JP6725578B2

JP6725578B2 - 地絡検出装置

Info

Publication number: JP6725578B2
Application number: JP2018074546A
Authority: JP
Inventors: 佳浩河村
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2038-04-09
Also published as: CN110361598B; CN110361598A; US20190308505A1; EP3564689A1; US10800263B2; JP2019184388A; EP3564689B1

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。

非接地の高電圧バッテリを搭載した車両では、高電圧バッテリが設けられた系、具体的には、高電圧バッテリからモータに至るメインの電源系と車体との絶縁状態（地絡）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１０は、フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置の回路例を示す図である。本図に示すように地絡検出装置４００は、非接地の高電圧バッテリ３００と接続し、高電圧バッテリ３００が設けられた系の地絡を検出する装置である。ここで、高電圧バッテリ３００の正極側と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐと表し、負極側と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎと表すものとする。

本図に示すように、地絡検出装置４００は、フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサＣ１を備えている。また、計測経路を切り換えるとともに、検出用コンデンサＣ１の充電および放電を制御するために、検出用コンデンサＣ１の周辺に４つのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を備えている。さらに、検出用コンデンサＣ１の充電電圧に相当する計測用の電圧をサンプリングするためのスイッチング素子Ｓａを備えている。

地絡検出装置４００では、絶縁抵抗ＲＬｐおよびＲＬｎを把握するために、Ｖ０計測期間→Ｖｃ１ｎ計測期間→Ｖ０計測期間→Ｖｃ１ｐ計測期間を１サイクルとして計測動作を繰り返す。いずれの計測期間とも、計測対象の電圧で検出用コンデンサＣ１を充電してから、検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測を行なう。そして、次の計測のために検出用コンデンサＣ１の放電を行なう。

Ｖ０計測期間では、高電圧バッテリ３００電圧に相当する電圧を計測する。このため、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をオンにし、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４をオフにして、検出用コンデンサＣ１を充電する。すなわち、図１１（ａ）に示すように、高電圧バッテリ３００、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１が計測経路となる。

検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測時には、図１１（ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ２をオフにし、スイッチング素子Ｓ３、Ｓ４をオンにするとともに、スイッチング素子Ｓａをオンにして制御装置４２０でサンプリングを行なう。その後、図１１（ｃ）に示すように、スイッチング素子Ｓａをオフにして次の計測のために検出用コンデンサＣ１の放電を行なう。検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測時、検出用コンデンサＣ１の放電時の動作は他の計測期間においても同様である。

Ｖｃ１ｎ計測期間では、絶縁抵抗ＲＬｎの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４をオンにし、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ３をオフにして、検出用コンデンサＣ１を充電する。すなわち、図１２（ａ）に示すように、高電圧バッテリ３００、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１、抵抗Ｒ４、接地、絶縁抵抗ＲＬｎが計測経路となる。

Ｖｃ１ｐ計測期間では、絶縁抵抗ＲＬｐの影響を反映した電圧を計測する。このため、スイッチング素子Ｓ２、Ｓ３をオンにし、スイッチング素子Ｓ１、Ｓ４をオフにして、検出用コンデンサＣ１を充電する。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、高電圧バッテリ３００、絶縁抵抗ＲＬｐ、接地、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１が計測経路となる。

これらの計測期間で得られたＶ０、Ｖｃ１ｎ、Ｖｃ１ｐから算出される（Ｖｃ１ｐ＋Ｖｃ１ｎ）／Ｖ０に基づいて、（ＲＬｐ×ＲＬｎ）／（ＲＬｐ＋ＲＬｎ）を求めることができることが知られている。このため、地絡検出装置４００内の制御装置４２０は、Ｖ０、Ｖｃ１ｎ、Ｖｃ１ｐを測定することにより、絶縁抵抗ＲＬｐ、ＲＬｎを把握することができる。そして、絶縁抵抗ＲＬｐ、ＲＬｎ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、警報を出力する。

特開２００９−２８１９８６号公報

従来の地絡検出装置は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４を、絶縁型のスイッチング素子である光ＭＯＳ−ＦＥＴを４個用いて構成している。しかしながら、光ＭＯＳ−ＦＥＴは、高価であるため地絡検出装置のコスト増を招いている。

