JP5518138B2 - 非接地回路の地絡検知装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両等に搭載された非接地回路の地絡を検知する地絡検知装置に関する。
高電圧を出力する直流電源を備えた電動車両（バッテリー駆動車両、ハイブリッド車両、燃料電池車両等）においては、直流電源及び直流電源と接続される回路を、車体の接地電位部から絶縁した非接地回路として配置するのが一般的である。
そして、このようにして電動車両に配置された非接地回路と車体の接地電位部との絶縁性が低下した地絡（非接地回路と車両の接地電位部間の抵抗が０Ω近くまで低下した状態）を検知するための種々の構成が、従来より提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
特開平８−２２６９５０号公報 特許第２９３３４９０号公報 特開２００９−１５０７７９号公報 特許第３５９０６７９号公報
特許文献１〜３に記載された構成では、非接地回路の電源電圧を検出することができないため、地絡検出部とは別に電圧検出部を用意する必要がある。そのため、地絡検知と電源電圧の検出を行う構成としたときに、地絡検知装置が大型化するという不都合がある。
また、特許文献４に記載された構成は、電源電圧を分圧して中間の電位に基準電源の出力電圧を印加し、基準電源から地絡抵抗に流れる電流に基づいて地絡を検知している。そして、この構成では、基準電源の出力電圧と同じ電位に地絡したときには電流が流れないため、地絡を検知することができないという不都合がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、小型化を図り得る構成により、非接地回路の地絡検知と非接地回路の電源電圧の検出を同時に行うことができると共に、地絡電位によらずに地絡を検知することができる地絡検知装置を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、
直流電源を有し、車体の接地電位部から電気的に絶縁して車両に配置された非接地回路の地絡を検知する非接地回路の地絡検知装置に関する。
そして、本発明の非接地回路の地絡検知装置は、
所定の検知用周波数で出力電圧が変化する検知用信号を出力する検知用信号発信器と、
コンデンサと抵抗を並列接続した第１中継回路を介して前記直流電源の正側出力部と接続され、該第１中継回路を介して前記検知用信号を該正側出力部に重畳すると共に、該第１中継回路を介して入力される電圧に基づいて、正側出力部の電圧に応じた電圧を出力する第１増幅器と、
コンデンサと抵抗を並列接続した第２中継回路を介して前記直流電源の負側出力部と接続され、該第２中継回路を介して前記検知用信号を該負側出力部に重畳すると共に、該第２中継回路を介して入力される電圧に基づいて、負側出力部の電圧に応じた電圧を出力する第２増幅器と、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器により、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部に前記検知用信号が重畳されているときに、該正側出力部の電圧と該負側出力部の電圧の変動幅に基づいて前記非接地回路の地絡を検知する地絡検知部と、
前記第１増幅器と前記第２増幅器の出力電圧の差に基づいて、前記直流電源の出力電圧を検出する第１電源電圧検出部とを備えたことを特徴とする（第１発明）。
第１発明によれば、前記第１増幅器及び前記第２増幅器により前記直流電源の正側出力部及び負側出力部に前記検知用信号を重畳して、前記地絡検知部により前記非接地回路の地絡を検知しているときに、前記第１電源電圧検出部により、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力電圧の差に基づいて、前記直流電源の出力電圧を検出することができる。そのため、前記直流電源の出力電圧を検出するために必要となる専用部品の増加を抑えて、地絡検知装置を小型化することができる。さらに、第１発明では、地絡検知に際して直流電圧の印加は行わないため、上記特許文献４に記載された構成のように、地絡電位により地絡の検知が不能となることがない。
また、第１発明において、
前記第１中継回路と前記第２中継回路は、コンデンサと抵抗を並列接続した単位中継回路を、複数個直列に接続して構成されていることを特徴とする（第２発明）。
