JP7094918B2

JP7094918B2 - 地絡検出装置

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Inventors: 寛彰 ▲高▼松; 佳浩河村; 久高橋
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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。

駆動源としてエンジンと電気モータとを備えるハイブリッド車や、電気自動車のような車両においては、車体上に搭載したバッテリを充電し、バッテリから供給される電気エネルギーを利用して推進力を発生する。一般に、バッテリ関連の電源回路は、２００Ｖ以上の高電圧を扱う高電圧回路として構成されており、安全性確保ため、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。

また、負荷の駆動効率を高めるために、バッテリの正電位を昇圧して負荷に供給する昇圧器を備える車両がある。昇圧器を備える車両においては、バッテリの出力、すなわち昇圧器の１次側と共に、昇圧器の出力、すなわち２次側も車体から電気的に絶縁された非接地の構成となっており、車両はバッテリおよび昇圧器の接地として使用されない構成となっている。このため、昇圧器を有する車両では、地絡状態を監視するために、バッテリと接地との間の絶縁抵抗と共に、昇圧器の２次側と接地との間の絶縁抵抗も検出する必要がある。

そこで、バッテリおよび昇圧器が設けられた系、具体的には、バッテリから昇圧器を介して電気モータ等の負荷に至るメインの電源系と車体との地絡状態を監視するために、地絡検出装置が備えられている。地絡検出装置は、フライングキャパシタと呼ばれるコンデンサを利用した方式が広く用いられている。

図８は、フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置５００の構成例を示すブロック図である。地絡検出装置５００は、非接地のバッテリＢと接続し、バッテリＢおよび昇圧器５２０が設けられた系の地絡を検出する装置である。地絡検出装置５００、昇圧器５２０、負荷５４０等は、不図示の上位装置である外部制御装置により制御される。

ここで、バッテリＢ出力側、すなわち１次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ１と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ１と表すものとする。また、昇圧器５２０出力側、すなわち２次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ２と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ２と表すものとする。正極側絶縁抵抗ＲＬｐは、ＲＬｐ１とＲＬｐ２との合成抵抗となり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎは、ＲＬｎ１とＲＬｎ２との合成抵抗となる。そして、正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとの合成抵抗が系の絶縁抵抗ＲＬとなる。

フライングキャパシタとして機能するコンデンサＣ１は、スイッチＳ１～スイッチＳ４のオンオフで形成される経路において充電され、その充電電圧が制御装置５１０で計測されるようになっている。

絶縁抵抗ＲＬを取得する手法として、Ｖ０とＶｃｎとＶｃｐとを測定して、（Ｖｃｎ＋Ｖｃｐ）／Ｖ０を演算し、得られた演算値に基づいて、あらかじめ作成されたテーブルデータを参照して絶縁抵抗ＲＬを算出する技術が知られている。地絡検出装置５００は、得られた絶縁抵抗ＲＬが所定の基準値を下回っている場合に、地絡が発生していると判定し、外部制御装置に警告を出力する。

ここで、Ｖ０は、スイッチＳ１とスイッチＳ２とをオンにして形成される経路で計測されるバッテリＢの電圧に相当する値である。このとき、コンデンサＣ１の極板のうち、バッテリＢの正極側に接続される極板を第１極板と称し、バッテリＢの負極側に接続される極板を第２極板と称するものとする。

Ｖｃｎは、スイッチＳ１とスイッチＳ４とをオンにして形成されるバッテリＢの正極側による充電経路で計測される電圧値であり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎの影響を含んだ電圧値である。Ｖｃｐは、スイッチＳ２とスイッチＳ３とをオンにして形成されるバッテリＢの負極極側による充電で計測される電圧値であり、正極側絶縁抵抗ＲＬｐの影響を含んだ電圧値である。

