(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ電圧源の絶縁故障を検出するための装置（４）であって、
前記電圧源の端子に接続されるように意図された第１および第２の入力端子（−Ｖｂａｔ、＋Ｖｂａｔ）と、
車両の金属シャーシおよび本体によって形成された電気的接地（９１）と前記第２の入力端子（＋Ｖｂａｔ）との間に直列に接続される第１および第３の抵抗性双極子（４１、４３）であって、前記第１の抵抗性双極子（４１）は、前記第３の抵抗性双極子（４３）の抵抗より少なくとも１０倍大きい抵抗を有する、前記第１および第３の抵抗性双極子（４１、４３）と、
前記第１の入力端子（−Ｖｂａｔ）と前記電気的接地（９１）との間に直列に接続された第２の抵抗性双極子（４２）およびスイッチ（４５）から成る第２の電気的接続であって、前記第２の電気的接続は、一端が前記第１の入力端子に直接接続され、他端が前記電気的接地に直接接続され、前記第１の抵抗性双極子（４１）の抵抗は、前記第２の抵抗性双極子（４２）の抵抗より少なくとも３倍大きい、前記第２の電気的接続と、
前記第３の抵抗性双極子（４３）の端子に接続される検出回路（４４）であって、前記スイッチを交互に開閉し、前記スイッチが開いている場合、および前記スイッチが閉じている場合に、前記第３の抵抗性双極子の前記端子間の電圧を測定し、測定された前記電圧の関数として絶縁故障の振幅を決定するために構成される前記検出回路と、を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記第３の抵抗性双極子（４３）は、ポテンショメータまたは切換抵抗器の回路網である、請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記検出回路（４４）は、２から３０秒の時間間隔で前記スイッチ（４５）を繰り返し閉じる、請求項１又は２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記検出回路（４４）は、２％以下のデューティサイクルで前記スイッチ（４５）を閉状態に保持する、請求項１から３のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項５】
前記スイッチは、前記検出回路（４４）により制御される光結合器（４５１）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項６】
前記第２の抵抗性双極子（４２）の前記抵抗は、５０ｋΩ以上である、請求項１から５のいずれか一項に記載の検出装置。
【請求項７】
請求項１に記載の検出装置（４）と、
端子が前記検出装置の前記第１および第２の入力端子に接続されるバッテリー（２）と、
ＤＣインターフェースおよびＡＣインターフェースを有するインバータ（６）であって、前記バッテリーの前記端子が前記ＤＣインターフェースに接続される前記インバータ（６）と、
前記インバータ（６）の前記ＡＣインターフェースに接続される電気モーター（７）と、を含む動力化システム。
【請求項８】
前記バッテリー（２）の前記端子間の電圧は、１００Ｖより大きい、請求項７に記載の動力化システム。
【請求項９】
前記第３の抵抗性双極子（４３）は、ポテンショメータであり、
前記検出回路（４４）は、前記ポテンショメータの抵抗が前記バッテリー（２）の前記端子間の前記電圧に比例するように、前記ポテンショメータの前記抵抗を制御する、請求項７又は８に記載の動力化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣ電圧回路網または電源の基準電圧に対する絶縁に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力ＤＣ電気システムは、著しい進展を遂げた。特に、多くの輸送システムはＤＣ電源を含む。
