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JP6428448B2 - Insulation resistance drop detector - Google Patents
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Description

本発明は、絶縁抵抗低下検出装置に関し、より特定的には、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための装置に関する。   The present invention relates to an insulation resistance decrease detection device, and more particularly to an apparatus for detecting a decrease in insulation resistance of an electric system mounted on a vehicle.

近年、環境に配慮した車両として、蓄電装置(たとえば二次電池やコンデンサなど)を搭載し、蓄電装置に蓄えられた電力を用いて、モータによって発生する駆動力により走行する車両が注目されている。このような車両には、たとえば電気自動車、ハイブリッド自動車、燃料電池車などが含まれる。   2. Description of the Related Art In recent years, as an environmentally friendly vehicle, a vehicle that is mounted with a power storage device (for example, a secondary battery or a capacitor) and that travels by driving force generated by a motor using electric power stored in the power storage device has attracted attention. . Such vehicles include, for example, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicles, and the like.

このような車両には、蓄電装置、走行用のモータ、およびそれを駆動するためのインバータなど、比較的高電圧の電気機器が搭載されており、一般的には、これらの高圧システムと車両の接地電位とは電気的に絶縁された構成となっている。   Such a vehicle is equipped with electric devices of relatively high voltage such as a power storage device, a motor for traveling, and an inverter for driving the vehicle. It is configured to be electrically insulated from the ground potential.

特開2014−155329号公報(特許文献1)は、このような電動車両において、車両に搭載された電気系統の絶縁低下を判定する構成を開示する。特開2014−155329号公報(特許文献1)においては、電気系統に交流信号を印加し、その交流信号の波高値を検出することによって、絶縁低下が生じているか否かが判定される。   Japanese Patent Laying-Open No. 2014-155329 (Patent Document 1) discloses a configuration for determining a decrease in insulation of an electric system mounted on a vehicle in such an electric vehicle. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-155329 (Patent Document 1), an AC signal is applied to an electric system, and a peak value of the AC signal is detected to determine whether or not insulation is reduced.

特開2014−155329号公報JP 2014-155329 A 特開2007−147391号公報JP 2007-147391 A 特開2002−323526号公報JP 2002-323526 A

上記のような構成の車両においては、電気系統にどのような電気機器が接続されるかによって、コモンモードにおける高電圧回路の浮遊容量が変化し、それによって検出対象の電気系統のインピーダンスが変化する。浮遊容量が増加すると、絶縁抵抗が見かけ上低下してしまうため、実際には電気系統の絶縁状態が正常であっても、絶縁状態が低下していると誤判定してしまう可能性がある。   In the vehicle configured as described above, the stray capacitance of the high-voltage circuit in the common mode changes depending on what kind of electric equipment is connected to the electric system, thereby changing the impedance of the electric system to be detected. . When the stray capacitance increases, the insulation resistance is apparently lowered. Therefore, even if the insulation state of the electric system is actually normal, it may be erroneously determined that the insulation state is lowered.

特開2014−155329号公報(特許文献1)では、電気系統に印加する交流信号の周波数を切換え、それぞれの周波数を用いた場合の波高値からコモンモードにおける浮遊容量を推定し、その推定結果に基づいて、絶縁低下を判定するためのしきい値を変更することによって、上記のようなインピーダンス変化による誤検出を防止している。   In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-155329 (Patent Document 1), the frequency of the AC signal applied to the electric system is switched, and the stray capacitance in the common mode is estimated from the peak value when each frequency is used. Based on this, by changing the threshold value for determining the insulation decrease, the erroneous detection due to the impedance change as described above is prevented.

しかしながら、特開2014−155329号公報(特許文献1)で提案される手法では、交流信号の周波数を切換えるための機構が必要であったり、推定機能を実現するために処理が複雑化する可能性があるため、コスト面および小型化の観点からは、さらなる改善の余地がある。   However, in the method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-155329 (Patent Document 1), a mechanism for switching the frequency of the AC signal is necessary, or the processing may be complicated to realize the estimation function. Therefore, there is room for further improvement from the viewpoint of cost and miniaturization.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、比較的シンプルな構成を用いて、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を精度よく検出することである。   The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to accurately detect a decrease in insulation resistance of an electric system mounted on a vehicle using a relatively simple configuration. That is.

本発明に係る絶縁抵抗検出装置は、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための絶縁抵抗低下検出装置である。絶縁抵抗低下検出装置は、信号発生部と、検出部と、設定部と、判定部とを備える。信号発生部は、電気系統に電気的に接続される信号線に交流信号を与える。検出部は、信号線における交流信号の波高値を検出する。設定部は、電気系統に接続される電気機器に応じて、絶縁低下判定用のしきい値を変更する。判定部は、検出部によって検出された波高値が、設定部で設定されたしきい値を下回ったことに基づいて、絶縁抵抗の低下を検出する。   The insulation resistance detection apparatus according to the present invention is an insulation resistance decrease detection apparatus for detecting a decrease in insulation resistance of an electric system mounted on a vehicle. The insulation resistance lowering detection apparatus includes a signal generation unit, a detection unit, a setting unit, and a determination unit. The signal generator applies an AC signal to a signal line that is electrically connected to the electrical system. The detection unit detects the peak value of the AC signal in the signal line. The setting unit changes the threshold value for determining the insulation deterioration according to the electrical device connected to the electrical system. The determination unit detects a decrease in insulation resistance based on the fact that the peak value detected by the detection unit is below the threshold value set by the setting unit.

