JP2016118401A - 車両用地絡検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一時的な交流性ノイズが印加されたとしても地絡検出回路と高電圧系回路との間の結合部の絶縁が破壊されないような車両用地絡検出装置を提供する。【解決手段】低電圧系が接地された車体から電気的に絶縁された高電圧系の地絡を検出する車両用地絡検出装置１において、前記低電圧系と前記高電圧系との間の直流成分の遮断を行うトランス２と、前記低電圧系に配置され前記トランス２の１次側コイル２１に接続される発振回路３と、前記高電圧系に配置され前記トランス２の２次側コイル２２に接続される分圧抵抗４とを備え、前記発振回路３が発生する交流電圧に応じて前記トランス２の２次側コイル２２に誘起される電圧によって前記分圧抵抗４に発生した電圧の正のピーク値である前記分圧抵抗４のピーク電圧を測定し、前記分圧抵抗４のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、車体と電気的に絶縁された高電圧系の地絡を検出する車両用地絡検出装置に関する。

従来、電気自動車等の車両に設けられた高電圧の電源と車体との地絡を検出するために地絡検出回路が用いられている。一般に、地絡検出回路は低電圧系の制御回路に含まれており、回路を保護するために高電圧系の回路とは絶縁する必要がある。しかしながら、回路を分断して完全に絶縁するのでは地絡を検出する機能を果たせない。そこで、高電圧系回路と地絡検出回路との間をカップリングコンデンサで結合することによって電圧の直流成分のみを遮断し、電圧の交流成分は伝播させる構成が用いられる。このようにカップリングコンデンサを用いて地絡を検出する構成が特許文献１に開示されている。図８はこの構成を簡略化した回路図である。例えば、高電圧バッテリ９１の負極側で地絡が発生している場合、高電圧バッテリ９１の出力電圧が地絡抵抗９２とコモン電圧制御抵抗９３とで分圧される。この場合、カップリングコンデンサ９４の端部に現れる電圧を所定の基準値と比較することによって、地絡が発生していることを検出できる。

上記のようにカップリングコンデンサを用いる構成では、交流信号に対する伝播性がよい性質を利用して地絡を検出している。しかし、見方を変えれば、カップリングコンデンサは交流信号に対する抵抗値が低く、一時的な交流性ノイズが印加された場合に、絶縁破壊するリスクがある。

このような一時的な交流性ノイズとしては、商用電源に起因するノイズが多く、従来の商用電源においても発生しうるものである。従来は、地絡検出回路を使用する車両を展開する地域が限られており、カップリングコンデンサを用いた結合であっても、このようなノイズを想定した十分な耐圧を確保できている。

特開２００５−２３３８２２号公報

しかしながら、今後地絡検出回路を使用する車両を展開する地域が広がることが予想され、どのようなノイズ源と接続されるか想定し難くなる。したがって、地絡検出回路、すなわち低電圧系回路と高電圧系回路との結合部分の耐圧を予備的に上げておく必要が生じている。この場合、カップリングコンデンサでは交流耐圧が不十分となることもありえる。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、一時的な交流性ノイズが印加されたとしても低電圧系回路と高電圧系回路との間の結合部の絶縁が破壊される可能性が低い車両用地絡検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点に係る車両用地絡検出装置は、
低電圧系が接地された車体から電気的に絶縁された高電圧系の地絡を検出する車両用地絡検出装置において、
前記低電圧系と前記高電圧系との間の直流成分の遮断を行うトランスと、
前記低電圧系に配置され、前記トランスの１次側コイルに接続される発振回路と、
前記高電圧系に配置され、前記トランスの２次側コイルに接続される分圧抵抗と
を備え、
前記発振回路が発生する交流電圧に応じて前記トランスの２次側コイルに誘起される電圧によって前記分圧抵抗に発生した電圧の正のピーク値である前記分圧抵抗のピーク電圧を測定し、
前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出することを特徴とする。

また、本発明の第２の観点に係る車両用地絡検出装置は、
第１の所定値と前記分圧抵抗のピーク電圧とを比較して前記分圧抵抗のピーク電圧の方が低い場合、前記高電圧系の地絡を検出することを特徴とする。

また、本発明の第３の観点に係る車両用地絡検出装置は、
第２の所定値と前記分圧抵抗のピーク電圧とを比較して前記分圧抵抗のピーク電圧の方が低い場合、前記トランスの２次側コイルと前記分圧抵抗との間の配線が断線したとして判定し、
前記第２の所定値は、前記第１の所定値より低い値であることを特徴とする。

