JP2008089322A - 電圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源の電圧をコンデンサで検出する電圧検出装置において、コストアップや部品の追加等が必要無く、さらに正常時の計測時間を損なうことがないような異常電圧発生時の処理が可能となる電圧検出装置を提供する。
【解決手段】コンデンサＣの両端電圧が正常動作時の最大電圧を超える電圧であった場合には、マイコン１０が、第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４を閉制御した状態で、コンデンサＣの両端電圧が第５スイッチＳＷ５の最大定格電流以下となる電圧となるまで第３スイッチＳＷ３および第４スイッチＳＷ４経由で接地電位Ｇに放電する。そして、コンデンサＣの両端電圧が第５スイッチＳＷ５の最大定格電流以下となる電圧となったら、第５スイッチＳＷ５を閉制御して第５スイッチＳＷ５経由で接地電位Ｇに急速放電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電圧検出装置に係り、特に、直流電源の電圧を検出する電圧検出装置に関するものである。

従来、直流電源の電圧を検出する電圧検出装置として、例えば、フライングキャパシタ方式の絶縁検出装置がある。この絶縁検出装置は、直流の高圧電源の絶縁状態を検出する際に、接地から浮かせた状態のコンデンサ（すなわち、フライングキャパシタ）に高圧電源の電圧を充電してその両端電圧を計測した計測値と、コンデンサの一方を抵抗を介して接地した状態において、同様に高圧電源の電圧をコンデンサに充電してその両端電圧を計測した計測値とに基づいて地絡抵抗を算出することにより高圧電源の絶縁状態を検出している（例えば、特許文献１および２参照）。

図４は、従来の絶縁検出装置の構成例を示す回路図である。図中、ＶはＮ個のバッテリが直列接続された高圧電源（直流電源）であり、この高圧電源Ｖは、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという）１０など低圧系の接地電位Ｇとは絶縁されている。

同図に示すように絶縁検出装置は、両極性のコンデンサＣと、接地電位Ｇとは絶縁された高圧電源Ｖの正極をコンデンサＣの一端に接続するための第１スイッチＳＷ１と、高圧電源Ｖの負極をコンデンサＣの他端に接続するための第２スイッチＳＷ２とを備えている。

マイコン１０は、入力ポートＡ／Ｄに供給された電圧をアナログ／デジタル変換して計測する電圧計測機能を有する。また、絶縁検出装置は、コンデンサＣの一端を入力ポートＡ／Ｄに接続するための第３スイッチＳＷ３と、コンデンサＣの他端を接地電位Ｇに接続するための第４スイッチＳＷ４とを備えている。

また、絶縁検出装置は、第３スイッチＳＷ３の入力ポートＡ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられた第１抵抗Ｒ１および、第４スイッチＳＷ４の接地電位Ｇ側と接地電位Ｇ間に設けられた第２抵抗Ｒ２と、を備えている。

また、入力ポートＡ／Ｄには、保護回路１１を介して電圧が供給される。この保護回路１１は、第１抵抗Ｒ１の第３スイッチＳＷ３側と入力ポートＡ／Ｄ側との間に設けられた保護抵抗Ｒｐ１と、この保護抵抗Ｒｐ１の入力ポートＡ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられたクランプダイオードＤｃとから構成される。

保護抵抗Ｒｐ１は、電流制限抵抗として働き、マイコン１０の入力ポートＡ／Ｄに過電流が流れることを防ぐ。また、クランプダイオードＤｃによって、マイコン１０の入力ポートＡ／Ｄにマイコン１０に損傷を与えるような過剰な正電位や負電位が印加されるのを防ぐことができる。

また、絶縁検出装置は、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとコンデンサＣとの間に設けられた抵抗切替回路１２を備えている。抵抗切替回路１２は、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインからコンデンサＣに向かって順方向となるように接続された第１ダイオードＤ１および第１切替抵抗Ｒｃ１から構成される直列回路と、第１ダイオードＤ１とは逆方向となるように接続された第２ダイオードＤ２および第２切替抵抗Ｒｃ２から構成される直列回路とが、並列に接続されて構成されている。

