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JP2007198995A - 地絡抵抗測定回路、及び地絡検出回路 - Google Patents

地絡抵抗測定回路、及び地絡検出回路 Download PDF

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Abstract

【課題】定電流回路を用いることなく地絡抵抗の測定精度を向上させることが容易な地絡抵抗測定回路、及びこれを用いた地絡検出回路を提供する。
【解決手段】二次電池群１１の負極と車体Ｂとの間に接続されたキャパシタＣ１と、二次電池群１１の負極とキャパシタＣ１との間の接続径路を開閉するスイッチＳＷ１と、キャパシタＣ１を予め設定された充電用設定電圧により充電するべくスイッチＳＷ２を介してキャパシタＣ１に接続された充電用電源部２３と、キャパシタＣ１の充電電圧を測定するＡＤコンバータ２２と、スイッチＳＷ２をオンして充電用電源部２３によりキャパシタＣ１を充電させた後、スイッチＳＷ１をオフする放電制御部２５１と、ＡＤコンバータ２２により測定された充電電圧の変化に基づき、二次電池群１１の負極と車体Ｂとの間における地絡抵抗ＲＬの抵抗値を算出する算出部２５２とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器の導電性の筐体と絶縁された充電部と、当該筐体との間の地絡抵抗を測定する地絡抵抗測定回路、及びこれを用いた地絡検出回路に関する。
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が広く用いられ、燃料電池車等の電気自動車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、モータ駆動用の高圧電源を備えており、車体に触れたユーザが感電することを防止するために、高圧電源部分に接続された充電部と、車体との間は絶縁構造にされている。なお、本明細書において、「充電部」とは、ＪＩＳ Ｂ ９９６０−１（機械類の安全性−機械の電気装置：一般要求事項）において定義されている「充電部」（live part）、すなわち「正常な使用状態で電圧が印加されている導体及び導電性部分。中性線を含むが、通常ＰＥＮ導体（保護導体及び中性線の機能を兼ね備えた接地導体）は含まない。」部分を意味するものとする。
そして、このような高電圧部分を備えた車両において、充電部と車体との間の抵抗値を測定し、例えばケーブルの被覆が破れて車体に接触する等、地絡の発生により充電部と車体との間の抵抗が低下すると、このような抵抗値の低下を検出してユーザに報知する地絡検出回路が用いられている。
図６は、上述のようなハイブリッドカーや燃料電池車等の電気自動車の車両に用いられる背景技術に係る電気回路の概略構成、及び地絡抵抗測定回路を示す回路図である（例えば、特許文献１参照。）。なお、以下の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６に示す車両１０１は、モータ１０２と、複数の二次電池が直列接続され、例えば２８８Ｖ〜９００Ｖ程度の高電圧を出力する二次電池群１０３と、二次電池群１０３から出力された直流電圧をモータ駆動用の三相電源電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに変換するインバータ１０４とを備えている。二次電池群１０３は、ユーザの感電を防止するべく車体とは絶縁されている。
また、車両１０１は、二次電池群１０３の出力電圧に応じて、二次電池群１０３の充放電を制御したり、インバータ１０４の動作を制御したりするために、二次電池群１０３の出力電圧を監視する電圧監視回路１０５を備えている。電圧監視回路１０５には、二次電池群１０３とは別に設けられた低電圧系統用の、例えば１２Ｖの鉛蓄電池により構成された二次電池１０６によって動作用電源電圧が供給されている。そして、二次電池１０６は、その負極が車体１０７に接続されて、車体１０７がグラウンドになっている。
そうすると、二次電池群１０３は、電圧監視回路１０５の内部抵抗を介して車体１０７に接続されることとなる。
また、車両１０１は、上述のような地絡事故等による絶縁抵抗の低下を検出するために、充電部と車体との間の抵抗値を測定する地絡抵抗測定回路として定電流源１０９と電圧計１１０とを備えている。定電流源１０９は、二次電池群１０３の正極から抵抗１０８を介して二次電池群１０３の負極へ、一定の直流電流Ｉを流すようになっている。直流電流Ｉは、人体の感知電流に満たない電流値、例えば１ｍＡに設定されており、抵抗１０８を流れる電流Ｉ１は、地絡が発生していない場合において直流電流Ｉにほぼ等しい。また、抵抗１０８の両端電圧が電圧計１１０によって測定される。
そして、例えば二次電池群１０３における負極が地絡事故により車体１０７に接触すると、地絡により生じた抵抗１１１が、抵抗１０８と並列に接続される。図６において、抵抗１０８は、抵抗１１１により分流する電流の変化を電圧変化として電圧計１１０で測定するための抵抗である。そうすると、直流電流Ｉが抵抗１０８と抵抗１１１とに分流し、電流Ｉ１が低下する結果、電圧計１１０による測定電圧が低下する。この電圧計１１０による測定電圧の低下により、地絡事故等による絶縁抵抗の低下を検出するようになっている。
また、図７は、上述のようなハイブリッドカー等の電気自動車の車両に用いられる背景技術に係る他の電気回路の概略構成、及び地絡抵抗測定回路を示す回路図である（例えば、特許文献２参照。）。図７に示す車両１２０は、図６に示す車両１０１と同様、モータ１０２、二次電池群１０３、インバータ１０４、電圧監視回路１０５、二次電池１０６、及び抵抗１０８を備えており、車体１０７が二次電池１０６のグラウンドにされている。そして、車両１２０は、二次電池群１０３の一極と、車体１０７との間の抵抗値である地絡抵抗値Ｒｘを測定する地絡抵抗測定回路１２１を備えている。図７において、抵抗１０８は、電圧監視回路１０５の内部抵抗等により生じた抵抗を示している。
地絡抵抗測定回路１２１は、交流電圧Ｖｘを抵抗１２３とキャパシタ１２４とを介して二次電池群１０３の負極へ供給するバッファ１２２と、キャパシタ１２４と抵抗１２３との接続点の電圧を、抵抗１２５を介して測定する電圧測定回路１２６とを備えている。そして、バッファ１２２から出力された交流電圧Ｖｘは、抵抗１２３、キャパシタ１２４、及び抵抗１０８を介して車体１０７へ供給される。