このような構成とすることによって、電気系統に接続される電気機器に起因する浮遊容量の変化を考慮して、絶縁低下判定用のしきい値が設定できるため、比較的シンプルな構成を用いて絶縁抵抗の低下を精度よく検出することが可能となる。   By adopting such a configuration, it is possible to set a threshold value for determining an insulation decrease in consideration of a change in stray capacitance caused by an electrical device connected to the electrical system. It is possible to accurately detect a decrease in insulation resistance.

本発明によれば、車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下の検出精度を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the detection accuracy of the fall of the insulation resistance of the electric system mounted in the vehicle can be improved.

本実施の形態に従う絶縁抵抗低下検出装置を備える車両の全体ブロック図である。It is a whole block diagram of a vehicle provided with the insulation resistance fall detection apparatus according to this Embodiment. 図1における絶縁検出部の詳細を示すブロック図の一例である。It is an example of the block diagram which shows the detail of the insulation detection part in FIG. 検出部で検出される波高値と絶縁抵抗との関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the crest value detected by a detection part, and insulation resistance. 電気系統に含まれる電気機器のコモン容量と絶縁判定しきい値の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the common capacity | capacitance and insulation determination threshold value of the electric equipment contained in an electric system. 本実施の形態において、絶縁検出部で実行される絶縁抵抗検出制御を説明するためのフローチャートである。In this Embodiment, it is a flowchart for demonstrating the insulation resistance detection control performed by the insulation detection part.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[車両の基本構成]
図1は、本実施の形態に従う絶縁抵抗低下検出装置(以下、「絶縁検出部」とも称する。)600を備える車両100の全体ブロック図である。
[Basic configuration of vehicle]
FIG. 1 is an overall block diagram of a vehicle 100 including an insulation resistance lowering detection apparatus (hereinafter also referred to as “insulation detection unit”) 600 according to the present embodiment.

図1を参照して、車両100は、蓄電装置110と、システムメインリレーSMR115と、駆動装置であるPCU(Power Control Unit)120と、モータジェネレータ130と、駆動輪140と、補機装置150と、制御装置であるECU(Electronic Control Unit)300と、絶縁低下検出装置である絶縁検出部600とを備える。   Referring to FIG. 1, vehicle 100 includes a power storage device 110, a system main relay SMR 115, a PCU (Power Control Unit) 120 that is a drive device, a motor generator 130, drive wheels 140, and an auxiliary device 150. And an ECU (Electronic Control Unit) 300 that is a control device and an insulation detection unit 600 that is an insulation decrease detection device.

蓄電装置110は、充放電可能に構成された電力貯蔵要素である。蓄電装置110は、たとえば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池あるいは鉛蓄電池などの二次電池や、電気二重層キャパシタなどの蓄電素子を含んで構成される。   The power storage device 110 is a power storage element configured to be chargeable / dischargeable. The power storage device 110 includes, for example, a secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a lead storage battery, and a power storage element such as an electric double layer capacitor.

蓄電装置110は、電力線PL1,NL1を介してPCU120に接続される。そして、蓄電装置110は、車両100の駆動力を発生させるための電力をPCU120に供給する。また、蓄電装置110は、モータジェネレータ130で発電された電力を蓄電する。蓄電装置110の出力はたとえば200V程度である。   Power storage device 110 is connected to PCU 120 via power lines PL1 and NL1. Then, power storage device 110 supplies power for generating driving force of vehicle 100 to PCU 120. The power storage device 110 stores the electric power generated by the motor generator 130. The output of power storage device 110 is, for example, about 200V.

蓄電装置110には、いずれも図示しないが、蓄電装置110の電圧および入出力電流を検出するための電圧センサや電流センサが設けられる。検出された電圧VBおよび電流IBはECU300へ出力される。ECU300は、これらの検出値に基づいて、蓄電装置110の充電状態SOC(State of Charge)を演算する。   Although not shown, power storage device 110 is provided with a voltage sensor and a current sensor for detecting the voltage and input / output current of power storage device 110. The detected voltage VB and current IB are output to ECU 300. ECU 300 calculates a state of charge (SOC) of power storage device 110 based on these detected values.

SMR115は、蓄電装置110の正極端子と電力線PL1とに接続されるリレーと、蓄電装置110の負極端子と電力線NL1とに接続されるリレーとを含む。SMR115は、ECU300からの制御信号SE1に基づいて、蓄電装置110とPCU120との間での電力の供給と遮断とを切換える。   SMR 115 includes a relay connected to the positive terminal of power storage device 110 and power line PL1, and a relay connected to the negative terminal of power storage device 110 and power line NL1. SMR 115 switches between supply and interruption of power between power storage device 110 and PCU 120 based on control signal SE <b> 1 from ECU 300.

PCU120には、いずれも図示しないが、コンバータ、インバータなどが含まれる。コンバータは、ECU300からの制御信号PWCにより制御されて蓄電装置110からの電圧を変換する。インバータは、ECU300からの制御信号PWIにより制御されて、コンバータで変換された電力を用いてモータジェネレータ130を駆動する。   Although not shown, the PCU 120 includes a converter, an inverter, and the like. The converter is controlled by a control signal PWC from ECU 300 to convert the voltage from power storage device 110. The inverter is controlled by a control signal PWI from ECU 300 and drives motor generator 130 using electric power converted by the converter.