また、本発明の第４の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記高電圧系に含まれるセル監視ＩＣに、
前記分圧抵抗のピーク電圧を測定させ、
測定結果を前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路と前記セル監視ＩＣとの間に設けられた配線を通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信させることを特徴とする。

また、本発明の第５の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記セル監視ＩＣに、さらに、
前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出させ、
検出結果を前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路と前記セル監視ＩＣとの間に設けられた配線を通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信させることを特徴とする。

また、本発明の第６の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記分圧抵抗のピーク電圧の測定結果を、前記トランスを通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信することを特徴とする。

また、本発明の第７の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記低電圧系制御回路に、前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出させることを特徴とする。

また、本発明の第８の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記発振回路は正負の電圧をそれぞれ出力する回路を組み合わせた差動回路として構成されることを特徴とする。

また、本発明の第９の観点に係る車両用地絡検出装置は、
前記トランスの２次側コイルの巻数は、前記トランスの１次側コイルの巻数よりも多いことを特徴とする。

本発明の第１の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、一時的な交流性ノイズが印加されたとしても低電圧系回路と高電圧系回路との間の結合部の絶縁が破壊される可能性が低い車両用地絡検出装置を提供することができる。

本発明の第２の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、絶縁抵抗の低下を容易に検出し、高電圧系の地絡を検出することができる。

本発明の第３の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、地絡検出用配線の断線を、別の構成を必要とせずに検出することができる。

本発明の第４の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、既存のセル監視ＩＣを利用して、部品点数を増やすことなく地絡検出を行うことができる。

本発明の第５の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、既存のセル監視ＩＣを利用して、部品点数を増やすことなく地絡検出を行うことができる。

本発明の第６の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、地絡検出の判定に用いる分圧抵抗のピーク電圧を、別の構成を必要とせずに低電圧系制御回路に送信することができる。

本発明の第７の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、既存の制御回路を利用して、部品点数を増やすことなく地絡検出を行うことができる。

本発明の第８の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、コモンモードノイズ耐性を高めることができる。

本発明の第９の観点に係る車両用地絡検出装置によれば、分圧抵抗に発生する交流電圧の測定が容易となる。

本実施形態に係る車両用地絡検出装置のブロック図である。 高電圧系の地絡を検出する方法を説明する等価回路である。 高電圧系が地絡していない場合のトランスの１次側コイルへ入力される交流電圧の波形と分圧抵抗の両端で測定される交流電圧の波形とを示す。 高電圧系が地絡した場合のトランスの１次側コイルへ入力される交流電圧の波形と分圧抵抗の両端で測定される交流電圧の波形とを示す。 本実施形態に係る車両用地絡検出装置の動作を説明するフローチャートである。 変形例１に係る発振回路のブロック図である。 変形例２に係る車両用地絡検出装置のブロック図である。 カップリングコンデンサを用いて地絡を検出する構成を示す回路図である。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る車両用地絡検出装置１を含む車両の制御システムのブロック図を示す。車両の制御システムは、低電圧系制御回路７を含む低電圧系と高電圧系制御回路８を含む高電圧系とを含む。低電圧系制御回路７は、車体に接地される。高電圧系制御回路８には、バッテリ８１が接続される。本実施形態において、バッテリ８１の出力電圧は数百Ｖであるが、これに限られない。バッテリ８１は、スイッチ８２を介して充電器８３と接続される。充電器８３は、さらに商用電源８４に接続される。低電圧系に含まれる素子は、高電圧の印加によって破壊される可能性が高いため、車両の制御システム内において、低電圧系と高電圧系とは電気的に絶縁される。仮に高電圧系と車体との地絡（以下、高電圧系の地絡）が発生した場合、低電圧系に含まれる素子に高電圧が印加する可能性があるため、高電圧系の地絡を解消する対応が必要となる。

本実施形態に係る車両用地絡検出装置１は、低電圧系と高電圧系とにまたがって配置され、高電圧系の地絡を監視し、高電圧系の地絡を検出した場合は、地絡発生を警告し、地絡を解消する対応を促す。本実施形態に係る車両用地絡検出装置１は、トランス２と発振回路３と分圧抵抗４とを備える。トランス２は、低電圧系と高電圧系との間に低電圧系に配置された回路と高電圧系に配置された回路との間を接続するように配置される。好ましくは、トランス２の１次側コイル２１の一端は車体に接地されている。トランス２は、低電圧系と高電圧系との間の信号の伝達を行いつつ、直流成分を遮断するように機能する。発振回路３は、低電圧系側に配置される。発振回路３は、トランス２の１次側コイル２１に接続されている。分圧抵抗４は、高電圧系側に配置される。分圧抵抗４は、トランス２の２次側コイル２２に接続されている。また、高電圧系側には、分圧抵抗４の両端の電圧を測定するための分圧測定回路４１が配置される。分圧測定回路４１は分圧抵抗４の両端に接続される。好ましくは、高電圧系側には、分圧抵抗４の電圧に基づき高電圧系の地絡が発生したか否か判定する分圧判定回路４２が配置され、分圧測定回路４１に接続される。