第２発明によれば、前記第１中継回路と前記第２中継回路を、前記単位中継回路を複数個直列に接続して構成することにより、各単位中継回路を構成するコンデンサとして、耐圧が低いコンデンサを用いて、トータルの容量を大きくすることができる。そのため、例えば、低耐圧で高容量の小型のセラミックコンデンサを用いて、前記地絡検知装置を小型化することができる。また、直列接続する前記単位中継回路の個数を増減することにより、前記第１中継回路と前記第２中継回路による前記直流電源の出力電圧の分圧レベルを、容易に設定することができる。
また、第１発明又は第２発明において、
前記直流電源の正側出力部の電圧と負側出力部の電圧との差に基づいて、前記直流電源の出力電圧を検出する第２電源電圧検出部と、
前記第１電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧と、前記第２電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧とを比較することによって、前記地絡検知装置の故障を検知する故障検知部とを備えたことを特徴とする（第３発明）。
第３発明によれば、前記第１増幅器と前記第２増幅器の一方又は両方が故障すると、前記第１電源電圧検出部により検出される前記直流電源の出力電圧が異常になり、前記第２電源電圧検出部により検出される前記直流電源の出力電圧と異なる状態となる。そのため、前記故障検知部は、前記第１電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧と、前記第２電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧とを比較することによって、前記地絡検知装置の故障を検知することができる。
また、第１発明から第３発明のうちのいずれかにおいて、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力電圧に基づいて、前記非接地回路の地絡箇所を特定する地絡箇所特定部を備えたことを特徴とする（第４発明）。
第４発明によれば、前記直流電源の正側出力部が地絡したときは、前記検知用信号の重畳に応じた前記第１増幅器の出力電圧の変動幅が減少し、また、前記直流電源の負側出力部が地絡したときには、前記検知用信号の重畳に応じた前記第２増幅器の出力電圧の変動幅が減少する。そのため、前記地絡箇所特定部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力電圧に基づいて、前記非接地回路の地絡箇所を特定することができる。
また、第１発明から第４発明のうちのいずれかにおいて、
前記第１増幅器から前記直流電源の正側出力部に前記検知用信号を重畳して、前記第２増幅器から前記直流電源の負側出力部に直流電圧を重畳した状態、又は、前記第２増幅器から前記直流電源の負側出力部への前記検知用信号を重畳して、前記第１増幅器から前記直流電源の正側出力部に直流電圧を重畳する状態として、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の電圧の変動幅を測定し、該変動幅に基づいて地絡参照電圧を決定する地絡参照電圧決定部を備え、
前記地絡検知部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器により、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部に前記検知用信号が重畳されているときに、該正側出力部の電圧変動幅と該負側出力部の電圧変動幅に応じた測定電圧と前記地絡参照電圧とを比較して、前記非接地回路の地絡の有無を検知することを特徴とする（第５発明）。
第５発明によれば、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の一方のみから前記検知用信号を重畳し、他方からは直流電圧を重畳する状態とすることにより、前記直流電源の正側出力部又は負側出力部が短絡したときと同じ状態にすることができる。そして、この状態での前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の電圧の変動幅は、前記直流電源の正側出力部又は負側出力部が短絡しているときと同様のレベルとなる。そのため、前記地絡判定閾値決定部は、この状態での前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の電圧変動幅に基づいて、前記直流電源に接続されたＹコンデンサ等の影響を低減した適切な前記地絡参照電圧を決定することができる。そして、前記地絡検知部は、前記地絡参照電圧を用いて、前記非接地回路の地絡の有無を容易に検知することができる。