モータジェネレータ130は交流回転電機であり、たとえば、永久磁石が埋設されたロータを備える永久磁石型同期電動機である。   Motor generator 130 is an AC rotating electric machine, for example, a permanent magnet type synchronous motor including a rotor in which permanent magnets are embedded.

モータジェネレータ130の出力トルクは、減速機や動力分割機構などを介して駆動輪140に伝達されて、車両100を走行させる。モータジェネレータ130は、車両100の回生制動動作時には、駆動輪140の回転力によって発電することができる。そして、その発電電力は、PCU120によって蓄電装置110の充電電力に変換される。   The output torque of motor generator 130 is transmitted to drive wheels 140 via a speed reducer, a power split mechanism, etc., and causes vehicle 100 to travel. The motor generator 130 can generate electric power by the rotational force of the drive wheels 140 during the regenerative braking operation of the vehicle 100. Then, the generated power is converted into charging power for power storage device 110 by PCU 120.

なお、図1においては、モータジェネレータおよびインバータのペアが1つ設けられる構成が示されるが、モータジェネレータおよびインバータの数はこれに限定されない。2つより多くのモータジェネレータおよびインバータのペアが設けられる構成としてもよい。   Although FIG. 1 shows a configuration in which one motor generator and inverter pair is provided, the number of motor generators and inverters is not limited to this. A configuration in which more than two motor generator and inverter pairs are provided may be employed.

また、本実施の形態においては、車両100として電気自動車を例として説明するが、車両100はこれに限定されない。すなわち、車両100は車両駆動力発生用の電動機を搭載する車両を示すものであり、電気自動車のほかに、燃料電池自動車や、エンジンおよび電動機により車両駆動力を発生するハイブリッド自動車などを含む。   Moreover, in this Embodiment, although an electric vehicle is demonstrated as an example as the vehicle 100, the vehicle 100 is not limited to this. That is, vehicle 100 represents a vehicle equipped with an electric motor for generating vehicle driving force, and includes, in addition to an electric vehicle, a fuel cell vehicle, a hybrid vehicle that generates vehicle driving force by an engine and an electric motor, and the like.

補機装置150は、空調装置や、車両100における低電圧系の機器を総称したものである。補機装置150としては、上記の空調装置の他、たとえば、蓄電装置110からの電圧を降圧するためのDC/DCコンバータや、補機バッテリ、および、オーディオなどの補機負荷が含まれる。   The auxiliary machine device 150 is a generic term for air conditioners and low-voltage devices in the vehicle 100. Auxiliary device 150 includes, for example, a DC / DC converter for stepping down the voltage from power storage device 110, an auxiliary battery, and an auxiliary load such as audio, in addition to the above air conditioner.

車両100は、外部電源500から供給される電力によって蓄電装置110を充電する外部充電のための構成として、さらに、充電装置200と、充電リレーCHR210と、インレット220とを備える。   Vehicle 100 further includes a charging device 200, a charging relay CHR 210, and an inlet 220 as a configuration for external charging that charges power storage device 110 with electric power supplied from external power supply 500.

インレット220は、車両100の外表面に設けられる。インレット220には、充電ケーブル400のコネクタ410が接続される。そして、外部電源500からの電力が、充電ケーブル400を介して車両100に伝達される。   Inlet 220 is provided on the outer surface of vehicle 100. A connector 410 of the charging cable 400 is connected to the inlet 220. Then, electric power from external power supply 500 is transmitted to vehicle 100 via charging cable 400.

充電ケーブル400は、コネクタ410に加えて、外部電源500のコンセント510に接続するためのプラグ420と、コネクタ410およびプラグ420とを電気的に結ぶ電線部430とを含む。また、電線部430には、外部電源500からの電力の供給および遮断を切換えるための充電回路遮断装置(Charging Circuit Interrupt Device:CCID)440が任意的に含まれてもよい。   In addition to connector 410, charging cable 400 includes a plug 420 for connecting to outlet 510 of external power supply 500, and a wire portion 430 that electrically connects connector 410 and plug 420. In addition, the electric wire unit 430 may optionally include a charging circuit interrupt device (CCID) 440 for switching between supply and interruption of power from the external power supply 500.

充電装置200は、電力線ACL1,ACL2を介して、インレット220に接続される。また、充電装置200は、電力線PL2,NL2によって、充電リレーCHR210を介して蓄電装置110に接続される。充電装置200は、ECU300からの制御信号PWDにより制御され、インレット220から供給される交流電力を蓄電装置110の充電電力に変換する。   Charging device 200 is connected to inlet 220 through power lines ACL1 and ACL2. Charging device 200 is connected to power storage device 110 via charging relay CHR210 by power lines PL2 and NL2. Charging device 200 is controlled by control signal PWD from ECU 300, and converts AC power supplied from inlet 220 into charging power for power storage device 110.