一般に、地絡判定においては、Ｖ０測定、Ｖｃｎ測定、Ｖ０測定、Ｖｃｐ測定を１サイクルとして計測を行ない、各測定の切換え時に、スイッチＳ３とスイッチＳ４とをオンにして形成される経路でコンデンサＣ１の充電電圧の読み取りと、コンデンサＣ１の放電とが行なわれる。

ところで、昇圧器５２０が昇圧動作を行なっている場合に、スイッチＳ１とスイッチＳ４とをオンにしてＶｃｎを計測する際、コンデンサＣ１の第２極板には、昇圧された電圧を正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとで分圧した電圧が印加される。

この電圧が、バッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きくなると、電流の回り込みにより、通常と逆極性でコンデンサＣ１が充電されることになる。すなわち、第２電極板側が高電位となり、測定抵抗である抵抗Ｒ３にかかる電圧が負になる。制御装置５１０は一般に正電位を測定範囲としていることから、この場合、制御装置５１０で測定される電圧が０となり、絶縁抵抗ＲＬの算出ができなくなってしまう。

この問題を解決するために、特許文献１には、図９に示すような、負電位計測回路６２０を備えた地絡検出装置６００が開示されている。ここで、負電位計測回路６２０は、ダイオードＤａ、抵抗Ｒａ、光ＭＯＳ－ＦＥＴで構成されたスイッチＳａ、抵抗Ｒｂを備えている。また、地絡検出装置６００には、スイッチＳ５と抵抗Ｒ５とが備えられている。

地絡検出装置６００は、Ｖｃｎを計測する際に通常と逆極性でコンデンサＣ１が充電された場合には、スイッチＳ３とスイッチＳ４とをオンにして制御装置６１０のＡ／Ｄ１でコンデンサＣ１の充電電圧を測定するのではなく、スイッチＳ５とスイッチＳａとをオンにして制御装置６１０のＡ／Ｄ２でコンデンサＣ１の充電電圧を測定する。これにより、逆極性で充電されたコンデンサＣ１の充電電圧が測定され、絶縁抵抗ＲＬの算出ができるようになる。

特開２０１１－１７５８６号公報

特許文献１に記載された発明では、ダイオードと抵抗とスイッチとを備えた負電位計測回路を設けることにより、昇圧器を含んだ系の地絡検出装置において、フライングキャパシタが逆極性で充電された場合であっても充電電圧の測定を可能としている。しかしながら、負電位計測回路は、昇圧による電流の回り込みが発生した場合にだけ用いられる追加回路であり、また、スイッチＳａの制御が別途必要になり、構成が煩雑になるため、省くことができれば好ましい。

また、図８に示した構成では、故障等により万が一、スイッチＳ１とスイッチＳ３の両方がオンになった場合には、バッテリＢと制御装置６１０が抵抗を介さずに接続してしまい、制御装置６１０が高電圧に晒される危険が生じる。そこで、図１０に示した地絡検出装置７００のように、スイッチＳ１とスイッチＳ３とが抵抗を介さずに接続しない構成にすることで、制御装置７１０を保護することが行われている。しかしながら、このような地絡検出装置７００では、ダイオードＤ０が存在するため、コンデンサＣ１の第１極板からダイオードＤ０の方向に電流が流れることができず、たとえコンデンサＣ１の第２極板に印加される電圧がバッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きくなったとしても、コンデンサＣ１に電流が流れ込むことがなく、コンデンサＣ１は充電されないままである。このため、図１０に示した地絡検出装置７００では、たとえ図９に示したような負電位計測回路を追加したとしても、コンデンサＣ１の第２極板に印加される電圧がバッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きい場合には、絶縁抵抗ＲＬの算出ができない。

