JP2020098141A

JP2020098141A - 地絡検出装置

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Publication number: JP2020098141A
Application number: JP2018236246A
Authority: JP
Inventors: 佳浩河村; Yoshihiro Kawamura
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-12-18
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2038-12-18
Also published as: JP7171412B2

Abstract

【課題】昇圧器を含んだ系のフライングキャパシタ方式の地絡検出装置において、昇圧による電流の回り込みが発生した場合であっても充電電圧の測定を安価に可能とする。【解決手段】第１コンデンサと、第１コンデンサと直列に接続された第１ダイオードと、Ｖ０充電経路と、Ｖｃｎ充電経路と、Ｖｃｐ充電経路と、第１コンデンサの充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、第１ダイオードと第１コンデンサの直列回路に並列に接続された負電位充電回路と、を備え、負電位充電回路は、第２コンデンサと、連動して動作し、第２コンデンサの接続方向を反転可能とする一対のｃ接点リレーと、いずれかのｃ接点リレーを介して第２コンデンサと直列に接続される第２ダイオードとを備えた地絡検出装置。【選択図】図１

Description

本発明は、フライングキャパシタを用いた地絡検出装置に関する。

駆動源としてエンジンと電気モータとを備えるハイブリッド車や、電気自動車のような車両においては、車体上に搭載したバッテリを充電し、バッテリから供給される電気エネルギーを利用して推進力を発生する。一般に、バッテリ関連の電源回路は、２００Ｖ以上の高電圧を扱う高電圧回路として構成されており、安全性確保ため、バッテリを含む高電圧回路は接地の基準電位点となる車体から電気的に絶縁された非接地構成となっている。

また、負荷の駆動効率を高めるために、バッテリの正電位を昇圧して負荷に供給する昇圧器を備える車両がある。昇圧器を備える車両においては、バッテリの出力、すなわち昇圧器の１次側と共に、昇圧器の出力、すなわち２次側も車体から電気的に絶縁された非接地の構成となっており、車両はバッテリおよび昇圧器の接地として使用されない構成となっている。このため、昇圧器を有する車両では、地絡状態を監視するために、バッテリと接地との間の絶縁抵抗と共に、昇圧器の２次側と接地との間の絶縁抵抗も検出する必要がある。

そこで、バッテリおよび昇圧器が設けられた系、具体的には、バッテリから昇圧器を介して電気モータ等の負荷に至るメインの電源系と車体との地絡状態を監視するために、地絡検出装置が備えられている。地絡検出装置は、フライングキャパシタと呼ばれるコンデンサを利用した方式が広く用いられている。

図１０は、フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置５００の構成例を示すブロック図である。地絡検出装置５００は、非接地のバッテリＢと接続し、バッテリＢおよび昇圧器５２０が設けられた系の地絡を検出する装置である。地絡検出装置５００、昇圧器５２０、負荷５４０等は、不図示の上位装置である外部制御装置により制御される。

ここで、バッテリＢ出力側、すなわち１次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ１と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ１と表すものとする。また、昇圧器５２０出力側、すなわち２次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ２と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ２と表すものとする。正極側絶縁抵抗ＲＬｐは、ＲＬｐ１とＲＬｐ２との合成抵抗となり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎは、ＲＬｎ１とＲＬｎ２との合成抵抗となる。そして、正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとの合成抵抗が系の絶縁抵抗ＲＬとなる。

フライングキャパシタとして機能するコンデンサＣ１は、スイッチＳ１〜スイッチＳ４のオンオフで形成される経路において充電され、その充電電圧が制御装置５１０で計測されるようになっている。

絶縁抵抗ＲＬを取得する手法として、Ｖ０とＶｃｎとＶｃｐとを測定して、（Ｖｃｎ＋Ｖｃｐ）／Ｖ０を演算し、得られた演算値に基づいて、あらかじめ作成されたテーブルデータを参照して絶縁抵抗ＲＬを算出する技術が知られている。地絡検出装置５００は、得られた絶縁抵抗ＲＬが所定の基準値を下回っている場合に、地絡が発生していると判定し、外部制御装置に警告を出力する。

ここで、Ｖ０は、スイッチＳ１とスイッチＳ２とをオンにして形成される経路で計測されるバッテリＢの電圧に相当する値である。このとき、コンデンサＣ１の極板のうち、バッテリＢの正極側に接続される極板を第１極板と称し、バッテリＢの負極側に接続される極板を第２極板と称するものとする。