CHR210は、蓄電装置110の正極端子と電力線PL2とに接続されるリレーと、蓄電装置110の負極端子と電力線NL2とに接続されるリレーとを含む。CHR210に含まれる各リレーは、ECU300からの制御信号SE2によって制御され、充電装置200から蓄電装置110への電力の供給と遮断とを切換える。   CHR 210 includes a relay connected to the positive terminal of power storage device 110 and power line PL2, and a relay connected to the negative terminal of power storage device 110 and power line NL2. Each relay included in CHR 210 is controlled by a control signal SE <b> 2 from ECU 300, and switches between supply and interruption of power from charging device 200 to power storage device 110.

絶縁検出部600は、蓄電装置110の負極と接地ノードGND(車両のシャーシ)に接続され、図1に示された車両システムにおける電力経路の絶縁抵抗の低下、すなわち漏電の有無を検出する。絶縁検出部600は、漏電の有無を示す信号LDPをECU300へ出力する。なお、絶縁検出部600の詳細については図2で後述する。   Insulation detection unit 600 is connected to the negative electrode of power storage device 110 and ground node GND (vehicle chassis), and detects a decrease in the insulation resistance of the power path in the vehicle system shown in FIG. Insulation detection unit 600 outputs a signal LDP indicating the presence or absence of leakage to ECU 300. Details of the insulation detection unit 600 will be described later with reference to FIG.

ECU300は、いずれも図1には図示しないがCPU(Central Processing Unit)、記憶装置および入出力バッファを含み、各センサ等からの信号の入力や各機器への制御信号の出力を行なうとともに、車両100および各機器の制御を行なう。なお、これらの制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)で処理することも可能である。   ECU 300 includes a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an input / output buffer, all of which are not shown in FIG. 1, and inputs signals from each sensor and the like, and outputs control signals to each device. 100 and each device are controlled. Note that these controls are not limited to processing by software, and can be processed by dedicated hardware (electronic circuit).

ECU300は、絶縁検出部600からの漏電の有無を示す信号LDPを受ける。ECU300は、絶縁検出部600からの信号LDPにより、走行中あるいは補機装置150を駆動しているときに車両システムの絶縁抵抗の低下が検出された場合には、PCU120および補機装置150の駆動を停止するとともにSMR1を開放する。また、外部充電中に絶縁抵抗の低下が検出された場合には、充電装置200の駆動を停止するとともにCHR210を開放する。   ECU 300 receives signal LDP indicating the presence or absence of electric leakage from insulation detection unit 600. The ECU 300 drives the PCU 120 and the auxiliary device 150 when a decrease in the insulation resistance of the vehicle system is detected by the signal LDP from the insulation detection unit 600 during traveling or when the auxiliary device 150 is driven. Is stopped and SMR1 is opened. If a decrease in insulation resistance is detected during external charging, driving of the charging device 200 is stopped and the CHR 210 is opened.

図1においては、ECU300として1つの制御装置を設ける構成としているが、たとえば、制御対象機器ごとまたは各機能ごとに個別の制御装置を設ける構成としてもよい。また、絶縁検出部600の機能は、ECU300に含まれる構成であってもよい。   In FIG. 1, one control device is provided as the ECU 300, but for example, a separate control device may be provided for each control target device or for each function. Further, the function of the insulation detection unit 600 may be included in the ECU 300.

なお、図1の車両システムにおいて、蓄電装置110、ECU300、および絶縁検出部600を除いた装置を、包括的に「電気系統105」と称することとする。   In the vehicle system of FIG. 1, a device excluding power storage device 110, ECU 300, and insulation detection unit 600 is collectively referred to as “electric system 105”.

[絶縁検出部の構成]
図2は、図1に示した絶縁検出部600の詳細な構成の一例を説明するための図である。図2を参照して、絶縁検出部600は、信号発生部である交流電源610と、検出抵抗620と、カップリングコンデンサ630と、検出部640と、しきい値設定部650と、判定部660とを含む。検出部640は、バンドパスフィルタ(BPF)642と、ピークホールド回路644とを含む。
[Configuration of insulation detector]
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a detailed configuration of the insulation detection unit 600 shown in FIG. Referring to FIG. 2, insulation detection unit 600 includes AC power supply 610 that is a signal generation unit, detection resistor 620, coupling capacitor 630, detection unit 640, threshold setting unit 650, and determination unit 660. Including. Detection unit 640 includes a bandpass filter (BPF) 642 and a peak hold circuit 644.

交流電源610および検出抵抗620は、ノードN1と接地ノードGNDとの間に直列に接続される。交流電源610は、所定周波数で変化する交流信号SIGを出力する。   AC power supply 610 and detection resistor 620 are connected in series between node N1 and ground node GND. The AC power source 610 outputs an AC signal SIG that changes at a predetermined frequency.

カップリングコンデンサ630は、蓄電装置110の負極端子とノードN1との間に接続される。カップリングコンデンサ630は、車両100の電気系統105と接地ノードGNDとを絶縁する。   Coupling capacitor 630 is connected between the negative terminal of power storage device 110 and node N1. Coupling capacitor 630 insulates electrical system 105 of vehicle 100 from ground node GND.

