(57)【要約】【課題】多数の単位電池を直並列接続して構成した非接地の電池電源を備えた電池電源システムにおいて、電池電源の絶縁抵抗を煩雑な測定操作をすることなく測定することのできる測定方法および測定装置を提供する。【解決手段】電池電源の正極端と負極端との間に、高抵抗の第１抵抗器と低抵抗の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極性および負極性電圧検出回路を直列接続し、第３抵抗器とダイオードと測定極性を選択するスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路と負極側接地電流検出回路を前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して前記２組の電圧検出回路の中間接続点と接続点との間に接続し、前記各極性の電圧検出回路の第２抵抗器から取り出した電圧と前記各極性の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出した電圧または両極性の合計電圧との比に基づいて電池電源の絶縁抵抗を求める。【選択図】図１
2017075929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニット化された単位電池を複数直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路を設け、この２組の電圧検出回路を直列に接続して前記電池電源の正（Ｐ）極および負（Ｎ）極出力端子間に接続するとともに、それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路とを設け、この２組の接地電流検出回路を前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して前記２組の電圧検出回路の中間接続点と接地点との間に接続し、前記各組の電圧検出回路の第２抵抗器から基準電圧を取り出し、かつ、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から検出電圧を取り出し、前記各組の電圧検出回路から取り出した基準電圧と、前記各組の接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側検出電圧の合計電圧に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算によって求めることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項２】
前記正極側電圧検出回路または負極側電圧検出回路から取り出した正極側基準電圧または負極側基準電圧と、前記各組の接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側検出電圧の合計電圧との比に、前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して電池電源における絶縁不良を生じた単位電池を特定することを特徴とする請求項１に記載の電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項３】
予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値をこの基準絶縁抵抗値としたとき、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項４】
ユニット化された単位電池を複数個直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数個並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回および負極側電圧検出回路を、前記電池電源の正極および負極出力端子間に直列に接続して構成した電圧検出回路と、
それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を、前記電圧検出回路の正極側電圧検出回路と負極側電圧検出回路の中間接続点と接地点との間に前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して構成した接地電流検出回路と、
前記正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路のそれぞれの第２抵抗器並びに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路のそれぞれの第３抵抗器の両端から電圧を取り出す電圧検出手段と、
前記正極側電圧検出回路から取り出した電圧または前記負極側電圧検出回路から取り出した電圧と、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧との電圧比に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項５】
前記正極側電圧検出回路および前負極側電圧検出回路ならびに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を交互に作動させて測定を行うことを特徴とする請求項４に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項６】
前記電池電源の単列電池の絶縁抵抗測定と複列電池の絶縁測定とを切換指令する単列電池、複列電池測定切換器を設け、この単列電池、複列電池測定切換器により複列電池の絶縁抵抗測定が指令されたとき、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧を１/２にすることを特徴とする請求項４または５項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項７】
前記正極側電圧検出回路から取り出した基準電圧または負極側電圧検出回路から取り出した基準電圧と、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した各検出電圧の合計電圧との比に前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して絶縁不良の生じた単位電池の位置を演算する手段を備えることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項８】
予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値をこの基準絶縁抵抗値としたとき、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定したことを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、船舶の電気推進システムや、太陽光発電システムのように、複数の単位電池を直列接続して形成した列電池を単数または複数並列接続して構成した電池電源から負荷へ給電する直流給電回路における電池電源の絶縁抵抗測定方法および測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この発明が対象とする、特に、船舶の電気推進システムは、給電電路を接地しない非接地給電電路とすることが原則であり、これが該当する規格等で規定されている。
また、船舶の電気推進システムに用いる電池電源は高電圧大電流の大容量を必要とするため、ユニット化された単位電池を多数直並列接続して構成する。
この電池電源および電池電源からの給電電路には多数の電気機器、装置が接続される。従って、電池電源を構成する多数個の単位電池、並びに電池電源からの給電電路およびこれに接続される多数の電気機器、装置の一部に絶縁抵抗の低下が発生すると地絡や短絡事故に発展する恐れがあり、極めて危険である。
しかし、これまで知られている、例えば特許文献１に示すような従来の絶縁抵抗測定装置では、電池電源から負荷へ給電するための接地されない給電電路の絶縁抵抗を測定することしか行われていなかった。
【０００３】
前記特許文献１に示された従来の絶縁抵抗測定装置は、図７に示すように構成されている。
この図７に示す従来の絶縁抵抗測定装置は、検出抵抗１０１〜１０５によってＴ型検出回路を構成し、抵抗１０２，１０４および１０５の各々から信号１０６（電圧Ｖ１），１０８（電圧Ｖ２）および１０７（電圧Ｖ３）をそれぞれ得る。これら信号１０６〜１０８は絶縁変換器１０９，１１０，１１１の一次側に入力され、それぞれ絶縁変換されて二次信号１１２〜１１４となる。
【０００４】
二次信号１１２〜１１４は、ローパスフィルタ１１５、１１６、１１８により高調波成分が除去されて信号１１９〜１２１となり、そのうち信号１１９と１２０が正極側割算器１２５に、また信号１２０と１２１が負極側割算器１２６に入力され、割算が実行される。また、極性判別器１２２は信号１２０の極性を判別し、信号１２０が（＋）方向のとき、すなわち電圧Ｖ３が（＋）方向のときは信号１２３をオンとする出力を発生し、（−）方向のときは信号１２４をオンとする出力を発生する。
【０００５】
極性判別器１２２（ＰＣ）が（＋）方向の信号１２３を出力したときは、正極側の演算器１２５，１３１や表示装置１３５，警報装置１３６を動作させ、負極側をロックする。同様に、極性判別器１２２が（−）方向の信号１２４を出力したときは、負極側の演算器１２６，１３２や表示装置１３５，警報装置１３６を動作させ、正極側をロックする。
【０００６】
以下、極性判別器１２２（ＰＣ）が（＋）方向の信号１２３を出力し、正極側電路の絶縁抵抗を測定する場合について説明する。
【０００７】
正極側電路の絶縁抵抗を測定する場合について，図８の絶縁抵抗の測定動作説明図を参照して説明する。
【０００８】