Ｖｃｎは、スイッチＳ１とスイッチＳ４とをオンにして形成されるバッテリＢの正極側による充電経路で計測される電圧値であり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎの影響を含んだ電圧値である。Ｖｃｐは、スイッチＳ２とスイッチＳ３とをオンにして形成されるバッテリＢの負極極側による充電で計測される電圧値であり、正極側絶縁抵抗ＲＬｐの影響を含んだ電圧値である。

一般に、地絡判定においては、Ｖ０測定、Ｖｃｎ測定、Ｖ０測定、Ｖｃｐ測定を１サイクルとして計測を行ない、各測定の切換え時に、スイッチＳ３とスイッチＳ４とをオンにして形成される経路でコンデンサＣ１の充電電圧の読み取りと、コンデンサＣ１の放電とが行なわれる。

ところで、昇圧器５２０が昇圧動作を行なっている場合に、スイッチＳ１とスイッチＳ４とをオンにしてＶｃｎを計測する際、コンデンサＣ１の第２極板には、昇圧された電圧を正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとで分圧した電圧が印加される。

この電圧が、バッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きくなると、電流の回り込みにより、通常と逆極性でコンデンサＣ１が充電されることになる。すなわち、第２電極板側が高電位となる。制御装置５１０は一般に正電位を測定範囲としていることから、この場合、制御装置５１０で測定される電圧が０となり、絶縁抵抗ＲＬの算出ができなくなってしまう。

この問題を解決するために、特許文献１には、図１１に示すような、負電位計測回路６２０を備えた地絡検出装置６００が開示されている。ここで、負電位計測回路６２０は、ダイオードＤａ、抵抗Ｒａ、光ＭＯＳ−ＦＥＴで構成されたスイッチＳａ、抵抗Ｒｂを備えている。また、地絡検出装置６００には、スイッチＳ５と抵抗Ｒ５とが備えられている。

地絡検出装置６００は、Ｖｃｎを計測する際に通常と逆極性でコンデンサＣ１が充電された場合には、スイッチＳ３とスイッチＳ４とをオンにして制御装置６１０のＡ／Ｄ１でコンデンサＣ１の充電電圧を測定するのではなく、スイッチＳ５とスイッチＳａとをオンにして制御装置６１０のＡ／Ｄ２でコンデンサＣ１の充電電圧を測定する。これにより、逆極性で充電されたコンデンサＣ１の充電電圧が測定され、絶縁抵抗ＲＬの算出ができるようになる。

特開２０１１−１７５８６号公報

特許文献１に記載された発明では、ダイオードと抵抗とスイッチとを備えた負電位計測回路を設けることにより、昇圧器を含んだ系の地絡検出装置において、フライングキャパシタが逆極性で充電された場合であっても充電電圧の測定を可能としている。しかしながら、負電位計測回路のスイッチに用いられる光ＭＯＳ−ＦＥＴは高価であるため、地絡検出装置のコスト高を招いてしまう。

そこで、本発明は、昇圧器を含んだ系のフライングキャパシタ方式の地絡検出装置において、昇圧による電流の回り込みが発生した場合であっても充電電圧の測定を安価に可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の地絡検出装置は、昇圧回路を介して負荷に電源を供給する非接地のバッテリと接続し、前記バッテリが設けられた系の絶縁抵抗を算出して地絡を検出する地絡検出装置であって、フライングキャパシタとして動作する第１コンデンサと、前記第１コンデンサと直列に接続された第１ダイオードと、前記バッテリ、前記第１ダイオード、前記第１コンデンサを含んだＶ０充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ負側と接地との絶縁抵抗である負側絶縁抵抗、前記第１ダイオード、前記第１コンデンサを含んだＶｃｎ充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ正側と接地との絶縁抵抗である正側絶縁抵抗、前記第１コンデンサを含んだＶｃｐ充電経路と、前記第１コンデンサの充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、前記第１ダイオードと前記第１コンデンサの直列回路に並列に接続された負電位充電回路と、を備え、前記負電位充電回路は、フライングキャパシタとして動作する第２コンデンサと、連動して動作し、前記第２コンデンサの接続方向を反転可能とする一対のｃ接点リレーと、前記いずれかのｃ接点リレーを介して前記第２コンデンサと直列に接続される第２ダイオードとを備えることを特徴とする。
ここで、前記Ｖｃｎ充電経路での前記第１コンデンサの充電電圧測定値が０とみなせる場合に、前記一対のｃ接点リレーを切り換えて前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの合成容量の充電電圧を測定することができる。
また、前記第１ダイオードは、前記Ｖ０充電経路において、前記第１コンデンサが充電される向きに接続され、前記第２ダイオードは、前記Ｖ０充電経路において、前記第２コンデンサが充電されない向きに接続されていてもよい。
また、前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサが極性を有するコンデンサで構成されていてもよい。
また、前記一対のｃ接点リレーは、それぞれの接点ｃが前記第２コンデンサ側に接続され、互いの接点ａと接点ｂとが接続されていてもよい。
また、前記一対のｃ接点リレーをツインリレーで構成してもよい。
また、前記スイッチ群を２つのｃ接点リレーで構成してもよい。

