JP2016061717A - 検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電圧源の電圧検出を行う回路素子を利用して、漏電検出を行うことにより、基板サイズと製造コストを低減すること。【解決手段】電圧源の電圧を保持可能なキャパシタと、電圧源の電圧をキャパシタに伝える複数のスイッチと、キャパシタに保持された電圧を測定する測定部と、複数のスイッチと測定部との間の結節点とグランドとの間の経路を開閉する漏電検出スイッチと、複数のスイッチと漏電検出スイッチとをＯＮ／ＯＦＦする制御部と、電圧源の第１端子とグランドとの間の第１絶縁抵抗と電圧源の第２端子とグランドとの間の第２絶縁抵抗とを検査する検査部と、を備える検出装置であって、制御部は、第１スイッチおよび漏電検出スイッチをＯＮとして第１経路を形成し、第２スイッチおよび漏電検出スイッチをＯＮとして第２経路を形成し、検査部は、第１経路に流れる電流量と第２経路に流れる電流量とに基づいて第１絶縁抵抗と第２絶縁抵抗とを検査する。【選択図】図３

Description

本発明は、電圧源の絶縁抵抗の異常を検出する検出装置に関する。

従来、電池を有する高電圧系回路において、電圧源の電圧検出と漏電検出とが行われている。高電圧系回路としては、例えば、電気自動車またはハイブリッド自動車において電池の電力で走行を行う回路がある。

電圧源の電圧検出の方法としては、例えば、特許文献１に提案されている。特許文献１には、簡素な回路構成で、直列接続された複数の電池の各電圧を絶縁的に計測する方法が開示されている。

特開平１１−２４８７５５号公報

従来、電圧源の電圧検出を行う回路と、漏電検出とを行う回路とは、別々に設けられるのが一般であった。そのため、両者を合わせた回路規模が大きくなり、基板サイズおよび製造コストが増大する。

本発明は、電圧源の電圧検出を行う回路素子を利用して、漏電検出を行うことにより、基板サイズと製造コストの低減を図れる検出装置を提供することを目的とする。

本発明の検出装置は、電圧源の電圧を保持可能なキャパシタと、前記電圧源の電圧を前記キャパシタに伝える複数のスイッチと、前記キャパシタに保持された電圧を測定する測定部と、前記複数のスイッチと前記測定部との間の結節点と、グランドと、の間の電流経路を開閉する漏電検出スイッチと、前記複数のスイッチと前記漏電検出スイッチとをＯＮ／ＯＦＦするスイッチ制御部と、前記電圧源の第１端子と前記グランドとの間の第１絶縁抵抗と、前記電圧源の第２端子と前記グランドとの間の第２絶縁抵抗とを検査する検査部と、を備え、前記スイッチ制御部は、前記複数のスイッチのうち第１スイッチをＯＮ、前記漏電検出スイッチをＯＮとして、前記電圧源と前記グランドとを通る、一回りの第１電流経路を形成し、且つ、別のタイミングに、前記複数のスイッチのうち前記第１スイッチと異なる第２スイッチをＯＮ、前記漏電検出スイッチをＯＮとして、前記電圧源と前記グランドとを通り前記第１電流経路と異なる、一回りの第２電流経路を形成し、前記検査部は、前記第１電流経路に流れる電流量と前記第２電流経路に流れる電流量とに基づいて前記第１絶縁抵抗と前記第２絶縁抵抗とを検査する。

本発明によれば、電圧源の電圧検出を行う回路素子を利用して、漏電検出を行うことができ、基板サイズと製造コストの低減を図れる。

フライングキャパシタ方式の電圧検出回路を示す図 図１に示すフライングキャパシタ方式の電圧検出回路が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図 本発明の実施形態１に係る検出回路の構成を示す図 本発明の実施形態１における検出回路が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図 本発明の実施形態１における第１漏電検出工程を説明する図 本発明の実施形態１におけるキャッチ工程を説明する図 本発明の実施形態１における第２漏電検出工程を説明する図 本発明の実施形態２に係る検出回路の構成を示す図 本発明の実施形態２における検出回路が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図 本発明の実施形態２における第１漏電検出工程を説明する図 本発明の実施形態２におけるキャッチ工程を説明する図 本発明の実施形態２における第２漏電検出工程を説明する図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（前提構成）
先ず、電圧源の電圧検出の回路について、図１および２を用いて説明する。図１は、フライングキャパシタ方式の電圧検出回路１を示す図である。