バンドパスフィルタ642は、ノードN1上の交流信号SIGを受け、その受けた交流信号SIGから所定周波数の成分だけを抽出してピークホールド回路644へ出力する。ピークホールド回路644は、バンドパスフィルタ642から受けた信号のピークをホールドし、そのホールドした信号VAを判定部660へ出力する。すなわち、信号VAは、バンドパスフィルタ642から受けた交流信号の波高値を表す信号である。   Band-pass filter 642 receives AC signal SIG on node N 1, extracts only a component of a predetermined frequency from the received AC signal SIG, and outputs it to peak hold circuit 644. Peak hold circuit 644 holds the peak of the signal received from bandpass filter 642 and outputs the held signal VA to determination unit 660. That is, the signal VA is a signal representing the peak value of the AC signal received from the bandpass filter 642.

しきい値設定部650は、電気系統105に接続されている電気機器に関する情報INFをECU300から受ける。しきい値設定部650は、ECU300からの情報INFに基づいて、絶縁低下を判定するためのしきい値Vthを決定し、判定部660に決定したしきい値Vthを出力する。   Threshold setting unit 650 receives information INF relating to the electrical equipment connected to electrical system 105 from ECU 300. Based on information INF from ECU 300, threshold setting unit 650 determines threshold value Vth for determining the insulation decrease, and outputs determined threshold value Vth to determination unit 660.

判定部660は、ピークホールド回路644からの信号VAと、しきい値設定部650で設定された判定用のしきい値Vthとを受ける。判定部660は、信号VAをしきい値Vthと比較することによって、車両システムの絶縁抵抗Riの低下を検出し、絶縁抵抗Riの低下(漏電)を示す信号LDPをECU300へ出力する。   Determination unit 660 receives signal VA from peak hold circuit 644 and threshold value Vth for determination set by threshold setting unit 650. Determination unit 660 detects a decrease in insulation resistance Ri of the vehicle system by comparing signal VA with threshold value Vth, and outputs a signal LDP indicating a decrease (leakage) in insulation resistance Ri to ECU 300.

次に、絶縁抵抗Riの低下を検出する動作について説明する。
交流電源610から出力された交流信号SIGは、検出抵抗620、カップリングコンデンサ630、および絶縁抵抗Riを含んで構成される直列回路に印加される。これにより、検出抵抗620およびカップリングコンデンサ630の接続点に相当するノードN1には、絶縁抵抗Riおよび検出抵抗620(抵抗値Rd)の分圧比:Ri/(Rd+Ri)と交流電源610からの交流信号SIGの振幅(V0)との積を波高値とする交流電圧が発生する。
Next, an operation for detecting a decrease in the insulation resistance Ri will be described.
The AC signal SIG output from the AC power supply 610 is applied to a series circuit including a detection resistor 620, a coupling capacitor 630, and an insulation resistor Ri. As a result, the node N1 corresponding to the connection point of the detection resistor 620 and the coupling capacitor 630 has a voltage dividing ratio of the insulation resistance Ri and the detection resistor 620 (resistance value Rd): Ri / (Rd + Ri) and the AC from the AC power source 610. An AC voltage having a peak value that is a product of the amplitude (V0) of the signal SIG is generated.

ノードN1に発生した交流電圧は、バンドパスフィルタ642によって交流信号SIGの周波数以外の成分が減衰される。ピークホールド回路644は、バンドパスフィルタ642を通過した交流電圧のピーク電圧VAを判定部660へ出力する。   In the AC voltage generated at the node N1, components other than the frequency of the AC signal SIG are attenuated by the band-pass filter 642. The peak hold circuit 644 outputs the peak voltage VA of the AC voltage that has passed through the band pass filter 642 to the determination unit 660.

絶縁抵抗Riの抵抗値は、正常時にはRi>>Rdである。Riが高くなるにつれて、ピーク電圧VAは交流電源の電圧V0にほぼ等しくなる。一方、絶縁抵抗Riが低下すると、分圧比:Ri/(Rd+Ri)が低下し、それによってピーク電圧VAが低下する。   The resistance value of the insulation resistance Ri is Ri >> Rd when normal. As Ri increases, the peak voltage VA becomes substantially equal to the voltage V0 of the AC power supply. On the other hand, when the insulation resistance Ri decreases, the voltage division ratio: Ri / (Rd + Ri) decreases, and the peak voltage VA decreases accordingly.

したがって、絶縁抵抗Riの許容下限値と検出抵抗620の抵抗値Rdとの分圧比に従ったしきい値電圧Vthとピーク電圧VAとを比較することによって、絶縁抵抗Riの低下を検出することができる。   Therefore, a decrease in the insulation resistance Ri can be detected by comparing the threshold voltage Vth according to the voltage division ratio between the allowable lower limit value of the insulation resistance Ri and the resistance value Rd of the detection resistor 620 with the peak voltage VA. it can.

絶縁正常時には、ピーク電圧VAはしきい値電圧Vthを超えて、最大電圧V0に達する。一方、絶縁異常時には、ピーク電圧VAはしきい値電圧Vthよりも小さくなる。   When insulation is normal, the peak voltage VA exceeds the threshold voltage Vth and reaches the maximum voltage V0. On the other hand, when insulation is abnormal, the peak voltage VA is smaller than the threshold voltage Vth.

上記のような絶縁検出部600の構成とすることによって、電気系統105の絶縁抵抗の低下の有無を判定することができる。   With the configuration of the insulation detection unit 600 as described above, it is possible to determine whether or not the insulation resistance of the electrical system 105 has decreased.

