JP2017112006A - 短絡検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】正メインスイッチと負メインスイッチとのどちらが短絡故障したかを検出できる短絡検出システムを提供すること。【解決手段】正接地スイッチ４ｐと負接地スイッチ４ｎとの２つの接地スイッチ４と、検出部５と、判断部６とを備える。判断部６は、負接地スイッチのみをオフからオンに切り替える負側接地動作と、正接地スイッチ４ｐのみオフからオンに切り替える正側接地動作とを行う。判断部６は、これら２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が低下した場合は、正メインスイッチ３ｐが短絡故障していると判断する。また、２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が上昇した場合は、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する。【選択図】図１

Description

本発明は、直流電源と電気機器との間に設けられた一対のメインスイッチと、該メインスイッチが短絡故障しているか否かを判断する判断部とを備えた短絡検出システムに関する。

直流電源と電気機器との間に設けられた一対のメインスイッチと、該一対のメインスイッチのいずれか一方が短絡故障しているか否かを判断する判断部とを備えた短絡検出システムが知られている（下記特許文献参照）。この短絡検出システムは、直流電源と電気機器とを繋ぐ一対の電力線と、個々の電力線に設けられたメインスイッチと、上記一対の電力線のうち一方の電力線に接続し該電力線を強制的に接地する接地スイッチとを備える。

また、上記一方の電力線には、メインスイッチを挟んで接地スイッチとは反対側に、電力線の電気特性を測定する測定部が接続している。上記判断部は、接地スイッチをオンして電力線を強制的に接地させた場合に、測定部によって電気特性の変化が検出された場合、一対のメインスイッチのうち少なくとも一方のメインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている。

特開２０１５−６５１４３号公報

しかしながら、上記短絡検出システムは、上述したように、一対のメインスイッチ（正メインスイッチ及び負メインスイッチ）のうち、どちらのメインスイッチが短絡故障したのか検出できないという問題がある。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、正メインスイッチと負側メインスッチとのうちどちらが短絡故障したかを検出できる短絡検出システムを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、直流電源（１０）と、該直流電源と電気機器（８）とを繋ぐ正電力線（２ｐ）及び負電力線（２ｎ）と、上記正電力線に設けられた正メインスイッチ（３ｐ）と、上記負電力線に設けられた負メインスイッチ（３ｎ）と、を有する主回路部（１９）と、
上記正電力線のうち上記正メインスイッチよりも上記電気機器側に位置する正電力線機器側部分（２ｐ_a）と、グランドとの間に設けられた正接地スイッチ（４ｐ）と、
上記負電力線のうち上記負メインスイッチよりも上記電気機器側に位置する負電力線機器側部分（２ｎ_a）と、グランドとの間に設けられた負接地スイッチ（４ｎ）と、
上記正電力線機器側部分と上記負電力線機器側部分との間に接続した平滑コンデンサ（１１）と、
上記主回路部のうち上記正メインスイッチと上記負メインスイッチとの２つのメインスイッチ（３）よりも上記直流電源側に存在する主回路電源側部分（１９１）に接続しその接続点（Ａ）の電位の変化を検出する検出部（５）と、
上記２つのメインスイッチの少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する判断部（６）とを備え、
該判断部は、上記２つのメインスイッチを両方ともオフにするよう制御した状態で、上記正接地スイッチと上記負接地スイッチとの２つの接地スイッチ（４）のうち、上記負接地スイッチのみをオフからオンに切り替える負側接地動作と、上記正接地スイッチのみをオフからオンに切り替える正側接地動作とを行い、これら２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が低下した場合は、上記正メインスイッチが短絡故障していると判断し、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が上昇した場合は、上記負メインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている、短絡検出システム（１）にある。

上記短絡検出システムは、上記正接地スイッチと上記負接地スイッチとの２つの接地スイッチを備える。上記判断部は、２つの接地スイッチのうち正接地スイッチのみをオンする正側接地動作と、負接地スイッチのみをオンする負側接地動作とを行う。そして、これら２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が低下した場合は、正メインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている。また、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が上昇した場合は、負メインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている。
そのため、正メインスイッチと負メインスイッチとのいずれが短絡故障しているかを判断することができる。すなわち、後述するように、正メインスイッチが短絡故障している場合、上記２つの接地動作のいずれを行っても、上記接続点の電位が低下する。また、負メインスイッチが短絡故障した場合、上記２つの接地動作のいずれを行っても、上記接続点の電位が上昇する。そのため、接続点の電位が低下したか上昇したかを検出することにより、正メインスイッチが短絡故障したのか、負メインスイッチが短絡故障したのかを判断することが可能になる。