電圧検出回路１は、電圧検出部３、マイクロコンピュータ４、および、スイッチ制御部５を備える。電圧検出回路１は、電圧源としての高電圧部２に接続される。高電圧部２は、第１電池２１と、第２電池２２とを含む複数の蓄電池を有する。複数の蓄電池は、直列に接続されている。高電圧部２の正極とボディグランドとの間には第１絶縁抵抗２３があり、高電圧部２の負極とボディグランドとの間には第２絶縁抵抗２４がある。

電圧検出部３は、各蓄電池の電圧を保持可能なキャパシタＣ１と、複数の蓄電池の電圧をキャパシタＣ１に個別に伝えるためのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、および、ＳＷ４を有する。図１では省略しているが、電圧検出部３は、複数の蓄電池に応じた数のスイッチを有する。また、電圧検出部３は、スイッチＳＷ１とキャパシタＣ１の間に緩衝用の抵抗ｒ１が設けられ、スイッチＳＷ４とＣ１との間に緩衝用の抵抗ｒ２が設けられる。抵抗ｒ１，ｒ２は、各蓄電池からキャパシタＣ１へ急激に電流が流れるのを防止するように配置される。

電圧検出部３は、さらに、差動増幅回路３１（第１増幅部に相当）と、キャパシタＣ１に保持された電圧を差動増幅回路３１に伝えるためのスイッチＳＷ５、ＳＷ６を有する。差動増幅回路３１は、抵抗ｒ３〜ｒ６、オペアンプ３２から構成され、マイクロコンピュータ４に接続される。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧を読み取る。

また、電圧検出部３は、キャパシタＣ１に保持された電圧を放電するための放電抵抗ｒ７および放電スイッチＳＷ７を有する。放電抵抗ｒ７は、放電スイッチＳＷ７と直列に接続され、キャパシタＣ１と並列に接続される。スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。

次に、電圧検出回路１における電圧検出の手順について説明する。図２は、電圧検出回路１が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図である。

図２に示すように、電圧検出回路１における電圧検出の手順は、充電工程、キャッチ工程、および、放電工程の３段階がある。充電工程は、電池の電圧をキャパシタＣ１に充電させる工程であり、キャッチ工程は、キャパシタＣ１に充電された電圧を測定する工程であり、放電工程は、キャパシタＣ１に充電された電圧を放電する工程である。

はじめに、第１電池２１の電圧を測定する場合、充電工程において、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１およびＳＷ２をＯＮにし、スイッチＳＷ３〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、第１電池２１がキャパシタＣ１に接続され、一定時間経過の後、第１電池２１の電圧を測定するための電荷が、キャパシタＣ１に蓄積される。

次に、キャッチ工程において、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をＯＮにし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、および、放電スイッチＳＷ７をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、キャパシタＣ１が差動増幅回路３１に接続され、差動増幅回路３１は、キャパシタＣ１の電圧を増幅する。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧を読み取る。

次に、放電工程において、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６をＯＦＦにし、放電スイッチＳＷ７をＯＮにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、キャパシタＣ１が放電抵抗ｒ７のみと接続され、キャパシタＣ１に残存する電荷が、放電抵抗ｒ７によって放電される。

上記で説明した３工程により、電圧検出回路１は、第１電池２１の電圧を測定する。なお、上記説明では、第１電池２１の電圧を測定する場合について説明したが、第２電池２２の電圧を測定する場合は、充電工程が第１電池２１の電圧を測定する場合と異なるのみである。

具体的には、第２電池２２の電圧を測定する場合、充電工程において、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ３およびＳＷ４をＯＮにし、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ５〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、第２電池２２がキャパシタＣ１に接続され、一定時間経過の後、第２電池２２の電圧を測定するための電荷が、キャパシタＣ１に蓄積される。キャッチ工程、および、放電工程については、上記で説明した第１電池２１の電圧を測定する場合と同様である。

