JP2018048957A - 漏電検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部の漏電の有無を検出できるとともに、漏電ありの場合はその漏電部位がどこであるかについても的確かつ迅速に検出できる漏電検出装置を提供する。【解決手段】漏電検出装置は、絶縁抵抗検出手段、漏電判定手段、バッテリ電圧測定手段、電位差測定手段、漏電部位判別手段を備える。絶縁抵抗検出手段は、バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部と車両のアースとの間の絶縁抵抗の抵抗値を検出する。漏電判定手段は、バッテリ部における漏電の有無を絶縁抵抗検出手段の検出結果に応じて判定する。バッテリ電圧測定手段は、複数の電池セルの合計値であるバッテリ電圧を測定する。電位差測定手段は、漏電判定手段の判定結果が漏電ありの場合に、バッテリ部とアースとの間の電位差を測定する。漏電部位判別手段は、電位差測定手段が前記電位差を測定したときのバッテリ電圧測定手段の測定結果と電位差測定手段が測定した電位差に基づき漏電部位を判別する。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ駆動用のバッテリ電源を備えた車両の漏電検出装置に関する。

モータを動力源として備える車両たとえば電気自動車やハイブリッド自動車は、モータ駆動用のバッテリ電源（電池パックともいう）を搭載し、そのバッテリ電源の出力をモータ駆動部に供給する。バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部はいわゆる高電圧回路であり、この高電圧回路は感電防止のために車体のアースから絶縁される。

高電圧回路に関しては、水や塵埃の浸入などを原因とする漏電（絶縁の失陥ともいう）に対しても、十分な対策が必要である。

対策として、高電圧回路の漏電を検出する漏電検出装置が車両に搭載される。この漏電検出装置は、高電圧回路と車体のアースとの間の絶縁抵抗の抵抗値を検出し、その絶縁抵抗の抵抗値が予め定めた設定値未満に低下している場合に、高電圧回路に漏電が生じていると判定する。

特許第５３８２８１３号公報 特開２０１４−２０２６９６号公報

上記漏電検出装置は、漏電の有無を検出するだけで、漏電の部位がどこであるかについては検出できない。漏電部位については、車両が持込まれる販売店やサービス工場において、作業員の手作業により検出される。この作業には多くの手間と時間がかかる。

本発明の目的は、バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部における漏電の有無を検出できるとともに、漏電ありの場合はその漏電部位がどこであるかについても的確かつ迅速に検出できる漏電検出装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明の漏電検出装置は、直列接続された複数の電池セルで構成されたバッテリ電源を備えた車両の漏電検出装置であって、絶縁抵抗検出手段、漏電判定手段、バッテリ電圧測定手段、電位差測定手段、漏電部位判別手段を備える。絶縁抵抗検出手段は、前記バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部と前記車両のアースとの間の絶縁抵抗の抵抗値を検出する。漏電判定手段は、前記バッテリ部における漏電の有無を前記絶縁抵抗検出手段の検出結果に応じて判定する。バッテリ電圧測定手段は、前記複数の電池セルの合計値であるバッテリ電圧を測定する。電位差測定手段は、前記漏電判定手段の判定結果が漏電ありの場合に、前記バッテリ部と前記アースとの間の電位差を測定する。漏電部位判別手段は、前記電位差測定手段が前記電位差を測定したときの前記バッテリ電圧測定手段の測定結果と前記電位差測定手段が測定した電位差に基づき漏電部位を判別する。

本願の請求項２に係る発明の漏電検出装置は、請求項１に係る発明の前記バッテリ電圧測定手段および前記漏電部位判別手段について限定している。前記バッテリ電圧測定手段は、前記複数の電池セルの個々のセル電圧を測定するとともに、前記複数のセル電圧の平均値を算出する。前記漏電部位判別手段は、前記複数のセル電圧の平均値で前記電位差測定手段の測定結果を除算することにより、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する。

本願の請求項３に係る発明の漏電検出装置は、請求項１に係る発明の前記漏電部位判別手段について限定している。前記漏電部位判別手段は、前記電位差測定手段が前記電位差を測定したときの前記バッテリ電圧測定手段の測定結果で前記電位差測定手段の測定結果を除算することで前記バッテリ電圧に対する前記バッテリ部と前記アースとの間の電位差の割合を算出し、前記割合に前記バッテリ電源を構成する全セル数を積算することにより、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する。