そうすると、交流電圧Ｖｘが、抵抗１０８及びキャパシタ１２４の直列インピーダンスと抵抗１２３とで分圧され、その分圧値Ｖｘｂが電圧測定回路１２６によって測定される。ここで、地絡が発生して二次電池群１０３の負極が抵抗１１１を介して車体１０７へ接続されると、抵抗１０８に抵抗１１１が並列接続され、交流電圧Ｖｘの分圧比が変化するため電圧測定回路１２６によって測定される分圧値Ｖｘｂが変化する。すなわち、分圧値Ｖｘｂは、抵抗１０８と抵抗１１１との並列抵抗である地絡抵抗値Ｒｘに応じて変化するから、分圧値Ｖｘｂに基づき地絡抵抗値Ｒｘを測定することが出来る。そして、地絡抵抗値Ｒｘが、所定の閾値、例えば１００ｋΩを下回った場合に、地絡事故等による絶縁抵抗の低下を検出するようになっている。
特開２００４−３２５３８１号公報 特開平８−７０５０３号公報
しかしながら、図６に示すように、直流電流Ｉを、抵抗１０８及び抵抗１１１へ流すことにより抵抗１１１による地絡を検出する構成では、ユーザが車体１０７に触れた場合における感電を防止するため、直流電流Ｉを人体の感知電流に満たない電流値にするべく直流電流Ｉの供給に定電流源１０９を用いる必要がある。しかし、定電流源１０９のような定電流回路は、回路構成が複雑になるという不都合があった。また、定電流源１０９により直流電流Ｉを人体の感知電流に満たない直流電流Ｉを流すと、ユーザが車体１０７に触れた場合、ユーザが気づかないまま長時間、ユーザの体に直流電流Ｉが流れ続けるおそれがあり、好ましくない。
また、図７に示す地絡抵抗測定回路１２１では、地絡抵抗値Ｒｘは、地絡が発生していない場合であっても、抵抗１０８の抵抗値、例えば５００ｋΩ程度の抵抗値となっており、また、燃料電池車では、燃料電池において水が生成されることから抵抗１０８の抵抗値が低下する傾向があり、地絡抵抗値Ｒｘは例えば３００ｋΩ程度となる。一方、二次電池群１０３の出力電圧が例えば６００Ｖである場合、人体の検知電流である３ｍＡが流れうる地絡を検出するためには、地絡抵抗値Ｒｘが２００ｋΩ以下の場合に地絡の発生を検出する必要があるが、上述のように正常時においても地絡抵抗値Ｒｘが３００ｋΩ程度になるため、例えば地絡検出のための閾値電圧を２５０ｋΩに設定すると、±５０ｋΩの精度で地絡抵抗値Ｒｘを測定する必要があり、地絡抵抗値Ｒｘの測定精度を向上させたいというニーズがある。
ここで、電圧測定回路１２６によって測定される分圧値Ｖｘｂは、地絡抵抗値Ｒｘ及びキャパシタ１２４の直列インピーダンスと、抵抗１２３との分圧によって得られるから、分圧値Ｖｘｂに基づき測定される地絡抵抗値Ｒｘの測定精度は、キャパシタ１２４のインピーダンスが小さいほど向上する。
キャパシタ１２４のインピーダンスを低下させるためには、交流電圧Ｖｘの周波数を増大させるか、キャパシタ１２４の静電容量を増大させることが考えられる。しかし、図７に示す車両１２０では、インバータ１０４のスイッチング動作により生じたスイッチングノイズが、インバータ１０４からキャパシタ１２４と抵抗１２５とを介して電圧測定回路１２６へ入力されるため、電圧測定回路１２６においてインバータ１０４のスイッチングノイズと地絡抵抗値Ｒｘの測定に用いられる交流電圧Ｖｘの周波数とを区別する必要から、交流電圧Ｖｘの周波数は、インバータ１０４のスイッチング周波数より十分低い周波数、例えば１〜２Ｈｚにされており、交流電圧Ｖｘの周波数を増大させることが困難である。
さらに、交流電圧Ｖｘの周波数を増大させると、インバータ１０４やモータ１０２と、車体１０７との間に生じる対向容量を介して漏れ電流が流れるため、この漏れ電流の影響により分圧値Ｖｘｂが変化し、分圧値Ｖｘｂに基づき測定される地絡抵抗値Ｒｘの測定精度が低下する。従って、交流電圧Ｖｘの周波数を増大させてキャパシタ１２４のインピーダンスを低下させ、地絡抵抗値Ｒｘの測定精度を向上させることが困難であるという不都合があった。
また、キャパシタ１２４の静電容量を増大させると、キャパシタ１２４の放電電流が増大し、キャパシタ１２４から地絡抵抗値Ｒｘ、車体１０７を介して車体１０７に触れている人体に流れる電流が増大する結果、キャパシタ１２４の放電による感電のおそれが増大するため、キャパシタ１２４の静電容量を増大させてキャパシタ１２４のインピーダンスを低下させ、地絡抵抗値Ｒｘの測定精度を向上させることが困難であるという不都合があった。
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、定電流回路を用いることなく地絡抵抗の測定精度を向上させることが容易な地絡抵抗測定回路、及びこれを用いた地絡検出回路を提供することを目的とする。
本発明に係る地絡抵抗測定回路は、電気を用いる装置の導電性の筐体と絶縁された充電部と、当該筐体との間の抵抗値を測定する地絡抵抗測定回路であって、前記充電部と前記筐体との間に接続されたキャパシタと、前記充電部と前記キャパシタとの間の接続径路を開閉する第１スイッチと、前記キャパシタを予め設定された充電用設定電圧により充電する充電手段と、前記キャパシタの充電電圧を測定する電圧測定部と、前記充電手段により前記キャパシタを充電させた後、前記第１スイッチを閉じる放電制御部と、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後に前記電圧測定部により測定された充電電圧の変化に基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出する算出部とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、充電部と筐体との間に接続されたキャパシタが、充電手段により充電され、放電制御部により第１スイッチが閉じられることにより、充電部と導電性の筐体との間の地絡抵抗を介してキャパシタが放電する。そうすると、キャパシタの充電電圧は、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じて変化する。そして、電圧測定部によってキャパシタの充電電圧が測定される。さらに、算出部によって、電圧測定部で得られた充電電圧の測定値の変化が、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じたものであることから、地絡抵抗の抵抗値が算出される。この場合、地絡抵抗は電圧測定部で得られた充電電圧の測定値の対数を用いて表されるので、充電電圧の測定誤差の影響が低減され、定電流回路を用いることなく地絡抵抗の測定精度を向上させることが容易となる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記算出部は、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた際における前記キャパシタの充電電圧と、当該第１スイッチが閉じられた後、あらかじめ設定された設定時間が経過した際における前記電圧測定部により測定された充電電圧とに基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出することを特徴としている。