また、第１発明から第５発明のうちのいずれかにおいて、
前記直流電源の出力電圧に重畳している信号のうち、前記検知用周波数を含む所定周波数帯域内の周波数を有する信号のみを通過させて、前記地絡検知部に入力するバンドパスフィルタを備え、
前記地絡検知部は、前記バンドパスフィルタの出力電圧から前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の変動幅を測定することを特徴とする（第６発明）。
第６発明によれば、前記直流電源の出力電圧に重畳する高周波のノイズ信号を前記バンドパスフィルタによりカットして、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の変動幅を精度良く測定することができる。
また、第６発明において、
前記検知用信号の周波数を変更しつつ、前記バンドパスフィルタから前記地絡検知部に入力される電圧の振幅を測定することによって、前記バンドパスフィルタから前記地絡検知部に出力される電圧の振幅が前記所定周波数帯域の中間部で最大となる周波数を、前記検知用周波数として決定する検知用周波数決定部を備えたことを特徴とする（第７発明）。
第７発明によれば、前記バンドパスフィルタにおける前記所定周波数帯域は、前記バンドパスフィルタを構成する部品（抵抗、コンデンサ等）の実績値に応じて変化する。そこで、前記検知用周波数決定部による処理を実行して、前記バンドパスフィルタの前記周波数帯域の中間部に前記検知用周波数を合わせ込むことにより、前記バンドパスによる効果を高めることができる。
また、本発明の車両は、第１発明から第７発明のうちのいずれかに記載された非接地回路の地絡検知装置を備えたことを特徴とする（第８発明）。
第８発明によれば、前記車両における前記非接地回路の地絡検知と前記直流電源の出力電圧の検出を、小型化した前記地絡検知装置により行うことができる。
非接地回路の地絡検知装置の構成図。 反転アンプの構成図。 地絡信号検出回路及び第１電源電圧検出回路の構成図。 地絡箇所検知回路の構成図。 第１中継回路及び第２中継回路の他の実施形態の説明図。 コントローラによるキャリブレーション処理のフローチャート。 コントローラによる通常の短絡検知処理のフローチャート。 地絡検知装置がコンタクタを介さずに非接地回路に接続された構成の説明図。
本発明の非接地回路の地絡検知装置の実施形態の一例について、図１〜図７を参照して説明する。
図１を参照して、本実施形態の非接地回路の地絡検知装置１０は、電動車両１（バッテリー駆動車両、ハイブリッド車両、燃料電池車両等、本発明の車両に相当する）に搭載され、電動車両１に備えられた非接地回路７０の地絡の有無を検知するものである。
非接地回路７０は、リチウムイオン電池７１（本発明の直流電源に相当する）と、リチウムイオン電池７１とコンタクタ７２を介して接続されたインバータ７３とを備えている。インバータ７３は、電動車両１の駆動用電動機（図示しない）に接続されており、リチウムイオン電池７１の出力電力から３相駆動電圧を生成して、駆動用電動機に出力する。
リチウムイオン電池７１の出電圧は例えば３００Ｖと高圧であり、リチウムイオン電池７１及びリチウムイオン電池７１と接続される回路からなる非接地回路７０は、電動車両１の車体の接地電位部（ボディアース）から電気的に絶縁されて配置されている。
地絡検知装置１０は、リチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬ及び負側出力部ＭＬと接続されて、正側出力部ＰＬ及び負側出力部ＭＬの地絡の有無を検知する。地絡検知装置１０は、正側出力部ＰＬと抵抗２０及び第１中継回路２１を介して接続された反転アンプ２５（本発明の第１増幅器に相当する）、負側出力部ＭＬと抵抗３０及び第２中継回路３１を介して接続された反転アンプ３５（本発明の第２増幅器に相当する）、正側出力部ＰＬと抵抗４０を介して接続された反転アンプ４１、負側出力部ＭＬと抵抗４２を介して接続された反転アンプ４３、及び検知用信号発信器５０を備えている。抵抗２０，３０，４０，４２は、例えば数１００ｋΩ〜数１０ＭΩ程度の高抵抗である。
第１中継回路２１は、抵抗とコンデンサを並列に接続した単位中継回路２１ａ，２１ｂを直列接続して構成され、正側出力部ＰＬの電圧を抵抗２０と第１中継回路２１の抵抗と反転アンプ２５の内部抵抗（図２（ｂ）の抵抗１１１）とにより分圧して、反転アンプ２５に入力すると共に、検知用信号発信器５０から出力される検知用信号Ｓ_sigを、単位中継回路２１ａ，２１ｂのコンデンサを介して正側出力部ＰＬに重畳する。