そこで、本発明は、フライングキャパシタの充電方向にかかわらず充電電圧を測定することを簡易に可能にすることを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の地絡検出装置は、昇圧回路を介して負荷に電源を供給する非接地のバッテリと接続し、前記バッテリが設けられた系の絶縁抵抗を算出して地絡を検出する地絡検出装置であって、フライングキャパシタとして動作するコンデンサと、前記バッテリ、前記コンデンサを含んだＶ０充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ負側と接地との絶縁抵抗である負側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｎ充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ正側と接地との絶縁抵抗である正側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｐ充電経路と、前記コンデンサと測定抵抗を含んだ充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、前記測定抵抗に生じた電圧を分圧してオフセットするオフセット分圧回路と、前記スイッチ群を制御し、前記オフセット分圧回路の出力電圧を測定値として、前記Ｖ０充電経路における測定値であるＶ０、前記Ｖｃｎ充電経路における測定値であるＶｃｎ、前記Ｖｃｐ充電経路における測定値であるＶｃｐに基づいて、前記絶縁抵抗を算出する制御部と、を備える。

前記オフセット分圧回路は、前記測定抵抗に生じた電圧が入力される入力端と、前記出力電圧を出力する出力端と、前記入力端と前記出力端との間に接続された第１の抵抗と、定電圧を供給する電圧源と、一端が前記電圧源に接続され、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第２の抵抗と、一端が接地しており、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第３の抵抗と、を有するようにしてもよい。前記第３の抵抗は、２つの抵抗から成り、前記第１の抵抗の抵抗値と、前記第２の抵抗の抵抗値と、前記第３の抵抗を成す２つの抵抗の各々の抵抗値は、等しいようにしても良い。

本発明によれば、フライングキャパシタの充電方向にかかわらず充電電圧を測定することを簡易に可能にすることができる。

本実施形態の地絡検出装置の構成を示すブロック図である。Ｖ０充電経路を説明する図である。充電計測・放電経路を説明する図である。Ｖｃｎ充電経路を説明する図である。Ｖｃｐ充電経路を説明する図である。本実施形態のオフセット分圧回路の構成例を示すブロック図である。本実施形態におけるフライングキャパシタに蓄えられる電圧と測定電圧との関係を示す図である。フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置の構成例を示すブロック図である。フライングキャパシタが逆極性で充電された場合であっても充電電圧の測定を可能とする従来の構成を示すブロック図である。制御装置を高電圧から保護する従来の構成を示すブロック図である。

本発明の実施形態である地絡検出装置について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の地絡検出装置１００の構成を示すブロック図である。地絡検出装置１００は、負荷５４０に電力を供給する非接地のバッテリＢと接続し、バッテリＢおよび昇圧器５２０が設けられた系の地絡を検出する装置である。地絡検出装置１００、昇圧器５２０、負荷５４０等は、図示しない上位装置である外部制御装置により制御される。

ここで、バッテリＢの出力側、すなわち１次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ１と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ１と表すものとする。また、昇圧器５２０の出力側、すなわち２次側の正極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐ２と表し、負極と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎ２と表すものとする。正極側絶縁抵抗ＲＬｐは、ＲＬｐ１とＲＬｐ２との合成抵抗となり、負極側絶縁抵抗ＲＬｎは、ＲＬｎ１とＲＬｎ２との合成抵抗となる。そして、正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとの合成低抵抗が系の絶縁抵抗ＲＬとなる。

バッテリＢは、リチウムイオン電池等のように充電可能なバッテリにより構成されており、バッテリＢの正極は昇圧器５２０を介して電気モータ等の負荷５４０の正極に接続され、バッテリＢの負極は負荷５４０の負極に接続されている。

本図に示すように、地絡検出装置１００は、フライングキャパシタとして機能するコンデンサＣ１を備えている。

地絡検出装置１００は、計測経路を切り替えるとともに、コンデンサＣ１の充放電を制御するために、コンデンサＣ１の周辺に４つのスイッチＳ１～Ｓ４を備えている。これらのスイッチは、光ＭＯＳ－ＦＥＴのような絶縁型のスイッチング素子で構成することができる。