本願の請求項４に係る発明の漏電検出装置は、請求項１から３のいずれか１項に係る発明の前記電位差測定手段および前記漏電部位判別手段について限定している。前記電位差測定手段は、前記バッテリ部と前記アースとの間の前記電位差を測定する電圧計を含んで構成されている。前記漏電部位判別手段は、前記絶縁抵抗検出手段の検出結果と、前記電圧計の内部抵抗の抵抗値に基づく演算により前記電位差測定手段の測定結果を補正し、前記補正した電位差測定手段の測定結果により、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する。

本願の請求項５に係る発明の漏電検出装置は、請求項１から４のいずれか１項に係る発明の前記電位差測定手段について限定している。前記電位差測定手段は、前記電圧計が前記バッテリ電源から導出されている正側電源ラインおよび負側電源ラインのいずれか一方と前記アースとの間にスイッチを介して接続されることにより構成され、前記スイッチは前記漏電判定手段の判定結果が漏電なしの場合にオフし漏電ありの場合にオンされ、前記スイッチのオン時、前記正側電源ラインおよび前記負側電源ラインのいずれか一方と前記アースとの間の電位差を前記漏電部位の判別要素として前記電圧計により測定する。

本願の請求項６に係る発明の漏電検出装置は、請求項１から５のいずれか１項に係る発明の前記電位差測定手段について限定している。前記電位差測定手段は、前記漏電判定手段の判定結果が漏電ありで且つ前記車両の走行が停止したときに前記電位差の測定を行う。

本発明の漏電検出装置によれば、バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部における漏電の有無を検出できるとともに、漏電ありの場合はその漏電部位がどこであるかについても的確かつ迅速に検出できる。

本発明の第１および第２実施形態の構成を示すブロック図。 本発明の第１実施形態の制御を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態の制御を示すフローチャート。

［１］第１実施形態
本発明の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。
モータ駆動用のバッテリ電源を備えた車両たとえば電気自動車やハイブリッド自動車の要部を図１に示す。
バッテリ電源（電池パックともいう）１は、互いに直列接続された複数の組電池（電池モジュールともいう）２ａ〜２ｎ、これら組電池２ａ〜２ｎの直列回路の正側端子と負側端子からそれぞれ導出された正側電源ラインＰおよび負側電源ラインＮ、これら正側電源ラインＰおよび負側電源ラインＮにそれぞれ挿入接続された正側接点（リレー接点）５および負側接点（リレー接点）６を含み、絶縁性のケースにより周囲が被覆されている。

組電池２ａ〜２ｎは、複数の電池セル３ａ〜３ｎを互いに直列接続したもので、それぞれ電圧測定部（バッテリ電圧測定手段）４を含む。電圧測定部４は、電池セル３ａ〜３ｎの個々の電圧（セル電圧という）Ｖcell、およびその各セル電圧Ｖcellの合計値である組電池電圧（バッテリ電圧ともいう）Ｖｍを測定するとともに、測定したセル電圧Ｖcellの平均値を算出する。各電圧測定部４で測定される組電池電圧Ｖｍの合計値がバッテリ電源１の電圧Ｖｂに相当する。

バッテリ電源１の個数は、車両の走行性能や大きさなどに応じて適宜に選定される。また、バッテリ電源１内の組電池２ａ〜２ｎの相互間には、過電流保護用のヒューズやメンテナンス機器接続用のサービスプラグなどが配置される。

バッテリ電源１から導出された正側電源ラインＰおよび負側電源ラインＮに、高電圧機器であるモータ駆動部１０が接続されている。モータ駆動部１０は、バッテリ電源１の電圧Ｖｂを後述の車両制御部６０からの指令に応じた周波数の交流電圧に変換するインバータを含み、そのインバータで変換した交流電圧をモータ１１への駆動電力として出力する。この出力によりモータ１１が動作し、その動力が車両の駆動軸に伝わる。

また、バッテリ電源１から導出された正側電源ラインＰおよび負側電源ラインＮに、高電圧機器であるＤＣ／ＤＣコンバータ１２および同じく高電圧機器である充電器１３が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、バッテリ電源１の電圧Ｖｂを車両の各種電気機器の動作に必要なレベルの直流電圧に変換し出力する。充電器１３は、車両の駆動軸の回転を受けて発電動作するジェネレータを含み、そのジェネレータの出力電圧（交流電圧）を所定レベルの直流電圧に変換し、それを回生エネルギとしてバッテリ電源１に充電する。また、充電器１３は、後述の車両制御部６０が漏電状態用の制御を実行する際に、その車両制御部６０からの指令に応じて充電動作を停止する。