この構成によれば、算出部によって、放電制御部により第１スイッチが閉じられた際におけるキャパシタの充電電圧、すなわち充電用設定電圧又は電圧測定部により測定された充電電圧と、当該第１スイッチが閉じられてキャパシタが放電を開始した後、あらかじめ設定された設定時間が経過した際において電圧測定部により測定された充電電圧とに基づき、静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じた充電電圧の変化を検出することができるので、この充電電圧の変化から、充電部と筐体との間の抵抗値を算出することができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記算出部は、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後、予め設定された第１設定時間が経過した際において前記電圧測定部により測定された第１充電電圧と、当該第１設定時間が経過した際から予め設定された第２設定時間が経過した際において前記電圧測定部により測定された第２充電電圧とに基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出することを特徴としている。
この構成によれば、放電制御部により第１スイッチが閉じられ、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じた放電の開始後、予め設定された第１設定時間が経過した際において電圧測定部により第１充電電圧が測定されるので、第１スイッチが閉じられた際に生じるスイッチングノイズが第１充電電圧として測定されることが低減される。そして、当該第１設定時間が経過した際から予め設定された第２設定時間が経過した際において、電圧測定部により測定された第２充電電圧と、第１充電電圧とに基づき、充電部と筐体との間の地絡抵抗値が算出される。この場合、スイッチングノイズが第１充電電圧として測定されることが低減されるので、地絡抵抗値の測定精度を向上させることができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後に前記電圧測定部により測定された電圧が、予め設定された第１設定電圧に達してから、当該第１設定電圧より低い第２設定電圧に達するまでの時間を計時する計時部をさらに備え、前記算出部は、前記計時部により計時された時間に基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出することを特徴としている。
この構成によれば、放電制御部により第１スイッチが閉じられ、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じた放電の開始後、計時部によって、電圧測定部により測定されたキャパシタの充電電圧が、予め設定された第１設定電圧に達してから、第１設定電圧より低い第２設定電圧に達するまでの時間が計時される。そして、算出部によって、計時部による計時時間に基づき、充電部と筐体との間の地絡抵抗が算出される。これによれば、地絡抵抗が小さいために放電時定数が小さく、従ってキャパシタの充電電圧が急速に低下した場合であっても、キャパシタの充電電圧が０Ｖになる前のタイミングで第１設定電圧に達してから第２設定電圧に達するまでの時間を計時することができるので、地絡抵抗が小さい場合に地絡抵抗の抵抗値を正しく測定できなくなることが抑制される。また、地絡抵抗が大きいために放電時定数が大きく、従ってキャパシタの充電電圧の変化が緩やかであっても、キャパシタの充電電圧が第１設定電圧に達してから第２設定電圧に達するまでの時間に基づいて地絡抵抗の抵抗値が算出されるので、固定的に設定された一定時間の経過におけるキャパシタの充電電圧の変化に基づき地絡抵抗の抵抗値を算出する場合のように、一定時間が経過した際に充電電圧がほとんど変化しないために抵抗値の算出が低下することが低減される。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記充電手段は、前記充電用設定電圧を出力する充電用電源部と、前記充電用電源部と前記キャパシタとの接続径路を開閉する第２スイッチとを備え、前記放電制御部は、前記第２スイッチを閉じることによって、前記充電用電源部により前記キャパシタを充電させた後、前記第２スイッチを開くことを特徴としている。
この構成によれば、放電制御部は、第２スイッチを閉じることによって、充電用電源部によりキャパシタを充電させることができ、充電後に第２スイッチを開くことによって、充電用電源部をキャパシタから切り離すことができるので、充電用電源部を介する漏れ電流によりキャパシタが放電することを抑制することができる結果、地絡抵抗の測定精度を向上させることができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記キャパシタから前記第１スイッチを介して前記充電部へ至る径路に、抵抗が介設されていることを特徴としている。
この構成によれば、キャパシタに充電された電荷が第１スイッチ、充電部、及び地絡抵抗を介して筐体へ放電する際に、放電電流が抵抗により制限されるので、筐体にユーザが触れた場合であってもユーザの体に流れる電流が制限され、感電による不快感が抑制される。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記キャパシタの充電電圧を分圧する分圧抵抗をさらに備え、前記電圧測定部は、前記分圧抵抗により分圧された充電電圧を測定することを特徴としている。
この構成によれば、電圧測定部には、キャパシタの充電電圧が分圧されて印加されるので、電圧測定部に印加される電圧を電圧測定部の測定可能な入力電圧範囲内にしつつ、キャパシタの充電電圧を、電圧測定部の入力電圧範囲を超える電圧まで増大させることができる。そして、キャパシタの充電電圧を増大させることにより、充電電圧に対するノイズの影響が相対的に低下するので、ノイズの影響を低減することができる結果、地絡抵抗の測定精度を向上させることができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記算出部により算出された抵抗値を表示する表示部をさらに備えることを特徴としている。
この構成によれば、算出部により算出された抵抗値が表示部に表示されるので、ユーザに地絡抵抗の抵抗値を報知することができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記電気を用いる装置は、前記筐体から絶縁された電池を備え、前記充電部は、前記電池における一方の極であることを特徴としている。
この構成によれば、筐体から絶縁された電池が電源として用いられている装置において、当該電池が筐体に地絡した場合における地絡抵抗を測定することができる。
