JP6563347B2 - 絶縁異常検知装置及び絶縁異常検知方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁異常検知装置及び絶縁異常検知方法に関する。

近年普及してきているハイブリッド自動車や電気自動車等の車両は、動力源であるモータ等へ電力を供給する電源を備える。電源は、複数の蓄電セルをスタックした組電池を含む。電源から出力された電圧は、ＳＭＲ（System Main Relay）等のスイッチを介して電源と接続された昇圧回路により昇圧されてモータへ供給される。

かかる構成のもと、例えば、電源の過充電を監視する機能を、電源と直列接続して充電されたキャパシタの充電電圧をもとに監視する二重監視により、電源の過充電を防止する技術がある。また、例えば、電源、フライングキャパシタ、車両絶縁抵抗及び車両ボディ接地を接続した状態で充電したフライングキャパシタの電圧をもとに、車両の絶縁異常検知を行う技術がある（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開２００２−２９１１６７号公報 特開２００７−０８５９０３号公報 特開２０１３−１７９７６０号公報

しかしながら、上記の従来技術では、絶縁抵抗異常の誤検知という問題がある。例えば、特許文献１では、複数のタイミングで読み出したフライングキャパシタの電圧から推定した電圧の減衰率をもとにフライングキャパシタの電圧を推定する。また、特許文献２では、フライングキャパシタを完全放電したときの電圧をオフセット値とし、フライングキャパシタの電圧から差し引く。また、特許文献３では、コンデンサが満充電に至るまでの過程の２つのタイミングで計測したコンデンサの電圧から、コンデンサの満充電の電圧を推定する。しかし、いずれも、車体の浮遊容量による充電電圧のばらつきに起因した、絶縁抵抗異常の誤検知という問題がある。

本願の開示の技術の一例は、例えば、絶縁抵抗の誤検知を防止することができる絶縁異常検知装置及び絶縁異常検知方法を提供することを目的とする。

本願の開示の技術の一例は、例えば、絶縁異常検知装置は、計測部、判定部を含む。計測部は、車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、車両のボディ接地のうち、電源、キャパシタ及びボディ接地を直列接続後、第１の時間だけ充電されたキャパシタの第１の電圧を取得する。また、計測部は、第１の時間よりも長い第２の時間だけ充電されたキャパシタの第２の電圧を計測する。判定部は、第２の電圧から第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、電圧差をもとに車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する。

本願の開示の技術の一例によれば、例えば、絶縁抵抗の誤検知を防止することができる。

図１は、実施形態１に係る車載システムの一例を示す図である。 図２は、実施形態１に係る浮遊容量データテーブルの一例を示す図である。 図３は、実施形態１に係る電圧検出回路の一例を示す図である。 図４Ａは、実施形態１に係る絶縁検知処理の一例を示すフローチャートである。 図４Ｂは、実施形態１に係る絶縁検知処理におけるＲｐ計測処理の一例を示すフローチャートである。 図４Ｃは、実施形態１に係る絶縁検知処理におけるＲｎ計測処理の一例を示すフローチャートである。 図４Ｄは、実施形態１に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施形態１に係る絶縁検知処理の一例を示すタイミングチャートである。 図６Ａは、従来技術に係る絶縁検知処理の概要の一例を示す図である。 図６Ｂは、実施形態１に係る絶縁検知処理の概要の一例を示す図である。 図７は、実施形態２に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。 図８は、実施形態３に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して本願に係る絶縁異常検知装置及び絶縁異常検知方法の実施形態の一例について説明する。なお、以下に示す実施形態は、開示の技術に係る構成及び処理について主に示し、その他の構成及び処理の説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、開示の技術を限定するものではない。そして、各実施形態及びその変形例は、矛盾しない範囲で適宜組み合わせてもよい。また、各実施形態において、同一の構成及び処理には同一の符号を付与し、既出の構成及び処理の説明は省略する。

［実施形態１］
（実施形態１に係る車載システムについて）
図１は、実施形態１に係る車載システムの一例を示す図である。車載システム１は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ：Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）、燃料電池自動車（ＦＣＶ：Fuel Cell Vehicle）等の車両に搭載されるシステムである。車載システム１は、車両の動力源であるモータへ電力を供給する電源の充放電を含む制御を行う。

車載システム１は、組電池２、ＳＭＲ（System Main Relay）３ａ及び３ｂ、モータ４、コンプレッサ５、電池ＥＣＵ１０、ＰＣＵ２０、エアコンＥＣＵ３０、ＭＧ＿ＥＣＵ（Motor Generator ＥＣＵ）４０、ＨＶ＿ＥＣＵ（Hybrid ＥＣＵ）５０を含む。モータ４、コンプレッサ５、ＰＣＵ２０、エアコンＥＣＵ３０、ＭＧ＿ＥＣＵ４０等の電装部品は、負荷回路の一例である。なお、ＰＣＵは、Power Control Unitの略である。また、ＥＣＵは、Electric Control Unitの略である。

組電池２は、図示しない車体と絶縁された電源（バッテリ）であり、直列に接続された複数、例えば２個の電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂを含んで構成される。電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂは、直列に接続された複数、例えば３個の電池セル２ａ、電池セル２ｂをそれぞれ含んで構成される。すなわち、組電池２は、高圧直流電源である。

なお、電池スタックの数、電池セルの数は、上記あるいは図示のものに限定されない。また、電池セルは、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池等を用いることができるが、これに限定されるものではない。

ＳＭＲ３ａは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０の制御によりオン及びオフされ、オンのときに、組電池２の最上位の電圧側とＰＣＵ２０とを接続する。また、ＳＭＲ３ｂは、ＨＶ＿ＥＣＵ５０の制御によりオン及びオフされ、オンのときに、組電池２の最低位の電圧側とＰＣＵ２０とを接続する。

（実施形態１に係る電池ＥＣＵについて）
電池ＥＣＵ１０は、組電池２の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。電池ＥＣＵ１０は、監視ＩＣ（Integrated Circuit）１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換部１３、制御部１４、電源ＩＣ１５を含む。電源ＩＣ１５は、監視ＩＣ１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３、制御部１４へ電力を供給する。

監視ＩＣ１１ａは、複数の電池セル２ａそれぞれと接続され、各電池セル２ａの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ａは、電池スタック２Ａの最上位の電圧側及び最低位の電圧側と接続され、電池スタック２Ａの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ｂは、複数の電池セル２ｂそれぞれと接続され、各電池セル２ｂの電圧を監視する。また、監視ＩＣ１１ｂは、電池スタック２Ｂの最上位の電圧側及び最低位の電圧側と接続され、電池スタック２Ｂの電圧を監視する。

