WO2014034153A1 - 漏電検出回路、電池用回路基板、及び電池電源装置 - Google Patents

漏電検出回路、電池用回路基板、及び電池電源装置 Download PDF

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WO2014034153A1
WO2014034153A1 PCT/JP2013/005216 JP2013005216W WO2014034153A1 WO 2014034153 A1 WO2014034153 A1 WO 2014034153A1 JP 2013005216 W JP2013005216 W JP 2013005216W WO 2014034153 A1 WO2014034153 A1 WO 2014034153A1
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battery
voltage
leakage
detection circuit
unit
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PCT/JP2013/005216
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慎太郎 日野
淳 朝倉
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パナソニック株式会社
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    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a leakage detection circuit for detecting leakage of a battery insulated from the ground, a battery circuit board including the leakage detection circuit, and a battery power supply apparatus using the battery as a power source.
  • Such a vehicle using an electric motor as a power source includes a battery that outputs a high voltage of, for example, about 288V to 600V as a power source for driving the motor.
  • a battery is configured as an assembled battery in which a plurality of secondary batteries such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery are connected in series.
  • the high-voltage circuit connected to the battery includes a motor, an inverter, and a motor that is supplied with a power supply voltage from the battery, wiring for distributing the power supply voltage to the inverter, and the like.
  • the battery and the high voltage circuit are insulated from the vehicle body. This prevents a user touching the vehicle body from getting an electric shock.
  • the vehicle includes a low voltage circuit including, for example, an electric device such as an in-vehicle stereo, lighting, and a car navigation device, and a device that operates at a low voltage such as an ECU (Electronic Control Unit).
  • a 12V lead-acid battery is mounted on the vehicle as a low voltage power supply.
  • the vehicle body serves as a circuit ground for the low-voltage power source and the low-voltage circuit. That is, the vehicle body is a circuit ground of a low voltage circuit, that is, a so-called chassis ground. Therefore, the battery insulated from the vehicle body is insulated from the chassis ground.
  • An object of the present invention is to provide a leakage detection circuit, a battery circuit board, and a battery power supply device that can more reliably detect a failure in a signal path from the leakage detection circuit to the battery.
  • An electric leakage detection circuit is an electric leakage detection circuit that detects an electric leakage between a ground and a battery that is insulated from the ground and has a pair of electrodes each including a first electrode and a second electrode.
  • An inspection signal supply unit that supplies a predetermined inspection signal to the first electrode of the battery; a signal path that guides the inspection signal supplied from the inspection signal supply unit to the first electrode of the battery; Between the voltage detection unit that detects the voltage of the signal path as a detection voltage, the leakage determination processing unit that determines whether or not the leakage has occurred based on the detection voltage, and the second electrode of the battery and the ground And a switching unit for switching the presence or absence of conduction.
  • a battery circuit board includes the above-described leakage detection circuit, a first terminal connectable to the first pole, a second terminal connectable to the second pole, and the first A battery voltage detection unit that detects a voltage between the first terminal and the second terminal as the voltage of the battery, the signal path is connected to the first pole via the first terminal, and the switching unit is The leakage detection circuit, the first terminal, the second terminal, and the battery voltage detection unit are connected to the second electrode via the second terminal, and are provided on the same substrate.
  • a battery power supply device includes the above-described leakage detection circuit and the battery.
  • the leakage detection circuit, the battery circuit board, and the battery power supply device having such a configuration can more reliably detect a failure in the signal path from the leakage detection circuit to the battery.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows an example of the battery power supply device provided with the leakage detection circuit which concerns on one Embodiment of this invention. It is a flowchart which shows an example of operation
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a battery power supply device including a leakage detection circuit according to an embodiment of the present invention.
  • the battery power supply device 1 shown in FIG. 1 includes a battery circuit board 2, a battery B, and wirings L1 and L2.
  • the battery B is, for example, an assembled battery configured by connecting a plurality of cells B1 in series.
  • the cell B1 is a secondary battery cell such as a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery.
  • the low potential side electrode (total ⁇ electrode) of battery B is negative electrode B ( ⁇ ) (first electrode)
  • the high potential side electrode (total + electrode) of battery B is positive electrode B (+) (first electrode). 2 poles).
  • the battery B outputs a voltage of about 400 V between the negative electrode B ( ⁇ ) and the positive electrode B (+), for example.
  • the negative electrode B ( ⁇ ) and the positive electrode B (+) are connected to a load device (not shown).
  • the plurality of cells B1 are not necessarily limited to an example of being connected in series.
  • a plurality of cells B1 may be connected in parallel.
  • the battery B may be configured by combining the cell B1 connected in parallel and the cell B1 connected in series.
  • the battery B may be comprised by the cell B1 single-piece
  • the battery power supply device 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid car or an electric vehicle.
  • vehicle body of the vehicle is a chassis ground G (ground).
  • a leakage detection circuit 3 On the battery circuit board 2, a leakage detection circuit 3, a battery voltage detection unit 21, a connection terminal T1 (first terminal), a connection terminal T2 (second terminal), and a connection terminal T3 are provided.
  • the earth leakage detection circuit 3 includes an inspection signal supply unit 31, a voltage detection unit 32, a switching unit 33, a control unit 34, a voltage dividing resistor R1, and a capacitor C.
  • the switching unit 33 is configured by a series circuit of a switching element SW1 and a test resistor R2.
  • the chassis ground G is used as a circuit ground for the leakage detection circuit 3 and the battery voltage detection unit 21.
  • connection terminal T1 is connected to the negative electrode B ( ⁇ ) via the wiring L1.
  • connection terminal T2 is connected to the positive electrode B (+) through the wiring L2.
  • connection terminal T3 is connected to an external device, for example, an unillustrated ECU (Electronic Control Unit).
  • the connection terminals T1, T2, and T3 may be, for example, electrodes, connectors, terminal blocks, or wiring patterns such as lands and pads.
  • the battery voltage detection unit 21 includes, for example, an analog-digital converter and a voltage dividing resistor.
  • the battery voltage detector 21 detects the voltage between the connection terminals T1 and T2 (that is, the battery voltage Vb of the battery B connected to the connection terminals T1 and T2).
  • the battery voltage detection unit 21 converts the detected battery voltage Vb into a digital value and outputs the digital value to the control unit 34.
  • the inspection signal supply unit 31 includes, for example, an oscillation circuit.
  • the inspection signal supply unit 31 outputs a sine wave AC signal having a peak value (amplitude) of 5 V as the inspection signal TS based on the chassis ground G in accordance with the control signal from the control unit 34.
  • the inspection signal TS is not necessarily a sine wave.
  • the inspection signal TS may be a rectangular wave, for example.
  • One end of the voltage dividing resistor R1 is connected to the inspection signal supply unit 31, and the other end of the voltage dividing resistor R1 is connected to one end of the capacitor C.
  • the other end of the capacitor C is connected to the negative electrode B ( ⁇ ) through the connection terminal T1 and the wiring L1.
  • the inspection signal TS output from the inspection signal supply unit 31 is guided to the connection terminal T1 through the signal path reaching the connection terminal T1 through the voltage dividing resistor R1 and the capacitor C, and further wired from the connection terminal T1.
  • L1 leads to the negative electrode B ( ⁇ ).
  • the capacitance of the capacitor C is set so that the impedance generated with respect to the frequency of the inspection signal TS can be negligible. Thereby, the capacitor C insulates the battery B from the inspection signal supply unit 31 and the voltage detection unit 32 while allowing the inspection signal TS to pass therethrough.