（実施形態１）
図３は、本発明の実施形態１に係る検出回路の構成を示す図である。図３に示す検出回路は、主に、図１に示す電圧検出回路１に漏電検出部６が接続された構成を有する。図１に示した電圧検出回路１と同様の構成については、同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

漏電検出部６は、漏電抵抗ｒ８、漏電検出スイッチＳＷ８、漏電検出キャパシタＣ２、差動増幅回路６１（第２増幅部に相当）を有する。

図３に示す検出回路において、漏電抵抗ｒ８は、放電抵抗ｒ７および放電スイッチＳＷ７が接続されるノードに一端が接続される。また、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、放電抵抗ｒ７の側に接続されていない端は、漏電検出スイッチＳＷ８を介してボディグランドに接地される。

なお、図３に示す検出回路では、漏電検出スイッチＳＷ８は、漏電抵抗ｒ８とボディグランドとの間に接続されているが、漏電検出スイッチＳＷ８は、漏電抵抗ｒ８に流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができれば、この位置に限らない。例えば、漏電検出スイッチＳＷ８と漏電抵抗ｒ８の位置が入れ替わってもよい。

漏電検出キャパシタＣ２は、漏電抵抗ｒ８にかかる電圧を充電するために、漏電抵抗ｒ８と並列に接続される。差動増幅回路６１は、２つの入力端子と１つの出力端子を有し、抵抗ｒ９〜ｒ１２、オペアンプ６２を備える。差動増幅回路６１の出力端子は、マイクロコンピュータ４に接続される。

漏電検出キャパシタＣ２は、電圧検出部３に含まれるスイッチＳＷ１〜ＳＷ６のうちの少なくとも１つのスイッチを介して、差動増幅回路６１に接続される。

具体的には、漏電検出キャパシタＣ２の両端のうちの一方の端は、スイッチＳＷ６を介して差動増幅回路６１の２つの入力端子のうちの一方の端子に接続される。漏電検出キャパシタＣ２の両端のうちの他方の端は、差動増幅回路６１の２つの入力端子の他方の端子に接続される。また、漏電検出キャパシタＣ２の両端のうちの他方の端および差動増幅回路６１の２つの入力端子の他方の端子は、ボディグランドに接地される。

マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧、および、差動増幅回路６１にて増幅された電圧を測定する。マイクロコンピュータ４は、キャパシタＣ１に保持された電圧を測定する測定部、漏電検出キャパシタＣ２に保持された電圧を測定する測定部、第１絶縁抵抗２３および第２絶縁抵抗２４を検査する検査部として機能する。

スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号に加えて、漏電検出スイッチＳＷ８のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。

以下の説明では、抵抗ｒ１〜ｒ６、放電抵抗ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８の抵抗値をそれぞれ、ｒ１〜ｒ６［Ω］、ｒ７［Ω］、および、ｒ８［Ω］とする。これらの抵抗値は任意の既知の値であり、マイクロコンピュータ４は、これらの抵抗値、および、検出回路の構成を記憶している。

また、第１絶縁抵抗２３、および、第２絶縁抵抗２４の抵抗値を、それぞれ、Ｒ１［Ω］、および、Ｒ２［Ω］とする。第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１［Ω］および第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２［Ω］の少なくともいずれか一方が、小さくなると、高電圧部２において漏電が発生する。検出回路は、第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１［Ω］および第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２［Ω］を算出し、所定の閾値と比較することによって、高電圧部２において漏電が発生しているか否かを検出する。

また、第１電池、および、第２電池の電圧をそれぞれＥ１［Ｖ］およびＥ２［Ｖ］とする。これらの電圧Ｅ１［Ｖ］およびＥ２［Ｖ］は、検出回路における電圧検出部３にて測定される。Ｅ１［Ｖ］およびＥ２［Ｖ］の電圧検出の手順は、図１および図２に示した電圧検出の手順と同様である。

なお、図３に示す検出回路にて電圧検出を行う場合、スイッチ制御部５は、図２に示したスイッチＳＷ１〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７へのＯＮ／ＯＦＦ制御信号に加えて、漏電検出スイッチＳＷ８へのＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。

具体的には、スイッチ制御部５は、電圧検出の手順である充電工程、キャッチ工程、および、放電工程において、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。