そこで、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おいて、スイッチング素子に起因するコスト増を抑制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、非接地の高電圧バッテリと接続し前記高電圧バッテリが設けられた系の地絡を検出する地絡検出装置であって、制御部と、フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサと、前記高電圧バッテリの正極側と接続する正極側第１抵抗と、前記高電圧バッテリの負極側と接続する負極側第１抵抗と、一端が接地し、他端の電圧が前記制御部によって測定される正極側第２抵抗と、一端が接地した負極側第２抵抗と、第１リレーと第２リレーとが連動して動作するツインリレーとして形成され、前記制御部の指示に基づいて、前記検出用コンデンサの第１端の接続先を、前記正極側第１抵抗を含む経路と、前記正極側第２抵抗を含む経路とで択一的に切り換える正極側Ｃ接点スイッチと、第３リレーと第４リレーとが連動して動作するツインリレーとして形成され、前記制御部の指示に基づいて、前記検出用コンデンサの第２端の接続先を、前記負極側第１抵抗を含む経路と、前記負極側第２抵抗を含む経路とで択一的に切り換える負極側Ｃ接点スイッチと、を備え、前記第１リレーが、前記検出用コンデンサの第１端側の接続先を、前記正極側第１抵抗を含む経路と、前記第２リレーのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置され、前記第２リレーが、前記第１リレーが前記正極側第１抵抗を含む経路に切り換えられているときに、前記第１リレーの接続対象接点と前記正極側第２抵抗との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能するとともに、前記第３リレーが、前記検出用コンデンサの第２端側の接続先を、前記負極側第１抵抗を含む経路と、前記第４リレーのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置され、前記第４リレーが、前記第３リレーが前記負極側第１抵抗を含む経路に切り換えられているときに、前記第３リレーの接続対象接点と前記負極側第２抵抗との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能することを特徴とする。
ここで、前記正極側Ｃ接点スイッチの前記正極側第１抵抗側および前記負極側Ｃ接点スイッチの前記負極側第１抵抗側に、連動してオンオフが切り換わる切換スイッチが設けられていてもよい。

本発明によれば、フライングキャパシタを用いた地絡検出装置において、コスト増の起因となる光ＭＯＳ−ＦＥＴを用いていないため、スイッチング素子に起因するコスト増を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る地絡検出装置の構成を示すブロック図である。本実施形態の空間距離について説明する図である。空間距離を増加させる第１例を説明する図である。空間距離を増加させる第１例を説明する図である。空間距離を増加させる第１例を説明する図である。空間距離を増加させる第２例を説明する図である。空間距離を増加させる第２例を説明する図である。空間距離を増加させる第２例を説明する図である。空間距離を増加させる第３例を説明する図である。フライングキャパシタ方式の従来の地絡検出装置の回路例を示す図である。Ｖ０計測期間の計測経路を示す図である。Ｖｃ１ｎ計測期間とＶｃ１ｐ計測期間の計測経路を示す図である。

本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る地絡検出装置１００の構成を示すブロック図である。本図に示すように地絡検出装置１００は、非接地の高電圧バッテリ３００と接続し、高電圧バッテリ３００が設けられた系の地絡を検出するフライングキャパシタ方式の装置である。ここで、高電圧バッテリ３００の正極側と接地間の絶縁抵抗をＲＬｐと表し、負極側と接地間の絶縁抵抗をＲＬｎと表すものとする。なお、高電圧とは、車両内の各種機器（ランプ、ワイパー等）を駆動させるための低電圧バッテリ（一般的には１２Ｖ）よりも高い電圧を意味し、高電圧バッテリ３００は、車両走行の駆動用に用いられるバッテリである。

高電圧バッテリ３００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、図示しない高圧バスバーを経由して放電し、インバータ等を介して接続された電気モータを駆動する。また、回生時や充電設備接続時には、高圧バスバーを介して充電を行なう。

高電圧バッテリ３００の正極側電源ライン３０１と接地電極との間および負極側電源ライン３０２と接地電極との間には、電源の高周波ノイズを除去したり動作を安定化するために、それぞれＹコンデンサ（ライン・バイパス・コンデンサ）と呼ばれるコンデンサＣＹｐ、ＣＹｎが接続されている。ただし、Ｙコンデンサは省くようにしてもよい。

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動作する検出用コンデンサＣ１を備えるとともに、検出用コンデンサＣ１の充電電圧に相当する計測用の電圧をサンプリングするためのスイッチング素子Ｓａを備えている。ただし、スイッチング素子Ｓａは省くことも可能である。また、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置１２０を備えている。制御装置１２０は、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、後述するスイッチ切り換え処理等の地絡検出装置１００に必要とされる各種制御を実行する。