以上のごとく、上記態様によれば、正メインスイッチと負メインスイッチとのどちらが短絡故障したかを検出できる短絡検出システムを提供することができる。
なお、特許請求の範囲及び課題を解決する手段に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

また、上記「短絡故障」とは、スイッチがオフになる制御が行われてもオフにならず、オンし続ける故障を意味する。例えば、スイッチの接点が溶着したり、リレー内のばね部材や駆動回路が故障したりしたため、スイッチをオフにする制御がされても、オンし続ける場合がある。これらが「短絡故障」に該当する。

実施形態１における、２つのメインスイッチが両方とも短絡故障しておらず、かつ２つの接地スイッチを両方ともオフしているときの、短絡検出システムの回路図。 図１の状態から、負接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 図１の状態から、正接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 実施形態１における、正メインスイッチが短絡故障しており、かつ２つの接地スイッチを両方ともオフしているときの、短絡検出システムの回路図。 図４の状態から、負接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 図４の状態から、正接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 実施形態１における、負メインスイッチが短絡故障しており、かつ２つの接地スイッチを両方ともオフしているときの、短絡検出システムの回路図。 図７の状態から、負接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 図７の状態から、正接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 実施形態１における、２つのメインスイッチが両方とも短絡故障しており、かつ２つの接地スイッチを両方ともオフしているときの、短絡検出システムの回路図。 図１０の状態から、負接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 図１０の状態から、正接地スイッチをオンに切り替えた瞬間における、短絡検出システムの回路図。 実施形態１における、２つのメインスイッチが両方とも短絡故障していない状態での、波高測定部に伝わる交流信号の波形図。 実施形態１における、正メインスイッチが短絡故障した状態での、波高測定部に伝わる交流信号の波形図。 実施形態１における、負メインスイッチが短絡故障した状態での、波高測定部に伝わる交流信号の波形図。 実施形態１における、２つのメインスイッチが両方とも短絡故障している状態での、波高測定部に伝わる交流信号の波形図。 実施形態１における、短絡検出システムのフローチャート。 図１７に続くフローチャート。 実施形態１における、接地動作を行う前での、絶縁コンデンサの両端の電位を表した図。 実施形態１における、接続点の電位が−Ｅになった直後での、絶縁コンデンサの両端の電位を表した図。 図２０に続く図。 実施形態１における、接続点の電位が０になった直後での、絶縁コンデンサの両端の電位を表した図。 図２２に続く図。 実施形態２における、短絡検出システムの回路図。 実施形態３における、短絡検出システムの回路図。

上記短絡検出システムは、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用短絡検出システムとすることができる。

（実施形態１）
上記短絡検出システムに係る実施形態について、図１〜図２３を参照して説明する。図１に示すごとく、本形態の短絡検出システム１は、主回路部１９と、正接地スイッチ４ｐと、負接地スイッチ４ｎと、平滑コンデンサ１１と、検出部５と、判断部６とを備える。主回路部１９は、直流電源１０と、正電力線２ｐと、負電力線２ｎと、正メインスイッチ３ｐと、負メインスイッチ３ｎとからなる。

正電力線２ｐは、直流電源１０の正電極１２と電気機器８とを繋いでいる。負電力線２ｎは、直流電源１０の負電極１３と電気機器８とを繋いでいる。
正メインスイッチ３ｐは正電力線２ｐに設けられ、負メインスイッチ３ｎは負電力線２ｎに設けられている。
正接地スイッチ４ｐは、正電力線２ｐのうち正メインスイッチ３ｐよりも電気機器８側に位置する正電力線機器側部分２ｐ_aと、グランドとの間に設けられている。負接地スイッチ４ｎは、負電力線２ｎのうち負メインスイッチ３ｎよりも電気機器８側に位置する負電力線機器側部分２ｎ_aと、グランドとの間に設けられている。