同様に、第２中継回路３１は、抵抗とコンデンサを並列に接続した単位中継回路３１ａ，３１ｂを直列接続して構成され、負側出力部ＭＬの電圧を抵抗３０と第２中継回路３１の抵抗と反転アンプ３５の内部抵抗（図２（ｂ）の抵抗１１１）とにより分圧して、反転アンプ３５に入力すると共に、検知用信号発信器５０から出力される検知用信号Ｓ_sigを、単位中継回路３１ａ，３１ｂのコンデンサを介して負側出力部ＭＬに重畳する。
ここで、反転アンプ４１，４３は、図２（ａ）に示したように、オペアンプ１００の負入力端子と出力端子間を抵抗１０１を介して接続すると共に、オフセット電圧Ｖofを入力して構成されている。オフセット電圧Ｖofは、例えば、オペアンプ１００の電源電圧Ｖd＝５Ｖに対してＶb＝２．５Ｖに設定される。
また、反転アンプ２５，３５は、図２（ｂ）に示したように、オペアンプ１１０の負入力端子と出力端子間を抵抗１１１を介して接続すると共に、オフセット電圧Ｖofに検知用信号発信器５０からの検知用信号Ｓ_sigを重畳して入力して構成されている。この構成により、オペアンプ１１０の正入力端子には、Ｖofを中心として電圧が周期的に変化する検知用信号Ｓ_sigが重畳される。検知用信号Ｓ_sigとしては、矩形波、正弦波等を用いることができる。
そして、反転アンプ２５においては、第１中継回路２１を介してリチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬに検知用信号Ｓ_sigが重畳され、反転アンプ３５においては、第２中継回路３１を介してリチウムイオン電池７１の負側出力部ＭＬに検知用信号Ｓ_sigが重畳される。
さらに、地絡検知装置１０は、反転アンプ２５の出力電圧Ｖp1と反転アンプ３５の出力電圧Ｖm1とを加算して、地絡箇所を検知するための地絡箇所検知信号Ｓp_sを出力する地絡箇所検知回路５１、反転アンプ２５の出力電圧Ｖp1と反転アンプ３５の出力電圧Ｖm1との差を求めて、リチウムイオン電池７１の出力電圧を検出するための第１電源電圧検出信号Ｖd1_sを出力する第１電源電圧検出回路５２、反転アンプ４１の出力電圧Ｖp2と反転アンプ４３の出力電圧Ｖm2を加算して、地絡の有無を判断するための地絡検知信号Ｓt_sを出力する地絡信号検知回路５３、反転アンプ４１の出力電圧Ｖp2と反転アンプ４３の出力電圧Ｖm2との差分を求めて、リチウムイオン電池７１の出力電圧を検出するための第２電源電圧検出信号Ｖd2_sを出力する第２電源電圧検出回路５４、及び、地絡検知装置１０における各種処理を実行するコントローラ６０とを備えている。
ここで、地絡信号検知回路５３は、図３（ａ）に示したように、オペアンプ１２０の負入力端子と出力端子間に抵抗１２１とコンデンサ１２２を並列に接続して、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Bund Pass Filter）の機能を持たせると共に、オペアンプ１２０の負入力端子にコンデンサ１２３（カップリングコンデンサ）を介して抵抗１２４，１２５を接続し、反転アンプ４１の出力電圧Ｖp2と反転アンプ４３の出力電圧Ｖm2を加算する構成となっている。また、オペアンプ１２０の正入力端子にはオフセット電圧Ｖofが入力されている。
この構成により、リチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬに重畳した信号と負側出力部ＭＬに重畳した信号が加算された成分のみがコンデンサ１２２を介してオペアンプ１２０に入力され、この成分のうちバンドパスフィルタの透過周波数帯域内の信号のみが、地絡検知信号Ｓt_sとしてオペアンプ１２０から出力される。
また、第１電源電圧検出回路５２は、図３（ｂ）に示したように、オペアンプ１３０の負入力端子と出力端子間を抵抗１３１を介して接続すると共に、反転アンプ２５の出力電圧Ｖp1を抵抗１３２を介して負入力端子に入力する構成となっている。また、オペアンプ１３０の正入力端子を抵抗１３４を介して接地電位部に接続すると共に、反転アンプ３５の出力電圧Ｖm1を抵抗１３３を介して正入力端子に入力する構成となっている。
この構成により、反転アンプ２５の出力電圧Ｖp1と反転アンプ３５の出力電圧Ｖm1の差分が、第１電源電圧検出信号Ｖd1_sとしてオペアンプ１３０から出力される。
