JP7433983B2 - 地絡検出装置 - Google Patents

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。

駆動源としてのモータを備え、モータの動力によって走行する電気自動車やハイブリッド電気自動車等の車両には、モータに電力を供給するバッテリが設けられる。このような駆動用のバッテリ関連の電源回路は、一般的に５０［Ｖ］以上の高電圧を扱う高電圧回路として構成されている。安全性を確保するため、このような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。非接地の高電圧バッテリを搭載した車両には、高電圧バッテリが設けられた系の絶縁状態（具体的には、高電圧バッテリからモータに至るメインの電源系と車体との絶縁状態）を監視する地絡検出装置が設けられている。

特許文献１には、高電圧バッテリと接続される地絡検出装置に、フライングキャパシタと呼ばれるコンデンサを用いたものが記載されている。また、特許文献１には、いわゆるＹコンデンサ（ライン・バイパス・コンデンサ）と呼ばれるコンデンサを高電圧バッテリと並列的に接続することが記載されている。

特開２０１９－０６６４０２号公報

並列接続された高電圧バッテリおよびＹコンデンサを、フライングキャパシタを用いた地絡検出装置に接続した場合には、地絡を検出するために絶縁抵抗を計測する際に、Ｙコンデンサに蓄えられた電荷がフライングキャパシタに流入することがある。地絡の検出精度を高める観点からすると、Ｙコンデンサからフライングキャパシタに流入する電荷はできるだけ少なくすることが望ましく、この点に改善の余地があった。

本発明は、Ｙコンデンサからフライングキャパシタに流入する電荷を低減できる地絡検出装置を提供する。

本発明は、
高電圧バッテリが設けられた系と接続され、前記系の絶縁抵抗の低下を検出する地絡検出装置であって、
前記系は、
前記高電圧バッテリと、
前記高電圧バッテリの正極端子が接続される正極側電源ラインと、
前記高電圧バッテリの負極端子が接続される負極側電源ラインと、
前記正極側電源ラインと接地との間にそれぞれ並列的に接続される正極側終端抵抗および正極側Ｙコンデンサと、
前記負極側電源ラインと接地との間にそれぞれ並列的に接続される負極側終端抵抗および負極側Ｙコンデンサと、を備え、
前記地絡検出装置は、
フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサと、
前記検出用コンデンサの電圧を計測する制御部と、
前記正極側電源ラインと前記検出用コンデンサの一端との間に直列的に接続される第１スイッチおよび第１抵抗器と、
前記負極側電源ラインと前記検出用コンデンサの他端との間に直列的に接続される第２スイッチおよび第２抵抗器と、
前記検出用コンデンサの一端と接地とを接続する第３スイッチと、
前記検出用コンデンサの他端と接地との間に直列的に接続される第４スイッチおよび第３抵抗器と、
直列的に接続される第５スイッチおよび放電用抵抗器を備える放電回路と、を備え、
前記放電回路の一端は、前記検出用コンデンサの一端に接続され、
前記放電回路の他端は、前記検出用コンデンサの他端に接続される。

本発明によれば、Ｙコンデンサからフライングキャパシタに流入する電荷を低減できる。

本発明の一実施形態の地絡検出装置を備える車両の一例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置が備える制御装置が行う地絡検出処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の地絡検出装置が正極側Ｙコンデンサ放電状態であるときの電流経路の一例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置が正極側電圧計測状態であるときの電流経路の一例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置の第１変形例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置の第２変形例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置の第３変形例を示す図である。 本実施形態の地絡検出装置の第４変形例を示す図である。

以下、本発明の地絡検出装置の一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［車両］
まず、図１を参照して、本実施形態の地絡検出装置を備える車両について説明する。図１において、車両１は、電気自動車（Electrical Vehicle）若しくはプラグイン・ハイブリッド電気自動車（Plug-in Hybrid Electrical Vehicle）である。すなわち、車両１は、駆動源としてのモータ（不図示）と高電圧バッテリＢＡＴとを備え、高電圧バッテリＢＡＴから供給された電力に応じた動力をモータが出力することによって走行可能に構成される。高電圧バッテリＢＡＴは、例えば、５０［Ｖ］以上の高電圧を出力可能なバッテリであり、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池を直列的に複数接続して構成される。

また、図１に示すように、車両１は、電源２１（例えば商用電源）の電力を出力する充電器２０と接続され得る。具体的に説明すると、車両１は、充電器２０と接続可能なコネクタ（不図示）を備える。そして、車両１は、このコネクタを介して接続された充電器２０から受け付けた電力によって高電圧バッテリＢＡＴを充電可能に構成される。充電器２０は、例えば、いわゆる充電ステーション等の車両１に対する充電作業を実施可能な施設に設置される。

車両１において、高電圧バッテリＢＡＴの正極端子は正極側電源ラインＬｐと接続され、高電圧バッテリＢＡＴの負極端子は負極側電源ラインＬｎと接続される。また、高電圧バッテリＢＡＴの正極側（すなわち正極側電源ラインＬｐ）は正極側終端抵抗Ｒｉｓｐを介して接地（グランド）ＧＮＤ１とも接続され、高電圧バッテリＢＡＴの負極側（すなわち負極側電源ラインＬｎ）は負極側終端抵抗Ｒｉｓｎを介して接地ＧＮＤ１とも接続される。接地ＧＮＤ１は、例えば車体である。