バッテリ電源１およびその周辺部の正側電源ラインＰと負側電源ラインＮを含むバッテリ部、モータ駆動部１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、充電器１３などにより、いわゆる高電圧回路が形成されている。この高電圧回路は、感電防止のため、車体のアース（シャシー）Ｇから離間して保持されることにより、あるいは絶縁物を介して保持されることにより、アースＧから絶縁されている。この絶縁により、高電圧回路とアースＧとの間に絶縁抵抗が存在し、その絶縁抵抗の抵抗値Ｒは通常は無限大の値となる。

高電圧回路に対しては、このような絶縁処置に加え、水や塵埃の浸入などを原因とする漏電（絶縁の失陥ともいう）の可能性についても十分に配慮する必要がある。仮に、高電圧回路に漏電が生じた場合には、高電圧回路とアースＧとの間の絶縁抵抗の抵抗値Ｒが低下する。例えば、負側電源ラインＮに漏電が生じた場合、図１に破線で示すように、負側電源ラインＮとアースＧとの間の絶縁抵抗１００の抵抗値Ｒが低下する。

一方、バッテリ電源１の近傍に、バッテリ管理ユニットいわゆるＢＭＵ（Battery Management Unit）２０が配置されている。ＢＭＵ２０は、主制御部２１、絶縁抵抗検出部（絶縁抵抗検出手段）３０、電位差測定部（電位差測定手段）４０、漏電判定部５０、メモリ５１を含む。

主制御部２１は、車両の走行を制御する車両制御部６０からの指令に応じてバッテリ電源１内の正側接点５および負側接点６を開閉制御するとともに、組電池２ａ〜２ｎ内のそれぞれ電圧測定部４で測定される各セル電圧Ｖcellおよび各組電池電圧Ｖｍを監視し、さらに組電池２ａ〜２ｎの温度を温度センサで監視し、これら監視結果が異常の場合にバッテリ電源１内の正側接点５および負側接点６を車両制御部６０からの指令にかかわらず強制的に開く保護制御を実行する。また、主制御部２１は、漏電判定部５０の判定結果を車両制御部６０に通知する。

絶縁抵抗検出部３０は、一定周期の交流電圧Ｖｃを出力する交流電源３１、この交流電源３１の一端と負側電源ラインＮとの間に配線接続された抵抗器３２および絶縁用カップリングコンデンサ３３の直列回路、この抵抗器３２および絶縁用カップリングコンデンサ３３の相互接続点とアースＧとの間に生じる電圧Ｖ１を検出する電圧検出部３４、この電圧検出部の検出電圧Ｖ１に基づいて高圧回路とアースＧとの間の絶縁抵抗の抵抗値Ｒを算出する演算部３５を含む。交流電源３１の他端はアースＧに接続されている。演算部３５は、算出した抵抗値Ｒを当該絶縁抵抗検出部３０の検出結果として漏電判定部５０に通知する。

電圧検出部３４で検出される電圧Ｖ１は、交流電圧Ｖｃ、抵抗器３２の抵抗値Ｒａ、絶縁抵抗の抵抗値Ｒを用いて下式で表わされる。
Ｖ１＝Ｖｃ×Ｒ／（Ｒａ＋Ｒ）
高電圧回路に漏電がない場合、高電圧回路とアースＧとの間の絶縁抵抗の抵抗値Ｒは無限大の状態にあって抵抗器３２の抵抗値Ｒａに比べはるかに大きい。このときに電圧検出部３４で検出される電圧Ｖ１は、交流電源３１の電圧Ｖｃと同じ値になる（Ｖ１＝Ｖｃ）。

高電圧回路に水や塵埃などが浸入し、その影響で高電圧回路に漏電が生じた場合には、その漏電部位とアースＧとの間の絶縁抵抗の抵抗値Ｒが低下する。このときに電圧検出部３４で検出される電圧Ｖ１は、抵抗器３２による電圧降下分だけ交流電源３１の電圧Ｖｃより低い値となる（Ｖ１＜Ｖｃ）。

演算部３５は、交流電源３１の電圧Ｖｃおよび抵抗器３２の抵抗値Ｒａを既知のデータとして内部メモリに保持しており、これら既知のデータ（Ｖｃ，Ｒａ）および電圧検出部３４の検出電圧Ｖ１を上式に当てはめることにより、漏電部位とアースＧとの間の絶縁抵抗の抵抗値Ｒを逆算して求める。

