WO2023145465A1 - 車載電源システム - Google Patents

Abstract

車載電源システム（１００）は、蓄電池（１０）と、電圧変換モジュール（４０）と、を備え、前記電圧変換モジュールを介して充電器（５０）と前記蓄電池とが接続されたとき、前記充電器からの充電電圧を前記電圧変換モジュールにより変換して前記蓄電池に供給し、充電する。前記電圧変換モジュールは、車両側グランド（Ｇ１）に対して絶縁されており、前記電圧変換モジュールは、充電器側グランド（Ｇ３）に接続されるグランドライン（Ｇ２）を有し、当該グランドラインに、定格電流以上の電流が流れた場合に前記グランドラインにおける通電を遮断する通電遮断部（４２）が設けられ、前記グランドラインは、前記通電遮断部を介して前記車両側グランドに接続されている。

Description

車載電源システム 関連出願の相互参照

　本出願は、２０２２年１月２８日に出願された日本出願番号２０２２－０１２２３５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、車載電源システムに関する。

　従来、電気自動車においては、車載バッテリを充電するために、車両外部の外部充電器に接続して充電を実施している。ところで、近年では、電気自動車の航続距離向上に伴い、電池容量が増加しているため、急速充電のニーズが高くなり、バッテリ電圧が高電圧化している。しかしながら、従来の外部充電器のなかには、高電圧化したバッテリ電圧に対応していないものもある。そこで、車両に昇圧回路を搭載して、そのような外部充電器に対応させている（例えば、特許文献１）。

特開２０２０－１８０７８号公報

　ところで、感電防止のため、外部充電器のグランド（ボディＧＮＤ）と、車両のグランド（ボディＧＮＤ）は、接続されるが、車両側で地絡が生じると、外部充電器に車載バッテリによる過電圧が印加され、外部充電器の故障に繋がる場合がある。

　本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、地絡発生時において外部充電器への過電圧の印加を防止できる車載電源システムを提供することにある。

　上記課題を解決するための車載電源システムは、蓄電池と、電圧変換モジュールと、を備え、前記電圧変換モジュールを介して充電器と前記蓄電池とが接続されたとき、前記充電器からの充電電圧を前記電圧変換モジュールにより変換して前記蓄電池に供給し、充電する車載電源システムにおいて、前記電圧変換モジュールは、車両側グランドに対して絶縁されており、前記電圧変換モジュールは、充電器側グランドに接続されるグランドラインを有し、当該グランドラインに、定格電流以上の電流が流れた場合に前記グランドラインにおける通電を遮断する通電遮断部が設けられ、前記グランドラインは、前記通電遮断部を介して前記車両側グランドに接続されている。

　上記構成によれば、正極側電源経路又は負極側電源経路が地絡しても、グランドラインを介して充電器に蓄電池の端子間電圧が、印加されて充電器が故障してしまうことを防止することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、車載電源システム及び外部充電器の概略を示す電気回路図であり、 図２は、車載充電器の設置態様を模式的に示す側面図であり、 図３は、車載充電器の構成を模式的に示す平面図であり、 図４は、ヒューズの溶断曲線及びバリスタの破壊曲線を示す図であり、 図５は、リレースイッチ及びヒューズの遮断状態を示す回路図であり、 図６は、第２実施形態の車載電源システムの概略を示す電気回路図であり、 図７は、第２実施形態において、パイロスイッチの駆動タイミングを示す図であり、 図８は、第３実施形態の車載電源システムの概略を示す電気回路図であり、 図９は、第３実施形態において、パイロスイッチの駆動タイミングを示す図であり、 図１０は、第４実施形態の車載電源システムの概略を示す電気回路図であり、 図１１は、（ａ）は、絶縁故障時におけるヒューズ電圧の態様を示図、（ｂ）は、断線故障時におけるヒューズ電圧の態様を示図であり、 図１２は、変形例の車載電源システムの概略を示す電気回路図である。

　以下、車両（例えば、ハイブリッド車や電気自動車）に「車載電源システム」を適用した第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