なお、１つの電池セルに対してそれぞれ１つの監視ＩＣが設けられるとしてもよいし、組電池２に対して１つの監視ＩＣが設けられるとしてもよい。１つの電池セルに対してそれぞれ１つの監視ＩＣが設けられる場合には、制御部１４は、各監視ＩＣが監視する各電池スタックの電圧の合計を、組電池２の総電圧として用いる。また、組電池２に対して１つの監視ＩＣが設けられる場合には、制御部１４は、監視ＩＣが監視する組電池２の総電圧を用いる。なお、監視ＩＣ１１ａ及び１１ｂは、制御部１４に対する外部装置である。

（浮遊容量データテーブルについて）
図２は、実施形態１に係る浮遊容量データテーブルの一例を示す図である。実施形態１に係る浮遊容量データテーブル１４ｔ−１は、後述する制御部１４の絶縁異常判定部１４ｄが有する。浮遊容量データテーブル１４ｔ−１は、「浮遊容量発生箇所」と「浮遊容量」とを対応付けて格納する。「浮遊容量発生箇所」は、組電池２及び電池ＥＣＵ１０を含む“バッテリ”、コンプレッサ５及びエアコンＥＣＵ３０を含む“エアコン”、モータ４、ＰＣＵ２０等である。「浮遊容量」は、各「浮遊容量発生箇所」において発生する浮遊容量の値である。図２に示す例では、例えば“バッテリ”は、“Ｃ_Ｓ１”の浮遊容量である。なお、「浮遊容量」は、仕様に基づく理論値であってもよいし、実測値であってもよい。

（電圧検出回路について）
図３は、実施形態１に係る電圧検出回路の一例を示す図である。なお、図３は、電圧検出回路の一例を示すに過ぎず、同様の機能を有する他の回路構成も採用できる。図３に示すように、電圧検出回路１２は、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７、キャパシタ１２ｃ−１、キャパシタ１２ｃ−２、第１抵抗１２ｒ−１、第２抵抗１２ｒ−２を含む。なお、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７としては、例えばソリッドステートリレー（ＳＳＲ：Solid State Relay）を用いることができるが、これに限定されるものではない。

ここで、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２は、フライングキャパシタとして用いられる。第５スイッチ１２−５がオンとされると、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が並列接続状態となり、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が共にフライングキャパシタとして機能する。また、第５スイッチ１２−５がオフとされると、キャパシタ１２ｃ−２が電圧検出回路１２から切り離され、キャパシタ１２ｃ−１のみがフライングキャパシタとして機能する。

なお、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２をフライングキャパシタとして用いるか、キャパシタ１２ｃ−１のみをフライングキャパシタとして用いるかは、充電されたフライングキャパシタの電圧に基づく計測対象に応じて適宜変更できる。例えば、キャパシタ１２ｃ−１のみをフライングキャパシタとして用いる場合には、フライングキャパシタの容量を相対的に小さくできるため、充電時間が相対的に短時間となる。以下では、第５スイッチ１２−５がオフとされ、キャパシタ１２ｃ−１のみがフライングキャパシタとして機能する場合を説明する。しかし、これに限らず、第５スイッチ１２−５がオンとされ、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が共にフライングキャパシタとして機能する場合も同様である。

また、図１に示すように、電池スタック２Ａの正極側がＳＭＲ３ａを介してＰＣＵ２０の抵抗２３ａ−１と接続され、電池スタック２Ｂの負極側がＳＭＲ３ｂを介してＰＣＵ２０の抵抗２３ａ−２と接続される。抵抗２３ａ−１及び２３ａ−２の抵抗値は、等しい。

電圧検出回路１２では、キャパシタ１２ｃ−１が、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２の総電圧のそれぞれにより充電される。そして、電圧検出回路１２では、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧が、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２それぞれの総電圧として検出される。

具体的には、電圧検出回路１２は、キャパシタ１２ｃ−１を介して充電側経路と放電側経路とに分かれる。充電側経路は、組電池２の電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２それぞれに対してキャパシタ１２ｃ−１が並列接続され、電池スタック２Ａの電圧、電池スタック２Ｂの電圧、組電池２の総電圧それぞれでキャパシタ１２ｃ−１を充電する経路を含む。また、放電側経路は、充電されたキャパシタ１２ｃ−２が放電する経路を含む。

そして、第１スイッチ１２−１〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７のオン及びオフが制御されることで、キャパシタ１２ｃ−１への充電及び放電が制御される。

電圧検出回路１２の充電側経路には、電池スタック２Ａの正極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第１スイッチ１２−１が直列に設けられ、電池スタック２Ａの負極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第２スイッチ１２−２が直列に設けられる。

また、電圧検出回路１２の充電側経路には、電池スタック２Ｂの正極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第３スイッチ１２−３が直列に設けられ、電池スタック２Ｂの負極側とキャパシタ１２ｃ−１との間に、第４スイッチ１２−４が直列に設けられる。

電圧検出回路１２の放電側経路には、電池スタック２Ａ及び電池スタック２Ｂの正極側の経路に第６スイッチ１２−６が設けられ、第６スイッチ１２−６の一端がキャパシタ１２ｃ−１と接続される。また、電池スタック２Ａ及び電池スタック２Ｂの負極側の経路には、第７スイッチ１２−７が設けられ、第７スイッチ１２−７の一端がキャパシタ１２ｃ−２と接続される。

そして、第６スイッチ１２−６の他端は、Ａ／Ｄ変換部１３に接続されると共に、分岐点Ａで分岐して第１抵抗１２ｒ−１を介して車体ＧＮＤに接続される。また、第７スイッチ１２−７の他端は、Ａ／Ｄ変換部１３に接続されると共に、分岐点Ｂで分岐して第２抵抗１２ｒ−２を介して車体ＧＮＤに接続される。なお、車体ＧＮＤは、接地点の一例であり、かかる接地点の電圧を以下では「ボディ電圧」という。

Ａ／Ｄ変換部１３は、電圧検出回路１２の分岐点Ａにおける電圧を示すアナログ値をデジタル値へ変換し、変換されたデジタル値を制御部１４へ出力する。

ここで、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２それぞれの電圧を検出する、いわゆるスタック二重監視を行うために行われるキャパシタ１２ｃ−１の充放電について説明する。なお、第５スイッチ１２−５をオンとされ、キャパシタ１２ｃ−１及びキャパシタ１２ｃ−２が並列に接続されて用いられる場合も同様である。

電圧検出回路１２では、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２毎にキャパシタ１２ｃ−１が充電される。以下、電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂそれぞれの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電し、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧から電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂそれぞれの電圧を計測する処理を「スタック計測」という。また、スタック計測は、組電池２の総電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電し、キャパシタ１２ｃ−１の電圧から組電池２の総電圧を計測する処理を含む場合もある。以下、スタック計測により行う電池スタック２Ａ、電池スタック２Ｂ、組電池２の充放電を含む状態監視を、「スタック二重監視」という。

電池スタック２Ａの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図３において、第１スイッチ１２−１及び第２スイッチ１２−２がオンとされ、第３スイッチ１２−３〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、電池スタック２Ａ及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路（以下「第１経路」という）が形成され、電池スタック２Ａの電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