また、上述した第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は例えば光ＭＯＳＦＥＴが用いられ、高圧電源Ｖと絶縁しつつマイコン１０によって制御できるようになっている。なお、１３はリセット回路であり、リセットスイッチＳＷｒを閉制御すると、コンデンサＣに蓄積された電荷が放電抵抗Ｒｄｃによって速やかに放電することができる。

上述の構成を有する絶縁検出装置の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ１０１において、マイコン１０は、高圧電源の高圧電圧Ｖ₀ を計測する。この計測は、具体的には次のように行われる。マイコン１０は、全てのスイッチが開いている初期状態から第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を閉制御し、高圧電源Ｖの電圧をコンデンサＣに充電させる。

そして、第１および第２のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を開制御した後、第３および第４スイッチＳＷ３、ＳＷ４を閉制御することにより、コンデンサＣの両端電圧、すなわち高圧電源Ｖの両端電圧Ｖ₀ がマイコン１０の入力ポートＡ／Ｄに供給される。それにより、両端電圧Ｖ₀ が高圧電源Ｖの電圧としてマイコン１０で読み込まれる。

次に、ステップＳ１０２において、マイコン１０は、負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧Ｖ_RL- を計測する。この計測は、具体的には次のように行われる。マイコン１０は、リセット回路１３によるリセット後、第１スイッチおよび第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４を閉制御する。これにより、負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧がコンデンサＣに充電される。

そして、マイコン１０は、第１のスイッチＳＷ１を開制御した後、第３および第４スイッチＳＷ３、ＳＷ４を閉制御する。これにより、コンデンサＣの両端電圧、すなわち負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧Ｖ_RL- がマイコン１０に読み込まれる。

次に、ステップＳ１０３において、マイコン１０は、正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧Ｖ_RL+ を計測する。この計測は、具体的には次のように行われる。マイコン１０は、リセット回路１３によるリセット後、第２スイッチおよび第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３を閉制御する。これにより、正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧がコンデンサＣに充電される。

そして、マイコン１０は、第２スイッチＳＷ２を開制御した後、第３および第４スイッチＳＷ３、ＳＷ４を閉制御する。これにより、コンデンサＣの両端電圧、すなわち正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧Ｖ_RL+ が、マイコン１０に読み込まれる。

次に、ステップＳ１０４において、マイコン１０は、負極側地絡抵抗ＲＬ−に応じた計測電圧Ｖ_RL- と正極側地絡抵抗ＲＬ＋に応じた計測電圧Ｖ_RL+ の和を高圧電源Ｖの両端電圧に応じた計測電圧Ｖ₀ で除する演算（Ｖ_RL- ＋Ｖ_RL+ ／Ｖ₀ ）を行う。次に、ステップＳ１０５において、マイコン１０は、その演算値により、予め内部メモリに記憶されている演算値対地絡抵抗の換算テーブルを参照して高圧電源Ｖの地絡抵抗を算出する。

このように、マイコン１０は第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を各々制御して、高圧電源Ｖの両端電圧Ｖ₀ 、正極側地絡抵抗ＲＬ＋に応じた電圧Ｖ_RL+ 、負極側地絡抵抗ＲＬ−に応じた電圧Ｖ_RL- でキャパシタＣを充電する毎に、そのときのキャパシタＣの両端電圧をマイコン１０によって読み取ることで、高圧電源Ｖの絶縁状態を検出することができる。
特開２００４−１７０１０３号公報 特開２００４−２４５６３２号公報

上述した従来の電圧検出装置において、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２およびステップＳ１０３で計測した電圧値が、正常時に計測される最大電圧以上の値（異常電圧値）が計測されることがある。そのような場合は、測定後のリセット回路１３によるコンデンサＣの放電時に、リセット回路１３には正常時よりも大きな電流が流れるため、リセットスイッチＳＷｒを複数並列に使用したり、放電抵抗Ｒｄｃの定格を上げるなどといった、正常時の通電電流以上の余裕を持たせた設計をする必要があった。