スイッチＳ１は、一端がバッテリＢの正極と接続し、他端が抵抗Ｒ１と接続している。抵抗Ｒ１の他端は、コンデンサＣ１の第１極板に接続している。従来は、図１０に示したように、スイッチＳ１と抵抗Ｒ１との間にバッテリＢの正極からコンデンサＣ１の方向を順方向としたダイオードを接続していたが、本実施形態ではこのダイオードを省いている。これにより、本実施形態では、コンデンサＣ１がコンデンサＣ１の第２極板に印加される電圧がバッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きい場合には、通常と逆極性でコンデンサＣ１が充電されることになる。

コンデンサＣ１の第１極板は、抵抗Ｒ６が直列に接続されたダイオードＤ１とダイオードＤ２との並列回路の一端にも接続している。ここで、ダイオードＤ１とダイオードＤ２とは順方向が逆向きになるように接続し、ダイオードＤ１のアノードがコンデンサＣ１の第１極板側に接続している。

抵抗Ｒ６が直列に接続されたダイオードＤ１とダイオードＤ２との並列回路の他端は、スイッチＳ３の一端と接続し、スイッチＳ３の他端は抵抗Ｒ３に接続し、抵抗Ｒ３の他端は接地している。このため、コンデンサＣ１の第１極板の電圧は、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ３に分圧される。一般に、バッテリＢは、高電圧であるので、コンデンサＣ１に充電される電圧も高電圧になる。そこで、本実施形態では、制御装置１１０で測定する電圧を低く抑えるために、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ３により、コンデンサＣ１の第１極板の電圧を分圧している。

スイッチＳ３と抵抗Ｒ３を接続する線には、オフセット分圧回路１２０の一端が接続し、オフセット分圧回路１２０の他端が制御装置１１０のＡ／Ｄポートと接続している。オフセット分圧回路１２０は、抵抗Ｒ３にかかる電圧を、分圧かつオフセットする回路である。つまり、オフセット分圧回路１２０は、抵抗Ｒ３にかかる電圧Ｖ_R3を、ａ倍（０＜ａ＜１）になるように分圧し、かつ所定の電圧ｂ（ｂ＞０）だけ大きい電圧にオフセット（シフト）する回路である。抵抗Ｒ３にかかる電圧を分圧かつオフセットした電圧（ａＶ_R3＋ｂ）が、制御装置１１０により測定されることになる。

スイッチＳ２は、一端がバッテリＢの負極と接続し、他端がコンデンサＣ１の第２極板と接続している。スイッチＳ４は、一端がコンデンサＣ１の第２極板と接続し、他端が抵抗Ｒ４と接続している。抵抗Ｒ４の他端は接地している。

制御装置１１０は、マイクロコンピュータ等で構成され、あらかじめ組み込まれたプログラムを実行することにより、地絡検出装置１００における各種動作を制御する。具体的には、スイッチＳ１～Ｓ４を個別に制御して計測経路を切り替えるとともに、コンデンサＣ１の充電および放電を制御する。

また、制御装置１１０は、抵抗Ｒ３に生じるアナログ電圧レベルをＡ／Ｄポートから入力する。制御装置１１０は、測定値に基づいて所定の演算を行なって絶縁抵抗ＲＬを算出する。制御装置１１０の測定データや地絡が検出された場合の警報等は、外部制御装置に出力される。

制御装置１１０は、例えば、０Ｖ～５Ｖの正の所定範囲電圧を測定対象としている。このため、コンデンサＣ１が逆方向に充電されることを考慮していない従来の地絡検出装置では、抵抗Ｒ３に係る電圧が０～５Ｖの範囲で収まるように抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ３の値を定めていた。仮に、コンデンサＣ１の充電範囲が０～５００Ｖであれば、１／１００程度に分圧するように抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ３の値が定められた。

しかしながら、コンデンサＣ１が逆方向に充電されることも考慮すると、コンデンサＣ１の充電範囲は、－５００～５００Ｖとなる。このとき、抵抗Ｒ３にかかる電圧は、－５～５Ｖの範囲となってしまい、制御装置１１０の測定範囲よりも広くなってしまう。