　（第１実施形態）
　図１に示す車載電源システム１００は、組電池１０、漏電検出回路２０、スイッチ制御装置３０、及び電圧変換器４０等を備えている。なお、図示しないが、組電池１０に接続される正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２には、回転電機等の電気負荷が接続されている。また、車両の外部に設置される外部充電器５０は、充電ケーブル６０及び充電プラグ７０を介して車載電源システム１００の電圧変換器４０に接続されている。

　組電池１０は、例えば８００Ｖの端子間電圧を有する蓄電池である。組電池１０は、複数の電池セルが接続されて構成されている。電池セルとして、例えば、リチウムイオン蓄電池や、ニッケル水素蓄電池を用いることができる。

　組電池１０の正極側電源端子に接続される正極側電源経路Ｌ１には、電圧変換器４０の正極側端子が接続されている。このほか、正極側電源経路Ｌ１には、図示しない電気負荷の正極側端子が接続される。この正極側電源経路Ｌ１は、車体（車両ボディ）などの車両側グランドＧ１に対して電気的に絶縁されている。この正極側電源経路Ｌ１と、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｐ１として表すことができる。

　同様に、組電池１０の負極側電源端子に接続される負極側電源経路Ｌ２には、電圧変換器４０の負極側端子が接続されている。このほか、負極側電源経路Ｌ２には、図示しない電気負荷の負極側端子が接続される。この負極側電源経路Ｌ２は、車両側グランドＧ１に対して電気的に絶縁されている。この負極側電源経路Ｌ２と、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｎ１として表すことができる。

　また、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２には、それぞれ電圧変換器４０との間の通電及び通電遮断を切り替えるリレースイッチＤＣＲが設けられている。なお、正極側のリレースイッチＤＣＲを、リレースイッチＤＣＲ１と示し、負極側のリレースイッチＤＣＲを、リレースイッチＤＣＲ２と示す場合がある。リレースイッチＤＣＲ１が、正極側電源スイッチ部に相当し、リレースイッチＤＣＲ２が、負極側電源スイッチ部に相当する。

　漏電検出回路２０は、正極側電源経路Ｌ１と負極側電源経路Ｌ２に接続されており、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２が車両側グランドＧ１に対して正常に絶縁されているか否か、すなわち、漏電（地絡）を検出する。漏電検出回路２０が、地絡検出部に相当する。なお、漏電検出回路２０において、地絡の有無を判定するための回路構成は、周知の構成でよく、図示したものに限らない。漏電検出回路２０は、スイッチ制御装置３０に接続されている。

　スイッチ制御装置３０は、漏電検出回路２０から地絡の検出が通知されると、リレースイッチＤＣＲをオフ状態に切り替える（通電を遮断する）ように制御する。スイッチ制御装置３０が、スイッチ制御部に相当する。

　次に電圧変換器４０について説明する。

　図１に示すように電圧変換器４０は、非絶縁コンバータである昇圧回路４１や、変換器内正極側電源経路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ、変換器内負極側電源経路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂなどを備える。電圧変換器４０が電圧変換モジュールに相当する。昇圧回路４１は、変換器内正極側電源経路Ｌ１ａ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ａを介して、それぞれ正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２に接続されている。また、昇圧回路４１は、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを介して、充電ケーブル６０（より詳しくは正極側充電経路６１及び負極側充電経路６２）に接続される。

　また、電圧変換器４０は、一端が、通電遮断部としてのヒューズ４２を介して車両側グランドＧ１に接続されるグランドラインＧ２を備える。グランドラインＧ２の他端は、充電ケーブル６０に接続される。より詳しく説明すると、グランドラインＧ２の他端は、充電ケーブル６０を構成する充電器側グランドライン６３に接続され、充電器側グランドＧ３に接続される。充電器側グランドＧ３は、外部充電器５０の側におけるグランド（外部充電器５０のボディなど）である。ヒューズ４２は、定格電流以上の電流が流れた場合に溶断し、グランドラインＧ２における通電を遮断するものである。

　また、図２、図３に示すように、電圧変換器４０は、車両側グランドＧ１に対して絶縁された状態で取り付けられている。例えば、図２に示すように、絶縁シート４５を介して筐体４６の内部に収容されて電圧変換器４０が車体２００に取り付けられている。筐体４６の内部には、図３に示すように、変換器内正極側電源経路Ｌ１ａ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ａであるバスバーや、ヒューズ４２、昇圧回路４１等が収容されている。