本発明によれば、昇圧器を含んだ系のフライングキャパシタ方式の地絡検出装置において、昇圧による電流の回り込みが発生した場合であっても充電電圧の測定を安価に可能とすることができる。

本実施形態の地絡検出装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の地絡検出装置の動作を説明するフローチャートである。Ｖ０充電経路を説明する図である。通常充電計測、放電経路を説明する図である。Ｖｃｎ充電経路（通常充電）を説明する図である。Ｖｃｎ充電経路（負電位充電）を説明する図である。負電位充電計測、放電経路を説明する図である。Ｖｃｐ充電経路を説明する図である。本実施形態の地絡検出装置の別構成を示すブロック図である。フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置の構成例を示すブロック図である。フライングキャパシタが逆極性で充電された場合であっても充電電圧の測定を可能とする従来の構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態である地絡検出装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の地絡検出装置１００の構成を示すブロック図である。地絡検出装置１００は、負荷５４０に電力を供給する非接地のバッテリＢと接続し、バッテリＢおよび昇圧器５２０が設けられた系の地絡を検出する装置である。地絡検出装置１００、昇圧器５２０、負荷５４０等は、図示しない上位装置である外部制御装置により制御される。

ここで、バッテリＢの出力側、すなわち１次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ１と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ１と表すものとする。また、昇圧器５２０の出力側、すなわち２次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ２と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ２と表すものとする。正極側絶縁抵抗ＲＬｐは、ＲＬｐ１とＲＬｐ２との合成抵抗となり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎは、ＲＬｎ１とＲＬｎ２との合成抵抗となる。そして、正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとの合成低抵抗が系の絶縁抵抗ＲＬとなる。

バッテリＢは、リチウムイオン電池等のように充電可能なバッテリにより構成されており、正極側は昇圧器５２０を介して電気モータ等の負荷５４０に接続され、負極側は負荷５４０に接続されている。

本図に示すように、地絡検出装置１００は、フライングキャパシタとして機能するコンデンサＣ１と負電位充電用コンデンサＣｒとを備えている。負電位充電用コンデンサＣｒは、Ｖｃｎ測定時に昇圧による電流の回り込みが発生した場合に充電を行なうために設けられたコンデンサである。

本実施形態において、コンデンサＣ１、負電位充電用コンデンサＣｒは電界コンデンサ等の極性を有するコンデンサを用いることができる。もちろん、コンデンサＣ１、負電位充電用コンデンサＣｒともセラミックコンデンサ等の非極性のコンデンサを用いることもできる。

地絡検出装置１００は、計測経路を切り替えるとともに、コンデンサＣ１の充放電を制御するために、コンデンサＣ１の周辺に４つのスイッチＳ１〜Ｓ４を備えている。これらのスイッチは、光ＭＯＳ−ＦＥＴのような絶縁型のスイッチング素子で構成することができる。なお、負電位充電用コンデンサＣｒの接続については後述する。

スイッチＳ１は、一端がバッテリＢの正極と接続し、他端が抵抗Ｒ１と接続している。抵抗Ｒ１の他端は、ダイオードＤ０のアノードと接続している。従来は、スイッチＳ１側からダイオードＤ０、抵抗Ｒ１の順に接続されていたが、本実施形態では、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ０の順に接続している。

ダイオードＤ０のカソードは、コンデンサＣ１の第１極板に接続している。コンデンサＣ１が極性を有する場合には、ダイオードＤ０のカソードと接続する第１極板側を正極とする。電流の回り込みが生じてもダイオードＤ０の作用により、コンデンサＣ１に逆極性の電圧がかかることはない。