換言すると、正極側終端抵抗Ｒｉｓｐは高電圧バッテリＢＡＴの正極側と接地ＧＮＤ１とを接続し、負極側終端抵抗Ｒｉｓｎは高電圧バッテリＢＡＴの負極側と接地ＧＮＤ１とを接続する。正極側終端抵抗Ｒｉｓｐは高電圧バッテリＢＡＴの正極側と接地ＧＮＤ１との間の絶縁抵抗であり、負極側終端抵抗Ｒｉｓｎは高電圧バッテリＢＡＴの負極側と接地ＧＮＤ１との間の絶縁抵抗である。正極側終端抵抗Ｒｉｓｐおよび負極側終端抵抗Ｒｉｓｎの電気抵抗値は、制御装置１１によって地絡と判定される所定の絶縁抵抗値よりも十分大きいものとする。

また、車両１には、高電圧バッテリＢＡＴが設けられた系（具体的には、高電圧バッテリＢＡＴから車両１の駆動源であるモータに至るメインの電源系）における高周波ノイズの除去や動作の安定化を目的として、車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐおよび車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎが設けられる。車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐおよび車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎは、いわゆるＹコンデンサ（ライン・バイパス・コンデンサ）と呼ばれるコンデンサである。

車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐは、正極側終端抵抗Ｒｉｓｐと並列的に接続され、高電圧バッテリＢＡＴの正極側（すなわち正極側電源ラインＬｐ）と接地ＧＮＤ２とを接続する。車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎは、負極側終端抵抗Ｒｉｓｎと並列的に接続され、高電圧バッテリＢＡＴの負極側（すなわち負極側電源ラインＬｎ）と接地ＧＮＤ２とを接続する。接地ＧＮＤ２は、例えば車体である。また、接地ＧＮＤ２は、接地ＧＮＤ１と共通であってもよい。

なお、車両１と同様に、充電器２０にもＹコンデンサが設けられる。具体的に説明すると、充電器２０には、充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐおよび充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎが設けられる。充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐは、電源２１の正極側と接地ＧＮＤ３とを接続する。充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎは、電源２１の負極側と接地ＧＮＤ３とを接続する。接地ＧＮＤ３は、充電器２０に対して設けられた接地である。

図１に示すように、車両１が充電器２０と接続されている場合には、充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐは車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐと並列的に接続され、充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎは車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎと並列的に接続される。

以下において、高電圧バッテリＢＡＴの正極側（すなわち正極側電源ラインＬｐ）に設けられるＹコンデンサを、正極側ＹコンデンサＣＹｐということがある。具体的に説明すると、車両１が充電器２０と接続されていない場合には、正極側ＹコンデンサＣＹｐは、車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐである。一方、車両１が充電器２０と接続されている場合には、正極側ＹコンデンサＣＹｐは、並列的に接続された車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐおよび充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐである。

また、以下において、高電圧バッテリＢＡＴの負極側（すなわち負極電源ラインＬｎ）に設けられるＹコンデンサを、負極側ＹコンデンサＣＹｎということがある。具体的に説明すると、車両１が充電器２０と接続されていない場合には、負極側ＹコンデンサＣＹｎは、車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎである。一方、車両１が充電器２０と接続されている場合には、負極側ＹコンデンサＣＹｎは、並列的に接続された車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｎおよび充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎである。

［地絡検出装置］
図１に示すように、車両１は、高電圧バッテリＢＡＴが設けられた系と車体との地絡（絶縁状態）を検出する地絡検出装置１０をさらに備える。地絡検出装置１０は、本発明の地絡検出装置の一例であり、正極側終端抵抗Ｒｉｓｐ、負極側終端抵抗Ｒｉｓｎ、正極側ＹコンデンサＣＹｐおよび負極側ＹコンデンサＣＹｎと接続されている。

また、地絡検出装置１０は、フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサＣ１を備える。検出用コンデンサＣ１としては、前述の各Ｙコンデンサよりも静電容量が小さいコンデンサが用いられる。

具体的に説明すると、本実施形態において、各コンデンサの静電容量の大小関係は、検出用コンデンサＣ１＜車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐ＝車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎ＜充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐ＝充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎとなっている。例えば、車両正極側ＹコンデンサＣＹ１ｐおよび車両負極側ＹコンデンサＣＹ１ｎの静電容量は検出用コンデンサＣ１の静電容量の数倍程度であり、充電器正極側ＹコンデンサＣＹ２ｐおよび充電器負極側ＹコンデンサＣＹ２ｎの静電容量は検出用コンデンサＣ１の静電容量の数十倍程度である。

また、地絡検出装置１０は、検出用コンデンサＣ１の充放電を制御するため、検出用コンデンサＣ１の周辺に、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３および第４スイッチＳ４の４つのスイッチを備える。さらに、地絡検出装置１０は、検出用コンデンサＣ１の充電電圧に相当する計測用の電圧（すなわち、後述する計測用コンデンサＣａの充電電圧）をサンプリングするための計測用スイッチＳａを備える。第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４および計測用スイッチＳａは、例えば、光ＭＯＳＦＥＴ等の絶縁型のスイッチング素子である。