　なお、変換器内正極側電源経路Ｌ１ａと、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｐ２として表すことができ、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂと、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｐ３として表すことができる。

　同様に、変換器内負極側電源経路Ｌ２ａと、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｎ２として表すことができ、変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂと、車両側グランドＧ１との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｎ３として表すことができる。

　外部充電器５０は、充電用電源５１と、バリスタ５２ａ，５２ｂなどを備える。正極側充電経路６１は、充電用電源５１の正極端子に接続され、負極側充電経路６２は、充電用電源５１の負極端子に接続されている。本実施形態において、充電用電源５１の電圧（充電電圧）は、組電池１０の端子間電圧（８００Ｖ）に比較して低圧（例えば４００Ｖ）となっている。

　正極側充電経路６１及び負極側充電経路６２は、充電器側グランドＧ３に対して絶縁されている。このため、正極側充電経路６１と、充電器側グランドＧ３との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｐ４として表すことができる。同様に、負極側充電経路６２と、充電器側グランドＧ３との間における絶縁状態（対地絶縁抵抗）を地絡抵抗Ｒｎ４として表すことができる。

　また、正極側充電経路６１及び負極側充電経路６２は、バリスタ５２ａ，５２ｂを介して充電器側グランドＧ３に接続されている。なお、正極側充電経路６１、負極側充電経路６２、及び充電器側グランドＧ３に接続される充電器側グランドライン６３により、充電ケーブル６０が構成されている。

　図１に示すように、外部充電器５０の充電ケーブル６０が、充電プラグ７０に差し込まれ、車載電源システム１００に接続されると、外部充電器５０から電力が供給される。昇圧回路４１は、充電電圧を昇圧し、組電池１０に供給する。これにより、組電池１０が充電される。

　ところで、感電防止のため、車両側グランドＧ１と、充電器側グランドＧ３は、車載電源システム１００のグランドラインＧ２等を介して接続されている。このため、例えば、正極側電源経路Ｌ１と車両側グランドＧ１との間において、地絡が生じると（地絡抵抗Ｒｐ１が小さくなると）、組電池１０の端子間電圧が、グランドラインＧ２等を介して、外部充電器５０の側に印加される。この場合、例えば、充電器側グランドＧ３と、負極側充電経路６２との間に接続されるバリスタ５２ｂに過電圧が付加されることとなる。

　なお、地絡が生じると、漏電検出回路２０により検出され、リレースイッチＤＣＲがオフされる（通電遮断）されるが、地絡が生じてから地絡が検出されて通電遮断されるまでには、比較的時間を要する。このため、地絡が生じてから通電遮断されるまでの時間が、バリスタ５２ｂに過電圧が印加されてからバリスタ５２ｂが故障するまでの時間に比較して長い場合、バリスタ５２ｂが故障することとなる。

　そこで、図１～図３に示すように、電圧変換器４０が車両側グランドＧ１に対して絶縁された状態にしたうえで、ヒューズ４２を介してグランドラインＧ２を車両側グランドＧ１に接続している。図４に示すように、このヒューズ４２の定格電流ＩＡは、バリスタ５２ａ，５２ｂの定格電流ＩＢよりも低く設定されている。

　なお、図４に示すように、リレースイッチＤＣＲが遮断される限界電流ＩＣは、ヒューズ４２及びバリスタ５２ａ，５２ｂの定格電流ＩＡ，ＩＢに比較して、大きくなっている。また、地絡後における地絡電流ＩＤは、ヒューズ４２及びバリスタ５２ａ，５２ｂの定格電流ＩＡ，ＩＢ、並びにリレースイッチＤＣＲが遮断される限界電流ＩＣに比較して大きくなっている。