また、地絡箇所検知回路５１は、図４に示したように、オペアンプ１４０の負入力端子と出力端子間を抵抗１４１を介して接続すると共に、反転アンプ２５の出力電圧Ｖp1を抵抗１４２を介して負入力端子に入力すると共に、反転アンプ３５の出力電圧Ｖm1を抵抗１４３を介して負入力端子に入力した構成となっている。
さらに、地絡箇所検知回路５１は、オペアンプ１４０の正入力端子にオフセット電圧Ｖofを加えた検知用信号Ｓ_sigを抵抗１４４を介して入力すると共に、オフセット電圧Ｖofを抵抗１４７を介して正入力端子に入力する構成となっている。
この構成により、地絡箇所検知回路５１は、地絡箇所（正側出力部ＰＬ又は負側出力部ＭＬ）に応じて振幅が変化する地絡箇所検知信号Ｓp_sを出力する。
次に、コントローラ６０は、図示しないＣＰＵ、メモリ等により構成され、メモリに保持された地絡検知装置１０の制御用プログラムを実行することによって、検知用周波数決定部６１、地絡参照電圧決定部６２、地絡箇所特定部６３、地絡検知部６４、故障検知部６５、及び電源電圧検出部６６として機能する。
コントローラ６０には、地絡箇所検知回路５１からの地絡箇所検知信号Ｓp_s、第１電源電圧検出回路５２からの第１電源電圧検出信号Ｖd1_s、地絡信号検知回路５３からの地絡検知信号Ｓt_s、及び第２電源電圧検出回路５４からの第２電源電圧検出信号Ｖd2_sが入力される。また、コントローラ６０から検知用信号発信器５０に出力される周波数指示信号ｆ_cmdにより、検知用信号Ｓ_sigの周波数が変更される。
なお、第１電源電圧検出回路５２と、電源電圧検出部６６が第１電源電圧検出信号Ｖd1_sに基づいてリチウムイオン電池７１の出力電圧を検出する構成とにより、本発明の第１電源電圧検出部が構成される。また、第２電源電圧検出回路５４と、電源電圧検出部６６が第２電源電圧検出信号Ｖd2_sに基づいてリチウムイオン電池７１の出力電圧を検出する構成とにより、本発明の第２電源電圧検出部が構成される。
また、本実施形態では、図１に示したように、第１中継回路２１を二つの単位中継回路２１ａ，２１ｂを直列接続して構成し、また、第２中継回路３１を二つの単位中継回路３１ａ，３１ｂを直列して構成したが、図５（ａ）に示したように、３以上の単位中継回路１５０を直列接続して、第１中継回路２１及び第２中継回路３１を構成してもよい。
図５（ａ）に示した構成によれば、接続する単位中継回路１５０の個数を増やすことにより、各単位中継回路１５０にかかる電圧を下げることができる。そのため、単位中継回路１５０を耐圧が低く高容量のコンデンサを用いて構成しつつ、トータルとして第１中継回路２１及び第２中継回路３１の容量を増やすことができる。さらに、図５（ｂ）に示したように、単位中継回路１５１を、複数のコンデンサ（図５（ｂ）では２個）と直列接続して抵抗と並列接続した構成としてもよい。
次に、図６〜図７に示したフローチャートに従って、コントローラ６０による非接地回路７０の地絡検知処理について説明する。
図６のＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ７は、電動車両１の電源がＯＮして、コンタクタ７２（図１参照）がＯＮ（導通状態）されたときに実行されるキャリブレーション処理である。
ＳＴＥＰ１は、故障検知部６５による処理である。故障検知部６５は、電源電圧検出部６６によって、第１電源電圧検出信号Ｖd1_sから認識されるリチウムイオン電池７１の出力電圧Ｖd1と、第２電源電圧検出信号Ｖd2_sから認識されるリチウムイオン電池７１の出力電圧Ｖd2との差が、所定の異常検出閾値Ｅr_th以上（Ｅr_th≦｜Ｖd1−Ｖd2｜）であるか否かを判断する。
そして、地絡検知装置１０の異常が生じていなければほぼ同じになるはずであるＶd1とＶd2との差が、異常検出閾値Ｅr_th以上になったときに、ＳＴＥＰ２０に分岐し、故障検知部６５は、図示しない表示器に異常表示をすると共に、図示しないスピーカから異常報知音声を出力して処理を終了する。
一方、Ｖd1とＶd2との差が異常検出閾値Ｅr_thよりも少なかったときは、ＳＴＥＰ２に進む。ＳＴＥＰ２は検知用周波数決定部６１による処理である。検知用周波数決定部６１は、地絡信号検知回路５３のバンドパスフィルタの（図３（ａ）参照）の通過周波数帯域（本発明の所定周波数帯域に相当する）の設計値ｆ1〜ｆ2の範囲で、検知用信号Ｓ_sigの周波数を掃引し、地絡信号検知回路５３から出力される地絡検知信号Ｓt_sが最大となる周波数を探索する。
そして、検知用周波数決定部６１は、地絡検知信号Ｓt_sが最大となる周波数を検知用周波数ｆ_ckに決定する。このように、検知用信号Ｓ_sigの周波数を掃引して検知用周波数ｆ_ckを決定することにより、地絡信号検知回路５３のバンドパスフィルタの通過周波数帯域の中間の周波数を検知用周波数ｆ_ckに決定することができるため、バンドパスフィルタによる検知用信号Ｓ_sig以外の信号除去の効果を高めることができる。
続くＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ３は、地絡参照電圧決定部６２による処理である。地絡参照電圧決定部６２は、ＳＴＥＰ２で、周波数指示信号ｆ_cmdにより、検知用信号発信器５０から反転アンプ２５にのみ検知用信号が出力され、反転アンプ３５には直流電圧（例えばオフセット電圧Ｖof等）が出力される状態とする。
この状態では、リチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬにのみ検知用信号Ｓ_sigが重畳され、負側出力部ＭＬには検知用信号が重畳されない。そのため、地絡信号検知回路５３から出力される地絡検知信号Ｓt_sの振幅が、リチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬと負側出力部ＭＬの双方に検知用信号Ｓ_sigが重畳されている場合の半分になる。
そこで、地絡参照電圧決定部６２はＳＴＥＰ３で、この状態で地絡信号検知回路５３から出力される地絡検知信号Ｓt_sの振幅を、地絡参照電圧Ｖaとして取得する。これにより、リチウムイオン電池７１の正側出力部ＰＬと地絡電位間に接続されたＹコンデンサ７５（図１参照）、及びリチウムイオン電池７１の負側出力部ＭＬと地絡電位間に接続されたＹコンデンサ７４参照）に流れ込む電流による影響を含めて、地絡参照電圧Ｖaを取得することができる。
なお、リチウムイオン電池７１の負側出力部ＭＬにのみ検知用信号Ｓ_sigが重畳され、正側出力部ＰＬには検知用信号Ｓ_sigが重畳されない状態として、地絡参照電圧Ｖaを取得するようにしてもよい。
次のＳＴＥＰ４〜ＳＴＥＰ６は、地絡検知部６４による処理である。地絡検知部６４は、ＳＴＥＰ４で、周波数指示信号ｆ_cmdにより、検知用信号発信器５０から、反転アンプ２５，３５の双方に検知用周波数ｆ_ckの検知用信号Ｓ_sigを入力する。なお、地絡信号検知回路５３と地絡検知部６４とにより、本発明の地絡検知部が構成されている。
続くＳＴＥＰ５で、地絡検知部６４は、地絡信号検知回路５３から出力される地絡検知信号Ｓt_sを、測定電圧Ｖbとして取得する。そして、次のＳＴＥＰ６で、地絡検知部６４は、測定電圧Ｖbと地絡参照電圧Ｖaを比較し、測定電圧Ｖbの振幅（正側出力部ＰＬの電圧の変動幅と負側出力部ＭＬの変動幅に応じたものとなる）が、地絡参照電圧Ｖaに対してある一定の比率以下であるときに、地絡有りと判断する。
地絡検知部６４は、地絡有りと判断したときは、次のＳＴＥＰ７でＳＴＥＰ３０に分岐し、地絡検知部６４は、地絡報知（表示器への地絡発生表示、スピーカからの地絡発生音声の出力等）を行い、処理を終了する。一方、地絡無しと判断したときにはＳＴＥＰ７から図７のＳＴＥＰ８に進む。コントローラ６０は、電動車両１の電源がＯＮしているときに、ＳＴＥＰ８〜ＳＴＥＰ１２の通常の短絡検知の処理を繰り返し実行する。
ＳＴＥＰ８は、故障検知部６５による処理である。故障検知部６５は、図６のＳＴＥＰ１と同様に、電源電圧検出部６６によって、第１電源電圧検出信号Ｖd1_sから認識されるリチウムイオン電池７１の出力電圧Ｖd1と、第２電源電圧検出信号Ｖd2_sから認識されるリチウムイオン電池７１の出力電圧Ｖd2との差が、異常検出閾値Ｅr_th以上（Ｅr_th≦｜Ｖd1−Ｖd2｜）であるか否かを判断する。
そして、Ｖd1とＶd2との差が異常検出閾値Ｅr_th以上になったときに、ＳＴＥＰ４０に分岐し、故障検知部６５は、表示器に異常表示をすると共に、スピーカから異常報知音を出力して処理を終了する。
続くＳＴＥＰ９〜ＳＴＥＰ１２及びＳＴＥＰ１２から分岐するＳＴＥＰ５０は、地絡検知部６４による処理である。ＳＴＥＰ９で、周波数指示信号ｆ_cmdにより、検知用信号発信器５０から、反転アンプ２５，３５の双方に検知用周波数ｆ_ckの検知用信号Ｓ_sigを入力する。ＳＴＥＰ１０で、地絡検知部６４は、地絡信号検知回路５３から出力される地絡検知信号Ｓt_sを、測定電圧Ｖbとして取得する。そして、次のＳＴＥＰ１１で、地絡検知部６４は、測定電圧Ｖbと地絡参照電圧Ｖaを比較（振幅どうしの比較）し、測定電圧Ｖbが地絡参照電圧Ｖaに対してある一定の比率以下であるときに、地絡有りと判断する。
