JP2013092396A

JP2013092396A - 漏電検出装置

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Publication number: JP2013092396A
Application number: JP2011233072A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kamata; 誠二鎌田; Hidefumi Abe; 秀文阿部
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2011-10-24
Filing date: 2011-10-24
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-10-24
Also published as: US9030205B2; US20130099795A1; JP5767077B2

Abstract

【課題】低コスト且つ簡易的な回路構成で高圧バッテリの漏電検出を実現可能な漏電検出装置を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するために、本漏電検出装置は、第１のセルモジュールに並列接続された第１の分圧回路と、第２のセルモジュールに並列接続された第２の分圧回路と、第１の分圧回路の出力端とグランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第１のスイッチと、第２の分圧回路の出力端とグランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第２のスイッチと、第１の分圧回路の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、第２の分圧回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路と、第１のスイッチがオンの時に検出された第１の分圧回路の出力電圧と、第２のスイッチがオンの時に検出された第２の分圧回路の出力電圧とに基づいて、高圧バッテリの漏電発生の有無を判定する判定回路とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、漏電検出装置に関する。

周知のように、電気自動車やハイブリッド自動車などの車両には、動力源となるモータと、該モータに電力を供給する高電圧・大容量のバッテリが搭載されている。この高圧バッテリは、リチウムイオン電池或いは水素ニッケル電池等からなる電池セルを直列に複数接続して構成されるものである。

このような高圧バッテリは、安全上、車体グランドから絶縁されているため、高圧バッテリと車体グランドとの絶縁状態を監視することは極めて重要である。例えば、下記特許文献１には、フライングキャパシタ方式の絶縁計測回路を利用して、高圧バッテリと車体グランドとの絶縁状態（具体的には絶縁抵抗）を計測する技術が開示されている。

特開２００９−２８１９８６号公報

上記従来技術によると、車体グランドを基準とした回路で高圧バッテリの漏電検出を行うため、高価な高耐圧スイッチング素子が複数必要となり、部品コストが増大するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、低コスト且つ簡易的な回路構成で高圧バッテリの漏電検出を実現可能な漏電検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、漏電検出装置に係る第１の解決手段として、複数組のセルモジュールからなり、車両グランドから絶縁された高圧バッテリの漏電を検出する漏電検出装置であって、前記複数組のセルモジュールの内、正極側のいずれか１つの第１のセルモジュールと、前記第１のセルモジュールより負極側のいずれか１つの第２のセルモジュールと、前記第１のセルモジュールに並列接続された第１の分圧回路と、前記第２のセルモジュールに並列接続された第２の分圧回路と、一端が前記車両グランドに接続されたグランド接続抵抗と、前記第１の分圧回路の出力端と前記グランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第１のスイッチと、前記第２の分圧回路の出力端と前記グランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第２のスイッチと、前記第１の分圧回路の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、前記第２の分圧回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路と、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧とに基づいて、前記高圧バッテリの漏電発生の有無を判定する判定回路とを備えることを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との両方が第１の閾値以上の場合、前記高圧バッテリの正極側に漏電が発生したと判定することを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第３の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との両方が第２の閾値以下の場合、前記高圧バッテリの負極側に漏電が発生したと判定することを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第４の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との一方が第１の閾値以上で他方が第２の閾値以下の場合、前記第１のセルモジュールと第２のセルモジュール間に漏電が発生したと判定することを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第５の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧が、前記第１のスイッチがオフの時の電圧値と等しく、且つ前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧が第１の閾値以上の場合、前記第１のセルモジュールに漏電が発生したと判定することを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第６の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧が第２の閾値以下で、且つ前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧が、前記第２のスイッチがオフの時の電圧値と等しい場合、前記第２のセルモジュールに漏電が発生したと判定することを特徴とする。

また、本発明では、漏電検出装置に係る第７の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記第１のセルモジュールと前記第２のセルモジュール間に少なくとも１つのコンタクタを備え、前記判定回路は、前記コンタクタがオフ時に、前記第１の電圧検出回路と前記第２の電圧検出回路のいずれか一方の出力電圧に基づいて、前記高圧バッテリの漏電発生の有無を判定することを特徴とする。