電位差測定部４０は、負側電源ラインＮに一端が配線接続されたスイッチ（リレー接点）４１、およびこのスイッチ４１の他端とアースＧとの間に接続された電圧計４２を含み、スイッチ４１のオンにより、バッテリ部である負側電源ラインＮの電位とアースＧの電位との差Ｖ２を、漏電部位を判別するための判別要素として電圧計４２で測定する。スイッチ４１は、後述の漏電判定部５０からの指令に応じて作動するもので、漏電判定部５０の判定結果が漏電なしの場合にオフし、漏電判定部５０の判定結果が漏電ありで且つ前記車両の走行が停止したときにオンする。

漏電判定部５０は、次の漏電判定手段、漏電部位判別手段、および記憶手段を含む。
漏電判定手段は、高電圧回路（バッテリ部）における漏電の有無を絶縁抵抗検出部３０で検出される抵抗値Ｒに応じて判定する。具体的には、漏電判定手段は、抵抗値Ｒと予め定めた設定値Ｒｘとを比較し、抵抗値Ｒが設定値Ｒｘ以上の場合は高電圧回路に漏電なしと判定し、抵抗値Ｒが設定値Ｒｘ未満の場合に高電圧回路に漏電ありと判定し、これら判定結果を主制御部２１に通知する。

上記漏電部位判別手段は、電位差測定部４０が電位差Ｖ２を測定したときの各電圧測定部４の測定結果と電位差測定部４０が測定した電位差Ｖ２に基づき漏電部位を判別する。具体的には、漏電部位判別手段は、バッテリ電源１内の各電圧測定部４でそれぞれ算出される平均値からバッテリ電源１内の全てのセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´を求め、この平均値Ｖcell´で電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２を除算し、その除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´）を漏電部位が組電池３ａ〜３ｎ内の各電池セルのいずれであるかの判別要素とする。

上記記憶手段は、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２を、漏電部位が正側電源ラインＰであるか、負側電源ラインＮであるか、組電池２ａ〜２ｎであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する。さらに、上記記憶手段は、上記漏電部位判別手段の除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´）を、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち何番目の電池セルであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する。メモリ５１は、後述のイグニッションスイッチ６１のオフによる運転停止にかかわらず、記憶内容を保持する。

車両制御部６０には、車両の運転開始と運転停止を運転者が指示するためのイグニッションスイッチ６１、運転者によるアクセル操作の操作量をアクセル開度として検知するアクセル開度センサ６２、車両の走行速度を検知する車速センサ６３、高電圧回路の漏電等の異常を報知するための警告ランプ（発光ダイオード）６４が接続されている。

車両制御部６０は、主要な機能として次の第１制御手段および第２制御手段を含む。
第１制御手段は、イグニッションスイッチ６１の操作、アクセル開度センサ６２の検知開度、車速センサ６３の検知車速などに応じて、バッテリ電源１における正側接点５および負側接点６の開閉をＢＭＵ２０の主制御部２１を介して制御するとともに、モータ駆動部１０の出力および充電器１３の動作を制御する。

第２制御手段は、主制御部２１から漏電ありの通知を受けた場合に、漏電ありの旨を警告ランプ６４の点灯（オン）により報知するとともに、漏電状態用の制御として例えば車両の走行能力を制限する。走行能力の制限とは、モータ駆動部１０の出力を制限して、車両の走行速度を一定以下に抑える制御のことである。この警告ランプ６４の点灯および走行能力の制限により、車両の運転者は、運転中の車両に何らかの異常が生じていることを視覚と運転感覚の両方で察知する。

上記絶縁抵抗検出部３０、電位差測定部４０、漏電判定部５０、主制御部２１、および車両制御部６０の第２制御手段などにより、本実施形態の漏電検出装置が構成されている。

つぎに、漏電判定部５０が実行する制御を図２のフローチャートを参照しながら説明する。
漏電判定部５０は、絶縁抵抗検出部３０で検出される抵抗値Ｒと設定値Ｒｘとを比較する（ステップＳ１）。抵抗値Ｒが設定値Ｒｘ以上の場合（ステップＳ１のＮＯ）、漏電判定部５０は、漏電なしと判定し（ステップＳ２）、最初のステップＳ１に戻る。

抵抗値Ｒが設定値Ｒｘ未満の場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、漏電判定部５０は、漏電ありと判定する（ステップＳ３）。この判定に伴い、漏電判定部５０は、警告ランプ６４を点灯（オン）するとともに（ステップＳ４）、漏電状態用の制御として、主制御部２１および車両制御部６０を介して車両の走行能力を制限するとともに充電器１３の充電を禁止する（ステップＳ５）。そして、漏電判定部５０は、車両の走行停止（停車）を車両制御部６０を介して監視する（ステップＳ６）。