[絶縁抵抗検出制御の説明]
一方で、電気系統105に接続される各電気機器は、接地ノードGNDに対して少なからず浮遊容量(以下。「コモン容量」とも称する。)を有している。このため、接続される電気機器によっては、電気系統105および接地ノードGND間のコモン容量が増加し、その影響によって電気系統105と接地ノードGNDとの間のインピーダンスが低下する場合がある。そうすると、コモン容量の増加によって、実際には絶縁低下(漏電)が生じてないにも関わらず、電気系統105の絶縁抵抗が低下していると誤検出してしまう可能性がある。
[Description of insulation resistance detection control]
On the other hand, each electric device connected to the electric system 105 has at least a stray capacitance (hereinafter also referred to as “common capacitance”) with respect to the ground node GND. For this reason, depending on the electrical equipment to be connected, the common capacity between the electric system 105 and the ground node GND may increase, and the impedance between the electric system 105 and the ground node GND may decrease due to the influence. Then, due to the increase in the common capacity, there is a possibility that it is erroneously detected that the insulation resistance of the electric system 105 is lowered although the insulation drop (leakage) has not actually occurred.

そこで、本実施の形態においては、電気系統105に接続されている電気機器に応じて、絶縁低下を判定するためのしきい値Vthを可変に設定することによって、電気系統105に接続される電気機器のコモン容量の影響を低減し、絶縁抵抗低下の誤検出を抑制する絶縁抵抗検出制御を行なう。   Therefore, in the present embodiment, the electric power connected to the electric system 105 is set by variably setting the threshold value Vth for determining the insulation decrease according to the electric equipment connected to the electric system 105. Insulation resistance detection control is performed to reduce the influence of the common capacitance of the equipment and suppress false detection of insulation resistance drop.

図3は、本実施の形態にいて、検出部640で検出される波高値(ピーク電圧VA)と絶縁抵抗との関係を説明するための図である。図3において、横軸には絶縁抵抗が示され、縦軸には波高値が示される。   FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the peak value (peak voltage VA) detected by the detection unit 640 and the insulation resistance in the present embodiment. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the insulation resistance, and the vertical axis indicates the peak value.

図3を参照して、漏電に関する設計仕様において、絶縁異常(絶縁低下)として必ず検知すべき絶縁抵抗の上限値をZ1で表し、正常と判断できる絶縁抵抗の最小値をZ2(>Z1)で表す。すなわち、検出された絶縁抵抗がZ1以下であると、電気系統の絶縁は異常状態であると判定され、検出された絶縁抵抗がZ2以上であると、電気系統の絶縁は正常であると判定される。なお、絶縁抵抗がZ1より大きくZ2より小さい領域(Z1<絶縁抵抗<Z2)は、電気系統のインピーダンスによって、正常/異常の判定が異なり得る領域である。   Referring to FIG. 3, in the design specification related to leakage, the upper limit value of the insulation resistance that should be detected as an insulation abnormality (insulation drop) is represented by Z1, and the minimum value of the insulation resistance that can be judged normal is Z2 (> Z1). Represent. That is, if the detected insulation resistance is Z1 or less, it is determined that the insulation of the electrical system is in an abnormal state, and if the detected insulation resistance is Z2 or more, it is determined that the insulation of the electrical system is normal. The The region where the insulation resistance is larger than Z1 and smaller than Z2 (Z1 <insulation resistance <Z2) is a region where normal / abnormal judgment can be different depending on the impedance of the electrical system.

曲線L1は、電気系統のコモン容量が0nFの場合、すなわち、電気系統のインピーダンスが最も高い場合の関係を示す曲線であり、たとえばすべての電気機器が切り離されているような状態における曲線である。   The curve L1 is a curve showing a relationship when the common capacitance of the electric system is 0 nF, that is, when the impedance of the electric system is the highest, for example, a curve in a state where all electric devices are disconnected.

この曲線L1において、常に異常と検知する絶縁抵抗Z1の場合の波高値(電圧)をVth1とすると、コモン容量が0nFの場合には、検出された波高値がこのしきい値Vth1より大きいと、少なくとも絶縁抵抗は異常な状態ではないと判断することができる。   In this curve L1, when the peak value (voltage) in the case of the insulation resistance Z1 that is always detected as abnormal is Vth1, when the common capacitance is 0 nF, if the detected peak value is greater than this threshold value Vth1, It can be determined that at least the insulation resistance is not in an abnormal state.

電気系統に電気機器が接続されてコモン容量が増加すると、それに応じて曲線L2,L3,L4のように、同じ絶縁抵抗の場合に検出される波高値が低下する。言い換えれば、コモン容量が大きくなるにつれて、波高値のしきい値Vth1と曲線との交点が、グラフの右方向(すなわち、絶縁抵抗が高くなる方向)へとシフトする。   When the electric equipment is connected to the electric system and the common capacity increases, the peak value detected in the case of the same insulation resistance is lowered as shown by the curves L2, L3, and L4. In other words, as the common capacitance increases, the intersection of the threshold value Vth1 of the peak value and the curve shifts in the right direction of the graph (that is, the direction in which the insulation resistance increases).