【０００３】
ハイブリッド燃焼／電気車両または電気車両は、特に高出力バッテリーを含む。適切な電圧レベルを得るために、複数の電気化学的蓄電池が直列に配置される。高出力および容量を得るために、蓄電池の複数のグループが直列に配置される。段数（蓄電池のグループ数）および各段の並列な蓄電池の数は、バッテリーに要求される電圧、電流、および容量に応じて異なる。複数の蓄電池の組み合わせは蓄電池のバッテリーと呼ばれる。
【０００４】
このようなバッテリーは、インバータを介してＡＣ電気モーターを駆動するために用いられる。このようなモーターに必要な電圧レベルは、数百ボルトに達し、通常は約４００ボルト程度になる。またこのようなバッテリーは、電気モードにおける車両の走行距離を助長するために大容量を有する。自動車用途に特有のいくつかの技術的な理由により、車両の機械的接地（車両の金属シャーシおよび本体によって形成され、したがってユーザーが接近できる）とバッテリーの電位との間の絶縁を用いることになる。主要な理由は、走行中に第１の絶縁故障が生じた場合に即座に走行用バッテリーを切り離すことを想定し得ないということである。例えば、バッテリーの電極の一方が機械的接地に接続されている場合には、絶縁故障は他方の電極に現れる。これは、結果として短絡および保護ヒューズの即時の溶断をもたらす。これの影響は、走行動力または回生制動がなくなることにより、車両を危険にすることである。したがって、これは、バッテリーを絶縁して、人間に対する安全性のために、絶縁モニターによってこの絶縁をモニターすることを必要とする。具体的には、第１の故障が生じた場合にユーザーに対するリスクがなければ、バッテリーの正端子と負端子との間に短絡が生じるために、走行用バッテリーを切り離すことになる第２の故障が発生する前に、この第１の故障を報告することが好都合である。さらにまた、この第２の故障が生じた場合には、バッテリーの電圧が車両の機械的接地に直接接続され、したがって、ユーザーが接触する可能性がある。ユーザーに対してこのようなエネルギー源の潜在的なリスクの可能性があるので、バッテリーと機械的接地との間の絶縁および絶縁のモニターについて特別の注意を払わなければならない。バッテリーに電気的に接続された車両のいかなる部分も、接地から絶縁しなければならない。この絶縁は、絶縁材料を用いて生成される。絶縁は時間とともに低下し（振動、機械的衝撃、ダストなどによる）、したがって、機械的接地を危険な電位に設定するおそれがある。
【０００５】
さらにまた、電気回路網からＤＣ的に絶縁されない充電器を用いることを想定することができる。再充電中は、車両の機械的接地は規則によってアースに接続され、従来用いられている中立モード（ＴＴモード）は中立をアースに常駐して接続するので、これは、再充電中に、車両の機械的接地をバッテリーの電位の一方に接続することに等しい。したがって、これらの再充電中には、全電圧の半分だけが印加される公称の場合とは対照的に、バッテリーの全電圧が絶縁の端子に印加され、とりわけモニターされる。この絶縁は全電圧を引き受けることができないおそれがあり、即座に短絡をもたらす第２の故障を生じさせる。
【０００６】
先行技術による電気自動車は、通常は三相電気モーターに給電することを目的とするバッテリーを備えている。バッテリーは、電気化学的蓄電池を含む。ヒューズが設けられた保護装置が、バッテリーの端子に接続される。絶縁監視装置が、バッテリーの端子にも接続され、車両の機械的接地にも接続される。絶縁監視装置は、検出された絶縁故障の信号をコンピュータに送るために、コンピュータに接続される。このコンピュータは、車内に搭載されたネットワークバッテリーによって給電される。このバッテリーの負極は、車両の接地に接続される。バッテリーの端子は、カットオフシステムを介して電圧＋Ｖｂａｔおよび−ＶｂａｔをインバータのＤＣ入力に印加する。カットオフシステムは、コンピュータによって制御される電力接触器を含む。電気モーターは、インバータのＡＣ出力に接続される。様々なタイプの絶縁監視が先行技術において知られている。