本発明によれば、従来のような高価な高耐圧スイッチング素子が不要となり、回路構成も簡略化できるので、低コスト且つ簡易的な回路構成で高圧バッテリの漏電検出を実現可能となる。

本実施形態に係る漏電検出装置Ａの概略構成図である。高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合の漏電検出動作を表すタイミングチャートである。高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合において、第１のスイッチ２がオンした時の電流経路（ａ）と、第２のスイッチ６がオンした時の電流経路（ｂ）を示す図である。高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合の漏電検出動作を表すタイミングチャートである。高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合において、第１のスイッチ２がオンした時の電流経路（ａ）と、第２のスイッチ６がオンした時の電流経路（ｂ）を示す図である。高圧バッテリＢのコンタクタＣに漏電が発生している場合の漏電検出動作を表すタイミングチャートである。高圧バッテリＢのコンタクタＣに漏電が発生している場合において、第１のスイッチ２がオンした時の電流経路（ａ）と、第２のスイッチ６がオンした時の電流経路（ｂ）を示す図である。第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生している場合において、第２のスイッチ６がオンした時の電流経路（ａ）と、第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生している場合において、第１のスイッチ２がオンした時の電流経路（ｂ）を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る漏電検出装置Ａの概略構成図である。本漏電検出装置Ａは、車両グランドＢＧから絶縁されたモータ駆動用の高圧バッテリＢの漏電を検出するものであり、図１に示すように、第１の分圧回路１、第１のスイッチ２、第１の高圧側マイコン３、第１の絶縁素子４、第２の分圧回路５、第２のスイッチ６、第２の高圧側マイコン７、第２の絶縁素子８、低圧側マイコン９及び一端が車両グランドＢＧに接続されたグランド接続抵抗１０を備えている。

なお、高圧バッテリＢは、それぞれ直列接続された複数の電池セルを有する４組のセルモジュールＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４と、１つのコンタクタＣとから構成されている。４組のセルモジュールＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の内、正極側のセルモジュールＢ１と負極側のセルモジュールＢ２がコンタクタＣを介して直列接続されている。以下では、便宜上、セルモジュールＢ１を第１のセルモジュールＢ１と呼び、セルモジュールＢ２を第２のセルモジュールＢ２と呼ぶ。また、最も正極側に位置するセルモジュールＢ３は、直接第１のセルモジュールＢ１に直列接続されており、最も負極側に位置するセルモジュールＢ４は、直接第２のセルモジュールＢ２に直列接続されている。

第１の分圧回路１は、第１のセルモジュールＢ１に並列接続されており、第１のトランジスタ１ａと、２つの分圧抵抗１ｂ、１ｃから構成されている。第１のトランジスタ１ａは、例えばｎチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴであり、ドレイン端子が第１のセルモジュールＢ１の正極端子に接続され、ソース端子が分圧抵抗１ｂの一端に接続され、ゲート端子が第１の高圧側マイコン３に接続されている。

分圧抵抗１ｂは、一端が第１のトランジスタ１ａのソース端子に接続され、他端が分圧抵抗１ｃの一端及び第１の高圧側マイコン３のＡＤ入力ポートに接続されている。分圧抵抗１ｃは、一端が分圧抵抗１ｂの他端及び第１の高圧側マイコン３のＡＤ入力ポートに接続され、他端が高圧バッテリＢの中間電位点（第１のセルモジュールＢ１の負極端子）及び第１の高圧側マイコン３のグランド端子に接続されている。

第１のスイッチ２は、分圧抵抗１ｂの他端（つまり第１の分圧回路１の出力端）とグランド接続抵抗１０の他端とを結ぶライン上に介挿されたスイッチング素子（例えばＰｈｏｔｏＭＯＳリレーなど）であり、第１の高圧側マイコン３から入力される制御信号に応じてオン状態或いはオフ状態に切り替わる。

第１の高圧側マイコン３は、第１の絶縁素子４を介して低圧側マイコン９と通信可能に接続されており、低圧側マイコン９からの要求に応じて、第１のトランジスタ１ａ及び第１のスイッチ２のオン／オフ状態を制御すると共に、ＡＤ入力ポートへの入力電圧Ｖ１をＡ／Ｄ変換してデジタルデータ化した後、この入力電圧Ｖ１のデジタルデータを低圧側マイコン９に送信する機能を有している。なお、この第１の高圧側マイコン３は、第１の分圧回路１の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路として機能する。