そして、第１経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第１スイッチ１２−１及び第２スイッチ１２−２がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、キャパシタ１２ｃ−１、第１抵抗１２ｒ−１及び第２抵抗１２ｒ−２を含む経路（以下「第２経路」という）が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電池スタック２Ａの電圧が検出されることとなる。

また、電池スタック２Ｂの電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図３において、第３スイッチ１２−３〜第４スイッチ１２−４がオンとされ、第１スイッチ１２−１〜第２スイッチ１２−２、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、電池スタック２Ｂ及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路が形成（以下「第３経路」という）され、電池スタック２Ｂの電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

そして、第３経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第３スイッチ１２−３及び第４スイッチ１２−４がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンしたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電池スタック２Ｂの電圧が検出されることとなる。

また、組電池２の総電圧でキャパシタ１２ｃ−１を充電する場合は、図３において、第１スイッチ１２−１及び第４スイッチ１２−４がオンとされ、第２スイッチ１２−２〜第３スイッチ１２−３、第６スイッチ１２−６〜第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、組電池２及びキャパシタ１２ｃ−１を含む経路（以下「第４経路」という）が形成され、組電池２の総電圧によりキャパシタ１２ｃ−１が充電される。

そして、第４経路が形成されてから所定時間の経過後、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。具体的には、第１スイッチ１２−１及び第４スイッチ１２−４がオフとされ、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされる。これにより、第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１が放電する。

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第６スイッチ１２−６及び第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、組電池２の総電圧が検出されることとなる。

また、電圧検出回路１２には、第１抵抗１２ｒ−１と、第２抵抗１２ｒ−２とが設けられる。また、電圧検出回路１２の様々な部分に分布する、車体との間の漏れ抵抗の総和が、図３に示す絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎと等価になる。絶縁抵抗Ｒｐは、組電池２の総正電圧とボディ電圧との間の絶縁抵抗である。また、絶縁抵抗Ｒｎは、組電池２の総負電圧とボディ電圧との間の絶縁抵抗である。車両絶縁抵抗の劣化は、後述のように電圧検出回路１２の各スイッチのオン及びオフを制御することによりキャパシタ１２ｃ−１が充電された際の電圧をもとに判定される。実施形態１では、車両絶縁抵抗の計測は、ＤＣ（Direct Current）電圧印加方式を採用する。

なお、実施形態１において、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎは、実装された抵抗と、車体ＧＮＤに対する絶縁を仮想的に表した抵抗との合成抵抗値を示すが、実装した抵抗、仮想的な抵抗のいずれであるかは問わない。

絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの各抵抗値は、正常時にはほとんど通電することが無い程度に十分に大きい値、例えば数ＭΩとされる。しかし、絶縁抵抗Ｒｐ、絶縁抵抗Ｒｎが劣化した異常時には、例えば組電池２が車体ＧＮＤ等と短絡して、あるいは短絡に近い状態となって通電してしまう程度の抵抗値に低下する。

ここで、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化を検出するために行われる、キャパシタ１２ｃ−１の充電及び放電について説明する。絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する計測処理を「Ｒｐ計測」という。Ｒｐ計測において、第４スイッチ１２−４及び第６スイッチ１２−６がオンとされ、第２スイッチ１２−２〜第３スイッチ１２−３、第７スイッチ１２−７がオフとされる。これにより、絶縁抵抗Ｒｐ、電池スタック２Ｂの負極側、第４スイッチ１２−４、キャパシタ１２ｃ−１、第６スイッチ１２−６、第１抵抗１２ｒ−１、車体ＧＮＤが接続される。

すなわち、絶縁抵抗Ｒｐ、電池スタック２Ｂの負極側、第４スイッチ１２−４、キャパシタ１２ｃ−１、第６スイッチ１２−６、第１抵抗１２ｒ−１、車体ＧＮＤを結ぶ経路（以下「第５経路」という）が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｐの抵抗値が正常である場合には、第５経路はほとんど導通せず、キャパシタ１２ｃ−１は充電されない。一方、絶縁抵抗Ｒｐが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第５経路は導通し、キャパシタ１２ｃ−１が充電される。

そして、第５経路が形成されてから所定時間、例えばキャパシタ１２ｃ−１の満充電に要する時間よりも短い所定時間の経過後、第４スイッチ１２−４がオフとされる。そして、第４スイッチ１２−４がオフされると共に、第７スイッチ１２−７がオンとされて第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第４スイッチ１２−４がオフとされ第７スイッチ１２−７がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧（以下「電圧ＶＲｐ」という）をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電圧ＶＲｐが検出されることとなる。制御部１４は、電圧ＶＲｐに基づいて絶縁抵抗Ｒｐの劣化を検出する。

また、絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する計測処理を「Ｒｎ計測」という。Ｒｎ計測において、第１スイッチ１２−１及び第７スイッチ１２−７がオンとされ、第２スイッチ１２−２〜第４スイッチ１２−４、第６スイッチ１２−６がオフとされる。これにより、絶縁抵抗Ｒｎ、電池スタック２Ａの正極側、第１スイッチ１２−１、キャパシタ１２ｃ−１、第７スイッチ１２−７、第２抵抗１２ｒ−２、車体ＧＮＤが接続される。

すなわち、絶縁抵抗Ｒｎ、電池スタック２Ａの正極側、第１スイッチ１２−１、キャパシタ１２ｃ−１、第７スイッチ１２−７、第２抵抗１２ｒ−２、車体ＧＮＤを結ぶ経路（以下「第６経路」という）が形成される。この際、絶縁抵抗Ｒｎの抵抗値が正常である場合には、第６経路はほとんど導通せず、キャパシタ１２ｃ−１は充電されない。一方、絶縁抵抗Ｒｎが劣化して抵抗値が低下していた場合には、第６経路は導通し、キャパシタ１２ｃ−１が充電される。

そして、第６経路が形成されてから所定時間、例えばキャパシタ１２ｃ−１の満充電に要する時間よりも短い所定時間の経過後、第１スイッチ１２−１がオフとされる。そしてて、第１スイッチ１２−１がオフとされると共に、第６スイッチ１２−６がオンとされて第２経路が形成され、キャパシタ１２ｃ−１を放電させる。

そして、第６スイッチ１２−６の他端には、分岐点ＡでＡ／Ｄ変換部１３が接続されるため、キャパシタ１２ｃ−１の電圧がＡ／Ｄ変換部１３へ入力される。Ａ／Ｄ変換部１３は、第１スイッチ１２−１がオフとされ第６スイッチ１２−６がオンとされたときに入力されたアナログ値の電圧（以下「電圧ＶＲｎ」という）をデジタル値に変換して制御部１４へ出力する。これにより、電圧ＶＲｎが検出されることとなる。制御部１４は、電圧ＶＲｎに基づいて絶縁抵抗Ｒｎの劣化を検出する。