車両の運転者は、警告ランプ６４が点灯したことで、異常の発生を視覚的に察知するとともに、走行能力が制限されたことで、車両に異常が生じていることを運転感覚的にも察知する。この察知に伴い、運転者は、車両を近くの路肩や駐車場等の安全な場所に移動して停止（停車）する。

車両が停止したとき（ステップＳ６のＹＥＳ）、漏電判定部５０は、電位差測定部４０のスイッチ４１をオンする（ステップＳ７）。電位差測定部４０は、スイッチ４１のオンにより動作し、負側電源ラインＮの電位とアースＧの電位との差Ｖ２を測定する。

続いて、漏電判定部５０は、バッテリ電源１内の各電圧測定部４でそれぞれ算出される平均値から全てのセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´を求め、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２を上記求めた平均値Ｖcell´で除算する（ステップＳ８）。

そして、漏電判定部５０は、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２を、漏電部位（抵抗値Ｒが低下した部位）が正側電源ラインＰであるか、負側電源ラインＮであるか、組電池２ａ〜２ｎであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶するとともに、上記除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´）を、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち何番目の電池セルであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する（ステップＳ９）。

仮に、漏電部位が正側電源ラインＰである場合、正側電源ラインＰの電位と負側電源ラインＮの電位との差分（＝Ｖｂ）が絶縁抵抗を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。この場合、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は、バッテリ電源１の電圧Ｖｂと同じ値となる（Ｖ２＝Ｖｂ）。

漏電部位が負側電源ラインＮである場合、負側電源ラインＮの電位と同じ負側電源ラインＮの電位との差分（＝零）が絶縁抵抗（絶縁抵抗１００）を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。この場合、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は、当然ながら零となる（Ｖ２＝零）。

漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内のいずれか１つの電池セルである場合、その電池セルの位置の電位と負側電源ラインＮの電位との差分が絶縁抵抗を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。この場合、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は、バッテリ電源１の電圧Ｖｂより低くて零より高い値となる（Ｖｂ＞Ｖ２＞零）。具体的には、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち真ん中位置の１つの電池セルであれば、その真ん中位置の電池セルの位置の電位と負側電源ラインＮの電位との差分が絶縁抵抗を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。この場合、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は、バッテリ電源１の電圧Ｖｂの半分の値となる（Ｖ２＝Ｖｂ／２）。

上記ステップ９の記憶処理に続き、漏電判定部５０は、電位差測定部４０のスイッチ４１をオフする（ステップＳ１０）。このスイッチ４１のオフにより、電位差測定部４０の動作が停止する。これで判定処理の終了となる。

電位差測定部４０および漏電判定部５０は、車両の走行が停止した時点で直ちに動作および処理を開始し、イグニッションスイッチ６１が運転者によりオフ操作されるまでの時間が短くても、その時間内に十分に動作および処理を完了する能力を持つ。

その後、車両が販売店やサービス工場等に持ち込まれた段階で、作業員は、パーソナルコンピュータ等の端末をＢＭＵ２０の主制御部２１または車両制御部６０に接続し、メモリ５１に記憶されている判別要素（電位差Ｖ２および除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´））を同端末に読込む。端末に読込まれた判別要素は同端末のディスプレイ上に表示される。

作業員は、端末のディスプレイに表示される電位差Ｖ２の大きさにより、漏電部位が正側電源ラインＰであるか、負側電源ラインＮであるか、組電池２ａ〜２ｎであるかを判別する。また、端末のディスプレイに表示される除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´）の大きさに応じて、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち何番目の電池セルであるかを判別する。漏電部位が何番目の電池セルであるかは、負側電源ラインＮから数えた位置となる。

したがって、作業員は、手間と時間のかかる作業を要することなく、高電圧回路の漏電の有無を認識できるとともに、漏電ありの場合はその漏電部位がどこであるかについても的確かつ迅速に認識することができる。