第１の絶縁素子４は、第１の高圧側マイコン３と低圧側マイコン９との通信ラインに介挿された絶縁素子（例えばフォトカプラなど）である。この第１の絶縁素子４を設けることにより、漏電検出装置Ａの内部が高電圧系と低電圧系とに電気的に分離される。

第２の分圧回路５は、第２のセルモジュールＢ２に並列接続されており、第２のトランジスタ５ａと、２つの分圧抵抗５ｂ、５ｃから構成されている。第２のトランジスタ５ａは、例えばｎチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴであり、ドレイン端子が高圧バッテリＢの中間電位点（第２のセルモジュールＢ２の正極端子）に接続され、ソース端子が分圧抵抗５ｂの一端に接続され、ゲート端子が第２の高圧側マイコン７に接続されている。

分圧抵抗５ｂは、一端が第２のトランジスタ５ａのソース端子に接続され、他端が分圧抵抗５ｃの一端及び第２の高圧側マイコン７のＡＤ入力ポートに接続されている。分圧抵抗５ｃは、一端が分圧抵抗５ｂの他端及び第２の高圧側マイコン７のＡＤ入力ポートに接続され、他端が第２のセルモジュールＢ２の負極端子及び第２の高圧側マイコン７のグランド端子に接続されている。

第２のスイッチ６は、分圧抵抗５ｂの他端（つまり第２の分圧回路５の出力端）とグランド接続抵抗１０の一端とを結ぶライン上に介挿されたスイッチング素子（例えばＰｈｏｔｏＭＯＳリレーなど）であり、第２の高圧側マイコン７から入力される制御信号に応じてオン状態或いはオフ状態に切り替わる。

第２の高圧側マイコン７は、第２の絶縁素子８を介して低圧側マイコン９と通信可能に接続されており、低圧側マイコン９からの要求に応じて、第２のトランジスタ５ａ及び第２のスイッチ６のオン／オフ状態を制御すると共に、ＡＤ入力ポートへの入力電圧Ｖ２をＡ／Ｄ変換してデジタルデータ化した後、この入力電圧Ｖ２のデジタルデータを低圧側マイコン９に送信する機能を有している。なお、この第２の高圧側マイコン７は、第２の分圧回路５の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路として機能する。

第２の絶縁素子８は、第２の高圧側マイコン７と低圧側マイコン９との通信ラインに介挿された絶縁素子（例えばフォトカプラなど）である。この第２の絶縁素子８を設けることにより、漏電検出装置Ａの内部が高電圧系と低電圧系とに電気的に分離される。

低圧側マイコン９は、第１の絶縁素子４及び第２の絶縁素子８を介して第１の高圧側マイコン３及び第２の高圧側マイコン７と通信可能に接続されており、漏電検出タイミングが到来すると、第１の高圧側マイコン３に対して第１のトランジスタ１ａ及び第１のスイッチ２のオン／オフ制御を要求すると共に、第２の高圧側マイコン７に対して第２のトランジスタ５ａ及び第２のスイッチ６のオン／オフ制御を要求する。

また、この低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータ（第１の分圧回路１の出力電圧）と、第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータ（第２の分圧回路５の出力電圧）とに基づいて、高圧バッテリＢの漏電発生の有無を判定する判定回路として機能する。

次に、上記のように構成された漏電検出装置Ａの動作について詳細に説明する。
＜高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合＞
まず、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。図２は、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合の、第１のスイッチ２のオン／オフ状態と、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１と、第２のスイッチ６のオン／オフ状態と、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２との時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。

図２に示すように、初期状態において、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の両方がオフ状態にあるとする（なお、第１のトランジスタ１ａ及び第２のトランジスタ５ａはオン状態に制御されているものとする）。この時、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１（第１の分圧回路１の出力電圧）は、第１のセルモジュールＢ１の端子間電圧を分圧抵抗１ｂ、１ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ１＿Ｍ）となり、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２（第２の分圧回路５の出力電圧）は、第２のセルモジュールＢ２の端子間電圧を分圧抵抗５ｂ、５ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ２＿Ｍ）となる。

