JP2020091127A - 絶縁抵抗検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁抵抗を適切に検出可能な絶縁抵抗検出装置を提供する。【解決手段】直流電源と、カップリングコンデンサと、抵抗と、発振部と、を備える電源システムに適用され、発振部が抵抗に周波数信号を出力した場合におけるカップリングコンデンサと抵抗との接続点での電圧を所定周期で検出し、検出電圧の移動平均値に基づき、接地部と電源経路との間における絶縁抵抗を検出し、絶縁抵抗が基準値以下である場合に短絡と判定する絶縁抵抗検出装置であって、検出電圧が所定値以上変化した場合に、検出電圧が変化後の電圧値で安定するか否かを判定する電圧判定部（Ｓ２２，Ｓ２４）と、電圧判定部により検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、移動平均値に代えて現時点の前記検出電圧に基づいて、絶縁抵抗を検出する抵抗検出部（Ｓ３４）と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、絶縁抵抗検出装置に関する。

従来、例えば車両において、車両に搭載された電気系統と接地部との間における絶縁抵抗の低下に基づいて、漏電を判定する絶縁抵抗検出装置が知られている（例えば、特許文献１）。この絶縁抵抗検出装置では、電気系統に接続される接続線に対して所定の周波数信号を出力するとともに、その接続線における電圧（波高値）を所定周期で検出し、検出電圧の移動平均値に基づいて絶縁抵抗を検出する。特許文献１の絶縁抵抗検出装置では、前周期までに検出された検出電圧に基づいて有効範囲を設定し、この有効範囲内の検出電圧を用いて移動平均値を算出する。これにより、絶縁抵抗検出の精度向上を図っている。

特開２００９−３００４００号公報

しかし、移動平均値の算出には複数の検出電圧が必要であるため、絶縁抵抗の検出に移動平均値を用いると、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗の検出が可能である反面、絶縁抵抗が収束するまでの期間が長くなる、という問題が生じる。例えば、漏電発生時には、検出電圧は急激に変化した後に、変化後の電圧値で安定するものの、移動平均値は緩やかに変化するため、安定するまでに必要な期間が長期化する。この結果、絶縁抵抗が収束するまでの期間が長くなり、漏電判定が遅れる問題が生じる。早期に絶縁抵抗を収束させて、絶縁抵抗を適切に検出可能な技術が望まれている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、絶縁抵抗を適切に検出可能な絶縁抵抗検出装置を提供することにある。

本発明は、直流電源と、前記直流電源に接続されかつ接地部から絶縁された電源経路に一端が接続されたカップリングコンデンサと、前記カップリングコンデンサの他端に接続された抵抗と、前記抵抗に接続され、前記抵抗に所定の周波数信号を出力する発振部と、を備える電源システムに適用され、前記発振部が前記抵抗に前記周波数信号を出力した場合における前記カップリングコンデンサと前記抵抗との接続点での電圧を所定周期で検出し、検出電圧の移動平均値に基づき、前記接地部と前記電源経路との間における絶縁抵抗を検出し、前記絶縁抵抗が基準値以下である場合に短絡と判定する絶縁抵抗検出装置であって、前記検出電圧が所定値以上変化した場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定するか否かを判定する電圧判定部と、前記電圧判定部により前記検出電圧が変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、前記移動平均値に代えて現時点の前記検出電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する抵抗検出部と、を備える。

移動平均値を用いて絶縁抵抗を検出するため、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗の検出を実施できる。また、接地部と電源経路との間に漏電が発生した場合には、検出電圧が所定値以上変化し、かつその検出電圧が変化後の電圧値で安定状態となる。この場合、移動平均値に代えて現時点の検出電圧に基づいて絶縁抵抗を検出する構成とすることにより、漏電が発生している場合でも早期に絶縁抵抗を収束させることができ、絶縁抵抗を適切に検出することができる。

車両電源システムの全体構成図。 第１実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャート。 システム起動時における検出電圧と移動平均値との推移を示すタイムチャート。 漏電発生時における検出電圧と移動平均値との推移を示すタイムチャート。 第２実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャート。 第２実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャート。 第３実施形態に係る絶縁抵抗検出処理のフローチャート。 第３実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャート。 その他の実施形態に係る検出電圧の推移を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る絶縁抵抗検出装置を具体化した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の絶縁抵抗検出装置５０は、車両に搭載されている。

図１に示すように、本実施形態の車両電源システム１００は、回転電機１０と、インバータ２０と、コンバータ３０と、直流電源４０と、絶縁抵抗検出装置５０とを備えている。本実施形態において、回転電機１０は、星形結線された３相の巻線１１を備えている。回転電機１０のロータは、車両の駆動輪と動力伝達が可能なように接続されている。回転電機１０は、例えば同期機である。

回転電機１０は、インバータ２０及びコンバータ３０を介して、直流電源４０に接続されている。本実施形態において、直流電源４０は、充放電可能な蓄電池であり、複数の電池セル４２が直列接続されて構成されている。電池セルとして、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。