ここで、正極側の抵抗１０１の抵抗値Ｒ１１対抵抗１０２の抵抗値Ｒ１２、または、負極側の抵抗１０３の抵抗値Ｒ２１対抵抗１０４の抵抗値Ｒ２２の抵抗値の比をそれぞれ１００：１〜１００：２５程度とするが、これは測定しようとする回路の電圧値、または測定しようとする絶縁抵抗値の範囲などによって最適な値を選定する。
【０００９】
例えば、直流電圧５００Ｖの回路の絶縁抵抗を測定する場合、検出抵抗１０１、１０３の抵抗値Ｒ１１、Ｒ２１を１ＭΩ、検出抵抗１０２、１０４の抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２を１０ｋΩに選定したとき、正極側の電路と大地Ｅとの間の絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘが無限大（ＲＰｘ＝∞）であるとすると、図６に示す絶縁抵抗ＲＰＸに流れる電流ＩＰＸは０となり、流れない。その結果、検出抵抗１０２、１０４の両端電圧Ｖ１，Ｖ２はＶ１＝Ｖ２で、検出抵抗１０１、１０２，１０３，１０４に流れる電流ＩＳは、電池電源１００の電圧をＶとすると、
ＩＳ≒Ｖ÷（Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ２１＋Ｒ２２）
であり、Ｍ電位はＶＰ＝ＶＮ＝２５０Ｖで、抵抗１０１と１０２の抵抗比は１００：１であるから、抵抗１０２、１０４には、
Ｖ１＝Ｖ２＝２５０Ｖ／１００≒２．５Ｖ
の電圧が発生することになる。
【００１０】
いま、給電回路の正極側電路Ｐの絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘが低下したとすると、接地回路には、
ＩＰＸ＝Ｖ÷（ＲＰｘ＋Ｒ３＋Ｒ２１＋Ｒ２２）
となる接地電流ＩＰＸが流れ、検出抵抗１０５の両端には、
Ｖ３＝ＩＰＸ×Ｒ３
の電圧が発生する。
このとき、検出抵抗１０２の両端電圧Ｖ１は電流ＩＳで決定され、検出抵抗１０５の両端電圧Ｖ３は電流ＩＰＸで決定される。すなわち、抵抗１０１、絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値がそれぞれ抵抗１０２、１０５の抵抗値よりも充分に大きい場合、Ｒ１２＝Ｒ３とすれば、検出抵抗１０２の両端電圧Ｖ１と、検出抵抗１０５の両端電圧Ｖ３の割合は、検出抵抗１０１の抵抗値Ｒ１１と絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘの割合の逆数と考えられるから、Ｖ１とＶ３の電圧比ｎ（＝Ｖ１／Ｖ３）を求め、この電圧比ｎに検出抵抗１０１の抵抗値Ｒ１１を乗じると、
ｎ×Ｒ１１＝ＲＰｘ
から絶縁抵抗値ＲＰｘを求めることができる。
【００１１】
以上のことは、図７の回路では、以下のように実行される。
【００１２】
すなわち、検出抵抗１０２の両端電圧Ｖ１の信号１０６が、絶縁変換器１０９→信号１１２→ローパスフィルタ１１５を介して信号１１９となり、割算器１２５の一方に入力される。また、接地電流ＩＰＸによって発生する検出抵抗１０５の両端電圧Ｖ３の信号１０７が絶縁変換器１１０→信号１１３→ローパスフィルタ１１６を介して信号１２０となり、割算器２５の他方に入力されるとともに、極性判別器１２２へ入力される。
【００１３】
このときは、信号１２０が正（＋）方向であるから、極性判別器１２２が（＋）方向を判別してオンとなる信号１２３を出力し、割算器１２５および乗算器１３１を演算状態とし、表示装置１３５および警報装置１３６を正極側に切替える。また、オフとなる信号１２４により、割算器１２６および乗算器１３２を非演算状態とし、負極側の表示装置１３５および警報装置１３６の動作をロックする。
【００１４】
上記切替えによって、割算器１２５では信号１１９と信号１２０との比ｎであるＶ１／Ｖ３を示す信号１２７を出力し、乗算器１３１の一方に入力する。定数設定器１２９は、検出抵抗器１０１および１０３の抵抗値Ｒ１１およびＲ２１と等しい値に設定された定数Ｋを示す信号１３０を出力し、乗算器１３１の他方に入力する。従って、乗算器１３１は割算器１２５からの出力信号１２７と、定数設定器１２９からの定数Ｋを示す信号１３０とを掛け合わせ、信号１３３を出力する。
【００１５】
信号１３３は、
ＲＰｘ＝ｎ×Ｋ＝（Ｖ１／Ｖ３）×Ｒ１１              （１）
で求められ、求めるべき絶縁抵抗値ＲＰｘを示す。
この式で、ｎはＶ１／Ｖ３、Ｋは抵抗１０１の抵抗値Ｒ１１と等しい値に設定した定数である。
【００１６】
このようにして求めた絶縁抵抗値ＲＰｘは、表示装置１３５で読み取って表示する一方、警報装置１３６で監視する。警報装置１３６は、読み取った絶縁抵抗値ＲＰｘを予め設定した絶縁抵抗値と比較し、これよりも低下したら警報出力信号１３７を発生する。表示装置１３５では、絶縁抵抗値ＲＰｘを時系列に記録することにより絶縁抵抗値の時系列の変化を表示するなど、安全管理のための処理も行われる。なお、図５のように、測定用電源１３８および電源スイッチ１３９を設けておけば、これらを使用することで無通電状態、つまり活線状態でない状態での給電電路、機器または装置の絶縁抵抗の測定が可能となる。
【００１７】
次に、負極側電路の絶縁抵抗を測定する場合について説明する。
この場合、測定しようとする絶縁抵抗ＲＮＸの抵抗値ＲＮｘであり、これに流れる接地電流ＩＮＸに基づいて検出抵抗１０５から検出電圧Ｖ３が取り出される。この電圧Ｖ３と、抵抗１０２の両端電圧Ｖ１の代わりに取り出した抵抗１０４の両端電圧Ｖ２とにより上記と同様の関係から、次の（２）式から絶縁抵抗値ＲＮｘを求めることができる。
ＲＮｘ＝ｎ×Ｋ＝（Ｖ２／Ｖ３）×Ｒ２１            （２）
この式において、ｎはＶ２／Ｖ３であり、Ｋは抵抗１０３の抵抗値Ｒ２１と等しい値に設定した定数である。
【００１８】
図７の回路における、信号１０６，１１２，１１９，１２７および１３３を信号１０８，１１４，１２１，１２８および１３４に、演算回路１２５，１３１を演算回路１２６，１３２に、また信号１２３をオフ，信号１２４をオンにそれぞれ置き換えることにより、正極側電路の絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘを測定する場合と全く同様にして負極側電路Ｎの絶縁抵抗の抵抗値ＲＮｘを測定することができる。
【００１９】
正極電路の絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘが１ＭΩであるとき、前記のようにＲ１１、Ｒ２１が１ＭΩ、Ｒ１２、Ｒ２２およびＲ３が１０ｋΩ、電源電圧Ｖが５００Ｖであるとすると、図６から、Ｖ１とＶ３は等しく、およそ２．５Ｖとなり、両電圧比ｎは、
ｎ＝Ｖ１／Ｖ３＝２．５／２．５＝１
となる。この電圧比ｎ＝１から前記（１）式により、正極電路の絶縁抵抗値ＲＰｘを求めると、１ＭΩとなる。
【００２０】
同様に、電圧比ｎ＝Ｖ１／Ｖ３＝１０では、絶縁抵抗値ＲＰｘとして、（１）式から
ＲＰｘ＝（Ｋ＝１ＭΩ）×（ｎ＝１０）＝１０ＭΩ
が求まる。
同様に、電圧比ｎ＝Ｖ１／Ｖ３＝１００では、
ＲＰｘ＝（Ｋ＝１ＭΩ）×（ｎ＝１００）＝１００ＭΩ、
電圧比ｎ＝０．１では、
ＲＰｘ＝（Ｋ＝１ＭΩ）×（ｎ＝０．１）＝０．１ＭΩ
を求めることができる。
【００２１】
なお、給電回路の電源１００の電圧が変動した場合、これに比例して電流ＩＳ，ＩＰＸおよびＩＮＸが変動してＶ１，Ｖ２およびＶ３も変動するが、電圧比ｎ＝Ｖ１／Ｖ３およびｎ＝Ｖ２／Ｖ３は変わらない。従って、この従来装置によれば、測定しようとする給電回路の電圧が変動しても測定値はその影響を受けないで、安定して絶縁抵抗の測定ができる利点が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特許第４５２５６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、上記特許文献１に記載の従来装置では、正極側電路と負極側電路の絶縁抵抗の測定はできるが、接地されていない電池電源の絶縁抵抗を測定すること、および複数の単位電池を直列接続した列電池のどの位置に絶縁抵抗が低下する絶縁不良が発生したかを測定することは行われていない。
【００２４】
大容量の電池電源は、多数の単位電池を直並列接続して構成されるため、電池電源に絶縁抵抗が低下する絶縁不良が発生したとき、直列接続した複数の単位電池で構成された列電池のどの位置の単位電池に絶縁不良が生じているかを特定することができれば、この絶縁不良となった単位電池を絶縁抵抗の正常な単位電池と交換することにより、電池電源の絶縁不良を、容易かつ迅速に修復することができる。
【００２５】
このため、この発明は、多数の単位電池を直並列接続して構成した非接地の電池電源を備えた電池電源システムにおいて、電池電源自身の絶縁抵抗の測定ができ、かつ電池電源における絶縁抵抗が低下する絶縁不良を生じた単位電池の特定が可能な絶縁抵抗の測定方法および測定装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
このような課題を解決するため、請求項１の発明は、ユニット化された単位電池を複数直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路を設け、この２組の電圧検出回路を直列に接続して前記電池電源の正（Ｐ）極および負（Ｎ）極出力端子間に接続するとともに、それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路とを設け、この２組の接地電流検出回路を前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して前記２組の電圧検出回路の中間接続点と接続点との間に接続し、前記各組の電圧検出回路の第２抵抗器から基準電圧を取り出し、かつ、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から検出電圧を取り出し、前記各組の電圧検出回路から取り出した基準電圧と、前記各組の接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側検出電圧の合計電圧に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算によって求めることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定方法である。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記正極側電圧検出回路または負極側電圧検出回路から取り出した正極側基準電圧または負極側基準電圧と、前記各組の接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側検出電圧の合計電圧との比に、前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して電池電源における絶縁不良を生じた単位電池を特定することを特徴とする絶縁抵抗測定方法である。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値がこの基準絶縁抵抗値となったとき、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定することを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定方法である。