具体的に説明すると、地絡検出装置１０において、第１スイッチＳ１の一端は、高電圧バッテリＢＡＴの正極側（すなわち正極側電源ラインＬｐ）と接続される。第１スイッチＳ１の他端は、第１ダイオードＤ１のアノード側と接続される。第１ダイオードＤ１のカソード側は、所定の電気抵抗値を有する第１抵抗器Ｒ１の一端と接続される。第１抵抗器Ｒ１の他端は、検出用コンデンサＣ１の一端（例えば正極端）と接続される。図１に示すように、直列的に接続された第１スイッチＳ１および第１抵抗器Ｒ１は、高電圧バッテリＢＡＴの正極側と検出用コンデンサＣ１の一端とを直列的に接続する第１回路Ｃｉ１を構成している。

また、地絡検出装置１０において、第２スイッチＳ２の一端は、高電圧バッテリＢＡＴの負極側（すなわち負極電源ラインＬｎ）と接続される。第２スイッチＳ２の他端は、所定の電気抵抗値を有する第２抵抗器Ｒ２の一端と接続される。第２抵抗器Ｒ２の他端は、検出用コンデンサＣ１の他端（例えば負極端）と接続される。すなわち、第２スイッチＳ２および第２抵抗器Ｒ２は、高電圧バッテリＢＡＴの負極側と検出用コンデンサＣ１の他端とを直列的に接続している。

また、地絡検出装置１０において、第３スイッチＳ３の一端は、所定の電気抵抗値を有する第３抵抗器Ｒ３の一端および第２ダイオードＤ２のアノード側と接続される。第３スイッチＳ３の他端は、所定の電気抵抗値を有する第５抵抗器Ｒ５を介して接地ＧＮＤ４と接続される。すなわち、第３スイッチＳ３、第３抵抗器Ｒ３および第５抵抗器Ｒ５は、検出用コンデンサＣ１の一端と接地ＧＮＤ４とを接続している。接地ＧＮＤ４は、例えば車体である。また、接地ＧＮＤ４は、接地ＧＮＤ１や接地ＧＮＤ２と共通であってもよい。

また、第３スイッチＳ３の他端は、計測用スイッチＳａの一端とも接続される。計測用スイッチＳａの他端は、計測用コンデンサＣａの一端および制御装置１１の入力端子（例えばアナログ入力端子）と接続される。計測用コンデンサＣａの他端は、接地ＧＮＤ５と接続される。接地ＧＮＤ５は、例えば車体である。また、接地ＧＮＤ５は、接地ＧＮＤ１や接地ＧＮＤ２や接地ＧＮＤ４と共通であってもよい。

例えば、計測用スイッチＳａがオンであるとき、計測用コンデンサＣａの充電電圧を示す信号（例えばアナログ信号）が計測用コンデンサＣａの一端と接続された制御装置１１の入力端子から制御装置１１に入力され、この信号に基づいて制御装置１１は計測用コンデンサＣａの充電電圧を取得可能になっている。

また、第２ダイオードＤ２のカソード側は、第１抵抗器Ｒ１の他端、検出用コンデンサＣ１の一端および第３ダイオードＤ３のアノード側と接続される。第３ダイオードＤ３のカソード側は、第３抵抗器Ｒ３の他端と接続される。

また、地絡検出装置１０において、第４スイッチＳ４の一端は、第２抵抗器Ｒ２の他端および検出用コンデンサＣ１の他端と接続される。第４スイッチＳ４の他端は、所定の電気抵抗値を有する第４抵抗器Ｒ４を介して接地ＧＮＤ４と接続される。図１に示すように、直列的に接続された第４スイッチＳ４および第４抵抗器Ｒ４は、検出用コンデンサＣ１の他端と接地ＧＮＤ４とを接続する第２回路Ｃｉ２を構成している。なお、第４抵抗器Ｒ４は、本発明における第３抵抗器の一例である。

また、地絡検出装置１０は、制御装置１１をさらに備える。制御装置１１は、本発明における制御部の一例であり、検出用コンデンサＣ１の電圧（充電電圧）を計測したり、地絡検出装置１０が備える各スイッチ（例えば前述の第１スイッチＳ１～第４スイッチＳ４、計測用スイッチＳａ、および後述の第５スイッチＳ５）のオン／オフを制御したりする。制御装置１１は、例えば、マイクロコンピュータ等により構成され、予め組み込まれたプログラムを実行することによって地絡検出装置１０において必要とされる各種制御を実行する。制御装置１１が行う制御の一例については図２等を用いて後述する。

また、地絡検出装置１０は、放電回路ＣＤをさらに備える。放電回路ＣＤは、第１回路Ｃｉ１に一端が接続され、且つ第２回路Ｃｉ２に他端が接続される。具体的に説明すると、放電回路ＣＤの一端と第１回路Ｃｉ１との接続点Ｐ１は、第１回路Ｃｉ１において、第１抵抗器Ｒ１よりも検出用コンデンサＣ１の一端側に設けられる。

また、放電回路ＣＤの他端と第２回路Ｃｉ２との接続点Ｐ２は、第２回路Ｃｉ２において、第４抵抗器Ｒ４よりも検出用コンデンサＣ１の他端側に設けられる。より具体的には、接続点Ｐ２は、第４スイッチＳ４よりもさらに検出用コンデンサＣ１の他端側に設けられる。

