JP2018009875A - 地絡検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地絡の検知精度を向上可能な地絡検知装置を提供する。
【解決手段】地絡検知装置Ａは、地絡検知用信号を発生させる信号発生部４ｃと、地絡検知用信号を第１の電源線路Ｓｐと第２の電源線路Ｓｎとに供給する信号供給部５，６ｐ，６ｎと、第１の電源線路と第２の電源線路とから得られた第１及び第２の地絡検知用信号をそれぞれ含む第１及び第２の被検知信号を信号処理する信号処理部１ｐ，１ｎと、信号処理部の第１及び第２の出力信号を加算する加算回路２と、単一の加算信号から地絡検知用信号を抽出するバントパスフィルタ３と、直流電源の地絡を検知する地絡検知部４ａと、を備える。地絡検知部４ａは、地絡検知用信号の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、第１及び第２の電源線路のインピーダンスＺＳｐ，ＺＳｎの差が変化することにより発生するノイズが地絡検知用信号に重畳していると判断し、地絡の検知を無効化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地絡を検知する装置（地絡検知装置）に関する。

例えば特許文献１は、非地絡回路の地絡検知装置を開示し、その地絡検知装置１０は、例えばリチウムイオン電池７１を含む非地絡回路７０の地絡検知を実行する地絡検出部６４だけでなく、例えば電源電圧検出部６６も備えている。電源電圧検出部６６は、非地絡回路７０の電源電圧（リチウムイオン電池７１の出力電圧）の検出を実行することができる。特許文献１の地絡検知装置１０（地絡検出部６４及び電源電圧検出部６６）は、電源電圧の両端（具体的には、直流電源であるリチウムイオン電池７１の正極側及び負極側の出力部）に検知用信号Ｓ＿Ｓｉｇを重畳することによって、非地絡回路７０の地絡検知及び電源電圧検出を同時に実行可能であるので、地絡検出部６４及び電源電圧検出部６６は、小型化又は共用化することができる。

特開２０１４−０１７９７４号公報

しかしながら、本発明者らは、特許文献１の地絡検知装置１０において、地絡検出部６４の入力信号内のノイズを認識した。具体的には、本発明者らは、リチウムイオン電池７１の直流電源をインバータ７３に接続される駆動用電動機（モータ）に投入する時によるリチウムイオン電池７１の正極側及び負極側の出力部の電圧変動や、車両走行時におけるモータの駆動又は回生などによるリチウムイオン電池７１の正極側及び負極側の出力部の電圧変動によって、地絡信号検知回路５３の出力信号にノイズが重複し、出力信号が最大値又は最小値で張り付くことに起因して、地絡を検知するための地絡抵抗値を正確に算出することができなくなり、地絡の検知精度の低下を認識した。

また、特許文献１の地絡検知装置１０において、地絡検知信号内のノイズを認識した。具体的には、本発明者らは、検知用信号を発生させる検知用信号発振器５０の電源と地絡検知信号を処理する反転アンプ２５，３５及び地絡信号検知回路５３の電源とが異なるため、各電源の変動に起因する地絡の検知精度の低下を認識した。

本発明の目的は、地絡の検知精度を向上可能な地絡検知装置を提供することである。

以下に、本発明の概要を容易に理解するために、本発明に従う態様を例示する。

第１の態様において、地絡検知装置は、
固定の周波数を有する交流信号である地絡検知用信号を発生させる信号発生部と、
前記地絡検知用信号を地絡検知対象である直流電源の両端にそれぞれ対応する第１の電源線路と第２の電源線路とに供給する信号供給部と、
前記第１の電源線路と前記第２の電源線路とから得られた第１及び第２の地絡検知用信号をそれぞれ含む第１及び第２の被検知信号を信号処理する信号処理部と、
前記信号処理部の第１及び第２の出力信号を加算し、単一の加算信号を生成する加算回路と、
前記加算回路によって生成された前記単一の加算信号から前記固定の周波数に相当する周波数成分を前記地絡検知用信号として抽出するバントパスフィルタと、
前記バントパスフィルタから出力される前記地絡検知用信号に基づいて前記直流電源の地絡を検知する地絡検知部と、
を備え、
前記地絡検知部は、前記バントパスフィルタでフィルタ処理された後の前記地絡検知用信号の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、前記バンドパスフィルタでは除去することができないノイズ（バンドパスフィルタ応答ノイズ）であって前記第１の電源線路のインピーダンスと前記第２の電源線路のインピーダンスとの差が変化することにより発生する前記ノイズ（バンドパスフィルタ応答ノイズ）が前記地絡検知用信号に重畳していると判断し、前記地絡の検知を無効化する。