しかしながら、上述した正常時の通電電流以上の余裕を持たせた設計とすると、使用する部品が高価となってしまい、コストアップになってしまうことや、部品が大型化してしまい、結果として装置の小型化に限界があるといった問題があった。

また、異常電圧発生時にリセットスイッチＳＷｒを流れる電流をリセットスイッチＳＷｒの最大定格電流以下にするように考慮して正常時に流れる電流を制限すると、正常時の放電に時間がかかり、計測時間が長くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、直流電源の地絡抵抗を直列に接続したコンデンサで検出する電圧検出装置において、コストアップや部品の追加等が必要無く、さらに正常時の計測時間を損なうことがないような異常電圧発生時の処理が可能となる電圧検出装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、接地電位から絶縁された直流電源と、コンデンサと、前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧計測手段と、前記直流電源の正極と前記コンデンサの一端との間に接続された第１スイッチと、前記直流電源の負極と前記コンデンサの他端との間に接続された第２スイッチと、前記コンデンサの一端と前記電圧計測手段との間に接続された第３スイッチと、前記コンデンサの他端と前記接地電位との間に接続された第４スイッチと、前記コンデンサの一端と前記接地電位との間に接続された第５スイッチと、前記第１〜第５スイッチを選択的に閉制御するスイッチ制御手段と、を備えた電圧検出装置において、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチを閉制御した状態で、前記電圧計測手段が計測した前記コンデンサの両端電圧が予め設定された所定の電圧を超えた場合に、前記スイッチ制御手段は、前記第５スイッチを閉制御したときに流れる電流が前記第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧以下となったときに前記第５スイッチを閉制御することを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、電圧計測手段がコンデンサの両端電圧を計測したときに、その電圧が予め設定した所定の電圧を超えていた場合は、スイッチ制御手段は、所定の電圧に低下するまで第３スイッチと第４スイッチを閉制御することによるコンデンサの放電を行う。そして第５スイッチに流れる電流が最大定格電流以下の電流に相当する電圧となったときに第５スイッチを閉制御するので、第５スイッチの最大定格電流以下の電流でコンデンサの電荷を急速に放電することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧が、前記予め設定された所定の電圧と等しい値に設定されていることを特徴としている。

請求項２記載の発明によれば、前記第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧が、予め設定された所定の電圧に設定されているので、コンデンサの両端電圧が予め設定された所定の電圧以下となったときに制御手段が第５スイッチを閉制御でき、第５スイッチに流れる電流が、確実に最大定格電流よりも少ない値とすることができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記第５スイッチと前記接地電位との間に抵抗を備え、前記スイッチ制御手段は、前記電圧計測手段が計測した前記コンデンサの両端電圧が前記最大定格電流と前記抵抗の抵抗値とから求めた電圧以下となったときに前記第５スイッチを閉制御することを特徴としている。

請求項３記載の発明によれば、第５スイッチと接地電位との間に抵抗を備えることで、制御手段が、最大定格電流の相当する電圧を、最大定格電流と抵抗の抵抗値とからオームの法則によって求めることができる。

請求項４記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記抵抗が、前記コンデンサの両端電圧が前記予め設定された所定の電圧のときに、前記第５スイッチの最大定格電流以下となるような抵抗値に設定されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明によれば、抵抗によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された所定の電圧のときに、第５スイッチに流れる電流を最大定格電流以下となるようすることができる。

以上説明したように請求項１記載の発明によれば、電圧計測手段がコンデンサの両端電圧を計測したときに、その電圧が予め設定した所定の電圧を超えていた場合は、スイッチ制御手段は、コンデンサの両端電圧が、第５スイッチの最大定格電流以下の電流に相当する電圧となったときに第５スイッチを閉制御してコンデンサの電荷を急速に放電する。したがって、第５スイッチの最大定格電流は正常時の通電電流以上あればよく、異常電圧時まで考慮した余裕を持たせた設計の必要が無くなり、コストアップや部品の大型化および正常時の計測時間を損なうことを無くすことができる。