（Ａ／Ｄ変換部について）
Ａ／Ｄ変換部１３は、電圧検出回路１２から出力されたアナログの電圧を分岐点Ａ（図３）において検知し、デジタルの電圧へ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部１３は、変換したデジタルの電圧を、制御部１４へ出力する。なお、Ａ／Ｄ変換部１３は、入力電圧を所定範囲の電圧へ変換して検出する。

（実施形態１に係る制御部について）
制御部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を有するマイクロコンピュータ等の処理装置である。制御部１４は、監視ＩＣ１１ａ、監視ＩＣ１１ｂ、電圧検出回路１２、Ａ／Ｄ変換部１３等を含む電池ＥＣＵ１０全体を制御する。制御部１４は、充電経路形成部１４ａ、放電経路形成部１４ｂ、計測部１４ｃ、絶縁異常判定部１４ｄを含む。

充電経路形成部１４ａは、電圧検出回路１２が有する第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７（図３参照）のオン及びオフを制御し、電圧検出回路１２において充電経路を形成する。また、放電経路形成部１４ｂは、電圧検出回路１２が有する第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７のオン及びオフを制御し、電圧検出回路１２において放電経路を形成する。

なお、第１スイッチ１２−１〜第７スイッチ１２−７のスイッチングパターンは、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部に予め記憶させておくものとする。そして、充電経路形成部１４ａ及び放電経路形成部１４ｂは、適切なタイミングで記憶部からスイッチングパターンを読み出すことによって、充電経路又は放電経路を形成する。

計測部１４ｃは、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧に基づいて電圧ＶＲｐ及びＶＲｎを計測する。計測部１４ｃは、１つのＲｐ計測において、２つの異なる時間Ｔ１及びＴ２だけフライングキャパシタを充電し、各充電時間で充電されたフライングキャパシタの電圧ＶＲｐ１及びＶＲｐ２を検出する。

すなわち、計測部１４ｃは、１回目の検出において、放電経路形成部１４ｂにより充電経路が形成されてから時間Ｔ１だけキャパシタ１２ｃ−１が充電されたのち放電経路が形成されると、キャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ１をＡ／Ｄ変換部１３を介して検出する。さらに、計測部１４ｃは、２回目の検出において、放電経路形成部１４ｂにより充電経路が形成されてから時間Ｔ２だけキャパシタ１２ｃ−１が充電されたのち放電経路が形成されると、キャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｎ１をＡ／Ｄ変換部１３を介して検出する。

同様に、計測部１４ｃは、１つのＲｎ計測において、２つの異なる時間Ｔ１及びＴ２だけフライングキャパシタを充電し、各充電時間で充電されたフライングキャパシタの電圧ＶＲｎ１及びＶＲｎ２を検出する。

すなわち、計測部１４ｃは、１回目の検出において、放電経路形成部１４ｂにより充電経路が形成されてから時間Ｔ１だけキャパシタ１２ｃ−１が充電されたのち放電経路が形成されると、キャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ２をＡ／Ｄ変換部１３を介して検出する。さらに、計測部１４ｃは、２回目の検出において、放電経路形成部１４ｂにより充電経路が形成されてから時間Ｔ２だけキャパシタ１２ｃ−１が充電されたのち放電経路が形成されると、キャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｎ２をＡ／Ｄ変換部１３を介して検出する。

なお、上記の時間Ｔ１は、下記の（１）式により算出される、車両に存在する浮遊容量に蓄えられていた電荷がフライングキャパシタに充電される所要時間である。つまり、時間Ｔ１は、車両において発生する全浮遊容量がフライングキャパシタのチャージへ与える影響が十分小さくなって定常状態となる時間である。下記の（１）式において、浮遊容量Ｃ_Ｓは、車両に搭載される電装機器や負荷回路毎の浮遊容量の和である。例えば、車両に“バッテリ”“エアコン”“モータ”“ＰＣＵ”が搭載され、各浮遊容量が図２に示す値である場合に、下記の（１）式における浮遊容量Ｃ_Ｓは、Ｃ_Ｓ１＋Ｃ_Ｓ２＋Ｃ_Ｓ３＋Ｃ_Ｓ４と等しくなる。しかし、時間Ｔ１は、下記の（１）式に基づき算出される値に限らず、仕様に基づく固定値、例えば、数ｍｓｅｃ〜１８０ｍｓｅｃ程度の値であってもよい。また、下記の（１）式における“所定の自然数：ｎ”は、仕様に基づく４〜７程度の固定値である。

上記の時間Ｔ２は、仕様に基づく、時間Ｔ１と比較して十分大きな固定値である。また、時間Ｔ２は、フライングキャパシタを略満充電するに十分な時間である。

絶縁異常判定部１４ｄは、計測したキャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ１、ＶＲｐ２、ＶＲｎ１、ＶＲｎ２、組電池２の総電圧等に基づいて、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化を検出する。なお、組電池２の総電圧等は、計測値であっても、ＨＶ＿ＥＣＵ５０や監視ＩＣ１１ａ及び１１ｂから取得した値であってもよい。ここで、組電池２の総電圧及び昇圧電圧を取得する場合は、この取得は電圧ＶＲｐ及びＶＲｎの計測とタイミング同期している。そして、絶縁異常判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化の判定結果（絶縁異常検知）を示す情報を、上位装置であるＨＶ＿ＥＣＵ５０（図１参照）へ出力する。

すなわち、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化が生じると、キャパシタ１２ｃ−１に充電される電圧が増加する。これにより、充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧が増加した場合に、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化を検出する。

例えば、計測部１４ｃが、第５経路及び第６経路が形成されて充電されたキャパシタ１２ｃ−１の電圧ＶＲｐ１、ＶＲｐ２、ＶＲｎ１、ＶＲｎ２を計測したとする。このとき、絶縁異常判定部１４ｄは、電圧差ΔＶ＝｛（ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２）−（ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１）｝が所定判定閾値以上であれば、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化が発生したと判定する。また、絶縁異常判定部１４ｄは、電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎが所定判定閾値未満であれば、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化が発生していない正常状態であると判定する。そして、絶縁判定部１４ｄは、判定結果をＨＶ＿ＥＣＵ５０へ通知する。

なお、上記の閾値判定は、差の判定に限らず、比の判定であってもよい。また、上記の所定閾値は、予め定められた固定の仕様値であってもよいし、異常の誤検知が発生しない電圧ＶＲｐ＋ＶＲｎの値の範囲の統計を取り、統計処理した結果に基づいた値であってもよい。

（ＰＣＵについて）
ＰＣＵ２０は、モータ４や車両の電装機器等へ供給する電源電圧を昇圧すると共に、直流から交流の電圧に変換する。図１に示すように、ＰＣＵ２０は、組電池２の正極側及び負極側と接続される。ＰＣＵ２０は、ＤＣＤＣコンバータ２１、３相インバータ２２、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ、高圧側平滑用キャパシタ２３ｂを含む。