ここで、時刻ｔ１において、第１の高圧側マイコン３が低圧側マイコン９の要求に応じて第１のスイッチ２をオン状態に切り替えたと想定する。この時、高圧バッテリＢに漏電が発生していなければ、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿Ｍと等しくなるはずである。

しかしながら、図３（ａ）に示すように、高圧バッテリＢの正極側（セルモジュールＢ３の正極端子）に漏電が発生している場合、第１のスイッチ２がオンになると、セルモジュールＢ３の正極端子→漏電抵抗ＲＬ＿Ｐ→車体グランドＢＧ→グランド接続抵抗１０→第１のスイッチ２→分圧抵抗１ｃ→第１のセルモジュールＢ１→セルモジュールＢ３の負極端子、という経路で電流が流れるので、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿ＭよりもΔＶ１だけ高くなる（図２参照）。

続いて、時刻ｔ２において、第１の高圧側マイコン３が低圧側マイコン９の要求に応じて第１のスイッチ２をオフ状態に切り替える一方、第２の高圧側マイコン７が低圧側マイコン９の要求に応じて第２のスイッチ６をオン状態に切り替えたと想定する。この時、高圧バッテリＢに漏電が発生していなければ、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿Ｍと等しくなるはずである。

しかしながら、図３（ｂ）に示すように、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合、第２のスイッチ６がオンになると、セルモジュールＢ３の正極端子→漏電抵抗ＲＬ＿Ｐ→車体グランドＢＧ→グランド接続抵抗１０→第２のスイッチ６→分圧抵抗５ｃ→第２のセルモジュールＢ２→コンタクタＣ→第１のセルモジュールＢ１→セルモジュールＢ３の負極端子、という経路で電流が流れるので、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿ＭよりもΔＶ２だけ高くなる（図２参照）。

つまり、低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータと、第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータとの両方が第１の閾値Ｖｔｈ１以上の場合に、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生したと判定する。なお、第１の閾値Ｖｔｈ１は、少なくとも分圧値Ｖ１＿Ｍ及びＶ２＿Ｍよりも高く設定されている（図２参照）。

＜高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合＞
続いて、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。図４は、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合の、第１のスイッチ２のオン／オフ状態と、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１と、第２のスイッチ６のオン／オフ状態と、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２との時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。

図４に示すように、初期状態において、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の両方がオフ状態にあるとする（なお、第１のトランジスタ１ａ及び第２のトランジスタ５ａはオン状態に制御されているものとする）。この時、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、第１のセルモジュールＢ１の端子間電圧を分圧抵抗１ｂ、１ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ１＿Ｍ）となり、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、第２のセルモジュールＢ２の端子間電圧を分圧抵抗５ｂ、５ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ２＿Ｍ）となる。

しかしながら、図５（ａ）に示すように、高圧バッテリＢの負極側（セルモジュールＢ４の負極端子）に漏電が発生している場合、第１のスイッチ２がオンになると、第１のセルモジュールＢ１の正極端子→第１のトランジスタ１ａ→分圧抵抗１ｂ→第１のスイッチ２→グランド接続抵抗１０→車両グランドＢＧ→漏電抵抗ＲＬ＿Ｎ→セルモジュールＢ４→第２のセルモジュールＢ２→コンタクタＣ→第１のセルモジュールＢ１の負極端子、という経路で電流が流れるので、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿ＭよりもΔＶ１だけ低くなる（図４参照）。

しかしながら、図５（ｂ）に示すように、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合、第２のスイッチ６がオンになると、第２のセルモジュールＢ２の正極端子→第２のトランジスタ５ａ→分圧抵抗５ｂ→第２のスイッチ６→グランド接続抵抗１０→車両グランドＢＧ→漏電抵抗ＲＬ＿Ｎ→セルモジュールＢ４→第２のセルモジュールＢ２の負極端子、という経路で電流が流れるので、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿ＭよりもΔＶ２だけ低くなる（図４参照）。

つまり、低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータと、第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータとの両方が第２の閾値Ｖｔｈ２以下の場合に、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生したと判定する。なお、第２の閾値Ｖｔｈ２は、少なくとも分圧値Ｖ１＿Ｍ及びＶ２＿Ｍよりも低く設定されている（図４参照）。