第１の態様では、地絡検知対象である直流電源の両端にそれぞれ対応する第１の電源線路と第２の電源線路とから得られた第１及び第２の地絡検知用信号をそれぞれ含む第１及び第２の被検知信号を加算回路によって加算し、加算信号を生成し、その加算信号から、バンドパスフィルタによって固定の周波数を有する地絡検知用信号を抽出することができる。

その後、地絡検知部は、バンドパスフィルタでフィルタ処理された後の地絡検知用信号の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、バンドパスフィルタでは除去することができないノイズ（バンドパスフィルタ応答ノイズ）であって第１の電源線路のインピーダンスと第２の電源線路のインピーダンスとの差が変化することにより発生するノイズ（バンドパスフィルタ応答ノイズ）が地絡検知用信号に重畳していると判断し、地絡の検知を無効化することができる。

即ち、地絡検知部はノイズが重畳している地絡検知信号に基づく地絡検知を実行することがないので、地絡の検知精度は向上する。

第１の態様に従属する第２の態様において、前記バントパスフィルタは、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタとの組み合わせから構成され、
前記バントパスフィルタは、前記加算回路からの前記単一の加算信号を前記ハイパスフィルタでフィルタ処理し、前記ハイパスフィルタでフィルタ処理された前記単一の加算信号を前記ローパスフィルタによってフィルタ処理することで前記地絡検知用信号を抽出する。

第２の態様では、加算信号をハイパスフィルタによって地絡検知用信号の固定の周波数よりも高い周波数以上の周波数成分を通過させ、ローパスフィルタによって地絡検知用信号の固定の周波数よりも低い周波数以下の周波数成分を通過させることができる。

言い換えれば、加算信号の固定の周波数に相当する周波数成分を地絡検知用信号として抽出し、それ以外の周波数成分（ノイズ）を遮断することができる。

当業者は、例示した本発明に従う態様が、本発明の精神を逸脱することなく、さらに変更され得ることを容易に理解できるであろう。

図１（Ａ）は、本発明に従う地絡検知装置を含む、地絡検知装置システムの構成例を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の地絡検知装置によって実行される地絡の検知手法を説明するためのインピーダンス等価回路を示し、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のバンドパスフィルタの構成例を示す。 図２（Ａ）は、ノイズが重畳していない地絡検知用信号の１例を示し、図２（Ｂ）は、ノイズが重畳している地絡検知用信号の１例を示す。 図３（Ａ）は、図１（Ａ）の地絡検知装置の動作例を表すフローチャートを示し、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のフローチャートに関連する地絡検知装置の他の動作例を表す他のフローチャートを示す。

以下に説明する最良の実施形態は、本発明を容易に理解するために用いられている。従って、当業者は、本発明が、以下に説明される実施形態によって不当に限定されないことを留意すべきである。

図１（Ａ）は、本発明に従う地絡検知装置を含む、地絡検知装置システムの構成例を示す。図１（Ａ）に示されるように、地絡検知装置Ａは、１例として、バッテリＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、地絡検知対象である直流電源として、例えばバッテリＢの地絡を検知する。図１（Ａ）の地絡検知装置システムは、地絡検知装置Ａと、例えば自動車等の車両の本体に備えられたバッテリＢ（車両バッテリ）と、バッテリＢの正極側のプラス端子及び負極側のマイナス端子にそれぞれ対応する第１の電源線路Ｓｐ及び第２の電源線路Ｓｎ（一対の高圧電源線路）と、を備えている。図１（Ａ）において、地絡検知装置システムは、バッテリＢを構成する複数の電池（セル）に対応する、第１の電源線路Ｓｐ及び第２の電源線路Ｓｎ以外の複数の電源線路を有することができる。

図１（Ａ）の地絡検知装置Ａは、例えば基準信号発生器４ｃで構成される信号発生部と、例えば電圧変換回路５並びに結合回路６ｐ及び結合回路６ｎで構成される信号供給部と、例えば分圧回路１ｐ及び分圧回路１ｎで構成される信号処理部と、地絡検知部４ａと、加算回路２と、バンドパスフィルタ３（ＢＰＦ）と、を備えている。地絡検知装置Ａは、１例として、例えば差動増幅器７を介してバッテリＢの両端電圧（総電圧）を検出する電圧検出部４ｂを更に備えることができる。加えて、地絡検知装置Ａ又は地絡検知装置Ａの演算処理部４、或いは、地絡検知装置Ａの上位制御系は、１例として、例えば検出回路Ｓ１，Ｓ２，・・・，ＳＭを介してセル電圧及び／又はセル電流等で少なくとも１つのセル（好ましくは、すべてのセル）の状態を監視することができる。