そこで、本実施形態の地絡検出装置では、測定抵抗である抵抗Ｒ３に係る電圧の範囲を分圧することで圧縮し、正方向にオフセットするオフセット分圧回路を用いている。このため、本実施形態では、たとえ通常とは逆極性でコンデンサＣ１が充電されたとしても、制御装置１１０により電圧を測定することが可能になる。つまり、本実施形態では、フライングキャパシタの充電方向にかかわらず充電電圧を測定することが可能である。

例えば、抵抗Ｒ３にかかる電圧の範囲を１／２に圧縮して－２．５～２．５Ｖの範囲とし、さらに、２．５Ｖだけオフセットすると、抵抗Ｒ３にかかる－５～５Ｖの範囲の電圧を、０～５Ｖの範囲で測定することができるようになる。後述するように、回路構成を簡易化するために、例えば、抵抗Ｒ３にかかる電圧の範囲を２／５に圧縮し、２Ｖだけオフセットすることにより、抵抗Ｒ３にかかる－５～５Ｖの範囲の電圧を、０～４Ｖの範囲で測定するようにしてもよい。もちろん、コンデンサＣ１の充電範囲と制御装置の測定範囲に対応させた他の分圧比、オフセット量であってもよい。

上記構成の地絡検出装置１００の動作について説明する。地絡検出装置１００は、例えば、Ｖ０計測期間、Ｖｃｎ計測期間、Ｖ０計測期間、Ｖｃｐ計測期間、絶縁抵抗ＲＬ算出を１サイクルとして計測動作を繰り返す。

Ｖ０計測期間では、バッテリＢ電圧に相当する電圧Ｖ０を計測する。このため、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオンにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオフにして電圧Ｖ０の充電を行なう。このとき、図２に示すように、バッテリＢ、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１が充電経路となり、コンデンサＣ１は順極性で充電される。

その後、図３に示すように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶ０の計測を行なう。そして、同じ回路で、次の計測のためにコンデンサＣ１の放電を行なう。

Ｖｃｎ計測期間では、負極側絶縁抵抗ＲＬｎの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチＳ１、スイッチＳ４をオンにし、スイッチＳ２、スイッチＳ３をオフにして電圧Ｖｃｎの充電を行なう。このとき、図４に示すように、バッテリＢ、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ４、負極側絶縁抵抗ＲＬｎが計測経路となる。

その後、図３に示したように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶｃｎの計測を行なう。

昇圧器５２０が昇圧動作を行なっている場合、コンデンサＣ１の第２極板には、昇圧された電圧を正極側絶縁抵抗ＲＬｐと負極側絶縁抵抗ＲＬｎとで分圧した電圧が印加される。この電圧が、バッテリＢの正極側から印加される電圧よりも大きくなると、電流の回り込みにより、通常とは逆極性でコンデンサＣ１が充電されることになる。

Ｖｃｐ計測期間では、正極側絶縁抵抗ＲＬｐの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチＳ２、スイッチＳ３をオンにし、スイッチＳ１、スイッチＳ４をオフにしてＶｃｐの充電を行なう。このとき、図５に示すように、バッテリＢ、正極絶縁抵抗ＲＬｐ、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１が充電経路となり、コンデンサＣ１は順極性で充電される。

その後、図３に示したように、スイッチＳ１、スイッチＳ２をオフにし、スイッチＳ３、スイッチＳ４をオンにして、制御装置１１０でＶｃｐの計測を行なう。そして、同じ回路で次の計測サイクルのためにコンデンサＣ１の放電を行なう。

制御装置１１０は、上述の計測期間で得られたＶ０、Ｖｃｎ、Ｖｃｐに基づいて、あらかじめ作成されたテーブルデータを参照して絶縁抵抗ＲＬを算出する。そして、絶縁抵抗ＲＬが所定の判定基準レベル以下となった場合に、地絡が発生しているものとして判定し、外部制御装置に警報を出力する。