［２］第２実施形態
絶縁抵抗の抵抗値Ｒと電圧計４２の内部抵抗の抵抗値ｒとの分圧比によっては、抵抗値Ｒでの電圧降下の影響を無視できない場合がある。

例えば、漏電部位が正側電源ラインＰである場合、正側電源ラインＰの電位と負側電源ラインＮの電位との差分（＝Ｖｂ）が漏電部位の絶縁抵抗を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わった状態となる。このとき、絶縁抵抗の抵抗値Ｒが電圧計４２の内部抵抗の抵抗値ｒに対して無視できない大きさであれば、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は下式で示すように抵抗値Ｒでの電圧降下分だけ本来知りたい値から乖離する。つまり、電位差Ｖ２がバッテリ電源１の電圧Ｖｂと同じ値とならない。
Ｖ２＝Ｖｂ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）≠Ｖｂ
漏電部位が正側電源ラインＰである場合には、正側電源ラインＰの電位と負側電源ラインＮの電位との差分（＝Ｖｂ）が漏電部位の絶縁抵抗（絶縁抵抗１００）を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。このとき、絶縁抵抗の抵抗値Ｒが電圧計４２の内部抵抗の抵抗値ｒに対して無視できない大きさであれば、測定電位差Ｖ２は抵抗値Ｒでの電圧降下分だけ本来知りたい値から乖離する。つまり、電位差Ｖ２がＶｂとならない（Ｖ２≠Ｖｂ）。

漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち真ん中位置の１つの電池セルである場合には、その電池セルの位置の電位と負側電源ラインＮの電位との差分が漏電部位の絶縁抵抗を介して電位差測定部４０の電圧計４２に加わる。このとき、絶縁抵抗の抵抗値Ｒが電圧計４２の内部抵抗の抵抗値ｒに対して無視できない大きさであれば、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２は抵抗値Ｒでの電圧降下分だけ本来知りたい値から乖離する。つまり、電位差Ｖ２がバッテリ電源１の電圧Ｖｂの半分の値とならない（Ｖ２≠Ｖｂ／２）。

なお、電池セル３ａ〜３ｎの内部抵抗や正側電源ラインＰ，負側電源ラインＮ等の配線抵抗については、それぞれｍΩオーダの抵抗値なので無視できる。

漏電部位が負側電源ラインＮである場合、抵抗値Ｒの大きさによらず電位差Ｖ２は常に零となるので漏電部位の判別に影響はない。ただし、漏電部位が正側電源ラインＰや組電池２ａ〜２ｎ内のいずれかの１つの電池セルである場合（Ｖ２≠零となる場合）、抵抗値Ｒでの電圧降下分のずれが電位差Ｖ２に含まれていると、漏電部位が何番目の電池セルであるかを正確に判別できなくなる可能性がある。

そこで、本発明の第２実施形態では、絶縁抵抗の抵抗値Ｒが絶縁抵抗検出部３０で検出される点、および電圧計２５の内部抵抗の抵抗値ｒが予め把握可能である点に着目し、漏電判定部５０において、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２、絶縁抵抗検出部３０で検出される抵抗値Ｒ、予め記憶している抵抗値ｒを用いる演算により、電位差測定部４０により測定された電位差Ｖ２を補正することで漏電部位とアースＧとの間の実際の電位差Ｖ２ｘを算出し、算出した電位差Ｖ２ｘを漏電部位の判別要素としてメモリ５１に記憶するとともに、同算出した電位差Ｖ２ｘをセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´で除算し、その除算結果（＝Ｖ２ｘ／Ｖcell´）を漏電部位が何番目の電池セルであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する。
すなわち、漏電判定部５０の漏電部位判別手段は、バッテリ電源１内の各電圧測定部４で測定される全てのセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´を算出し、かつ電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２、絶縁抵抗検出部３０で検出される抵抗値Ｒ、予め記憶している抵抗値ｒに基づく演算により、漏電部位とアースＧとの間の実際の電位差Ｖ２ｘを算出し、この電位差Ｖ２ｘを上記算出した平均値Ｖcell´で除算することにより、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の各電池セルのいずれであるかの判別要素を求める、
漏電判定部５０の記憶手段は、漏電部位判別手段で算出した電位差Ｖ２ｘを、漏電部位が正側電源ラインＰであるか、負側電源ラインＮであるか、組電池２ａ〜２ｎであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する。さらに、漏電判定部５０の記憶手段は、上記漏電部位判別手段の除算結果（＝Ｖ２ｘ／Ｖcell´）を、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち何番目の電池セルであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する。
他の構成は第１実施形態と同じである。

漏電判定部５０が実行する制御を図３のフローチャートに示す。ステップＳ１〜Ｓ７の処理は第１実施形態の制御と同じなので、その説明は省略する。

電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２と、漏電部位とアースＧとの間の実際の電位差Ｖ２ｘとの間には、下式の関係がある。
Ｖ２＝Ｖ２ｘ×ｒ／（Ｒ＋ｒ）
漏電判定部５０は、ステップＳ７でスイッチをオンした後、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２、絶縁抵抗検出部３０で検出された抵抗値Ｒ、および既知のデータである抵抗値に基づく下式の演算により、漏電部位とアースＧとの間の実際の電位差Ｖ２ｘを算出する（ステップＳ７ａ）。
Ｖ２ｘ＝Ｖ２×（Ｒ＋ｒ）／ｒ
続いて、漏電判定部５０は、バッテリ電源１内の各電圧測定部４で測定される全てのセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´を算出し、上記算出した電位差Ｖ２ｘをその平均値Ｖcell´で除算する（ステップＳ８）。