  • the voltage detector 32 includes, for example, an analog-digital converter and a peak hold circuit. Then, the voltage detector 32 detects the peak value of the voltage at the connection point P1 (one point on the connection path) between the voltage dividing resistor R1 and the capacitor C as the detection voltage Vd. The voltage detection unit 32 converts the detection voltage Vd into a digital value and outputs the digital value to the control unit 34.
  • the voltage detector 32 is not necessarily limited to the example of detecting the peak value of the voltage at the connection point P1.
  • the voltage detector 32 may detect the amplitude value of the voltage at the connection point P1 as the detection voltage Vd.
  • the voltage detection unit 32 may detect the effective value as the detection voltage Vd.
  • the switching element SW1 may be a semiconductor switching element such as a FET (Field Effect Transistor) or a relay switch.
  • One end of the switching element SW1 is connected to the positive electrode B (+) via the connection terminal T2 and the wiring L2.
  • the other end of the switching element SW1 is connected to one end of the inspection resistor R2.
  • the other end of the inspection resistor R2 is connected to the chassis ground G.
  • the switching element SW1 and the inspection resistor R2 may be interchanged.
  • Switching element SW1 is turned on (closed) and turned off (opened) in response to a control signal from control unit 34.
  • the switching element SW1 is turned on, the positive electrode B (+) and the chassis ground G are brought into conduction through the inspection resistor R2. Further, when the switching element SW1 is turned off, the positive electrode B (+) is electrically disconnected from the chassis ground G.
  • the control unit 34 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a serial communication circuit, and peripheral circuits thereof. And the control part 34 is provided with the battery voltage monitoring part 341, the failure detection process part 342, and the electrical leakage determination process part 343 as a functional block by running the control program memorize
  • a CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • serial communication circuit and peripheral circuits thereof.
  • the control part 34 is provided with the battery voltage monitoring part 341, the failure detection process part 342, and the electrical leakage determination process part 343 as a functional block by running the control program memorize
  • the battery voltage monitoring unit 341 receives information indicating the battery voltage Vb of the battery B from the battery voltage detection unit 21. Then, the battery voltage monitoring unit 341 transmits information indicating the battery voltage Vb to an external device such as an ECU connected to the connection terminal T3 by regular serial communication, for example. As a result, the battery voltage Vb of the battery B can be monitored in the external device.
  • the control unit 34 may control charging / discharging of the battery B based on the battery voltage Vb detected by the battery voltage detection unit 21.
  • the leakage detection processing unit 343 is configured such that the value of the detection voltage Vd detected by the voltage detection unit 32 is less than the preset determination value Vj during the period in which the inspection signal TS is output from the inspection signal supply unit 31. It is determined that a leak has occurred.
  • the leakage in the battery power supply device 1 means a state in which the insulation between the positive electrode B (+) or the negative electrode B ( ⁇ ) of the battery B and the chassis ground G is lowered.
  • the leakage in the battery power supply device 1 is specifically a reference resistance predetermined as a resistance value necessary to ensure insulation between the positive electrode B (+) or the negative electrode B ( ⁇ ) and the chassis ground G. It means a state in which the leakage resistance Rg having a resistance value less than the value is connected.
  • the failure detection processing unit 342 turns on the switching element SW1 during a period in which the inspection signal TS is output from the inspection signal supply unit 31, thereby causing the positive electrode B (+) of the battery B to pass through the inspection resistor R2. Connected to chassis ground G.
  • the failure detection processing unit 342 determines that the leakage is generated by the leakage determination processing unit 343 during the period when the inspection signal TS is output from the inspection signal supply unit 31 and the switching element SW1 is on. If it is determined that the leakage detection circuit 3 is normal. On the other hand, the failure detection processing unit 342 determines that no leakage has occurred by the leakage determination processing unit 343 during the period when the inspection signal TS is output from the inspection signal supply unit 31 and the switching element SW1 is on. If it is determined that the leakage detection circuit 3 has failed.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an example of the operation of the leakage detection circuit 3 shown in FIG.
  • the leakage determination processing unit 343 causes the inspection signal supply unit 31 to start outputting the inspection signal TS (step S1). Then, the inspection signal TS output from the inspection signal supply unit 31 is supplied to the negative electrode B ( ⁇ ) via the voltage dividing resistor R1, the capacitor C, the connection terminal T1, and the wiring L1.
  • the voltage detection unit 32 detects the peak value of the voltage at the connection point P1 as the detection voltage Vd, and transmits a signal indicating the detection voltage Vd to the leakage determination processing unit 343 (step S2).
  • the leakage detection processing unit 343 compares the detection voltage Vd with the determination value Vj (step S3).
  • the voltage at the connection point P1 is the voltage itself of the inspection signal TS output from the inspection signal supply unit 31. That is, if no leakage has occurred, the detection voltage Vd detected by the voltage detection unit 32 in step S2 is substantially equal to the peak value of the inspection signal TS output from the inspection signal supply unit 31, for example, 5V.
  • the voltage at the connection point P1 is divided by the inspection signal TS.
  • the voltage is divided by the resistance R1 and the leakage resistance Rg. That is, when a leakage occurs, the detection voltage Vd detected by the voltage detection unit 32 in step S ⁇ b> 2 is lower than the peak value of the inspection signal TS output by the inspection signal supply unit 31. Therefore, a voltage lower than the peak value of the inspection signal TS output by the inspection signal supply unit 31 is previously set as the determination value Vj so that it can be determined that the peak value of the inspection signal TS is lower than when there is no leakage. Is set.
  • the leakage determination processing unit 343 determines that leakage has occurred (step S4). Then, the leakage determination processing unit 343 transmits information indicating that leakage has occurred to the external device via the connection terminal T3, for example, by serial communication (step S5), and ends the process.
  • step S6 determines that no leakage has occurred.
  • the failure detection processing unit 342 turns on the switching element SW1 (step S7). Then, since the internal resistance of the battery B is so small that it can be ignored, the negative electrode B ( ⁇ ) has the internal resistance of the battery B, the positive electrode B (+), the wiring L2, the connection terminal T2, the switching element SW1, and the inspection It is connected to the chassis ground G through a resistor R2. In other words, the negative electrode B ( ⁇ ) of the battery B is connected to the chassis ground G via the inspection resistor R2 instead of the leakage resistor Rg, and is in a pseudo leakage state.
  • the detection voltage Vd (step S8) is lower than the determination value Vj, as in the case where leakage occurs.
  • the failure detection processing unit 342 causes the leakage detection processing unit 343 to execute a leakage detection process similar to step S3. That is, the leakage determination processing unit 343 compares the detection voltage Vd with the determination value Vj (step S9). At this time, as described above, the detection voltage Vd should be lower than the determination value Vj. Therefore, when leakage detection processing unit 343 determines that detection voltage Vd is lower than determination value Vj (YES in step S9) and leakage has occurred (step S10), failure detection processing unit 342 It is determined that the detection circuit 3 is normal (step S11).
  • Step S12 the failure detection processing unit 342 transmits information indicating that no leakage has occurred and information indicating that the leakage detection circuit 3 is normal to the external device via the connection terminal T3, for example, by serial communication. (Step S12), the process proceeds to Step S16.
  • the leakage detection processing unit 343 determines that the detection voltage Vd is equal to or higher than the determination value Vj (NO in step S9) and no leakage has occurred (step S13), the leakage is originally generated.
  • the failure detection processing unit 342 determines that the leakage detection circuit 3 has failed (step S14).
  • the inspection signal supply unit 31 is connected to the negative electrode B ( ⁇ ) via the voltage dividing resistor R1 and the capacitor C, whereas the switching unit 33 is connected to the positive electrode B (+).