トランス２は、好ましくは、一般的な通信用トランスである。また好ましくは、トランス２は、漏磁性対策のためのモールドがされる。これにより、トランス２から発生する漏れ磁束による他の部品への影響を抑制することができる。また好ましくは、トランス２は、１次側コイル２１と２次側コイル２２との巻数比が１のトランスであるが、巻数比は１に限られない。好ましくは、２次側コイル２２の巻数が１次側コイル２１の巻数よりも多い。このようにすれば、２次側コイル２２に誘起される電圧がより高くなる。

発振回路３は、交流電圧として周波数２Ｈｚの矩形波を出力し、その電圧のピーク値は−５Ｖ〜＋５Ｖであるが、これに限られない。好ましくは、交流電圧として三角波や正弦波、あるいは一般的に言えば周期的に大きさと正負が変化する任意の電圧波形を出力する。また、発振回路３の回路構成は種々考えられる。好ましくは正負の電圧をそれぞれ出力する回路を組み合わせた差動回路である。また好ましくは、発振回路３の出力電圧を測定するための発振電圧測定回路３１が配置される。発振電圧測定回路３１は発振回路３の両端に接続される。

分圧抵抗４は、好ましくは、その抵抗値が数ｋΩ〜数百ｋΩである。また好ましくは、分圧抵抗４は１又は複数の抵抗で構成される。分圧抵抗４には、トランス２の２次側コイル２２に誘起された電圧によって電流が流れる。この電流により分圧抵抗４に電圧が発生する。分圧測定回路４１は、この電圧を測定する。トランス２の２次側コイル２２の巻数が１次側コイル２１の巻数よりも多い場合、２次側コイル２２に誘起される電圧が高くなり、分圧抵抗４に発生する電圧も高くなる。この場合、分圧抵抗４に発生する電圧を分圧測定回路４１が測定しやすくなる。

分圧判定回路４２は、分圧抵抗４に発生する電圧の測定値に基づいて、高電圧系の地絡が発生しているか否か判定し、高電圧系の地絡を検出する。本実施形態に係る車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２は、高電圧系に設置され、分圧測定回路４１に接続されているが、これに限られない。好ましくは、分圧判定回路４２は、低電圧系制御回路７に含まれ、分圧測定回路４１から分圧抵抗４に発生する電圧の測定値を受信し、受信した測定値に基づいて、高電圧系の地絡が発生しているか否か判定する。また好ましくは、車両用地絡検出装置１は、分圧測定回路４１から低電圧系制御回路７に測定値を送信するための配線を備える。

ここで、本実施形態に係る車両用地絡検出装置１は、低電圧系に設けた発振回路３が出力する交流電圧を、トランス２を用いて高電圧系に伝達し、高電圧系の地絡を検出する構成となっている。一方で、高電圧系側に発振回路を設ける場合（以下、比較例という。）が考えられる。比較例では、発振回路がバッテリ８１の各セルを直接消費するため、各セル電圧のばらつきを引き起こす原因となりうる。一方、本実施形態に係る車両用地絡検出装置１は、低電圧系側に発振回路３を設置しているため、高電圧系のバッテリ８１を直接消費することはなく、バッテリ８１の各セル電圧のばらつきを引き起こす原因にならない。