また、上述の地絡抵抗測定回路において、前記電気を用いる装置は、電気自動車であり、前記電池は、前記電気自動車における動力用モータに電力を供給するものであり、前記筐体は、前記電気自動車の車体であることを特徴としている。
この構成によれば、電気自動車のモータ駆動に用いられる高電圧の充電部が、車体に地絡した場合における地絡抵抗を測定することができる。
そして、本発明に係る地絡検出回路は、上述のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路と、前記算出部により算出された抵抗値が、予め設定された所定の閾値に満たない場合、地絡が発生したと判定する判定部とを備えることを特徴としている。
この構成によれば、上述のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路における算出部により算出された地絡抵抗の抵抗値が、予め設定された所定の閾値に満たない場合、判定部によって地絡が発生したと判定されるので、地絡の発生を検出することができる。
また、上述の地絡検出回路において、前記判定部による判定結果を報知する報知部をさらに備えることを特徴としている。
この構成によれば、判定部による判定結果が報知部により報知されるので、ユーザに、地絡の発生を報知することができる。
このような構成の地絡抵抗測定回路、およびこれを用いた地絡検出回路は、充電部と筐体との間に接続されたキャパシタが、充電手段により充電され、放電制御部により第１スイッチが閉じられることにより、充電部と導電性の筐体との間の地絡抵抗を介してキャパシタが放電する。そうすると、キャパシタの充電電圧は、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じて変化する。そして、算出部によって、電圧測定部で得られた充電電圧の測定値の変化が、キャパシタの静電容量と地絡抵抗とに基づく時定数に応じたものであることから、地絡抵抗の抵抗値が算出される。この場合、地絡抵抗は電圧測定部で得られた充電電圧の測定値の対数を用いて表されるので、充電電圧の測定誤差の影響が低減され、定電流回路を用いることなく地絡抵抗の測定精度を向上させることが容易となる。
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地絡抵抗測定回路を用いた地絡検出回路の構成の一例を示す回路図である。図１に示す地絡検出回路２は、例えばハイブリッドカーや燃料電池車等の電気自動車の車両１において、充電部と車体Ｂとの間の抵抗である地絡抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬを測定し、その抵抗値ＲＬに基づき地絡の発生を検出する地絡検出回路である。
図１に示す車両１は、モータ１０と、複数の二次電池、例えば１個１．２Ｖのニッケル水素二次電池が複数、例えば２４０個〜５００個程度直列に接続されて、例えば２８８Ｖ〜６００Ｖ程度の高電圧を出力する二次電池群１１と、二次電池群１１から出力された直流電圧をモータ駆動用の三相電源電圧Ｕ，Ｖ，Ｗに変換するインバータ１２と、地絡検出回路２とを備えている。二次電池群１１は、ユーザの感電を防止するべく車体とは絶縁されている。なお、燃料電池車の場合は、二次電池群１１の代わりに燃料電池が用いられる。
地絡検出回路２は、電池電圧測定部２１、ＡＤコンバータ２２（電圧測定部）、充電用電源部２３、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）２４、及び制御部２５を備えている。そして、二次電池群１１の負極（充電部）は、抵抗Ｒ１、スイッチＳＷ１（第１スイッチ）、及びキャパシタＣ１を介して車体Ｂ（グラウンド）に接続されている。充電用電源部２３は、キャパシタＣ１を充電するための電圧を出力する電源部で、例えば負極が車体Ｂに接続された鉛蓄電池等の二次電池で構成され、例えば充電用設定電圧として１２Ｖを出力する。
また、充電用電源部２３の正極は、スイッチＳＷ２（第２スイッチ）を介してキャパシタＣ１とスイッチＳＷ１との接続点に接続されている。さらに、キャパシタＣ１とスイッチＳＷ１との接続点は、抵抗Ｒ２，Ｒ３（分圧抵抗）を介して車体Ｂに接続され、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３との接続点が、ＡＤコンバータ２２に接続されている。これにより、キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃが抵抗Ｒ２，Ｒ３によって分圧されて得られた分圧電圧ＶｂがＡＤコンバータ２２によって取得される。そして、ＡＤコンバータ２２によって、分圧電圧Ｖｂがデジタル値に変換されて、制御部２５へ出力される。
スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、例えばバイポーラトランジスタやＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のスイッチング素子を用いて構成されており、制御部２５からの制御信号に応じて開（オフ）・閉（オン）する。
ＬＥＤ２４は、例えば車両内のインストルメントパネルに設けられた警告灯で、制御部２５からの制御信号に応じて地絡の発生を報知する。電池電圧測定部２１は、例えばＡＤコンバータを用いて構成されており、二次電池群１１の出力電圧、あるいは二次電池群１１を構成する個々の二次電池の出力電圧を測定し、その測定値を制御部２５へ出力する。
また、電池電圧測定部２１には、二次電池群１１とは別に設けられた低電圧系統用の、例えば１２Ｖの鉛蓄電池により構成された二次電池１３によって動作用電源電圧が供給されている。そして、二次電池１３は、その負極が車体Ｂに接続されて、車体Ｂが低電圧系統のグラウンドになっている。そうすると、二次電池群１１は、電池電圧測定部２１の内部抵抗を介して車体Ｂに接続されることとなる。
図１において、抵抗Ｒ４は、電池電圧測定部２１の内部抵抗等により生じた抵抗を示し、抵抗Ｒｇは地絡により生じた抵抗を示している。この場合、充電部と車体Ｂとの間の抵抗である地絡抵抗ＲＬは、抵抗Ｒ４と抵抗Ｒｇとが並列接続された抵抗となる。また、抵抗Ｒ４は、例えば二次電池群１１の出力電圧が４００Ｖの場合、正常時（抵抗Ｒｇがオープン）において、抵抗Ｒ４を流れる電流が人体の感知電流（３〜４ｍＡ）より十分低い電流値である例えば１ｍＡ以下になるように、例えば５００ｋΩに設定されている。
制御部２５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶素子、及びＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶素子、例えばタイマ回路からなる計時部２５３、及びその周辺回路等を備えて構成され、所定の制御プログラムを実行することにより、放電制御部２５１、算出部２５２、判定部２５４、電池電圧監視部２５５、及びインバータ制御部２５６として機能する。