平滑コンデンサ１１は、正電力線機器側部分２ｐ_aと負電力線機器側部分２ｎ_aとの間に設けられている。
検出部５は、主回路部１９のうち正メインスイッチ３ｐと負メインスイッチ３ｎとの２つのメインスイッチ３よりも直流電源１０側に存在する主回路電源側部分１９１に接続している。検出部５は、接続点Ａの電位の変化を検出する。
判断部６は、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎの少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する。

判断部６は、負側接地動作（図５参照）と正側接地動作（図６参照）とを行う。負側接地動作は、正接地スイッチ４ｐと負接地スイッチ４ｎとの２つの接地スイッチ４のうち、負接地スイッチ４ｎのみをオフからオンに切り替える接地動作である。また、正側接地動作は、２つの接地スイッチ４のうち正接地スイッチ４ｐのみをオフからオンに切り替える接地動作である。判断部６は、これら２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が低下した場合は、正メインスイッチ３ｐが短絡故障していると判断する。また、判断部６は、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が上昇した場合は、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する。

本形態の短絡検出システム１は、電気自動車やハイブリッド車等の車両に搭載するための、車載用短絡検出システムである。また、本形態の電気機器８はインバータである。このインバータを用いて、直流電源１０から供給される直流電力を交流電力に変換し、得られた交流電力を用いて三相交流モータ８１を駆動している。これにより、上記車両を走行させている。

２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎは、リレー３８内に設けられている。リレー３８は、１個の電磁コイル３９を備える。リレー３８は、上記１個の電磁コイル３９に通電すると、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方ともオンするよう構成されている。本形態では、短絡検出システム１によって短絡故障の有無を検出し、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していないと判断した場合には、充電装置１１０を用いて平滑コンデンサ１１を充電し、その後、電磁コイル３９に通電して、メインスイッチ３ｐ，３ｎをオンするよう構成してある。これにより、直流電源１０と電気機器８とを電気接続するよう構成してある。

次に、検出部５の構成について説明する。図１に示すごとく、本形態の検出部５は、主回路電源側部分１９１のうち、直流電源１０の負電極１３と同電位となる部位に接続している。検出部５は、信号発生部５０と、絶縁コンデンサ５２と、第１フィルタ回路５３と、第２フィルタ回路５４と、波高測定部５１とを備える。信号発生部５０は、交流信号Ｓを発生する。信号発生部５０は接地されている。絶縁コンデンサ５２は、信号発生部５０と接続点Ａとの間に設けられている。絶縁コンデンサ５２は、信号発生部５０と直流電源１０とを絶縁するために設けられている。また、第１フィルタ回路５３は、絶縁コンデンサ５２と接続点Ａとの間に接続している。第１フィルタ回路５３に、波高測定部５１が接続している。波高測定部５１は、電圧測定回路からなる。波高測定部５１は、交流信号Ｓの波高値、すなわち交流信号Ｓのピーク電圧を測定している。

信号発生部５０は、周波数が互いに異なる２種類の交流信号Ｓを発生できるよう構成されている。一方の周波数の交流信号Ｓを用いてメインスイッチ３ｐ，３ｎの短絡故障を検出し、他方の周波数の交流信号を用いて、直流電源１０が漏電しているか否かを検出している。第１フィルタ回路５３は、短絡故障検出用の交流信号Ｓのみを通過させ、第２フィルタ回路５４は、漏電検出用の交流信号のみを通過させる。

次に、接続点Ａの電位の変化を検出することにより、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎのどちらが短絡故障しているか判断できる理由について説明する。まず、図４に示すごとく、正メインスイッチ３ｐが短絡故障している場合について説明する。図４に示すように、正メインスイッチ３ｐが短絡故障していても、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎのいずれもオフになっている場合は、直流電源１０の２つの電極１２，１３は、いずれもグランドから絶縁されている。そのため、直流電源１０の電圧をＥ（Ｖ）とすると、直流電源１０の正電極１２の電位はＥ／２（Ｖ）となり、負電極１３の電位、すなわち接続点Ａの電位は−Ｅ／２（Ｖ）となる。

ここで、図６に示すごとく、正接地スイッチ４ｐをオフからオンに切り替える正側接地動作を行うと、正電極１２が接地され、正電極１２の電位が０（Ｖ）になる。そのため、接続点Ａの電位は−Ｅ（Ｖ）になる。つまり、正メインスイッチ３ｐが短絡故障している場合は、正側接地動作を行うと、接続点Ａの電位が−Ｅ／２から−Ｅ（Ｖ）に低下する。