【０００７】
経年変化のため、いくつかの絶縁材料は、正常動作中には機械的接地とバッテリーの端子との間の電圧に耐えるために好適であるが、絶縁故障によってバッテリーの端子間の全電圧がそれらに印加された場合には破壊するおそれがある。
【０００８】
公知の監視装置は、このような可能性のある絶縁故障を試験して検出することができず、結果として絶縁故障の連鎖を招くおそれがある。一方の極性の第１の絶縁故障は、他方の極性と接地との間に全電圧を印加する。この他方の極性の絶縁がそれに耐えることができない場合には、第２の絶縁故障が発生する。これは、ヒューズの溶断を伴う短絡を生じさせる。これは牽引力の損失、それから車両の突然のロックに対応し、危険である。
【０００９】
公知の絶縁モニターは、いずれも遭遇する産業上の制約を満足しない。公知の絶縁モニターは、いずれも、電気を過剰に消費することなく、公衆に広く販売されている車両について期待される販売価格に適合するコストで、絶縁故障を検出することも、バッテリーのどちらの極性が絶縁故障により影響を受けるかを決定することも、両方の極性が絶縁故障により影響を受けるかどうかを決定することも、また絶縁故障の振幅を測定することもできない。
【発明の概要】
【００１０】
本発明は、これらの欠点の１つまたはいくつかを解決することを目的とする。本発明は、このように、感電死を誘発するおそれのあるＤＣ電圧源の絶縁故障を検出するための装置に関し、本装置は、
電圧源の端子に接続されるように意図された第１および第２の入力端子と、
電気的接地と第２の入力端子との間に直列に接続される第１および第３の抵抗性双極子であって、第１の抵抗性双極子は、第３の双極子の抵抗より少なくとも１０倍大きい抵抗を有する、第１および第３の抵抗性双極子と、
第１の入力端子と電気的接地との間に直列に接続された第２の抵抗性双極子およびスイッチと、
第３の双極子の端子に接続される検出回路であって、
スイッチを交互に開閉し、
スイッチが開いている場合、およびスイッチが閉じている場合に、第３の双極子の端子間の電圧を測定し、
測定された電圧の関数として絶縁故障の振幅を決定するために構成される検出回路と、を含む。
【００１１】
一変形例によれば、第１の双極子の抵抗は、第２の双極子の抵抗より少なくとも３倍大きい。
【００１２】
別の変形例によれば、第３の双極子は、ポテンショメータまたは切換抵抗器の回路網である。
【００１３】
さらに別の実施形態によれば、検出回路は、２から３０秒の時間間隔でスイッチを繰り返し閉じる。
【００１４】
別の変形例によれば、検出回路は、２％以下のデューティサイクルでスイッチを閉状態に保持する。
【００１５】
さらに別の変形例によれば、スイッチは、検出回路により制御される光結合器を含む。
【００１６】
一変形例によれば、第１の双極子の抵抗および第２の双極子の抵抗は、各々少なくとも５０ｋΩに等しい。
【００１７】
本発明は、さらに動力化システムに関し、動力化システムは、上記の検出装置と、端子が検出デバイスの第１および第２の入力端子に接続されるバッテリーと、ＤＣインターフェースおよびＡＣインターフェースを有するインバータであって、バッテリーの端子がＤＣインターフェースに接続されるインバータと、インバータのＡＣインターフェースに接続される電気モーターと、を含む。
【００１８】
一変形例によれば、バッテリーの端子間の電圧は、１００Ｖより大きい。
【００１９】
一変形例によれば、検出回路は、ポテンショメータの抵抗がバッテリーの端子間の電圧に比例するように、ポテンショメータの抵抗を制御する。
【００２０】