  • the following effects can be obtained. That is, suppose that the switching unit 33 is connected to the position of the arrow A in FIG. In this case, even if the wiring path from the position of the arrow A to the negative electrode B ( ⁇ ), for example, the wiring L1, is disconnected, if the switching element SW1 of the switching unit 33 connected to the position of the arrow A is turned on.
  • the voltage at the connection point P1 is a voltage obtained by dividing the inspection signal TS by the voltage dividing resistor R1 and the inspection resistor R2.
  • the leakage determination processing unit 343 determines in step S9 that the detection voltage Vd is lower than the determination value Vj (YES in step S9) and a leakage has occurred.
  • the failure detection processing unit 342 determines that the leakage detection circuit 3 is normal (step S11).
  • the failure detection processing unit 342 determines that the leakage detection circuit 3 is normal. Therefore, in this case, a failure of the leakage detection circuit 3 cannot be detected.
  • the switching unit 33 is connected to the positive electrode B (+). With this configuration, the switching unit 33 is disconnected from the inspection signal supply unit 31 by disconnection, regardless of the position where disconnection occurs in the wiring path from the connection point P1 to the negative electrode B ( ⁇ ). Therefore, even when the switching element SW1 is turned on (step S7), the voltage at the connection point P1 does not decrease. As a result, in step S9, the leakage detection processing unit 343 determines that the detection voltage Vd is equal to or higher than the determination value Vj (NO in step S9) and no leakage has occurred (step S13), and the failure detection processing unit 342 It is determined that the leakage detection circuit 3 has failed (step S14).
  • the leakage determination processing unit 343 transmits information indicating that the leakage detection circuit 3 is out of order to the external device via the connection terminal T3 by, for example, serial communication (step S15), and proceeds to step S16. To do.
  • step S16 the failure detection processing unit 342 stops the output of the inspection signal TS by the inspection signal supply unit 31, and ends the processing.
  • connection terminals T ⁇ b> 1 and T ⁇ b> 2 and the wirings L ⁇ b> 1 and L ⁇ b> 2 are members used by the battery voltage detection unit 21 to detect the battery voltage of the battery B.
  • the connection terminals T1 and T2 and the wirings L1 and L2 are shared by the detection process of the battery voltage Vb by the battery voltage detection unit 21 and the failure detection process by the leakage detection circuit 3.
  • step S7 and subsequent steps is executed after the leak detection process in steps S2 to S6 has been shown, but the present invention is not limited to the example in which the leak detection process is executed before the fault detection process. .
  • steps S2 to S6 need not be executed.
  • steps S12 and S15 need not be executed.
  • the failure detection processing unit 342 may start the output of the inspection signal TS by the inspection signal supply unit 31. Further, the inspection signal supply unit 31 may always output the inspection signal TS without executing steps S1 and S2.
  • connection terminal T1 negative electrode B ( ⁇ ) (first pole) and the connection terminal T1 are connected, and the positive electrode B (+) (second pole) and the connection terminal T2 are connected.
  • positive electrode B (+) (first pole) and the connection terminal T1 may be connected, and the negative electrode B ( ⁇ ) (second pole) and the connection terminal T2 may be connected.
  • the battery power supply device 1 is mounted on a vehicle, and an example in which the vehicle body is a chassis ground G (ground) is shown.
  • the battery power supply device 1 may be mounted on a device other than the vehicle, and the housing of the device other than the vehicle may be grounded (frame ground).
  • frame ground it is not restricted to the example which uses a chassis (housing
  • leakage detection circuit 3 is not necessarily limited to the example configured as the battery circuit board 2 on the same substrate as the voltage detection unit 32.
  • the inspection signal TS is an AC signal and the inspection signal supply unit 31 supplies the inspection signal TS to the first pole of the battery B via the voltage dividing resistor R1 and the capacitor C is shown.
  • the inspection signal TS is not limited to an AC signal.
  • the inspection signal supply unit 31 only needs to supply the inspection signal TS to the first electrode of the battery B.
  • the leakage detection circuit 3 may not include the voltage dividing resistor R1 or the capacitor C.
  • the switching element SW1 may be a changeover switch that can be operated by the user, and the failure detection processing unit 342 may not be provided.
  • the leakage determination processing unit 343 may execute steps S1 to S6. As a result, if the leakage detection processing unit 343 determines that leakage has occurred (if the leakage is notified), the user can determine that the leakage detection circuit 3 is normal. On the other hand, if the leakage detection processing unit 343 does not determine that a leakage has occurred (if the leakage occurrence is not notified), the user can determine that the leakage detection circuit 3 has failed.
  • control unit 34 transmits information about the failure to an external device such as an ECU and displays the presence or absence of the failure on a display unit (not shown). A warning sound may be sounded (not shown).
  • An earth leakage detection circuit is an earth leakage detection circuit that detects an earth leakage between a ground and a battery that is insulated from the ground and has a pair of poles including a first pole and a second pole.
  • An inspection signal supply section for supplying a predetermined inspection signal to the first pole of the battery, a signal path for guiding the inspection signal supplied from the inspection signal supply section to the first pole of the battery, and
  • a voltage detection unit that detects a voltage as a detection voltage, a leakage determination processing unit that determines whether or not the leakage has occurred based on the detection voltage, and a continuity between the second electrode of the battery and the ground.
  • a switching unit that switches presence / absence.
  • a predetermined inspection signal is supplied by the inspection signal supply unit to the first electrode of the battery via the signal path. Then, when a leakage occurs and the resistance value of the leakage resistance between the first electrode of the battery and the ground decreases, the signal path is connected to the ground via the leakage resistance. For this reason, the voltage of the inspection signal on the signal path changes. The voltage of this signal path is detected as a detection voltage by the voltage detector. Therefore, when leakage occurs, the detection voltage changes. As a result, the leakage determination processing unit can determine whether or not leakage has occurred based on the detected voltage.
  • the internal resistance of the battery is small, when the switching unit is connected between the second pole of the battery and the ground, the signal path connected to the first pole of the battery is connected to the ground via the internal resistance of the battery. Conducted. As a result, it becomes a pseudo-leakage state. Therefore, in this state, if it is determined by the leakage determination processing unit that leakage has occurred, it can be determined that the leakage detection circuit is operating normally. On the other hand, in this state, if it is not determined that the leakage has occurred by the leakage determination processing unit, it can be determined that the leakage detection circuit has failed.
  • the switching unit is connected between the first pole of the battery on the signal path and the inspection signal supply unit, the switching unit is connected or not between the first pole of the battery and the ground.
  • the configuration is switched.
  • the switching unit causes the first pole of the battery and the ground to If they are conducted, it is determined by the leakage determination processing unit that leakage has occurred. Therefore, the leakage detection circuit may appear to operate normally despite the disconnection failure of the leakage detection circuit.
  • the switching unit conducts between the second electrode of the battery and the ground, thereby connecting the signal path connected to the first electrode of the battery via the internal resistance of the battery. Is connected to ground. Therefore, if the first electrode of the battery and the signal path are not conducted, the signal path and the ground are not conducted even if the switching unit conducts between the second electrode of the battery and the ground. As a result, when the signal path is disconnected near the first pole of the battery, the signal path is not connected to the ground even if the switching unit conducts between the second pole of the battery and the ground. , Pseudo-leakage does not occur. Therefore, the leakage determination processing unit does not determine that a leakage has occurred. As a result, a failure in the signal path from the leakage detection circuit to the battery can be detected more reliably.
  • the leakage detection circuit is faulty.