【００２９】
請求項４の発明は、ユニット化された単位電池を複数個直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数個並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路を、前記電池電源の正極および負極出力端子間に直列に接続して構成した電圧検出回路と、
それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を、前記電圧検出回路の正極側電圧検出回路と負極側電圧検出回路の中間接続点と接続点との間に前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して構成した接地電流検出回路と、
前記正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路のそれぞれの第２抵抗器並びに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路のそれぞれの第３抵抗器の両端から電圧を取り出す電圧検出手段と、
前記正極側電圧検出回路から取り出した電圧または前記負極側電圧検出回路から取り出した電圧と、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧との電圧比に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算する演算手段と、
を備えることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置である。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記正極側電圧検出回路および前負極側電圧検出回路ならびに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を交互に作動させて測定を行うことを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置である。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記電池電源の単列電池の絶縁抵抗測定と複列電池の絶縁測定とを切換指令する単列電池、複列電池測定切換器を設け、この単列電池、複列電池測定切換器により複列電池の絶縁抵抗測定が指令されたとき、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧を１/２にすることを特徴とする絶縁抵抗測定装置である。
【００３２】
請求項７の発明は、請求項４〜６の何れか1項において、前記正極側接地電流検出回路から取り出した電圧または負極側接地電流検出回路から取り出した電圧と、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した各電圧の合計電圧との比に前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して絶縁不良の生じた単位電池の位置を演算する手段を備えることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置である。
【００３３】
請求項８の発明は、請求項４〜７の何れか1項において、予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値をこの基準絶縁抵抗値として、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定したことを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置である。
【発明の効果】
【００３４】
この発明によれば、ユニット化された単位電池を複数直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、電池電源自身の絶縁抵抗の測定および列電池における絶縁抵抗が低下し絶縁不良となった単位電池を特定することができるので、電池電源を備えた直流給電回路の安全を確保できるとともに、保守点検の作業性を向上することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の絶縁抵抗測定装置の回路構成図。
【図２】この発明の第１の実施例における電池電源の単列の列電池の絶縁抵抗の測定動作の説明図。
【図３】この発明の第１の実施例における電池電源の複列の列電池の絶縁抵抗の測定動作の説明図。
【図４】この発明の第１の実施例における検出電圧特性を示す図。
【図５】この発明の第２の実施例における電池電源の単列の列電池の絶縁抵抗の測定動作の説明図。
【図６】この発明の第２の実施例における接地電流検出回路の検出特性を示す図。
【図７】従来の絶縁抵抗測定装置を示す回路構成図。
【図８】従来の絶縁抵抗測定装置の測定動作の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
この発明の実施の形態を図に示す実施例について説明する。
この発明が対象とする船舶の電気推進システムの直流給電回路における電池電源および給電電路は、非接地とすることが原則である。また、船舶の電気推進システムに用いる電池電源は大容量となるため、ユニット化された多数の単位電池を直並列接続して、高電圧、大電流の直流電力の出力が可能な構成となっている。
この電池電源から直流電力を給電する給電電路には多数の電気機器および装置が接続される。
【００３７】
［実施例１］
図１は、電気推進システムの直流給電回路等における電池電源の絶縁抵抗測定するためのこの発明による絶縁抵抗装置の実施例を示す回路構成図である。
【００３８】
図１において、Ｂ１およびＢ２は、ｍ（ｍは２以上の整数）個のユニット化された単位電池Ｂ１１〜Ｂ１ｍ、およびＢ２１〜Ｂ２ｍをそれぞれ直列に接続して構成した直列電池群（ここでは列電池と称する）である。列電池Ｂ１、Ｂ２を複数個（ここでは２個）並列接続して電池電源Ｂを構成する。列電池Ｂ１、Ｂ２の正（Ｐ）極端子はそれぞれ、電池スイッチ１、２を介して電池電源Ｂの正（Ｐ）極出力端子Ｐに並列接続され、負（Ｎ）極端子は負（Ｎ）極出力端子Ｎに並列接続される。電池電源Ｂの出力端子Ｐ、Ｎにはそれぞれ電源スイッチ５、５を介して正（Ｐ）極給電電路ＬＰおよび負（Ｎ）極給電電路ＬＮが接続される。給電電路ＬＰ、ＬＮ間には、ここには図示されない多数の負荷となる電気機器および装置が接続され、電池電源Ｂから給電電路ＬＰ、ＬＮを介して負荷となる電気機器および装置に直流電力が供給される。
【００３９】
絶縁抵抗測定部ＩＲＭは、高抵抗値の第１抵抗器Ｒ１１、Ｒ２１と低抵抗値の第２抵抗器Ｒ１２、Ｒ２２とをそれぞれ直列接続して構成した２組の正（Ｐ）極側電圧検出回路１１および負（Ｎ）極側電圧検出回路１２を備える。２組の電圧検出回路１１と１２は、直列接続して、電池電源Ｂの正（Ｐ）、負（Ｎ）極出力端子Ｐ、Ｎ間に接続される。電圧検出回路１１、１２の第２抵抗器Ｒ１２、Ｒ２２の両端に生じる、基準電流ＩＳに依存した電圧は、絶縁検出器１３、１４を介して基準電圧Ｖ１、Ｖ２として取り出される。
【００４０】
また、絶縁抵抗測定部ＩＲＭは、大地Ｅを通して流れる正（Ｐ）、負（Ｎ）極側の接地電流ＩＰＸ、ＩＮＸを検出するために、２組の接地電流検出回路１５、１６を備える。接地電流検出回路１５、１６は、それぞれ、検出抵抗器Ｒ３１、ダイオードＤＰ、スイッチＰａ２、および検出抵抗器Ｒ３２、ダイオードＤＮ、スイッチＮａ２を直列接続して構成される。そして、この２組の検出回路１５、１６は、相互にダイオードＤＰ、ＤＮを逆極性にして並列に接続して、電圧検出回路１１と１２の中間接続点Ｍと、接続点Ｅとの間に接続される。
検出抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の両端に生じた、接地電流ＩＰＸ，ＩＮＸに依存した電圧Ｖ３１、Ｖ３２は、絶縁検出器１７、１８を介して取り出される。
【００４１】
割算部３２、演算部２５、２６、加算部３１、乗算部３３，３８、定数設定器３４、３９は、前記の検出回路で検出された電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３１、Ｖ３２から電池電源Ｂの絶縁抵抗値を演算により求めるとともに、電池電源の絶縁抵抗が低下し絶縁不良となった単位電池を特定する演算を行う測定演算部を構成する。
【００４２】
測定極性切換器３６は、Ｐ極側での測定と、Ｎ極側での測定とを周期的に交互に切り換えて指令する切換器であり、Ｐ極側測定を指令するときは、「１」信号の指令信号ＰＳＳを出力し、Ｎ極側測定を指令するときは「１」信号の指令信号ＮＳＳを出力する。
【００４３】
