特開 2022-190695 短絡検出装置及び短絡検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022190695

(43)【公開日】2022-12-26

(54)【発明の名称】短絡検出装置及び短絡検出方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/52 20200101AFI20221219BHJP

   G01R 31/00 20060101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

G01R31/52

G01R31/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022095304

(22)【出願日】2022-06-13

(31)【優先権主張番号】P 2021098695

(32)【優先日】2021-06-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000227180

【氏名又は名称】日置電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 宏太

(72)【発明者】

【氏名】飯島 淳司

【テーマコード（参考）】

2G014

2G036

【Ｆターム（参考）】

2G014AA03

2G014AB61

2G036AA22

2G036BB08

2G036BB22

(57)【要約】

【課題】検出対象物の測定信号の高速なサンプリングをしなくても検出対象物に生じる短絡を検出する。
【解決手段】検出対象物１に生じる短絡を検出する短絡検出装置１００は、検出対象物１の電圧が所定の電圧値Ｖ１に達するまで検出対象物１を定電流制御された電流Ｉにより充電し、これによって検出対象物１に生じる信号を測定する。短絡検出装置１００は、測定信号Ｖｍｉのピークを保持し、保持した測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１を出力する最大値保持回路１４０Ａと、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２を出力する変動保持回路１４０Ｂと、を備える。さらに短絡検出装置１００は、変動保持回路１４０Ｂから出力される第二保持信号Ｖｈ１に基づいて測定信号Ｖｍｉの変動の有無を判定する処理部２００を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出対象物に生じる短絡を検出する短絡検出装置であって、
前記検出対象物の電圧が所定の電圧値に達するまで前記検出対象物を定電流制御された電流により充電する供給手段と、
前記供給手段によって前記検出対象物に生じる信号を測定する測定手段と、
前記測定手段により生成される測定信号のピークを保持し、保持した前記測定信号のピークを示す第一保持信号を出力する第一保持回路と、
前記測定信号と前記第一保持信号との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した前記差分信号のピークを示す第二保持信号を出力する第二保持回路と、
前記第二保持回路から出力される前記第二保持信号に基づいて前記測定信号の変動の有無を判定する判定手段と、を含む、
短絡検出装置。

【請求項2】

請求項１に記載の短絡検出装置であって、
前記判定手段は、前記第二保持信号に基づいて前記測定信号の変動が有ると判定した場合に、前記第一保持信号に基づいて測定信号の変動が一時的な上昇か一時的な下降かを判定する、
短絡検出装置。

【請求項3】

請求項２に記載の短絡検出装置であって、
前記第二保持回路は、
前記第一保持信号から前記測定信号を減じて得られる前記差分信号を出力する減算回路と、
前記減算回路から出力される前記差分信号のピークを保持するピークホールド回路と、を有する、
短絡検出装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の短絡検出装置であって、
前記供給手段は、
前記検出対象物に前記定電流制御された電流を供給する定電流供給手段と、
前記検出対象物に定電圧を供給する定電圧供給手段と、
前記定電流供給手段により前記検出対象物を充電した後に前記定電圧供給手段により前記検出対象物の電圧が前記所定の電圧値を維持するよう制御する制御手段と、を含む、
短絡検出装置。

【請求項5】

請求項４に記載の短絡検出装置であって、
前記測定信号は、前記検出対象物を流れる電流の大きさを示す、
短絡検出装置。

【請求項6】

請求項５に記載の短絡検出装置であって、
前記測定手段は、
前記検出対象物を流れる電流の大きさを測定する電流測定手段と、
前記検出対象物に生じる電圧の大きさを測定する電圧測定手段と、を含む、
短絡検出装置。

【請求項7】

請求項５に記載の短絡検出装置であって、
前記制御手段は、前記定電流供給手段により前記検出対象物に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率が変わるように前記定電流制御された電流の電流値を異なる値に設定する、
短絡検出装置。

【請求項8】

請求項６に記載の短絡検出装置であって、
前記測定手段は、前記検出対象物に流れる電流の大きさを示す電流検出信号を出力し、
前記制御手段は、前記電流検出信号と前記所定の定電流にするための上限値との差分に基づいて前記定電流供給手段により前記検出対象物に供給される電流を一定に制御し、
前記上限値は、変更可能である、
短絡検出装置。