請求項２記載の発明によれば、第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧が、予め設定された所定の電圧と等しい値に設定されているので、第５スイッチに流れる電流は、常に正常時の通電電流となることから、確実に第５スイッチの最大定格電流よりも少ない値となる。したがって、コストアップや部品の大型化および正常時の計測時間を損なうことを無くすことができる。

請求項３記載の発明によれば、第５スイッチと接地電位との間に抵抗を備えて、制御手段が、最大定格電流の相当する電圧を、最大定格電流と抵抗の抵抗値とからオームの法則によって求めることができるので、電圧計測手段で計測したコンデンサの両端電圧から、最大定格電流以下か否かを判断することができる。

請求項４記載の発明によれば、抵抗によって、コンデンサの両端電圧が予め設定された所定の電圧のときに、第５スイッチの最大定格電流値以下となるように、第５スイッチに流れる電流を制限しているので、第５スイッチに流れる正常時の通電電流は確実に最大定格電流以下となる。したがって、コストアップや部品の大型化および正常時の計測時間を損なうことを無くすことができる。

以下、本発明の電圧検出装置としての絶縁検出装置について図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る電圧検出装置としての絶縁検出装置の一実施の形態を示す回路図である。直流電源としての高圧電源Ｖは、Ｎ個のバッテリが直列接続され、マイコン１０など低圧系の接地電位Ｇとは絶縁されている。

同図に示すように絶縁検出装置は、コンデンサＣと、マイコン１０と、第１スイッチＳＷ１と、第２スイッチＳＷ２と、第３スイッチＳＷ３と、第４スイッチＳＷ４と、第１抵抗Ｒ１と、第２抵抗Ｒ２と、保護回路１１と、抵抗切替回路１２と、リセット回路１３と、を備えている。

コンデンサＣは、両極性のコンデンサであり、フライングキャパシタ方式で高圧電源Ｖの電圧を計測するためのキャパシタとなっている。

スイッチ制御手段、電圧計測手段としてのマイコン１０は、メモリを内蔵し、入力端子Ａ／Ｄに供給された電圧をアナログ／デジタル変換して計測する電圧計測機能および電圧計測機能が計測した電圧から所定の算出式および換算ＭＡＰにより地絡抵抗算出する地絡抵抗算出機能および電圧計測機能時に各スイッチの開閉制御を行うスイッチ制御機能を備える。

第１スイッチＳＷ１は、接地電位Ｇとは絶縁された高圧電源Ｖの正極をコンデンサＣの一端に接続するためのスイッチであり、第２スイッチＳＷ２は、高圧電源Ｖの負極をコンデンサＣの他端に接続するためのスイッチである。

第３スイッチＳＷ３は、コンデンサＣの一端を入力端子Ａ／Ｄに接続するためのスイッチであり、第４のスイッチＳＷ４は、コンデンサＣの他端を接地電位Ｇに接続するためのスイッチＳＷ４である。

上述した第１〜第４スイッチＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば光ＭＯＳＦＥＴが用いられ、高圧電源Ｖと絶縁しつつマイコン１０によって制御できるようになっている。

第１抵抗Ｒ１は、第３スイッチＳＷ３の入力端子Ａ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられ、第２抵抗Ｒ２は、第４スイッチＳＷ４の接地電位Ｇ側と接地電位Ｇとの間に設けられている。

保護回路１１は、保護抵抗Ｒｐ１と、クランプダイオードＤｃとから構成されている。マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄには、保護回路１１を介して電圧が供給される。