ここで、曲線としきい値Vth1との交点が絶縁抵抗Z2の位置となるまでコモン容量が増加した状態(曲線L2,コモン容量=C1)となるまでは、検出された波高値がしきい値電圧Vth1以上であれば、絶縁抵抗は異常な状態ではないと判断することができる。   Here, the detected peak value is the threshold voltage until the common capacitance increases (curve L2, common capacitance = C1) until the intersection of the curve and the threshold value Vth1 reaches the position of the insulation resistance Z2. If Vth1 or more, it can be determined that the insulation resistance is not in an abnormal state.

しかしながら、コモン容量がさらに大きくなると、曲線L3,L4のように、本来正常と判断できる絶縁抵抗Z2の場合に検出される波高値が、しきい値Vth1よりも低くなる。そのため、この状態において、検出された波高値としきい値Vth1との比較に基づいて絶縁状態を判断した場合には、実際には絶縁抵抗が正常(>Z2)であるにも関わらず、異常と判断してしまう可能性がある。   However, when the common capacitance is further increased, the peak value detected in the case of the insulation resistance Z2 that can be determined to be normal as shown by the curves L3 and L4 becomes lower than the threshold value Vth1. Therefore, in this state, when the insulation state is determined based on the comparison between the detected peak value and the threshold value Vth1, the abnormality is actually abnormal although the insulation resistance is normal (> Z2). There is a possibility of judging.

そこで、本実施の形態においては、電気系統に接続される電気機器のコモン容量に応じて、判定用のしきい値Vthを変更する。たとえば、図3に示されるように、コモン容量がC1より大きくC2以下の場合には、判定用のしきい値をVth2(<Vth1)と設定し、コモン容量がC2より大きくC3以下の場合には、判定用のしきい値をVth3(<Vth2)と設定する。このように変更されたしきい値Vthを用いて判定することによって、コモン容量が増加した場合であっても、絶縁低下を誤検出する可能性を低減することができる。   Therefore, in the present embodiment, the threshold value Vth for determination is changed according to the common capacity of the electric equipment connected to the electric system. For example, as shown in FIG. 3, when the common capacitance is greater than C1 and less than or equal to C2, the threshold for determination is set to Vth2 (<Vth1), and when the common capacitance is greater than C2 and less than or equal to C3. Sets the threshold for determination to Vth3 (<Vth2). By determining using the threshold value Vth thus changed, it is possible to reduce the possibility of erroneously detecting a decrease in insulation even when the common capacitance is increased.

より具体的には、図4で示されるような、予め実験等によって測定した各電気機器に対応するコモン容量と、それに対応した判定用しきい値との関係を示すマップを、しきい値設定部650(図2)に格納しておき、しきい値設定部650が、ECU300から通知される各電気機器の接続状態に応じて、当該マップを参照することによって判定用しきい値Vthを設定する。   More specifically, as shown in FIG. 4, a map showing the relationship between the common capacity corresponding to each electric device measured in advance by experiments or the like and the threshold value for judgment corresponding thereto is set as a threshold value. Stored in unit 650 (FIG. 2), threshold setting unit 650 sets determination threshold value Vth by referring to the map according to the connection state of each electrical device notified from ECU 300. To do.

その後、図2を用いて上述したように、判定部660が、しきい値設定部650で設定されたしきい値Vthと、検出部640で検出された波高値VAとを比較することによって、絶縁低下の有無を判定する。   Thereafter, as described above with reference to FIG. 2, the determination unit 660 compares the threshold value Vth set by the threshold setting unit 650 with the peak value VA detected by the detection unit 640, Determine if there is insulation loss.

図5は、本実施の形態において、絶縁検出部600で実行される絶縁抵抗検出制御を説明するためのフローチャートである。図5に示すフローチャートは、絶縁検出部600に予め格納されたプログラムがメインルーチンから呼び出されて、所定周期で実行されることによって処理が実現される。あるいは、一部のステップについては、専用のハードウェア(電子回路)を構築して処理を実現することも可能である。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the insulation resistance detection control executed by the insulation detection unit 600 in the present embodiment. In the flowchart shown in FIG. 5, the processing is realized by a program stored in advance in the insulation detection unit 600 being called from the main routine and executed in a predetermined cycle. Alternatively, for some steps, it is also possible to construct dedicated hardware (electronic circuit) and realize processing.

図5を参照して、しきい値設定部650は、ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、ECU300からの情報INFに基づいて、現在電気系統105にどの電気機器(高圧ユニット)が接続されているかを確認する。   Referring to FIG. 5, threshold setting unit 650 determines which electrical device (high voltage unit) is currently in electrical system 105 based on information INF from ECU 300 at step (hereinafter abbreviated as S) 100. ) Is connected.

しきい値設定部650は、S110にて、図4で説明したようなマップを用いて、接続されている電気機器のコモン容量に応じた判定用のしきい値Vthを取得する。   In S110, threshold value setting unit 650 obtains threshold value Vth for determination according to the common capacity of the connected electrical device, using the map described with reference to FIG.

判定部660は、S120にて、現在絶縁判定用に使用しているしきい値と、S110で取得したしきい値Vthとを比較して、現在使用中のしきい値が適切であるか否かを判定する。具体的には、判定部660は、現在使用中のしきい値が、取得したしきい値Vthよりも小さいか否かを判定する。   In S120, determination unit 660 compares the threshold value currently used for insulation determination with threshold value Vth acquired in S110, and determines whether the threshold value currently in use is appropriate. Determine whether. Specifically, determination unit 660 determines whether or not the currently used threshold value is smaller than acquired threshold value Vth.