（車両用地絡検出装置の地絡検出方法）
車両用地絡検出装置１が高電圧系の地絡を検出する方法を説明する。図２は、車両用地絡検出装置１のうち高電圧系の地絡を検出する方法を説明するために必要な部分を示す等価回路である。図１のブロック図とは異なり、高電圧系と車体との間に仮想的に存在する寄生抵抗及び寄生容量を等価回路として表した絶縁抵抗５及び浮遊容量６ａ、６ｂが配置されている。また、分圧抵抗４として、分圧抵抗４ａ及び分圧抵抗４ｂの２つの抵抗が配置されている。好ましくは、分圧抵抗４ａの抵抗値と分圧抵抗４ｂの抵抗値とは同一である。分圧測定回路４１は分圧抵抗４ａの両端に接続されている。絶縁抵抗５の一端は接地され、絶縁抵抗５のもう一端はトランス２の２次側コイル２２の一端に接続される。浮遊容量６ａの一端は接地され、浮遊容量６ａのもう一端はトランス２の２次側コイル２２の一端に絶縁抵抗５と共に接続される。浮遊容量６ｂの一端は接地され、浮遊容量６ｂのもう一端は分圧抵抗４ａ及び分圧抵抗４ｂの接続点に接続される。以下、この等価回路に基づいて、発振回路３が出力する交流電圧に応じて分圧測定回路４１で測定される分圧抵抗４ａに発生する電圧の波形が、回路シミュレータによってシミュレートされる。

高電圧系が地絡していない場合、すなわち高電圧系と車体とが絶縁された状態を保っている場合の、分圧抵抗４ａに発生する電圧の波形を説明する。高電圧系と車体とが絶縁された状態を保っているため図２の等価回路の絶縁抵抗５の抵抗値は、極めて大きい値（例えば１００ＭΩとする）である。また、分圧抵抗４ａ、４ｂの抵抗値は、数ｋΩ〜数百ｋΩであり、分圧抵抗４ａ、４ｂの抵抗値はそれぞれ同一である。まず、発振回路３が交流電圧を出力する。発振回路３が出力する交流電圧は周波数２Ｈｚの矩形波であり、その電圧のピーク値は−５Ｖ〜＋５Ｖであるものとする。なお、発振回路３が出力する交流電圧はこの態様に限られず、周波数やピーク値が異なる態様であってもよいし、三角波や正弦波など他の態様であってもよい。次に、発振回路３が出力する交流電圧は、トランス２の１次側コイル２１に入力される。１次側コイル２１に交流電圧が入力されると、２次側コイル２２に電圧が誘起されて、２次側コイル２２に電流が流れる。この電流は、分圧抵抗４ａ、４ｂと絶縁抵抗５とに分流するが、この場合は絶縁抵抗５の抵抗値が１００ＭΩであるために、ほぼすべての電流が分圧抵抗４ａ、４ｂに流れる。分圧抵抗４ａ、４ｂに電流が流れることによって、分圧抵抗４ａ、４ｂに電圧が発生する。分圧抵抗４ａに発生した電圧は、回路シミュレータによりシミュレートされる。図３は、高電圧系が地絡していない場合のトランス２の１次側コイル２１へ入力される交流電圧の波形と分圧抵抗４ａに発生した電圧の波形とを示す。入力される交流電圧の波形は破線で示され、分圧抵抗４ａに発生した電圧の波形は実線で示される。入力される交流電圧が負の電圧である期間において、分圧抵抗４ａに発生した電圧はまず負のピーク値に達し、その後電圧が上昇する。次に、入力される交流電圧が正の電圧である期間に切り替わり、分圧抵抗４ａに発生した電圧は正のピーク値に達し、その後電圧が下降する。以後、その繰り返しとなる。本実施形態においては、高電圧系が地絡していない場合の分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値は、約−０．７５Ｖ〜＋０．７５Ｖとなっている。

次に、高電圧系が地絡した場合の分圧抵抗４ａに発生する電圧の波形を説明する。この場合、絶縁抵抗５の抵抗値が低下し、図２の等価回路の絶縁抵抗５の抵抗値は小さい値（例えば、１ｋΩとする）になる。その他の回路パラメータは高電圧系が地絡していない場合と同様であるものとする。また、発振回路３が電圧を出力し、発振回路３が出力する電圧がトランス２の１次側コイル２１に入力され、２次側コイル２２に電圧が誘起されて、２次側コイル２２に電流が流れることも同様である。ここで、この電流が分圧抵抗４ａ、４ｂと絶縁抵抗５とに分流する際にそれぞれの抵抗に流れる電流が、高電圧系が地絡していない場合と地絡した場合とで異なる。すなわち、絶縁抵抗５の抵抗値が、分圧抵抗４ａ、４ｂの抵抗値数ｋΩ〜数百ｋΩと比較して低くなっているために、絶縁抵抗５に分流する電流が多くなる。したがって分圧抵抗４ａ、４ｂに流れる電流が少なくなり、分圧抵抗４ａに発生する電圧が低くなる。図４は、高電圧系が地絡した場合のトランス２の１次側コイル２１へ入力される交流電圧の波形と分圧抵抗４ａに発生した電圧の波形とを示す。入力される交流電圧の波形は破線で示され、分圧抵抗４ａに発生した電圧の波形は実線で示される。分圧抵抗４ａ、４ｂへ流れる電流が少なくなったため、高電圧系が地絡していない場合よりも分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値が低くなっている。本実施形態においては、高電圧系が地絡した場合の分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値は、約−０．２５Ｖ〜＋０．２５Ｖとなっている。