図１（Ａ）において、信号発生部は、固定の周波数を有する交流信号である地絡検知用信号（１種類の地絡検知用信号）を発生させ、典型的には、基準信号発生器４ｃは、１例として、例えば５０［％］のＤｕｔｙ比を有する例えば矩形波からなる地絡検知用信号（基準信号）を発生させる。例えば方形波発生器である基準信号発生器４ｃによって生成される例えば矩形波又は地絡検知用信号（基準信号）の振幅は、基準信号発生器４ｃの電源電圧（例えば図１（Ｂ）の電源Ｅの電源電圧参照）よりも低い電圧である。

図１（Ａ）において、信号供給部は、地絡検知用信号を地絡検知対象である直流電源（例えばバッテリＢ）の両端にそれぞれ対応する第１及び第２の電源線路Ｓｐ，Ｓｎに供給する。具体的には、電圧変換回路５は、１例として、基準信号発生器４ｃの電源電圧よりも低い電圧である振幅を有する地絡検知用信号を、電圧変換回路５の電源電圧（例えば図１（Ｂ）の電源Ｅの電源電圧参照）に増幅又は電圧変換する。電圧変換回路５は、電圧変換後の地絡検知用信号を一対の結合回路６ｐ，６ｎに出力する。結合回路６ｐ及び結合回路６ｎの各々は、各々が抵抗器とコンデンサとからなる並列回路である複数の単位中継回路と、抵抗器と、からなる直並列回路である。結合回路６ｐの一端及び他端は、それぞれ電圧変換回路５及び第１の電源線路Ｓｐの接続点（入力端Ｋｐ）に接続される一方、結合回路６ｎの一端及び他端は、それぞれ電圧変換回路５及び第２の電源線路Ｓｎの接続点（入力端Ｋｎ）に接続されている。

地絡検知用信号が第１の電源線路Ｓｐに供給されるので、第１の電源線路Ｓｐは、第１の伝送線路と呼ぶこともできる。同様に、地絡検知用信号が第２の電源線路Ｓｎに供給されるので、第２の電源線路Ｓｎは、第２の伝送線路と呼ぶこともできる。

図１（Ａ）において、信号処理部は、直流電源（例えばバッテリＢ）の両端にそれぞれ対応する第１の電源線路Ｓｐ（第１の伝送線路）と第２の電源線路Ｓｎ（第２の伝送線路）とから得られた第１及び第２の地絡検知用信号をそれぞれ含む第１及び第２の被検知信号を信号処理する。具体的には、分圧回路１ｐ，１ｎの各々は、１例として、複数の抵抗器と、オペアンプと、コンデンサと、からなる反転増幅器である。分圧回路１ｐの入力（オペアンプの正の入力）は、入力端Ｋｐ及び第１の電源線路Ｓｐを介して、バッテリＢの正極側の出力部に接続されている。分圧回路１ｎの入力（オペアンプの正の入力）は、入力端Ｋｎ及び第２の電源線路Ｓｎを介して、バッテリＢの負極側の出力部に接続されている。

分圧回路１ｐ，１ｎの各々において、オペアンプの入力抵抗が複数の抵抗器の直列接回路で構成され、第１の電源線路Ｓｐ又は第２の電源線路Ｓｎから入力される入力信号（第１又は第２の被検知信号）を分圧すると共にバッファリングして出力することができる。加えて、オペアンプの帰還抵抗に並列にコンデンサが挿入されているので、オペアンプは、ローパスフィルタとしても機能する。ここで、ローパスフィルタは、地絡検知部４ａのＡ／Ｄ変換部分及び／又は電圧検出部４ｂのＡ／Ｄ変換部分のサンプリング周波数（Ａ／Ｄ変換周期の逆数）の半分以上の周波数成分を除去するように構成されている。

分圧回路１ｐ，１ｎの各々において、オペアンプの負の入力は、オフセット電圧、具体的には、分圧回路１ｐ，１ｎの電源電圧（例えば図１（Ｂ）の電源Ｅの電源電圧参照）の例えば半分に接続されている。