保護抵抗Ｒｐ１は、第１抵抗Ｒ１の第３スイッチＳＷ３側と入力端子Ａ／Ｄとの間に設けられ、電流制限抵抗として働き、マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄに過電流が流れることを防止する。また、クランプダイオードＤｃは、保護抵抗Ｒｐ１の入力端子Ａ／Ｄ側と接地電位Ｇとの間に設けられ、マイコン１０の入力端子Ａ／Ｄにマイコン１０に損傷を与えるような過剰な正電位や負電位が印加されるのを防止している。

抵抗切替回路１２は、第１ダイオードＤ１と、第１切替抵抗Ｒｃ１と、第２ダイオードＤ２と、第２切替抵抗Ｒｃ２と、から構成され、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとコンデンサＣとの間に設けられている。

第１ダイオードＤ１は、第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインからコンデンサＣに向かって順方向となるように接続されている。第１切替抵抗Ｒｃ１は、第１ダイオードＤ１とコンデンサＣとの間に第１ダイオードＤ１と直列に接続されている。

第２ダイオードＤ２は、コンデンサＣから第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインに向かって順方向となるように接続されている。すなわち、第１ダイオードＤ１と逆方向に接続されている。第２切替抵抗Ｒｃ２は、第２ダイオードＤ２と第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとの間に第２ダイオードＤ２と直列に接続されている。

抵抗切替回路１２は、第１ダイオードＤ１と第１切替抵抗Ｒｃ１を直列に接続した回路と、第２ダイオードＤ２と第２切替抵抗Ｒｃ２を直列に接続した回路とが並列に接続されて構成されている。

つまり、第１および第２ダイオードＤ１およびＤ２は、第１および第２切替抵抗Ｒｃ１およびＲｃ２のうちコンデンサＣの極性方向に対応する一つを選択し、選択した一つを第１スイッチＳＷ１および第３スイッチＳＷ３の接続ラインとコンデンサＣとの間を電気的に接続させる。

リセット回路１３は、第５スイッチとしてのリセットスイッチＳＷ５と、抵抗としての放電抵抗Ｒｄｃとから構成されている。リセットスイッチＳＷ５は、第２ダイオードＤ２と第２切替抵抗Ｒｃ２マイコン１０から制御され、リセットスイッチＳＷ５を閉制御すると、コンデンサＣに蓄積された電荷が速やかに放電することができる。

また、放電抵抗Ｒｄｃは、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第１切替抵抗Ｒｃ１よりも低い抵抗値であって、かつ高圧電源Ｖが正常動作時における最大電圧に対応する電荷がコンデンサＣに充電されたときに、リセットスイッチＳＷ５を閉制御したときに流れる電流が、リセットスイッチＳＷ５の最大定格電流を超えないような抵抗値が設定されている。すなわち、予め設定された所定の電圧としての正常動作時における最大電圧のときに、第５スイッチＳＷ５に流れる電流がリセットスイッチＳＷ５の最大定格電流を超えないように制限している。なお、最大定格電流とはスイッチＳＷ５に使われる部品に規定されているその部品に流すことのできる最大の電流値を示している。

次に、上述の構成を有する本発明の絶縁検出装置の電圧計測動作について、図２および図３のフローチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップＳ１において、計測する測定モードを決定しＶ０計測の場合はステップＳ２に進み、ＶＣ−計測の場合はステップＳ３に進み、ＶＣ＋計測の場合はステップＳ４に進む。本ステップにおいて計測する測定モードの決定方法は、予め計測する順序を定めておいても良いし、その都度外部から指示を受けても良い。

次に、ステップＳ２において、マイコン１０は、高圧電源Ｖの高圧電圧、即ちその両端電圧Ｖ０を計測するために、全てのスイッチが開いている初期状態から第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２を充電時間Ｔ１の間閉制御してステップＳ５に進む。なお、充電時間Ｔ１は、コンデンサＣをフル充電するのに必要な時間よりも短い時間に設定されている。それにより、高圧電源Ｖの正極、第１スイッチＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第１切替抵抗Ｒｃ１、コンデンサＣ、第２スイッチＳＷ２および高圧電源Ｖの負極により閉回路が形成され、高圧電源Ｖの両端電圧Ｖ０がコンデンサＣに充電される。このとき、コンデンサＣは、接地電位Ｇから浮いた状態で充電される。