　この図４において、ヒューズ４２が溶断する時間と電流の積を示すヒューズ４２の溶断曲線Ｌ１０と、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊する時間と電流の積を示すバリスタ５２ａ，５２ｂの破壊曲線Ｌ２０を示す。なお、図４において、横軸はグランドラインＧ２を流れる電流Ｉを示し、縦軸は、電流が流れてからの経過時間ｔを示す。この図４に示すように、地絡して地絡電流ＩＤが流れる場合、地絡が発生してから地絡が検出されてリレースイッチＤＣＲが遮断されるまで時間ＴＣは、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊されるまでの時間に比較して長い。しかしながら、ヒューズ４２は、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊されるまでの時間に比較してさらに短い時間で溶断する。このため、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊されることを防止できる。

　また、漏電検出回路２０により地絡が検出され、スイッチ制御装置３０がリレースイッチＤＣＲをオフすると、図５に示すような回路状態となる。なお、図５は、回路構成の一部を省略し、また、昇圧回路４１を電池にして模式的に図示している。図５（ａ）に示すように、作業者が、車両側グランドＧ１と充電器側グランドＧ３に接触していても、負極側のリレースイッチＤＣＲ２が切断されるため、負極側電源経路Ｌ２を介して、組電池１０からの破線で示す電流が流れることを防止できる。同様に、図５（ｂ）に示すように、作業者が、車両側グランドＧ１と充電器側グランドＧ３に接触していても、正極側のリレースイッチＤＣＲ１が切断されるため、正極側電源経路Ｌ１を介して、外部充電器５０からの破線で示す電流が流れることを防止できる。

　以上のように車載電源システム１００を構成したことによる効果について説明する。

　電圧変換器４０自体は、絶縁シート４５により、車両側グランドＧ１に対して絶縁されており、グランドラインＧ２は、ヒューズ４２を介して車両側グランドＧ１に接続されている。このため、正極側電源経路Ｌ１又は負極側電源経路Ｌ２が地絡しても、グランドラインＧ２を介して外部充電器５０に組電池１０の端子間電圧が、印加されて外部充電器５０が故障してしまうことを防止することができる。

　また、スイッチ制御装置３０は、漏電検出回路２０が地絡を検出した場合、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２の通電を遮断するように、リレースイッチＤＣＲを制御する。これにより、図５に示すように、作業者が、車両側グランドＧ１と充電器側グランドＧ３に接触していても、感電を防止することができる。

　なお、絶縁シート４５上に電圧変換器４０が載置されているため、変換器内正極側電源経路Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ又は変換器内負極側電源経路Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、地絡しにくくなっている。また、絶縁シート４５により、電圧変換器４０の筐体４６に接触しても、感電しにくくなっている。

　（第２実施形態）
　第１実施形態における車載電源システム１００の構成の一部を、変更してもよい。車載電源システム１００の構成の一部を変更した第２実施形態について説明する。

　ヒューズ４２において短絡故障が生じ、車両側グランドＧ１と充電器側グランドＧ３との間の通電を遮断できない場合、バリスタ５２ｂが破壊された後、大電流が流れ続ける虞がある。そこで、第２実施形態では、以下のように構成している。

　図６に示すように、第２実施形態の電圧変換器４０は、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂに、それぞれパイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを備える。パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂは、瞬間的に変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを物理的に遮断する装置である。パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂは、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの駆動回路１４２に接続されており、駆動回路１４２の指示により、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを物理的に遮断する。

　また、第２実施形態の電圧変換器４０は、変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂの電流を検出する電流検出部としての電流センサ１４３を備える。電流センサ１４３は、駆動回路１４２に接続されている。駆動回路１４２は、電流センサ１４３から電流閾値Ｔｈ１以上の電流が流れたことが検出された場合、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを遮断するように、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを制御する（駆動させる）。

　これにより、ヒューズ４２が短絡故障した場合において、正極側電源経路Ｌ１が地絡したとしても、変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂに流れる大電流（所定値以上の電流）が検出され、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂにより、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂが遮断される。

　次に、図７に基づいて、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの駆動タイミングについて説明する。図７には、第１実施形態において説明した図５と同様に、ヒューズ４２の溶断曲線Ｌ１０、バリスタ５２ａ，５２ｂの破壊曲線Ｌ２０等について記載されている。