車両用地絡検出装置１は、分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値に基づき、高電圧系が地絡しているか否か判定することができる。分圧抵抗４ａに発生した電圧は、正と負のピーク値を有する。そして正と負のピーク値の絶対値はそれぞれほぼ同じ値である。そこで、本実施形態では以下、分圧抵抗４ａに発生した電圧の正のピーク値が分圧抵抗４ａのピーク電圧であるものとする。好ましくは、車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２が、分圧抵抗４ａのピーク電圧に基づいて、高電圧系が地絡しているか否か判定し、高電圧系の地絡を検出する。

車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２は、分圧抵抗４ａのピーク電圧に基づき、高電圧系が地絡しているか否か判定することができる。まず、第１の所定値と分圧抵抗４ａのピーク電圧とを比較する。分圧抵抗４ａのピーク電圧の方が高い場合、分圧判定回路４２は、高電圧系が地絡していないものと判定する。好ましくは、分圧抵抗４ａのピーク電圧の方が低い場合、分圧判定回路４２は、高電圧系が地絡しているものと判定する。第１の所定値は、分圧抵抗の抵抗値に応じて適宜定められる値である。本実施形態においては、高電圧系が地絡していない場合の分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値が、約−０．７５Ｖ〜＋０．７５Ｖである。つまり、正のピーク値、すなわち分圧抵抗４ａのピーク電圧が約０．７５Ｖであることから、第１の所定値を少なくとも０．７５Ｖ未満にすることが好ましい。このようにすれば、分圧抵抗のピーク電圧と第１の所定値とを比較して、絶縁抵抗の低下を容易に検出し、高電圧系の地絡を検出できる。

好ましくは、次に、分圧判定回路４２は、分圧抵抗４ａのピーク電圧が第１の所定値よりも低い場合についてさらに判定する。分圧抵抗４ａのピーク電圧が第１の所定値よりも低い場合であっても、高電圧系が地絡した場合だけでなく、トランス２の２次側コイル２２と分圧抵抗４ａ、４ｂとの間が断線した場合が含まれる。すなわち、トランス２の２次側コイル２２と分圧抵抗４ａ、４ｂとの間が断線した場合は、２次側コイル２２からの電流が分圧抵抗４ａ、４ｂに流れず、分圧抵抗４ａのピーク電圧は０である。そこで、好ましくは、分圧判定回路４２はさらに、第２の所定値と分圧抵抗４ａのピーク電圧とを比較する。分圧抵抗４ａのピーク電圧の方が低い場合は、トランス２の２次側コイル２２と分圧抵抗４ａ、４ｂとの間が断線したものと判定する。ここで、第２の所定値は、第１の所定値や分圧測定回路の構成に応じて適宜定められる値であり、第１の所定値より低い値である。本実施形態においては、高電圧系が地絡した場合の分圧抵抗４ａに発生した電圧のピーク値が、約−０．２５Ｖ〜＋０．２５Ｖである。つまり、正のピーク値、すなわち分圧抵抗４ａのピーク電圧が約０．２５Ｖであることから、第２の所定値を少なくとも０．２５Ｖ未満にすることが好ましい。このようにすれば、分圧抵抗のピーク電圧と第２の所定値とを比較して、２次側コイル２２と分圧抵抗４との間が断線しているか否か判定できる。

したがって、好ましくは、分圧判定回路４２は、分圧抵抗４ａのピーク電圧が、第１の所定値よりも低く、第２の所定値よりも高い場合、絶縁抵抗５の抵抗値が低下したものと判定し、高電圧系が地絡したものと判定する。また好ましくは、分圧判定回路４２は、絶縁抵抗５の抵抗値が低下したものと判定した回数をカウントし、この回数が所定回数以上となった場合に、高電圧系が地絡したものと判定する。