ステップＳ３においては、マイコン１０は、負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧ＶＣ−を計測するために、第１スイッチおよび第４スイッチＳＷ１、ＳＷ４を充電時間Ｔ１の間閉制御してステップＳ５に進む。それにより、高圧電源Ｖの正極、第１スイッチＳＷ１、第１ダイオードＤ１、第１切替抵抗Ｒｃ１、コンデンサＣ、第４スイッチＳＷ４、第２抵抗Ｒ２、接地電位Ｇ、高圧電源Ｖの負極側地絡抵抗ＲＬ−、および高圧電源Ｖの負極により閉回路が形成され、負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧がコンデンサＣに充電される。

ステップＳ４においては、マイコン１０は、正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧ＶＣ＋を計測するために、第２スイッチおよび第３スイッチＳＷ２、ＳＷ３を充電時間Ｔ１の間閉制御してステップＳ５に進む。それにより、高圧電源Ｖの正極、正極側地絡抵抗ＲＬ＋、接地電位Ｇ、第１抵抗Ｒ１、第３スイッチＳＷ３、第１ダイオードＤ１、第１切替抵抗Ｒｃ１、コンデンサＣ、第２スイッチＳＷ２および高圧電源Ｖの負極により閉回路が形成され、正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧がコンデンサＣに充電される。

次に、ステップＳ５において、マイコン１０は、閉制御していたスイッチを開制御し、コンデンサＣへの充電を終了してステップＳ６に進む。

次に、ステップＳ６において、第３および第４スイッチＳＷ３、ＳＷ４を閉制御しステップＳ７に進む。それにより、コンデンサＣ、第２ダイオードＤ２、第２切替抵抗Ｒｃ２、第３スイッチＳＷ３、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２および第４スイッチＳＷ４により閉回路が形成され、コンデンサＣの両端電圧に応じた値がマイコン１０の入力端子Ａ／Ｄに供給され読み込まれる。

次に、ステップＳ７において、マイコン１０は、ステップＳ６において読み込まれたコンデンサＣの充電電圧が予め定めた所定値としての正常動作時における最大電圧を超えているか否かを判断し、正常動作時における最大電圧を超えている場合はステップＳ９に進み、そうでない場合はステップＳ８に進む。正常動作時における最大電圧は、高圧電源Ｖの両端電圧Ｖ０、負極側地絡抵抗ＲＬ−の値に応じた電圧ＶＣ−および正極側地絡抵抗ＲＬ＋の値に応じた電圧ＶＣ＋それぞれに高圧電源が正常動作時に取り得る最大電圧に設定されている。

次に、ステップＳ８において、マイコン１０は、第５スイッチＳＷ５を閉制御して、コンデンサＣを急速放電しステップＳ１に戻る。放電抵抗Ｒｄｃは、第１抵抗、第２抵抗、第２切替抵抗Ｒｃ２よりも低い抵抗値となっているため、第１抵抗Ｒ１または第２抵抗Ｒ２を経由して接地電位Ｇに放電されていた電荷が、第５スイッチＳＷ５と放電抵抗Ｒｄｃを経由して急速に放電される。

そして、本フローチャートを繰り返して高圧電源Ｖの両端電圧Ｖ０、負極側地絡抵抗ＲＬ−および正極側地絡抵抗ＲＬ＋を計測後、（（ＶＣ−）＋（ＶＣ＋））／Ｖ０で算出した値をマイコン１０のメモリに予め記憶されている換算ＭＡＰを参照して地絡抵抗を算出する。