放電制御部２５１は、スイッチＳＷ１をオフ（開）した状態で、スイッチＳＷ２をオン（閉）することによって、充電用電源部２３によりキャパシタＣ１を充電させた後、スイッチＳＷ２をオフすることによって、充電用電源部２３による充電を終了させると共に充電用電源部２３をキャパシタＣ１から切り離す。
算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後においてＡＤコンバータ２２から出力された分圧電圧Ｖｂの変化に基づき、地絡抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬを算出する。判定部２５４は、算出部２５２により算出された抵抗値ＲＬが、予め設定された所定の閾値、例えば２５０ｋΩに満たない場合、地絡が発生したと判定し、制御信号を出力してＬＥＤ２４を点灯させる。
なお、ＬＥＤ２４の代わりにブザーやスピーカを用いて音により地絡の発生を報知してもよく、液晶表示器等の表示装置に短絡が発生した旨のメッセージを表示することにより地絡の発生を報知してもよい。
また、判定部２５４を備えず、ＬＥＤ２４の代わりに液晶表示器等の表示装置を備え、算出部２５２により算出された地絡抵抗ＲＬを表示装置に表示させる地絡抵抗測定回路として用いてもよい。
電池電圧監視部２５５は、電池電圧測定部２１から出力された二次電池群１１の出力電圧測定値を監視し、二次電池群１１の出力電圧が予め設定された閾値電圧を下回ると、図略の充電回路を制御して二次電池群１１を充電させたり、図略の表示装置に二次電池群１１の出力電圧が低下している旨の表示をさせたりする。
インバータ制御部２５６は、電池電圧測定部２１から出力された二次電池群１１の出力電圧測定値に応じてインバータ１２の動作を制御することで、二次電池群１１の出力電圧に関わらず、モータ１０により所定の回転数及びトルクが得られるようにしている。
以下、上述のように構成された地絡検出回路２の動作について説明する。図２は、図１に示す地絡検出回路２の動作を説明するためのタイミングチャートである。まず、スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオフしている状態で、タイミングＴ１において、放電制御部２５１によってスイッチＳＷ２がオンされる。そうすると、充電用電源部２３によってキャパシタＣ１が充電され、キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃが１２Ｖにされる。充電電圧Ｖｃは、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とによって分圧されて、分圧電圧ＶｂとしてＡＤコンバータ２２へ出力される。
抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とは、例えば７：５の抵抗比率にされており、充電電圧Ｖｃに５／１２を乗じた電圧が分圧電圧Ｖｂとして得られる。そうすると、充電電圧Ｖｃが０Ｖ〜１２Ｖの範囲で変化すると分圧電圧Ｖｂは０Ｖ〜５Ｖの範囲で変化するので、入力電圧範囲が０Ｖ〜５ＶのＡＤコンバータ２２を用いて、キャパシタＣ１を最大１２Ｖまで充電することが出来る。
すなわち、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３とにより充電電圧Ｖｃを分圧して分圧電圧ＶｂとしてＡＤコンバータ２２へ出力することによって、ＡＤコンバータ２２の入力電圧範囲よりも高い電圧まで、キャパシタＣ１を充電することが出来る。そして、キャパシタＣ１の充電電圧を増大させることにより、後述するようにキャパシタＣ１の電荷を、地絡抵抗ＲＬを介して放電させた場合におけるノイズの影響を相対的に低減することができる。
次に、キャパシタＣ１が１２Ｖまで充電されて充電が終了した後、タイミングＴ２において、放電制御部２５１によってスイッチＳＷ２がオフされる。そうすると、充電用電源部２３とキャパシタＣ１とが切り離されると共に、キャパシタＣ１の電荷が充電用電源部２３へ放電されることが抑制され、充電電圧Ｖｃが１２Ｖに維持される。
次に、タイミングＴ３において、放電制御部２５１によってスイッチＳＷ１がオンされる。そうすると、キャパシタＣ１の電荷がスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１、及び地絡抵抗ＲＬを介して車体Ｂ（グラウンド）へ放電し、キャパシタＣ１の放電時定数τに応じて充電電圧Ｖｃ及び分圧電圧Ｖｂが低下する。
図３は、図１に示すキャパシタＣ１の放電時の分圧電圧Ｖｂの変化を示すグラフである。まず、タイミングＴ３において、算出部２５２によって、計時部２５３による経過時間の計時が開始されると共に、ＡＤコンバータ２２から出力された分圧電圧Ｖｂの値が監視される。この場合、分圧電圧Ｖｂに抵抗Ｒ２，Ｒ３の分圧比の逆数、例えば１２／５を乗じることにより、充電電圧Ｖｃが得られる。
算出部２５２は、例えば分圧電圧Ｖｂを一定の周期、例えば５ｍｓｅｃ周期でサンプリングすることにより、分圧電圧Ｖｂの値を監視する。なお、分圧電圧Ｖｂのサンプリング周期は、要求される地絡抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬの算出精度に応じて適宜設定すればよい。そして、算出部２５２によって、分圧電圧Ｖｂの値が予め設定された設定電圧Ｖ１以下になったタイミングＴ３１において計時部２５３の計時時間が時間ｔａとして取得され、さらに分圧電圧Ｖｂの値が予め設定された設定電圧Ｖ２以下になったタイミングＴ３２において計時部２５３の計時時間が時間ｔｂとして取得される。
ここで、キャパシタＣ１の放電時定数τは、以下の式（１）により与えられる。
τ＝（ｔｂ−ｔａ）／（ｌｏｇＶ１−ｌｏｇＶ２） ・・・（１）
ここで、放電時定数τはキャパシタＣ１の静電容量Ｃ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とに基づき以下の式（２）により与えられる。
τ＝Ｃ１｛（ＲＬ＋Ｒ１）／／（Ｒ２＋Ｒ３）｝ ・・・（２）
但し、「／／」は、並列接続の合成抵抗を表す演算子である。
式（２）より、
τ／Ｃ１＝｛（ＲＬ＋Ｒ１）／／（Ｒ２＋Ｒ３）｝
ここで、ＲＬ＋Ｒ１＝Ｒ、Ｒ２＋Ｒ３＝Ｒｓとすると、
τ／Ｃ１＝Ｒ×Ｒｓ／（Ｒ＋Ｒｓ）
（Ｒｓ−τ／Ｃ１）×Ｒ＝τ／Ｃ１×Ｒｓ
Ｒ＝（τ×Ｒｓ）／（Ｃ１×Ｒｓ−τ）
ここで、Ｒ＝ＲＬ＋Ｒ１、Ｒｓ＝Ｒ２＋Ｒ３より、
ＲＬ＝τ×（Ｒ２＋Ｒ３）／｛Ｃ１×（Ｒ２＋Ｒ３）−τ｝−Ｒ１ ・・・（３）
但し、τ＝（ｔｂ−ｔａ）／（ｌｏｇＶ１−ｌｏｇＶ２）
となる。