インバータ２０は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、上アームスイッチＳＩＨと下アームスイッチＳＩＬとの直列接続体を備えている。本実施形態では、各スイッチＳＩＨ，ＳＩＬとして、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。上アームスイッチＳＩＨは、ボディダイオードとしての上アームダイオードＤＩＨを有し、下アームスイッチＳＩＬは、ボディダイオードとしての下アームダイオードＤＩＬを有している。

インバータ２０は、回転電機１０及びコンバータ３０に接続されている。具体的には、各相において、上アームスイッチＳＩＨのソースと下アームスイッチＳＩＬのドレインとの接続点には、回転電機１０の巻線１１の第１端が接続されている。各相の巻線１１の第２端は、中性点で接続されている。

コンバータ３０は、直流電源４０の電源電圧Ｖｂａｔを昇圧させて、インバータ２０に出力する昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータである。コンバータ３０は、上アーム変圧スイッチＳＣＨと下アーム変圧スイッチＳＣＬとの直列接続体３１と、平滑リアクトル３２とを備えている。本実施形態では、各変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬとして、ユニポーラ素子であってかつＳｉＣのＮチャネルＭＯＳＦＥＴが用いられている。上アーム変圧スイッチＳＣＨは、ボディダイオードとしての上アーム変圧ダイオードＤＣＨを有し、下アーム変圧スイッチＳＣＬは、ボディダイオードとしての下アーム変圧ダイオードＤＣＬを有している。

上アーム変圧スイッチＳＣＨのドレインには、インバータ２０の各相における上アームスイッチＳＩＨのドレインが接続されている。上アーム変圧スイッチＳＣＨのソースと下アーム変圧スイッチＳＣＬのドレインとの接続点には、平滑リアクトル３２の第１端が接続されている。平滑リアクトル３２の第２端には、直流電源４０の正極端子が接続されている。下アーム変圧スイッチＳＣＬのソースには、直流電源４０の負極端子及びインバータ２０の各相における下アームスイッチＳＩＨのソースが接続されている。

車両電源システム１００は、平滑コンデンサ２２と、電源電圧検出部２４とを備えている。平滑コンデンサ２２は、コンバータ３０における上アーム変圧スイッチＳＣＨのドレインと、下アーム変圧スイッチＳＣＬのソースとの間に配置されている。電源電圧検出部２４は、平滑コンデンサ２２の端子電圧を電源電圧Ｖｂａｔとして検出する。

直流電源４０の正極端子に接続される正極側電源経路Ｌ１には、コンバータ３０等の電気負荷の正極側端子（例えば、上アーム変圧スイッチＳＣＨのドレイン）が接続されている。同様に、直流電源４０の負極端子に接続される負極側電源経路Ｌ２には、コンバータ３０等の電気負荷の負極側端子（例えば、下アーム変圧スイッチＳＣＬのソース）が接続されている。

正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２は、車体などの接地部Ｇ１に対して電気的に絶縁されている。これら電源経路Ｌ１，Ｌ２と、接地部Ｇ１との間における抵抗を絶縁抵抗Ｒｎとして表すことができる。また。電源経路Ｌ１，Ｌ２と、接地部Ｇ１との間には、ノイズ除去用のコンデンサや浮遊容量等の対地静電容量が存在し、これらの容量をまとめて絶縁容量Ｃｎとして表す。

なお、回転電機１０は、電源経路Ｌ１，Ｌ２に電気的に接続されている。そのため、回転電機１０と、接地部Ｇ１との間における抵抗も絶縁抵抗Ｒｎと示し、回転電機１０と、接地部Ｇ１との間における容量も絶縁容量Ｃｎと示すこととする。

絶縁抵抗検出装置５０は、正極側電源経路Ｌ１と負極側電源経路Ｌ２のうちいずれかに接続されており、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間における絶縁抵抗Ｒｎを検出する。以下、絶縁抵抗検出装置５０について説明する。

絶縁抵抗検出装置５０は、回路部５２と、フィルタ回路５４と、制御部５６とを備えている。回路部５２は、所定周波数の交流信号を出力する発振部５３と、抵抗Ｒ１と、カップリングコンデンサＣ１を備えている。発振部５３と抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１とは、この順に直列接続されており、発振部５３の第１端は、抵抗Ｒ１を介してカップリングコンデンサＣ１に接続されている。発振部５３の第２端は、接地部Ｇ１に接続されている。

カップリングコンデンサＣ１は、負極側電源経路Ｌ２の接続点Ｍ１に接続されている。カップリングコンデンサＣ１は、低電圧回路である絶縁抵抗検出装置５０と、高電圧回路である直流電源４０、コンバータ３０、インバータ２０、及び回転電機１０との間で、入力の直流成分を遮断する一方、交流成分を通過させるものである。

回路部５２では、発振部５３が抵抗Ｒ１及びカップリングコンデンサＣ１を介して交流信号を出力する場合、接続点Ｍ２の電圧は、最終的に、発振部５３が出力した交流信号を、抵抗Ｒ１の抵抗値と絶縁抵抗Ｒｎの抵抗値とで分圧した値となる。フィルタ回路５４には、この検出電圧ＶＤが入力される。なお、本実施形態において、交流信号が「周波数信号」に相当する。