コンデンサＣ１の第１極板は、抵抗Ｒ６が直列に接続されたダイオードＤ１とダイオードＤ２との並列回路の一端にも接続している。ここで、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは順方向が逆向きになるように接続し、ダイオードＤ１のアノードがコンデンサＣ１の第１極板側に接続している。

抵抗Ｒ６が直列に接続されたダイオードＤ１とダイオードＤ２との並列回路の他端は、スイッチＳ３の一端と接続し、スイッチＳ３の他端は抵抗Ｒ３と制御装置１１０のＡ／Ｄポートと接続している。抵抗Ｒ３の他端は接地しており、抵抗Ｒ３に生じる電圧が制御装置１１０により測定されることになる。

スイッチＳ２は、一端がバッテリＢの負極と接続し、他端がコンデンサＣ１の第２極板と接続している。スイッチＳ４は、一端がコンデンサＣ１の第２極板と接続し、他端が抵抗Ｒ４と接続している。抵抗Ｒ４の他端は接地している。

次に、負電位充電用コンデンサＣｒの接続について説明する。本実施形態において、負電位充電用コンデンサＣｒは、コンデンサＣ１と並列に接続される。ただし、負電位充電用コンデンサＣｒの両極板には、負電位充電用コンデンサＣｒの接続方向を反転可能とするために、一対のｃ接点リレー１２１、１２２が接続されている。

具体的には、負電位充電用コンデンサＣｒの第１極板には、ｃ接点リレー１２１の接点ｃが接続され、負電位充電用コンデンサＣｒの第２極板には、ｃ接点リレー１２２の接点ｃが接続されている。ｃ接点リレー１２１、１２２は、例えば、高耐圧−小信号のメカニカルリレーやリードリレーで構成することができる。

本図に示すように、ｃ接点リレー１２１の接点ａとｃ接点リレー１２２の接点ｂとがコンデンサＣ１の第２極板に接続している。また、ｃ接点リレー１２１の接点ｂとｃ接点リレー１２２の接点ａとがダイオードＤ３のアノードに接続している。ダイオードＤ３のカソードはダイオードＤ０のアノードに接続している。すなわち、ｃ接点リレー１２１の接点ｂとｃ接点リレー１２２の接点ａは、順方向のダイオードＤ３、ダイオードＤ０を介してコンデンサＣ１の第１極板に接続している。

負電位充電用コンデンサＣｒ、ダイオードＤ３、ｃ接点リレー１２１、ｃ接点リレー１２２で、負電位充電回路１３０を構成している。負電位充電用コンデンサＣｒが極性を有する場合には、ｃ接点リレー１２２の接点ｃと接続する第２極板側を正極とする。

後述するように、ｃ接点リレー１２１とｃ接点リレー１２２とは連動させて切り換えを行なうため、ｃ接点リレー１２１とｃ接点リレー１２２とを１つの制御で同時に切り換わるツインリレー１２０として構成することが好ましい。以下では、ツインリレーとして構成した場合を例に説明する。ｃ接点リレー１２１、１２２、ツインリレー１２０とも、光ＭＯＳ−ＦＥＴに比して非常に安価である。

制御装置１１０は、マイクロコンピュータ等で構成され、あらかじめ組み込まれたプログラムを実行することにより、地絡検出装置１００における各種動作を制御する。具体的には、スイッチＳ１〜Ｓ４、ツインリレー１２０を個別に制御して計測経路を切り替えるとともに、コンデンサＣ１、負電位充電用コンデンサＣｒの充電および放電を制御する。

また、制御装置１１０は、抵抗Ｒ３に生じるアナログ電圧レベルをＡ／Ｄポートから入力する。制御装置１１０は、例えば、０Ｖ〜５Ｖの正の所定範囲電圧を測定対象としており、測定値に基づいて所定の演算を行なって絶縁抵抗ＲＬを算出する。制御装置１１０の測定データや地絡が検出された場合の警報等は、外部制御装置に出力される。

上記構成の地絡検出装置１００の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。地絡検出装置１００は、例えば、Ｖ０計測期間（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）、Ｖｃｎ計測期間（Ｓ１０４〜Ｓ１０８）、Ｖ０計測期間（Ｓ１０９〜Ｓ１１１）、Ｖｃｐ計測期間（Ｓ１１２〜Ｓ１１４）を１サイクルとして計測動作を繰り返す。なお、ツインリレー１２０を構成するｃ接点リレー１２１、１２２は、通常時においてｂ接点側に切り替えられている。