図６は、本実施形態のオフセット分圧回路１２０の構成例を示すブロック図である。オフセット分圧回路１２０は、スイッチＳ３と抵抗Ｒ３とを接続する線に接続した入力端１２１と、制御装置１１０に接続した出力端１２２と、３つの抵抗Ｒ_O1、Ｒ_O2、Ｒ_O3と、定電圧を供給する電圧源Ｖ_Sと、を有している。抵抗Ｒ_O1の一端は、入力端１２１に接続しており、抵抗Ｒ_O1の他端は、出力端１２２に接続している。抵抗Ｒ_O2の一端は、電圧源Ｖ_Sに接続しており、抵抗Ｒ_O2の他端は、抵抗Ｒ_O1と出力端１２２を接続する線に接続している。抵抗Ｒ_O3の一端は、接地しており、抵抗Ｒ_O3の他端は、抵抗Ｒ_O1と出力端１２２を接続する線に接続している。この回路において、抵抗Ｒ_O3にかかる電圧Ｖ_RO3が出力端１２２から出力され、制御装置１１０により測定される。

この回路において、抵抗Ｒ_O3にかかる電圧Ｖ_RO3は、下記の式により求まる。

よって、この回路では、制御装置１１０が測定できる電圧の上限値がＶｃｍａｘである場合には、０≦Ｖ_RO3≦Ｖｃｍａｘとなるように、３つの抵抗Ｒ_O1、Ｒ_O2、Ｒ_O3と、定電圧を供給する電圧源Ｖ_Sの値を設定すれば、通常とは逆極性でコンデンサＣ１が充電されたとしても、制御装置１１０で電圧を測定することが可能になる。

例えば、Ｒ６／Ｒ３＝９９とした場合、コンデンサＣ１に蓄電される電圧が－５００Ｖから５００Ｖの間で変化するときに、抵抗Ｒ３にかかる電圧が－５Ｖから５Ｖの間で変化する。よって、本実施形態のオフセット分圧回路１２０が存在せず、制御装置１１０が抵抗Ｒ３にかかる電圧を直接に測定したとすると、コンデンサＣ１に蓄電される電圧の値が－５００Ｖから０Ｖの間である場合に、制御装置１１０による測定電圧は、図７に点線で示すようにゼロになってしまい、制御装置１１０により抵抗Ｒ３にかかる電圧を正確に測定することができない。

一方、本実施形態では、例えば、Ｒ_O1＝Ｒ_O2＝Ｒ_O3／２とし、Ｖ_S＝５Ｖとしたとき、抵抗Ｒ_O3にかかる電圧Ｖ_RO3は、（２／５）（Ｖ_R3＋５）になる。このため、コンデンサＣ１に蓄電される電圧が－５００Ｖから５００Ｖの間の範囲にあり、抵抗Ｒ３にかかる電圧が－５Ｖから５Ｖの間にあるときには、抵抗Ｒ_O3にかかる電圧Ｖ_RO3は、０Ｖから４Ｖの間にある。つまり、本実施形態では、たとえコンデンサＣ１に蓄電される電圧が負であっても、抵抗Ｒ_O3にかかる電圧Ｖ_RO3は、負になることなく、正であり、かつ５Ｖ以下になる。よって、図７の実線で示すように、本実施形態では、制御装置１１０は、コンデンサＣ１に蓄電される電圧の値が－５００Ｖから０Ｖの間であるときであっても、電圧を正確に測定することが可能である。つまり、本実施形態では、たとえ通常とは逆極性でコンデンサＣ１が充電されたとしても、制御装置１１０により電圧を測定することが可能になる。つまり、本実施形態では、フライングキャパシタの充電方向にかかわらず充電電圧を測定することが可能である。