地絡検知部６４は、地絡有りと判断したときは、次のＳＴＥＰ１２でＳＴＥＰ５０に分岐し、地絡報知（表示器への地絡発生表示、スピーカからの地絡発生音声の出力等）を行い、処理を終了する。一方、地絡無しと判断したときにはＳＴＥＰ８に戻り、地絡検知部６４は、ＳＴＥＰ８以降の処理を再び実行する。
なお、本実施形態の地絡検知装置１０は、図１に示したように、電動車両１の電源がＯＦＦされているときは、非接地回路７０のコンタクタ７２によりリチウムイオン電池７１から遮断されている。そのため、電動車両１の電源がＯＦＦされているときに、リチウムイオン電池７１から地絡検知装置１０に電流が流れることはない。
それに対して、図８に示したように、地絡検知装置１０がコンタクタ７２を介さずに、リチウムイオン電池７１に直接接続されているときには、電動車両１の電源がＯＦＦされているときにも、リチウムイオン電池７１から地絡検知装置１０にリーク電流が流れる状態となる。そこで、このようなリーク電流を避けるために、スイッチ１６０（１箇所で切断する場合）、又はスイッチ１６１ａ，１６１ｂ（２箇所で切断する場合）を設けて、リチウムイオン電池７１と地絡検知装置１０との間の通電経路を遮断することが好ましい。
図８の変形態様として、スイッチ１６０に代えてリチウムイオン電池７１の負側出力部ＭＬと地絡検知装置１０の接続経路にスイッチ１６２を設けてもよく、スイッチ１６０，１６２を共に設けてもよい。また、スイッチ１６１ａ，１６１ｂに代えて、負側の接続経路にスイッチ１６３ａ，１６３ｂを設けてもよく、スイッチ１６１ａ，１６１ｂとスイッチ１６３ａ，１６３ｂを共に設けてもよい。
スイッチ１６０，１６１ａ，１６１ｂ，１６２，１６３ａ，１６３ｂとしては、リレー、ＭＯＳＦＥＴ、フォトモススイッチ等を使用することができる。
なお、本実施形態では、第２電源電圧検出回路５４を設けて、故障検知部６５により地絡検知装置１０の故障を検知する構成を備えたが、この構成を備えない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、地絡箇所検知回路５１を設けて、地絡箇所特定部６３により、地絡箇所を特定する構成を備えたが、この構成を備えない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、地絡参照電圧決定部６２により、地絡を検知するための地絡参照電圧を決定する構成を備えたが、この構成を備えない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、地絡信号検知回路５３にバンドパスフィルタを備えたが、バンドパスフィルタを備えない場合であっても本発明の効果を得ることができる。
また、本実施形態では、検知用周波数決定部６１により、検知用信号の周波数を掃引してバンドパスのフィルタの通過周波数帯域の中間部で、地絡信号検知回路５３の出力が最大となる周波数を検知用周波数に決定する処理を行ったが、この処理を行わずにバンドパスフィルタの設計値により検知用周波数を決定してもよい。
また、本実施形態では、電動車両１に搭載された非接地回路７０の地絡を検知する地絡検知装置１０を示したが、電動車両以外の車両、或いは車両以外の筐体に搭載された非接地回路の地絡を検知する地絡検知装置に対しても、本発明の適用が可能である。
１…電動車両、１０…地絡検知装置、２１…第１中継回路、２１ａ，２１ｂ…単位中継回路、３１…第２中継回路、３１ａ，３１ｂ…単位中継回路、２５，３５，４１，４３…反転アンプ、５０…検知用信号発信器、５１…地絡箇所検知回路、５２…第１電源電圧検出回路、５３…地絡信号検知回路、５４…第２電源電圧検出回路、６０…コントローラ、６１…検知用周波数決定部、６２…地絡参照電圧決定部、６３…地絡箇所特定部、６４…地絡検知部、６５…故障検知部、６６…電源電圧検出部６６、７０…非接地回路、７１…直流電源。

Claims (8)

  1. 直流電源を有し、車体の接地電位部から電気的に絶縁して車両に配置された非接地回路の地絡を検知する非接地回路の地絡検知装置であって、
    所定の検知用周波数で出力電圧が変化する検知用信号を出力する検知用信号発信器と、
    コンデンサと抵抗を並列接続した第１中継回路を介して前記直流電源の正側出力部と接続され、該第１中継回路を介して前記検知用信号を該正側出力部に重畳すると共に、該第１中継回路を介して入力される電圧に基づいて、正側出力部の電圧に応じた電圧を出力する第１増幅器と、
    コンデンサと抵抗を並列接続した第２中継回路を介して前記直流電源の負側出力部と接続され、該第２中継回路を介して前記検知用信号を該負側出力部に重畳すると共に、該第２中継回路を介して入力される電圧に基づいて、負側出力部の電圧に応じた電圧を出力する第２増幅器と、