Ｖ０計測期間では、バッテリＢ電圧に相当する電圧Ｖ０を計測する。このため、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオンにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオフにして電圧Ｖ０の充電を行なう（Ｓ１０１）。このとき、コンデンサＣ１は順極性で充電され、負電位充電用コンデンサＣｒはダイオードＤ３の作用により充電されないため、図３に示すように、バッテリＢ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ０、コンデンサＣ１が充電経路となる。

その後、図４に示すように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶ０の計測を行なう（Ｓ１０２）。そして、同じ回路で、次の計測のためにコンデンサＣ１の放電を行なう（Ｓ１０３）。

Ｖｃｎ計測期間では、負極側絶縁抵抗ＲＬｎの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチＳ１、スイッチＳ４をオンにし、スイッチＳ２、スイッチＳ３をオフにして電圧Ｖｃｎの充電を行なう（Ｓ１０４）。

昇圧器５２０が昇圧動作を行なっている場合、コンデンサＣ１の第２極板には、昇圧された電圧を正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとで分圧した電圧が印加される。この電圧が、バッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きくなると、電流の回り込みが発生する。

電流の回り込みが発生していない場合には、コンデンサＣ１は順極性で充電され、負電位充電用コンデンサＣｒはダイオードＤ３の作用により充電されないため、図５に示すように、バッテリＢ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ０、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ４、負極側絶縁抵抗ＲＬｎが計測経路となる。

電流の回り込みが発生している場合には、ダイオードＤ０の作用によりコンデンサＣ１は充電されない。一方、ダイオードＤ３に順方向で電流が流れるため、負電位充電用コンデンサＣｒは順極性で充電される。このため、図６に示すように、バッテリＢ、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ０、負電位充電用コンデンサＣｒ、抵抗Ｒ４、負極側絶縁抵抗ＲＬｎが計測経路となる。

その後、図４に示したように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶｃｎの計測を行なう（Ｓ１０５）。電流の回り込みが発生していない場合には、コンデンサＣ１が順極性で充電されているため、Ｖｃｎ＞０となる（Ｓ１０６：Ｎｏ）。この場合は、このときの測定値をＶｃｎとすればよい。そして、同じ回路で放電する（Ｓ１０８）。

一方、電流の回り込みが発生している場合には、コンデンサＣ１は充電されず、負電位充電用コンデンサＣｒは順極性で充電される。しかしながら、負電位充電用コンデンサＣｒの電圧はダイオードＤ３、ダイオードＤ０の作用により測定されない。このため、Ｖｃｎ＝０となる（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）。ただし、ノイズ等の影響を考慮して、例えば、数１０ｍＶ以下であれば０とみなすものとする。

この場合は、図７に示すように、ツインリレー１２０を構成するｃ接点リレー１２１、１２２を接点ａに切り替えてＶｃｎ負電位計測を行なう（Ｓ１０７）。Ｖｃｎ負電位計測では、負電位充電用コンデンサＣｒの第２極板（正極）とコンデンサＣ１の第１極（正極）とがダイオードＤ３、ダイオードＤ０を介して接続されるため、負電位充電用コンデンサＣｒに充電されていた電荷が、コンデンサＣ１と負電位充電用コンデンサＣｒとに分散して生じた電圧Ｖｍが制御装置１１０で測定されることになる。

コンデンサＣ１の容量をｃ１、負電位充電用コンデンサＣｒの容量をｃｒとすると、制御装置１１０は、−Ｖｍ×（ｃ１＋ｃｒ）／ｃｒをＶｃｎとすればよい。ｃ１＝ｃｒであれば、Ｖｃｎ＝−２Ｖｍとなる。そして、図７に示した回路で放電する（Ｓ１０８）。放電後は、ツインリレー１２０を構成するｃ接点リレー１２１、１２２を接点ｂに戻す。

Ｖ０計測期間（Ｓ１０９〜Ｓ１１１）は、Ｖ０計測期間（Ｓ１０１〜Ｓ１１０３）と同様である。

Ｖｃｐ計測期間では、正極側絶縁抵抗ＲＬｐの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチＳ２、スイッチＳ３をオンにし、スイッチＳ１、スイッチＳ４をオフにしてＶｃｐの充電を行なう（Ｓ１１２）。このとき、コンデンサＣ１は順極性で充電され、負電位充電用コンデンサＣｒはダイオードＤ３、ダイオードＤ１の作用により充電されないため、図８に示すように、バッテリＢ、正極絶縁抵抗ＲＬｐ、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１が充電経路となる。