そして、算出部２５２によって、上記式（３）に基づき、時間ｔａ，ｔｂ、及び設定電圧Ｖ１，Ｖ２から、地絡抵抗ＲＬの抵抗値ＲＬが算出される。この場合、上記式（３）において、キャパシタＣ１の充電電圧Ｖｃの分圧値である分圧電圧Ｖｂから得られるＶ１，Ｖ２は対数を取って用いられ、ＡＤコンバータ２２による分圧電圧Ｖｂの測定誤差における抵抗値ＲＬの算出精度への影響が低減されるので、図７に示す背景技術のように、交流電圧Ｖｘの周波数を増大させたりキャパシタ１２４の静電容量を増大させたりすることなく抵抗値ＲＬの算出精度を向上させることができ、抵抗値ＲＬの算出精度を向上させることが容易となる。
また、キャパシタＣ１の静電容量を増大させることなく抵抗値ＲＬの算出精度を向上させることが容易となるので、抵抗値ＲＬの算出精度を維持しつつキャパシタＣ１の静電容量を低減することが容易となる。この場合、キャパシタＣ１の静電容量を低減することにより、車体Ｂに触れたユーザにキャパシタＣ１の放電電流によって不快感を与えることを低減することが出来る。
そして、抵抗値ＲＬを、キャパシタＣ１の放電電流を用いて算出するので、図６に示す背景技術のように、定電流回路を用いる必要がなく、さらに直流電流を流し続けることがないので、車体Ｂに触れたユーザに地絡抵抗ＲＬを測定するための電流によって不快感を与えることが低減される。
また、キャパシタＣ１の放電電流は、抵抗Ｒ１によって制限されるので、地絡抵抗ＲＬが極めて低い抵抗値となった場合であっても、車体Ｂに触れたユーザに流れる電流が制限される結果、ユーザに不快感を与えることが低減される。
さらに、制御部２５は、電池電圧監視部２５５及びインバータ制御部２５６を備えており、二次電池群１１の電圧監視及びインバータ１２の制御を行う回路と、地絡抵抗測定、及び地絡検出を行う回路とで兼用することができると共に、充電用電源部２３として二次電池１３を用いることが出来るので、このような二次電池群１１の電圧監視やインバータ１２の制御を行う回路に地絡抵抗測定、及び地絡検出の機能を付加するためには抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３、キャパシタＣ１、スイッチＳＷ１，ＳＷ２、及びＡＤコンバータ２２を追加するだけでよく、低コストで地絡抵抗測定回路、およびこれを用いた地絡検出回路２を構成することが出来る。この場合、電気自動車は、一般にこのような二次電池群１１の電圧監視やインバータ１２の制御を行う回路を備えているので、地絡検出回路２は、電気自動車に好適に適用することが出来る。
なお、算出部２５２は、分圧電圧Ｖｂの値が予め設定された設定電圧Ｖ１以下になった際における分圧電圧Ｖｂの値を時間ｔａにおける分圧電圧ＶｂであるＶｔａとして取得し、分圧電圧Ｖｂの値が予め設定された設定電圧Ｖ２以下になった際における分圧電圧Ｖｂの値を時間ｔｂにおける分圧電圧Ｖｂである電圧Ｖｔｂとして取得し、式（３）の代わりに下記の式（４）を用いてもよい。
ＲＬ＝τ×（Ｒ２＋Ｒ３）／｛Ｃ１×（Ｒ２＋Ｒ３）−τ｝−Ｒ１ ・・・（４）
但し、τ＝（ｔｂ−ｔａ）／（ｌｏｇＶｔａ−ｌｏｇＶｔｂ）
これにより、算出部２５２による分圧電圧Ｖｂのサンプリング周期が大きいために、タイミングＴ３１，Ｔ３２において分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ１，Ｖ２を下回っている場合に、Ｖｔａ、Ｖｔｂを改めて取得し、Ｖｔａ、Ｖｔｂに基づいて抵抗値ＲＬを算出することが出来るので、サンプリング周期に起因する抵抗値ＲＬの算出誤差を低減することが出来る。
また、例えば、予め時間ｔａ，ｔｂを設定しておき、時間ｔａ，ｔｂに達した際の分圧電圧Ｖｂを、電圧Ｖｔａ、Ｖｔｂとして取得し、式（４）を用いて抵抗値ＲＬを算出するようにした場合には、抵抗値ＲＬが小さいためにキャパシタＣ１の放電が増大して分圧電圧Ｖｂの変化が急峻になり、時間ｔａ，ｔｂの経過前にキャパシタＣ１の放電が終了して分圧電圧Ｖｂが０Ｖになってしまうと、電圧Ｖｔａ、Ｖｔｂ、あるいは電圧Ｖｔｂが０Ｖになる結果、式（４）では抵抗値ＲＬを算出することが出来ない。しかし、算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後に分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ１以下になったタイミングＴ３１から分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ２以下になったタイミングＴ３２までの時間（ｔｂ−ｔａ）に基づいて地絡抵抗ＲＬを算出するので、電圧Ｖｔａ、Ｖｔｂが０Ｖになることが低減され、抵抗値ＲＬを算出することが出来なくなることが低減される。
一方、抵抗値ＲＬが大きいためにキャパシタＣ１の放電が減少し、分圧電圧Ｖｂの変化が緩やかになり、時間ｔａから時間ｔｂの経過によってほとんど電圧Ｖｔａと電圧Ｖｔｂとに差が生じなかった場合、式（４）では抵抗値ＲＬの算出精度が低下するおそれがある。しかし、算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後に分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ１以下になったタイミングＴ３１から分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ２以下になったタイミングＴ３２までの時間（ｔｂ−ｔａ）に基づいて地絡抵抗ＲＬを算出するので、電圧Ｖｔａと電圧Ｖｔｂとの間にほとんど差が生じないことが低減され、抵抗値ＲＬが大きい場合に抵抗値ＲＬの算出精度が低下することが低減される。
また、算出部２５２は、タイミングＴ３１において計時部２５３による経過時間の計時を開始させ、タイミングＴ３２において計時部２５３による計時時間を時間ｔｂａとして取得し、上記式（３）、式（４）において、（ｔｂ−ｔａ）の代わりに時間ｔｂａを用いるようにしてもよい。
次に、図２に戻って、タイミングＴ４において、放電制御部２５１によってスイッチＳＷ１がオフされ、キャパシタＣ１の放電が停止される。そして、判定部２５４によって、算出部２５２で算出された抵抗値ＲＬが、予め設定された閾値、例えば１５０ｋΩと比較され、１５０ｋΩに満たない場合、地絡が発生したと判定されてＬＥＤ２４が点灯され、ユーザに地絡の発生が報知される。
この場合、算出部２５２による抵抗値ＲＬの算出精度を向上させることが容易であるので、地絡の検出精度を容易に向上させることが出来る。
なお、二次電池群１１の負極側が地絡することにより抵抗Ｒｇを介して車体Ｂに接続される例を示したが、二次電池群１１の正極側が地絡することにより抵抗Ｒｈを介して車体Ｂに接続される場合であっても、二次電池群１１の内部抵抗は低いので、タイミングＴ３においてスイッチＳＷ１がオンされるとキャパシタＣ１の放電電流はスイッチＳＷ１、抵抗Ｒ１、二次電池群１１、及び抵抗Ｒｈを介して車体Ｂに放電される結果、二次電池群１１の負極側が地絡した場合と同様に、抵抗Ｒｈと抵抗Ｒ４との合成抵抗として地絡抵抗ＲＬを算出することが出来る。