　図７に示すように、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動する駆動電流ＩＥは、バリスタ５２ａ，５２ｂの定格電流ＩＢよりも大きい。また、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動するまでの時間ＴＥは、リレースイッチＤＣＲが遮断されるまで時間ＴＣよりは早いものの、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊するタイミングよりも遅い。このため、ヒューズ４２が短絡故障してしまった場合（溶断曲線Ｌ１０を破線で示す）、バリスタ５２ａ，５２ｂの破壊は免れない。しかしながら、バリスタ５２ａ，５２ｂが破壊された後において、リレースイッチＤＣＲにより遮断するよりも早く、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動し、大電流が流れ続けることを防止できる。

　上記第２実施形態の構成によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

　上記のように、電圧変換器４０は、電流センサ１４３により電流閾値Ｔｈ１以上の電流が検出された場合、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを遮断し、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２の通電を遮断する電源経路遮断部としてのパイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを備えた。これにより、ヒューズ４２が短絡故障し、車両側グランドＧ１と充電器側グランドＧ３との間の通電を遮断できない場合であっても、グランドラインＧ２を介して大電流が流れ続けることを防止することができる。

　（第３実施形態）
　第１実施形態における車載電源システム１００の構成の一部を、変更してもよい。車載電源システム１００の構成の一部を変更した第３実施形態について説明する。

　図８に示すように、第３実施形態の電圧変換器４０は、第２実施形態と同様に、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂに、それぞれパイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを備える。また、第３実施形態も、第２実施形態と同様に、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの駆動回路１４２を備える。

　また、第３実施形態の電圧変換器４０は、電圧検出部としての電圧センサ２４３を備える。電圧センサ２４３は、ヒューズ４２の両端電圧を検出する。駆動回路１４２は、ヒューズ４２が遮断されて、電圧センサ２４３から電圧閾値Ｔｈ２以上の電圧が検出された場合、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂを遮断するように、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを制御する（駆動させる）。

　これにより、ヒューズ４２によりグランドラインＧ２と車両側グランドＧ１との間の通電が遮断された場合、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂにより、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂが遮断される。

　次に、図９に基づいて、第３実施形態におけるパイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動するタイミングについて説明する。図９には、第１実施形態において説明した図５と同様に、ヒューズ４２の溶断曲線Ｌ１０、バリスタ５２ａ，５２ｂの破壊曲線Ｌ２０等について記載されている。図９に、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動するときにおける時間と電流の積を示すパイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの遮断曲線Ｌ３０を示す。

　図９に示すように、地絡してヒューズ４２が溶断すると、ヒューズ４２の両端電圧が電圧閾値Ｔｈ２よりも大きくなり、それに伴い、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂが駆動する。このため、ヒューズ４２が溶断するタイミングＴＡに遅れて、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの駆動タイミングＴＦとなる。

　上記第３実施形態の構成によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

　図９に示すように、ヒューズ４２が溶断するタイミングＴＡに追従して、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂにより、変換器内正極側電源経路Ｌ１ｂ及び変換器内負極側電源経路Ｌ２ｂが遮断され、正極側電源経路Ｌ１及び負極側電源経路Ｌ２の通電が遮断される。そして、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの駆動タイミングＴＦは、漏電検出回路２０により地絡が検出されて、リレースイッチＤＣＲが駆動するまでの時間ＴＤに比較して、早い。このため、感電が生じる可能性のある時間を短くすることができる。

　（第４実施形態）
　第１実施形態における車載電源システム１００の構成の一部を、変更してもよい。車載電源システム１００の構成の一部を変更した第４実施形態について説明する。第４実施形態では、ヒューズ４２の断線故障や、絶縁故障を検出可能に構成されている。以下、詳しく説明する。

　図１０に示すように、第４実施形態の車載電源システム１００では、ヒューズ４２と電圧変換器４０との間において、通電及び通電遮断を切り替える切替スイッチ部としてのスイッチＳ１が設けられている。このスイッチＳ１は、スイッチ制御装置３０に接続され、スイッチ制御装置３０により、切り替え制御可能に構成されている。なお、スイッチＳ１の位置は任意に変更してもよいが、電圧変換器４０の内部で地絡が発生する可能性を考慮して、ヒューズ４２の近くであることが望ましい。