本発明の他の特性および利点は、以下の添付の図面を参照することにより、例示のための以下の説明から、いかなる限定もなしに明白になろう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】バッテリーによって給電される電気モーターを有する車両の実施例の模式的な表現である。
【図２】本発明の一実施形態による、絶縁故障を検出し測定するための装置の模式的な表現である。
【図３】絶縁故障の第１のタイプの状況における、図２の検出および測定装置を示す図である。
【図４】絶縁故障の第２のタイプの状況における、図２の検出および測定装置を示す図である。
【図５】検出装置の感度を異なる抵抗値の関数として示す図である。
【図６】検出装置の感度を異なる抵抗値の関数として示す図である。
【図７】二重故障がある場合の絶縁故障を検出するための装置の動作を示す図である。
【図８】二重故障がある場合の絶縁故障を検出するための装置の動作を示す図である。
【図９】絶縁故障を検出し測定するための装置の２つの変形例の動作結果を示す図である。
【図１０】絶縁故障を検出し測定するための装置の２つの変形例の動作結果を示す図である。
【図１１】絶縁故障を検出するための装置の異なる変形例を示す。
【図１２】絶縁故障を検出するための装置の異なる変形例を示す。
【図１３】絶縁故障を検出するための装置の異なる変形例を示す。
【図１４】絶縁故障を検出するための装置の異なる変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、感電死を誘発するおそれのあるＤＣ電圧源の絶縁故障を検出し測定するための装置を提供する。この装置は、電圧源の端子に接続される第１および第２の入力端子を含む。
【００２３】
図１は、本発明の実施形態を実施する車両１の実施例を示す。車両１は、それ自体が公知である方法で、直列に接続される電気化学的蓄電池２１を含むバッテリー２を含む電気自動車である。バッテリー２は、必要な電圧および使用する蓄電池のタイプに応じて、通常は４０から１５０個の蓄電池である、直列に接続される多数の蓄電池２１を含む。充電時のバッテリー２の端子間電圧は、通常は約４００Ｖ程度である。バッテリー２は、第１の端子に電圧＋Ｖｂａｔを印加し、第２の端子に電圧−Ｖｂａｔを印加する。蓄電池２１は、電力電気的接続により直列に接続される。バッテリー２の端子は、インバータ６のＤＣインターフェースに接続される。電気モーター７は、インバータ６のＡＣインターフェースに接続される。
【００２４】
バッテリー２の端子とインバータ６のＤＣインターフェースとの間の接続は、保護回路３により、および電力結合回路５により生成される。保護回路３は、それ自体が公知の方法で、短絡が生じた場合に接続を開くように構成されるヒューズを含んでもよい。電力結合回路５は、バッテリー２の端子をインバータ６のＤＣインターフェースに選択的に接続し／インバータ６のＤＣインターフェースから切断することを可能にするスイッチ５１および５２を含む。スイッチ５１および５２の開／閉は、制御回路８によって、通常はバッテリー２の動作をモニターするためのコンピュータによって制御される。制御回路８は、通常、車両１に搭載されたネットワークの電源バッテリー９２によって給電され、それはバッテリー２の電圧レベルより非常に低い電圧レベルを有する。制御回路８は、通常、車両１の金属シャーシおよび車体９３を含む機械的接地９１に接続される。
【００２５】
絶縁故障を検出し測定するための装置４は、バッテリー２の端子および機械的接地９１に接続される。このような検出装置４の実施形態は、図２に模式的に詳述される。
【００２６】
検出および測定装置４は、バッテリーの電圧＋Ｖｂａｔおよび−Ｖｂａｔが電力接続によってそれぞれ印加される入力端子＋Ｖｂａｔおよび−Ｖｂａｔを含む。装置４は、第１、第２、および第３の抵抗性双極子４１、４２および４３を含む。抵抗性双極子４１および４３は、機械的接地９１と入力端子＋Ｖｂａｔとの間に直列に接続される。抵抗性双極子４２は、入力端子−Ｖｂａｔと機械的接地９１との間にスイッチ４５と直列に接続される。