また、図７に示す背景技術に係る地絡抵抗測定回路１２１では、地絡が発生した直後、地絡抵抗を測定できなくなる不都合があった。図８は、図７に示す車両１２０において、二次電池群１０３の正極が地絡した場合における分圧値Ｖｘｂの変化を示す波形図である。まず、タイミングＴ１０１においては、地絡が発生しておらず、分圧値Ｖｘｂは、例えば約１Ｈｚの周波数であって、電圧測定回路１２６の入力電圧範囲である０Ｖ〜５Ｖの電圧範囲内になっている。
ここで、タイミングＴ１０２において、例えば４００Ｖ出力の二次電池群１０３における正極が地絡すると、二次電池群１０３の正極における電位が０Ｖとなり、二次電池群１０３の負極における電位が−４００Ｖとなる。そうすると、例えば地絡抵抗と抵抗１２３とがほぼ等しく、例えば１００ｋΩであり、キャパシタ１２４の静電容量が例えば１０μＦの条件では、地絡が発生した瞬間にキャパシタ１２４は低インピーダンスになるので、−４００Ｖが地絡抵抗と抵抗１２３とで分圧されて分圧値Ｖｘｂは約−２００Ｖとなり、電圧測定回路１２６の入力電圧範囲から外れて地絡抵抗を算出することが出来なくなってしまう。その後、キャパシタ１２４の充電時定数に応じて分圧値Ｖｘｂは徐々に上昇し、再び電圧測定回路１２６の入力電圧範囲となって分圧値Ｖｘｂが測定可能となり、地絡抵抗を算出可能となるタイミングＴ１０３までの充電回復時間ｔｃｘは、約８秒となる。すなわち、図７に示す地絡抵抗測定回路１２１では、地絡発生直後において、二次電池群１０３の出力電圧が地絡抵抗と抵抗１２３とで分圧されて生じた電圧が、キャパシタ１２４がその充電時定数に応じて充電されることにより相殺されるまでの充電回復時間ｔｃｘの間、地絡抵抗を測定することが出来ないという不都合があった。
一方、図１に示す地絡検出回路２においては、例えば図２に示すタイミングＴ３以降におけるキャパシタＣ１の放電中、例えば図４におけるタイミングＴ５において地絡が発生すると、キャパシタＣ１の放電時定数が小さくなり、充電電圧Ｖｃ及び分圧電圧Ｖｂの放電曲線が放電途中で急峻になる結果、地絡抵抗ＲＬを正しく算出することが出来ない。しかし、図１に示す地絡検出回路２では、図４に示すように、タイミングＴ１〜Ｔ４における処理を再び繰り返すことにより、正しく地絡抵抗ＲＬを算出することが出来る。
この場合、タイミングＴ１〜Ｔ４の繰り返し周期Ｔｃｙｃは、少なくともタイミングＴ１〜Ｔ２におけるキャパシタＣ１の充電時間と、タイミングＴ３〜Ｔ４におけるキャパシタＣ１の放電時間との加算時間以上必要となる。ここで、タイミングＴ１〜Ｔ２におけるキャパシタＣ１の充電動作において、充電用電源部２３とキャパシタＣ１との間の抵抗は、スイッチＳＷ２のオン抵抗のみであるため極めて小さく、従ってキャパシタＣ１の充電時定数は極めて小さく、タイミングＴ１〜Ｔ２におけるキャパシタＣ１の充電時間はほとんどゼロに近い値となる。
また、図１に示す地絡検出回路２では、充電電圧Ｖｃは、地絡した場合であっても０Ｖから充電用電源部２３の出力電圧、例えば１２Ｖまでの間でしか変化しないため、図７に示す地絡抵抗測定回路１２１における約−２００Ｖをキャパシタの充電により相殺するための充電回復時間ｔｃｘよりも短い時間でタイミングＴ３〜Ｔ４におけるキャパシタＣ１の放電を終了することが容易である。
そうすると、繰り返し周期Ｔｃｙｃを充電回復時間ｔｃｘの１／２未満、例えば１秒に設定し、キャパシタＣ１の放電中に地絡が発生した場合であっても次のタイミングＴ１〜Ｔ４において正しく地絡抵抗ＲＬを算出することにより、地絡発生後における地絡抵抗の測定時間を図７に示す地絡抵抗測定回路１２１よりも短縮することが容易である。
なお、図３に示すタイミングＴ３、Ｔ３１、Ｔ３２において、算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後に分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ１以下になったタイミングＴ３１から分圧電圧Ｖｂが設定電圧Ｖ２以下になったタイミングＴ３２までの時間（ｔｂ−ｔａ）に基づいて地絡抵抗ＲＬを算出する例を示したが、例えば、算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされたタイミングＴ３から予め設定された時間ｔａ（第１設定時間）が経過したタイミングＴ３１における分圧電圧Ｖｂを電圧Ｖｔａ（第１充電電圧）として取得し、タイミングＴ３１から予め設定された時間ｔｂ（第２設定時間）が経過した際における分圧電圧Ｖｂを電圧Ｖｔｂ（第２充電電圧）として取得し、電圧Ｖｔａと電圧Ｖｔｂとを用いて上記式（４）に基づき、抵抗値ＲＬを算出してもよい。
この場合、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされたタイミングＴ３における分圧電圧Ｖｂを用いず、タイミングＴ３から時間ｔａが経過したタイミングＴ３１における分圧電圧Ｖｂを電圧Ｖｔａとして用いるので、スイッチＳＷ１がオンされた際におけるスイッチングノイズの影響を低減し、抵抗値ＲＬの算出精度を向上させることができる。また、地絡によりキャパシタＣ１の放電が急峻になり、時間ｔａ，ｔｂの経過前にキャパシタＣ１の放電が終了して分圧電圧Ｖｂが０Ｖになってしまうと、抵抗値ＲＬを算出することが出来ない。そこで、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後に分圧電圧Ｖｂの変化を監視し、分圧電圧Ｖｂの変化率の大小に応じて時間ｔａ，ｔｂを減増させるようにしてもよい。
また、例えば図５に示すように、算出部２５２は、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされたタイミングＴ３（ｔａ＝０）における分圧電圧Ｖｂを電圧Ｖｔａとして取得し、タイミングＴ３から予め設定された時間ｔｂが経過した際における分圧電圧Ｖｂを電圧Ｖｔｂとして取得し、上記式（４）を用いて抵抗値ＲＬを算出してもよい。この場合も、地絡によりキャパシタＣ１の放電が急峻になり、時間ｔｂの経過前にキャパシタＣ１の放電が終了して分圧電圧Ｖｂが０Ｖになってしまうと、抵抗値ＲＬを算出することが出来ない。そこで、放電制御部２５１によりスイッチＳＷ１がオンされた後に分圧電圧Ｖｂの変化を監視し、分圧電圧Ｖｂの変化率の大小に応じて時間ｔｂを減増させるようにしてもよい。
なお、充電部の一例として、二次電池群１１の負極を例示したが、充電部は、ＪＩＳ Ｂ ９９６０−１において定義されている「充電部」（live part）であればよく、例えば二次電池群１１の正極、インバータ１２の回路部、三相電源電圧Ｕ，Ｖ，Ｗの電源ライン等であってもよい。