＜第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生している場合＞
続いて、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。図６は、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生している場合の、第１のスイッチ２のオン／オフ状態と、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１と、第２のスイッチ６のオン／オフ状態と、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２との時間的な対応関係を示すタイミングチャートである。

図６に示すように、初期状態において、第１のスイッチ２及び第２のスイッチ６の両方がオフ状態にあるとする（なお、第１のトランジスタ１ａ及び第２のトランジスタ５ａはオン状態に制御されているものとする）。この時、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、第１のセルモジュールＢ１の端子間電圧を分圧抵抗１ｂ、１ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ１＿Ｍ）となり、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、第２のセルモジュールＢ２の端子間電圧を分圧抵抗５ｂ、５ｃによって抵抗分圧した値（Ｖ２＿Ｍ）となる。

しかしながら、図７（ａ）に示すように、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生している場合、第１のスイッチ２がオンになると、第１のセルモジュールＢ１の正極端子→第１のトランジスタ１ａ→分圧抵抗１ｂ→第１のスイッチ２→グランド接続抵抗１０→車両グランドＢＧ→漏電抵抗ＲＬ＿Ｍ→第１のセルモジュールＢ１の負極端子、という経路で電流が流れるので、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿ＭよりもΔＶ１だけ低くなる（図６参照）。

続いて、時刻ｔ２において、第１の高圧側マイコン３が低圧側マイコン９の要求に応じて第１のスイッチ２をオフ状態に切り替える一方、第２の高圧側マイコン７が低圧側マイコン９の要求に応じて第２のスイッチ６をオン状態に切り替えたと想定する。この時、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生していなければ、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿Ｍと等しくなるはずである。

しかしながら、図７（ｂ）に示すように、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生している場合、第２のスイッチ６がオンになると、第２のセルモジュールＢ２の正極端子→コンタクタＣ→漏電抵抗ＲＬ＿Ｍ→車両グランドＢＧ→グランド接続抵抗１０→第２のスイッチ６→分圧抵抗５ｃ→第２のセルモジュールＢ２の負極端子、という経路で電流が流れるので、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿ＭよりもΔＶ２だけ高くなる（図６参照）。

つまり、低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータと、第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータとの一方が第１の閾値Ｖｔｈ１以上で他方が第２の閾値Ｖｔｈ２以下の場合に、第１のセルモジュールＢ１と第２のセルモジュールＢ２間に漏電が発生したと判定する。

＜第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生している場合＞
続いて、第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。前述のように、第１の高圧側マイコン３が低圧側マイコン９の要求に応じて第１のスイッチ２をオン状態に切り替えた時、高圧バッテリＢに漏電が発生していなければ、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿Ｍと等しくなるはずである。

しかしながら、図８（ａ）に示すように、第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生し、第１のセルモジュールＢ１の漏電電圧（漏電抵抗ＲＬ１の端子間電圧）と、第１の分圧回路１の出力電圧（入力電圧Ｖ１）とが等しくなってしまった場合、第１のスイッチ２をオンにしても第１のスイッチ２を介して電流が流れないので、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１に変化はない（第１のスイッチ２をオンしても分圧値Ｖ１＿Ｍのまま）。

一方、図８（ａ）に示すように、第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生した場合でも、第２のスイッチ６をオンにすると、第１のセルモジュールＢ１の漏電箇所→漏電抵抗ＲＬ１→車両グランドＢＧ→グランド接続抵抗１０→第２のスイッチ６→分圧抵抗５ｃ→第２のセルモジュールＢ２の負極端子→コンタクタＣ→第１のセルモジュールＢ１の負極端子、という経路で電流が流れるので、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿ＭよりもΔＶ２だけ高くなる。

つまり、低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータが、第１のスイッチ２がオフの時の電圧値（分圧値Ｖ１＿Ｍ）と等しく、且つ第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータが第１の閾値Ｖｔｈ１以上の場合に、第１のセルモジュールＢ１に漏電が発生したと判定する。

＜第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生している場合＞
続いて、第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。前述のように、第２の高圧側マイコン７が低圧側マイコン９の要求に応じて第２のスイッチ６をオン状態に切り替えた時、高圧バッテリＢに漏電が発生していなければ、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２は、分圧値Ｖ２＿Ｍと等しくなるはずである。

