JP2016061717A - 検出装置 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014191244A JP2016061717A (ja) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | 検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2014191244A JP2016061717A (ja) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | 検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2016061717A true JP2016061717A (ja) | 2016-04-25 |
Family
ID=55797607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2014191244A Pending JP2016061717A (ja) | 2014-09-19 | 2014-09-19 | 検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2016061717A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018157738A (ja) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | 株式会社デンソー | 電圧検出装置 |
WO2021246225A1 (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-09 | 株式会社デンソー | 漏電検出装置 |
-
2014
- 2014-09-19 JP JP2014191244A patent/JP2016061717A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2018157738A (ja) * | 2017-03-21 | 2018-10-04 | 株式会社デンソー | 電圧検出装置 |
US10778015B2 (en) | 2017-03-21 | 2020-09-15 | Denso Corporation | Voltage detection apparatus |
WO2021246225A1 (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-09 | 株式会社デンソー | 漏電検出装置 |
JP2021189122A (ja) * | 2020-06-04 | 2021-12-13 | 株式会社デンソー | 漏電検出装置 |
JP7276252B2 (ja) | 2020-06-04 | 2023-05-18 | 株式会社デンソー | 漏電検出装置 |
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