　また、ヒューズ４２の両端電圧（ヒューズ電圧）を検出する電圧検出センサ３４３が設けられている。この電圧検出センサ３４３により検出されたヒューズ電圧は、スイッチ制御装置３０に入力される。

　また、第４実施形態の車載電源システム１００は、スイッチＳ１よりもヒューズ４２側におけるグランドラインＧ２の電位（コモン電位）を変動させる電位変動部を備える。本実施形態では、漏電検出回路２０を、電位変動部として流用する。具体的には、スイッチ制御装置３０は、漏電検出回路２０を構成するスイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを切り替えて、グランドラインＧ２の電位を変動可能に構成されている。

　次に、絶縁故障の検出方法について説明する。

　図１１（ａ）に示すように、スイッチ制御装置３０は、スイッチＳ１をオフした状態で、スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを切り替える。このとき、絶縁故障が発生していない場合、電圧検出センサ３４３により検出されるヒューズ電圧が、所定値以上変動する。一方、絶縁故障が発生している場合、電圧検出センサ３４３により検出されるヒューズ電圧が、変動しなくなる。このため、スイッチ制御装置３０は、スイッチＳ１をオフした状態で、スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを切り替えたとき、検出されたヒューズ電圧が所定値以上変動した場合には、正常であると判定し、そうでない場合には、絶縁故障が発生していると判定する。

　また、図１１（ｂ）に示すように、スイッチ制御装置３０は、スイッチＳ１をオンした状態で、スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを切り替える。このとき、ヒューズ４２の断線故障が発生していない場合、電圧検出センサ３４３により検出されるヒューズ電圧は、変動しない。一方、断線故障が発生している場合、電圧検出センサ３４３により検出されるヒューズ電圧は、所定値以上変動する。このため、スイッチ制御装置３０は、スイッチＳ１をオンした状態で、スイッチＳｐ，Ｓｎのオンオフを切り替えたとき、検出されたヒューズ電圧が所定値以上変動した場合には、断線故障が発生していると判定し、そうでない場合には、正常であると判定する。なお、故障が発生していると判定した場合、その旨を通知するなど所定の処理を実施する。以上により、第４実施形態のスイッチ制御装置３０は、故障判定部として機能する。

　上記第４実施形態の構成によれば、第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

　絶縁故障及び断線故障を検出することができるため、車両の安全をより確保することが可能となる。特に絶縁故障のうち、絶縁シート４５が破壊されて、電圧変換器４０の筐体と、車両側グランドＧ１（車両ボディ）とが接触することに基づく、絶縁故障を検出することが可能となる。

　また、漏電検出回路２０を流用してコモン電位を変動させている。このため、低コストでこれらの故障を検出することが可能となる。
（変形例）
　・上記第２実施形態と第３実施形態を組み合わせてもよい。すなわち、電流センサ１４３により電流閾値Ｔｈ１以上の電流が検出された場合、又は電圧センサ２４３により電圧閾値Ｔｈ２以上の電圧が検出された場合に、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを駆動させてもよい。これにより、第２実施形態及び第３実施形態の効果を得ることができる。

　・上記実施形態において、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂを用いたが、アークを発生させず、大電流を遮断できるのであれば、磁気ヒューズ等に変更してもよい。

　・上記実施形態において、図１２に示すようにツェナーダイオードＤ１を設けてもよい。そして、ツェナーダイオードＤ１のツェナー電圧をバリスタ５２ａ，５２ｂのバリスタ電圧よりも低く設定することで、短絡時の回り込み電流がバリスタ５２ａ，５２ｂを経由することを防止できる。このため、バリスタ５２ａ，５２ｂをより確実に保護することが可能となる。

　・上記実施形態において、バリスタ５２ａ，５２ｂの破壊を防止できる程度に高速動作可能であれば、ヒューズ４２の代わりに、半導体スイッチなどに変更してもよい。

　・上記第４実施形態において、電位変動部の回路構成は任意に変更してもよい。漏電検出回路２０と別に設けてもよい。

　・上記実施形態において、ヒューズ４２の位置は任意に変更してもよい。電圧変換器４０の筐体４６の外部に配置されていてもよいし、組電池１０を収容する筐体の内部に配置されていてもよい。

