前記絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、増幅手段により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置において、前記接続点と前記増幅手段との間に、前記電圧の負電位成分が前記増幅手段に入力されることを阻止することを特徴とする。
【０００９】
上記請求項１に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、接続点に現れる絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧が負電圧成分になると、阻止手段はその負電圧成分が増幅手段に入力されることを阻止する。よって、直流電源系統においてスイッチングノイズ等が発生して接続点に現れる電位が負電圧成分となっても、阻止手段によってその負電位成分が増幅手段に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されて増幅手段が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。従って、絶縁抵抗検出装置の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置の出力に基づいて絶縁抵抗の劣化を確実に検出することができる。
【００１０】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載の発明は、請求項１に記載の絶縁抵抗検出装置において、前記接続点と前記阻止手段との間に、前記直流電源系統にて発生した異常信号に応じた前記電圧の異常電圧成分を取り除くフィルタをさらに設けることを特徴とする。
【００１１】
上記請求項２に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、直流電源系統にて発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分は、フィルタによって取り除かれて阻止手段に伝達される。よって、直流電源系統に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタによって取り除かれるが、このフィルタが取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、阻止手段はその負電位成分が増幅手段に入力されることを阻止することから、フィルタが阻止手段と増幅手段の前段に設けられても、増幅手段の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る絶縁抵抗検出装置の一実施の形態を、図１〜図４の図面を参照して説明する。なお、従来の技術のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００１３】
ここで、図１は本発明の絶縁抵抗検出装置の基本構成の一例を示す構成図であり、図２は図１中のフィルタの一例を示す回路図であり、図３は絶縁抵抗検出装置における電圧波形を示すグラフであり、図４は絶縁抵抗検出装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【００１４】
図１において、車体ボディ（導電性部材）１０に対して絶縁抵抗Ｒにより電気的に絶縁される高電圧系の直流電源系統６０に対して、検出用抵抗２及びカップリングコンデンサ３の直列回路を介してパルス信号を印加し、前記検出用抵抗２と前記カップリングコンデンサ３との接続点ｐに現れる、前記絶縁抵抗Ｒの抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧を、アンプ（増幅手段）４により増幅して出力する絶縁抵抗検出装置３０は、前記接続点ｐと前記アンプ４との間に、前記電圧の負電位成分が前記アンプ４に入力されることを阻止するダイオード（阻止手段）３１を備える。
【００１５】
なお、直流電源系統６０は、従来の技術で説明したように、車載バッテリ６と、走行用の交流モータ７と、入力側を母線６１、６２に電気的に接続し、出力側を交流給電線８１、８２、８３を介して交流モータ７に電気接続したＤＣ−ＡＣ変換器としてのインバータ８とを有する。また、直流電源系統６０は、２つの絶縁抵抗Ｒとコンデンサ６３、６４と、漏電抵抗６５とを介して車体ボディ１０に対して絶縁されている。
【００１６】
絶縁抵抗検出装置３０はさらに、発振器等の発振部５０を備え、この発振部５０は、一方が検出用抵抗２が接続され、他方は接地されている。そして、振れ幅ＶＯＳ（０＜ＶＯＳ＜ＶＣＣ）のパルス信号を発振する。また、検出用抵抗２の他方は接続点ｐを介してカップリングコンデンサ３の一方に接続され、カップリングコンデンサ３の他方は直流電源系統６０のコンデンサ６４、車載バッテリ６、母線６２及び絶縁抵抗Ｒに接続されている。
【００１７】
電源ＶＣＣからの電力供給されるアンプ４の入力には、アノードが接地されたダイオード３１のカソードとフィルタ３２の一方が接続されている。そして、このダイオード３１によって電圧の負電圧成分を排除し、正電圧成分の一定レベルのみがアンプ４に入力されるようにダイオード３１を設けている（クランプ回路）。また、フィルタ３２の他方は、検出用抵抗２とカップリングコンデンサ３との接続点ｐに接続されている。
【００１８】
フィルタ３２の一例としては、図２に示すように、バンドパスフィルタを用い、接続点Ｐからローパスフィルタとハイパスフィルタを順次接続して構成している。そして、このフィルタ３２は、直流電流系統６０にて発生したインバータ８のスイッチングノイズ等を取り除いている。
【００１９】
次に、本発明の絶縁抵抗検出装置３０の動作（作用）の一例を説明する。
発振部５０により振れ幅ＶＯＳのパルス信号が発振されると、カップリングコンデンサ３を通して直流電源系統６０にパルス波が印加される。そして、絶縁抵抗Ｒに応じてパルス波の波高値が変化するため、この波高値はアンプ４によって増幅されて出力される。よって、その出力レベルに基づいて絶縁抵抗Ｒの抵抗値を検出することができる。
【００２０】
詳細には、接続点ｐに現れる絶縁抵抗の抵抗値を表す絶縁抵抗値検出信号としての電圧は、フィルタ３２とダイオード３１によって定められる一定レベルの正電圧成分がアンプ４に入力される。そして、直流電源系統６０においてスイッチングノイズ等が発生して接続点ｐに現れる電位が負電圧成分になると、ダイオード４はその負電圧成分がアンプ４に入力されることを阻止する。
【００２１】
図３において、図３（ａ）のパルス信号はフィルタ３２のローパスフィルタを通過すると、図３（ｂ）に示すパルス信号となる。そして、図１中のダイオード３１を設けていない場合（阻止手段なし）は、ハイパスフィルタの出力は通常正負に振れることから、図３（ｃ）に示すように、パルス信号は正負に振幅する波形となり、負電圧成分がアンプ４に入力されることになる。