  • a failure detection processing unit that determines that the error has occurred.
  • the failure detection processing unit determines that no leakage has occurred by the leakage determination processing unit in a state where the second electrode of the battery is connected to the ground by the switching unit, It is determined that a failure has occurred in the detection circuit. For this reason, it is possible to automatically perform a failure determination of the leakage detection circuit.
  • the switching unit may include a switching element and an inspection resistor connected in series with the switching element.
  • the switching unit when the switching element is turned on, the switching unit can electrically connect the second electrode of the battery to the ground via the inspection resistor.
  • the inspection signal is an AC signal
  • the signal path includes a voltage dividing resistor provided between the inspection signal supply unit and the first pole, and the voltage dividing resistor and the first pole.
  • the voltage detection unit may detect a voltage of a connection path between the voltage dividing resistor and the capacitor as the detection voltage.
  • the capacitor is interposed between the first electrode of the battery and the inspection signal supply unit. Therefore, the inspection signal supply unit can be galvanically insulated from the battery. Therefore, even when the battery outputs a high voltage, the inspection signal supply unit can be protected from the battery voltage. If the inspection signal is an AC signal, the capacitor passes the inspection signal. As a result, it is possible to determine the failure of the leakage detection circuit while protecting the inspection signal supply unit from the battery voltage.
  • the leakage detection processing unit may determine that the leakage has occurred when the detected voltage is less than a predetermined determination value.
  • the leakage determination processing unit can determine that a leakage has occurred when the detected voltage decreases until it does not reach a preset determination value.
  • a battery circuit board includes the above-described leakage detection circuit, a first terminal connectable to the first pole, a second terminal connectable to the second pole, and the first A battery voltage detection unit that detects a voltage between the first terminal and the second terminal as the voltage of the battery, the signal path is connected to the first pole via the first terminal, and the switching unit is The leakage detection circuit, the first terminal, the second terminal, and the battery voltage detection unit are provided on the same substrate, connected to the second pole via the second terminal.
  • the first terminal and the second terminal of the battery voltage detection unit and the leakage detection circuit are Shared.
  • the number of connection terminals, the connection terminals, and the battery The number of wirings that connect can be reduced.
  • a battery power supply device includes the above-described leakage detection circuit and the battery. According to this configuration, in the battery power supply device including the battery and the leakage detection circuit, a failure in the signal path from the leakage detection circuit to the battery can be detected more reliably.
  • the present invention can be suitably used as a leakage detection circuit for detecting a leakage, a circuit board for a battery including a leakage detection circuit, and a battery power supply device in various equipment and facilities that use a battery as a power source.

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Abstract

　漏電検出回路（３）は、シャーシグランド（Ｇ）と、シャーシグランド（Ｇ）と絶縁された電池（Ｂ）との間の漏電を検出する。漏電検出回路（３）は、負極（Ｂ（－））へ検査信号（ＴＳ）を供給する検査信号供給部（３１）と、検査信号供給部（３１）から供給された検査信号（ＴＳ）を負極（Ｂ（－））へ導く信号経路と、信号経路上の接続点（Ｐ１）の電圧を、検出電圧（Ｖｄ）として検出する電圧検出部（３２）と、検出電圧（Ｖｄ）に基づいて漏電の発生の有無を判定する漏電判定処理部（３４３）と、正極（Ｂ（＋））とシャーシグランド（Ｇ）との間の導通の有無を切り替える切替部（３３）とを備える。