本実施形態に係る車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２は、判定結果を低電圧系制御回路７に送信する。送信方法は、種々考えられるが、好ましくは、車両用地絡検出装置１と低電圧系制御回路７とを結ぶ専用の配線を設け、当該配線を用いて送信する。また好ましくは、トランス２の２次側コイル２２に電圧信号を入力し、トランス１の１次側コイル２１に誘起される電圧信号を発振電圧測定回路３１が検出することによって、低電圧系制御回路７に当該電圧信号を送信する。このようにトランス２を１次側と２次側との間で相互に電圧信号を伝達するように用いることで、部品点数を増やさず、電圧信号を伝達することができる。また好ましくは、判定結果を受信した低電圧系制御回路７は、判定結果に応じて車両の制御を行う。高電圧系が地絡したと判定した場合や分圧抵抗４を接続する配線が断線したと判定した場合、好ましくは、充電禁止とするためにスイッチ８２をオフにして、バッテリ８１と充電器８３との間を遮断したり、車両の走行を停止したりする。

なお上述の、判定結果を低電圧系制御回路７に送信する方法は、分圧測定回路４１で測定した分圧抵抗のピーク電圧を低電圧系制御回路７に送信する場合にも用いることができる。好ましくは、低電圧系制御回路７は、上述の方法によって分圧抵抗のピーク電圧を受信し、当該分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、高電圧系が地絡したかどうかの判定や分圧抵抗４を接続する配線が断線したかどうかの判定を行う。また好ましくは、低電圧系制御回路７が判定した結果に基づいて、スイッチ８２をオフにして、バッテリ８１と充電器８３との間を遮断したり、車両の走行を停止したりする。このようにすれば、既存の制御回路を利用して、部品点数を増やすことなく地絡検出を行うことができる。

図５は、本実施形態に係る車両用地絡検出装置１の動作を説明するフローチャートである。まず、車両用地絡検出装置１は、発振回路３を用いて交流電圧を生成し、この交流電圧をトランス２の１次側コイル２１に入力する（ステップＳ１０）。次に、トランス２の２次側コイル２２に誘起された電圧により分圧抵抗４ａに電圧が発生し、車両用地絡検出装置１は、分圧測定回路４１を用いて分圧抵抗４ａのピーク電圧を測定する（ステップＳ１２）。続いて、車両用地絡検出装置１は、分圧判定回路４２を用いて第１の所定値と分圧抵抗４ａのピーク電圧とを比較し、分圧抵抗４ａのピーク電圧の方が高いかどうか判定する（ステップＳ１４）。

分圧抵抗４ａのピーク電圧が第１の所定値より高い場合（ステップＳ１４：ｙｅｓ）、分圧判定回路４２は、高電圧系が地絡していないものと判定する（ステップＳ１６）。続いて、車両用地絡検出装置１は、車両制御システムの低電圧系制御回路７又は高電圧系制御回路８から充電停止又は走行停止の信号が送信されているか判定する（ステップＳ１８）。送信されている場合（ステップＳ１８：ｙｅｓ）、車両用地絡検出装置１は、地絡検出動作を終了する。送信されていない場合（ステップＳ１８：ｎｏ）、車両用地絡検出装置１は、ステップＳ１０に戻って動作を続ける。

分圧抵抗４ａのピーク電圧が第１の所定値より低い場合（ステップＳ１４：ｎｏ）、引き続き、車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２は、第２の所定値と分圧抵抗４ａのピーク電圧とを比較し、分圧抵抗４ａのピーク電圧の方が高いかどうか判定する（ステップＳ２０）。

分圧抵抗４ａのピーク電圧が第２の所定値より高い場合（ステップＳ２０：ｙｅｓ）、分圧判定回路４２は、絶縁抵抗５の抵抗値が低下したものと判定する（ステップＳ２２）。次に、分圧判定回路４２は、絶縁抵抗５の抵抗値低下と判定された回数をカウントし、その回数が所定回数以上かどうか判定する（ステップＳ２４）。絶縁抵抗５の抵抗値低下が検知された回数が所定回数以上である場合（ステップＳ２４：ｙｅｓ）、分圧判定回路４２は、高電圧系が地絡したと判定し、低電圧系制御回路７に判定結果を送信する（ステップＳ２６）。その後、車両用地絡検出装置１は地絡検出動作を終了する。絶縁抵抗５の抵抗値低下が検知された回数が所定回数未満である場合（ステップＳ２４：ｎｏ）、車両用地絡検出装置１は、ステップＳ１０に戻って動作を続ける。

分圧抵抗４ａのピーク電圧が第２の所定値より低い場合（ステップＳ２０：ｙｅｓ）、車両用地絡検出装置１の分圧判定回路４２は、トランス２の２次側コイル２２と分圧抵抗４ａ、４ｂとの間が断線したものと判定し、低電圧系制御回路７に判定結果を送信し（ステップＳ２８）、地絡検出動作を終了する。