放電回路ＣＤは、第５スイッチＳ５と、放電用抵抗器Ｒ１０と、を備える。第５スイッチＳ５は、例えば、光ＭＯＳＦＥＴ等の絶縁型のスイッチング素子である。放電用抵抗器Ｒ１０は、所定の電気抵抗値を有する抵抗器である。

本実施形態において、第１抵抗器Ｒ１と放電用抵抗器Ｒ１０とのうちの少なくとも一方の電気抵抗値は、第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値よりも大きいものとする。例えば、第１抵抗器Ｒ１の電気抵抗値は数百［ｋΩ］、第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値は数百［Ω］、放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値は数［ｋΩ］とすることができる。

詳細は後述するが、本実施形態においては、直列的に接続される第１抵抗器Ｒ１、放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４により構成される回路を介して、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷が接地ＧＮＤ４に放電され得る。仮に、この回路の電気抵抗値（すなわち直列的に接続される第１抵抗器Ｒ１、放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗）が小さいと、該回路を介して、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際に、地絡が発生するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、第１抵抗器Ｒ１と放電用抵抗器Ｒ１０とのうちの少なくとも一方の電気抵抗値を前述のようにある程度大きい電気抵抗値として、直列的に接続される第１抵抗器Ｒ１、放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗を確保している。これにより、地絡の発生を抑制しながら、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。

また、その一方で、直列的に接続される第１抵抗器Ｒ１、放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗を大きくしすぎると、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際に長時間かかる可能性がある。そこで、本実施形態においては、第５スイッチＳ５のオン／オフ（すなわち放電回路ＣＤのオン／オフ）に関わらず通電し得る第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値を小さくすることで、直列的に接続される第１抵抗器Ｒ１、放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗が大きくなりすぎることを抑制している。

なお、第１抵抗器Ｒ１も、第４抵抗器Ｒ４と同様に第５スイッチＳ５のオン／オフに関わらず通電し得るが、検出用コンデンサＣ１の充電が完了するまでの時間を確保する観点から、第１抵抗器Ｒ１としてはある程度大きな電気抵抗値を有する抵抗器を用いることが好ましい。

［地絡検出装置による地絡検出］
つぎに、図２～４を用いて、地絡検出装置１０による地絡の検出方法の一例について説明する。地絡検出装置１０の制御装置１１は、例えば、車両１が起動しているとき、および充電器２０によって車両１が充電されているときに、図２に示す地絡検出処理を所定の周期で行う。

図２に示すように、制御装置１１は、まず、第１スイッチＳ１、第４スイッチＳ４および第５スイッチＳ５をオンにし、他のスイッチをオフにする（ステップＳＴＥＰ１）。ステップＳＴＥＰ１の処理の結果、地絡検出装置１０は、第１スイッチＳ１、第４スイッチＳ４および第５スイッチＳ５がオンであり、且つ、第２スイッチＳ２および第３スイッチＳ３がオフである状態（以下、正極側Ｙコンデンサ放電状態ともいう）となる。

図３には、地絡検出装置１０が正極側Ｙコンデンサ放電状態であるときの電流経路の一例を示した。なお、図３において、図１と同様の箇所には同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図３の電流経路ＣＰ１および矢印Ａ１１～Ａ１６に示すように、地絡検出装置１０が正極側Ｙコンデンサ放電状態となると、正極側ＹコンデンサＣＹｐに蓄えられていた電荷は、第１スイッチＳ１、第１抵抗器Ｒ１、放電回路ＣＤ、第４スイッチＳ４および第４抵抗器Ｒ４を介して、接地ＧＮＤ４に放電される。これにより、正極側ＹコンデンサＣＹｐの充電電圧（すなわち電位）は略０となる。

また、地絡検出装置１０が正極側Ｙコンデンサ放電状態となると、検出用コンデンサＣ１に蓄えられていた電荷も接地ＧＮＤ４に放電される。これにより、検出用コンデンサＣ１の充電電圧（すなわち電位）も略０となる。なお、制御装置１１は、地絡検出装置１０の正極側Ｙコンデンサ放電状態を予め定められた期間（例えば数百［ｍｓ］）だけ維持する。

つぎに、制御装置１１は、正極側Ｙコンデンサ放電状態から第５スイッチＳ５をオフにする（ステップＳＴＥＰ２）。ステップＳＴＥＰ２の処理の結果、地絡検出装置１０は、第１スイッチＳ１および第４スイッチＳ４がオンであり、且つ、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３および第５スイッチＳ５がオフである状態（以下、正極側電圧計測状態ともいう）となる。

図４には、地絡検出装置１０が正極側電圧計測状態であるときの電流経路の一例を示した。なお、図４において、図１と同様の箇所には同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。

図４の電流経路ＣＰ２および矢印Ａ２１～Ａ２３に示すように、地絡検出装置１０が正極側電圧計測状態となると、検出用コンデンサＣ１は、高電圧バッテリＢＡＴの正極側と接地ＧＮＤ４との間の電圧に応じて充電される。また、地絡検出装置１０が正極側電圧計測状態となると、正極側ＹコンデンサＣＹｐも、検出用コンデンサＣ１と同様に充電される。