Description

漏電検出回路、電池用回路基板、及び電池電源装置
　本発明は、グランドから絶縁された電池の漏電を検出する漏電検出回路、漏電検出回路を含む電池用回路基板、及び電池を電源として用いる電池電源装置に関する。
　近年、エンジンと電気モータとを併用したハイブリッドカー（ＨＥＶ：Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）が広く用いられ、電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）の利用も拡大しつつある。このような、電気モータを動力源として用いる車両は、モータ駆動用の電源として、例えば２８８Ｖ～６００Ｖ程度の高電圧を出力する電池を備えている。このような電池は、例えばリチウムイオン二次電池又はニッケル水素二次電池等の二次電池が複数直列接続された組電池として構成されている。
　上記電池に接続された高電圧回路は、電池から電源電圧が供給されるモータ、インバータ、及びモータ、インバータに電源電圧を配電する配線等を含む。上記電池及び高電圧回路は、車体とは絶縁されている。これにより、車体に触れたユーザが感電することを防止している。
　また、車両は、例えば車内のステレオ、照明、カーナビゲーション装置等の電気機器類、及びＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）等の低電圧で動作する機器を含む低電圧回路を備える。上記低電圧回路に電源電圧を供給するために、例えば１２Ｖの鉛蓄電池が低電圧電源として車両に搭載されている。そして、車両の車体が、上記低電圧電源及び低電圧回路の回路グランドになっている。すなわち、車体は、低電圧回路の回路グランド、いわゆるシャーシグランドとなっている。したがって、車体から絶縁されている電池は、シャーシグランドから絶縁されている。
　電池とシャーシグランドとの間の絶縁抵抗が低下すると、電池からシャーシグランドへ電流が流れる漏電が発生する。そこで、従来より、電池の漏電を検出する漏電検出回路が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
　このような漏電検出回路が故障すると、漏電を検出することができなくなるため、不都合である。そこで、漏電検出回路の故障を検出する故障検出回路が知られている（例えば、特許文献３参照）。
　しかしながら、従来、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障を充分に検出することができないという、不都合があった。
特開２００９－９３８２２号公報 特開２００８－３０４２９０号公報 特開２００９－８１９６４号公報
　本発明の目的は、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障をより確実に検出することができる漏電検出回路、電池用回路基板、及び電池電源装置を提供することである。
　本発明の一局面に係る漏電検出回路は、グランドと、前記グランドと絶縁され、第１極及び第２極からなる一対の極を有する電池との間の漏電を検出する漏電検出回路であって、前記電池の前記第１極へ、所定の検査信号を供給する検査信号供給部と、前記検査信号供給部から供給された前記検査信号を前記電池の前記第１極へ導く信号経路と、前記信号経路の電圧を、検出電圧として検出する電圧検出部と、前記検出電圧に基づいて前記漏電の発生の有無を判定する漏電判定処理部と、前記電池の前記第２極と前記グランドとの間の導通の有無を切り替える切替部とを備える。
　また、本発明の一局面に係る電池用回路基板は、上述の漏電検出回路と、前記第１極に接続可能な第１端子と、前記第２極に接続可能な第２端子と、前記第１及び第２端子間の電圧を、前記電池の電圧として検出する電池電圧検出部とを備え、前記信号経路は、前記第１端子を介して前記第１極に接続され、前記切替部は、前記第２端子を介して前記第２極に接続され、前記漏電検出回路、前記第１端子、前記第２端子、及び前記電池電圧検出部は、同一基板上に設けられている。
　また、本発明の一局面に係る電池電源装置は、上述の漏電検出回路と、前記電池とを含む。
　このような構成の漏電検出回路、電池用回路基板、及び電池電源装置は、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障をより確実に検出することができる。
本発明の一実施形態に係る漏電検出回路を備えた電池電源装置の一例を示すブロック図である。 図１に示す漏電検出回路の動作の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る漏電検出回路を備えた電池電源装置の一例を示すブロック図である。
　図１に示す電池電源装置１は、電池用回路基板２と、電池Ｂと、配線Ｌ１，Ｌ２とを備えている。電池Ｂは、例えば複数のセルＢ１が直列接続されて構成された組電池である。セルＢ１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の二次電池セルである。そして、電池Ｂの低電位側の極（総－極）が負極Ｂ（－）（第１極）とされ、電池Ｂの高電位側の極（総＋極）が正極Ｂ（＋）（第２極）とされている。電池Ｂは、負極Ｂ（－）と正極Ｂ（＋）との間に、例えば４００Ｖ程度の電圧を出力する。負極Ｂ（－）及び正極Ｂ（＋）は、図略の負荷装置に接続されている。
　なお、複数のセルＢ１は、必ずしも直列接続される例に限らない。例えば複数のセルＢ１が並列接続されていてもよい。また、例えば並列接続されたセルＢ１と直列接続されたセルＢ１とが組み合わされて、電池Ｂが構成されていてもよい。また、セルＢ１単体で電池Ｂが構成されていてもよい。
　電池電源装置１は、例えばハイブリッドカー又は電気自動車等の車両に搭載されている。そして、車両の車体がシャーシグランドＧ（グランド）にされている。
　電池用回路基板２上には、漏電検出回路３、電池電圧検出部２１、接続端子Ｔ１（第１端子）、接続端子Ｔ２（第２端子）、及び接続端子Ｔ３が設けられている。
　漏電検出回路３は、検査信号供給部３１、電圧検出部３２、切替部３３、制御部３４、分圧抵抗Ｒ１、及びキャパシタＣを含む。切替部３３は、スイッチング素子ＳＷ１と、検査用抵抗Ｒ２との直列回路によって構成されている。そして、シャーシグランドＧが、漏電検出回路３及び電池電圧検出部２１の回路グランドとして用いられている。
　接続端子Ｔ１は、配線Ｌ１を介して負極Ｂ（－）と接続されている。接続端子Ｔ２は、配線Ｌ２を介して正極Ｂ（＋）と接続されている。接続端子Ｔ３は、外部装置、例えば図略のＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）に接続される。接続端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、例えば電極やコネクタ、端子台等であってもよく、ランドやパッド等の配線パターンであってもよい。
　電池電圧検出部２１は、例えばアナログデジタルコンバータ及び分圧抵抗等を備える。そして、電池電圧検出部２１は、接続端子Ｔ１，Ｔ２間の電圧（すなわち接続端子Ｔ１，Ｔ２に接続された電池Ｂの電池電圧Ｖｂ）を検出する。電池電圧検出部２１は、検出された電池電圧Ｖｂをデジタル値に変換して制御部３４へ出力する。
　検査信号供給部３１は、例えば発振回路を備える。検査信号供給部３１は、制御部３４からの制御信号に応じて、シャーシグランドＧを基準にして波高値（振幅）が５Ｖの正弦波交流信号を検査信号ＴＳとして出力する。なお、検査信号ＴＳは、必ずしも正弦波に限らない。検査信号ＴＳは、例えば矩形波であってもよい。
　分圧抵抗Ｒ１の一端は検査信号供給部３１に接続され、分圧抵抗Ｒ１の他端はキャパシタＣの一端に接続されている。キャパシタＣの他端は、接続端子Ｔ１及び配線Ｌ１を介して負極Ｂ（－）に接続されている。これにより、検査信号供給部３１から出力された検査信号ＴＳは、分圧抵抗Ｒ１とキャパシタＣとを介して接続端子Ｔ１に至る信号経路によって、接続端子Ｔ１に導かれ、さらに接続端子Ｔ１から配線Ｌ１によって、負極Ｂ（－）へ導かれる。
　キャパシタＣは、検査信号ＴＳの周波数に対して生じるインピーダンスが無視できる程度の微小なインピーダンスとなるように、その静電容量が設定されている。これにより、キャパシタＣは、検査信号ＴＳを通過させつつ、検査信号供給部３１及び電圧検出部３２と、電池Ｂとを直流的に絶縁する。
　電圧検出部３２は、例えばアナログデジタルコンバータ及びピークホールド回路等を備える。そして、電圧検出部３２は、分圧抵抗Ｒ１とキャパシタＣとの接続点Ｐ１（接続経路上の一点）の電圧の波高値を検出電圧Ｖｄとして検出する。電圧検出部３２は、検出電圧Ｖｄをデジタル値に変換して制御部３４へ出力する。
　なお、電圧検出部３２は、必ずしも接続点Ｐ１の電圧の波高値を検出する例に限らない。電圧検出部３２は、例えば接続点Ｐ１の電圧の振幅値を検出電圧Ｖｄとして検出してもよい。また、電圧検出部３２は、実効値を検出電圧Ｖｄとして検出してもよい。