また、図５に示すごとく、正メインスイッチ３ｐが短絡故障している状態で、負接地スイッチ４ｎをオフからオンに切り替える負側接地動作を行うと、正電極１２が、正メインスイッチ３ｐと、平滑コンデンサ１１と、負接地スイッチ４ｎとを介して、瞬間的にグランドに電気接続される。すなわち、平滑コンデンサ１１が瞬間的にショートした状態になる。そのため、正電極１２の電位が瞬間的に０（Ｖ）になり、負電極１３の電位、すなわち接続点Ａの電位は瞬間的に−Ｅ（Ｖ）になる。

このように、正メインスイッチ３ｐが短絡故障している場合は、正側接地動作と負側接地動作とのいずれを行っても、接続点Ａの電位は−Ｅ／２から−Ｅ（Ｖ）に低下する。そのため、これらの接地動作を行ったときに、電位の低下を検出できれば、正側メインスッチ３ｐが短絡故障していると判断できる。

次に、負メインスイッチ３ｎが短絡故障している場合について説明する。図７に示すごとく、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していても、接地スイッチ４ｐ，４ｎをオフしていれば、電極１２，１３はグランドから絶縁されるため、接続点Ａの電位は−Ｅ／２（Ｖ）になる。ここで図８に示すごとく、負接地スイッチ４ｎをオンすると、接続点Ａが接地され、その電位が０（Ｖ）になる。つまり、負側接地動作を行うことにより、接続点Ａの電位が−Ｅ／２から０（Ｖ）に上昇する。

また、図９に示すごとく、正接地スイッチ４ｐをオンすると、負電極１３が、負メインスイッチ３ｎと、平滑コンデンサ１１と、正接地スイッチ４ｐとを介して、瞬間的にグランドに電気接続される。すなわち、平滑コンデンサ１１が瞬間的にショートした状態になる。そのため、接続点Ａの電位が瞬間的に０（Ｖ）になる。

このように、負メインスイッチ３ｎが短絡故障している場合は、正側接地動作と負側接地動作とのいずれを行っても、接続点Ａの電位は−Ｅ／２から０（Ｖ）に上昇する。そのため、これらの接地動作を行ったときに、電位の上昇を検出できれば、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断できる。

次に、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していない場合について説明する。図１に示すごとく、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していない場合は、直流電源１０の２つの電極１２，１３はいずれもグランドに対して絶縁されている。そのため、接続点Ａの電位は−Ｅ／２（Ｖ）になる。この状態で、図２に示すごとく、負接地スイッチ４ｎをオンしても、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方ともオフしているため、電極１２，１３の電位は変動しない。同様に、図３に示すごとく、正接地スイッチ４ｐをオンしても、電極１２，１３の電位は変動しない。そのため、接続点Ａの電位は変動しない。したがって、接地動作を行ったときに電位の変動が検出されなければ、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎがいずれも短絡故障していないと判断できる。

次に、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障している場合について説明する。図１０に示すごとく、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障している場合でも、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎを両方ともオフしていれば、接続点Ａの電位は−Ｅ／２（Ｖ）になる。ここで、図１１に示すごとく、負接地スイッチ４ｎをオンすると、負電極１３が接地され、接続点Ａの電位が０（Ｖ）になる。つまり、負側接地動作を行うと、接続点Ａの電位が−Ｅ／２から０（Ｖ）に上昇する。また、図１２に示すごとく、正接地スイッチ４ｐをオンすると、正電極１２が接地されるため、正電極１２の電位が０（Ｖ）になり、接続点Ａの電位は−Ｅ（Ｖ）になる。つまり、正側接地動作を行うと、接続点Ａの電位が−Ｅ／２から−Ｅ（Ｖ）に低下する。そのため、負側接地動作を行ったときに電位が上昇し、かつ正側接地動作を行ったときに電位が低下した場合は、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していると判断することができる。