図１１、図１２を参照して説明したように、各計測期間の計測経路では、正極側電源ライン３０１系のスイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ３とが同時にオンになることは無く、負極側電源ライン３０２系のスイッチング素子Ｓ２とスイッチング素子Ｓ４とが同時にオンになることは無い。すなわち、スイッチング素子Ｓ１とスイッチング素子Ｓ３とは排他的に切り換えられ、スイッチング素子Ｓ２とスイッチング素子Ｓ４とは排他的に切り換えられる。

このため、地絡検出装置１００では、正極側電源ライン３０１系のスイッチング素子として、正極側Ｃ接点スイッチ１１１を用い、負極側電源ライン３０２系のスイッチング素子として、負極側Ｃ接点スイッチ１１２を用いている。正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２は、例えば、高耐圧−小信号のメカニカルリレーやリードリレーで構成することができる。

正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも共通接点ｃが検出用コンデンサＣ１側に配置される。具体的には、正極側Ｃ接点スイッチ１１１の共通接点ｃは、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の経路と、抵抗Ｒ２とダイオードＤ２との経路との並列回路を経由して検出用コンデンサＣ１の第１端（正極側）に接続し、負極側Ｃ接点スイッチ１１２の共通接点ｃは、検出用コンデンサＣ１の第２端（負極側）に接続している。充電時の経路となるダイオードＤ１は、正極側Ｃ接点スイッチ１１１から検出用コンデンサＣ１が順方向となる向きで接続され、放電時の経路となるダイオードＤ２は逆方向で接続されている。抵抗Ｒ１は、充電用抵抗として機能し、抵抗Ｒ２は、放電用抵抗として機能する。

正極側Ｃ接点スイッチ１１１の接点ａは、抵抗Ｒａを介して正極側電源ライン３０１に接続し、負極側Ｃ接点スイッチ１１２の接点ａは、抵抗Ｒｂを介して負極側電源ライン３０２に接続している。すなわち、いずれのＣ接点スイッチとも高電圧バッテリ３００側を接点ａとしている。

正極側Ｃ接点スイッチ１１１の接点ｂは、スイッチング素子Ｓａに接続するとともに、他端が接地された抵抗Ｒ３と接続している。負極側Ｃ接点スイッチ１１２の接点ｂは、他端が接地された抵抗Ｒ４と接続している。すなわち、いずれのＣ接点スイッチとも制御装置１２０側（接地側）を接点ｂとしている。

図１に示すように、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２は、制御装置１２０により独立に切換制御される。制御装置１２０は、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２、スイッチング素子Ｓａを独立に切換制御することにより、計測経路を切り換えるとともに、検出用コンデンサＣ１の充電および放電、充電電圧の計測を行なう。

具体的には、Ｖ０計測期間では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも接点ａ側に切り換え、高電圧バッテリ３００、抵抗Ｒａ、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１、抵抗Ｒｂという計測経路を形成する。

検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測時には、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも接点ｂ側に切り換え、スイッチング素子Ｓａをオンにする。その後、スイッチング素子Ｓａをオフにして次の計測のために主として抵抗Ｒ２を利用して検出用コンデンサＣ１の放電を行なう。検出用コンデンサＣ１の充電電圧の計測時、放電時の動作は他の計測期間においても同様である。

Ｖｃ１ｎ計測期間では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１を接点ａ側、負極側Ｃ接点スイッチ１１２を接点ｂ側に切り換え、高電圧バッテリ３００、抵抗Ｒａ、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１、抵抗Ｒ４、接地、絶縁抵抗ＲＬｎという計測経路を形成する。

Ｖｃ１ｐ計測期間では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１を接点ｂ側、負極側Ｃ接点スイッチ１１２を接点ａ側に切り換え、高電圧バッテリ３００、絶縁抵抗ＲＬｐ、接地、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ１、検出用コンデンサＣ１、抵抗Ｒｂという計測経路を形成する。

地絡検出装置１００において、抵抗Ｒａ、抵抗Ｒｂ、抵抗Ｒ１は、例えば、数１００ｋΩ程度の高抵抗とし、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ４は、例えば、数ｋΩ程度の低抵抗とする。

抵抗Ｒ１とは別に正極側に抵抗Ｒａを配置し、負極側に抵抗Ｒｂを配置するとともに、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２をＣ接点リレーで構成するため、いずれかのＣ接点スイッチで固着が生じたとしても、高電圧バッテリ３００と制御装置１２０との間には、高抵抗である抵抗Ｒａあるいは抵抗Ｒｂのいずれかが介在して電流制限がかかる。このため、制御装置１２０および通電回路を保護することができる。