　スイッチング素子ＳＷ１は、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｆｆｅｃｔ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチング素子であってもよく、リレースイッチであってもよい。スイッチング素子ＳＷ１の一端は、接続端子Ｔ２及び配線Ｌ２を介して正極Ｂ（＋）に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１の他端は、検査用抵抗Ｒ２の一端に接続されている。検査用抵抗Ｒ２の他端はシャーシグランドＧに接続されている。なお、スイッチング素子ＳＷ１と検査用抵抗Ｒ２とは、配置が入れ替わっていてもよい。
　スイッチング素子ＳＷ１は、制御部３４からの制御信号に応じて、オン（閉）、オフ（開）する。スイッチング素子ＳＷ１は、オンすると、正極Ｂ（＋）とシャーシグランドＧとを検査用抵抗Ｒ２を介して導通させる。また、スイッチング素子ＳＷ１は、オフすると、正極Ｂ（＋）をシャーシグランドＧから電気的に切り離す。
　制御部３４は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、シリアル通信回路、及びその周辺回路等を備える。そして、制御部３４は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、電池電圧監視部３４１、故障検出処理部３４２、及び漏電判定処理部３４３を機能ブロックとして備える。
　電池電圧監視部３４１は、電池電圧検出部２１から電池Ｂの電池電圧Ｖｂを示す情報を受信する。そして、電池電圧監視部３４１は、電池電圧Ｖｂを示す情報を、例えば定期的にシリアル通信によって、接続端子Ｔ３に接続されたＥＣＵ等の外部装置へ送信する。これにより、外部装置において、電池Ｂの電池電圧Ｖｂを監視することが可能になっている。なお、制御部３４は、電池電圧検出部２１で検出された電池電圧Ｖｂに基づいて、電池Ｂの充放電を制御してもよい。
　漏電判定処理部３４３は、検査信号供給部３１から検査信号ＴＳが出力されている期間中に、電圧検出部３２によって検出された検出電圧Ｖｄの値が予め設定された判定値Ｖｊに満たない場合、漏電が発生していると判定する。なお、電池電源装置１における漏電とは、電池Ｂの正極Ｂ（＋）又は負極Ｂ（－）と、シャーシグランドＧとの間の絶縁性が低下した状態を意味している。電池電源装置１における漏電とは、具体的には、正極Ｂ（＋）又は負極Ｂ（－）とシャーシグランドＧとの間が絶縁を確保するために必要な抵抗値として予め定められた基準抵抗値に満たない抵抗値の漏電抵抗Ｒｇで接続された状態を意味している。
　故障検出処理部３４２は、検査信号供給部３１から検査信号ＴＳが出力されている期間中に、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせることによって、電池Ｂの正極Ｂ（＋）を、検査用抵抗Ｒ２を介してシャーシグランドＧに接続する。
　そして、故障検出処理部３４２は、検査信号供給部３１から検査信号ＴＳが出力され、かつスイッチング素子ＳＷ１がオンしている期間中に、漏電判定処理部３４３によって漏電が発生していると判断されたときは漏電検出回路３が正常であると判断する。一方、故障検出処理部３４２は、検査信号供給部３１から検査信号ＴＳが出力され、かつスイッチング素子ＳＷ１がオンしている期間中に、漏電判定処理部３４３によって漏電が発生していないと判断されたときは漏電検出回路３が故障していると判断する。
　次に、上述のように構成された漏電検出回路３の動作について説明する。図２は、図１に示す漏電検出回路３の動作の一例を示すフローチャートである。まず、漏電判定処理部３４３は、検査信号供給部３１によって、検査信号ＴＳの出力を開始させる（ステップＳ１）。そうすると、検査信号供給部３１から出力された検査信号ＴＳが、分圧抵抗Ｒ１、キャパシタＣ、接続端子Ｔ１、及び配線Ｌ１を介して負極Ｂ（－）へ供給される。
　次に、電圧検出部３２によって、接続点Ｐ１の電圧の波高値が検出電圧Ｖｄとして検出され、検出電圧Ｖｄを示す信号が漏電判定処理部３４３へ送信される（ステップＳ２）。
　次に、漏電判定処理部３４３によって、検出電圧Ｖｄと判定値Ｖｊとが比較される（ステップＳ３）。ここで、漏電が発生していなければ、接続点Ｐ１の電圧は、検査信号供給部３１から出力された検査信号ＴＳの電圧そのものとなる。すなわち、漏電が発生していなければ、ステップＳ２で電圧検出部３２によって検出される検出電圧Ｖｄは、検査信号供給部３１から出力された際の検査信号ＴＳの波高値、例えば５Ｖと略等しい。
　一方、漏電が発生し、例えば図１に破線で示すように負極Ｂ（－）とシャーシグランドＧとの間が漏電抵抗Ｒｇで接続された場合、接続点Ｐ１の電圧は、検査信号ＴＳが分圧抵抗Ｒ１と漏電抵抗Ｒｇとで分圧された電圧となる。すなわち、漏電が発生した場合、ステップＳ２で電圧検出部３２によって検出される検出電圧Ｖｄは、検査信号供給部３１が出力する検査信号ＴＳの波高値よりも低下する。そこで、検査信号ＴＳの波高値が、漏電が無いときよりも低下したことを判定できるように、判定値Ｖｊとして、検査信号供給部３１が出力する検査信号ＴＳの波高値よりも低い電圧が予め設定されている。
　そして、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊに満たなければ（ステップＳ３でＹＥＳ）、分圧抵抗Ｒ１と漏電抵抗Ｒｇとで検査信号ＴＳが分圧された結果、検査信号ＴＳが低下したことを意味するから、漏電判定処理部３４３は、漏電が発生していると判定する（ステップＳ４）。そして、漏電判定処理部３４３は、漏電が発生していることを示す情報を、例えばシリアル通信によって、接続端子Ｔ３を介して外部装置へ送信し（ステップＳ５）、処理を終了する。
　一方、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊ以上であれば（ステップＳ３でＮＯ）、漏電抵抗Ｒｇが生じておらず、検査信号ＴＳの電圧が低下していないことを意味するから、漏電判定処理部３４３は、漏電が発生していないと判定する（ステップＳ６）。
　次に、故障検出処理部３４２は、スイッチング素子ＳＷ１をオンさせる（ステップＳ７）。そうすると、電池Ｂの内部抵抗は無視できる程度に非常に小さいため、負極Ｂ（－）は、電池Ｂの内部抵抗、正極Ｂ（＋）、配線Ｌ２、接続端子Ｔ２、スイッチング素子ＳＷ１、及び検査用抵抗Ｒ２を介してシャーシグランドＧに接続される。すなわち、電池Ｂの負極Ｂ（－）が、漏電抵抗Ｒｇの代わりに検査用抵抗Ｒ２を介してシャーシグランドＧに接続された、擬似的な漏電状態にされる。
　このとき、検査信号ＴＳは、分圧抵抗Ｒ１と検査用抵抗Ｒ２とで分圧されるので、漏電が生じた場合と同様、検出電圧Ｖｄ（ステップＳ８）が判定値Ｖｊを下回る。
　次に、故障検出処理部３４２は、漏電判定処理部３４３によって、ステップＳ３と同様の漏電検出処理を実行させる。すなわち、漏電判定処理部３４３は、検出電圧Ｖｄと判定値Ｖｊとを比較する（ステップＳ９）。このとき、上述したように、検出電圧Ｖｄは判定値Ｖｊを下回っているはずである。そこで、漏電判定処理部３４３が、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊを下回っており（ステップＳ９でＹＥＳ）、漏電が発生していると判定した場合（ステップＳ１０）、故障検出処理部３４２は、漏電検出回路３が正常であると判定する（ステップＳ１１）。
　そして、故障検出処理部３４２は、漏電が発生していないことを示す情報、及び漏電検出回路３が正常であることを示す情報を、例えばシリアル通信によって、接続端子Ｔ３を介して外部装置へ送信し（ステップＳ１２）、ステップＳ１６へ移行する。
　一方、漏電判定処理部３４３が、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊ以上であり（ステップＳ９でＮＯ）、漏電が発生していないと判定した場合（ステップＳ１３）、本来、漏電が発生していると判定すべきときに、漏電が発生していないと判定したことになる。そこで、故障検出処理部３４２は、漏電検出回路３が故障していると判定する（ステップＳ１４）。
　ここで、検査信号供給部３１が、分圧抵抗Ｒ１及びキャパシタＣを介して負極Ｂ（－）に接続されているのに対し、切替部３３が、正極Ｂ（＋）に接続されていることによって、以下の効果が得られる。すなわち、もし仮に、切替部３３が図１における矢印Ａの位置に接続されていた場合を考える。この場合には、矢印Ａの位置から負極Ｂ（－）までの配線経路、例えば配線Ｌ１が断線していたとしても、矢印Ａの位置に接続された切替部３３のスイッチング素子ＳＷ１がオンすれば、接続点Ｐ１の電圧は、検査信号ＴＳが分圧抵抗Ｒ１と検査用抵抗Ｒ２とで分圧された電圧となる。その結果、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊを下回るので、ステップＳ９において漏電判定処理部３４３は、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊを下回っており（ステップＳ９でＹＥＳ）、漏電が発生していると判定し（ステップＳ１０）、故障検出処理部３４２は漏電検出回路３が正常であると判定することになる（ステップＳ１１）。