また、電池電源Ｂの絶縁抵抗の測定を、１列の列電池(単列電池)で行うか、または並列にした複数列電池で行うかを切り換えて指令する単列・複列測定切換器３７を備える。この単列・複列測定切換器３７は、単列電池の測定を指令するときは、「単列」位置に切換えられ、「０」信号の指令信号ＳＰＳを出力し、複列電池の測定を指令するときは、「複列」位置に切換えられ、この指令信号ＳＰＳを「１」信号に切り換える。
【００４４】
制御部３０は、測定指令スイッチ３５、測定極性切換器３６および単列・複列測定切換器３７からの各種指令信号に基づいて、検出回路および測定演算部に設けた切換スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３、Ｎａ１、Ｎａ２、Ｎａ３の切り換えを制御するとともに測定演算部の演算動作を制御する。
【００４５】
さらに、監視・記録部４０は、測定演算部で求められた測定値を時系列に記録し、かつ、測定値を常時監視し、正常となる範囲から外れたことが検知されたときは、表示装置４１に表示したり、警報装置４２を介して警報を発したりすることにより電池電源の安全を管理するものである。
【００４６】
このように構成されたこの発明の絶縁抵抗測定装置は、（１）列電池の絶縁抵抗測定するモードおよび（２）列電池における絶縁不良個所（位置）を特定するモードで電池電源の絶縁抵抗測定を行う。
以下に、前記各測定モードにおけるこの発明の絶縁抵抗測定装置の動作を説明する。
【００４７】
（１）列電池絶縁抵抗測定モード
測定を開始するために測定指令スイッチ３５をオンにする。このとき、電源スイッチ５、５はオンにしたままでもよいが、給電電路ＬＰ、ＬＮおよびこれに接続された電気機器類の絶縁抵抗の影響なしに電池電源Ｂの絶縁抵抗をより正確に測定したい場合は、オフにして電池電源Ｂから給電電路ＬＰ、ＬＮを切り離して、測定を行うのがよい。
測定指令スイッチ３５をオンにすることにより、制御部３０に測定指令信号ＳＳが加わり、電池電源の絶縁抵抗測定が開始される。測定指令信号ＳＳを受けて制御部３０は、電池電源の絶縁抵抗の測定に必要な演算を行う演算部３１に、測定極性切換器３６から加わる極性選択信号ＰＳＳ，ＮＳＳに同期して指令信号ＰＡ，ＮＡを出力する。これにより、演算部３１は、極性選択信号ＰＳＳ，ＮＳＳに同期して演算動作を行う。
【００４８】
測定極性切換器３６は、電池電源Ｂの正（Ｐ）極側の絶縁抵抗測定を指令する信号ＰＳＳと、負（Ｎ）極側の絶縁抵抗測定を指令する信号ＮＳＳを適宜の周期で交互に切換えて制御部３０に与える。
【００４９】
制御部３０は、Ｐ極側測定指令信号ＰＳＳを受信すると、Ｐ極測定選択信号ＰＳを出力し、Ｎ極測定選択信号ＮＳを停止する。これにより、Ｐ極側測定を行う回路１１、１５等における選択スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオンとなる。そして、Ｎ極側測定を行う回路１２、１６等における選択スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフとなる。これにより、正（Ｐ）極側電圧検出回路１１の抵抗器Ｒ１１が短絡され、Ｐ極側接地電流検出回路１５がオンにされ、Ｎ極側接地電流検出回路１６がオフにされ、測定回路は、電池電源ＢのＰ極側の絶縁抵抗の測定を行う状態となる。
【００５０】
また、制御部３０は、Ｎ極測定指令ＮＳＳを受信すると、Ｎ極測定選択信号ＮＳを出力して、Ｐ極測定選択信号ＰＳを停止するので、Ｎ極側測定を行う回路１２、１６等では、選択スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオンとなり、そして、Ｐ極側測定を行う回路１１、１５等では、選択スイッチＰａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフとなり、測定回路がＮ極側の絶縁抵抗の測定を行う状態となる。
【００５１】
列電池絶縁抵抗測定モードには、複数の列電池を並列に接続して構成した電池電源Ｂのうちの１つの列電池、たとえば、列電池Ｂ１を選択して絶縁抵抗の測定を行うモード（ここでは、これを単列電池測定モードと呼ぶ）と、並列接続された複数列の列電池Ｂ１、Ｂ２の絶縁抵抗を測定するモード（ここでは、これを複列電池測定モードと呼ぶ）があり、単列・複列測定切換器３７の切換操作により、これらのモードの何れかを選択する。
【００５２】
複列電池測定モードを選択する場合は、図１の実施例においては、絶縁抵抗測定時に、２つの電池スイッチ１、２を共にオンにし、単列電池測定を選択するときは、２つの電池スイッチ１、２の何れか一方、例えば、列電池Ｂ１側のスイッチ１だけをオンにし、他方の電池スイッチ２をオフにする。そして、電池スイッチ１、２の操作により単列電池測定モードを選択したときは、単列・複列測定切換器３７を、「単列」位置に切換える。これにより、単列・複列測定切換器３７は、指令信号ＳＰＳを「０」信号にして単列電池測定を指令する。そして、単列・複列測定切換器３７は、「複列」位置に切換えられると、指令信号ＳＰＳを「１」信号にして複列電池測定を指令する。
【００５３】
単列・複列測定切換器３７から出力される指令信号ＳＰＳは、乗算器３８に動作指令として加えられる。指令信号ＳＰＳが「１」のときは、乗算器３８は、演算動作状態にされ、「０」のときは、演算動作がロックされて演算動作を停止する状態となる。
【００５４】
ここでは、単列電池測定が選択されているので、単列・複列測定切換器３７から、「０」信号の指令信号ＳＰＳが出力され、乗算器３８に与えられる。このため、乗算器３８は、演算部３１の出力ＶＥに定数設定器３９に設定された定数１／２を乗算する動作を停止する。
【００５５】
（１−１）単列電池絶縁抵抗測定モード
図２に、電池電源Ｂの単列電池の絶縁抵抗測定状態を示すので、これを参照しながら単列電池の絶縁抵抗測定動作を説明する。
測定極性切換器３６からＰ極側絶縁抵抗測定を指令する信号ＰＳＳが出力されると、制御部３０が、選択信号ＰＳを「１」をにし、選択信号ＮＳを「０」にする。これのより、スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオンにされ、スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフにされるので、測定回路は、Ｐ極側絶縁抵抗測定状態となる。
この状態では、スイッチＰａ１がオンにされることにより、抵抗器Ｒ１１が短絡されるので、抵抗器Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２を通して基準電流ＩＳが流れ、検出抵抗器Ｒ１２から基準電圧Ｖ１を得る。
【００５６】
ここで、抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２の抵抗値を、それぞれｒ１１、ｒ１２、ｒ２１、ｒ２２とし、電池電源Ｂの電圧をＶＢとする。そして、抵抗器Ｒ１１とＲ２１の抵抗値ｒ１１とｒ２１は、互いに等しい高い抵抗値に選ばれ、抵抗器Ｒ１２とＲ２２の抵抗値ｒ１２とｒ２２は、互いに等しい低い抵抗値に選ばれる。さらに、接地電流検出回路１５，１６の検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値ｒ３１、ｒ３２は、抵抗器Ｒ１２、Ｒ２２の抵抗値ｒ１２、ｒ２２と等しい抵抗値に選ばれる。
したがって、ｒ１１＝ｒ２１≫ｒ１２＝ｒ２２＝ｒ３１＝ｒ３２の関係となる。
Ｐ極側絶縁抵抗測定状態において電圧検出回路１１、１２には、次の（３）式で示す基準電流ＩＳが流れる。
ＩＳ＝ＶＢ÷（ｒ１２＋ｒ２２＋ｒ２１）≒ＶＢ÷ｒ２１    ・・・（３）
∵  ｒ１２＋ｒ２２  ≪  ｒ２１
したがって、抵抗器Ｒ１２の両端に発生する基準電圧Ｖ１は、
Ｖ１＝ｒ１２×ＩＳ                                      ・・・（４）
となり、基準電流ＩＳに依存した電圧となる。
【００５７】
また、測定極性切換器３６からＮ極側絶縁抵抗測定を指令する信号ＮＳＳが出力されると、制御部３０が、選択信号ＰＳを「０」にし、選択指令信号ＮＳを「１」にする。これにより、スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオンにされ、スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオフにされることにより、測定回路は、Ｎ極側絶縁抵抗測定状態となる。
【００５８】
この状態では、スイッチＮａ１がオンされることにより、抵抗器Ｒ２１が短絡されるので、抵抗器Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２２を通して、（５）式に示す基準電流ＩＳが流れ、抵抗器Ｒ２２から基準電圧Ｖ２を得る。
ＩＳ＝ＶＢ÷（ｒ１１＋ｒ１２＋ｒ２２）≒ＶＢ÷ｒ１１    ・・・（５）
∵  ｒ１２＋ｒ２２  ≪  ｒ１１
したがって、抵抗器Ｒ２２の両端に発生する基準電圧Ｖ２は、
Ｖ２＝ｒ２２×ＩＳ                                      ・・・（６）
となり、基準電流ＩＳに依存した電圧となる。
ここで、ｒ１１＝ｒ２１であるからＰ極側測定とＮ極側測定を切り換えても、基準電圧Ｖ１とＶ２は等しくなる。
【００５９】
Ｐ極側測定のときに、図２に示すように、何らかの原因で、列電池Ｂ１の単位電池Ｂ１１とＢ１２の間の接続点Ｓ１で、絶縁抵抗ＲＸ１を介して接地する事故が発生し、絶縁抵抗が低下すると、電池電源Ｂの列電池Ｂ１のＰ極→スイッチＰａ１→抵抗器Ｒ１２→抵抗器Ｒ３１→ダイオードＤＰ→スイッチＰａ２→大地Ｅ→接地抵抗ＲＸ１→列電池Ｂ１の接続点Ｓ１→単位電池Ｂ１１のＮ極の経路で接地電流ＩＰＸ１が流れる。この接地電流ＩＰＸ１は、次の（７）式のとおりとなる。
ＩＰＸ１＝ＶＢ１(1-S1)÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）          ・・・（７）
ここで、ＶＢ１(1-S1)は接続点Ｓ１と列電池Ｂ１のＰ極との間、すなわち、１個目の単電池からＳ１点までの単位電池の合計電圧、ｒ１１は抵抗器Ｒ１１の抵抗値、ｒ３１は抵抗器Ｒ３１の抵抗値、Ｒｘ１は絶縁抵抗ＲＸ１の絶縁抵抗値である。