さらに、仮にいずれかのＣ接点スイッチで接点ａと接点ｂとがショートしたとしても、高電圧バッテリ３００と制御装置１２０との間には、高抵抗である抵抗Ｒａあるいは抵抗Ｒｂのいずれかが介在して電流制限がかかるため、制御装置１２０を保護することができる。

また、絶縁抵抗ＲＬｐおよび絶縁抵抗ＲＬｎについて地絡と判定する基準値をＲＬｓとすると、絶縁抵抗ＲＬｐおよび絶縁抵抗ＲＬｎが基準値ＲＬｓのとき、Ｖ０計測期間、Ｖｃ１ｎ計測期間、Ｖｃ１ｐ計測期間で経路上の抵抗値が等しくなるように、
Ｒ１＋Ｒａ＋Ｒｂ＝Ｒ１＋Ｒ４＋Ｒａ＋ＲＬｎ＝Ｒ１＋Ｒ３＋Ｒｂ＋ＲＬｐ
という関係で各抵抗値を定めることにより、検出用コンデンサＣ１にセラミックコンデンサを用いた場合であっても、ＤＣバイアス特性の影響で地絡検出精度が低下することを防ぐことができる。

正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２において、高電圧バッテリ３００側の接点ａ、制御装置１２０側（接地側）の接点ｂのどちらをノーマルクローズ側とするかは、以下の特性を考慮して適宜定めることができる。
１）正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも高電圧バッテリ３００側の接点ａをノーマルクローズ側とすると、地絡検出装置１００の起動開始時には既に高圧電圧が検出用コンデンサＣ１に充電されているため、最初のＶ０計測期間の充電処理を省略できる。このため、起動時に安全確保のため通常時より地絡判定を早めたいという機能ニーズに対応することができる。
２）正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも制御装置１２０側（接地側）の接点ｂをノーマルクローズ側とすると、動作停止時は検出用コンデンサＣ１が放電された状態となる。このため、地絡検出装置１００の取り外し時等の感電危険性が低下する。
３）正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２のいずれか一方の接点ａをノーマルクローズ側とすると、起動時において検出用コンデンサＣ１にはどちらかの極と接地間の電圧が充電されていることになる。この電圧を計測して正常状態と比較することにより、簡易的ながらも一方の極の絶縁抵抗が低下している状況をいち早く把握することができる。

以上説明したように、本実施形態の地絡検出装置１００は、地絡検出のための測定経路の切り換えスイッチに、コスト増の起因となる光ＭＯＳ−ＦＥＴを用いていないため、スイッチング素子に起因するコスト増を抑制することができる。

また、従来４個用いていたスイッチング素子を２個のＣ接点スイッチで構成するため、従来よりも部品数を削減できるとともに制御線を削減することができる。さらに、Ｃ接点スイッチは小型化が容易であるため、省スペース化も可能である。

ここで、高電圧バッテリ３００による高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離について図２を参照して説明する。図１に示した回路構成では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２とも、ａ接点、ｂ接点のいずれの切換え状態においてもリレー１個分の接点ギャップ（Ｇ１）が高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離となる。

リレーは、光ＭＯＳ−ＦＥＴに比較して、空間距離確保に関して有利であるという特性を有しているが、例えば、耐圧性能や、地絡発生時における一層の安全性確保等の観点からは、高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離はなるべく大きいことが好ましい。

そこで、図３に示すように、正極側Ｃ接点スイッチ１１１を、１つの制御で同時に切り換わる１コイル２Ｃ接点のツインリレー（Ｃ接点リレー１１１ａ、Ｃ接点リレー１１１ｂ）で構成し、負極側Ｃ接点スイッチ１１２を、１つの制御で同時に切り換わる１コイル２Ｃ接点のツインリレー（Ｃ接点リレー１１２ａ、Ｃ接点リレー１１２ｂ）で構成してもよい。

このとき、Ｃ接点リレー１１１ａについては、検出用コンデンサＣ１の正極側の接続先を、抵抗Ｒａを含む経路と、Ｃ接点リレー１１１ｂのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置し、Ｃ接点リレー１１１ｂについては、Ｃ接点リレー１１１ａが抵抗Ｒａを含む経路に切り換えられているときに、Ｃ接点リレー１１１ａの接続対象接点と抵抗Ｒ３との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能するように配置する。共通接点ｃ同士は接続しないようにする。