そして、漏電判定部５０は、上記算出した電位差Ｖ２ｘを、漏電部位（抵抗値Ｒが低下した部位）が正側電源ラインＰであるか、負側電源ラインＮであるか、組電池２ａ〜２ｎであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶するとともに、上記除算結果（＝Ｖ２ｘ／Ｖcell´）を、漏電部位が組電池２ａ〜２ｎ内の全ての電池セル３ａ〜３ｎ，３ａ〜３ｎ，…のうち何番目の電池セルであるかの判別要素としてメモリ５１に記憶する（ステップＳ９）。

この記憶に続き、漏電判定部５０は、電位差測定部４０のスイッチ４１をオフする（ステップＳ１０）。このスイッチ４１のオフにより、電位差測定部４０の動作が停止する。判定処理の終了となる。

以上のように、絶縁抵抗による電圧降下の影響を含まない実際の電位差Ｖ２ｘを算出し、算出した電位差Ｖ２ｘおよび除算結果（＝Ｖ２ｘ／Ｖcell´）を漏電部位の判別要素として記憶することにより、抵抗値Ｒでの電圧降下があっても、それに影響を受けることなく、漏電部位が何番目の電池セルであるかをより正確に判別することができる。

［３］変形例
（１）上記各実施形態では、電位差測定部４０のスイッチ４１の一端を負側電源ラインＮに接続した場合を例に説明したが、電位差測定部４０のスイッチ４１の一端を正側電源ラインＰに接続した場合でも、漏電の有無および漏電部位がどこであるかを的確に検出することができる。

この場合、漏電部位が正側電源ラインＰであれば、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２が零となる（Ｖ２＝零）。漏電部位が負側電源ラインＮであれば、電位差測定部４０で測定される電位差Ｖ２がバッテリ電源１の電圧Ｖｂと同じ値となる（Ｖ２＝Ｖｂ）。漏電部位が組電池２ａ〜２ｎのいずれかの電池セルであれば、電位差測定部４０で測定される測定電位差Ｖ２がバッテリ電源１の電圧Ｖｂより低くて零より高い値となる（Ｖｂ＞Ｖ２＞零）。漏電部位が何番目の電池セルであるかは、正側電源ラインＰから数えた位置となる。

（２）上記各実施形態では、漏電ありおよび車両の走行停止を条件に（ステップＳ６のＹＥＳ）、電位差測定部４０のスイッチ４１をオン（電位差測定部４０の動作を開始）する構成としたが、漏電あり、車両の走行停止、イグニッションスイッチ６１のオフ操作の３つを条件に（ステップＳ６のＹＥＳ）、電位差測定部４０のスイッチ４１をオンする構成としてもよい。

イグニッションスイッチ６１がオフ操作された時点でバッテリ電源１内の正側接点５および負側接点６が車両制御部６０により開放されるので、バッテリ電源１の出力が遮断された状態で電位差測定部４０の動作が始まる。

車両が停止しても、イグニッションスイッチ６１がオンしている間は、バッテリ電源１からＤＣ／ＤＣコンバータ１２を介して負荷への電力供給が続くので、バッテリ電源１の電圧Ｖｂに変動が生じる可能性があるが、イグニッションスイッチ６１のオフ操作が条件として加わることにより、バッテリ電源１の電圧Ｖｂが安定した状態で電位差Ｖ２を測定することができる。これにより、漏電部位をより的確に検出することができる。

（３）上記各実施形態では、電位差Ｖ２と除算結果（＝Ｖ２／Ｖcell´）あるいは電位差Ｖ２ｘと除算結果（＝Ｖ２ｘ／Ｖcell´）を漏電部位の判別要素として記憶し、実際の判別を作業員の判断に委ねる構成としたが、判別要素に基づく漏電部位の判別を漏電判定部５０で自動的に行い、その判別結果をメモリ５１に記憶する構成としてもよい。

作業員は、メモリ５１に記憶されている判別結果を読出すだけで、漏電部位を直接的に容易に認識することができる。考える必要がない。経験の浅い作業員であっても、漏電部位を的確に知ることができる。