以上のように、本実施形態に係る車両用地絡検出装置１は、低電圧系と高電圧系との結合にカップリングコンデンサを用いるのではなく、カップリングコンデンサよりも交流絶縁耐圧が高いトランス２を用いている。このことによって、一時的な交流性ノイズが印加されたとしても低電圧系回路と高電圧系回路との間の結合部の絶縁が破壊される可能性が低い車両用地絡検出装置を提供することができる。

（変形例１）
本実施形態に係る車両用地絡検出装置１の変形例１として、発振回路３を差動回路として構成する場合について説明する。図６は、発振回路３を差動回路として構成したブロック図を示す。発振回路３は、第１の電圧出力回路３２と第２の電圧出力回路３３とを備える。発振制御回路３４が、第１の電圧出力回路３２と第２の電圧出力回路３３とに接続され、それぞれの発振回路に電圧を出力させるタイミングを制御する。発振制御回路３４は、商用電源８４と接続され、また接地されている。好ましくは、接地先は車体である。第１の電圧出力回路３２の出力端子と第２の電圧出力回路３３の出力端子とはそれぞれトランス２の１次側コイル２１の両端に接続される。

発振回路３が、周波数２Ｈｚの矩形波であり、その電圧のピーク値が−５Ｖ〜＋５Ｖである交流電圧を出力する場合の動作を説明する。なおトランス２の１次側コイル２１に印加される電圧の符号は、第１の電圧出力回路３２に接続されている端子の電圧が、第２の電圧出力回路３３に接続されている端子の電圧よりも高い場合を正とする。まず、最初の０．２５秒間は、第１の電圧出力回路３２の出力端子が接地され、第２の電圧出力回路３３が＋５Ｖの直流電圧を出力する。この場合、トランス２の１次側コイル２１には−５Ｖの電圧が印加される。次の０．２５秒間は、第２の電圧出力回路３３の出力端子が接地され、第１の電圧出力回路３２が＋５Ｖの直流電圧を出力する。この場合、トランス２の１次側コイル２１には＋５Ｖの電圧が印加される。さらに次の０．２５秒間は、第１の電圧出力回路３２の出力端子が接地され、第２の電圧出力回路３３が−５Ｖの直流電圧を出力し、次の０．２５秒間は、第２の電圧出力回路３３の出力端子が接地され、第１の電圧出力回路３２が＋５Ｖの直流電圧を出力する。この動作を繰り返すことにより、トランス２の１次側コイル２１には、図２又は図３の破線で示すような交流電圧、すなわち、周波数２Ｈｚの矩形波であり、その電圧のピーク値が−５Ｖ〜＋５Ｖである交流電圧が入力される。

ここで、発振制御回路３４に接続される商用電源８４から、交流性ノイズが入力されることがある。この場合、発振制御回路３４に差動回路として接続されている第１の電圧出力回路３２及び第２の電圧出力回路３３にはコモンモードノイズとして入力され、その出力先でそれぞれのノイズがキャンセルされる。したがって、発振回路３を差動回路として構成することによって、コモンモードノイズ耐性を高めることができる。

（変形例２）
本実施形態に係る車両用地絡検出装置１の変形例２として、バッテリ８１のセル電圧を制御するセル監視ＩＣ８５に、分圧測定回路４１、分圧判定回路４２の機能を代替させる構成について説明する。

図７は変形例に係るブロック図を示す。図１との相違点を説明する。まず、セル監視ＩＣ８５が高電圧系に配置されている。セル監視ＩＣ８５は、バッテリ８１のセルのそれぞれに接続され、セルのそれぞれを制御している。また、セル監視ＩＣ８５は、高電圧系制御回路８とも接続されている。さらに、セル監視ＩＣ８５は、低電圧系制御回路７と絶縁素子８６を介して接続されている。このように絶縁素子８６を介して接続することで、低電圧系と高電圧系との絶縁を保ちつつ、信号の送受信を行うことができる。好ましくは、絶縁素子８６はフォトカプラが用いられる。また好ましくは、セル監視ＩＣ８５と低電圧系制御回路７との間の配線は、セル監視ＩＣ８５からの信号送信に用いる配線とセル監視ＩＣ８５での信号受信に用いる配線との２本が設けられ、それぞれの配線に絶縁素子８６が配置される。