フィルタ回路５４は、抵抗Ｒ１とカップリングコンデンサＣ１との間の接続点Ｍ２に接続されている。フィルタ回路５４は、発振部５３が抵抗Ｒ１に交流電圧を出力した場合における接続点Ｍ２での電圧（アナログ信号）を、制御部５６の処理に適したデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換回路である。

制御部５６は、フィルタ回路５４を介して接続点Ｍ２の電圧を所定周期で検出し、検出電圧ＶＤの移動平均値ＶＡに基づき、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間における絶縁抵抗Ｒｎを検出する。所定周期は、交流電圧の周期と等しく、略２Ｈｚである。制御部５６は、検出した絶縁抵抗Ｒｎを用いて高電圧回路の絶縁状態、すなわち、漏電の有無を判定する。

制御部５６は、漏電が生じていると判定した場合、漏電に応じた各種処理を実施する。例えば、警報の出力を実施する。なお、制御部５６が提供する機能は、例えば、実体的なメモリ装置に記録されたソフトウェア及びそれを実施するコンピュータ、ハードウェア、又はそれらの組み合わせによって提供することができる。

ところで、移動平均値ＶＡの算出には複数の検出電圧ＶＤが必要であるため、絶縁抵抗Ｒｎの検出に移動平均値ＶＡを用いると、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗Ｒｎの検出が可能である反面、絶縁抵抗Ｒｎが収束するまでの期間が長くなる、という問題が生じる。例えば、漏電発生時には、検出電圧ＶＤは急激に変化した後に、変化後の電圧値で安定するものの、移動平均値ＶＡは緩やかに変化するため、安定するまでに必要な期間が長期化する。この結果、絶縁抵抗Ｒｎが収束するまでの期間が長くなり、漏電判定が遅れる問題が生じる。早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させて、絶縁抵抗Ｒｎを適切に検出可能な技術が望まれている。

本実施形態の絶縁抵抗検出装置５０では、検出電圧ＶＤが所定値以上変化した場合に、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定するか否かを判定し、安定すると判定された場合に、移動平均値ＶＡに代えて現時点の検出電圧ＶＤに基づいて、絶縁抵抗Ｒｎを検出する絶縁抵抗検出処理を実施する。これにより、移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する場合に比べて、早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

図２に本実施形態の絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。制御部５６は、車両電源システム１００のシステム駆動時、すなわち、絶縁抵抗検出装置５０が搭載された車両のイグニッションスイッチがオンに切り替えられている期間に、絶縁抵抗検出処理を所定周期で繰り返し実施する。

絶縁抵抗検出処理を開始すると、まずステップＳ１０において、接続点Ｍ２の電圧を検出する。続くステップＳ１２において、車両電源システム１００が起動するシステム起動時であるか否かを判定する。制御部５６は、イグニッションスイッチのオンへの切り替えからの経過期間を計測しており、この経過期間が基準期間ＴＢ（図３参照）よりも短い場合に、システム起動時であると判定する。基準期間ＴＢは、電源電圧Ｖｂａｔに基づいて予め定められている期間である。なお、本実施形態において、ステップＳ１２の処理が「起動判定部」に相当する。

ステップＳ１２で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、ステップＳ１４において、ステップＳ１０で検出された検出電圧ＶＤを予め定められた所定電圧に置換する。本実施形態において、所定電圧は、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に短絡が発生していない状況下、すなわち、漏電が発生していない状況下における接続点Ｍ２の電圧である絶縁電圧ＶＦに設定されている。なお、本実施形態において、ステップＳ１４の処理が「電圧置換部」に相当し、絶縁電圧ＶＦが「第１所定電圧」に相当する。

続くステップＳ１６において、変動制限処理を実施する。変動制限処理では、移動平均を用いて検出電圧ＶＤに含まれるノイズを低減する際に、検出電圧ＶＤに対して有効範囲を設定することで、電源電圧Ｖｂａｔの変化の影響を抑制する処理である。本実施形態では、有効範囲の上限値ＨＵと下限値ＨＤとを、前周期までに検出された検出電圧ＶＤに基づいて設定する。

ステップＳ１８において、移動平均値ＶＡを算出する。移動平均値ＶＡは、現時点から算出期間ＴＡ（図３参照）前までに検出された検出電圧ＶＤの平均値である。そのため、ステップＳ１８では、移動平均値ＶＡが絶縁電圧ＶＦのみを用いて算出される。例えば、算出期間ＴＡは、所定周期４周期分の期間であり、最大５個の検出電圧ＶＤを含む。なお、本実施形態において、算出期間ＴＡが「第１期間」に相当する。