図１（Ａ）において、信号抽出部（加算回路２及びバントパスフィルタ３）は、信号処理部の第１及び第２の出力信号（第１及び第２の被検知信号）を加算し、単一の加算信号から、地絡検知用信号の固定の周波数に適合されたアナログフィルタで構成されるバントパスフィルタ３で、加算信号の固定の周波数に相当する周波数成分を地絡検知用信号（単一の地絡検知用信号）として抽出する。具体的には、例えば抵抗加算器である加算回路２は、分圧回路１ｐの出力（第１の被検知信号）と分圧回路１ｎの出力（第２の被検知信号）とを例えば２つの抵抗器を用いて加算し、加算回路２によって加算された加算信号は、バントパスフィルタ３に入力され、バントパスフィルタ３は、入力された加算信号を所定の周波数帯域の信号のみを通過させることで単一の地絡検知用信号を抽出する。

図１（Ａ）において、地絡検知部４ａは、信号抽出部のバントパスフィルタ３から出力される地絡検知用信号（バンドパスフィルタ３を通過した信号）に基づいて直流電源（例えばバッテリＢ）の両端における地絡の発生を検知する。

図１（Ａ）の地絡検知部４ａは、バンドパスフィルタ３でフィルタ処理された後の地絡検知用信号それ自身の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、地絡の検知を無効化することができる。

また、図１（Ａ）の地絡検知部４ａでは、アナログフィルタでフィルタ処理された後の地絡検知用信号の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、地絡の検知を無効化するので、言い換えれば、地絡検知部４ａにノイズが重畳している地絡検知用信号に基づいて地絡の検知を実行することがないので、地絡の検知精度は、向上する。

図１（Ａ）のバントパスフィルタ３では、ハイパスフィルタで、地絡検知用信号の固定の周波数よりも高い周波数以上の周波数成分を通過させ、ローパスフィルタで、地絡検知用信号の固定の周波数よりも低い周波数以下の周波数成分を通過させることができる。言い換えれば、ハイパスフィルタとローパスフィルタとの組み合わせで、加算信号の固定の周波数に相当する周波数成分を地絡検知用信号として抽出し、それ以外の周波数成分（ノイズ）を遮断することができる。図１（Ａ）のバントパスフィルタ３は、１例として、例えば図１（Ｃ）で示されるようなオペアンプを用いたハイパスフィルタとオペアンプを用いたローパスフィルタとで構成可能である。

図１（Ａ）において、電圧検出部４ｂは、差動増幅器７の出力信号（バッテリＢの両端電圧を表す直流信号）を入力し、バッテリＢの両端電圧（総電圧）を検出することができる。差動増幅器７は、例えば分圧回路１ｐ及び分圧回路１ｎで構成される信号処理部の後段に位置するので、言い換えれば、信号処理部は、地絡検知部４ａ及び電圧検出部４ｂによって共用することができるため、地絡検知装置Ａを、小型化することが可能となる。

図１（Ａ）において、例えば検出回路Ｓ１が示され、その検出回路Ｓ１内に、放電回路の一部、即ち、バイパス抵抗器及びスイッチング素子が配置されている。検出回路Ｓ１は、少なくとも１つのセル電圧検出部（図示せず）を更に含むことができる。放電回路が例えば１つのセルを放電させる時に、言い換えれば、スイッチング素子がＯＮされる時に、図１（Ａ）の検出回路Ｓ１は、バイパス抵抗器の両端電圧を検出電圧として検出可能である。図１（Ａ）において、検出回路Ｓ１は、検出電圧を例えば演算処理部４に送ることができ、演算処理部４は、検出電圧を補正して例えば１つのセルの放電電圧（放電状態のセル電圧）を決定又は算出することができる。

図１（Ａ）において、例えば検出回路Ｓ１は、例えば１つの電池モジュールを構成する例えばｎ個のセルのｎ個の放電電圧を検出可能である。言い換えれば、検出回路Ｓ１は、例えばｎ個の放電回路に対応するために、例えばｎ個のバイパス抵抗器及び例えばｎ個のスイッチング素子を有している。

図１（Ａ）の地絡検知装置Ａは、例えばＭ個の電池モジュールに対応するために、例えばＭ個の検出回路Ｓ１，Ｓ２，・・・，ＳＭを含んでいる。図１において、Ｍ個の電池モジュールの各々は、例えばｎ個のセルで構成され、従って、Ｍ個の検出回路Ｓ１，Ｓ２，・・・，ＳＭの各々は、ｎ個の放電電圧を検出可能である。