しかしながら、図８（ｂ）に示すように、第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生し、第２のセルモジュールＢ２の漏電電圧（漏電抵抗ＲＬ２の端子間電圧）と、第２の分圧回路５の出力電圧（入力電圧Ｖ２）とが等しくなってしまった場合、第２のスイッチ６をオンにしても第２のスイッチ６を介して電流が流れないので、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２に変化はない（第２のスイッチ６をオンしても分圧値Ｖ２＿Ｍのまま）。

一方、図８（ｂ）に示すように、第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生した場合でも、第１のスイッチ２をオンにすると、第２のセルモジュールＢ２の正極端子→コンタクタＣ→第１のセルモジュールＢ１→第１のトランジスタ１ａ→分圧抵抗１ｂ→第１のスイッチ２→グランド接続抵抗１０→車両グランドＢＧ→漏電抵抗ＲＬ２→第２のセルモジュールＢ２の漏電箇所、という経路で電流が流れるので、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１は、分圧値Ｖ１＿ＭよりもΔＶ１だけ低くなる。

つまり、低圧側マイコン９は、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータが第２の閾値Ｖｔｈ２以下で、且つ第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータが、第２のスイッチ６がオフの時の電圧値（分圧値Ｖ２＿Ｍ）と等しい場合に、第２のセルモジュールＢ２に漏電が発生したと判定する。

＜コンタクタＣのオフ時に高圧バッテリＢに漏電が発生している場合＞
続いて、コンタクタＣのオフ時に高圧バッテリＢに漏電が発生している場合の漏電検出動作について説明する。なお、図１では、図示を省略しているが、コンタクタＣのオン／オフ状態は、上位制御装置（バッテリＥＣＵ）によって制御されており、漏電検出装置Ａの低圧側マイコン９は、上位制御装置との通信によって、現在、コンタクタＣがオン状態であるかオフ状態であるかを認識することができる。

低圧側マイコン９は、上位制御装置との通信によって、現在、コンタクタＣがオフ状態であることを認識すると、まず、第１の高圧側マイコン３に対して第１のスイッチ２をオンにするように要求する。ここで、第１のスイッチ２がオン状態に切替わると、高圧バッテリＢの正極側（セルモジュールＢ３の正極端子）に漏電が発生している場合には、図３（ａ）に示す経路で電流が流れるが、高圧バッテリＢの負極側（セルモジュールＢ４の負極端子）に漏電が発生している場合には、コンタクタＣがオフのため、図５（ａ）に示す経路で電流は流れない。

つまり、コンタクタＣのオフ時に第１のスイッチ２をオンにすると、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合のみ、第１の高圧側マイコン３の入力電圧Ｖ１が分圧値Ｖ１＿ＭよりもΔＶ１だけ高くなる。

続いて、低圧側マイコン９は、第１の高圧側マイコン３に対して第１のスイッチ２をオフにするように要求した後、第２の高圧側マイコン７に対して第２のスイッチ６をオンにするように要求する。ここで、第２のスイッチ２がオン状態に切替わると、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生している場合には、コンタクタＣがオフのため、図３（ｂ）に示す経路で電流は流れず、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合に、図５（ｂ）に示す経路で電流が流れる。

つまり、コンタクタＣのオフ時に第２のスイッチ６をオンにすると、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生している場合のみ、第２の高圧側マイコン７の入力電圧Ｖ２が分圧値Ｖ２＿ＭよりもΔＶ２だけ低くなる。

従って、低圧側マイコン９は、コンタクタＣがオフの場合、第１のスイッチ２がオンの時に第１の高圧側マイコン３から送信された入力電圧Ｖ１のデジタルデータが第１の閾値Ｖｔｈ１以上の場合に、高圧バッテリＢの正極側に漏電が発生したと判定し、第２のスイッチ６がオンの時に第２の高圧側マイコン７から送信された入力電圧Ｖ２のデジタルデータが第２の閾値Ｖｔｈ２以下の場合に、高圧バッテリＢの負極側に漏電が発生したと判定する。