現在使用中のしきい値が適切な場合(S120にてYES)は、判定部660は、S130をスキップしてS140に処理を進めて、現在使用中のしきい値とピークホールド回路644から受けたピーク電圧VAとを比較して、絶縁低下検出を行なう。   If the currently used threshold value is appropriate (YES in S120), determination unit 660 skips S130 and proceeds to S140 to receive the currently used threshold value from peak hold circuit 644. Comparison with the peak voltage VA is performed to detect insulation drop.

一方、現在使用中のしきい値が適切でない場合(S120にてNO)は、処理がS130に進められて、判定部660は、S110で取得したしきい値Vthを判定用のしきい値に変更する。なお、このしきい値変更の実行中は、誤判定を防止するために、絶縁低下検出を一時的に中断することが好ましい。   On the other hand, if the threshold value currently in use is not appropriate (NO in S120), the process proceeds to S130, and determination unit 660 uses threshold value Vth acquired in S110 as the determination threshold value. change. In addition, during the execution of the threshold value change, it is preferable to temporarily interrupt the detection of the insulation decrease in order to prevent erroneous determination.

判定用のしきい値の変更が完了すると、処理がS140に進められて、判定部660は、変更したしきい値とピーク電圧VAとを用いて絶縁低下検出を再開する。   When the change of the threshold value for determination is completed, the process proceeds to S140, and the determination unit 660 restarts the insulation decrease detection using the changed threshold value and the peak voltage VA.

以上のような処理に従って制御を行なうことによって、電気系統に接続された電気機器のコモン容量を考慮して、絶縁抵抗の低下を判定することができる。これにより、電気機器のコモン容量に起因する誤判定が防止でき、それによって絶縁抵抗の低下の検出精度を向上させることができる。さらに、上記のような制御においては、追加的な機構や、複雑な処理が不要であるため、比較的シンプルな構成で検出精度の向上が実現できる。   By performing control according to the above processing, it is possible to determine a decrease in insulation resistance in consideration of the common capacity of the electric equipment connected to the electric system. Thereby, the erroneous determination resulting from the common capacity of the electrical equipment can be prevented, and thereby the detection accuracy of the decrease in insulation resistance can be improved. Further, in the control as described above, since no additional mechanism or complicated processing is required, the detection accuracy can be improved with a relatively simple configuration.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

100 車両、105 電気系統、110 蓄電装置、115 SMR、120 PCU、130 モータジェネレータ、140 駆動輪、150 補機装置、200 充電装置、210 CHR、220 インレット、300 ECU、400 充電ケーブル、410 コネクタ、420 プラグ、430 電線部、440 CCID、500 外部電源、510 コンセント、600 絶縁検出部、610 交流電源、620 検出抵抗、630 カップリングコンデンサ、640 検出部、642 バンドパスフィルタ、644 ピークホールド回路、650 しきい値設定部、660 判定部、ACL1,ACL2,NL1,NL2,PL1,PL2 電力線、GND 接地ノード、N1 ノード。   100 vehicle, 105 electrical system, 110 power storage device, 115 SMR, 120 PCU, 130 motor generator, 140 driving wheel, 150 auxiliary device, 200 charging device, 210 CHR, 220 inlet, 300 ECU, 400 charging cable, 410 connector, 420 plug, 430 electric wire section, 440 CCID, 500 external power supply, 510 outlet, 600 insulation detection section, 610 AC power supply, 620 detection resistor, 630 coupling capacitor, 640 detection section, 642 band pass filter, 644 peak hold circuit, 650 Threshold setting unit, 660 determination unit, ACL1, ACL2, NL1, NL2, PL1, PL2 power line, GND ground node, N1 node.

Claims (1)

車両に搭載された電気系統の絶縁抵抗の低下を検出するための絶縁抵抗低下検出装置であって、
前記電気系統に電気的に接続される信号線に交流信号を与える信号発生部と、
前記信号線における前記交流信号の波高値を検出するための検出部と、
前記電気系統に接続される電気機器に応じて絶縁低下判定用のしきい値を設定する設定部と、
前記検出部によって検出された波高値が、前記設定部で設定されたしきい値を下回ったことに基づいて、前記絶縁抵抗の低下を検出する判定部とを備え、
前記判定部は、前記設定部においてしきい値を変更している間は、前記絶縁抵抗の低下検出を一時的に中断する、絶縁抵抗低下検出装置。
An insulation resistance decrease detection device for detecting a decrease in insulation resistance of an electrical system mounted on a vehicle,
A signal generating unit that provides an AC signal to a signal line that is electrically connected to the electrical system;
A detection unit for detecting a peak value of the AC signal in the signal line;
A setting unit for setting a threshold value for determining a decrease in insulation according to an electrical device connected to the electrical system;
A determination unit that detects a decrease in the insulation resistance based on the fact that the peak value detected by the detection unit falls below a threshold value set by the setting unit ;
The determination unit is an insulation resistance decrease detection device that temporarily interrupts the detection of a decrease in insulation resistance while the threshold value is changed in the setting unit .
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