また、Ｃ接点リレー１１２ａについては、検出用コンデンサＣ１の負極側の接続先を、抵抗Ｒｂを含む経路と、Ｃ接点リレー１１２ｂのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置し、Ｃ接点リレー１１２ｂについては、Ｃ接点リレー１１２ａが抵抗Ｒｂを含む経路に切り換えられているときに、Ｃ接点リレー１１２ａの接続対象接点と抵抗Ｒ４との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能するように配置する。共通接点ｃ同士は接続しないようにする。

本図の例では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１をＣ接点リレー１１１ａとＣ接点リレー１１１ｂのツインリレーで構成し、Ｃ接点リレー１１１ａとＣ接点リレー１１１ｂの接点ｂ同士を接続している。

そして、高電圧Ｖｈ側に配置されたＣ接点リレー１１１ａの接点ａおよび共通接点ｃは、正極側Ｃ接点スイッチ１１１の接点ａおよび共通接点ｃと同様の接続とする。すなわち、接点ａが抵抗Ｒａを介して正極側電源ライン３０１に接続し、共通接点ｃが、ダイオードＤ１と抵抗Ｒ１の経路と、抵抗Ｒ２とダイオードＤ２との経路との並列回路を経由して検出用コンデンサＣ１の正極側に接続している。

接地（ＧＮＤ）側に配置されたＣ接点リレー１１１ｂは、Ｃ接点リレー１１１ａが高電圧Ｖｈ側（接点ａ）に切り換えられているときに、オフに切り換わる切換スイッチとして機能する。すなわち、接点ａが開放で、共通接点ｃがスイッチング素子Ｓａに接続するとともに、抵抗Ｒ３と接続している。

また、負極側Ｃ接点スイッチ１１２をＣ接点リレー１１２ａとＣ接点リレー１１２ｂのツインリレーで構成し、Ｃ接点リレー１１２ａとＣ接点リレー１１２ｂの接点ｂ同士を接続している。

そして、高電圧Ｖｈ側に配置されたＣ接点リレー１１２ａの接点ａおよび共通接点ｃは、負極側Ｃ接点スイッチ１１２の接点ａおよび共通接点ｃと同様の接続とする。すなわち、接点ａが抵抗Ｒｂを介して負極側電源ライン３０２に接続し、共通接点ｃが、検出用コンデンサＣ１の負極側に接続している。

接地（ＧＮＤ）側に配置されたＣ接点リレー１１１ｂは、Ｃ接点リレー１１１ａが高電圧Ｖｈ側（接点ａ）に切り換えられているときに、オフに切り換わる切換スイッチとして機能する。すなわち、接点ａが開放で、共通接点ｃが、抵抗Ｒ４と接続している。

この構成により、停止あるいは充電電圧の計測状態では、図４（ａ）に示すように、正極側、負極側ともリレー１個分の接点ギャップ（Ｇ１）であるが、Ｖ０計測期間では、図４（ｂ）に示すように、正極側、負極側とも、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができる。

ＶＣ１ｎ計測期間では、図５（ａ）に示すように、正極側で、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができ、負極側で、接点ギャップ（Ｇ１）でリレー１個分の接点ギャップとなる。ＶＣ１ｐ計測期間では、図５（ｂ）に示すように、正極側で、接点ギャップ（Ｇ１）でリレー１個分の接点ギャップとなり、負極側で、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができる。

このように、図３に示した構成では、高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間に、直列に２接点を介在させることにより、高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離を増大させることができ、回路の耐圧性が向上することになる。

高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離を増大させるために、図６に示すような接続としてもよい。本図の例では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１をＣ接点リレー１１１ａとＣ接点リレー１１１ｂのツインリレーで構成し、Ｃ接点リレー１１１ａの接点ｂとＣ接点リレー１１１ｂの共通接点ｃとを接続している。

図３に示した構成とは、接地（ＧＮＤ）側に配置されたＣ接点リレー１１１ａ、Ｃ接点リレー１１１ｂの接続態様が異なっている。ただし、高電圧側のＣ接点リレー１１１ａ、１１２ａが、高電圧Ｖｈ側（接点ａ）に切り換えられているときに、オフに切り換わる切換スイッチとして機能する点は同じである。

具体的には、Ｃ接点リレー１１１ｂは、接点ａが開放で、接点ｂがスイッチング素子Ｓａに接続するとともに、抵抗Ｒ３と接続している。また、Ｃ接点リレー１１２ｂは、接点ａが開放で、共通接点ｃが、抵抗Ｒ４と接続している。