次に、接続点Ａの電位の変化を検出する方法について説明する。上述したように、検出部５は、信号発生部５０（図１参照）と絶縁コンデンサ５２と波高測定部５１とを備える。本形態では、信号発生部５０から発生した交流信号Ｓの波高値を、波高測定部５１によって測定し、その波高値の変化に基づいて、接続点Ａの電位の変化を検出している。図１に示すごとく、信号発生部５０はグランドに接続されている。そのため、図１９に示すごとく、絶縁コンデンサ５２の信号発生部５０側の端子（第１端子５２１）の電位は０（Ｖ）になる。また、上述したように、接地スイッチ４ｐ，４ｎがオフになっていれば、接続点Ａの電位は−Ｅ／２（Ｖ）になる。したがって、絶縁コンデンサ５２の接続点Ａ側の端子（第２端子５２２）の電位は−Ｅ／２（Ｖ）になる。

ここで、図２０に示すごとく、接続点Ｅの電位が−Ｅ（Ｖ）に低下すると、第１端子５２１の電位が瞬間的に−Ｅ／２（Ｖ）に低下する。その後、図２１に示すごとく、０（Ｖ）まで上昇する。図２０から図２１の間は、絶縁コンデンサ５２が充電されるため、交流信号Ｓが絶縁コンデンサ５２を流れやすくなる。そのため、絶縁コンデンサ５２を通過し、第１フィルタ回路５３を通って波高測定部５１に伝わる交流信号Ｓの強度が高くなる。したがって、波高測定部５１によって測定される、交流信号Ｓの波高値が高くなる。そのため、交流信号Ｓの波高値が瞬間的に高くなった場合は、接続点Ａの電位が低下したと判断することができる。

また、図１９に示す状態から、図２２に示すごとく、接続点Ａの電位が０（Ｖ）に上昇した場合は、第１端子５２１の電位が瞬間的にＥ／２（Ｖ）に上昇する。その後、図２３に示すごとく、０（Ｖ）まで低下する。図２２から図２３の間は、絶縁コンデンサ５２に蓄えられていた電荷が放電される。したがって、交流信号Ｓが流れる方向とは逆向きに放電電流ｉが流れ、波高測定部５１に伝わる交流信号Ｓが低減する。そのため、測定される交流信号Ｓの波高値が低下する。したがって、交流信号Ｓの波高値が瞬間的に低くなった場合は、接続点Ａの電位が上昇したと判断することができる。

次に、交流信号Ｓの波高値の時間変化について説明する。図１３は、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していない場合の、波高値の時間変化を表したグラフである。同図に示すごとく、本形態では、まず、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎを両方ともオフした状態から、負接地スイッチ４ｎのみオンした状態に切り替える負側接地動作を行う。その後、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎを両方ともオフした状態から、正接地スイッチ４ｐのみオンした状態に切り替える正側接地動作を行う。２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していない場合は、接地動作を行っても接続点Ａの電位は変化しない（図１〜図３参照）ため、波高値は変化しない。本形態では、接地動作を行ったときに、波高値の変化量が予め定められた範囲（±ΔＶ）以内であるときは、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していないと判断する。

次に、正メインスイッチ３ｐが短絡故障した場合における波高値の時間変化を、図１４に示す。この状態で負側接地動作を行うと接続点Ａの電位が低下する（図４、図５参照）ため、図１４に示すごとく、波高値が高くなる。また、正側接地動作を行ったときも同様に、接続点Ａの電位が低下する（図６参照）ため、波高値が高くなる。本形態では、２つの接地動作のいずれを行ったときも、波高値が予め定められた範囲±ΔＶを超えて上昇した場合には、正メインスイッチ３ｐが短絡故障していると判断する。

次に、負メインスイッチ３ｎが短絡故障した場合における波高値の時間変化を、図１５に示す。この状態で負側接地動作を行うと接続点Ａの電位が上昇する（図７、図８参照）ため、図１５に示すごとく、波高値が低くなる。また、正側接地動作を行ったときも同様に、接続点Ａの電位が上昇する（図９参照）ため、波高値が低くなる。本形態では、２つの接地動作のいずれを行ったときも、波高値が予め定められた範囲±ΔＶを超えて低下した場合には、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する。
なお、本形態では、上記範囲を、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎをオフしたときの波高値（基準波高値Ｖ₀）を基準として±ΔＶとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上記範囲の上限を＋ΔＶ₁とし、下限を−ΔＶ₂としてもよい。つまり、基準波高値Ｖ₀から上記範囲の上限までの値と、下限までの値とを異ならせてもよい。