【００２７】
以下、バッテリー２の端子間電圧はＶｂａｔで表し、双極子４１、４２および４３のそれぞれの抵抗はＲ１、Ｒ２およびＲ３で表す。
【００２８】
検出および測定回路４４は、第３の双極子４３の端子に接続される。検出および測定回路４４は、スイッチ４５を交互に開閉するために構成される。検出および測定回路４４は、双極子４３の端子間電圧を測定し、それから絶縁故障の存在、この絶縁故障の極性、および／またはこの絶縁故障の振幅を推測するように構成される。
【００２９】
図３は、端子＋Ｖｂａｔと機械的接地９１との間の抵抗Ｒｄ１に例えることができる絶縁故障が存在する場合の装置４の等価回路図を示す。図４は、端子−Ｖｂａｔと機械的接地９１との間の抵抗Ｒｄ２に例えることができる絶縁故障が存在する場合の装置４の等価回路図を示す。このような装置４は、定格電圧が通常１００Ｖより高い電力バッテリーに対して特に好適であることが証明される。
【００３０】
実際に、機械的接地９１と端子−Ｖｂａｔとの間に短絡があると、双極子４３の端子間電圧は最高電圧に達する。検出および測定回路４の入力に印加される電圧を制限するために、双極子４１の抵抗は双極子４３の抵抗より少なくとも１０倍大きい。回路４４の端子の電圧を所望の電圧範囲ＶｏｕｔＭａｘとするために、Ｒ３を
Ｒ３＝（Ｒ１＊ＶｏｕｔＭａｘ）／（Ｖｂａｔ−ＶｏｕｔＭａｘ）
と決定することができる。
【００３１】
一般的に用いられる低コストの電子回路部品を回路４４で用いることができるようにするために、ＶｏｕｔＭａｘを３．５Ｖ以下にすることが都合がよい。
【００３２】
さらにまた、検出および測定回路４４が端子に接続される双極子４３は、接地９１とバッテリー２の正端子との間に好適に接続され、その結果、検出および測定回路４４は正の電圧だけを測定する。回路４４は、対向する極性の端子の絶縁故障を測定し、測定電圧Ｖｏｕｔの符号を変化させずにそうすることを可能にする。
【００３３】
双極子４３は、機械的接地９１に好適に接続される。スイッチ４５は、機械的接地９１に好適に接続される。
【００３４】
スイッチ４５が閉じているときに、端子＋Ｖｂａｔと接地９１との間に絶縁故障Ｒｄ１だけがある場合には、回路４４の端子に印加される電圧Ｖｏｕｔは、次のようになる。
0006321007.tif 000002
【００３５】
スイッチ４５が閉じているときに、端子−Ｖｂａｔと接地９１との間に絶縁故障Ｒｄ２だけがある場合には、回路４４の端子に印加される電圧Ｖｏｕｔは、次のようになる。
0006321007.tif 000003
【００３６】
これらの２つの比喩的な場合では、絶縁故障の振幅は、次式から導き出すことができる。
0006321007.tif 000004
【００３７】
絶縁故障の振幅の測定は、このように、双極子４３の端子間電圧のＤＣ成分の振幅に基づく。
【００３８】
図５および図６は、双極子４１および４２の抵抗の異なる値について、検出および測定回路４４の端子間電圧を、絶縁故障Ｒｄ１またはＲｄ２の振幅の関数として示す。これらの測定では、スイッチ４５は閉じている。これらの様々な比喩的な場合では、抵抗Ｒ１は、抵抗Ｒ３より少なくとも１００倍大きい。Ｒ３は、ここではＶｏｕｔＭａｘ＝３．３Ｖとなるように決められる。これらの様々な比喩的な場合では、Ｒ１＝Ｒ２である。
【００３９】
この図は、回路４４が、絶縁故障が検出されない範囲（絶縁故障の振幅が低すぎる）、測定範囲（絶縁故障振幅を決定することができる）、および検出範囲（絶縁故障を確認することができるが、その振幅は確認できない）を有することを示す。
【００４０】
Ｒ１およびＲ２の値の増加が、早期に絶縁故障を検出することを可能にすることが分かる。またＲ１およびＲ２の値の増加は、測定範囲と検出範囲との間の遷移しきい値も増加させる。したがって、Ｒ１およびＲ２の値は、測定範囲と非検出範囲との間の遷移しきい値の関数として、および測定範囲に要求される広がりの関数として好適に選択される。