次に、図３に示す検出回路が漏電検出を行う手順について、図４〜７を用いて説明する。図４は、本発明の実施形態１における検出回路が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図である。

漏電検出を行う手順は、図４に示すように、第１漏電検出工程、第１キャッチ工程、第２漏電検出工程、第２キャッチ工程の４段階である。

第１漏電検出工程では、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＮにし、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、検出回路に第１経路Ｘ１（図５参照）が形成される。そして、第１経路Ｘ１上の漏電抵抗ｒ８にかかる電圧を漏電検出キャパシタＣ２に充電させる。

具体的に、第１漏電検出工程について、図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施形態１における第１漏電検出工程を説明する図である。

第１漏電検出工程では、図５に示すような第１経路Ｘ１が形成される。第１経路Ｘ１では、抵抗ｒ１、ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８が直列に接続され、抵抗ｒ１の両端のうち放電抵抗ｒ７に接続されていない端は、第１電池２１の正極に接続される。そして、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、放電抵抗ｒ７に接続されていない端は、ボディグランドに接地される。

なお、第１経路Ｘ１とは別に、高電圧部２の内部に経路Ｘｐが形成されている。このため、漏電抵抗ｒ８に流れる電流は、第１絶縁抵抗２３および第２絶縁抵抗２４に流れる電流と異なっている。

漏電検出キャパシタＣ２は、形成された第１経路Ｘ１における漏電抵抗ｒ８にかかる電圧Ｖ１を充電する。

このとき、漏電検出キャパシタＣ２に充電される電圧、つまり、第１経路Ｘ１における漏電抵抗ｒ８にかかる電圧Ｖ１は、第１経路Ｘ１および高電圧部２にて形成されている経路Ｘｐを考慮して、次式のようになる。

なお、Ｚ１は、第１絶縁抵抗２３と抵抗ｒ１、放電抵抗ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８との合成インピーダンスであり、次式で表わされる。

次に、検出回路は、第１キャッチ工程へと移行する。第１キャッチ工程では、図４に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ６のみをＯＮにし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、漏電検出キャパシタＣ２が差動増幅回路６１に接続される。差動増幅回路６１は、漏電検出キャパシタＣ２の電圧Ｖ１を増幅し、マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路６１にて増幅された電圧Ｖ１を読み取る。

具体的に、第１キャッチ工程について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施形態１におけるキャッチ工程を説明する図である。

第１キャッチ工程では、図６に示すような経路が形成される。この経路では、漏電検出キャパシタＣ２が、スイッチＳＷ６を介して、差動増幅回路６１に接続される。差動増幅回路６１は、漏電検出キャパシタＣ２に充電された電圧Ｖ１を増幅し、マイクロコンピュータ４に増幅した電圧Ｖ１を出力する。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路６１にて増幅された電圧Ｖ１を読み取る。

次に、検出回路は、第２漏電検出工程に移行する。第２漏電検出工程では、図４に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ４、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＮにし、スイッチＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ５、ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、検出回路に第２経路が形成される。そして、第２経路上の漏電抵抗ｒ８にかかる電圧を漏電検出キャパシタＣ２に充電させる。

具体的に、第２漏電検出工程について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施形態１における第２漏電検出工程を説明する図である。

第２漏電検出工程では、図７に示すような第２経路Ｘ２が形成される。第２経路Ｘ２では、抵抗ｒ２、および、漏電抵抗ｒ８が直列に接続され、抵抗ｒ２の両端のうち漏電抵抗ｒ８に接続されていない端は、第２電池２２の負極に接続される。そして、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、抵抗ｒ２に接続されていない端は、ボディグランドに接地される。

なお、第２経路Ｘ２とは別に、高電圧部２の内部に経路Ｘｐが形成されている。このため、漏電抵抗ｒ８に流れる電流は、第１絶縁抵抗２３および第２絶縁抵抗２４に流れる電流と異なっている。

漏電検出キャパシタＣ２は、形成された第２経路Ｘ２における漏電抵抗ｒ８にかかる電圧Ｖ２を充電する。

このとき、漏電検出キャパシタＣ２に充電される電圧、つまり、第２経路における漏電抵抗ｒ８にかかる電圧Ｖ２は、第２経路Ｘ２および高電圧部２にて形成されている経路Ｘｐを考慮して、次式のようになる。