次に、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障している場合における波高値の時間変化を、図１６に示す。この状態で負側接地動作を行うと、接続点Ａの電位が上昇する（図１０、図１１参照）ため、図１６に示すごとく、波高値が低くなる。また、正側接地動作を行うと、接続点Ａの電位が低下する（図１２参照）ため、波高値が高くなる。本形態では、負側接地動作を行ったときに波高値が上記範囲±ΔＶを超えて低下し、かつ正側接地動作を行ったときに波高値が上記範囲±ΔＶを超えて上昇した場合には、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していると判断する。

次に、判断部６のフローチャートの説明をする。図１７に示すごとく、本形態では、先ず負側接地動作を行い、波高値の変化を測定する（ステップＳ１）。すなわち、２つの接地スイッチ４ｎ，４ｐを両方ともオフしたときの波高値である基準波高値Ｖ₀と、負接地スイッチ４ｎのみオンしたときの波高値とを測定する。次いで、ステップＳ２に移る。ここでは、正側接地動作を行い、波高値の変化を測定する。すなわち、上記基準波高値Ｖ₀と、正接地スイッチ４ｐのみオンした状態における波高値とを測定する。

その後、ステップＳ３に移る。ここでは、負側接地動作と正側接地動作とを行ったときの波高値の変化量は、所定範囲（±ΔＶ）以内か否かを判断する。ここでＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４に移り、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎはいずれも短絡故障していないと判断する。その後、終了する。なお、本形態では、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎがいずれも短絡故障していないと判断した場合は、上述したように、充電装置１１０（図１参照）を用いて平滑コンデンサ１１を充電し、その後、リレー３８内の電磁コイル３９に通電して、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎを両方ともオンする。これにより、直流電源１０と電気機器８とを接続する。

また、ステップＳ３においてＮｏと判断した場合は、ステップＳ５に移る。ここでは、２つの接地動作のいずれを行ったときも、波高値が、予め定められた範囲±ΔＶを超えて上昇したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ６に移り、正メインスイッチが短絡故障していると判断する。

ステップＳ５においてＮｏと判断した場合は、ステップＳ７に移る。図１８に示すごとく、ステップＳ７では、２つの接地動作のいずれを行った場合も、波高値が、上記範囲±ΔＶを超えて低下したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ８に移り、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する。

また、ステップＳ７においてＮｏと判断した場合は、ステップＳ９に移る。ここでは、負側接地動作を行ったときに、波高値が上記範囲±ΔＶを超えて低下し、かつ正側接地動作を行ったときに、波高値が上記範囲±ΔＶを超えて上昇したか否かを判断する。ここでＹｅｓと判断した場合は、ステップＳ１０に移り、正メインスイッチ３ｐと負メインスイッチ３ｎとが両方とも短絡故障していると判断する。

次に、接地スイッチ４ｐ，４ｎの構成について説明する。図１に示すごとく、本形態では、電圧測定回路７を設けてある。電圧測定回路７は、オペアンプ７０を用いた差動増幅回路である。２個のメインスイッチ３ｐ，３ｎをオンして電気機器８を稼働させるとき、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎをオンし、電圧測定回路７を用いて、正電力線機器側部分２ｐ_aと負電力線機器側部分２ｎ_ｂとの間の電圧を測定するよう構成されている。本形態の接地スイッチ４ｐ，４ｎは、正電力線機器側部分２ｐ_a及び負電力線機器側部分２ｎ_ｂを電圧測定回路７に接続するためのスイッチを兼ねている。

次に、本形態の作用効果について説明する。本形態では、図１７、図１８に示すごとく、２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が低下した場合（波高値が上記範囲±ΔＶを超えて上昇した場合）は、正メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する（ステップＳ５，Ｓ６）。また、２つの接地動作のいずれを行ったときも接続点Ａの電位が上昇した場合（波高値が上記範囲±ΔＶを超えて低下した場合）は、負メインスイッチ３ｎが短絡故障していると判断する（ステップＳ７，Ｓ８）よう構成されている。
そのため、正メインスイッチ３ｐと負メインスイッチ３ｎのいずれが短絡故障しているかを判断することができる。すなわち、上述したように、正メインスイッチ３ｐが短絡故障している場合、上記２つの接地動作のいずれを行っても、接続点Ａの電位が低下する（図４〜図６参照）。また、負メインスイッチ３ｎが短絡故障した場合、上記２つの接地動作のいずれを行っても、接続点Ａの電位が上昇する（図７〜図９参照）。そのため、接続点Ａの電位が低下したか上昇したかを検出することにより、正メインスイッチ３ｐが短絡故障したのか、負メインスイッチ３ｎが短絡故障したのかを判断することが可能になる。