ただし、地絡検出装置１０が正極側電圧計測状態となってから所定の期間が経過するまで（例えば検出用コンデンサＣ１のフル充電が完了するまで）は、正極側ＹコンデンサＣＹｐに比べて静電容量の小さい検出用コンデンサＣ１の充電電圧は、正極側ＹコンデンサＣＹｐの充電電圧以上の電圧値に保たれる。このため、地絡検出装置１０が正極側電圧計測状態となってから所定の期間が経過するまでは正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷によって検出用コンデンサＣ１が充電されることはなく、この期間の検出用コンデンサＣ１の充電電圧は正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷の影響を受けていない。

そして、制御装置１１は、地絡検出装置１０の正極側電圧計測状態を予め定められた期間（検出用コンデンサＣ１がフル充電になる期間。例えば数百［ｍｓ］）以下だけ維持し、この期間が経過したときの検出用コンデンサＣ１の充電電圧をＶｃｐとして計測する（ステップＳＴＥＰ３）。

検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測にあたり、制御装置１１は、例えば、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２および第５スイッチＳ５をオフにし、第３スイッチＳ３および第４スイッチＳ４をオンにするとともに、計測用スイッチＳａをオンにする。これにより、計測用コンデンサＣａは、検出用コンデンサＣ１と同電圧になるまで充電される。そして、制御装置１１は、充電された計測用コンデンサＣａの充電電圧を、検出用コンデンサＣ１の充電電圧に相当する計測用の電圧として取得する。これにより、制御装置１１は、検出用コンデンサＣ１の充電電圧を間接的に計測できる。

なお、例えば、制御装置１１は、計測用コンデンサＣａの充電電圧（すなわち検出用コンデンサＣ１の充電電圧）の計測が完了すると、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２をオフにし、第３スイッチＳ３および第４スイッチＳ４をオンにして、検出用コンデンサＣ１を放電する。すなわち、制御装置１１は、計測用コンデンサＣａの充電電圧の計測が完了すると、検出用コンデンサＣ１の充電電圧を０にする。

つぎに、制御装置１１は、正極側電圧計測状態から第４スイッチＳ４をオフにし、第２スイッチＳ２をオンにする（ステップＳＴＥＰ４）。ステップＳＴＥＰ４の処理の結果、地絡検出装置１０は、第１スイッチＳ１および第２スイッチＳ２がオンであり、且つ、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４および第５スイッチＳ５がオフである状態（以下、全体電圧計測状態ともいう）となる。

図示および詳細な説明は省略するが、地絡検出装置１０が全体電圧計測状態となると、検出用コンデンサＣ１は、高電圧バッテリＢＡＴの正極側と負極側との間の電圧に応じて充電される。制御装置１１は、地絡検出装置１０の全体電圧計測状態を予め定められた期間（例えば数百［ｍｓ］）だけ維持し、この期間が経過したときの検出用コンデンサＣ１の充電電圧をＶ０として計測する（ステップＳＴＥＰ５）。

つぎに、制御装置１１は、全体電圧計測状態から第１スイッチＳ１をオフにし、第３スイッチＳ３をオンにする（ステップＳＴＥＰ６）。ステップＳＴＥＰ６の処理の結果、地絡検出装置１０は、第２スイッチＳ２および第３スイッチＳ３がオンであり、且つ、第１スイッチＳ１、第４スイッチＳ４および第５スイッチＳ５がオフである状態（以下、負極側電圧計測状態ともいう）となる。

図示および詳細な説明は省略するが、地絡検出装置１０が負極側電圧計測状態となると、検出用コンデンサＣ１は、高電圧バッテリＢＡＴの負極側と接地ＧＮＤ４との間の電圧に応じて充電される。また、地絡検出装置１０が負極側電圧計測状態となると、負極側ＹコンデンサＣＹｎも、検出用コンデンサＣ１と同様に充電される。

制御装置１１は、地絡検出装置１０の負極側電圧計測状態を予め定められた期間（例えば数百［ｍｓ］）だけ維持し、この期間が経過したときの検出用コンデンサＣ１の充電電圧をＶｃｎとして計測する（ステップＳＴＥＰ７）。

つぎに、制御装置１１は、負極側電圧計測状態から第３スイッチＳ３をオフにし、第１スイッチＳ１をオンにし（ステップＳＴＥＰ８）、再度、地絡検出装置１０を全体電圧計測状態とし、ステップＳＴＥＰ５と同様にＶ０を計測する（ステップＳＴＥＰ９）。

そして、制御装置１１は、ステップＳＴＥＰ３により計測されたＶｃｐと、ステップＳＴＥＰ７により計測されたＶｃｎと、ステップＳＴＥＰ５やステップＳＴＥＰ９により計測されたＶ０とに基づいて、地絡を検出して（ステップＳＴＥＰ１０）、図２に示す処理を終了する。

以上説明したように、地絡検出装置１０の制御装置１１は、地絡検出装置１０を正極側電圧計測状態とする前に正極側Ｙコンデンサ放電状態として、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電させる。これにより、正極側電圧計測状態とした際に、正極側ＹコンデンサＣＹｐから検出用コンデンサＣ１に流入する電荷を低減できる。したがって、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷の影響が少ないＶｃｐを計測することが可能となり、Ｖｃｐに基づく地絡の検出精度の向上を図れる。