例えば車両駆動電源であるバッテリＢは、典型的には、例えば電気自動車又はハイブリッド自動車の駆動部を構成するモータ（図示せず）の電源である。Ｍ個の電池モジュールは、直列接続されて、１つのバッテリＢを構成し、そのバッテリＢの両端電圧（車両駆動電源）は、例えばコンタクタである機械的なスイッチ（図示せず）を介してモータ駆動回路であるインバータＩＮＶに接続され、これにより、車両駆動電源が例えば３相のインバータであるインバータＩＮＶを介してモータに供給される。

ところで、充放電時の電流変動が小さい場合に、地絡検知用信号は、ノイズが重畳していない又は安定しているとみなすことができる。従って、演算処理部４は、バッテリＢの充放電時などにおける電流変動が小さいか否かを判定し、充放電時の電流変動が小さい時に、地絡の検知を常に実行してもよい。言い換えれば、充放電時の電流変動が小さい状況に限って、地絡検出部４ａは地絡の検知の無効化を中止してもよい。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の地絡検知装置Ａによって実行される地絡の検知手法を説明するためのインピーダンス等価回路を示す。基準信号発生器４ｃで発生された基準信号が電圧変換器５によって振幅変換され、その後、結合回路６ｐを経由して分圧回路１ｐの入力端Ｋｐに供給されるとともに、結合回路６ｎを経由して分圧回路１ｎの入力端Ｋｎに供給される。図１（Ｂ）において、結合回路６ｐのインピーダンスＺ６ｐは、結合回路６ｎのインピーダンスＺ６ｎとほぼ等しく、第１の電源線路ＳｐのインピーダンスＺＳｐは、第２の電源線路ＳｎのインピーダンスＺＳｎとほぼ等しく（第１の電源線路ＳｐのインピーダンスＺＳｐと第２の電源線路ＳｎのインピーダンスＺＳｎとの差はほぼゼロであり）、分圧回路１ｐのインピーダンスＺ１ｐは、分圧回路１ｎのインピーダンスＺ１ｎとほぼ等しい。従って、入力端Ｋｐに供給される地絡検知用信号の振幅は、入力端Ｋｎに供給される地絡検知用信号の振幅と等しい。なお、信号抽出部（バンドパスフィルタ３及び加算回路２）は、インピーダンスＺＢＰＦを有する。

分圧回路１ｐの入力端Ｋｐには、結合回路６ｐのインピーダンスＺ６ｐと他の回路のインピーダンス（分圧回路１ｐのインピーダンスＺ１ｐ、第１の電源線路ＳｐのインピーダンスＺＳｐ及びバッテリＢの内部インピーダンス等の車両本体側インピーダンスの合成インピーダンス）とで決定される所定振幅の第１の地絡検知用信号がバッテリＢの正極側の出力部（端子電圧）に重畳された信号（第１の被検知信号）が分圧回路１ｐに入力される。

同様に、分圧回路１ｎの入力端Ｋｎには、結合回路６ｎのインピーダンスＺ６ｎと他の回路のインピーダンス（分圧回路１ｎのインピーダンスＺ１ｎ、第２の電源線路ＳｎのインピーダンスＺＳｎ及びバッテリＢの内部インピーダンス等の車両本体側インピーダンスの合成インピーダンス）とで決定される所定振幅の第２の地絡検知用信号がバッテリＢの負極側の出力部（端子電圧）に重畳された信号（第２の被検知信号）が分圧回路１ｎに入力される。

なお、車両本体側インピーダンスは、バッテリＢの内部インピーダンスが十分に低いと仮定すると、ほぼゼロと考えることができる。

例えば、第１の電源線路Ｓｐが地絡する時に、第１の電源線路ＳｐのインピーダンスＺＳｐは、例えばほぼゼロとなる。また、例えば、第２の電源線路Ｓｎが地絡する時に、第２の電源線路ＳｎのインピーダンスＺＳｎは、例えばほぼゼロとなる。従って、第１の電源線路Ｓｐの地絡発生の有無及び／又は第２の電源線路Ｓｎの地絡発生の有無に応じて、入力端Ｋｐに供給される地絡検知用信号の振幅及び／又は入力端に供給される地絡検知用信号の振幅は変化する。この変化に応じて、バンドパスフィルタ３から地絡検知部４ａに入力される地絡検知用信号の振幅Ｖｔは、変化する。