一方、ステップＳ１２で否定判定すると、ステップＳ２２において、ステップＳ１０で検出された検出電圧ＶＤが、前周期で検出された検出電圧ＶＤから第１所定値Ｖｔｇ１以上変化したか否かを判定する。第１所定値Ｖｔｇ１は、絶縁電圧ＶＦと短絡電圧ＶＮ（図４参照）との電圧差に相当する値である。なお、短絡電圧ＶＮは、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に短絡が発生している状況下、すなわち、漏電が発生している状況下における接続点Ｍ２の電圧である。本実施形態において、短絡電圧ＶＮが「第２所定電圧」に相当する。

ステップＳ２２で肯定判定すると、すなわち、検出電圧ＶＤが第１所定値Ｖｔｇ１以上変化した場合に、ステップＳ２４において、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定しているか否かを判定する。具体的には、算出期間ＴＡよりも短い判定期間ＴＣに亘って、検出電圧ＶＤの変化量ΔＶが、第１所定値Ｖｔｇ１よりも小さい第２所定値Ｖｔｇ２（図４参照）よりも小さくなっているか否かを判定する。例えば、判定期間ＴＣは、所定周期２周期分の期間であり、２個の変化量ΔＶを含む。なお、本実施形態において、ステップＳ２２，Ｓ２４の処理が「電圧判定部」に相当し、判定期間ＴＣが「第２期間」に相当する。

ステップＳ２２又はステップＳ２４で否定判定すると、ステップＳ２６において、変動制限処理を実施する。ステップＳ２６の変動制限処理は、ステップＳ１６の変動制限処理と同一の処理であり、重複した説明を省略する。

ステップＳ２８において、移動平均値ＶＡを算出する。ステップＳ２８で算出される移動平均値ＶＡは、ステップＳ１０で検出された検出電圧ＶＤを用いて算出される点で、ステップＳ１８で算出される移動平均値ＶＡと異なる。

ステップＳ２０，Ｓ２８で移動平均値ＶＡを算出すると、ステップＳ３４において、移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する。そのため、システム起動時でない場合には、検出電圧ＶＤを用いて算出された移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎが検出され、システム起動時である場合には、検出電圧ＶＤを用いて算出された移動平均値ＶＡに代えて、絶縁電圧ＶＦに基づいて絶縁抵抗Ｒｎが検出される。制御部５６は、制御部５６の記憶部５７（図１参照）に記憶された換算情報を用いて、移動平均値ＶＡから絶縁抵抗Ｒｎを検出する。なお、記憶部５７は、例えば、ＲＯＭ、書き換え可能な不揮発性メモリ等によって構成されている。

一方、ステップＳ２４で肯定判定すると、すなわち、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、ステップＳ３４において、移動平均値ＶＡに代えて、ステップＳ１０で検出された検出電圧ＶＤ、すなわち、現時点の検出電圧ＶＤに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する。記憶部５７には、移動平均値ＶＡから絶縁抵抗Ｒｎを検出する換算情報とともに、検出電圧ＶＤから絶縁抵抗Ｒｎを検出する換算情報が記憶されている。なお、本実施形態において、ステップＳ３４の処理が「抵抗検出部」に相当する。

続くステップＳ３６において、判定期間ＴＣにおける絶縁抵抗ＲｎのばらつきΔＲを算出する。続くステップＳ３８において、ステップＳ４２で算出した絶縁抵抗ＲｎのばらつきΔＲが基準ばらつきΔＲｋよりも小さいか否かを判定する。基準ばらつきΔＲｋは、絶縁抵抗Ｒｎの収束を示すばらつきである。

ステップＳ３８で否定判定すると、絶縁抵抗検出処理を終了する。一方、ステップＳ３８で肯定判定すると、ステップＳ４０において、記憶部５７に記憶されていた絶縁抵抗Ｒｎを、現時点の絶縁抵抗Ｒｎに更新する。

ステップＳ４２において、ステップＳ４０で更新された絶縁抵抗Ｒｎを用いて漏電判定処理を実施する。例えば、漏電判定処理では、ステップＳ４０で更新された絶縁抵抗Ｒｎが基準値以下である場合に、漏電と判定する。また例えば、ステップＳ４０で更新された絶縁抵抗Ｒｎと電源電圧Ｖｂａｔとの比に基づいて、漏電の有無を判定する。続くステップＳ４４において、ステップＳ４２の処理結果に基づいて、漏電が生じているか否かを判定する。

ステップＳ４２で否定判定すると、絶縁抵抗検出処理を終了する。一方、ステップＳ４２で肯定判定すると、ステップＳ４４において、漏電発生の警告を出力し、絶縁抵抗検出処理を終了する。制御部５６は、漏電発生の警告とともに、例えば、直流電源４０からの電力供給や充電を停止し、高電圧回路と直流電源４０との通電を遮断する処理を実施してもよい。具体的には、高電圧回路と直流電源４０との通電を遮断すべく、上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬそれぞれに対応する駆動信号を、上，下アーム変圧スイッチＳＣＨ，ＳＣＬに出力する等の処理を実施してもよい。