仮に、地絡検出装置１０を正極側電圧計測状態とする前に正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を放電しないようにすると、正極側電圧計測状態とした際に、正極側ＹコンデンサＣＹｐに蓄えられていた電荷が検出用コンデンサＣ１に流入することがある。そして、正極側ＹコンデンサＣＹｐに蓄えられていた電荷が検出用コンデンサＣ１に流入すると、車両１において地絡が発生していなくても、地絡が発生しているときのような大きな電圧値がＶｃｐとして計測され得る。その結果、地絡が発生していなくても、このような大きな電圧値のＶｃｐに基づき、地絡が発生していると制御装置１１が誤検出してしまう可能性がある。

これに対して、前述したように、地絡検出装置１０によれば、地絡検出装置１０を正極側電圧計測状態とする前に正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を放電させて、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷の影響が少ないＶｃｐを計測できるので、上記のような誤検出を抑制して、地絡の検出精度の向上を図れる。

［第１変形例］
つぎに、図５を用いて、前述した実施形態の地絡検出装置１０の第１変形例を説明する。図５には、第１変形例の地絡検出装置１０における放電回路ＣＤ周辺を示した。なお、第１変形例の地絡検出装置１０において、図５に図示しない箇所の構成は図１に示した地絡検出装置１０と同様であるので、その説明を省略する。

第１変形例の地絡検出装置１０においては、放電用抵抗器Ｒ１０若しくは第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値がある程度大きいもの（例えば直列接続される放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗が数百［ｋΩ］程度）とする。このような場合には、図５に示すように、放電回路ＣＤの一端と第１回路Ｃｉ１との接続点Ｐ１を、第１抵抗器Ｒ１よりも高電圧バッテリＢＡＴの正極側に設けてもよい。より具体的には、接続点Ｐ１を、第１スイッチＳ１（さらにいえば第１ダイオードＤ１）と第１抵抗器Ｒ１との間に設けることができる。

以上説明したように、放電用抵抗器Ｒ１０若しくは第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値がある程度大きい場合には、接続点Ｐ１を第１抵抗器Ｒ１よりも高電圧バッテリＢＡＴの正極側に設けても、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際の回路の電気抵抗値（すなわち直列接続される放電用抵抗器Ｒ１０および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗）を確保できる。したがって、地絡の発生を抑制しながら、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。

［第２変形例］
つぎに、図６を用いて、前述した実施形態の地絡検出装置１０の第２変形例を説明する。図６には、第２変形例の地絡検出装置１０における放電回路ＣＤ周辺を示した。なお、第２変形例の地絡検出装置１０において、図６に図示しない箇所の構成は図１に示した地絡検出装置１０と同様であるので、その説明を省略する。

第２変形例の地絡検出装置１０においては、第１抵抗器Ｒ１若しくは放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値がある程度大きいもの（例えば直列接続される第１抵抗器Ｒ１および放電用抵抗器Ｒ１０の合成抵抗が数百［ｋΩ］程度）とする。このような場合には、図６に示すように、放電回路ＣＤの他端と第２回路Ｃｉ２との接続点Ｐ２を、第４抵抗器Ｒ４よりも接地ＧＮＤ４側に設けてもよい。より具体的には、接続点Ｐ２を、第４抵抗器Ｒ４と接地ＧＮＤ４との間に設けることができる。

以上説明したように、第１抵抗器Ｒ１若しくは放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値がある程度大きい場合には、接続点Ｐ２を第４抵抗器Ｒ４よりも接地ＧＮＤ４側に設けても、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際の回路の電気抵抗値（すなわち直列接続される第１抵抗器Ｒ１および放電用抵抗器Ｒ１０の合成抵抗）を確保できる。したがって、地絡の発生を抑制しながら、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。

［第３変形例］
つぎに、図７を用いて、前述した実施形態の地絡検出装置１０の第３変形例を説明する。図７には、第３変形例の地絡検出装置１０における放電回路ＣＤ周辺を示した。なお、第３変形例の地絡検出装置１０において、図７に図示しない箇所の構成は図１に示した地絡検出装置１０と同様であるので、その説明を省略する。

第３変形例の地絡検出装置１０においては、放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値がある程度大きいもの（例えば、第１抵抗器Ｒ１と同様に数百［ｋΩ］である）とする。このような場合には、図７に示すように、放電回路ＣＤの一端と第１回路Ｃｉ１との接続点Ｐ１を、第１抵抗器Ｒ１よりも高電圧バッテリＢＡＴの正極側に設け、且つ、放電回路ＣＤの他端と第２回路Ｃｉ２との接続点Ｐ２を、第４抵抗器Ｒ４よりも接地ＧＮＤ４側に設けてもよい。より具体的には、接続点Ｐ１を、第１スイッチＳ１（さらにいえば第１ダイオードＤ１）と第１抵抗器Ｒ１との間に設けることができる。また、接続点Ｐ２を、第４抵抗器Ｒ４と接地ＧＮＤ４との間に設けることができる。

以上説明したように、放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値がある程度大きい場合には、接続点Ｐ１を第１抵抗器Ｒ１よりも高電圧バッテリＢＡＴの正極側に設け、且つ接続点Ｐ２を第４抵抗器Ｒ４よりも接地ＧＮＤ４側に設けても、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際の回路の電気抵抗値（すなわち放電用抵抗器Ｒ１０の電気抵抗値）を確保できる。したがって、地絡の発生を抑制しながら、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。