なお、Ｚ２は、第２絶縁抵抗２２と抵抗ｒ２および漏電抵抗ｒ８との合成インピーダンスであり、次式で表わされる。

次に、検出回路は、第２キャッチ工程へと移行する。第２キャッチ工程では、第１キャッチ工程の場合と同様に、図４に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ６のみをＯＮにし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、漏電検出キャパシタＣ２が差動増幅回路６１に接続される。差動増幅回路６１は、漏電検出キャパシタＣ２の電圧Ｖ２を増幅し、マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路６１にて増幅された電圧Ｖ１を読み取る。

具体的な回路構成は、第１キャッチ工程の場合と同様、図６のような構成になる。つまり、漏電検出キャパシタＣ２が、スイッチＳＷ６を介して、漏電検出キャパシタＣ２が差動増幅回路６１に接続される。差動増幅回路６１は、漏電検出キャパシタＣ２に充電された電圧Ｖ２を増幅し、マイクロコンピュータ４に増幅した電圧Ｖ２を出力する。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路６１にて増幅された電圧Ｖ２を読み取る。

マイクロコンピュータ４は、第１キャッチ工程で読みとった電圧Ｖ１、第２キャッチ工程で読み取った電圧Ｖ２、および、式（１）〜（４）に基づいて、第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１、および、第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２を算出する。

そして、マイクロコンピュータ４は、第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１、および、第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２と所定の閾値とを比較し、少なくともいずれか一方の抵抗値が、閾値よりも小さい場合、マイクロコンピュータ４は、高電圧部２に漏電が発生していることを検出する。

なお、上記説明では、抵抗ｒ１〜ｒ６、放電抵抗ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８の抵抗値は、任意の既知の抵抗値を有するとした。具体的には、抵抗ｒ１〜ｒ６、放電抵抗ｒ７の抵抗値は、キロオーダーの値であることが好ましく、漏電抵抗ｒ８の抵抗値は、メガオーダーの値であることが好ましい。

漏電抵抗ｒ８の抵抗値を他の抵抗よりも大きくすることにより、図４、５、および、７に示した漏電検出工程において、漏電抵抗ｒ８を通り、ボディグランドへ流れる電流を減らすことができる。

また、漏電抵抗ｒ８の抵抗値は他の抵抗よりも大きいため、漏電抵抗ｒ８にかかる電圧は大きくなる。このため、漏電検出キャパシタＣ２を漏電抵抗ｒ８と並列に接続することで、漏電検出キャパシタＣ２に充電される電圧を大きくすることができる。その結果、電圧の測定精度があがり、電圧測定のダイナミックレンジを拡げることができ、検出回路全体の回路設計が容易になる。

本実施形態によれば、漏電抵抗ｒ８、漏電検出スイッチＳＷ８、および、漏電検出キャパシタＣ２を電圧検出部３に接続する回路構成によって、電圧検出と漏電検出の両方が実現できる。電圧検出部３が有するスイッチＳＷ１〜ＳＷ６、および、放電スイッチＳＷ７を漏電検出の際にも用いているため、部品点数の削減と回路規模の削減が実現できる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の実施形態２に係る検出回路２００の構成を示す図である。図８に示す検出回路は、主に、図１に示す電圧検出回路１に漏電検出部７が接続された構成を有する。図１に示した電圧検出回路１と同様の構成については、同じ参照符号を付し、その説明を省略する。

また、検出回路の漏電検出部７は、実施形態１の検出回路の漏電検出部６から漏電検出キャパシタＣ２、および、差動増幅回路６１を削減した構成を有する。

具体的に漏電検出部７は、漏電抵抗ｒ８、漏電検出用スイッチＳＷ８を有する。

図８に示す検出回路において、漏電抵抗ｒ８は、放電抵抗ｒ７および放電スイッチＳＷ７が接続されるノードに一端が接続される。また、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、放電抵抗ｒ７の側に接続されていない端は、漏電検出スイッチＳＷ８を介してボディグランドに接地される。