続いて、図３、図４に、絶縁抵抗検出処理の一例を示す。図３は、システム起動時における検出電圧ＶＤと移動平均値ＶＡとの推移を示し、図４は、漏電発生時における検出電圧ＶＤと移動平均値ＶＡとの推移を示す。図３、図４において、（ａ）は、検出電圧ＶＤの推移を示し、（ｂ）は、移動平均値ＶＡの推移を示す。なお、図３では、検出電圧ＶＤ及び検出電圧ＶＤのみを用いて算出された移動平均値ＶＡが、三角の点で示され、絶縁電圧ＶＦ及び絶縁電圧ＶＦを用いて算出された移動平均値ＶＡが丸の点で示されている。

図３に示すように、システム起動時には、コンバータ３０やインバータ２０に流れる電流の変化に伴って電源電圧Ｖｂａｔが変化し、それに伴い基準期間ＴＢにおいて検出電圧ＶＤが変化する。そのため、移動平均値ＶＡは、基準期間ＴＢの経過後、算出期間ＴＡが経過した後に安定し、移動平均値ＶＡから検出される絶縁抵抗Ｒｎは、さらに判定期間ＴＣが経過した後に収束したと判定される。そのため、システム起動時において、絶縁抵抗Ｒｎが収束したと判定されるまでには、基準期間ＴＢに加え、算出期間ＴＡと判定期間ＴＣとを加算した加算期間ＴＤが必要とされ、絶縁抵抗Ｒｎを収束させるまでの期間が長期化していた。

本実施形態では、システム起動時と判定された場合に、基準期間ＴＢにおいて、検出電圧ＶＤが絶縁電圧ＶＦに置換され、この絶縁電圧ＶＦを用いて移動平均値ＶＡが算出される。そのため、漏電が発生していない場合、移動平均値ＶＡは、基準期間ＴＢの経過後すぐに安定し、絶縁抵抗Ｒｎは、基準期間ＴＢの経過後、判定期間ＴＣが経過した後に収束したと判定される。そのため、システム起動時において早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

また、図４に示すように、漏電発生時には、検出電圧ＶＤは絶縁電圧ＶＦから短絡電圧ＶＮに変化した後に、変化後の短絡電圧ＶＮで安定する。そのため、検出電圧ＶＤは、漏電発生後、判定期間ＴＣが経過した後に安定したと判定される。一方、移動平均値ＶＡは、漏電発生後、算出期間ＴＡが経過した後に安定し、移動平均値ＶＡから検出される絶縁抵抗Ｒｎは、さらに判定期間ＴＣが経過した後に収束したと判定される。そのため、漏電発生時において、絶縁抵抗Ｒｎが収束したと判定されるまでには、算出期間ＴＡと判定期間ＴＣとを加算した加算期間ＴＤが必要とされ、絶縁抵抗Ｒｎを収束させるまでの期間が長期化していた。

本実施形態では、検出電圧ＶＤが第１所定値Ｖｔｇ１以上変化した後に、変化後の電圧値で安定したと判定された場合に、移動平均値ＶＡに代えて現時点の検出電圧ＶＤに基づいて絶縁抵抗Ｒｎが検出される。検出電圧ＶＤに基づいて検出される絶縁抵抗Ｒｎは、現時点の検出電圧ＶＤに基づく絶縁抵抗Ｒｎの算出開始後、判定期間ＴＣが経過した後に、すなわち、漏電発生後、２倍の判定期間ＴＣが経過した後に収束したと判定される。そのため、漏電発生時において早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・本実施形態では、移動平均値ＶＡを用いて絶縁抵抗Ｒｎを検出するため、ノイズ等に関係なく正確な絶縁抵抗Ｒｎの検出を実施できる。また、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に短絡が発生した場合、すなわち、漏電が発生した場合には、検出電圧ＶＤが第１所定値Ｖｔｇ１以上変化し、かつその検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定状態となる。この場合、移動平均値ＶＡに代えて現時点の検出電圧ＶＤに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する構成とすることにより、漏電が発生している場合でも早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができ、絶縁抵抗Ｒｎを適切に検出することができる。

・本実施形態では、検出電圧ＶＤの安定判定に用いる判定期間ＴＣは、移動平均値ＶＡの算出に用いる算出期間ＴＡよりも短い。そのため、検出電圧ＶＤの安定を判定した後に絶縁抵抗Ｒｎを検出しても、移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する場合に比べて早期に絶縁抵抗Ｒｎを検出することができる。

・特に、本実施形態では、検出電圧ＶＤが第１所定値Ｖｔｇ１以上変化した後に、判定期間ＴＣに亘って、検出電圧ＶＤの変化量ΔＶが第２所定値Ｖｔｇ２よりも小さくなっている場合に、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定していると判定する。これにより、変化量ΔＶを用いて、検出電圧ＶＤが安定していることを好適に判定することができる。

・漏電が発生する場合以外に、システム起動時にも検出電圧ＶＤの変化が生じうる。本実施形態では、システム起動時に、予め定められた所定電圧に基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する構成とすることにより、システム起動時においても早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができ、絶縁抵抗Ｒｎを適切に検出することができる。