【請求項9】

請求項８に記載の短絡検出装置であって、
前記上限値は、前記測定信号のサンプリング期間に応じて定められる、
短絡検出装置。

【請求項10】

検出対象物に生じる短絡を検出する短絡検出方法であって、
前記検出対象物の電圧が所定の電圧値に達するまで前記検出対象物を定電流制御された電流により充電する供給ステップと、
前記供給ステップによって前記検出対象物に生じる信号を測定する測定ステップと、
前記測定ステップにおいて生成される測定信号のピークを保持し、保持した前記測定信号のピークを示す第一保持信号を出力する第一保持ステップと、
前記測定信号と前記第一保持信号との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した前記差分信号のピークを示す第二保持信号を出力する第二保持ステップと、
前記第二保持ステップにおいて出力される前記第二保持信号に基づいて前記測定信号の変動の有無を判定する判定ステップと、を含む、
短絡検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、短絡検出装置及び短絡検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、二次電池に対して耐電圧以上の所定電圧まで充電し、所定時間放置した後の二次電池の電圧降下を測定することにより、検出対象物が二次電池の正極合材中に異物が混入している不良品であるか否かを判定する検査装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－２５１５３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような検査装置は、充電した検出対象物を所定時間放置したときの検出対象物の電圧降下を測定する構成であるため、所定時間放置することが必要となり、検出対象物に含まれる異物に起因する内部短絡による自己放電（絶縁不良）を検出するのに時間を要する。

【0005】

そして、異物の混入などに起因する内部短絡、瞬間的な絶縁不良及び絶縁劣化などの短時間の短絡を取りこぼさずに検出するためには高速なサンプリングが必要となる。しかしながら、これを実現するためには装置自体が高価な装置構成となる。また、このような短時間の短絡は、検出対象物の個々の状態に依存するため、いつ発生するかわからないという問題がある。

【0006】

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、検出対象物の測定信号の高速なサンプリングをしなくても検出対象物に生じる短時間の短絡を検出することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様によれば、検出対象物に生じる短絡を検出する短絡検出装置は、前記検出対象物の電圧が所定の電圧値に達するまで前記検出対象物を定電流制御された電流により充電する供給手段と、前記供給手段によって前記検出対象物に生じる信号を測定する測定手段とを備える。さらに短絡検出装置は、前記測定手段により生成される測定信号のピークを保持し、保持した前記測定信号のピークを示す第一保持信号を出力する第一保持回路と、前記測定信号と前記第一保持信号との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した前記差分信号のピークを示す第二保持信号を出力する第二保持回路とを備える。そして短絡検出装置は、前記第二保持回路から出力される前記第二保持信号に基づいて前記測定信号の変動の有無を判定する判定手段を含む。

【発明の効果】

【0008】

この態様によれば、測定信号のピークの保持信号と前記測定信号との差分の大きさの保持信号を得ることができるので、短時間の短絡によって生じる前記測定信号の一時的な上昇と一時的な下降の両者を検出することができる。したがって、測定信号の低速なサンプリングによっても変動が得られるので、検出対象物の測定信号の高速なサンプリングをしなくても検出対象物に生じる短時間の短絡を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本発明の第一実施形態における短絡検出装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、短絡検出装置における電流測定部及び変動検出回路の構成例を示す回路図である。

【図3】図３は、変動検出回路におけるピークホールド回路の構成例を示す回路図である。

【図4】図４は、変動検出回路の動作を説明するための図である。

【図5】図５は、充電期間における測定信号の変動を検出する一例を示す図である。

【図6】図６は、充電期間における検出対象物に生じる電圧の時間変化率の変更例を示す図である。

【図7】図７は、第一実施形態における短絡検出方法の処理手順例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、短絡検出方法における短絡検出処理を示すフローチャートである。

【図9】図９は、本発明の第二実施形態における短絡検出装置の機能構成を示すブロック図である。

【図10】図１０は、充電期間における測定信号の変動を検出する一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら本発明の各実施形態について説明する。

【0011】

（第一実施形態）
図１は、第一実施形態における短絡検出装置１００の機能構成を示すブロック図である。

【0012】

短絡検出装置１００は、検出対象物１に生じる短絡を検出するための装置である。ここにいう短絡とは、定常的な短絡に加え、検出対象物１において生じる異常に起因する瞬間的な絶縁不良及び絶縁劣化などの短時間の短絡を含む。

【0013】

短時間の短絡が起こる要因としては、例えば、電池を構成する電極への金属異物の混入、コンタミネーションの発生、電池の電極と電池の外装との間のバリ、積層セラミックコンデンサに生じるクラック、及び、基板パターン間のマイクロショートなどの異常が挙げられる。