その後、図４に示したように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶｃｐの計測を行なう（Ｓ１１３）。そして、同じ回路で次の計測サイクルのためにコンデンサＣ１の放電を行なう（Ｓ１１４）。

制御装置１１０は、上述の計測期間で得られたＶ０、Ｖｃｎ、Ｖｃｐから算出される（Ｖｃｐ＋Ｖｃｎ）／Ｖ０に基づいて、あらかじめ作成されたテーブルデータを参照して絶縁抵抗ＲＬを算出する。そして、絶縁抵抗ＲＬが所定の判定基準レベル以下となった場合に、地絡が発生しているものとして判定し、外部制御装置に警報を出力する。

以上説明したように、本実施形態の地絡検出装置１００は、負電位充電用コンデンサＣｒをコンデンサＣ１と並列に設け、安価なｃ接点リレー１２１、１２２あるいはツインリレー１２０を用いて負電位充電用コンデンサＣｒの接続方向が反転する経路を構成している。このため、昇圧による電流の回り込みが生じた場合であっても充電電圧の測定を安価に可能としている。

ところで、図３〜図８に示したように、各計測期間の経路では、スイッチＳ１とスイッチＳ３とが同時にオンになることは無く、スイッチＳ２とスイッチＳ４とが同時にオンになることは無い。

このため、図９に示すように、スイッチＳ１とスイッチＳ３とをｃ接点リレー１３１で構成し、スイッチＳ２とスイッチＳ４とをｃ接点リレー１３２で構成するようにしてもよい。ｃ接点リレー１３１、１３２は、いずれも接点ｃがコンデンサＣ１側に配置されるように接続する。

ｃ接点リレー１３１、１３２は、例えば、高耐圧−小信号のメカニカルリレーやリードリレーで構成することができる。これにより、コスト高を招く光ＭＯＳ−ＦＥＴを４つ省くことができるため、地絡検出装置１００を一層安価に構成することができる。

１００地絡検出装置
１１０制御装置
１２０ツインリレー
１２１ｃ接点リレー
１２２ｃ接点リレー
１３０負電位充電回路
１３１ｃ接点リレー
１３２ｃ接点リレー
５２０昇圧器
５４０負荷

Claims

昇圧回路を介して負荷に電源を供給する非接地のバッテリと接続し、前記バッテリが設けられた系の絶縁抵抗を算出して地絡を検出する地絡検出装置であって、
フライングキャパシタとして動作する第１コンデンサと、
前記第１コンデンサと直列に接続された第１ダイオードと、
前記バッテリ、前記第１ダイオード、前記第１コンデンサを含んだＶ０充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ負側と接地との絶縁抵抗である負側絶縁抵抗、前記第１ダイオード、前記第１コンデンサを含んだＶｃｎ充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ正側と接地との絶縁抵抗である正側絶縁抵抗、前記第１コンデンサを含んだＶｃｐ充電経路と、前記第１コンデンサの充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、
前記第１ダイオードと前記第１コンデンサの直列回路に並列に接続された負電位充電回路と、を備え、
前記負電位充電回路は、
フライングキャパシタとして動作する第２コンデンサと、
連動して動作し、前記第２コンデンサの接続方向を反転可能とする一対のｃ接点リレーと、
前記いずれかのｃ接点リレーを介して前記第２コンデンサと直列に接続される第２ダイオードとを備えることを特徴とする地絡検出装置。
前記Ｖｃｎ充電経路での前記第１コンデンサの充電電圧測定値が０とみなせる場合に、前記一対のｃ接点リレーを切り換えて前記第１コンデンサと前記第２コンデンサの合成容量の充電電圧を測定することを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。
前記第１ダイオードは、前記Ｖ０充電経路において、前記第１コンデンサが充電される向きに接続され、
前記第２ダイオードは、前記Ｖ０充電経路において、前記第２コンデンサが充電されない向きに接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の地絡検出装置。
前記第１コンデンサおよび前記第２コンデンサが極性を有するコンデンサで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の地絡検出装置。
前記一対のｃ接点リレーは、それぞれの接点ｃが前記第２コンデンサ側に接続され、互いの接点ａと接点ｂとが接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の地絡検出装置。
前記一対のｃ接点リレーをツインリレーで構成したことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の地絡検出装置。
前記スイッチ群を２つのｃ接点リレーで構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の地絡検出装置。