【００４１】
実際には、スイッチ４５の交互の開／閉は、回路４４の測定範囲の広がりを増加させることを可能にする。さらにスイッチ４５の交互の開閉は、端子−Ｖｂａｔ側および端子＋Ｖｂａｔ側の絶縁故障が同時に存在することを検出することを可能にする。スイッチ４５は、機械的接地９１の両側の絶縁故障を補償することによって、絶縁故障の検出の不正確さまたは欠如を回避することを可能にする。
【００４２】
スイッチ４５が閉じている場合には、双極子４３の端子間電圧Ｖｏｕｔ１は、次式によって与えられる。
0006321007.tif 000005
【００４３】
スイッチ４５が開いている場合には、双極子４３の端子間電圧Ｖｏｕｔ２は、次式によって与えられる。
0006321007.tif 000006
【００４４】
２つの未知数を有する２つの方程式の系はこのようにして得られ、それは次の解を与える。
0006321007.tif 000007
ここで、Ｒ１３＝Ｒ１＋Ｒ３およびＶｂ３＝Ｖｂａｔ＊Ｒ３である。
0006321007.tif 000008
【００４５】
したがって、機械的接地９１の一方の側または他方の側の絶縁故障が検出範囲の遷移しきい値より低い抵抗を有しない限り、回路４４は絶縁故障Ｒｄ１およびＲｄ２の振幅の測定を提供することができる。
【００４６】
スイッチ４５が開いている場合には、絶縁故障がない状態では電圧Ｖｏｕｔ１は０である。それから、双極子４１から４３の電気的消費もまた０である。絶縁故障Ｒｄ２が発生する場合のみ、電圧Ｖｏｕｔ１が増加する。
【００４７】
スイッチ４５が閉じている間、消費を制限するために、スイッチ４５は２％以下のデューティサイクルで閉じるように保つことができる。さらにまた、抵抗器Ｒ１およびＲ２は、好適には、各々少なくとも５０ｋΩに等しい。スイッチ４５の閉鎖は、２から３０秒の時間間隔で繰り返すことができる。
【００４８】
絶縁故障の振幅を決定するために、回路４４は、測定された電圧Ｖｏｕｔのデジタル符号化を行うことができる。例えば、電圧測定値Ｖｏｕｔは、回路４４の入力で、サンプラーによって１２ビットで符号化することができる。符号化ワードのサイズは、もちろん、測定に求められる精度に適合している。
【００４９】
試験は、１ＭΩの抵抗Ｒ１およびＲ２について、絶縁故障Ｒｄ１＝５０ｋΩおよびＲｄ２＝１ＭΩを用いて行われた。回路４４は、１２ビット、１０ビット、または８ビットで測定値Ｖｏｕｔを符号化し、１０％未満の誤差でＲｄ１およびＲｄ２の測定値を取得することを可能にした。
【００５０】
試験は、１ＭΩの抵抗Ｒ１およびＲ２について、絶縁故障Ｒｄ１＝Ｒｄ２＝１００ｋΩを用いて行われた。回路４４は、１２ビット、１０ビット、または８ビットで測定値Ｖｏｕｔを符号化し、２％未満の誤差でＲｄ１およびＲｄ２の測定値を取得することを可能にした。
【００５１】
バッテリーに含まれるセルの１つで故障が起こる場合には、電圧ＶｂａｔおよびＶｏｕｔが変化する。セルの直列接続の中央における機械的接地９１との短絡は、機械的接地９１の電位を変化させない。逆に、スイッチ４５を開くことによって、このような短絡を確認することが可能になる。具体的には、短絡が存在しない場合には、電圧Ｖｏｕｔ２は０になる。このような短絡が存在する場合には、
Ｖｏｕｔ２＝＋Ｖｂａｔ＊Ｒ３／（Ｒ１＋Ｒ３）
が得られる。
【００５２】
したがって、このような短絡の存在は、Ｖｏｕｔ２の期待値からの偏差に基づいて決定することができる。
【００５３】
本発明は、抵抗Ｒ１が抵抗Ｒ２より大きい場合、例えばＲ１が少なくともＲ２の２倍に等しい場合、好ましくはＲ１が少なくともＲ２の３倍に等しい場合に、特に好適であることが証明される。
【００５４】