なお、図８に示す検出回路では、漏電検出スイッチＳＷ８は、漏電抵抗ｒ８とボディグランドとの間に接続されているが、漏電検出スイッチＳＷ８は、漏電抵抗ｒ８に流れる電流のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることができれば、この位置に限らない。例えば、漏電検出スイッチＳＷ８と漏電抵抗ｒ８の位置が入れ替わってもよい。

次に、図８に示す検出回路が漏電検出を行う手順について、図９〜１２を用いて説明する。図９は、本発明の実施形態２における検出回路が有するスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御を説明する図である。

漏電検出を行う手順は、図９に示すように、第１漏電検出工程、第１キャッチ工程、第２漏電検出工程、第２キャッチ工程の４段階である。

第１漏電検出工程では、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ１、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＮにし、スイッチＳＷ２〜ＳＷ６をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、検出回路に第１経路Ｘ１が形成される。そして、第１経路Ｘ１上の放電抵抗ｒ７にかかる電圧をキャパシタＣ１に充電させる。

具体的に、第１漏電検出工程について、図１０を用いて説明する。図１０は、本発明の実施形態２における第１漏電検出工程を説明する図である。

第１漏電検出工程では、図１０に示すような第１経路Ｘ１が形成される。第１経路Ｘ１では、抵抗ｒ１、ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８が直列に接続され、抵抗ｒ１の両端のうち放電抵抗ｒ７に接続されていない端は、第１電池２１の正極に接続される。そして、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、放電抵抗ｒ７に接続されていない端は、ボディグランドに接地される。

なお、第１経路Ｘ１とは別に、高電圧部２の内部に経路Ｘｐが形成されている。このため、漏電抵抗ｒ８に流れる電流は、第１絶縁抵抗２３および第２絶縁抵抗２４に流れる電流と異なっている。

キャパシタＣ１は、形成された第１経路における放電抵抗ｒ７にかかる電圧Ｖ３を充電する。

このとき、キャパシタＣ１に充電される電圧、つまり、第１経路Ｘ１における放電抵抗ｒ７にかかる電圧Ｖ３は、次式のようになる。

なお、Ｚ３は、第１絶縁抵抗２３と抵抗ｒ１、放電抵抗ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８との合成インピーダンスであり、次式で表わされる。

次に、検出回路は、第１キャッチ工程へと移行する。第１キャッチ工程では、図９に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をＯＮにし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、キャパシタＣ１が差動増幅回路３１に接続される。差動増幅回路３１は、キャパシタＣ１の電圧Ｖ３を増幅し、マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧Ｖ３を読み取る。

具体的に、第１キャッチ工程について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の実施形態２におけるキャッチ工程を説明する図である。

第１キャッチ工程では、図１１に示すような経路が形成される。この経路では、キャパシタＣ１が、スイッチＳＷ５およびＳＷ６を介して、差動増幅回路３１に接続される。差動増幅回路３１は、キャパシタＣ１に充電された電圧Ｖ３を増幅し、マイクロコンピュータ４に増幅した電圧Ｖ３を出力する。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧Ｖ３を読み取る。

次に、検出回路は、第２漏電検出工程に移行する。第２漏電検出工程では、図９に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ３、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＮにし、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ４〜ＳＷ６をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、検出回路に第２経路Ｘ２が形成される。そして、第２経路Ｘ２上の放電抵抗ｒ７にかかる電圧をキャパシタＣ１に充電させる。

具体的に、第２漏電検出工程について、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明の実施形態２における第２漏電検出工程を説明する図である。

第２漏電検出工程では、図１２に示すような第２経路Ｘ２が形成される。第２経路Ｘ２では、放電抵抗ｒ７、および、漏電抵抗ｒ８が直列に接続され、放電抵抗ｒ７の両端のうち漏電抵抗ｒ８に接続されていない端は、第２電池２２の正極に接続される。そして、漏電抵抗ｒ８の両端のうち、放電抵抗ｒ７に接続されていない端は、ボディグランドに接地される。

なお、第２経路Ｘ２とは別に、高電圧部２の内部に経路Ｘｐが形成されている。このため、漏電抵抗ｒ８に流れる電流は、第１絶縁抵抗２３および第２絶縁抵抗２４に流れる電流と異なっている。