　すなわち、もし仮に、切替部３３が図１における矢印Ａの位置に接続されていた場合には、矢印Ａの位置から負極Ｂ（－）までの配線経路で断線故障が生じているにも拘らず、故障検出処理部３４２は漏電検出回路３が正常であると判定する。したがって、この場合には、漏電検出回路３の故障を検出することができない。
　一方、図１に示す漏電検出回路３によれば、切替部３３が正極Ｂ（＋）に接続されている。この構成によって、接続点Ｐ１から負極Ｂ（－）までの配線経路中、どの位置に断線が生じた場合であっても、切替部３３が断線により検査信号供給部３１から切り離される。従って、スイッチング素子ＳＷ１がオンしても（ステップＳ７）、接続点Ｐ１の電圧は低下しない。その結果、ステップＳ９において漏電判定処理部３４３は、検出電圧Ｖｄが判定値Ｖｊ以上であり（ステップＳ９でＮＯ）、漏電が発生していないと判定し（ステップＳ１３）、故障検出処理部３４２は漏電検出回路３が故障していると判定する（ステップＳ１４）。
　すなわち、図１に示す漏電検出回路３によれば、接続点Ｐ１から負極Ｂ（－）までの配線経路中、どの位置に断線が生じた場合であっても（例えば配線Ｌ１が断線した場合であっても）、漏電検出回路３の故障を検出することができる。したがって、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障をより確実に検出することができる。
　次に、漏電判定処理部３４３は、漏電検出回路３が故障していることを示す情報を、例えばシリアル通信によって、接続端子Ｔ３を介して外部装置へ送信し（ステップＳ１５）、ステップＳ１６へ移行する。
　ステップＳ１６において、故障検出処理部３４２は、検査信号供給部３１による検査信号ＴＳの出力を停止させ、処理を終了する。
　また、図１に示す電池用回路基板２において、接続端子Ｔ１，Ｔ２、及び配線Ｌ１，Ｌ２は、電池電圧検出部２１が電池Ｂの電池電圧を検出するために用いられる部材である。このように、電池電圧検出部２１による電池電圧Ｖｂの検出処理と、漏電検出回路３による故障検出処理とで、接続端子Ｔ１，Ｔ２、及び配線Ｌ１，Ｌ２を共用する。この構成によって、電池用回路基板２によれば、電池電圧検出部２１による電池電圧Ｖｂの検出用と、漏電検出回路３による故障検出用とに、別々に接続端子や配線を設ける場合と比べて、接続端子や配線を減少させることができる。
　なお、図２において、ステップＳ２～Ｓ６の漏電検出処理を実行後にステップＳ７以降の故障検出処理を実行する例を示したが、故障検出処理の前に漏電検出処理を実行する例に限られない。例えば、ステップＳ２～Ｓ６を実行しなくてもよい。また、ステップＳ１２，Ｓ１５を実行しなくてもよい。
　また、ステップＳ１において、故障検出処理部３４２が、検査信号供給部３１による検査信号ＴＳの出力を開始させてもよい。また、ステップＳ１，Ｓ２を実行せず、検査信号供給部３１は、常時、検査信号ＴＳを出力してもよい。
　また、負極Ｂ（－）（第１極）と接続端子Ｔ１とが接続され、正極Ｂ（＋）（第２極）と接続端子Ｔ２とが接続される例を示した。代替的に、正極Ｂ（＋）（第１極）と接続端子Ｔ１とが接続され、負極Ｂ（－）（第２極）と接続端子Ｔ２とが接続される構成であってもよい。
　また、電池電源装置１は、車両に搭載され、車体がシャーシグランドＧ（グランド）にされる例を示した。代替的に、電池電源装置１は、車両以外の装置に搭載されてもよく、その車両以外の装置の筐体がグランド（フレームグランド）にされていてもよい。また、シャーシ（筐体）をグランドとする例に限られず、アース（接地）をグランドとして用いてもよい。
　また、漏電検出回路３は、必ずしも電圧検出部３２と同一基板上に、電池用回路基板２として構成される例に限らない。
　また、検査信号ＴＳを交流信号とし、検査信号供給部３１は、分圧抵抗Ｒ１及びキャパシタＣを介して電池Ｂの第１極へ検査信号ＴＳを供給する例を示した。しかしながら、検査信号ＴＳは交流信号に限られない。検査信号供給部３１は、検査信号ＴＳを電池Ｂの第１極へ供給できればよい。また、漏電検出回路３は、分圧抵抗Ｒ１又はキャパシタＣを備えていなくてもよい。
　また、スイッチング素子ＳＷ１を、ユーザが操作可能な切替スイッチとし、故障検出処理部３４２を備えない構成としてもよい。この場合、ユーザがスイッチング素子ＳＷ１をオンさせた後、漏電判定処理部３４３によってステップＳ１～Ｓ６を実行させればよい。これによって、漏電判定処理部３４３が漏電発生と判断すれば（漏電発生が通知されれば）漏電検出回路３は正常であるとユーザが判断することができる。一方、漏電判定処理部３４３によって、漏電発生と判断されなければ（漏電発生が通知されなければ）漏電検出回路３は故障しているとユーザが判断することができる。また、ユーザが故障の判断をしやすいように、制御部３４は、ＥＣＵ等の外部装置に故障に関する情報を送信して、表示部（図示せず）で故障の有無を表示したり、音声部（図示せず）で警告音を鳴らしたりしてもよい。
　なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
　本発明に係る漏電検出回路は、グランドと、前記グランドと絶縁され、第１極及び第２極からなる一対の極を有する電池との間の漏電を検出する漏電検出回路であって、前記電池の前記第１極へ、所定の検査信号を供給する検査信号供給部と、前記検査信号供給部から供給された前記検査信号を前記電池の前記第１極へ導く信号経路と、前記信号経路の電圧を、検出電圧として検出する電圧検出部と、前記検出電圧に基づいて前記漏電の発生の有無を判定する漏電判定処理部と、前記電池の前記第２極と前記グランドとの間の導通の有無を切り替える切替部とを備える。
　この構成によれば、検査信号供給部によって、信号経路を介して電池の第１極へ、所定の検査信号が供給される。そうすると、漏電が生じて電池の第１極とグランドとの間の漏電抵抗の抵抗値が低下すると、信号経路が漏電抵抗を介してグランドに接続されることになる。このため、信号経路上の検査信号の電圧が変化する。この信号経路の電圧は、電圧検出部によって検出電圧として検出される。従って、漏電が生じると、検出電圧が変化することになる。その結果、漏電判定処理部は、検出電圧に基づいて漏電の発生の有無を判定することができる。そして、電池の内部抵抗は小さいから、切替部によって電池の第２極とグランドとの間を導通させると、電池の第１極に接続された信号経路が、電池の内部抵抗を介してグランドと導通される。その結果、擬似的に漏電状態となる。したがって、この状態で、漏電判定処理部によって漏電が発生していると判定されれば、漏電検出回路は正常に動作していると判断でき。一方、この状態で、漏電判定処理部によって漏電が発生していると判定されなければ、漏電検出回路は故障していると判断できる。
　ここで、もし仮に、切替部が、信号経路上の電池の第１極と検査信号供給部との間に接続されており、切替部が電池の第１極とグランドとの間の導通の有無を切り替える構成であった場合を考える。この場合、切替部と信号経路との接続箇所より電池の第１極側（例えば電池の第１極の直近位置）で断線故障が生じたとき、切替部によって電池の第１極とグランドとの間を導通させると、漏電判定処理部によって漏電が発生していると判定される。したがって、漏電検出回路が断線故障しているにも拘らず、漏電検出回路が正常に動作しているように見えるおそれがある。
　しかしながら、本発明に係る漏電検出回路においては、切替部は、電池の第２極とグランドとの間を導通させることによって、電池の内部抵抗を介して電池の第１極に接続された信号経路をグランドと導通させる。従って、電池の第１極と前記信号経路とが導通していなければ、切替部が電池の第２極とグランドとの間を導通させても、前記信号経路とグランドとは導通しない。その結果、電池の第１極の直近位置で信号経路の断線が生じた場合、切替部が電池の第２極とグランドとの間を導通させても、前記信号経路とグランドとは導通せず、擬似的な漏電状態が生じない。従って、漏電判定処理部は、漏電が発生していると判定しない。その結果、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障をより確実に検出することができる。
　また、前記切替部によって前記電池の第２極と前記グランドとの間を導通させた状態で、前記漏電判定処理部によって前記漏電が発生していないと判定された場合、前記漏電検出回路に故障が生じていると判定する故障検出処理部をさらに備えてもよい。
　この構成によれば、故障検出処理部は、切替部によって電池の第２極とグランドとの間を導通させた状態で、漏電判定処理部によって漏電が発生していないと判定された場合、漏電検出回路に故障が生じていると判定する。このため、漏電検出回路の故障判定を自動的に行うことが可能となる。