実際には、これは、実質的に測定範囲の広がりを広げることを可能にする。さらにまた、抵抗のこのような差は、絶縁の強度を試験するためにバッテリーの各端子−Ｖｂａｔおよび＋Ｖｂａｔと機械的接地９１との間に電圧Ｖｂａｔに近い電圧を印加することを可能にする。あまりに大きな絶縁故障が存在しない場合には、スイッチ４５が開いているときには、実質的に、電圧Ｖｂａｔが端子−Ｖｂａｔと機械的接地９１との間に印加される。スイッチ４５が閉じている場合には、抵抗Ｒ１とＲ２との間の差によって、Ｖｂａｔに近い電圧が端子＋Ｖｂａｔと機械的接地９１との間に印加される。これらの利点は、装置４の部品の追加費用を発生させずに得られる。
【００５５】
抵抗のこの大きい差のために、絶縁故障Ｒｄ２が存在しない場合に電圧Ｖｏｕｔ１の変化が増加する。絶縁故障Ｒ２がある場合には、抵抗Ｒ２の低い値は、この絶縁故障Ｒｄ２のより大きな測定感度を可能にする。
【００５６】
図９および図１０の表は、同一の抵抗Ｒ１およびＲ２（１ＭΩ）ならびに異なる抵抗Ｒ１およびＲ２（それぞれ１ＭΩおよび１００ｋΩ）を用いてそれぞれ実行されたシミュレーションに対応する。電圧測定値Ｖｏｕｔは、これらのシミュレーションでは１２ビットで符号化される。
【００５７】
この表は、絶縁故障Ｒｄ１およびＲｄ２の異なる値の組み合わせについての結果を示す。
【００５８】
以下の記号を用いる。Ｍｅｓ：故障が確認され、かつ振幅が２０％未満の誤差で測定される。ＮＤｅｔ：絶縁故障は確認されない。Ｄｅｔ：絶縁故障は検出されるが、測定されないか、または２０％より大きい誤差で測定される。Ｉｍｐ：検出エラーまたは非検出。Ｘ：測定不可能。
【００５９】
低い抵抗値を有する絶縁故障の正確な測定が実行されないことが分かるが、いずれにしてもその振幅が激しくない絶縁故障であるから、絶縁故障に対してこのような精度は必要ではない。
【００６０】
また、抵抗Ｒ１およびＲ２の異なる値は、より多くの場合に（１０倍小さい抵抗の故障測定）、不可能な測定の数を少なくし、かつ誤検出の数を少なくして、正確な測定値を取得することを可能にすることも分かる。全ての場合において、支配的な絶縁故障が検出される。
【００６１】
直列に設けられたスイッチ４５と組み合わせて、より低い値の抵抗Ｒ２を用いることによって、抵抗Ｒ１とＲ２とのこのような差の利点から利益を得ると共に、装置４の電気的消費を制限することがいかなる場合でも可能になる。抵抗Ｒ２は、好適には、正確に高い抵抗値を有する絶縁故障Ｒｄ１を測定することが可能な十分に高い値を有する。
【００６２】
双極子４３はポテンショメータまたは切換抵抗器の形で実現することができ、その抵抗値は制御回路によってバッテリー２の端子の電圧Ｖｂａｔに比例するように設定される。絶縁故障測定は、このように、バッテリー２の負荷の変化を考慮することができる。測定分解能は、このように、バッテリー２の負荷に関わらず同じにすることができる。双極子４３は、例えば、デジタルポテンショメータの形で実現することができる。このようなポテンショメータは、抵抗Ｒ３に求められる値の範囲の関数として抵抗が可変である部品と直列に、抵抗が固定されている部品を含むことができる。好適には、双極子４１および４２は、ポテンショメータであってもよい。このように、測定範囲の広さは、これらの抵抗値を変えることで変更することができる。
【００６３】
図１１から図１３は、絶縁故障を検出するための装置の、スイッチ４５が光結合器を含む種々の変形例を示す。光結合器を用いることによって、端子に高電圧が印加される双極子４１から４３からスイッチ４５の制御を分離することが可能になる。
【００６４】
これらの種々の変形例では、ツェナーダイオード４３１は、第３の双極子４３と並列に接続される。このダイオード４３１は、重大な絶縁故障がある場合に回路４４の過電圧を回避することを可能にする。これらの種々の変形例では、キャパシタ４３２は、第３の双極子４３と並列に接続される。キャパシタ４３２は、高周波摂動を除去するために双極子４３の端子間電圧をフィルターに通すことを可能にする。