地絡検知部４ａは、バンドパスフィルタ３から入力される地絡検知用信号の振幅Ｖｔの変化に基づいて、地絡の発生を検知するので、振幅Ｖｔに誤差（外乱ノイズ）を与えるような要因（誤差要因）を極力排除する必要がある。誤差要因を排除するために、好ましくは、地絡検知用信号の電源経路における能動回路（具体的には、基準信号発生器４ｃ、電圧変換器５及び一対の分圧回路１ｐ、１ｎ）は、単一の電源Ｅで駆動される（図１（Ｂ）０参照）。

好ましくは、地絡検知部４ａ、電圧検知部４ｂ、演算処理部４及び／又は差動増幅器７も、単一の電源Ｅで駆動される。バントパスフィルタ３が例えば図１（Ｃ）で示されるようなオペアンプを用いたハイパスフィルタとオペアンプを用いたローパスフィルタとで構成される時に、好ましくは、これらのオペアンプも、単一の電源Ｅで駆動される。

図２（Ａ）は、ノイズが重畳していない地絡検知用信号の１例を示し、図２（Ｂ）は、ノイズが重畳している地絡検知用信号の１例を示す。図１（Ａ）の分圧回路１ｐのオペアンプは、図１（Ｂ）の単一の電源Ｅで作動することが好ましく、この場合、分圧回路１ｐのオペアンプの出力電圧の最大値及び最小値は、単一の電源Ｅの電源電圧に依存する。具体的には、単一の電源Ｅの電源電圧が例えばＶＣＣの高電圧電源及び例えばＧＮＤの低電源電圧で構成される時に、オペアンプの出力電圧の最大値及び最小値は、それぞれＶＣＣ及びＧＮＤである。同様に、図１（Ａ）の分圧回路１ｎのオペアンプも、図１（Ｂ）の単一の電源Ｅで作動することが好ましく、この場合、分圧回路１ｎのオペアンプの出力電圧の最大値及び最小値も、それぞれＶＣＣ及びＧＮＤである。従って、地絡検知用信号がノイズを有しない時に、信号処理部１ｐ，１ｎの出力電圧は、その最大値（ＶＣＣ）を超えず、また、その最小値（ＧＮＤ）を下回れない（図２（Ａ）参照）。

なお、地絡検知用信号が地絡の発生を表す場合は、信号処理部１ｐ，１ｎの出力電圧が、例えばＶＣＣ／２の一定電圧を有し、従って、図１（Ｂ）の地絡検知用信号の振幅Ｖｔは、所定の振幅よりも小さくなり、例えばゼロになる。

また、地絡検知用信号が地絡の発生を表さない場合は、例えば図２（Ａ）に示されるように、地絡検知用信号の振幅Ｖｔは、所定の振幅であるか又はそれよりも大きく、且つＶＣＣよりも小さい。

地絡検知用信号が地絡の発生を表さない場合であって地絡検知用信号がノイズ（第１の電源線路ＳｐのインピーダンスＺＳｐと第２の電源線路ＳｎのインピーダンスＺＳｎとの差が変化することにより発生するバンドパスフィルタ応答ノイズ）を有する時に、信号処理部１ｐ，１ｎの出力電圧は、例えば、その最大値（ＶＣＣ）を超え（図２（Ｂ）参照）、或いは、その最小値（ＧＮＤ）を下回る可能性がある。

図３（Ａ）は、図１（Ａ）の地絡検知装置Ａの動作例を表すフローチャートを示す。地絡検知装置Ａの地絡検知部４ａは、アナログ回路から構成されるバントパスフィルタ３でフィルタ処理された後の地絡検知用信号（固定の周波数を有する交流信号）の値を所定の間隔（Ａ／Ｄ変換周期）で取得する（図３（Ａ）のステップＳＴ０１）。地絡検知部４ａは、１例として、交流信号の１周期分の交流信号の値を取得することができる。地絡検知部４ａは、例えば１周期分の波形の最大値及び最小値を認識し、波形の振幅を取得する（ステップＳＴ０２）。具体的には、波形の最大値と最小値との差を波形の振幅として算出した後に、地絡検知部４ａは、その算出された振幅に対する地絡抵抗値（仮の値）を例えばテーブル、計算式等で形成されたマップを参照することによって取得する（ステップＳＴ０３）。

地絡検知部４ａは、例えば１周期分の波形のすべてが地絡検知部４ａに設定される下限閾値及び上限閾値の間に入っているか否かを判定する（ステップＳＴ０４）。具体的には、地絡検知部４ａは、波形の最小値が下限閾値以上であり、且つ波形の最大値が上限閾値以下である時に、ステップＳＴ０５を実行する。他方、例えば１周期分の波形の何れかの部分が地絡検知部４ａに設定される下限閾値から上限閾値までの範囲外である時に、具体的には、波形の最小値が下限閾値よりも小さい時に、或いは、波形の最大値が上限閾値よりも大きい時に、地絡検知部４ａは、地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻る。