キャパシタＣ１は、形成された第２経路Ｘ２における放電抵抗ｒ７にかかる電圧Ｖ４を充電する。

このとき、キャパシタＣ１に充電される電圧、つまり、第２経路における放電抵抗ｒ７にかかる電圧Ｖ４は、第２経路Ｘ２および高電圧部２にて形成されている経路Ｘｐを考慮して、次式のようになる。

なお、Ｚ４は、第２絶縁抵抗２４と放電抵抗ｒ７および漏電抵抗ｒ８との合成インピーダンスである。また、Ｚ５は、第１絶縁抵抗２３と放電抵抗ｒ７および漏電抵抗ｒ８との合成インピーダンスである。Ｚ４およびＺ５は、次式で表わされる。

次に、検出回路は、第２キャッチ工程へと移行する。第２キャッチ工程では、第１キャッチ工程の場合と同様に、図９に示すように、スイッチ制御部５は、スイッチＳＷ５およびＳＷ６をＯＮにし、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４、放電スイッチＳＷ７、および、漏電検出スイッチＳＷ８をＯＦＦにするように、ＯＮ／ＯＦＦ制御信号を出力する。これにより、キャパシタＣ１が差動増幅回路３１に接続される。差動増幅回路３１は、キャパシタＣ１の電圧Ｖ４を増幅し、マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧Ｖ４を読み取る。

具体的な回路構成は、第１キャッチ工程の場合と同様、図１１のような構成になる。つまり、キャパシタＣ１が、スイッチＳＷ５およびＳＷ６を介して、差動増幅回路３１に接続される。差動増幅回路３１は、キャパシタＣ１に充電された電圧Ｖ４を増幅し、マイクロコンピュータ４に増幅した電圧Ｖ４を出力する。マイクロコンピュータ４は、差動増幅回路３１にて増幅された電圧Ｖ４を読み取る。

マイクロコンピュータ４は、第１キャッチ工程で読みとった電圧Ｖ３、第２キャッチ工程で読み取った電圧Ｖ４、および、式（５）〜（９）に基づいて、第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１、および、第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２を算出する。

そして、マイクロコンピュータ４は、第１絶縁抵抗２３の抵抗値Ｒ１、および、第２絶縁抵抗２４の抵抗値Ｒ２と所定の閾値とを比較し、少なくともいずれか一方の抵抗値が、閾値よりも小さい場合、マイクロコンピュータ４は、高電圧部２に漏電が発生していることを検出する。

本実施形態によれば、漏電抵抗ｒ８、および、漏電検出スイッチＳＷ８を電圧検出部３に接続する回路構成によって、電圧検出と漏電検出の両方が実現できる。電圧検出部３が有するスイッチＳＷ１〜ＳＷ６、放電スイッチＳＷ７、キャパシタＣ１、および、差動増幅回路３１を漏電検出の際にも用いているため、部品点数の削減と回路規模の削減が実現できる。

なお、上記実施形態１および２において、マイクロコンピュータ４とスイッチ制御部５は、別々の構成として説明したが、マイクロコンピュータ４がスイッチ制御部５の機能を有する構成としてもよい。

なお、上記実施形態１および２において、マイクロコンピュータ４は、第１絶縁抵抗２３の抵抗値および第２絶縁抵抗２４の抵抗値を算出し、算出した抵抗値と閾値と比較することによって、漏電を検出したが、本発明はこれに限定されない。

マイクロコンピュータ４は、検出回路に形成した第１経路に流れる電流量と第２経路に流れる電流量とに基づいて第１絶縁抵抗２３と第２絶縁抵抗３４とを検査して、漏電を検出するようにすればよい。

例えば、マイクロコンピュータ４は、第１経路に流れる電流量に基づく電圧値を測定し、測定した電圧値と所定の閾値とを比較することによって、漏電を検出してもよい。このとき、電圧値と比較する閾値は、マイクロコンピュータ４が記憶している抵抗値、および、検出回路の構成に基づいて算出されてもよい。