【００６０】
接地電流検出回路１５の検出抵抗器Ｒ３１によって検出される電圧Ｖ３１は、次の（８）式で示される。
Ｖ３１＝ＩＰＸ１×ｒ３１                                  ・・・（８）
【００６１】
次のＮ極側測定のときは、スイッチＰａ１およびＰａ２がオフされ、スイッチＮａ１およびＮａ２がオンされる。このため、この場合は、接地した電池接続点Ｓ１→絶縁抵抗ＲＸ１→大地Ｅ→スイッチＮａ２→ダイオードＤＮ→抵抗器Ｒ３２→抵抗器Ｒ２２→スイッチＮａ１→列電池Ｂ１のＮ極の経路で接地電流ＩＮＸ１が流れる。この接地電流ＩＮＸ１は、次の（９）式で示される。
ＩＮＸ１＝ＶＢ１(S1-m)÷（Ｒｘ１＋ｒ３２＋ｒ２２）          ・・・（９）
ここで、ＶＢ１(S1-m)は列電池Ｂ１の接続点Ｓ１と電池電源Ｎ極の間、すなわち、Ｓ１点からｍ個目の単位電池までの単位電池の合計電圧、ｒ３２は抵抗器Ｒ３２の抵抗値である。
【００６２】
接地電流検出回路１６の検出抵抗器Ｒ３２の両端から得られる検出電圧Ｖ３２は、次の（１０）式で示されるような接地電流ＩＮＸ１に依存した電圧となる。
Ｖ３２＝ＩＮＸ１×ｒ３２                                ・・・（１０）
【００６３】
列電池Ｂ１の接続点Ｓ５で、絶縁抵抗ＲＸ５を通して接地されるような絶縁不良が生じた場合は、接続点Ｓ５と列電池Ｂ１のＰ極との間の単位電池合計電圧ＶＢ１(1-S5)、および接続点Ｓ５と列電池Ｂ１のＮ極との間の単位電池合計電圧ＶＢ１(S5-m)によって流れる。Ｐ極側接地電流ＩＰＸ５およびＮ極側接地電流ＩＮＸ５が、それぞれＰ極、Ｎ極接地電流検出回路１５、１６の検出抵抗器Ｒ３１およびＲ３２によって検出電圧Ｖ３１およびＶ３２として検出される。
【００６４】
また、接地事故等により絶縁抵抗の低下が列電池Ｂ１の接続点Ｓ９で発生した場合は、接続点Ｓ９と列電池Ｂ１のＰ極間の単位電池の合計電圧ＶＢ１(1-S9)、および接続点Ｓ９と列電池Ｂ１のＮ極との間の単位電池合計電圧ＶＢ１(S9-m)によるＰ極側接地電流ＩＰＸ９およびＮ極側接地電流ＩＮＸ９がそれぞれ検出抵抗器Ｒ３１およびＲ３２によって検出電圧Ｖ３１およびＶ３２として検出される。
【００６５】
ここで、各抵抗器の抵抗値ｒ１１、ｒ２１とｒ１２、ｒ２２は、
ｒ１１=ｒ２１≪ｒ１２=ｒ２２
の関係にあるので、前記の通りＰ極側測定とＮ極側測定とを交互に切り換えても基準電流ＩＳ、基準電圧Ｖ１、Ｖ２は変化しない。また、基準電流ＩＳは接地電流ＩＰＸ１、ＩＰＸ５、ＩＰＸ９、ＩＮＸ１、ＩＮＸ５、ＩＮＸ９に対して十分大きな電流を流しておけば、接地電流ＩＰＸ、ＩＮＸが基準電流ＩＳに重畳しても基準電圧Ｖ１、Ｖ２の変動を極めて小さくすることができる。
【００６６】
検出電圧Ｖ３１、Ｖ３２から単列電池の絶縁抵抗値を求めるための演算処理について図１を参照して説明する。
Ｐ極側測定のときは、制御部３０からのＰ極側選択信号ＰＳにより選択スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオンされ、選択スイッチＮａ１、スイッチＮａ２、Ｎａ３がオフされているので、Ｐ極側電圧検出回路１１の抵抗器Ｒ１２から取り出したＰ極側基準電圧Ｖ１（＝Ｒ１２×ＩＳ）は、絶縁検出器１３→ローパスフィルタ１９→スイッチＰａ３を通して割算部３２の一方の入力に加えられる。そして、Ｐ極側接地電流検出回路１５の検出抵抗Ｒ３１から取り出した検出電圧Ｖ３１（＝ｒ３１×ＩＰＸ１）は、絶縁検出器１７→ローパスフィルタ２１を通して演算部２５および加算部３１に加えられる。
【００６７】
Ｎ極側測定のときは、制御部３０からのＮ極側選択信号ＮＳによりスイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオンされ、スイッチＰａ１、スイッチＰａ２、Ｐａ３がオフにされているので、Ｎ極側電圧検出回路１２の抵抗器Ｒ２２から取り出したＮ極側基準電圧Ｖ２（=Ｒ２２×ＩＳ）は、絶縁検出器１４→ローパスフィルタ２０→スイッチＮａ３を通して割算部３２の一方の入力に加えられる。そして、Ｎ極側接地電流検出回路１６の検出抵抗Ｒ３２から取り出した検出電圧Ｖ３２（＝ｒ３２×ＩＮＸ１）は、絶縁検出器１８→ローパスフィルタ２２を通して演算部２６および加算部３１に加えられる。
【００６８】
制御部３０は、加算部３１に極性選択信号ＰＳ、ＮＳのそれぞれに同期して、動作指令信号ＰＡ、ＮＡを与える。これにより、加算部３１は測定極性切換器３６からの切換指令信号ＰＳＳ、ＮＳＳに同期した信号ＰＡ、ＮＡにより、Ｐ極側検出電圧Ｖ３１とＮ極側検出電圧Ｖ３２を交互に読み取って記憶し、１サイクル毎に記憶した両検出電圧を加算する動作をし、両検出電圧の合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）を求める。今は単列電池測定モードあるから、乗算部３８は演算動作を停止しているので、加算部３１の出力の合計電圧ＶＥが、そのまま割算部３２の他方の入力に加えられる。
【００６９】
割算部３２は、一方の入力に加えられた基準電圧Ｖ１と他方の入力に加えられた合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）との割算（Ｖ１÷ＶＥ）およびもう一方の入力に加えられた基準電圧Ｖ２と合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）との割算（Ｖ２÷ＶＥ）を実行して、基準電圧と合計電圧ＶＥとの電圧比ＶＥＤを求める。この電圧比ＶＥＤは、乗算器３３に加えられ、ここで抵抗器Ｒ１１（Ｒ２１）の抵抗値ｒ１１（ｒ２１）と等しい抵抗値に設定された定数設定器３４の定数Ｋと乗算することにより絶縁抵抗値Ｒｘを求めることができる。
すなわち、絶縁抵抗ＲＸの絶縁抵抗値Ｒｘは、次の（１１）で求められる。
Ｒｘ＝Ｖ１÷ＶＥ×ｒ１１＝Ｖ２÷ＶＥ×ｒ２１              ・・・（１１）
【００７０】
図４は、縦軸に基準電圧Ｖ１、Ｖ２と検出電圧の合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）との電圧比ＶＥＤ（＝Ｖ１／ＶＥ、＝Ｖ２／ＶＥ）をとり、横軸に絶縁抵抗値Ｒｘをとって相互の関係を示す測定特性図である。ここに示す特性線Ｒ１は、定数設定器３４に設定される定数Ｋ、したがって抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗値ｒ１１、ｒ２１を１ＭΩに設定した場合の特性線である。そして、特性線Ｒ０．５は、定数Ｋ、したがって抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗値ｒ１１、ｒ２１を０．５ＭΩに設定したときの特性線、そして、特性線Ｒ２は、定数Ｋ、したがって抵抗器Ｒ１１，Ｒ２１の抵抗値ｒ１１、ｒ２１を２ＭΩに設定したときの特性線である。
【００７１】
この図４から、定数Ｋを１ＭΩに設定している場合は、特性線Ｒ１から基準電圧Ｖ１、Ｖ２と検出電圧の合計電圧ＶＥとの電圧比ＶＥＤが１であれば、絶縁抵抗値は１ＭΩ、電圧比ＶＳＤが０．５であれば０．５ＭΩ、電圧比ＶＥＤが２であれば２ＭΩのように絶縁抵抗値Ｒｘを読み取ることができる。したがって、基準電圧と検出電圧との電圧比を示す割算部３２の出力ＶＥＤと定数Ｋとから絶縁抵抗値Ｒｘが求まる。
【００７２】
定数Ｋを２ＭΩに設定した場合は、特性線Ｒ２から電圧比ＶＥＤに対する絶縁抵抗値を読取る。電圧比ＶＥＤが１のとき、絶縁抵抗値は２ＭΩとなり、電圧比ＶＥＤが０．５のとき、絶縁抵抗値は１ＭΩとなる。
また、定数Ｋを０．５ＭΩに設定した場合は、特性線Ｒ０．５から電圧比ＶＥＤに対する絶縁抵抗値を読取る。電圧比ＶＥＤが１のときの絶縁抵抗値は、０．５ＭΩとなり、電圧比ＶＥＤが２のとき、絶縁抵抗値は１ＭΩとなる。
【００７３】
測定誤差の補正が必要なときは、定数設定器３４から乗算部３３に与える定数Ｋに補正を加え、この補正を加えた定数Ｋと電圧比ＶＥＤと乗算することによって絶縁抵抗ＲＸの測定誤差を補正した信号ＶＥＭを求めることができる。
【００７４】
ここで、加算部３１においてＰ極側検出電圧Ｖ３１とＮ極側検出電圧Ｖ３２を加算（Ｖ３１＋Ｖ３２）して合計電圧ＶＥを求める理由について説明する。
図２の接続点Ｓ１で絶縁抵抗低下（絶縁不良）が生じたとき、電池電源のＰ極側から流れるＰ極側接地電流ＩＰＸ１および検出電圧Ｖ３１は、前記したように（７）式および（８）式で示される。
ＩＰＸ１＝ＶＢ１(1-S1)÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）  
＝ＶＢ１１÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）              ・・・（７）
この式において、ＶＢ１(1-S1)は、列電池Ｂ１における１個目の電池Ｂ１１から接地点Ｓ１までの間の電池の合計電圧である。図２においては、ＶＢ１(1-S1)＝ＶＢ１１となる。
Ｖ３１＝ＩＰＸ１×ｒ３１                                    ・・・（８）
そして、電池電源のＮ極側から流れるＮ極側接地電流ＩＮＸ１および検出電圧Ｖ３２は、同様に（９）式および（１０）式で示される
ＩＮＸ１＝ＶＢ１(S1-m)÷（Ｒｘ１＋ｒ３２＋ｒ２２）
＝Ｖ９÷（Ｒｘ１＋ｒ３２＋ｒ２２）                  ・・・（９）
この式において、ＶＢ１(S1-m)は、列電池Ｂ１おける接続点Ｓ１からｍ個目の電池Ｂ１ｍまでの電池の合計電圧である。図２においては、ＶＢ１(S1-m)＝Ｖ９となる。
Ｖ３２＝ＩＮＸ１×ｒ３２                                  ・・・（１０）
【００７５】
すなわち、Ｐ極側検出電圧Ｖ３１は接続点Ｓ１からＰ極間の列電池Ｂ１の単位電池Ｂ１１の合計電圧ＶＢ１(1-S1)、Ｎ極側検出電圧Ｖ３２は、接続点Ｓ１からＮ極間の単位電池Ｂ１２〜Ｂ１ｍの合計電圧ＶＢ１(S１-m)であるから、検出電圧の合計電圧ＶＥ＝Ｖ３１＋Ｖ３２は、列電池Ｂ１の全電圧ＶＢを絶縁抵抗ＲＸの抵抗値Ｒｘで除した接地電流に依存した電圧であることが理解できる。
【００７６】