・具体的には、システム起動後の基準期間ＴＢにおいて、検出電圧ＶＤを所定電圧に置換し、置換された所定電圧を用いて移動平均値ＶＡを算出するとともに、この移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する。これにより、移動平均値ＶＡを早期に安定させることができ、この移動平均値ＶＡを用いて早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

・特に、本実施形態では、所定電圧が絶縁電圧ＶＦに設定されている。そのため、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に短絡が発生していない場合に、移動平均値ＶＡを早期に安定させることができる。

（第２実施形態）
以下、第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図５、図６を参照しつつ説明する。本実施形態では、記憶部５７に予め定められた複数の所定電圧が記憶されている点で第１実施形態と異なる。なお、本実施形態では、所定電圧として、絶縁電圧ＶＦと、短絡電圧ＶＮと、絶縁電圧ＶＦと短絡電圧ＶＮとの中央電圧ＶＭとが記憶されている。

図５に、第２実施形態における絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。図５に示すように、本実施形態の絶縁抵抗検出処理では、ステップＳ１２で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、ステップＳ５０において、記憶部５７に記憶された複数の所定電圧からいずれかを選択する選択処理を実施し、ステップＳ１４に進む。

図６に、選択処理の一例を示す。図６において、（ａ）は、前回のシステム駆動時における検出電圧ＶＤの推移を示し、（ｂ）は、今回のシステム駆動時における検出電圧ＶＤの推移を示す。

図６（ａ）に示すように、前回のシステム駆動時に漏電が発生していない場合、前回のシステム駆動時では、検出電圧ＶＤとして絶縁電圧ＶＦが検出される。そのため、前回のシステム終了時には、記憶部５７に記憶されていた絶縁抵抗Ｒｎが、絶縁電圧ＶＦに対応する絶縁抵抗Ｒｎに更新される。

この場合、今回のシステム起動時でも、電源電圧Ｖｂａｔが安定した後には、検出電圧ＶＤとして絶縁電圧ＶＦが検出されることが予想される。この場合に、システム起動後の基準期間ＴＢにおいて、検出電圧ＶＤが置換される所定電圧が短絡電圧ＶＮや中央電圧ＶＭであると、所定電圧（短絡電圧ＶＮや中央電圧ＶＭ）と検出電圧ＶＤ（絶縁電圧ＶＦ）との電圧差に基づいて、移動平均値ＶＡが安定するまでの期間が長期化し、早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができない問題が生じる。

本実施形態では、前回のシステム駆動時において検出された絶縁抵抗Ｒｎに基づいて、所定電圧を選択する選択処理を実施する。具体的には、図６（ｂ）に示すように、記憶部５７に記憶された３つの所定電圧のうち、前回のシステム終了時に更新された絶縁抵抗Ｒｎに対応する検出電圧に最も近い絶縁電圧ＶＦが選択され、選択された絶縁電圧ＶＦに基づいて絶縁抵抗Ｒｎが検出される。そのため、所定電圧と検出電圧ＶＤとの電圧差が生じることを抑制することができ、移動平均値ＶＡが安定するまでの期間を短縮することができる。この結果、早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

・以上説明した本実施形態によれば、前回のシステム駆動時において検出された絶縁抵抗Ｒｎに基づいて所定電圧を選択することにより、適切な所定電圧を用いて、早期に絶縁抵抗Ｒｎを収束させることができる。

（第３実施形態）
以下、第３実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に図７、図８を参照しつつ説明する。本実施形態では、システム起動時であると判定された場合に、絶縁抵抗Ｒｎの検出を禁止する点で第１実施形態と異なる。

また、本実施形態では、システム起動時の判定に用いられる基準期間ＴＢを設定可能である点で第１実施形態と異なる。図７に、第３実施形態における絶縁抵抗検出処理のフローチャートを示す。図７に示すように、本実施形態の絶縁抵抗検出処理では、ステップＳ１０で検出電圧ＶＤを検出すると、ステップＳ６０において、基準期間ＴＢが設定されているか否かを判定する。

ステップＳ６０で肯定判定すると、ステップＳ１２に進む。一方、ステップＳ６０で否定判定すると、ステップＳ６２において、電源電圧Ｖｂａｔを取得する。続くステップＳ６４において、ステップＳ６２で取得された電源電圧Ｖｂａｔに基づいて基準期間ＴＢの長さを設定する基準期間設定処理を実施し、ステップＳ１２に進む。基準期間設定処理は、システム駆動時のうち、システム起動時に実施される。したがって、基準期間ＴＢの長さは、システム起動時における電源電圧Ｖｂａｔに基づいて設定される。なお、本実施形態において、ステップＳ６２の処理が「電圧取得部」に相当する。

ステップＳ１２では、ステップＳ６４で設定された基準期間ＴＢに基づいて、システム起動時であるか否かを判定する。ステップＳ１２で肯定判定すると、すなわち、システム起動時であると判定された場合に、漏電の有無を判定することなく絶縁抵抗検出処理を終了する。そのため、基準期間ＴＢは、漏電判定を禁止する禁止期間ということができる。