本発明にかかる検出装置は、高電圧系回路の電圧検出および漏電検出を行うのに好適である。

１ 電圧検出回路
２ 高電圧部
２１ 第１電池
２２ 第２電池
２３ 第１絶縁抵抗
２４ 第２絶縁抵抗
３ 電圧検出部
３１、６１ 差動増幅回路
３２、６２ オペアンプ
４ マイクロコンピュータ（測定部、検査部）
５ スイッチ制御部
６、７ 漏電検出部
Ｃ１ キャパシタ
Ｃ２ 漏電検出キャパシタ
ｒ１〜ｒ６、ｒ９〜ｒ１２ 抵抗
ｒ７ 放電抵抗
ｒ８ 漏電抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ６ スイッチ
ＳＷ７ 放電スイッチ
ＳＷ８ 漏電検出スイッチ
Ｘ１ 第１経路
Ｘ２ 第２経路
Ｘｐ 経路

Claims (5)

1. 電圧源の電圧を保持可能なキャパシタと、
   前記電圧源の電圧を前記キャパシタに伝える複数のスイッチと、
   前記キャパシタに保持された電圧を測定する測定部と、
   前記複数のスイッチと前記測定部との間の結節点と、グランドと、の間の電流経路を開閉する漏電検出スイッチと、
   前記複数のスイッチと前記漏電検出スイッチとをＯＮ／ＯＦＦするスイッチ制御部と、
   前記電圧源の第１端子と前記グランドとの間の第１絶縁抵抗と、前記電圧源の第２端子と前記グランドとの間の第２絶縁抵抗とを検査する検査部と、
   を備え、
   前記スイッチ制御部は、前記複数のスイッチのうち第１スイッチをＯＮ、前記漏電検出スイッチをＯＮとして、前記電圧源と前記グランドとを通る、一回りの第１電流経路を形成し、且つ、別のタイミングに、前記複数のスイッチのうち前記第１スイッチと異なる第２スイッチをＯＮ、前記漏電検出スイッチをＯＮとして、前記電圧源と前記グランドとを通り前記第１電流経路と異なる、一回りの第２電流経路を形成し、
   前記検査部は、前記第１電流経路に流れる電流量と前記第２電流経路に流れる電流量とに基づいて前記第１絶縁抵抗と前記第２絶縁抵抗とを検査する、
   検出装置。
2. 前記検査部は、前記第１電流経路に流れる電流量に応じた第１電圧と、前記第２電流経路に流れる電流量に応じた第２電圧とを測定し、前記第１電圧と前記第２電圧とに基づいて前記第１絶縁抵抗の大きさと前記第２絶縁抵抗の大きさとを計算する、
   請求項１記載の検出装置。
3. 前記キャパシタの放電を行う放電スイッチおよび放電抵抗と、
   前記漏電検出スイッチに直列に接続された漏電抵抗と、
   前記第１スイッチまたは前記第２スイッチと前記キャパシタとの間に接続された緩衝用抵抗と、
   を備え、
   前記第１電流経路には、前記放電抵抗、前記漏電抵抗、前記緩衝用抵抗のうち第１の組み合わせの抵抗が介在し、
   前記第２電流経路には、前記放電抵抗、前記漏電抵抗、前記緩衝用抵抗のうち前記第１の組み合わせと異なる第２の組み合せの抵抗が介在する、
   請求項２記載の検出装置。
4. 前記キャパシタの電圧を増幅して前記測定部へ送る第１増幅部と、
   前記漏電検出スイッチに直列に接続された漏電抵抗と、
   前記漏電抵抗と並列に接続された漏電検出キャパシタと、
   前記漏電検出キャパシタの電圧を増幅する第２増幅部と、
   を更に備え、
   前記検査部は、
   前記第２増幅部により増幅された電圧に基づいて前記第１絶縁抵抗と前記第２絶縁抵抗とを検査する、
   請求項１記載の検出装置。
5. 前記キャパシタの放電を行う放電スイッチおよび放電抵抗、
   を更に備え、
   前記スイッチ制御部は、前記漏電検出スイッチをＯＮとするときに、前記放電スイッチをＯＮとし、
   前記測定部は、
   前記第１電流経路に流れる電流に応じて前記キャパシタに保持される第１電圧と、前記第２電流経路に流れる電流に応じて前記キャパシタに保持される第２電圧とを測定し、
   前記検査部は、
   測定された前記第１電圧と前記第２電圧とに基づいて前記第１絶縁抵抗と前記第２絶縁抵抗とを検査する、
   請求項１記載の検出装置。
   
   
   
   
   

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