　また、前記切替部は、スイッチング素子と、前記スイッチング素子と直列に接続された検査用抵抗とを含んでもよい。
　この構成によれば、切替部は、スイッチング素子がオンすると、電池の第２極を、検査用抵抗を介してグランドと導通させることができる。
　また、前記検査信号は、交流信号であり、前記信号経路は、前記検査信号供給部と前記第１極との間に設けられた分圧抵抗と、前記分圧抵抗と前記第１極との間に介在するキャパシタとを含み、前記電圧検出部は、前記分圧抵抗と前記キャパシタとの間の接続経路の電圧を、前記検出電圧として検出するとしてもよい。
　この構成によれば、電池の第１極と、検査信号供給部との間にキャパシタが介在する。したがって、検査信号供給部を、電池と直流的に絶縁することができる。そのため、電池が高電圧を出力する場合であっても、電池電圧から検査信号供給部を保護することができる。そして、検査信号を交流信号とすれば、キャパシタは検査信号を通過させる。その結果、検査信号供給部を電池電圧から保護しつつ、漏電検出回路の故障判定を行うことが可能となる。
　また、前記漏電判定処理部は、前記検出電圧が、予め設定された判定値に満たない場合、前記漏電が発生していると判定するとしてもよい。
　この構成によれば、漏電が発生すると、前記信号経路が漏電抵抗を介してグランドに接続される。そうすると、前記信号経路のインピーダンスが低下して、検査信号を伝達する信号経路の電圧が低下する。その結果、電圧検出部によって検出される検出電圧が低下する。従って、漏電判定処理部は、検出電圧が予め設定された判定値に満たなくなるまで低下したとき、漏電が発生していると判定することができる。
　また、本発明の一局面に係る電池用回路基板は、上述の漏電検出回路と、前記第１極に接続可能な第１端子と、前記第２極に接続可能な第２端子と、前記第１端子及び第２端子間の電圧を、前記電池の電圧として検出する電池電圧検出部とを備え、前記信号経路は、前記第１端子を介して前記第１極に接続され、前記切替部は、前記第２端子を介して前記第２極に接続され、前記漏電検出回路、前記第１端子、前記第２端子、及び前記電池電圧検出部は、同一基板上に設けられている。
　この構成によれば、電池の電圧を検出する電池電圧検出部と漏電検出回路とを同一基板上に構成した場合、電池電圧検出部と、漏電検出回路とで、第１端子及び第２端子が共用される。この場合、電池電圧検出部を電池に接続するための接続端子と、漏電検出回路を電池に接続するための接続端子とを個別に設ける必要がなく、接続端子の数や、接続端子と電池とを接続する配線の数を減少させることができる。
　また、本発明の一局面に係る電池電源装置は、上述の漏電検出回路と、前記電池とを含む。この構成によれば、電池と漏電検出回路とを含む電池電源装置において、漏電検出回路から電池に至る信号経路の故障をより確実に検出することができる。
　本発明は、電池を電源として用いる種々の機器装置、設備において、漏電を検出する漏電検出回路、漏電検出回路を含む電池用回路基板、及び電池電源装置として好適に利用することができる。

Claims (7)

  1. 　グランドと、前記グランドと絶縁され、第１極及び第２極からなる一対の極を有する電池との間の漏電を検出する漏電検出回路であって、
    　前記電池の前記第１極へ、所定の検査信号を供給する検査信号供給部と、
    　前記検査信号供給部から供給された前記検査信号を前記電池の前記第１極へ導く信号経路と、
    　前記信号経路の電圧を、検出電圧として検出する電圧検出部と、
    　前記検出電圧に基づいて前記漏電の発生の有無を判定する漏電判定処理部と、
    　前記電池の前記第２極と前記グランドとの間の導通の有無を切り替える切替部と
    を備える漏電検出回路。
  2. 　前記切替部によって前記電池の前記第２極と前記グランドとの間を導通させた状態で、前記漏電判定処理部によって前記漏電が発生していないと判定された場合、前記漏電検出回路に故障が生じていると判定する故障検出処理部をさらに備える請求項１記載の漏電検出回路。
  3. 　前記切替部は、
    　スイッチング素子と、
    　前記スイッチング素子と直列に接続された検査用抵抗と
    を含む請求項１又は２記載の漏電検出回路。
  4. 　前記検査信号は、交流信号であり、
    　前記信号経路は、
    　前記検査信号供給部と前記第１極との間に設けられた分圧抵抗と、
    　前記分圧抵抗と前記第１極との間に介在するキャパシタと
    を含み、
    　前記電圧検出部は、前記分圧抵抗と前記キャパシタとの間の接続経路の電圧を、前記検出電圧として検出する請求項１～３のいずれか１項に記載の漏電検出回路。
  5. 　前記漏電判定処理部は、前記検出電圧が、予め設定された判定値に満たない場合、前記漏電が発生していると判定する請求項１～４のいずれか１項に記載の漏電検出回路。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の漏電検出回路と、
    　前記第１極に接続可能な第１端子と、
    　前記第２極に接続可能な第２端子と、
    　前記第１端子及び第２端子間の電圧を、前記電池の電圧として検出する電池電圧検出部とを備え、
    　前記信号経路は、前記第１端子を介して前記第１極に接続され、
    　前記切替部は、前記第２端子を介して前記第２極に接続され、
    　前記漏電検出回路、前記第１端子、前記第２端子、及び前記電池電圧検出部は、同一基板上に設けられている電池用回路基板。
  7. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の漏電検出回路と、
    　前記電池と
    を含む電池電源装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108318827A (zh) * 2018-03-07 2018-07-24 华霆（合肥）动力技术有限公司 漏液检测装置、***及电动车
CN113479074A (zh) * 2021-06-22 2021-10-08 东风柳州汽车有限公司 电池包结构、检测***及车辆
CN114777818A (zh) * 2022-03-09 2022-07-22 西门子数控（南京）有限公司 编码器的信号激励单元及编码器

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102256096B1 (ko) * 2018-08-27 2021-05-27 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리팩과 접지 간의 절연 상태를 진단하기 위한 장치 및 방법과, 상기 장치를 포함하는 배터리팩
EP4317997A1 (en) * 2021-03-31 2024-02-07 Nuvoton Technology Corporation Japan Earth leakage detecting circuit, and battery state detecting circuit

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10221395A (ja) * 1997-02-07 1998-08-21 Denso Corp 電気自動車の地絡検知システム
JP4917192B1 (ja) * 2010-08-31 2012-04-18 パナソニック株式会社 車両用絶縁抵抗検出装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10221395A (ja) * 1997-02-07 1998-08-21 Denso Corp 電気自動車の地絡検知システム
JP4917192B1 (ja) * 2010-08-31 2012-04-18 パナソニック株式会社 車両用絶縁抵抗検出装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108318827A (zh) * 2018-03-07 2018-07-24 华霆（合肥）动力技术有限公司 漏液检测装置、***及电动车
CN108318827B (zh) * 2018-03-07 2023-11-28 华霆（合肥）动力技术有限公司 漏液检测装置、***及电动车
CN113479074A (zh) * 2021-06-22 2021-10-08 东风柳州汽车有限公司 电池包结构、检测***及车辆
CN114777818A (zh) * 2022-03-09 2022-07-22 西门子数控（南京）有限公司 编码器的信号激励单元及编码器
CN114777818B (zh) * 2022-03-09 2024-03-15 西门子数控（南京）有限公司 编码器的信号激励单元及编码器

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