また、本形態の検出部５は、上記信号発生部５０と、絶縁コンデンサ５２と、波高測定部５１とを備える。そして、上記接地動作をそれぞれ行ったときにおける波高値の変化に基づいて、接続点Ａの電位の変化を検出するよう構成されている。
そのため、検出部５を簡素な回路構成にしつつ、接続点Ａの電位の変化を確実に検出することができる。したがって、検出部５の製造コストを低減でき、また、どちらのメインスイッチ３ｐ，３ｎが短絡故障したかを確実に検出することができる。

また、本形態の判断部６は、２つの接地動作のいずれを行ったときも波高値が予め定められた範囲±ΔＶを超えて上昇した場合は、各接地動作において接続点Ａの電位が低下しており、正メインスイッチ３ｐが短絡故障していると判断する。また、２つの接地動作のいずれを行ったときも波高値が上記範囲±ΔＶを超えて低下した場合は、各接地動作において接続点Ａの電位が上昇しており、負メインスイッチが短絡故障していると判断する。
そのため、交流信号Ｓの波高値を用いて、どちらのメインスイッチ３ｎ，３ｐが短絡故障しているかを確実に検出することができる。

また、本形態の判断部６は、図１８に示すごとく、負側接地動作を行ったときに波高値が上記範囲±ΔＶを超えて低下し、かつ正側接地動作を行ったときに波高値が上記範囲±ΔＶを超えて上昇した場合は、正メインスイッチ３ｐと負メインスイッチ３ｎとが両方とも短絡故障していると判断するよう構成されている（ステップＳ９）。
そのため、２つのメインスイッチ３ｐ，３ｎが両方とも短絡故障していることを検出することができる。

また、図１に示すごとく、本形態の接地スイッチ４ｐ，４ｎは、正電力線機器側部分２ｐ_a及び負電力線機器側部分２ｎ_ｂを電圧測定回路７に接続するためのスイッチを兼ねている。
そのため、正電力線機器側部分２ｐ_a及び負電力線機器側部分２ｎ_ｂをそれぞれ接地するための専用の接地スイッチを別途設ける必要がなくなり、部品点数を低減することができる。したがって、短絡検出システム１の製造コストを低減することができる。

以上のごとく、本形態によれば、正メインスイッチと負メインスイッチとのどちらが短絡故障したかを検出できる短絡検出システムを提供することができる。

以下の実施形態においては、図面に用いた符号のうち、実施形態１において用いた符号と同一のものは、特に記さない限り、実施形態１と同様の構成要素を表す。

（実施形態２）
本形態は、検出部５を接続する位置を変更した例である。図２４に示すごとく、本形態では、検出部５を、主回路電源側部分１９１のうち直流電源１０の正電極１２と同電位となる部位に接続してある。本形態における接続点Ａの電位は、実施形態１の接続点Ａの電位よりもＥ（Ｖ）高くなっているが、メインスイッチ３ｐ，３ｎが短絡故障している状態で接地動作を行ったときに、接続点Ａの電位の変化は、実施形態１と同じ挙動を示す。そのため、実施形態１と同様のフローチャート（図１７、図１８参照）を用いて、どちらのメインスイッチ３ｐ，３ｎが短絡故障しているかを判断することができる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

（実施形態３）
本形態は、検出部５を接続する位置を変更した例である。図２５に示すごとく、本形態では、検出部５を、直流電源１０の内部に接続している。直流電源１０は、互いに直列に接続された複数の電源セル１００を備える。検出部５は、複数の電源セル１００の間に接続している。より詳しくは、本形態では、２つの接地スイッチ４ｐ，４ｎをオフした状態で、直流電源１０の電位が略０（Ｖ）になる部位に、検出部５を接続してある。

本形態においても、メインスイッチ３ｐ，３ｎが短絡故障している状態で接地動作を行ったときに、接続点Ａの電位の変化は、実施形態１と同じ挙動を示す。そのため、実施形態１と同様のフローチャート（図１７、図１８参照）を用いて、どちらのメインスイッチ３ｐ，３ｎが短絡故障しているかを判断することができる。