この構成により、停止あるいは充電電圧の計測状態では、図７（ａ）に示すように、正極側、負極側ともリレー１個分の接点ギャップ（Ｇ１）であるが、Ｖ０計測期間では、図７（ｂ）に示すように、正極側、負極側とも、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができる。

ＶＣ１ｎ計測期間では、図８（ａ）に示すように、正極側で、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができ、負極側で、接点ギャップ（Ｇ１）でリレー１個分の接点ギャップとなる。ＶＣ１ｐ計測期間では、図８（ｂ）に示すように、正極側で、接点ギャップ（Ｇ１）でリレー１個分の接点ギャップとなり、負極側で、接点ギャップ（Ｇ１）と接点ギャップ（Ｇ２）とでリレー２個分の接点ギャップを確保することができる。

このように、図６に示した構成でも、高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間に、直列に２接点を介在させることにより、高電圧Ｖｈと接地（ＧＮＤ）との間の空間距離を増大させることができ、回路の耐圧性が向上することになる。

図３および図６に示した構成では、空間距離がリレー１個分の接点ギャップとなる状態が存在するが、いずれの構成においても、図９に示すように、正極側Ｃ接点スイッチ１１１および負極側Ｃ接点スイッチ１１２の高圧側に、オンオフを切り換える切換スイッチとして機能するツインリレー１１３を設けることで、停止あるいは充電電圧の計測状態、ＶＣ１ｎ計測期間、ＶＣ１ｐ計測期間とも、正極側、負極側で接点ギャップ（Ｇ３）を加えたリレー２個分の接点ギャップを確保することができる。

本図の例では、正極側Ｃ接点スイッチ１１１の高圧側にＣ接点スイッチ１１３ａを配置し、負極側Ｃ接点スイッチ１１２の高圧側にＣ接点スイッチ１１３ｂを配置している。切換スイッチとして機能するツインリレー１１３は、正極側Ｃ接点スイッチ１１１、負極側Ｃ接点スイッチ１１２のいずれかが接点ａ側（高圧側）に切り換わったときに、連動してオン状態に切り換わるように制御する。

１００地絡検出装置
１１１正極側Ｃ接点スイッチ
１１２負極側Ｃ接点スイッチ
１２０制御装置
３００高電圧バッテリ
３０１正極側電源ライン
３０２負極側電源ライン

Claims

非接地の高電圧バッテリと接続し、前記高電圧バッテリが設けられた系の地絡を検出する地絡検出装置であって、
制御部と、
フライングキャパシタとして動作する検出用コンデンサと、
前記高電圧バッテリの正極側と接続する正極側第１抵抗と、
前記高電圧バッテリの負極側と接続する負極側第１抵抗と、
一端が接地し、他端の電圧が前記制御部によって測定される正極側第２抵抗と、
一端が接地した負極側第２抵抗と、
第１リレーと第２リレーとが連動して動作するツインリレーとして形成され、前記制御部の指示に基づいて、前記検出用コンデンサの第１端の接続先を、前記正極側第１抵抗を含む経路と、前記正極側第２抵抗を含む経路とで択一的に切り換える正極側Ｃ接点スイッチと、
第３リレーと第４リレーとが連動して動作するツインリレーとして形成され、前記制御部の指示に基づいて、前記検出用コンデンサの第２端の接続先を、前記負極側第１抵抗を含む経路と、前記負極側第２抵抗を含む経路とで択一的に切り換える負極側Ｃ接点スイッチと、
を備え、
前記第１リレーが、前記検出用コンデンサの第１端側の接続先を、前記正極側第１抵抗を含む経路と、前記第２リレーのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置され、
前記第２リレーが、前記第１リレーが前記正極側第１抵抗を含む経路に切り換えられているときに、前記第１リレーの接続対象接点と前記正極側第２抵抗との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能するとともに、
前記第３リレーが、前記検出用コンデンサの第２端側の接続先を、前記負極側第１抵抗を含む経路と、前記第４リレーのいずれかの接点とで択一的に切り換えるように配置され、
前記第４リレーが、前記第３リレーが前記負極側第１抵抗を含む経路に切り換えられているときに、前記第３リレーの接続対象接点と前記負極側第２抵抗との接続状態をオフに切り換える切換スイッチとして機能する、
ことを特徴とする地絡検出装置。
前記正極側Ｃ接点スイッチの前記正極側第１抵抗側および前記負極側Ｃ接点スイッチの前記負極側第１抵抗側に、連動してオンオフが切り換わる切換スイッチが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の地絡検出装置。