（１−２）複列電池絶縁抵抗測定モード
上記では、直列接続された1列（単列）の列電池の絶縁抵抗測定について説明したが、次に、列電池を複数列並列接続した複列電池電源の絶縁抵抗の測定動作（複列電池絶縁抵抗測定モード）を、図３を参照して説明する。
【００７７】
複数の列電池が並列接続された状態での電池電源の絶縁抵抗測定は、図３に示すように、２つの電池スイッチ１、２を共にオンにして行う。ここでも、当然、測定指令スイッチ３５オンにして、制御部３０に測定指令ＳＳを与える。
第１列の列電池Ｂ１の接続点Ｓ１で、接地事故等により絶縁抵抗ＲＸ１の低下が生じると、Ｐ極側測定（スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオン、スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフ）のときには、第１列の列電池Ｂ１から、Ｐ極側測定回路１５を通して、（７）式で示す接地電流ＩＰＸ１が流れる（接地電流の流れる経路は図３参照）。
ＩＰＸ１＝ＶＢ１(1-S1)÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ1）
＝ＶＢ１１÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）            ・・・（７）
また、第２列の列電池Ｂ２からは、Ｐ極側測定回路１５を通して、次の（１２）で示す接地電流ＩＰＸ２が流れる。
ＩＰＸ２＝［ＶＢ２−（ＶＢ12＋…＋ＶＢ1m）］÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）
＝［（ＶＢ21＋…＋ＶＢ2m）（ＶＢ12＋…＋ＶＢ1m）］
÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）              ・・・（１２）
この式おいて、ＶＢ２は、列電池Ｂ２の全電圧、ＶＢ21、・・・、ＶＢ2mは列電池Ｂ２の各単位電池Ｂ21、・・・、Ｂ2mの電圧、ＶＢ12、・・・、ＶＢ1mは列電池Ｂ１の各単位電池Ｂ12、・・・、Ｂ1mの電圧である。
【００７８】
ここで、列電池Ｂ１と列電池Ｂ２の電池電圧が等しいとすれば、（１１）式の分子の電池電圧は、１段目の単位電池Ｂ２１の電圧ＶＢ２１となるから、接地電流ＩＰＸ２は（１３）式のようになる（接地電流の流れる経路は図３参照）。
ＩＰＸ２＝ＶＢ２１÷（ｒ１Ｂ＋ｒ３１＋Ｒｘ１）            ・・・（１３）
この場合、第１列の列電池Ｂ１から流れる接地電流ＩＰＸ１と、そして第２列電池Ｂ２から流れる接地電流ＩＰＸ２とが検出抵抗器Ｒ３１に共通に流れるから、各単位電池の電池電圧が等しいとすれば、検出抵抗器Ｒ３１に流れる電流は、単列電池の測定を行う場合の２倍の電流が流れることになり、測定誤差が生じる。
【００７９】
Ｎ極側測定のときも、同様に検出抵抗器Ｒ３２には、（１４）式で示す第１列電池Ｂ１からの接地電流ＩＮＸ１と、（１５）式で示す第２列電池Ｂ２ｌからの接地電流ＩＮＸ２とが流れる（接地電流の流れる経路は図３参照）。
ＩＮＸ１＝（ＶＢ１２＋…＋ＶＢ１ｍ）÷（Ｒｘ１＋ｒ３２＋ｒ２２）
・・・（１４）
ＩＮＸ２＝［（ＶＢ２１＋…＋ＶＢ２ｍ）−ＶＢ１１］
÷（Ｒｘ１＋ｒ３２＋ｒ２２）                      ・・・（１５）
【００８０】
この場合も、各電池の電池電圧が等しいとすれば、検出抵抗Ｒ３２には、第１列電池Ｂ１から接地電流ＩＮＸ１が流れ、第２列電池Ｂ２から接地電流ＩＮＸ２が流れるから、検出抵抗Ｒ３２には単列電池の測定の場合の２倍の電流が流れ、測定誤差が生じる。
【００８１】
また、列電池が２列以上であっても電池電圧が等しければ、検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２に流れる接地電流の検出電圧の合計値ＶＥは、単列電池測定の場合の２倍の電流にしかならない。
【００８２】
そこで、列電池が複数並列接続された電池電源をそのまま測定する、複列電池測定の場合は、図１に示す単列・複列測定切換器３７を「複列」位置に切換えて、指令信号ＳＰＳを「１」にして乗算部３８に与える。これにより、乗算部３８は、加算部３１で求められた２倍の合計電圧２ＶＥに定数設定器３９に設定された定数「１／２」を乗算する演算を実行し、２ＶＥの１／２の信号ＶＥを得る。これを合計値信号ＶＥとして、前記の単列電池測定の場合と同様に割算部３２で基準電圧Ｖ１、Ｖ２とＶＥとの電圧比ＶＥＤを求めることにより、電池電源Ｂの絶縁抵抗値Ｒｘを求めることができる。
【００８３】
なお、複列電池測定において、絶縁抵抗の低下した列電池を特定する場合は、図１に示す各列電池に設けた電池スイッチ１または２の何れかをオフにしたとき、絶縁抵抗の低下が検出されず、絶縁抵抗が回復したことが検出されれば、オフした側の列電池が絶縁抵抗の低下した絶縁不良の発生した列電池であることを特定することができる。
【００８４】
（２）電池電源の絶縁不良個所（位置）特定モード
次に、電池電源における絶縁抵抗の低下した絶縁不良個所（位置）を特定するモードについて図１を参照して説明する。
【００８５】
単列電池の絶縁抵抗測定において、絶縁不良個所（位置）を特定する場合は、列電池のＰ極端からの位置は、演算部２５で演算して求める。そして、Ｎ極側からの位置は演算部２６で演算して求める。
Ｐ極側から絶縁不良により絶縁抵抗の低下した単位電池の位置を演算する演算部２５は、次の（１６）式の演算により、絶縁不良位置が列電池のＰ極端から何（Ｍ）個目の単位電池（Ｍ（Ｐ））であるかを求める。
Ｍ（Ｐ）＝（Ｖ３１÷ＶＥ）×ｍ＝Ｖ３１÷（Ｖ３１＋Ｖ３２）×ｍ
・・・（１６）
ここで、Ｖ３１はＰ極側接地電流検出回路１５の検出電圧、Ｖ３２はＮ極側接地電流検出回路１６の検出電圧、ＶＥは、Ｐ極側検出電圧Ｖ３１とＮ極側検出電圧Ｖ３２を加算した合計電圧（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）、ｍは列電池の予め設定された単位電池の直列接続個数である。
なお、複列電池測定においては、前記した理由により、検出電圧の合計電圧ＶＥは、ＶＥ＝（Ｖ３１＋Ｖ３２）×１／２として求める必要がある。
【００８６】
演算部２５によって求めるＶ３１÷ＶＥの演算値は、絶縁抵抗低下の生じた単位電池の接続点Ｓ１のＰ極側検出電圧Ｖ３１（Ｐ極端から地絡した位置の単位電池Ｂ１ｓまでの合計電圧ＶＢ1-sによって流れる接地電流ＩＰＸ１に相当する）と列電池の全電圧ＶＢによって流れる接地電流ＩＸ１相当する合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）との比であるから、この電圧比に（１６）式で示すように列電池の電池直列接続個数ｍを乗算することによって、絶縁不良によって絶縁抵抗の低下を生じた単位電池がＰ極からＭ個目の単位電池であることを算出することができる。
【００８７】
また、演算部２６でも同様に、Ｎ極側検出電圧Ｖ３２とＰ、Ｎ両極検出電圧の合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）とに基づいて、（１７）式の演算をすることにより、絶縁抵抗低下の生じた絶縁不良の単位電池が列電池のＮ極端からＭ個目の単位電池であることを求めることができる。
Ｍ（Ｎ）＝（Ｖ３２÷ＶＥ）×ｍ＝Ｖ３１÷（Ｖ３１＋Ｖ３２）×ｍ
・・・（１７）
【００８８】
監視・記録部４０は、絶縁抵抗測定部ＩＲＭの各測定値を読取って監視、記録する。この表示から、絶縁不良が生じた単位電池が、列電池の中のＰ極端またはＮ極端からＭ個目の単位電池であることが特定される。このように絶縁不良の発生した単位電池が特定されることにより、この絶縁不良の単位電池を予備の正常な単位電池と取り換えることができる。これにより、電池電源の絶縁不良が検知されたとき、これの修復を容易かつ迅速に行うことができる。
監視・記録制御部４０は、絶縁抵抗測定装置ＩＲＭで測定した電池電源Ｂの絶縁抵抗の測定データを時系列に記録し、表示することにより、電池電源Ｂの絶縁抵抗変化を監視でき、また、測定した絶縁抵抗値Ｒｘを予め設定した基準絶縁抵抗値Ｒｘｓと比較し、これより低下したとき警報を発することができる。これにより、電気推進システムにおける電池電源の絶縁抵抗を常時監視することができるので、電池電源を安全に管理することができる。
【００８９】
[実施例２]
次に、図５に示すこの発明の第２の実施例について説明する。
この第２の実施例は、予め絶縁抵抗値Ｒｘの監視の基準となる基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを設定して、単列電池電源の絶縁抵抗の測定を行うものである。
【００９０】
第２の実施例では、５００Ｖの電池電源Ｂの電源電圧から電圧検出回路１１、１２により分圧して２．５Ｖの基準電圧Ｖ１、Ｖ２を取り出すために、電圧検出回路の高抵抗の抵抗器Ｒ１１、Ｒ２１および低抵抗の検出抵抗器Ｒ１２，Ｒ２２の抵抗値をそれぞれ、図５に示すように１０ｋΩおよび５０Ωに設定している。
【００９１】
接地電流検出回路１５、１６の検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値は、電池電源Ｂの絶縁抵抗ＲＸの監視の基準となる基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを設定し、これに基づいて決定する。
例えば、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを１ＭΩに設定した場合は、絶縁抵抗ＲＸの絶縁抵抗値Ｒｘを基準絶縁抵抗値Ｒｘｓ（１ＭΩ）として、検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２から取り出す検出電圧Ｖ３１、Ｖ３２が前記基準電圧２．５Ｖの１／２の１．２５Ｖとなるようにこれらの抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値を決定する。ここでは、検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値を、図５に示すように５ｋΩに設定する。これにより、検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３から取り出す検出電圧Ｖ３１、Ｖ３２は、２電圧検出回路から取り出す２．５Ｖの基準電圧Ｖ１、Ｖ２の１／２の１．２５Ｖとなる。