また、このとき、抵抗Ｒ_O3を直列に接続した２つの同じ抵抗値の抵抗Ｒ_O32、Ｒ_O32により構成しても良い。このときは、Ｒ_O1＝Ｒ_O2＝Ｒ_O32＝Ｒ_O32となり、４つの同じ抵抗値の抵抗でオフセット分圧回路を構成することが可能になり、結果、精度の良いオフセット分圧回路１２０を構成することが可能になる。

なお、図６に示したオフセット分圧回路１２０は一例であり、他の回路構成であってもよい。例えば、入力端の電圧を２つの抵抗で分圧し、オペアンプ等で構成した加算回路を用いてオフセットするようにしてもよい。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。

１００地絡検出装置
１１０制御装置
１２０オフセット分圧回路
５２０昇圧器
５４０負荷

Claims

昇圧回路を介して負荷に電源を供給する非接地のバッテリと接続し、前記バッテリが設けられた系の絶縁抵抗を算出して地絡を検出する地絡検出装置であって、
フライングキャパシタとして動作するコンデンサと、
前記バッテリ、前記コンデンサを含んだＶ０充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ負側と接地との絶縁抵抗である負側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｎ充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ正側と接地との絶縁抵抗である正側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｐ充電経路と、前記コンデンサと測定抵抗を含んだ充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、
前記測定抵抗に生じた電圧を分圧してオフセットするオフセット分圧回路と、
前記スイッチ群を制御し、前記オフセット分圧回路の出力電圧が入力され、当該入力された前記オフセット分圧回路の出力電圧を測定値として、前記Ｖ０充電経路における測定値であるＶ０、前記Ｖｃｎ充電経路における測定値であるＶｃｎ、前記Ｖｃｐ充電経路における測定値であるＶｃｐに基づいて、前記絶縁抵抗を算出する制御部と、を備え、
前記制御部の測定範囲は、正の所定範囲であることを特徴とする地絡検出装置。
前記オフセット分圧回路は、
前記測定抵抗に生じた電圧が入力される入力端と、
前記出力電圧を出力する出力端と、
前記入力端と前記出力端との間に接続された第１の抵抗と、
定電圧を供給する電圧源と、
一端が前記電圧源に接続され、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第２の抵抗と、
一端が接地しており、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第３の抵抗と、を有する、請求項１に記載の地絡検出装置。
昇圧回路を介して負荷に電源を供給する非接地のバッテリと接続し、前記バッテリが設けられた系の絶縁抵抗を算出して地絡を検出する地絡検出装置であって、
フライングキャパシタとして動作するコンデンサと、
前記バッテリ、前記コンデンサを含んだＶ０充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ負側と接地との絶縁抵抗である負側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｎ充電経路と、前記バッテリ、前記バッテリ正側と接地との絶縁抵抗である正側絶縁抵抗、前記コンデンサを含んだＶｃｐ充電経路と、前記コンデンサと測定抵抗を含んだ充電電圧測定経路とを切り換えるスイッチ群と、
前記測定抵抗に生じた電圧を分圧してオフセットするオフセット分圧回路と、
前記スイッチ群を制御し、前記オフセット分圧回路の出力電圧を測定値として、前記Ｖ０充電経路における測定値であるＶ０、前記Ｖｃｎ充電経路における測定値であるＶｃｎ、前記Ｖｃｐ充電経路における測定値であるＶｃｐに基づいて、前記絶縁抵抗を算出する制御部と、を備え、
前記オフセット分圧回路は、
前記測定抵抗に生じた電圧が入力される入力端と、
前記出力電圧を出力する出力端と、
前記入力端と前記出力端との間に接続された第１の抵抗と、
定電圧を供給する電圧源と、
一端が前記電圧源に接続され、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第２の抵抗と、
一端が接地しており、他端が前記第１の抵抗と前記出力端とを接続する線に接続された第３の抵抗と、を有し、
前記第３の抵抗は、２つの抵抗から成り、前記第１の抵抗の抵抗値と、前記第２の抵抗の抵抗値と、前記第３の抵抗を成す２つの抵抗の各々の抵抗値は、等しい、地絡検出装置。