（エアコンＥＣＵについて）
エアコンＥＣＵ３０は、図示しない制御装置を含むとともに、コンプレッサ５へ供給する電源電圧を、直流から交流の電圧に変換するインバータ３１を含む。

（ＭＧ＿ＥＣＵについて）
ＭＧ＿ＥＣＵ４０は、ＰＣＵ２０の状態監視及び制御を行う電子制御装置である。具体的には、ＭＧ＿ＥＣＵ４０は、ＤＣＤＣコンバータ２１及び３相インバータ２２の各動作状態や、低圧側平滑用キャパシタ２３ａ及び高圧側平滑用キャパシタ２３ｂの充電状態を監視する。そして、ＭＧ＿ＥＣＵ４０は、ＰＣＵ２０における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報を取得し、上位装置であるＨＶ＿ＥＣＵ５０へ通知する。また、ＭＧ＿ＥＣＵ４０は、ＨＶ＿ＥＣＵ５０の指示に応じて、ＰＣＵ２０の動作を制御する。

（ＨＶ＿ＥＣＵについて）
ＨＶ＿ＥＣＵ５０は、電池ＥＣＵ１０からの組電池２の充電状態等の監視結果の通知、及び、ＭＧ＿ＥＣＵ４０からのＰＣＵ２０における昇圧の有無や昇圧電圧に関する情報に応じて、電池ＥＣＵ１０及びＭＧ＿ＥＣＵ４０の制御を含む車両制御を行う。

（実施形態１に係る絶縁検知処理について）
図４Ａは、実施形態１に係る絶縁検知処理の一例を示すフローチャートである。実施形態１に係る絶縁検知処理は、電池ＥＣＵ１０の制御部１４により、車両始動時や車両停止時、所定時間間隔や所定走行距離毎等の、所定周期又は所定契機で実行される。

なお、以下では、図３に示す、第１スイッチ１２−１を“ＳＷ１”、第２スイッチ１２−２を“ＳＷ２”、第３スイッチ１２−３を“ＳＷ３”、第４スイッチ１２−４を“ＳＷ４”と、それぞれ略記する。同様に、以下では、図３に示す、第５スイッチ１２−５を“ＳＷ５”、第６スイッチ１２−６を“ＳＷ６”、第７スイッチ１２−７を“ＳＷ７”と略記する。

先ず、図４Ａに示すように、計測部１４ｃは、フライングキャパシタ（すなわちキャパシタ１２ｃ−１）の電圧Ｖｃが０（もしくは略０）、つまり十分放電された状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。計測部１４ｃは、フライングキャパシタの電圧Ｖｃが０である場合に（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１３へ処理を移す。一方、計測部１４ｃは、フライングキャパシタの電圧Ｖｃが０でない場合に（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１２へ処理を移す。

ステップＳ１２では、放電経路形成部１４ｂは、放電経路を形成し、フライングキャパシタ（すなわちキャパシタ１２ｃ−１）の放電処理を行う。ステップＳ１２が終了すると、制御部１４は、ステップＳ１３へ処理を移す。なお、充電経路形成部１４ａは、ステップＳ１３の前に、ＳＷ５をオフにし、キャパシタ１２ｃ−２を電圧検出回路１２から切り離し、キャパシタ１２ｃ−１のみによりフライングキャパシタを構成するとしてもよい。この切り替え処理により、相対的に小容量の、速やかに充電されるフライングキャパシタを用いて、迅速に処理を行うことができる。なお、この切り替え処理は、フライングキャパシタの切り替え構成がない場合は、省略される。

次に、ステップＳ１３では、計測部１４ｃは、図４Ｂを参照して後述するＲｐ計測を実行する。計測部１４ｃは、ステップＳ１３の処理により、電圧ＶＲｐ１及びＶＲｐ２、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ１１及びＶ１２を取得する。

次に、ステップＳ１４では、計測部１４ｃは、図４Ｃを参照して後述するＲｎ計測を実行する。計測部１４ｃは、ステップＳ１４の処理により、電圧ＶＲｎ１及びＶＲｎ２、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ２１及びＶ２２を取得する。

次に、ステップＳ１５では、絶縁異常判定部１４ｄは、図４Ｄを参照して後述する絶縁判定処理を実行する。ステップＳ１５が終了すると、制御部１４は、実施形態１に係る絶縁検知処理を終了する。

なお、ステップＳ１３のＲｐ計測の処理と、ステップＳ１４のＲｎ計測の処理とは、各処理内の処理順序を変えずに、処理を入れ替えてもよい。つまり、Ｒｎ計測後にＲｐ計測を行うとしてもよい。

（実施形態１に係るＲｐ計測処理について）
図４Ｂは、実施形態１に係る絶縁検知処理におけるＲｐ計測処理の一例を示すフローチャートである。図４Ｂは、図４Ａに示すステップＳ１３で実行されるサブルーチンである。

先ず、制御部１４は、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ１１を取得する（ステップＳ１３−１）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオンにする（ステップＳ１３−２）。ステップＳ１３−２により、上記した第５経路の充電経路が形成され、Ｒｐ計測が実行され、フライングキャパシタが時間Ｔ１だけ充電される（ステップＳ１３−３）。

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオフにする（ステップＳ１３−４）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ１３−５）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｐ１を取得する（ステップＳ１３−６）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにする（ステップＳ１３−７）。

次に、制御部１４は、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ１２を取得する（ステップＳ１３−８）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオンにする（ステップＳ１３−９）。ステップＳ１３−９により、上記した第５経路の充電経路が形成され、Ｒｐ計測が実行され、フライングキャパシタが時間Ｔ２だけ充電される（ステップＳ１３−１０）。

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ４及び６をオフにする（ステップＳ１３−１１）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ１３−１２）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｐ２を取得する（ステップＳ１３−１３）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにし（ステップＳ１３−１４）、フライングキャパシタの放電処理を行う（ステップＳ１３−１５）。ステップＳ１３−１５の処理が終了すると、制御部１４は、図４Ａの絶縁検知処理へ処理を戻す。

なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動等を平準化するために、ステップＳ１３−１〜Ｓ１３−１５を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｐ２としてもよい。また、スタック電圧Ｖ１１、Ｖ１２の取得タイミングは、適宜設計変更可能である。また、スタック電圧Ｖ１１、Ｖ１２のいずれかの取得を省略してもよい。

（実施形態１に係るＲｎ計測処理について）
図４Ｃは、実施形態１に係る絶縁検知処理におけるＲｎ計測処理の一例を示すフローチャートである。図４Ｃは、図４Ａに示すステップＳ１４で実行されるサブルーチンである。

先ず、制御部１４は、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ２１を取得する（ステップＳ１４−１）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオンにする（ステップＳ１４−２）。ステップＳ１４−２の結果、上記した第６経路の充電経路が形成され、Ｒｎ計測が実行され、フライングキャパシタが時間Ｔ１だけ充電される（ステップＳ１４−３）。