ステップＳＴ０５において、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０２で算出された振幅が振幅閾値以上であるか否かを判定する。ここで、振幅閾値は、非地絡が明らかであり、言い換えれば、地絡抵抗値（仮の値）が明らかに高く安全が保たれている時の地絡抵抗値（例えば１０００［ｋΩ］）に対応する振幅が設定されている。振幅が振幅閾値以上である時に、その後の処理を省略するために、地絡検知部４ａは、地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻る。

もちろん、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０５を省略して、ステップＳＴ０６を実行してもよい。或いは、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０５を変更して、振幅が振幅閾値以上である時に、地絡抵抗値を１０００［ｋΩ］に更新してもよい。

ステップＳＴ０６において、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０２で算出された振幅（最新値）の変動が大きいか否かを判定することができる。

もちろん、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０６を省略して、ステップＳＴ０７を実行してもよい。ステップＳＴ０６において、具体的には、地絡検知部４ａは、最新のステップＳＴ０２で算出された振幅（最新値）と前回のステップＳＴ０２で算出された振幅（前回値）との差（具体的には、その差の絶対値）が変動閾値（振幅変動閾値）以下であるか否かを判定する。加えて、好ましくは、地絡検知部４ａは、最新のステップＳＴ０２で算出された振幅（最新値）と前々回のステップＳＴ０２で算出された振幅（前々回値）との差（具体的には、その差の絶対値）が変動閾値以下であるか否かを判定することができる。

ステップＳＴ０２で算出された振幅（最新値）の変動が大きい時に、地絡検知部４ａは、地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻る。言い換えれば、車両の電源投入時等のバッテリＢの電源（両端電圧）に変動が大きく、このようなノイズに起因して振幅（最新値）の変動が大きい時に、地絡の検知が実行されないので、地絡の検知精度は、より一層向上する。

ステップＳＴ０２で算出された振幅（最新値）の変動が小さい時に、地絡検知部４ａは、地絡抵抗値（仮の値）を採用して、地絡抵抗値（現在の値又は実際の値）を更新することができる（ステップＳＴ０７）。地絡検知部４ａは、更新された地絡抵抗値（現在の値又は実際の値）が地絡判定閾値以下である時に、地絡の発生を検知する（ステップＳＴ０８，ＳＴ０９）。

図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のフローチャートに関連する地絡検知装置Ａの他の動作例を表す他のフローチャートを示す。地絡検知装置Ａの電圧検出部４ｂは、差動増幅器７の出力信号（バッテリＢの両端電圧を表す直流信号）の値を所定の間隔（Ａ／Ｄ変換周期）で取得する（図３（Ｂ）のステップＳＴ１１）。ステップＳＴ１２において、電圧検出部４ｂは、例えば１周期分の波形の最大値及び最小値を認識し、波形の振幅（波高）を取得し、その波高が大きいか否かを判定し、直流信号の波高が波高閾値以上である時に、地絡検知部４ａは、直流信号の成分（ノイズ）が地絡抵抗値の算出に用いられる地絡検知用信号の振幅Ｖｔに大きく影響を与えていると判断し、このノイズを含む地絡検知用信号から算出される地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻る。言い換えれば、地絡検知部４ａは、ステップＳＴ０３を実行した後であって、ステップＳＴ０７を実行する前に、電圧検出部４ｂの判定結果を得て、地絡の検知を実行するか否かを決定してもよい。例えば、ステップＳＴ０６を実行した後に、ステップＳＴ１１，ＳＴ１２を実行してもよい。

車両走行などの、モータの駆動又は回路によって、バッテリＢの両端電圧に地絡検知用信号の固定の周波数と一致する周波数の変動（ノイズ）が発生し得る。そのため、このようなノイズに起因して地絡抵抗値（仮の値）の算出にノイズが発生する場合には、地絡検知部４ａによって、地絡の検知が実行されないため、地絡の検知精度は、より一層向上する。

なお、バッテリＢの両端電圧に地絡検知用信号の固定の周波数と一致する周波数（変動周波数）の変動（ノイズ）が発生し、地絡検知用信号の固定の周波数の位相がバッテリＢの両端電圧の変動周波数の位相が同位相である時に、地絡検知部４ａによって算出される地絡検知用信号波形の振幅Ｖｔは、理論的には増加し、地絡検知用の信号から算出される地絡抵抗値も増加する。