【００９２】
接地電流検出回路１５，１６の検出抵抗Ｒ３１、Ｒ３２の抵抗値をこのように設定すると、絶縁抵抗ＲＸの抵抗値Ｒｘが１ＭΩになったとき、検出電圧Ｖ３１、Ｖ３２を合計した検出電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）は２．５Ｖとなる。この合計電圧ＶＥは、電圧検出抵抗器Ｒ１２、Ｒ２２から取り出した基準電圧ＶＳ（Ｖ１、Ｖ２）＝２．５Ｖと等しくなる。
【００９３】
電圧検出回路１１、１２および接地電流検出回路１５、１６の各抵抗器の抵抗値を図５のように設定した場合、図１の絶縁抵抗測定装置ＩＲＭにおける定数設定器３４に設定する定数Ｋは、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓが１ＭΩに設定されているので、これと等しい値の１ＭΩに設定する。この定数Ｋは、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを２ＭΩに設定したときは、２ＭΩに設定し、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを０．５ＭΩに選定したときは、０．５ＭΩに設定する。
絶縁抵抗測定装置ＩＭＲによる電池電源Ｂの絶縁抵抗の測定手順は、前記した実施例１の場合と全く同じであるので、実施例１の説明を参照されたい。
【００９４】
測定回路の回路定数を図５に示すように設定した実施例２の絶縁抵抗測定装置ＩＭＲにより単列の電池電源Ｂ１の絶縁抵抗測定を行う場合、電池電源Ｂ１の絶縁抵抗値Ｒｘが１ＭΩになったときに、正負各極性の接地電流検出回路１５、１６の検出抵抗Ｒ３１、Ｒ２２から取り出される検出電圧Ｖ３１、Ｖ３２を、絶縁抵抗測定装置ＩＲＭの加算部３１で加算して求めた合計電圧ＶＥは、２．５Ｖとなる。
【００９５】
絶縁抵抗測定装置ＩＲＭの割算器３２で、基準電圧となる電圧検出抵抗器Ｒ１２、Ｒ２２から取り出した基準電圧Ｖ１またはＶ２と、合計電圧ＶＥとの電圧比ＶＥＤを求めるが、ここでは、Ｖ１、Ｖ２およびＶＥは、何れも２．５Ｖであるから、電圧比ＶＥＤは１（＝２．５÷２．５）となる。
【００９６】
この割算器３２で求めた電圧比ＶＥＤは、乗算器３３に加えられ、ここで基準絶縁抵抗値Ｒｘｓに設定された定数設定器３４の定数Ｋと乗算して絶縁抵抗値Ｒｘを示すＶＥＭが求められる。電圧比ＶＥＤは１で、定数Ｋは１ＭΩに設定されているから、
ＶＥＭ（Ｒｘ）＝ＶＥＤ×Ｋ＝１×１ＭΩ＝１ＭΩ            ・・・（１８）
となり、絶縁抵抗値Ｒｘとして１ＭΩが求められる。
電圧比ＶＥＤが２となれば、絶縁抵抗値Ｒｘは２ＭΩとなり、電圧比ＶＥＤが０．５となれば、絶縁抵抗値Ｒｘは０．５ＭΩとなる。
【００９７】
この実施例２において、接地電流検出回路１５、１６から取り出される検出電圧Ｖ３１とＶ３２を合計した電圧ＶＥと絶縁抵抗値Ｒｘとは、図６に示すように反比例する関係を有する。
図６において、特性線ＲＳ１は、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを１ＭΩに設定したときの特性線、特性線ＲＳ２は、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを２ＭΩに設定したときの特性線、そして特性線ＲＳ０．５は、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを０．５ＭΩに設定したときの特性線である。
【００９８】
それぞれの特性線が２．５Ｖとなる基準電圧線ＶＳと交差する点の絶縁抵抗値Ｒｘが、設定した基準絶縁抵抗Ｒｘｓを示す。すなわち、特性線ＲＳ１の場合は、基準電圧線ＶＳと交差する点の絶縁抵抗値Ｒｘは１ＭΩ、特性線ＲＳ２の場合は、基準電圧線ＶＳと交差する点の絶縁抵抗値Ｒｘは２ＭΩ、特性線ＲＳ０．５の場合は、基準電圧線ＶＳと交差する点の絶縁抵抗値Ｒｘは０．５ＭΩがそれぞれ基準絶縁抵抗値Ｒｘｓとなる。
【００９９】
このように、基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを設定し、この基準絶縁抵抗値Ｒｘｓに基づいて、正、負極接地電流検出回路１５、１６の検出抵抗器Ｒ３１，Ｒ３２の抵抗値ｒ３１、ｒ３２を設定すると、検出抵抗器Ｒ３１、Ｒ３２から取り出した検出電圧Ｖ３１とＶ３２の合計電圧ＶＥと図６の対応する特性線とから基準絶縁電池電源の絶縁抵抗値Ｒｘを求めることもできる。
【０１００】
また、この実施例２のように絶縁抵抗の監視基準となる基準絶縁抵抗値Ｒｘｓを決めて、絶縁抵抗の測定を行うようにすると、図６から明らかなように、絶縁抵抗値Ｒｘが、例えば、特性線ＲＳ１についてみれば、１ＭΩより大きい範囲では、絶縁抵抗値Ｒｘの変化に対して合計検出電圧ＶＥの変化が小さく、検出感度が低くなるが、絶縁抵抗値Ｒｘが基準絶縁抵抗値Ｒｘｓの１ＭΩより小さい範囲では、絶縁抵抗値Ｒｘの変化に対して合計検出電圧ＶＥの変化が大きく、検出感度が高くなる。
【０１０１】
絶縁抵抗値Ｒｘが基準絶縁抵抗値Ｒｘｓより大きくなる範囲は絶縁状態が正常であるから、検出感度が低くなっても特に問題はない。そして、絶縁抵抗値Ｒｘが基準絶縁抵抗値Ｒｘｓより小さい範囲は、絶縁状態が異常であるから、検出感度が高くなることは、絶縁状態の異常を確実に検知するうえで利点となる。
【０１０２】
前記の実施例２の説明では、単列電池絶縁抵抗測定モードの測定についてしか説明していないが、この実施例２も、実施例１と同様に、複列電池絶縁抵抗測定モード、電池電源の絶縁不良個所（位置）特定モードでの測定も行えることは言うまでもないことである。
【符号の説明】
【０１０３】
Ｂ：電池電源
Ｂ１、Ｂ２：列電池
Ｂ１１〜Ｂ１ｍ、Ｂ２１〜Ｂ２ｍ：単位電池
ＬＰ、ＬＮ：給電電路
Ｒ１１、Ｒ２１：高抵抗値の検出抵抗器
Ｒ１２、Ｒ２２：低抵抗値の検出抵抗器
Ｒ３１、Ｒ３２：検出抵抗器
ＤＰ、ＤＮ：ダイオード
ＩＲＭ：絶縁抵抗測定部
１、２：電池スイッチ
５：電源スイッチ
１１、１２：電圧検出回路
１３、１４、１７、１８：絶縁電圧検出器
１５、１６：接地電流検出回路
１９〜２２：ローパスフィルタ
２３、２４、３２：割算器
２５、２６：演算器
２７、２８、３３、３８：乗算器
３０：制御部
３４、３９：定数設定器
３５：測定指令スイッチ
３６：測定極性切換器
３７：単列・複列測定切換器
【図１】
2017075929.tif 000003
【図２】
2017075929.tif 000004
【図３】
2017075929.tif 000005
【図４】
2017075929.tif 000006
【図５】
2017075929.tif 000007
【図６】
2017075929.tif 000008
【図７】
2017075929.tif 000009
【図８】
2017075929.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニット化された単位電池を複数直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路を設け、この２組の電圧検出回路を直列に接続して前記電池電源の正（Ｐ）極および負（Ｎ）極出力端子間に接続するとともに、それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路とを設け、この２組の接地電流検出回路を前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して前記２組の電圧検出回路の中間接続点と接地点との間に接続し、前記各組の電圧検出回路の第２抵抗器から基準電圧を取り出し、かつ、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から検出電圧を取り出し、前記各組の電圧検出回路から取り出した基準電圧と、前記各組の接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側検出電圧の合計電圧に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算によって求めることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項２】
前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧または負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧と、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧の合計電圧との比に、前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して電池電源における絶縁不良を生じた単位電池を特定することを特徴とする請求項１に記載の電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項３】
予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値をこの基準絶縁抵抗値としたとき、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の電池電源の絶縁抵抗測定方法。
【請求項４】
ユニット化された単位電池を複数個直列接続して列電池を構成し、この列電池を複数個並列接続して構成した電池電源を備え、この電池電源から給電電路を介して負荷へ給電する直流給電回路において、
それぞれ高抵抗値の第１抵抗器と低抵抗値の第２抵抗器とを直列接続して構成した正極側電圧検出回および負極側電圧検出回路を、前記電池電源の正極および負極出力端子間に直列に接続して構成した電圧検出回路と、