【００６５】
図１１の変形例では、スイッチ４５は単一の光結合器４５１を含む。光結合器４５１は、バイポーラ型のフォトトランジスタを用いる。ツェナーダイオード４５２は、光結合器４５１と並列に接続される。光結合器４５１は、スイッチの機能を果たすために、飽和モードで用いられる。光結合器４５１は、抵抗器４６を介して制御回路８によって制御される。ツェナーダイオード４５２は、バッテリー２に接続された要素、例えば運転中のモーターインバータまたは充電中の電気回路網から生じるおそれがある過電圧から光結合器４５１を保護する。ダイオード４５２のツェナー電圧は、光結合器の電圧ＶｃｅＭａｘより小さく、かつ電圧Ｖｂａｔより大きい。スイッチ４５は、この場合には通常開いていて、静止状態ではスイッチ４５の制御によりエネルギーは消費されない。
【００６６】
図１２の変形例では、スイッチ４５は、直列に接続された２つの光結合器４５１および４５３を含む。定格電圧Ｖｂａｔが４００Ｖより高いバッテリーでは、このような配置によって、特に比較的一般的な電力部品を用いることが可能になる。光結合器４５１および４５３は、バイポーラ型のフォトトランジスタを用いる。ツェナーダイオード４５２は光結合器４５１と並列に接続され、ツェナーダイオード４５４は光結合器４５３と並列に接続される。ダイオード４５２および４５４のツェナー電圧は、Ｖｂａｔ／２より大きい。この例では、光結合器４５２および４５４のダイオードは、直列に接続される。制御電圧が直列に接続されたダイオードを駆動するのに十分でない場合には、並列制御回路を用いることができる。
【００６７】
図１３の変形例では、スイッチ４５は電界効果フォトトランジスタを用いる光結合器４５１を含む。このタイプの光結合器は電圧強度がより優れているので、電圧Ｖｂａｔが４００Ｖより高い場合であっても、単一の光結合器４５１を用いることができる。このような電圧レベルでは、光結合器４５１のフォトトランジスタと並列に接続される分岐において直列に接続される複数のツェナーダイオード４５５および４５６が用いられる。
【００６８】
図１４は、スイッチ４５の制御が双極子４１から４３から分離することができない、検出および測定装置４の別の変形例を示す。この例では、スイッチ４５は、双極子４２と機械的接地９１との間に接続される。
【００６９】
スイッチ４５は、双極子４２と機械的接地９１との間に直列に接続されるＰＭＯＳトランジスタ４６２を含む。トランジスタ４６２と並列に接続される分岐は、直列に接続される２つのツェナーダイオード４５５および４５６を含む。抵抗器４８は、端子−Ｖｂａｔとトランジスタ４６２のゲートとの間に接続される。ツェナーダイオード４５７は、トランジスタ４６２のゲートと機械的接地９１との間に接続される。スイッチ４５は、ＮＭＯＳトランジスタ４６１をさらに含み、そのゲートは制御回路８によって制御される。電源電圧Ｖｄｄはトランジスタ４６１のドレインに印加され、抵抗器４７はトランジスタ４６１のソースとトランジスタ４６２のゲートとの間に接続される。
【００７０】
トランジスタ４６１が開いている場合には、トランジスタ４６２を飽和させるために、ツェナーダイオード４５７はトランジスタ４６２のゲートに負電圧を印加することを可能にする。トランジスタ４６１が閉じている場合には、電源電圧Ｖｄｄがトランジスタ４６２のゲートに印加されて、トランジスタ４６２が遮断される。
【００７１】
自動車１における統合化のために、検出および測定装置４による絶縁故障のモニタリングは、車両を始動させるとき、および／または運転中に実行することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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