ステップＳ９においては、正常動作時における最大電圧を超えていたために異常処理を行う。具体的には図３に示すフローチャートが行われる。

まず、ステップＳ１１において、マイコン１０は、コンデンサＣの両端電圧に応じた値をマイコン１０の入力端子Ａ／Ｄから読み込みステップＳ１２へ進む。コンデンサＣ、第２ダイオードＤ２、第２切替抵抗Ｒｃ２、第３スイッチＳＷ３、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２および第４スイッチＳＷ４により閉回路は、接地電位Ｇより第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２および第２切替抵抗Ｒｃ２の値に応じた速度で徐々にコンデンサＣの電荷が放電されている。したがって、該閉回路の状態においてもコンデンサＣの両端電圧は徐々に低下している。

次に、ステップＳ１２において、マイコン１０は、ステップＳ１１で計測したコンデンサＣの両端電圧が第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する電圧以下か否かを判断して第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する電圧以下であった場合はステップＳ１３に進み、そうでない場合はステップＳ１１に戻る。第５スイッチＳＷ５に流れる電流は、放電抵抗Ｒｄｃの抵抗値と計測したコンデンサＣの両端電圧より求めることができるので、その電流から最大定格電流に相当するコンデンサＣの両端電圧を予め算出しておくことで第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する以下か否かの判断が可能となる。

次に、ステップＳ１３において、マイコン１０は、第５スイッチＳＷ５を閉制御して、コンデンサＣを急速放電しステップＳ１４に進む。放電抵抗Ｒｄｃは、第１抵抗Ｒ１、第２抵抗Ｒ２、第２切替抵抗Ｒｃ２よりも低い抵抗値となっているため、第１抵抗Ｒ１または第２抵抗Ｒ２を経由して接地電位Ｇに放電されていた電荷が、第５スイッチＳＷ５と放電抵抗Ｒｄｃを経由して急速に放電される。すなわち、第５スイッチＳＷ５に流すことができる電流の最大値以下になったために、リセット回路１３を用いて急速放電を行う。

次に、ステップＳ１４において、マイコン１０は、絶縁検出装置外部の図示しない警報部等に警報発令を指示しステップＳ１５に進む。

次に、ステップＳ１５において、マイコン１０は、絶縁検出装置外部からの計測再開の指示があったか否かを判断し、再開指示があった場合は正常処理へ復帰する（図２のステップＳ１へ戻る）。そうでない場合は、本ステップで待機する。すなわち、異常電圧が発生した場合は、コンデンサＣの放電を行った後は再開の指示があるまでは両端電圧Ｖ０、負極側地絡抵抗ＲＬ−および正極側地絡抵抗ＲＬ＋の計測を停止する。

以上の絶縁検出装置によれば、マイコン１０がコンデンサＣの両端電圧を計測したときに、その電圧が正常動作時における最大電圧を超えていた場合は、マイコン１０は、コンデンサＣの両端電圧が第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する電圧以下に低下するまで第３スイッチＳＷ３と第４スイッチＳＷ４を閉制御することによるコンデンサＣの放電を行う。そしてコンデンサＣの両端電圧が第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する電圧以下となったときに第５スイッチＳＷ５を閉制御することで、第５スイッチＳＷ５の最大定格電流以下の電流でコンデンサＣの電荷が急速に放電することができる。したがって、第５スイッチの最大定格電流は正常時の通電電流以上あればよく、異常電圧時まで考慮した余裕を持たせた設計の必要が無くなり、コストアップや部品の大型化および正常時の計測時間を損なうことが無くすことができる。

また、上述した絶縁検出装置によれば、放電抵抗Ｒｄｃによって、コンデンサＣの両端電圧が最大電圧のときに、第５スイッチＳＷ５の最大定格電流値以下となるように、第５スイッチＳＷ５に流れる電流を制限しているので、第５スイッチＳＷ５に流れる正常時の通電電流は確実に最大定格電流以下となる。