（４）上記各実施形態では、漏電部位の判別要素（Ｖ２／Ｖcell´あるいはＶ２ｘ／Ｖcell´）として、電位差Ｖ２あるいはＶ２ｘを全てのセル電圧Ｖcellの平均値Ｖcell´で除算した結果を使用したが、バッテリ電源１の電圧Ｖｂで電位差Ｖ２あるいはＶ２ｘを除算することでバッテリ電源１の電圧Ｖｂに対する電位差Ｖ２あるいはＶ２ｘの割合を算出し（＝Ｖ２／ＶｂあるいはＶ２ｘ／Ｖｂ）、この割合にバッテリ電源を構成する全セル数を積算することによっても漏電部位の判別要素を得ることができる。これにより、電池セル３ａ〜３ｎの個々の電圧Ｖcellを測定していないような車両に対しても、漏電部位の特定を行うことができる。

（５）その他、上記実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態や変形は、発明の範囲は要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…バッテリ電源（電池パック）、２ａ〜２ｎ…組電池、３ａ〜３ｎ…電池セル、Ｐ…正側電源ライン、Ｎ…負側電源ライン、５…正側接点、６…負側接点、１０…モータ駆動部、１１…モータ、１２…ＤＣ／ＤＣコンバータ、１３…充電器、２０…バッテリ管理ユニット（ＢＭＵ），２１…主制御部、３０…絶縁抵抗検出部（検出手段）、３１…交流電源、３４…電圧検出部、４０…電位差測定部（測定手段）、４１…スイッチ、４２…電圧計、５０…漏電判定部、５１…メモリ、６０…車両制御部、６１…イグニッションスイッチ

Claims (6)

1. 直列接続された複数の電池セルで構成されたバッテリ電源を備えた車両の漏電検出装置であって、
   前記バッテリ電源およびその周辺部を含むバッテリ部と前記車両のアースとの間の絶縁抵抗の抵抗値を検出する絶縁抵抗検出手段と、
   前記バッテリ部における漏電の有無を前記絶縁抵抗検出手段の検出結果に応じて判定する漏電判定手段と、
   前記複数の電池セルの合計値であるバッテリ電圧を測定するバッテリ電圧測定手段と、
   前記漏電判定手段の判定結果が漏電ありの場合に、前記バッテリ部と前記アースとの間の電位差を測定する電位差測定手段と、
   前記電位差測定手段が前記電位差を測定したときの前記バッテリ電圧測定手段の測定結果と前記電位差測定手段が測定した電位差に基づき漏電部位を判別する漏電部位判別手段と
   を備えることを特徴とする漏電検出装置。
2. 前記バッテリ電圧測定手段は、前記複数の電池セルの個々のセル電圧を測定するとともに、前記複数のセル電圧の平均値を算出し、
   前記漏電部位判別手段は、前記複数のセル電圧の平均値で前記電位差測定手段の測定結果を除算することにより、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
3. 前記漏電部位判別手段は、前記電位差測定手段が前記電位差を測定したときの前記バッテリ電圧測定手段の測定結果で前記電位差測定手段の測定結果を除算することで前記バッテリ電圧に対する前記バッテリ部と前記アースとの間の電位差の割合を算出し、前記割合に前記バッテリ電源を構成する全セル数を積算することにより、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する
   ことを特徴とする請求項１に記載の漏電検出装置。
4. 前記電位差測定手段は、前記バッテリ部と前記アースとの間の前記電位差を測定する電圧計を含んで構成され、
   前記漏電部位判別手段は、前記絶縁抵抗検出手段の検出結果と、前記電圧計の内部抵抗の抵抗値に基づく演算により前記電位差測定手段の測定結果を補正し、前記補正した電位差測定手段の測定結果により、前記漏電部位が前記バッテリ電源内の前記各電池セルのいずれであるかを判別する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の漏電検出装置。
5. 前記電位差測定手段は、前記電圧計が前記バッテリ電源から導出されている正側電源ラインおよび負側電源ラインのいずれか一方と前記アースとの間にスイッチを介して接続されることにより構成され、前記スイッチは前記漏電判定手段の判定結果が漏電なしの場合にオフし漏電ありの場合にオンされ、前記スイッチのオン時、前記正側電源ラインおよび前記負側電源ラインのいずれか一方と前記アースとの間の電位差を前記漏電部位の判別要素として前記電圧計により測定する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の漏電検出装置。
6. 前記電位差測定手段は、前記漏電判定手段の判定結果が漏電ありで且つ前記車両の走行が停止したときに前記電位差の測定を行う
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の漏電検出装置。

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