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオフにする（ステップＳ１４−４）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ１４−５）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｎ１を取得する（ステップＳ１４−６）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにする（ステップＳ１４−７）。

次に、制御部１４は、組電池２の総電圧であるスタック電圧Ｖ２２を取得する（ステップＳ１４−８）。次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオンにする（ステップＳ１４−９）。ステップＳ１４−９の結果、上記した第６経路の充電経路が形成され、Ｒｎ計測が実行され、フライングキャパシタが時間Ｔ２だけ充電される（ステップＳ１４−１０）。

次に、充電経路形成部１４ａは、ＳＷ１及び７をオフにする（ステップＳ１４−１１）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオンにする（ステップＳ１４−１２）。次に、計測部１４ｃは、Ａ／Ｄ変換部１３がサンプリングしたフライングキャパシタの電圧をもとに、電圧ＶＲｎ２を取得する（ステップＳ１４−１３）。次に、放電経路形成部１４ｂは、ＳＷ６及び７をオフにし（ステップＳ１４−１４）、フライングキャパシタの放電処理を行う（ステップＳ１４−１５）。ステップＳ１４−１５の処理が終了すると、制御部１４は、図４Ａの絶縁検知処理へ処理を戻す。

なお、フライングキャパシタの充電中の昇圧電圧や組電池２の総電圧の変動等を平準化するために、ステップＳ１４−１〜Ｓ１４−１５を所定回数繰り返して取得した各電圧の平均を最終的な電圧ＶＲｎ２としてもよい。また、スタック電圧Ｖ２１、Ｖ２２の取得タイミングは、適宜設計変更可能である。また、スタック電圧Ｖ２１、Ｖ２２のいずれかの取得を省略してもよい。

また、ステップＳ１４−１３が終了すると、ステップＳ１４−１４〜Ｓ１４−１５の処理と、図４ＡのステップＳ１５の処理と並行して実行してもよい。この場合、処理効率が向上し、処理時間が短縮される。

（実施形態１に係る絶縁判定処理について）
図４Ｄは、実施形態１に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。図４Ｄは、図４Ａに示すステップＳ１５で実行されるサブルーチンである。

先ず、制御部１４の絶縁異常判定部１４ｄは、図４Ａに示すステップＳ１３〜Ｓ１４で取得された電圧ＶＲｐ１、ＶＲｐ２、ＶＲｎ１、ＶＲｎ２から、電圧Ｖ１＝ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１、Ｖ２＝ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２を算出する（ステップＳ１５−１）。次に、絶縁異常判定部１４ｄは、電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を算出する（ステップＳ１５−２）。次に、絶縁異常判定部１４ｄは、図４Ａに示すステップＳ１３〜Ｓ１４で取得されたスタック電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ２２から、電圧差ΔＶを閾値判定するための判定閾値Ｖｔｈを決定する（ステップＳ１５−３）。

次に、絶縁異常判定部１４ｄは、電圧差ΔＶが判定閾値Ｖｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ１５−４）。絶縁異常判定部１４ｄは、電圧差ΔＶが判定閾値Ｖｔｈ未満である場合（ステップＳ１５−４：Ｙｅｓ）に、ステップＳ１５−５へ処理を移す。一方、絶縁異常判定部１４ｄは、電圧差ΔＶが判定閾値Ｖｔｈ以上である場合（ステップＳ１５−４：Ｎｏ）に、ステップＳ１５−６へ処理を移す。ステップＳ１５−５では、絶縁異常判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎの劣化が発生していない絶縁抵抗正常であると判定する。ステップＳ１５−６では、絶縁異常判定部１４ｄは、絶縁抵抗Ｒｐ又はＲｎの劣化が発生している絶縁抵抗異常であると判定する。ステップＳ１５−６又はステップＳ１５−６が終了すると、絶縁異常判定部１４ｄは、絶縁判定処理を終了し、図４Ａの絶縁検知処理へ処理を戻す。

（実施形態１に係る絶縁検知処理のタイミングチャート）
図５は、実施形態１に係る絶縁検知処理の一例を示すタイミングチャートである。図５に示すように、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１〜ｔ３において、１回目のＲｐ計測を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１０は、１回目のＲｐ計測中に、タイミングｔ１〜ｔ２において、ＳＷ４及び６をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を時間Ｔ１だけ行う。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ３において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｐ１を計測する。

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ４〜ｔ６において、２回目のＲｐ計測を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１０は、２回目のＲｐ計測中に、タイミングｔ４〜ｔ５において、ＳＷ４及び６をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を時間Ｔ２だけ行う。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ６において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｐ２を計測する。

電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ７〜ｔ９において、１回目のＲｎ計測を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１０は、１回目のＲｎ計測中に、タイミングｔ７〜ｔ８において、ＳＷ１及び７をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を時間Ｔ１だけ行う。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ９において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｎ１を計測する。

また、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１０〜ｔ１２において、２回目のＲｎ計測を行う。すなわち、電池ＥＣＵ１０は、２回目のＲｎ計測中に、タイミングｔ１０〜ｔ１１において、ＳＷ１及び７をオンにしてフライングキャパシタの電荷チャージ（充電）を時間Ｔ２だけ行う。そして、電池ＥＣＵ１０は、タイミングｔ１２において、ＳＷ６及び７をオンにして、フライングキャパシタの電圧のＡ／Ｄサンプリングにより、電圧ＶＲｎ２を計測する。

（実施形態１と従来技術との比較）
図６Ａは、従来技術に係る絶縁検知処理の概要の一例を示す図である。また、図６Ｂは、実施形態１に係る絶縁検知処理の概要の一例を示す図である。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、曲線ｃ１及びｃ３は、車両の絶縁抵抗が大、つまり絶縁抵抗正常の場合におけるフライングキャパシタの充電電圧の経時変化の一例を示す。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、曲線ｃ２は、車両の絶縁抵抗が低、つまり絶縁抵抗異常の場合におけるフライングキャパシタの充電電圧の経時変化の一例を示す。図６Ａ及び図６Ｂにおいて、曲線ｃ１〜ｃ３は、タイミングＴ１以降は、略直線状であり、曲線ｃ１及びｃ３の傾きは略一致する。また、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、タイミングＴ１において曲線ｃ３と曲線ｃ１がそれぞれ取るフライングキャパシタの充電電圧の電圧差は、「浮遊容量による変動分」（不確定な部分）である。

図６Ａに示すように、タイミングＴ２において、フライングキャパシタの充電電圧を異常判定閾値Ｖｔｈ０と単純比較する場合を考える。この場合、図６Ａに示す曲線ｃ３のように、「浮遊容量による変動分」の影響によりフライングキャパシタの充電電圧が偶然高くなっていると、「絶縁抵抗大（絶縁抵抗正常）」であるにもかかわらず「絶縁抵抗異常」と誤判定（誤検知）されてしまうことがある。