［第４変形例］
つぎに、図８を用いて、前述した実施形態の地絡検出装置１０の第４変形例を説明する。第４変形例の地絡検出装置１０において、図１に示した地絡検出装置１０と異なる箇所は、放電回路ＣＤが放電用抵抗器Ｒ１０を備えない点であり、それ以外の箇所については図１に示した地絡検出装置１０と同様であるのでその説明を省略する。

第４変形例の地絡検出装置１０においては、第１抵抗器Ｒ１若しくは第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値がある程度大きいもの（例えば直列接続される第１抵抗器Ｒ１および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗が数百［ｋΩ］程度）とする。このような場合には、図８に示すように、放電用抵抗器Ｒ１０を放電回路ＣＤに設けなくてもよい。より具体的には、放電回路ＣＤを第５スイッチＳ５のみによって構成してもよい。

以上説明したように、第１抵抗器Ｒ１若しくは第４抵抗器Ｒ４の電気抵抗値がある程度大きい場合には、放電用抵抗器Ｒ１０を放電回路ＣＤに設けなくても、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電する際の回路の電気抵抗値（すなわち直列接続される第１抵抗器Ｒ１および第４抵抗器Ｒ４の合成抵抗）を確保できる。したがって、地絡の発生を抑制しながら、正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、前述した実施形態では、車両１を電気自動車やハイブリッド電気自動車としたが、車両１は燃料電池車(Fuel Vehicle)であってもよい。

また、前述した実施形態では、地絡検出装置１０を正極側電圧計測状態とする前に正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を放電させる例を説明したが、負極側電圧計測状態とする前に負極側ＹコンデンサＣＹｎの電荷を放電させるようにしてもよい。具体的に説明すると、例えば、制御装置１１は、負極側電圧計測状態とする前に、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３および第５スイッチＳ５をオンにし、且つ第１スイッチＳ１および第４スイッチＳ４をオフとした負極側Ｙコンデンサ放電状態とする。

地絡検出装置１０を上記の負極側Ｙコンデンサ放電状態とすることにより、第２スイッチＳ２、第２抵抗器Ｒ２、放電回路ＣＤ、第３抵抗器Ｒ３、第３スイッチＳ３および第５抵抗器Ｒ５を介して、負極側ＹコンデンサＣＹｎに蓄えられていた電荷を接地ＧＮＤ４に放電できる。このように、地絡検出装置１０を負極側電圧計測状態とする前に負極側Ｙコンデンサ放電状態とし、負極側ＹコンデンサＣＹｎの電荷を放電させることで、負極側電圧計測状態とした際に負極側ＹコンデンサＣＹｎから検出用コンデンサＣ１に流入する電荷を低減できる。

したがって、負極側ＹコンデンサＣＹｎの電荷の影響が少ないＶｃｎを計測することが可能となり、Ｖｃｎに基づく地絡の検出精度の向上を図れる。地絡検出装置１０を正極側電圧計測状態とする前に正極側ＹコンデンサＣＹｐの電荷を放電させ、さらに、地絡検出装置１０を負極側電圧計測状態とする前に負極側ＹコンデンサＣＹｎの電荷を放電させるようにすれば、ＶｃｐおよびＶｃｎに基づく地絡の検出精度を一層と向上させることができる。

前述した実施形態では、放電回路ＣＤの一端を第１回路Ｃｉ１上に設けたが、これに限らない。第１回路Ｃｉ１とは別に高電圧バッテリＢＡＴの正極側と検出用コンデンサＣ１の一端とを接続する回路を設けて、この回路上に放電回路ＣＤの一端を接続してもよい。
また、前述した実施形態では、放電回路ＣＤの他端を第２回路Ｃｉ２上に設けたが、これに限らない。第２回路Ｃｉ２とは別に検出用コンデンサＣ１の他端と接地ＧＮＤ４とを接続する回路を設けて、この回路上に放電回路ＣＤの他端を接続してもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、前述した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 高電圧バッテリ（高電圧バッテリＢＡＴ）と接続され、前記高電圧バッテリが設けられた系の絶縁抵抗の低下を検出する地絡検出装置（地絡検出装置１０）であって、
フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサ（検出用コンデンサＣ１）と、
前記検出用コンデンサの電圧を計測する制御部（制御装置１１）と、
前記高電圧バッテリの正極側と前記検出用コンデンサの一端とを直列的に接続する第１スイッチ（第１スイッチＳ１）および第１抵抗器（第１抵抗器Ｒ１）と、
前記高電圧バッテリの負極側と前記検出用コンデンサの他端とを直列的に接続する第２スイッチ（第２スイッチＳ２）および第２抵抗器（第２抵抗器Ｒ２）と、
前記検出用コンデンサの一端と接地とを接続する第３スイッチ（第３スイッチＳ３）と、
前記検出用コンデンサの他端と接地とを接続する第４スイッチ（第４スイッチＳ４）と、
少なくとも第５スイッチ（第５スイッチＳ５）を備え、前記高電圧バッテリの正極側と前記検出用コンデンサの一端とを接続する第１回路（第１回路Ｃｉ１）に一端が接続され、且つ前記検出用コンデンサの他端と接地とを接続する第２回路（第２回路Ｃｉ２）に他端が接続される放電回路（放電回路ＣＤ）と、
を備え、
前記地絡検出装置は、
前記高電圧バッテリの正極側と接地とを接続する正極側終端抵抗（正極側終端抵抗Ｒｉｓｐ）と、
前記高電圧バッテリの負極側と接地とを接続する負極側終端抵抗（負極側終端抵抗Ｒｉｓｎ）と、
前記正極側終端抵抗と並列的に接続され、前記高電圧バッテリの正極側と接地とを接続する正極側Ｙコンデンサ（正極側ＹコンデンサＣＹｐ）と、
前記負極側終端抵抗と並列的に接続され、前記高電圧バッテリの負極側と接地とを接続する負極側Ｙコンデンサ（負極側ＹコンデンサＣＹｎ）と、
に接続される、地絡検出装置。