　・上記実施形態において、ヒューズ４２の設置位置を任意に変更してもよい。例えば、電圧変換器４０の筐体４６の内部に配置されていてもよい。これにより、電圧変換器４０の内部で地絡が生じた場合であっても、外部充電器５０を保護することが可能となる。

　・上記第２実施形態～第３実施形態において、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの位置を変更してもよい。例えば、グランドラインＧ２上のヒューズ４２の直近に設置してもよい。これにより、パイロスイッチ１４１ａ，１４１ｂの定格電流を小さくすることができる。

　以下、上述した各実施形態から抽出される特徴的な構成を記載する。
［構成１］
　蓄電池（１０）と、電圧変換モジュール（４０）と、を備え、前記電圧変換モジュールを介して充電器（５０）と前記蓄電池とが接続されたとき、前記充電器からの充電電圧を前記電圧変換モジュールにより変換して前記蓄電池に供給し、充電する車載電源システム（１００）において、
　前記電圧変換モジュールは、車両側グランド（Ｇ１）に対して絶縁されており、
　前記電圧変換モジュールは、充電器側グランド（Ｇ３）に接続されるグランドライン（Ｇ２）を有し、
　当該グランドラインに、定格電流以上の電流が流れた場合に前記グランドラインにおける通電を遮断する通電遮断部（４２）が設けられ、前記グランドラインは、前記通電遮断部を介して前記車両側グランドに接続されている車載電源システム。
［構成２］
　前記電圧変換モジュールは、前記蓄電池の正極側電源経路（Ｌ１）及び負極側電源経路（Ｌ２）にそれぞれ接続されており、
　前記正極側電源経路上には、前記正極側電源経路の通電及び通電遮断を切り替える正極側電源スイッチ部（ＤＣＲ，ＤＣＲ１）が設けられ、
　前記負極側電源経路上には、前記負極側電源経路の通電及び通電遮断を切り替える負極側電源スイッチ部（ＤＣＲ，ＤＣＲ２）が設けられ、
　前記正極側電源経路又は前記負極側電源経路と前記車両側グランドとの間における地絡を判定する地絡検出部（２０）と、
　前記地絡検出部が地絡を検出した場合、前記正極側電源経路及び前記負極側電源経路の通電を遮断するように、前記正極側電源スイッチ部及び前記負極側電源スイッチ部を制御するスイッチ制御部（３０）と、を備えた構成１に記載の車載電源システム。
［構成３］
　前記蓄電池の負極側電源経路には、前記負極側電源経路の電流を検出する電流検出部（１４３）が設けられ、
　前記電圧変換モジュールは、前記電流検出部により電流閾値（Ｔｈ１）以上の電流が検出された場合、正極側電源経路及び前記負極側電源経路の通電を遮断する電源経路遮断部（１４１ａ，１４１ｂ）を備えた構成１又は２に記載の車載電源システム。
［構成４］
　前記グランドラインにおいて、前記通電遮断部の両端電圧を検出する電圧検出部（２４３）を備え、
　前記電圧変換モジュールは、前記電圧検出部により電圧閾値（Ｔｈ２）以上の電圧が検出された場合、正極側電源経路及び負極側電源経路の通電を遮断する電源経路遮断部（１４１ａ，１４１ｂ）を備えた構成１又は２に記載の車載電源システム。
［構成５］
　前記蓄電池の負極側電源経路には、前記負極側電源経路の電流を検出する電流検出部（１４３）が設けられ、
　前記電源経路遮断部は、前記電圧検出部により電圧閾値以上の電圧が検出された場合、又は前記電流検出部により電流閾値以上の電流が検出された場合、通電を遮断する構成４に記載の車載電源システム。
［構成６］
　前記グランドラインにおいて、前記通電遮断部に直列接続され、前記グランドラインの通電及び通電遮断を切り替え可能な切替スイッチ部（Ｓ１）と、
　前記通電遮断部の両端電圧を検出する電圧検出部（１４３）と、
　前記切替スイッチ部よりも前記通電遮断部の側において、前記グランドラインの電位を変動させる電位変動部（２０）と、
　前記切替スイッチ部により通電を遮断した状態で、前記電位変動部による電位を変動させたときに前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、絶縁故障を判定し、前記切替スイッチ部により通電させた状態で、前記電位変動部による電位を変動させたときに前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記通電遮断部の断線故障を判定する故障判定部（３０）と、を備えた構成１～５のうちいずれか１項に記載の車載電源システム。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (6)