図８に、基準期間設定処理の一例を示す。図８において、（ａ）は、電源電圧Ｖｂａｔが高電圧である場合における検出電圧ＶＤの推移を示し、（ｂ）は、電源電圧Ｖｂａｔが低電圧である場合における検出電圧ＶＤの推移を示す。

図８に示すように、システム起動時において検出電圧ＶＤが変化する期間は、電源電圧Ｖｂａｔが高いほど長い。そのため、電源電圧Ｖｂａｔによらず一定の基準期間ＴＢが設定された場合、例えば電源電圧Ｖｂａｔが高電圧である場合において、基準期間ＴＢを超えて検出電圧ＶＤが変化し、検出電圧ＶＤの変化により絶縁抵抗Ｒｎが誤検出される問題が生じる。

本実施形態では、電源電圧Ｖｂａｔに基づいて基準期間ＴＢの長さを設定する基準期間設定処理を実施する。具体的には、電源電圧Ｖｂａｔが高いほど基準期間ＴＢが長く設定される。そのため、基準期間ＴＢを超えて検出電圧ＶＤが変化することを抑制することができ、検出電圧ＶＤの変化による絶縁抵抗Ｒｎの誤検出を好適に抑制することができる。

・以上説明した本実施形態によれば、システム起動時に、漏電判定を禁止することにより、検出電圧ＶＤの変化による漏電の誤判定を抑制することができる。

・システム起動時では、電源電圧Ｖｂａｔが大きいほど、検出電圧ＶＤが安定するまでの期間が長い。本実施形態では、電源電圧Ｖｂａｔに基づいて基準期間ＴＢの長さを設定することにより、漏電の誤判定を好適に抑制することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記各実施形態において、絶縁抵抗検出装置５０は負極側電源経路Ｌ２に接続されているが、正極側電源経路Ｌ１に接続されてもよい。

・周波数信号として、正弦波状の交流信号を用いてもよければ、矩形波状の交流信号を用いてもよい。

・上記各実施形態において、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定していると判定された場合に、現時点の検出電圧ＶＤのみに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する例を示したが、これに限られない。例えば、安定判定に用いられる判定期間ＴＣに検出される検出電圧ＶＤ（現時点の検出電圧ＶＤを含む）の平均値に基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出してもよい。

・上記各実施形態において、検出電圧ＶＤが変化後の電圧値で安定しているか否かを判定する判定条件として、検出電圧ＶＤの変化量ΔＶが第２所定値Ｖｔｇ２よりも小さくなることを用いる例を示したが、これに限られない。

例えば、図９（ａ）に矢印ＹＡで示すように、判定期間ＴＣに亘って、検出電圧ＶＤが減少を継続していることを判定条件としてもよければ、判定期間ＴＣに亘って、検出電圧ＶＤが増加を継続していることを判定条件としてもよい。この場合、検出電圧ＶＤが増加または減少を継続しており、増加と減少とを交互に繰り返さないため、検出電圧ＶＤが安定していると判定することができる。

また例えば、図９（ｂ）に示すように、判定期間ＴＣに亘って、検出電圧ＶＤの傾きθ１，θ２の絶対値が、閾値よりも小さくなっていることを判定条件としてもよい。この場合、検出電圧ＶＤの傾きθ１，θ２を用いて、検出電圧ＶＤが安定していることを好適に判定することができる。

・上記各実施形態において、禁止期間とシステム起動時と判定される期間が等しい例を示したが、これらの期間は異なっていてもよい。また、システム起動時の判定条件として、イグニッションスイッチのオンへの切り替えからの経過期間を用いる例を示したが、これに限られない。例えば、検出電圧ＶＤの変化量が所定範囲に収まっていることを判定条件としてもよい。

・上記各実施形態において、予め定められた所定電圧に基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する形態として、所定電圧を用いて移動平均値ＶＡを算出し、この移動平均値ＶＡに基づいて絶縁抵抗Ｒｎを検出する形態を示したが、これに限られない。例えば、移動平均値ＶＡを算出することなく、所定電圧から直接的に絶縁抵抗Ｒｎを検出してもよい。

・上記各実施形態において、予め定められた所定電圧が絶縁電圧ＶＦである例を示したが、これに限られず、短絡電圧ＶＮや中央電圧ＶＭであってもよい。例えば、所定電圧が短絡電圧ＶＮであることで、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に漏電が発生している場合に、移動平均値ＶＡを早期に安定させることができる。

・また、所定電圧は、絶縁電圧ＶＦと短絡電圧ＶＮとの中間値であってもよい。ここで、「中間値」とは、絶縁電圧ＶＦと短絡電圧ＶＮとの間の電圧を意味し、中央電圧ＶＭを含む。これにより、接地部Ｇ１と電源経路Ｌ１，Ｌ２との間に漏電が発生していない場合と、漏電が発生している場合とのいずれの場合においても、移動平均値ＶＡを早期に安定させることができる。

・上記各実施形態において記載した各期間の長さは、一例であり、上記長さに限られない。また、上記各実施形態において、検出電圧ＶＤの変化が生じうる場合として、システム起動時と漏電発生時とを示したが、これらに限られない。例えば、漏電が発生した後に漏電が解消した場合にも、検出電圧ＶＤの変化が生じうる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