また、バッテリＢの両端電圧に地絡検知用信号の固定の周波数と一致する周波数（変動周波数）の変動（ノイズ）が発生し、地絡検知用信号の固定の周波数の位相がバッテリＢの両端電圧の変動周波数の位相が逆位相である時に、地絡検知部４ａによって算出される地絡検知用信号波形の振幅Ｖｔは、理論的には減少し、地絡検知用の信号から算出される地絡抵抗値も減少する。

具体的には、ステップＳＴ１２において、電圧検出部４ｂは、バッテリＢの両端電圧の所定の周波数強度（差動増幅器７から電圧検知部４ｂに入力される直流信号（被検知信号の例えば１周期分の直流信号）から算出される波高）が閾値（強度閾値又は波高閾値）以上である場合に、地絡検知部４ａは、地絡検知用信号に含まれる直流信号成分が地絡検知用信号に影響を与えていると判断して、地絡検知用の信号から算出される地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻る。

なお、バッテリＢの両端電圧に地絡検知用信号の固定の周波数と一致する周波数の変動（ノイズ）が発生する時に、セル電圧にも地絡検知用信号の固定の周波数と一致する周波数の変動（ノイズ）が発生し得る。従って、電圧検出部４ｂの判定に加えて、或いは電圧検出部４ｂの判定に代えて、演算処理部４は、少なくとも１つのセル電圧又はすべてのセル電圧を表す直流信号の値を所定の間隔（Ａ／Ｄ変換周期）で取得し、このような直流信号の例えば１周期分の波高が波高閾値以上である時に、地絡検知部４ａは、地絡抵抗値（仮の値）を破棄して、ステップＳＴ０１に戻ってもよい。

本発明は、上述の例示的な実施形態に限定されず、また、当業者は、上述の例示的な実施形態を特許請求の範囲に含まれる範囲まで、容易に変更することができるであろう。

１ｐ，１ｎ・・・分圧回路、２・・・加算回路、３・・・バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、４・・・演算処理部、４ａ・・・地絡検知部、４ｂ・・・電圧検出部、４ｃ・・・基準信号発生器、５・・・電圧変換回路、６ｐ，６ｎ・・・結合回路、７・・・差動増幅器、Ａ・・・地絡検知装置、Ｂ・・・バッテリ、ＩＮＶ・・・インバータ、Ｓ１，Ｓ２，ＳＭ・・・検出回路、Ｓｐ，Ｓｎ・・・電源線路（伝送線路）。

Claims (2)

1. 固定の周波数を有する交流信号である地絡検知用信号を発生させる信号発生部と、
   前記地絡検知用信号を地絡検知対象である直流電源の両端にそれぞれ対応する第１の電源線路と第２の電源線路とに供給する信号供給部と、
   前記第１の電源線路と前記第２の電源線路とから得られた第１及び第２の地絡検知用信号をそれぞれ含む第１及び第２の被検知信号を信号処理する信号処理部と、
   前記信号処理部の第１及び第２の出力信号を加算し、単一の加算信号を生成する加算回路と、
   前記加算回路によって生成された前記単一の加算信号から前記固定の周波数に相当する周波数成分を前記地絡検知用信号として抽出するバントパスフィルタと、
   前記バントパスフィルタから出力される前記地絡検知用信号に基づいて前記直流電源の地絡を検知する地絡検知部と、
   を備える地絡検知装置であって、
   前記地絡検知部は、前記バントパスフィルタでフィルタ処理された後の前記地絡検知用信号の値が下限閾値よりも小さい又は上限閾値よりも大きい時に、前記バンドパスフィルタでは除去することができないノイズであって前記第１の電源線路のインピーダンスと前記第２の電源線路のインピーダンスとの差が変化することにより発生する前記ノイズが前記地絡検知用信号に重畳していると判断し、前記地絡の検知を無効化することを特徴とする地絡検知装置。
2. 前記バントパスフィルタは、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタとの組み合わせから構成され、
   前記バントパスフィルタは、前記加算回路からの前記単一の加算信号を前記ハイパスフィルタでフィルタ処理し、前記ハイパスフィルタでフィルタ処理された前記単一の加算信号を前記ローパスフィルタによってフィルタ処理することで前記地絡検知用信号を抽出することを特徴とする請求項１に記載の地絡検知装置。

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