一方、図６Ｂに示すように、タイミングＴ１及びＴ２におけるフライングキャパシタの充電電圧の電圧差ΔＶを閾値判定する場合を考える。この場合、図６Ｂに示す曲線ｃ３のように、「絶縁抵抗大（絶縁抵抗正常）」であるが、「浮遊容量による変動分」の影響によりフライングキャパシタの充電電圧が偶然高くなっていても、浮遊容量の影響がなくなるタイミングＴ１以降の電圧の上昇分（変化分）を閾値比較する。このため、「絶縁抵抗大」であれば、「絶縁抵抗異常」と誤判定（誤検知）されてしまうことがない。よって、実施形態１では、絶縁抵抗が十分大きく劣化がない場合もしくは絶縁抵抗が低下しているが異常ではない場合のいずれであっても、簡易な制御処理及び回路構成で、絶縁抵抗異常が誤検知されることを防止できる。

（実施形態１の変形例１）
実施形態１では、ＰＣＵ２０、エアコンＥＣＵ３０等の負荷回路のオンオフに関わらず、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の電圧差ΔＶを閾値判定して絶縁異常判定する。しかし、フライングキャパシタのチャージへの浮遊容量の影響は、負荷回路のオン時（動作時）がより大きくなる。このことから、実施形態１の変形例として、負荷回路のオン時に、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２の電圧差ΔＶを閾値判定して絶縁異常判定するとしてもよい。

（実施形態１の変形例２）
実施形態１では、Ｖｐ計測及びＶｎ計測を行って取得した電圧ＶＲｐ１、ＶＲｎ１、ＶＲｐ２、ＶＲｎ２をもとに、電圧Ｖ１＝ＶＲｐ１＋ＶＲｎ１、電圧Ｖ２＝ＶＲｐ２＋ＶＲｎ２として、電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を閾値判定して絶縁異常判定する。しかし、これに限らず、Ｖｐ計測のみを行って取得した電圧ＶＲｐ１、ＶＲｐ２をもとに、電圧Ｖ１＝ＶＲｐ１、電圧Ｖ２＝ＶＲｐ２として、電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を閾値判定して絶縁異常判定してもよい。あるいは、Ｖｎ計測のみを行って取得した電圧ＶＲｎ１、ＶＲｎ２をもとに、電圧Ｖ１＝ＶＲｎ１、電圧Ｖ２＝ＶＲｎ２として、電圧差ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１を閾値判定して絶縁異常判定してもよい。

（実施形態１の変形例３）
また、上記の電圧Ｖ１及びＶ２から絶縁抵抗値を算出し、絶縁抵抗値と基準抵抗値との比較結果に基づいて絶縁異常を判定してもよい。

［実施形態２］
実施形態１では、図４Ｄに示す絶縁判定処理において、電圧Ｖ２に関わらず電圧差ΔＶを算出して電圧差ΔＶを閾値判定することにより、絶縁抵抗異常を検出する。しかし、これに限らず、電圧Ｖ２が閾値未満の場合に、絶縁抵抗正常と判定して絶縁判定処理を終了し、電圧Ｖ２が閾値以上の場合に、電圧差ΔＶを算出して電圧差ΔＶを閾値判定するとしてもよい。以下、この例を実施形態２として説明する。

実施形態２に係る車載システム１−２は、電池ＥＣＵ１０−２を含む（図１参照）。電池ＥＣＵ１０−２は、制御部１４−２を含む（図１参照）。制御部１４−２は、絶縁異常判定部１４ｄ−２を含む（図１参照）。車載システム１−２のその他の構成は、実施形態１と同様である。

（実施形態２に係る絶縁判定処理について）
図７は、実施形態２に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。図７は、図４Ａに示すステップＳ１５で実行されるサブルーチンである。図７に示す実施形態２に係る絶縁検知処理は、図４Ｄに示す実施形態１に係る絶縁判定処理と比較して、ステップＳ１５−１とステップＳ１５−２の間に、ステップＳ１５−１ａが実行される点が異なる。

すなわち、絶縁異常判定部１４ｄ−２は、ステップＳ１５−１の次に、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５−１ａ）。なお、所定閾値Ｖｔｈ１は、絶縁異常判定部１４ｄ−２により、図４Ａに示すステップＳ１３〜Ｓ１４で取得されたスタック電圧Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ２１、Ｖ２２から決定されるとしてもよい。あるいは、所定閾値Ｖｔｈ１は、予め定められた固定の仕様値であってもよい。

絶縁異常判定部１４ｄ−２は、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ１以上である場合（ステップＳ１５−１ａ：Ｙｅｓ）に、ステップＳ１５−２へ処理を移す。一方、絶縁異常判定部１４ｄ−２は、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏ）に、ステップＳ１５−５へ処理を移す。

実施形態２によれば、ステップＳ１５−２〜Ｓ１５−４の処理を省略できる場合があることから、処理の効率化、迅速化を図ることができる。

［実施形態３］
実施形態２では、図７に示す絶縁判定処理において、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏ）に、絶縁抵抗正常と判定する。しかし、これに限らず、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ１未満である場合（ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏ）に、さらに電圧Ｖ２を閾値判定し、絶縁抵抗が正常か否かを判定してもよい。以下、この例を実施形態３として説明する。

実施形態３に係る車載システム１−３は、電池ＥＣＵ１０−３を含む（図１参照）。電池ＥＣＵ１０−３は、制御部１４−３を含む（図１参照）。制御部１４−３は、計測部１４ｃ−３、絶縁異常判定部１４ｄ−３を含む（図１参照）。車載システム１−３のその他の構成は、実施形態１又は２と同様である。

（実施形態３に係る絶縁判定処理について）
図８は、実施形態３に係る絶縁検知処理における絶縁判定処理の一例を示すフローチャートである。図８は、図４Ａに示すステップＳ１５で実行されるサブルーチンである。図８に示す実施形態３に係る絶縁検知処理は、図６に示す実施形態２に係る絶縁判定処理と比較して、ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏの場合に、ステップＳ１５−１ｂが実行される点が異なる。

すなわち、絶縁異常判定部１４ｄ−３は、ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏ場合に、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５−１ｂ）。ここで、Ｖｔｈ２＜Ｖｔｈ１である。なお、所定閾値Ｖｔｈ２は、絶縁異常判定部１４ｄ−２により、図４Ａに示すステップＳ１３〜Ｓ１４で取得されたスタック電圧Ｖ２１、Ｖ２２から決定されるとしてもよい。あるいは、所定閾値Ｖｔｈ２は、予め定められた固定の仕様値であってもよい。