【００２２】
しかしながら、本発明のように阻止手段であるダイオード３１をアンプ４の前段に設けることで、図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）のパルス信号から負電位成分が排除されたパルス信号としてアンプ４に入力される。よって、ハイパスフィルタの出力が負になると、ダイオード３１は負電位成分がアンプ４に入力されることを阻止することになる。
【００２３】
よって、直流電源系統６０においてスイッチングノイズ等が発生して接続点ｐに現れる電位が負電圧成分となっても、ダイオード（阻止手段）３１によってその負電位成分がアンプ（増幅手段）４に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されてアンプ４が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。
【００２４】
従って、絶縁抵抗検出装置３０の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置３０の出力に基づいて絶縁抵抗Ｒの劣化を確実に検出することができる。その結果、絶縁抵抗Ｒの絶縁特性の劣化を速やかに検出することができるため、車体ボディ（導電性部材）１０と車載バッテリ６との電気的接続を確実に回避することができる。
【００２５】
また、直流電源系統６０に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタ３２によって取り除かれるが、このフィルタ３２が取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、ダイオード３１はその負電位成分がアンプ４に入力されることを阻止することから、フィルタ３２がダイオード３１とアンプ４の前段に設けられても、アンプ４の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【００２６】
また、上述した本実施の形態では、請求項中の阻止手段としてダイオード３１を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、種々異なる実施形態とすることもできる。以下に、他の実施の形態の一例を図４の図面を参照して説明する。なお、上述した実施の形態のところで説明したものと同一あるいは相当する部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
図４に示す絶縁抵抗検出装置３０と直流電源系統６０との基本構成は、図１の基本構成とほぼ同一であり、その差異は、上述した絶縁抵抗検出装置３０の構成（図１参照）から発振部５０を削除し、絶縁抵抗検出装置３０の入力に外部のマイクロ・コンピュータ（以下、マイコンともいう）７０からの前記パルス信号を入力するようにしている。
【００２８】
また、他の実施の形態における絶縁抵抗検出装置３０の阻止手段としては、スイッチ３１ａを用いており、このスイッチ３１ａのオン／オフはマイコン７０によって制御されるように構成している。例えば、マイコン７０は出力するパルス波形がＬｏレベルのときにスイッチ３１ａをオン状態とし、Ｈｉレベルのときにオフ状態となうように、スイッチ３１ａを制御する。
【００２９】
このような構成としても、直流電源系統６０においてスイッチングノイズ等が発生して接続点ｐに現れる電位が負電圧成分となっても、スイッチ（阻止手段）３１ａによってその負電位成分がアンプ４に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されてアンプ４が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。よって、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３０】
さらに、ダイオード３１はその順方向電圧が０．３Ｖ以下のものは殆どないため、このような場合に阻止手段としてスイッチ３１ａを用いれば、０．３Ｖ以下の場合でも対応することができる。
【００３１】
また、上述した実施の形態では、請求項中の阻止手段にダイオード３１及びスイッチ３１ａを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、阻止手段として他にも半波整流回路、フォトモスリレー、フォトカプラ、ＣＭＯＳアナログスイッチなどを用いることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載した本発明の絶縁抵抗検出装置によれば、直流電源系統においてスイッチングノイズ等が発生して接続点に現れる電位が負電圧成分となっても、阻止手段によってその負電位成分が増幅手段に入力されることが阻止されることから、負電位成分が入力されて増幅手段が誤動作や故障する等の不具合が発生する可能性を排除することができる。従って、絶縁抵抗検出装置の誤動作、故障を確実に防止することができるため、絶縁抵抗検出装置の出力に基づいて絶縁抵抗の劣化を確実に検出することができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、直流電源系統に発生した異常信号に応じた電圧の異常電圧成分はフィルタによって取り除かれるが、このフィルタが取り除けなかった異常電圧成分が負電位成分であると、阻止手段はその負電位成分が増幅手段に入力されることを阻止することから、フィルタが阻止手段と増幅手段の前段に設けられても、増幅手段の誤動作や故障を確実に排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁抵抗検出装置の基本構成の一例を示す構成図である。
【図２】図１中のフィルタの一例を示す回路図である。
【図３】絶縁抵抗検出装置における電圧波形を示すグラフである。
【図４】絶縁抵抗検出装置の他の実施の形態を示す構成図である。
【図５】従来の電気自動車の地絡検知システムの回路図である。
【符号の説明】
２            検出用抵抗
３            カップリングコンデンサ
４            アンプ（増幅手段）
１０          車体ボディ（導電性部材）
３１          ダイオード（阻止手段）
３１ａ        スイッチ（阻止手段）
３２          フィルタ
６０          直流電源系統
Ｒ            絶縁抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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