以上説明したように、本実施形態によれば、従来のような高価な高耐圧スイッチング素子が不要となり、回路構成も簡略化できるので、低コスト且つ簡易的な回路構成で高圧バッテリＢの漏電検出及び漏電箇所の特定を実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
（１）例えば、上記実施形態では、第１の分圧回路１の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、第２の分圧回路５の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路として、Ａ／Ｄ変換機能や通信機能を備えたマイコンを利用する場合を例示したが、例えばフライングキャパシタ方式の電圧検出回路を利用する構成を採用しても良い。

（２）また、上記実施形態では、第１の分圧回路１及び第２の分圧回路５に、高圧バッテリＢの消費電流を低減するためのスイッチング素子（第１のトランジスタ１ａ、第２のトランジスタ５ａ）を設ける場合を例示したが、必ずしもこれらのスイッチング素子を設ける必要はない。

（３）また、上記実施形態では、高圧バッテリＢに設けられた４組のセルモジュールＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の内、Ｂ１を第１のセルモジュールとし、Ｂ２を第２のセルモジュールとする場合を例示したが、どのセルモジュールを第１、第２のセルモジュールとしても良い。例えば、Ｂ３を第１のセルモジュールとして第１の分圧回路１、第１のスイッチ２及び第１の高圧側マイコン３を設け、Ｂ２（或いはＢ４）を第２のセルモジュールとして第２の分圧回路５、第２のスイッチ６及び第２の高圧側マイコン７を設けても良い。なお、セルモジュールの組数も４組に限定されず、コンタクタＣの数も１つに限定されない。

Ａ…漏電検出装置、Ｂ…高圧バッテリ、Ｂ１…第１のセルモジュール、Ｂ２…第２のセルモジュール、Ｃ…コンタクタ、１…第１の分圧回路、２…第１のスイッチ、３…第１の高圧側マイコン、４…第１の絶縁素子、５…第２の分圧回路、６…第２のスイッチ、７…第２の高圧側マイコン、８…第２の絶縁素子、９…低圧側マイコン、１０…グランド接続抵抗

Claims

複数組のセルモジュールからなり、車両グランドから絶縁された高圧バッテリの漏電を検出する漏電検出装置であって、
前記複数組のセルモジュールの内、正極側のいずれか１つの第１のセルモジュールと、
前記第１のセルモジュールより負極側のいずれか１つの第２のセルモジュールと、
前記第１のセルモジュールに並列接続された第１の分圧回路と、
前記第２のセルモジュールに並列接続された第２の分圧回路と、
一端が前記車両グランドに接続されたグランド接続抵抗と、
前記第１の分圧回路の出力端と前記グランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第１のスイッチと、
前記第２の分圧回路の出力端と前記グランド接続抵抗の他端とを結ぶライン上に介挿された第２のスイッチと、
前記第１の分圧回路の出力電圧を検出する第１の電圧検出回路と、
前記第２の分圧回路の出力電圧を検出する第２の電圧検出回路と、
前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧とに基づいて、前記高圧バッテリの漏電発生の有無を判定する判定回路と、
を備えることを特徴とする漏電検出装置。
前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との両方が第１の閾値以上の場合、前記高圧バッテリの正極側に漏電が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との両方が第２の閾値以下の場合、前記高圧バッテリの負極側に漏電が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧と、前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧との一方が第１の閾値以上で他方が第２の閾値以下の場合、前記第１のセルモジュールと第２のセルモジュール間に漏電が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧が、前記第１のスイッチがオフの時の電圧値と等しく、且つ前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧が第１の閾値以上の場合、前記第１のセルモジュールに漏電が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
前記判定回路は、前記第１のスイッチがオンの時に前記第１の電圧検出回路にて検出された前記第１の分圧回路の出力電圧が第２の閾値以下で、且つ前記第２のスイッチがオンの時に前記第２の電圧検出回路にて検出された前記第２の分圧回路の出力電圧が、前記第２のスイッチがオフの時の電圧値と等しい場合、前記第２のセルモジュールに漏電が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
前記第１のセルモジュールと前記第２のセルモジュール間に少なくとも１つのコンタクタを備え、前記判定回路は、前記コンタクタがオフ時に、前記第１の電圧検出回路と前記第２の電圧検出回路のいずれか一方の出力電圧に基づいて、前記高圧バッテリの漏電発生の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。