また、本発明にかかる地絡抵抗検出回路及びこれを用いた地絡検出回路２を、電気自動車に用いる例を示したが、例えば空調機、洗濯機、電子レンジ等、種々の電気機器であって、電源として筐体から絶縁された電池を用いるもの、あるいは一相が接地された商用電源を絶縁トランスなどで絶縁して用いるものに適用することができる。さらに、機器に組み込むことなく、地絡抵抗を測定、検出する地絡抵抗検出装置、地絡検出装置として用いてもよい。
電気機器の導電性の筐体と絶縁された充電部と、当該筐体との間の地絡抵抗を測定する地絡抵抗測定回路、及びこれを用いた地絡検出回路に係り、特に電気自動車の地絡抵抗測定回路、及び地絡検出回路として好適に用いることができる。
本発明の一実施形態に係る地絡抵抗測定回路を用いた地絡検出回路の構成の一例を示す回路図である。 図１に示す地絡検出回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１に示すキャパシタの放電時の分圧電圧の変化を示すグラフである。 キャパシタの放電中に地絡が発生した場合における地絡検出回路の動作を説明するための説明図である。 変形例に係る地絡抵抗測定回路を用いた地絡検出回路におけるキャパシタの放電時の分圧電圧の変化を示すグラフである。 背景技術に係る地絡抵抗測定回路を示す回路図である。 背景技術に係る地絡抵抗測定回路を示す回路図である。 背景技術に係る地絡抵抗測定回路の動作を説明するための信号波形図である。
符号の説明
１１ 二次電池群
１２ インバータ
１３ 二次電池
２１ 電池電圧測定部
２２ ＡＤコンバータ
２３ 充電用電源部
２４ ＬＥＤ
２５ 制御部
２５１ 放電制御部
２５２ 算出部
２５３ 計時部
２５４ 判定部
２５５ 電池電圧監視部
２５６ インバータ制御部
Ｂ 車体
Ｃ１ キャパシタ
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４ 抵抗
ＲＬ 地絡抵抗
Ｒｇ 抵抗
Ｒｈ 抵抗
ＳＷ１，ＳＷ２ スイッチ

Claims (12)

  1. 電気を用いる装置の導電性の筐体と絶縁された充電部と、当該筐体との間の抵抗値を測定する地絡抵抗測定回路であって、
    前記充電部と前記筐体との間に接続されたキャパシタと、
    前記充電部と前記キャパシタとの間の接続径路を開閉する第１スイッチと、
    前記キャパシタを予め設定された充電用設定電圧により充電する充電手段と、
    前記キャパシタの充電電圧を測定する電圧測定部と、
    前記充電手段により前記キャパシタを充電させた後、前記第１スイッチを閉じる放電制御部と、
    前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後に前記電圧測定部により測定された充電電圧の変化に基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出する算出部と
    を備えることを特徴とする地絡抵抗測定回路。
  2. 前記算出部は、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた際における前記キャパシタの充電電圧と、当該第１スイッチが閉じられた後、あらかじめ設定された設定時間が経過した際における前記電圧測定部により測定された充電電圧とに基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出すること
    を特徴とする請求項１記載の地絡抵抗測定回路。
  3. 前記算出部は、前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後、予め設定された第１設定時間が経過した際において前記電圧測定部により測定された第１充電電圧と、当該第１設定時間が経過した際から予め設定された第２設定時間が経過した際において前記電圧測定部により測定された第２充電電圧とに基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出すること
    を特徴とする請求項１記載の地絡抵抗測定回路。
  4. 前記放電制御部により前記第１スイッチが閉じられた後に前記電圧測定部により測定された電圧が、予め設定された第１設定電圧に達してから、当該第１設定電圧より低い第２設定電圧に達するまでの時間を計時する計時部をさらに備え、
    前記算出部は、前記計時部により計時された時間に基づき、前記充電部と前記筐体との間の抵抗値を算出すること
    を特徴とする請求項１記載の地絡抵抗測定回路。
  5. 前記充電手段は、
    前記充電用設定電圧を出力する充電用電源部と、
    前記充電用電源部と前記キャパシタとの接続径路を開閉する第２スイッチと
    を備え、
    前記放電制御部は、
    前記第２スイッチを閉じることによって、前記充電用電源部により前記キャパシタを充電させた後、前記第２スイッチを開くこと
    を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路。
  6. 前記キャパシタから前記第１スイッチを介して前記充電部へ至る径路に、抵抗が介設されていること
    を特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路。
  7. 前記キャパシタの充電電圧を分圧する分圧抵抗をさらに備え、
    前記電圧測定部は、前記分圧抵抗により分圧された充電電圧を測定すること
    を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路。
  8. 前記算出部により算出された抵抗値を表示する表示部をさらに備えること
    を特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路。
  9. 前記電気を用いる装置は、前記筐体から絶縁された電池を備え、
    前記充電部は、前記電池における一方の極であること
    を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路。
  10. 前記電気を用いる装置は、電気自動車であり、
    前記電池は、前記電気自動車における動力用モータに電力を供給するものであり、
    前記筐体は、前記電気自動車の車体であること
    を特徴とする請求項９記載の地絡抵抗測定回路。
  11. 請求項１〜９のいずれかに記載の地絡抵抗測定回路と、
    前記算出部により算出された抵抗値が、予め設定された所定の閾値に満たない場合、地絡が発生したと判定する判定部とを備えること
    を特徴とする地絡検出回路。
  12. 前記判定部による判定結果を報知する報知部をさらに備えること
    を特徴とする請求項１１記載の地絡検出回路。
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