絶縁異常判定部１４ｄ−３は、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ２未満である場合（ステップＳ１５−１ｂ：Ｙｅｓ）に、ステップＳ１５−５へ処理を移す。一方、絶縁異常判定部１４ｄ−３は、電圧Ｖ２が所定閾値Ｖｔｈ２以上である場合（ステップＳ１５−１ｂ：Ｎｏ）に、ステップＳ１５−６へ処理を移す。

そして、計測部１４ｃ−３は、ステップＳ１５−１ａで電圧Ｖ２＜Ｖｔｈ１（ステップＳ１５−１ａ：Ｎｏ）と判定されると、次回以降のＲｐ計測及びＲｎ計測において電圧Ｖ１の計測をキャンセルし、電圧Ｖ２のみ計測する。そして、絶縁異常判定部１４ｄ−３は、計測した電圧Ｖ２をもとに、絶縁異常判定を行う。そして、計測部１４ｃ−３は、ステップＳ１５−１ａで電圧Ｖ２≧Ｖｔｈ１（ステップＳ１５−１ａ：Ｙｅｓ）と判定されると、Ｒｐ計測及びＲｎ計測における電圧Ｖ１の計測キャンセルを解除し、電圧Ｖ１及びＶ２の計測へ復帰する。

なお、電圧Ｖ２とＶｔｈ１との比較結果に関わらず、Ｒｐ計測及びＲｎ計測における電圧Ｖ１の計測キャンセル及び計測キャンセル解除は行わないとしてもよい。

実施形態３によれば、電圧ＶＲｐ及びＶＲｎを２回ずつ計測するルーチンと、電圧ＶＲｐ及びＶＲｎを１回だけ計測するルーチンとを、浮遊容量の影響の程度に応じて適宜切り替えることにより、処理の迅速化と、絶縁検知の精度向上との両立を図ることができる。

［実施形態４］
実施形態１〜３では、絶縁異常判定対象を絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎとし、これらの抵抗値が正常か否かを判定する。しかし、これに限らず、絶縁異常判定対象とする各負荷回路を電源である組電池２及び電圧検出回路１２と順次接続して図４Ａ〜図４Ｂに示す絶縁検知処理を実行し、絶縁異常を検知した負荷回路を特定するとしてもよい。例えば、絶縁抵抗Ｒｐ及びＲｎに異常がない場合に、エアコンＥＣＵ３０を絶縁異常判定対象として絶縁検知処理を実行したとき、絶縁異常が検知されると、エアコンＥＣＵ３０において絶縁異常が発生したと特定できる。すなわち、２つのタイミングで計測したフライングキャパシタの電圧差を用いて絶縁抵抗を計測することにより絶縁異常の精度を高めて対象を広げて絶縁異常検知ができるので、絶縁異常の発生箇所を特定することができる。

上記の実施形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行うこともできる。もしくは、上記の実施形態において説明した各処理のうち、手動的に行われるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。この他、上記及び図示の処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて適宜変更することができる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、開示の技術のより広範な態様は、上記のように表しかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１−２、１−３ 車載システム
２ 組電池
２Ａ、２Ｂ 電池スタック
２ａ、２ｂ 電池セル
３ａ、３ｂ ＳＭＲ
４ モータ
５ コンプレッサ
１０、１０−２、１０−３ 電池ＥＣＵ
１１ａ、１１ｂ 監視ＩＣ
１２ 電圧検出回路
１３ Ａ／Ｄ変換部
１４、１４−２、１４−３ 制御部
１４ａ 充電経路形成部
１４ｂ 放電経路形成部
１４ｃ、１４ｃ−３ 計測部
１４ｄ、１４ｄ−２、１４ｄ−３ 絶縁異常判定部
１５ 電源ＩＣ
２０ ＰＣＵ
３０ エアコンＥＣＵ
４０ ＭＧ＿ＥＣＵ
５０ ＨＶ＿ＥＣＵ

Claims (6)

1. 車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記車両のボディ接地のうち、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続後、第１の時間だけ充電された前記キャパシタの第１の電圧と、前記第１の時間よりも長い第２の時間だけ充電された前記キャパシタの第２の電圧を計測する計測部と、
   前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する判定部と
   を備え、
   前記第１の時間は、前記車両において発生する全浮遊容量に対して、前記キャパシタのチャージが定常状態となる時間である
   ことを特徴とする絶縁異常検知装置。
2. 車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記車両のボディ接地のうち、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続後、第１の時間だけ充電された前記キャパシタの第１の電圧と、前記第１の時間よりも長い第２の時間だけ充電された前記キャパシタの第２の電圧を計測する計測部と、
   前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する判定部と
   を備え、
   前記判定部は、前記第２の電圧が所定閾値未満であるか否かを判定し、前記第２の電圧が所定閾値未満である場合に、前記車両の絶縁抵抗が正常であると判定し、前記第２の電圧が所定閾値以上である場合に、前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する
   ことを特徴とする絶縁異常検知装置。
3. 車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記車両のボディ接地のうち、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続後、第１の時間だけ充電された前記キャパシタの第１の電圧と、前記第１の時間よりも長い第２の時間だけ充電された前記キャパシタの第２の電圧を計測する計測部と、
   前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する判定部と
   を備え、
   前記判定部は、前記第２の電圧が所定閾値未満であるか否かを判定し、前記第２の電圧が所定閾値未満である場合に、前記第２の電圧をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定し、前記第２の電圧が所定閾値以上である場合に、前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する
   ことを特徴とする絶縁異常検知装置。
4. 前記判定部は、前記計測部により前記第２の電圧が計測される都度、該第２の電圧が所定閾値未満であるか否かを判定し、
   前記計測部は、前記判定部により前記第２の電圧が所定閾値未満であると判定されると、前記第１の電圧の計測をキャンセルして前記第２の電圧のみを繰り返し計測し、前記第１の電圧の計測のキャンセル中に、前記判定部により前記第２の電圧が所定閾値以上であると判定されると、前記第１の電圧の計測のキャンセルを解除する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の絶縁異常検知装置。
5. 前記計測部は、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続し、さらに前記負荷回路を接続後、前記第１の電圧と、前記第２の電圧を計測し、
   前記判定部は、前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記負荷回路の絶縁抵抗が正常か否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の絶縁異常検知装置。
6. 絶縁異常検知装置が実行する絶縁異常検知方法であって、
   車両に搭載される、電源、キャパシタ、負荷回路、前記車両のボディ接地のうち、前記電源、前記キャパシタ及び前記ボディ接地を直列接続後、第１の時間だけ充電された前記キャパシタの第１の電圧と、前記第１の時間よりも長い第２の時間だけ充電された前記キャパシタの第２の電圧を計測する計測ステップと、
   前記第２の電圧から前記第１の電圧を差し引いた電圧差を算出し、該電圧差をもとに前記車両の絶縁抵抗が正常か否かを判定する判定ステップと
   を含み、
   前記第１の時間は、前記車両において発生する全浮遊容量に対して、前記キャパシタのチャージが定常状態となる時間である
   ことを特徴とする絶縁異常検知方法。

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