４０…直流電源、５０…絶縁抵抗検出装置、５３…発振部、１００…車両電源システム、Ｃ１…カップリングコンデンサ、Ｇ１…接地部、Ｌ１，Ｌ２…電源経路、Ｒ１…抵抗、Ｒｎ…絶縁抵抗、ＶＡ…移動平均値、ＶＤ…検出電圧。

Claims (13)

1. 直流電源（４０）と、
   前記直流電源に接続されかつ接地部（Ｇ１）から絶縁された電源経路（Ｌ１，Ｌ２）に一端が接続されたカップリングコンデンサ（Ｃ１）と、
   前記カップリングコンデンサの他端に接続された抵抗（Ｒ１）と、
   前記抵抗に接続され、前記抵抗に所定の周波数信号を出力する発振部（５３）と、
   を備える電源システム（１００）に適用され、前記発振部が前記抵抗に前記周波数信号を出力した場合における前記カップリングコンデンサと前記抵抗との接続点での電圧を所定周期で検出し、検出電圧（ＶＤ）の移動平均値（ＶＡ）に基づき、前記接地部と前記電源経路との間における絶縁抵抗（Ｒｎ）を検出し、前記絶縁抵抗が基準値以下である場合に短絡と判定する絶縁抵抗検出装置（５０）であって、
   前記検出電圧が所定値（Ｖｔｇ１）以上変化した場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定するか否かを判定する電圧判定部（Ｓ２２，Ｓ２４）と、
   前記電圧判定部により前記検出電圧が変化後の電圧値で安定すると判定された場合に、前記移動平均値に代えて現時点の前記検出電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する抵抗検出部（Ｓ３４）と、を備える絶縁抵抗検出装置。
2. 前記移動平均値は、第１期間（ＴＡ）における前記検出電圧を用いて算出され、
   前記電圧判定部は、前記第１期間よりも短い第２期間（ＴＣ）に亘って、前記検出電圧が安定するか否かを判定する請求項１に記載の絶縁抵抗検出装置。
3. 前記所定値は、第１所定値（Ｖｔｇ１）であり、
   前記電圧判定部は、前記検出電圧が前記第１所定値以上変化した後に、前記第２期間に亘って、前記検出電圧の変化量（ΔＶ）が前記第１所定値よりも小さい第２所定値（Ｖｔｇ２）と比べて小さくなっている場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項２に記載の絶縁抵抗検出装置。
4. 前記電圧判定部は、前記第２期間に亘って、前記検出電圧が増加または減少を継続している場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項２または請求項３に記載の絶縁抵抗検出装置。
5. 前記電圧判定部は、前記第２期間に亘って、前記検出電圧の傾き（θ１，θ２）の絶対値が閾値よりも小さくなっている場合に、前記検出電圧が変化後の電圧値で安定していると判定する請求項２から請求項４までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
6. 前記電源システムが起動するシステム起動時であることを判定する起動判定部（Ｓ１２）を備え、
   前記抵抗検出部は、前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、前記移動平均値に代えて、予め定められた所定電圧（ＶＦ，ＶＮ，ＶＭ）に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
7. 前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、前記検出電圧を前記所定電圧に置換する電圧置換部（Ｓ１４）を備え、
   前記抵抗検出部は、前記電圧置換部により置換された前記所定電圧を用いて算出される前記移動平均値に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項６に記載の絶縁抵抗検出装置。
8. 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に短絡が発生していない状況下における前記接続点での電圧である請求項６または請求項７に記載の絶縁抵抗検出装置。
9. 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に短絡が発生している状況下における前記接続点での電圧である請求項６または請求項７に記載の絶縁抵抗検出装置。
10. 前記所定電圧は、前記接地部と前記電源経路との間に漏電が発生していない状況下における第１所定電圧（ＶＦ）と、前記接地部と前記電源経路との間に漏電が発生している状況下における第２所定電圧（ＶＮ）との中間値である請求項６または請求項７に記載の絶縁抵抗検出装置。
11. 予め定められた複数の前記所定電圧を記憶する記憶部（５７）を備え、
    前記抵抗検出部は、前回のシステム駆動時において検出された前記絶縁抵抗に基づいて前記複数の前記所定電圧からいずれかを選択し、選択された前記所定電圧に基づいて、前記絶縁抵抗を検出する請求項６または請求項７に記載の絶縁抵抗検出装置。
12. 前記電源システムが起動するシステム起動時であることを判定する起動判定部（Ｓ１２）を備え、
    前記抵抗検出部は、前記起動判定部によりシステム起動時であると判定された場合に、短絡判定を禁止する請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の絶縁抵抗検出装置。
13. システム起動時における前記直流電源の電源電圧を取得する電圧取得部（Ｓ６２）を備え、
    前記抵抗検出部は、前記電源電圧に基づいて短絡判定を禁止する禁止期間（ＴＢ）の長さを設定する請求項１２に記載の絶縁抵抗検出装置。

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