（１）によれば、第５スイッチを備え、高電圧バッテリの正極側と検出用コンデンサの一端とを接続する第１回路に一端が接続され、且つ検出用コンデンサの他端と接地とを接続する第２回路に他端が接続される放電回路を備える。これにより、放電回路を介して、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電しておくことができるので、正極側Ｙコンデンサと検出用コンデンサとを接続した際に、正極側Ｙコンデンサから検出用コンデンサに流入する電荷を低減できる。

（２） （１）に記載の地絡検出装置であって、
前記第１回路は、前記高電圧バッテリの正極側と前記検出用コンデンサの一端とを直列的に接続する前記第１スイッチおよび前記第１抵抗器であり、
前記第２回路は、前記検出用コンデンサの他端と接地とを直列的に接続する前記第４スイッチおよび第３抵抗器（第４抵抗器Ｒ４）であり、
前記放電回路の前記一端は、前記第１回路において、前記第１抵抗器よりも前記検出用コンデンサの一端側に接続され、
前記放電回路の前記他端は、前記第２回路において、前記第３抵抗器よりも前記検出用コンデンサの他端側に接続される、地絡検出装置。

（２）によれば、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電する際の回路の電気抵抗値を確保することができ、地絡の発生を抑制しながら、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電できる。

（３） （２）に記載の地絡検出装置であって、
前記放電回路は、放電用抵抗器（放電用抵抗器Ｒ１０）をさらに備え、
前記第１抵抗器と前記放電用抵抗器とのうちの少なくとも一方の電気抵抗値は、前記第３抵抗器の電気抵抗値よりも大きい、地絡検出装置。

（３）によれば、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電する際の回路の電気抵抗値を確保することができ、地絡の発生を抑制しながら、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電できる。

（４） （２）に記載の地絡検出装置であって、
前記第１抵抗器の電気抵抗値は、前記第３抵抗器の電気抵抗値よりも大きい、地絡検出装置。

（４）によれば、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電する際の回路の電気抵抗値を確保することができ、地絡の発生を抑制しながら、正極側Ｙコンデンサの電荷を接地に放電できる。

１０ 地絡検出装置
１１ 制御装置
ＢＡＴ 高電圧バッテリ
Ｃ１ 検出用コンデンサ
ＣＤ 放電回路
ＣＹｐ 正極側Ｙコンデンサ
ＣＹｎ 負極側Ｙコンデンサ
Ｒ１ 第１抵抗器
Ｒ２ 第２抵抗器
Ｒ４ 第４抵抗器（第３抵抗器）
Ｒ１０ 放電用抵抗器
Ｒｉｓｎ 負極側終端抵抗
Ｒｉｓｐ 正極側終端抵抗
Ｓ１ 第１スイッチ
Ｓ２ 第２スイッチ
Ｓ３ 第３スイッチ
Ｓ４ 第４スイッチ
Ｓ５ 第５スイッチ

Claims (3)

1. 高電圧バッテリが設けられた系と接続され、前記系の絶縁抵抗の低下を検出する地絡検出装置であって、
   前記系は、
   前記高電圧バッテリと、
   前記高電圧バッテリの正極端子が接続される正極側電源ラインと、
   前記高電圧バッテリの負極端子が接続される負極側電源ラインと、
   前記正極側電源ラインと接地との間にそれぞれ並列的に接続される正極側終端抵抗および正極側Ｙコンデンサと、
   前記負極側電源ラインと接地との間にそれぞれ並列的に接続される負極側終端抵抗および負極側Ｙコンデンサと、を備え、
   前記地絡検出装置は、
   フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサと、
   前記検出用コンデンサの電圧を計測する制御部と、
   前記正極側電源ラインと前記検出用コンデンサの一端との間に直列的に接続される第１スイッチおよび第１抵抗器と、
   前記負極側電源ラインと前記検出用コンデンサの他端との間に直列的に接続される第２スイッチおよび第２抵抗器と、
   前記検出用コンデンサの一端と接地とを接続する第３スイッチと、
   前記検出用コンデンサの他端と接地との間に直列的に接続される第４スイッチおよび第３抵抗器と、
   直列的に接続される第５スイッチおよび放電用抵抗器を備える放電回路と、を備え、
   前記放電回路の一端は、前記検出用コンデンサの一端に接続され、
   前記放電回路の他端は、前記検出用コンデンサの他端に接続される、地絡検出装置。
2. 請求項１に記載の地絡検出装置であって、
   前記放電用抵抗器の電気抵抗値は、前記第３抵抗器の電気抵抗値よりも大きい、地絡検出装置。
3. 請求項１に記載の地絡検出装置であって、
   前記第１抵抗器の電気抵抗値は、前記第３抵抗器の電気抵抗値よりも大きい、地絡検出装置。

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