    前記第１増幅器及び前記第２増幅器により、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部に前記検知用信号が重畳されているときに、該正側出力部の電圧と該負側出力部の電圧の変動幅に基づいて前記非接地回路の地絡を検知する地絡検知部と、
    前記第１増幅器と前記第２増幅器の出力電圧の差に基づいて、前記直流電源の出力電圧を検出する第１電源電圧検出部と
    を備えたことを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  2. 請求項１に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記第１中継回路と前記第２中継回路は、コンデンサと抵抗を並列接続した単位中継回路を、複数個直列に接続して構成されていることを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記直流電源の正側出力部の電圧と負側出力部の電圧との差に基づいて、前記直流電源の出力電圧を検出する第２電源電圧検出部と、
    前記第１電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧と、前記第２電源電圧検出部により検出された前記直流電源の出力電圧とを比較することによって、前記地絡検知装置の故障を検知する故障検知部と
    を備えたことを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  4. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記第１増幅器及び前記第２増幅器の出力電圧に基づいて、前記非接地回路の地絡箇所を特定する地絡箇所特定部を備えたことを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  5. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記第１増幅器から前記直流電源の正側出力部に前記検知用信号を重畳して、前記第２増幅器から前記直流電源の負側出力部に直流電圧を重畳した状態、又は、前記第２増幅器から前記直流電源の負側出力部への前記検知用信号を重畳して、前記第１増幅器から前記直流電源の正側出力部に直流電圧を重畳する状態として、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の電圧の変動幅を測定し、該変動幅に基づいて地絡参照電圧を決定する地絡参照電圧決定部を備え、
    前記地絡検知部は、前記第１増幅器及び前記第２増幅器により、前記直流電源の正側出力部及び負側出力部に前記検知用信号が重畳されているときに、該正側出力部の電圧変動幅と該負側出力部の電圧変動幅に応じた測定電圧と前記地絡参照電圧とを比較して、前記非接地回路の地絡の有無を検知することを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  6. 請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記直流電源の出力電圧に重畳している信号のうち、前記検知用周波数を含む所定周波数帯域内の周波数を有する信号のみを通過させて、前記地絡検知部に入力するバンドパスフィルタを備え、
    前記地絡検知部は、前記バンドパスフィルタの出力電圧から前記直流電源の正側出力部及び負側出力部の変動幅を測定することを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  7. 請求項６に記載の非接地回路の地絡検知装置において、
    前記検知用信号の周波数を変更しつつ、前記バンドパスフィルタから前記地絡検知部に入力される電圧の振幅を測定することによって、前記バンドパスフィルタから前記地絡検知部に出力される電圧の振幅が前記所定周波数帯域の中間部で最大となる周波数を、前記検知用周波数として決定する検知用周波数決定部を備えたことを特徴とする非接地回路の地絡検知装置。
  8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載された非接地回路の地絡検知装置を備えたことを特徴とする車両。
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