本形態の作用効果について説明する。本形態のように、検出部５を複数の電源セル１００の間に接続すると、絶縁コンデンサ５２に加わる電圧を低減できる。そのため、耐圧の低い絶縁コンデンサ５２を使用することができ、短絡検出システム１の製造コストを低減できる。
その他、実施形態１と同様の構成および作用効果を備える。

１ 短絡検出システム
２ｐ 正電力線
２ｎ 負電力線
３ｐ 正メインスイッチ
３ｎ 負メインスイッチ
４ｐ 正接地スイッチ
４ｎ 負接地スイッチ
５ 検出部
６ 判断部

Claims (6)

1. 直流電源（１０）と、該直流電源と電気機器（８）とを繋ぐ正電力線（２ｐ）及び負電力線（２ｎ）と、上記正電力線に設けられた正メインスイッチ（３ｐ）と、上記負電力線に設けられた負メインスイッチ（３ｎ）と、を有する主回路部（１９）と、
   上記正電力線のうち上記正メインスイッチよりも上記電気機器側に位置する正電力線機器側部分（２ｐ_a）と、グランドとの間に設けられた正接地スイッチ（４ｐ）と、
   上記負電力線のうち上記負メインスイッチよりも上記電気機器側に位置する負電力線機器側部分（２ｎ_a）と、グランドとの間に設けられた負接地スイッチ（４ｎ）と、
   上記正電力線機器側部分と上記負電力線機器側部分との間に接続した平滑コンデンサ（１１）と、
   上記主回路部のうち上記正メインスイッチと上記負メインスイッチとの２つのメインスイッチ（３）よりも上記直流電源側に存在する主回路電源側部分（１９１）に接続しその接続点（Ａ）の電位の変化を検出する検出部（５）と、
   上記２つのメインスイッチの少なくとも一方が短絡故障しているか否かを判断する判断部（６）とを備え、
   該判断部は、上記２つのメインスイッチを両方ともオフにするよう制御した状態で、上記正接地スイッチと上記負接地スイッチとの２つの接地スイッチ（４）のうち、上記負接地スイッチのみをオフからオンに切り替える負側接地動作と、上記正接地スイッチのみをオフからオンに切り替える正側接地動作とを行い、これら２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が低下した場合は、上記正メインスイッチが短絡故障していると判断し、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも上記接続点の電位が上昇した場合は、上記負メインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている、短絡検出システム（１）。
2. 上記検出部は、交流信号を発生する信号発生部（５０）と、該信号発生部と上記接続点との間に設けられた絶縁コンデンサ（５２）と、該絶縁コンデンサと上記接続点との間に電気接続し上記交流信号の波高値を測定する波高測定部（５１）とを備え、上記２つの接地動作をそれぞれ行ったときにおける上記波高値の変化に基づいて、上記接続点の電位の変化を検出するよう構成されている、請求項１に記載の短絡検出システム。
3. 上記判断部は、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも上記波高値が予め定められた範囲（±ΔＶ）を超えて上昇した場合は、各上記接地動作において上記接続点の電位が低下しており、上記正メインスイッチが短絡故障していると判断し、上記２つの接地動作のいずれを行ったときも上記波高値が上記範囲を超えて低下した場合は、各上記接地動作において上記接続点の電位が上昇しており、上記負メインスイッチが短絡故障していると判断するよう構成されている、請求項２に記載の短絡検出システム。
4. 上記判断部は、上記負側接地動作を行ったときに上記波高値が上記範囲を超えて低下し、かつ上記正側接地動作を行ったときに上記波高値が上記範囲を超えて上昇した場合は、上記正メインスイッチと上記負メインスイッチとが両方とも短絡故障していると判断するよう構成されている、請求項３に記載の短絡検出システム。
5. 上記正電力線機器側部分と上記負電力線機器側部分との間の電圧を測定するための電圧測定回路（７）を備え、上記正接地スイッチ及び上記負接地スイッチは、上記正電力線機器側部分および上記負電力線機器側部分を上記電圧測定回路に接続するためのスイッチを兼ねている、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の短絡検出システム。
6. 上記直流電源は、互いに直列に接続された複数の電源セル（１００）を備え、上記検出部は、上記複数の電源セルの間に接続している、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の短絡検出システム。

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