1. 　蓄電池（１０）と、電圧変換モジュール（４０）と、を備え、前記電圧変換モジュールを介して充電器（５０）と前記蓄電池とが接続されたとき、前記充電器からの充電電圧を前記電圧変換モジュールにより変換して前記蓄電池に供給し、充電する車載電源システム（１００）において、
   　前記電圧変換モジュールは、車両側グランド（Ｇ１）に対して絶縁されており、
   　前記電圧変換モジュールは、充電器側グランド（Ｇ３）に接続されるグランドライン（Ｇ２）を有し、
   　当該グランドラインに、定格電流以上の電流が流れた場合に前記グランドラインにおける通電を遮断する通電遮断部（４２）が設けられ、前記グランドラインは、前記通電遮断部を介して前記車両側グランドに接続されている車載電源システム。
2. 　前記電圧変換モジュールは、前記蓄電池の正極側電源経路（Ｌ１）及び負極側電源経路（Ｌ２）にそれぞれ接続されており、
   　前記正極側電源経路上には、前記正極側電源経路の通電及び通電遮断を切り替える正極側電源スイッチ部（ＤＣＲ，ＤＣＲ１）が設けられ、
   　前記負極側電源経路上には、前記負極側電源経路の通電及び通電遮断を切り替える負極側電源スイッチ部（ＤＣＲ，ＤＣＲ２）が設けられ、
   　前記正極側電源経路又は前記負極側電源経路と前記車両側グランドとの間における地絡を判定する地絡検出部（２０）と、
   　前記地絡検出部が地絡を検出した場合、前記正極側電源経路及び前記負極側電源経路の通電を遮断するように、前記正極側電源スイッチ部及び前記負極側電源スイッチ部を制御するスイッチ制御部（３０）と、を備えた請求項１に記載の車載電源システム。
3. 　前記蓄電池の負極側電源経路には、前記負極側電源経路の電流を検出する電流検出部（１４３）が設けられ、
   　前記電圧変換モジュールは、前記電流検出部により電流閾値（Ｔｈ１）以上の電流が検出された場合、正極側電源経路及び前記負極側電源経路の通電を遮断する電源経路遮断部（１４１ａ，１４１ｂ）を備えた請求項１又は２に記載の車載電源システム。
4. 　前記グランドラインにおいて、前記通電遮断部の両端電圧を検出する電圧検出部（２４３）を備え、
   　前記電圧変換モジュールは、前記電圧検出部により電圧閾値（Ｔｈ２）以上の電圧が検出された場合、正極側電源経路及び負極側電源経路の通電を遮断する電源経路遮断部（１４１ａ，１４１ｂ）を備えた請求項１又は２に記載の車載電源システム。
5. 　前記蓄電池の負極側電源経路には、前記負極側電源経路の電流を検出する電流検出部（１４３）が設けられ、
   　前記電源経路遮断部は、前記電圧検出部により電圧閾値以上の電圧が検出された場合、又は前記電流検出部により電流閾値以上の電流が検出された場合、通電を遮断する請求項４に記載の車載電源システム。
6. 　前記グランドラインにおいて、前記通電遮断部に直列接続され、前記グランドラインの通電及び通電遮断を切り替え可能な切替スイッチ部（Ｓ１）と、
   　前記通電遮断部の両端電圧を検出する電圧検出部（１４３）と、
   　前記切替スイッチ部よりも前記通電遮断部の側において、前記グランドラインの電位を変動させる電位変動部（２０）と、
   　前記切替スイッチ部により通電を遮断した状態で、前記電位変動部による電位を変動させたときに前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、絶縁故障を判定し、前記切替スイッチ部により通電させた状態で、前記電位変動部による電位を変動させたときに前記電圧検出部により検出された電圧に基づいて、前記通電遮断部の断線故障を判定する故障判定部（３０）と、を備えた請求項１に記載の車載電源システム。

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