なお、上述した実施形態では、図２のフローチャートにおいてステップＳ２、Ｓ３およびＳ４による３種類の電圧値について正常動作時における最大電圧を超えているか否かの判定を行っていたが、少なくともＳ２のみがあればよい。すなわち、絶縁抵抗や地絡抵抗に関わる電圧に限らず、直流電源の電圧を測定し、その電圧が正常動作時における最大電圧を超えていた場合は、コンデンサの両端電圧が第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧以下に低下するまで第３スイッチと第４スイッチを閉制御することによるコンデンサの放電を行う。そしてコンデンサの両端電圧が第５スイッチ最大定格電流に相当する電圧以下となったときに第５スイッチを閉制御する。

また、上述した実施形態では、異常発生時に、第５スイッチＳＷ５の閉制御のタイミングは、コンデンサＣの両端電圧が、第５スイッチＳＷ５の最大定格電流に相当する電圧としていたが、予め定めた所定の電圧としての正常動作時における最大電圧以下としてもよい。このような電圧検出装置によれば、コンデンサＣの両端電圧が正常動作時における最大電圧以下となったときにマイコン１０が第５スイッチＳＷ５を閉制御しているので、第５スイッチＳＷ５に流れる電流は、常に正常時の通電電流となることから、確実に第５スイッチＳＷ５の最大定格電流よりも少ない値とできる。

また、上述した実施形態では、異常発生時に、警報通知後コンデンサＣの放電後電圧の測定を停止していたが、停止せずに測定を継続しても良い。

なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の電圧検出装置の一実施の形態を示す回路図である。 図１に示された電圧検出装置における電圧測定処理手順を示すフローチャートである。 図２に示されたフローチャートにおける異常処理の手順を示すフローチャートである。 従来の電圧検出装置の回路図である。 図４に示された電圧検出装置における地絡抵抗算出手順を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｖ 高圧電源（直流電源）
Ｃ コンデンサ
ＳＷ１ 第１スイッチ
ＳＷ２ 第２スイッチ
ＳＷ３ 第３スイッチ
ＳＷ４ 第４スイッチ
ＳＷ５ リセットスイッチ（第５スイッチ）
Ｒｄｃ 放電抵抗（抵抗）
Ｇ 接地電位
１０ マイコン（電圧計測手段、スイッチ制御手段）

Claims (4)

1. 接地電位から絶縁された直流電源と、
   コンデンサと、
   前記コンデンサの両端電圧を計測する電圧計測手段と、
   前記直流電源の正極と前記コンデンサの一端との間に接続された第１スイッチと、
   前記直流電源の負極と前記コンデンサの他端との間に接続された第２スイッチと、
   前記コンデンサの一端と前記電圧計測手段との間に接続された第３スイッチと、
   前記コンデンサの他端と前記接地電位との間に接続された第４スイッチと、
   前記コンデンサの一端と前記接地電位との間に接続された第５スイッチと、
   前記第１〜第５スイッチを選択的に閉制御するスイッチ制御手段と、
   を備えた電圧検出装置において、
   前記第３スイッチおよび前記第４スイッチを閉制御した状態で、前記電圧計測手段が計測した前記コンデンサの両端電圧が予め設定された所定の電圧を超えた場合に、前記スイッチ制御手段は、前記第５スイッチを閉制御したときに流れる電流が前記第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧以下となったときに前記第５スイッチを閉制御することを特徴とする電圧検出装置。
2. 前記第５スイッチの最大定格電流に相当する電圧が、前記予め設定された所定の電圧と等しい値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
3. 前記第５スイッチと前記接地電位との間に抵抗を備え、
   前記スイッチ制御手段は、前記電圧計測手段が計測した前記コンデンサの両端電圧が前記最大定格電流と前記抵抗の抵抗値とから求めた電圧以下となったときに前記第５スイッチを閉制御することを特徴とする請求項１または２に記載の電圧検出装置。
4. 前記抵抗が、前記コンデンサの両端電圧が前記予め設定された所定の電圧のときに、前記第５スイッチの最大定格電流以下となるような抵抗値に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の電圧検出装置。

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