それぞれ第３抵抗器とダイオードと測定極性を切り換えるスイッチとを直列接続して構成した正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を、前記電圧検出回路の正極側電圧検出回路と負極側電圧検出回路の中間接続点と接地点との間に前記ダイオードの極性を逆極性にして並列接続して構成した接地電流検出回路と、
前記正極側電圧検出回路および負極側電圧検出回路のそれぞれの第２抵抗器並びに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路のそれぞれの第３抵抗器の両端から電圧を取り出す電圧検出手段と、
前記正極側電圧検出回路から取り出した電圧または前記負極側電圧検出回路から取り出した電圧と、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧との電圧比に基づいて前記電池電源の絶縁抵抗値を演算する演算手段と、を備えることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項５】
前記正極側電圧検出回路および前負極側電圧検出回路ならびに前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路を交互に作動させて測定を行うことを特徴とする請求項４に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項６】
前記電池電源の単一の列電池の絶縁抵抗測定と複数の列電池の絶縁測定とを切換指令する単列電池、複列電池測定切換器を設け、この単列電池、複列電池測定切換器により複列電池の絶縁抵抗測定が指令されたとき、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧を１/２にすることを特徴とする請求項４または５項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項７】
前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧または負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧と、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧の合計電圧との比に前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して絶縁不良の生じた単位電池の位置を演算する手段を備えることを特徴とする請求項４〜６の何れか１項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【請求項８】
予め前記電池電源の絶縁抵抗の基準となる基準絶縁抵抗値を設定し、前記電池電源の絶縁抵抗の絶縁抵抗値をこの基準絶縁抵抗値としたとき、前記各組の接地電流検出回路の第３抵抗器から取り出す検出電圧が前記各組の電圧検出回路から取り出す基準電圧の１／２の電圧と等しくなるように前記第３抵抗器の抵抗値を設定したことを特徴とする請求項４〜７の何れか１項に記載の電池電源の絶縁抵抗測定装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
例えば、直流電圧５００Ｖの回路の絶縁抵抗を測定する場合、検出抵抗１０１、１０３の抵抗値Ｒ１１、Ｒ２１を１ＭΩ、検出抵抗１０２、１０４の抵抗値Ｒ１２、Ｒ２２を１０ｋΩに選定したとき、正極側の電路と大地Ｅとの間の絶縁抵抗ＲＰＸの抵抗値ＲＰｘが無限大（ＲＰｘ＝∞）であるとすると、図８に示す絶縁抵抗ＲＰＸに流れる電流ＩＰＸは０となり、流れない。その結果、検出抵抗１０２、１０４の両端電圧Ｖ１，Ｖ２はＶ１＝Ｖ２で、検出抵抗１０１、１０２，１０３，１０４に流れる電流ＩＳは、電池電源１００の電圧をＶとすると、
ＩＳ≒Ｖ÷（Ｒ１１＋Ｒ１２＋Ｒ２１＋Ｒ２２）
であり、Ｍ電位はＶＰ＝ＶＮ＝２５０Ｖで、抵抗１０１と１０２の抵抗比は１００：１であるから、抵抗１０２、１０４には、
Ｖ１＝Ｖ２＝２５０Ｖ／１００≒２．５Ｖ
の電圧が発生することになる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧または負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧と、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧の合計電圧との比に、前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して電池電源における絶縁不良を生じた単位電池を特定することを特徴とする絶縁抵抗測定方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明において、前記電池電源の単一の列電池の絶縁抵抗測定と複数の列電池の絶縁測定とを切換指令する単列電池、複列電池測定切換器を設け、この単列電池、複列電池測定切換器により複列電池の絶縁抵抗測定が指令されたとき、前記正極側接地電流検出回路および負極側接地電流検出回路から取り出した電圧の合計電圧を１/２にすることを特徴とする絶縁抵抗測定装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
請求項７の発明は、請求項４〜６の何れか1項において、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧または負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧と、前記正極側接地電流検出回路から取り出した正極側検出電圧および負極側接地電流検出回路から取り出した負極側検出電圧の合計電圧との比に前記電池電源の列電池の単位電池の直列接続個数を乗算して絶縁不良の生じた単位電池の位置を演算する手段を備えることを特徴とする電池電源の絶縁抵抗測定装置である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
（１−１）単列電池絶縁抵抗測定モード
図２に、電池電源Ｂの単列電池の絶縁抵抗測定状態を示すので、これを参照しながら単列電池の絶縁抵抗測定動作を説明する。
測定極性切換器３６からＰ極側絶縁抵抗測定を指令する信号ＰＳＳが出力されると、制御部３０が、選択信号ＰＳを「１」をにし、選択信号ＮＳを「０」にする。これにより、スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオンにされ、スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフにされるので、測定回路は、Ｐ極側絶縁抵抗測定状態となる。
この状態では、スイッチＰａ１がオンにされることにより、抵抗器Ｒ１１が短絡されるので、抵抗器Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２を通して基準電流ＩＳが流れ、検出抵抗器Ｒ１２から基準電圧Ｖ１を得る。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
この図４から、定数Ｋを１ＭΩに設定している場合は、特性線Ｒ１から基準電圧Ｖ１、Ｖ２と検出電圧の合計電圧ＶＥとの電圧比ＶＥＤが１であれば、絶縁抵抗値は１ＭΩ、電圧比ＶＥＤが０．５であれば０．５ＭΩ、電圧比ＶＥＤが２であれば２ＭΩのように絶縁抵抗値Ｒｘを読み取ることができる。したがって、基準電圧と検出電圧との電圧比を示す割算部３２の出力ＶＥＤと定数Ｋとから絶縁抵抗値Ｒｘが求まる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
複数の列電池が並列接続された状態での電池電源の絶縁抵抗測定は、図３に示すように、２つの電池スイッチ１、２を共にオンにして行う。ここでも、当然、測定指令スイッチ３５をオンにして、制御部３０に測定指令ＳＳを与える。
第１列の列電池Ｂ１の接続点Ｓ１で、接地事故等により絶縁抵抗ＲＸ１の低下が生じると、Ｐ極側測定（スイッチＰａ１、Ｐａ２、Ｐａ３がオン、スイッチＮａ１、Ｎａ２、Ｎａ３がオフ）のときには、第１列の列電池Ｂ１から、Ｐ極側測定回路１５を通して、（７）式で示す接地電流ＩＰＸ１が流れる（接地電流の流れる経路は図３参照）。
ＩＰＸ１＝ＶＢ１(1-S1)÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ1）
＝ＶＢ１１÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）          ・・・（７）
また、第２列の列電池Ｂ２からは、Ｐ極側測定回路１５を通して、次の（１２）で示す接地電流ＩＰＸ２が流れる。
ＩＰＸ２＝［ＶＢ２−（ＶＢ12＋…＋ＶＢ1m）］÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）
＝［（ＶＢ21＋…＋ＶＢ2m）（ＶＢ12＋…＋ＶＢ1m）］
÷（ｒ１２＋ｒ３１＋Ｒｘ１）          ・・・（１２）
この式おいて、ＶＢ２は、列電池Ｂ２の全電圧、ＶＢ21、・・・、ＶＢ2mは列電池Ｂ２の各単位電池Ｂ21、・・・、Ｂ2mの電圧、ＶＢ12、・・・、ＶＢ1mは列電池Ｂ１の各単位電池Ｂ12、・・・、Ｂ1mの電圧である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
また、演算部２６でも同様に、Ｎ極側検出電圧Ｖ３２とＰ、Ｎ両極検出電圧の合計電圧ＶＥ（＝Ｖ３１＋Ｖ３２）とに基づいて、（１７）式の演算をすることにより、絶縁抵抗低下の生じた絶縁不良の単位電池が列電池のＮ極端からＭ個目の単位電池であることを求めることができる。
Ｍ（Ｎ）＝（Ｖ３２÷ＶＥ）×ｍ＝Ｖ３２÷（Ｖ３１＋Ｖ３２）×ｍ  ・・・（１７）
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017075929.tif 000011