好ましくは、セル監視ＩＣ８５は、車両用地絡検出装置１の分圧抵抗４の両端に接続される。このことによりセル監視ＩＣ８５は分圧抵抗４に発生する電圧を測定することができ、分圧測定回路４１の機能を代替することができる。また好ましくは、セル監視ＩＣ８５は、分圧抵抗４の電圧の測定値を低電圧系制御回路７に送信する。また好ましくは、セル監視ＩＣ８５は、分圧判定回路４２の機能を代替して、断線や地絡を判定する。さらに好ましくは、セル監視ＩＣ８５は、分圧判定回路４２の機能を代替して得られた判定結果を、絶縁素子８６を介して低電圧系制御回路７に送信する。このように、車両用地絡検出装置１が、セル監視ＩＣ８５に分圧測定回路４１や分圧判定回路４２の機能を代替させることにより、部品点数を増やさず、分圧抵抗に発生する電圧の測定と信号の伝達とを行うことができる。

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正をおこなうことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 車両用地絡検出装置
２ トランス
２１ １次側コイル
２２ ２次側コイル
３ 発振回路
３１ 発振電圧測定回路
３２ 第１の電圧出力回路
３３ 第２の電圧出力回路
３４ 発振制御回路
４、４ａ、４ｂ 分圧抵抗
４１ 分圧測定回路
４２ 分圧判定回路
５ 絶縁抵抗
６ａ、６ｂ 浮遊容量
７ 低電圧系制御回路
８ 高電圧系制御回路
８１ バッテリ
８２ スイッチ
８３ 充電器
８４ 商用電源
８５ セル監視ＩＣ
８６ 絶縁素子
９１ バッテリ
９２ 地絡抵抗
９３ コモン電圧制御抵抗
９４ カップリングコンデンサ

Claims (9)

1. 低電圧系が接地された車体から電気的に絶縁された高電圧系の地絡を検出する車両用地絡検出装置において、
   前記低電圧系と前記高電圧系との間の直流成分の遮断を行うトランスと、
   前記低電圧系に配置され、前記トランスの１次側コイルに接続される発振回路と、
   前記高電圧系に配置され、前記トランスの２次側コイルに接続される分圧抵抗と
   を備え、
   前記発振回路が発生する交流電圧に応じて前記トランスの２次側コイルに誘起される電圧によって前記分圧抵抗に発生した電圧の正のピーク値である前記分圧抵抗のピーク電圧を測定し、
   前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出することを特徴とする車両用地絡検出装置。
2. 請求項１に記載の車両用地絡検出装置において、
   第１の所定値と前記分圧抵抗のピーク電圧とを比較して前記分圧抵抗のピーク電圧の方が低い場合、前記高電圧系の地絡を検出することを特徴とする車両用地絡検出装置。
3. 請求項２に記載の車両用地絡検出装置において、
   第２の所定値と前記分圧抵抗のピーク電圧とを比較して前記分圧抵抗のピーク電圧の方が低い場合、前記トランスの２次側コイルと前記分圧抵抗との間の配線が断線したとして判定し、
   前記第２の所定値は、前記第１の所定値より低い値であることを特徴とする車両用地絡検出装置。
4. 請求項１〜３いずれか１項に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記高電圧系に含まれるセル監視ＩＣに、
   前記分圧抵抗のピーク電圧を測定させ、
   測定結果を前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路と前記セル監視ＩＣとの間に設けられた配線を通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信させることを特徴とする車両用地絡検出装置。
5. 請求項４に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記セル監視ＩＣに、さらに、
   前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出させ、
   検出結果を前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路と前記セル監視ＩＣとの間に設けられた配線を通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信させることを特徴とする車両用地絡検出装置。
6. 請求項１〜３いずれか１項に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記分圧抵抗のピーク電圧の測定結果を、前記トランスを通じて前記低電圧系に含まれる低電圧系制御回路に送信することを特徴とする車両用地絡検出装置。
7. 請求項４又は６に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記低電圧系制御回路に、前記分圧抵抗のピーク電圧に基づいて、前記高電圧系の地絡を検出させることを特徴とする車両用地絡検出装置。
8. 請求項１〜７いずれか１項に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記発振回路は正負の電圧をそれぞれ出力する回路を組み合わせた差動回路として構成されることを特徴とする車両用地絡検出装置。
9. 請求項１〜８いずれか１項に記載の車両用地絡検出装置において、
   前記トランスの２次側コイルの巻数は、前記トランスの１次側コイルの巻数よりも多いことを特徴とする車両用地絡検出装置。

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