【0014】

このように、短絡検出装置１００は、検出対象物１に生じる上記異常に起因する短絡を検出する。短絡検出装置１００は、例えば、検出対象物１に直流の電気信号を供給（印加）するような検出対象物１の測定又は試験に用いられる。

【0015】

第一実施形態における短絡検出装置１００は、検出対象物１に直流電圧を供給することで、検出対象物１の負極（－）から出力される漏れ電流の大きさに基づいて検出対象物１の絶縁抵抗Ｒを測定する。

【0016】

検出対象物１は、少なくとも静電容量Ｃを有する物体であり、その物体に直流の電気信号を供給した状態において物体に異常が起こることで、物体に生じる電圧信号又は物体を流れる電流信号が一時的に変動する。

【0017】

以下では、上述の電気信号が標準的なレベルから上昇して降下することを「一時的な上昇」と称し、電気信号が標準的なレベルから下降して上昇することを「一時的な下降」と称す。また、これらの一時的な変動のことを、単に「変動」とも称する。

【0018】

検出対象物１としては、例えば二次電池が挙げられる。二次電池は、充放電可能に構成された蓄電池であり、電気二重層キャパシタなどのコンデンサ型の蓄電素子を含む蓄電デバイスである。二次電池は、複数の素電池が並列、直列又は直並列に接続された組電池でもよく、単電池であってもよい。

【0019】

二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、金属リチウム電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムイオン全固体電池、ナトリウムイオン電池などが挙げられる。その他に、水溶液系電気二重層キャパシタ、又は排水溶液系電気二重層キャパシタなども二次電池として用いることができる。

【0020】

第一実施形態における検出対象物１は、注液前のリチウムイオン電池である。リチウムイオン電池は、絶縁抵抗Ｒ及び静電容量Ｃを有し、これらが互いに並列に接続された等価回路により表わされる。

【0021】

第一実施形態では、検出対象物１の正極（＋）が短絡検出装置１００の接続端子１０１に接続され、検出対象物１の負極（－）が短絡検出装置１００の接続端子１０２に接続されている。

【0022】

短絡検出装置１００は、電源部１１０と、電圧測定部１２０と、電流測定部１３０と、変動検出回路１４０と、ＡＤ変換器１５０と、処理部２００と、表示部２１０と、操作受付部２２０と、を備える。電源部１１０及び処理部２００は、検出対象物１の電圧が所定の電圧値に達するまで検出対象物１を所定の電流値を維持するよう制御される電流により充電する供給手段を構成する。以下、所定の電圧値をＶ１とし、所定の電流値をＩ１とする。

【0023】

電源部１１０は、電気信号を生成してその電気信号を検出対象物１に供給する回路であり、上述した供給手段の一部を構成する。電源部１１０は、機能として、電流リミッタ１０と定電流源１１と定電圧源１２とスイッチ部１３とを備える。

【0024】

電流リミッタ１０は、定電圧源１２の出力端子に接続される。電流リミッタ１０は、処理部２００の指示に従って、定電圧源１２から検出対象物１に供給される電流を制限する。

【0025】

定電流源１１は、検出対象物１に対して電流値Ｉ１を維持するよう制御された電流Ｉ、すなわち定電流制御された電流を供給する定電流供給手段を構成する。定電流源１１は、短絡検出装置１００の接続端子１０１を介して検出対象物１の正極（＋）に一定の直流電流を供給することによって検出対象物１を充電する。

【0026】

定電圧源１２は、検出対象物１に電圧値Ｖ１を維持するよう制御された電圧Ｖを供給する定電圧供給手段を構成する。定電圧源１２は、検出対象物１の漏れ電流を検出するために、接続端子１０１を介して検出対象物１の正負極間に一定の直流電圧を供給する。

【0027】

スイッチ部１３は、検出対象物１に接続可能な電源を、電流リミッタ１０と定電圧源１２との間で切り替える。スイッチ部１３は、処理部２００の指令に従って、検出対象物１の正極（＋）と定電流源１１との間を接続し、検出対象物１の充電が完了した後に検出対象物１に接続される電源を定電流源１１から電流リミッタ１０を介した定電圧源１２に切り替える。

【0028】

電圧測定部１２０は、検出対象物１に生じる信号の大きさを測定する測定手段を構成する。特に電圧測定部１２０は、検出対象物１に生じる電圧の大きさを測定する電圧測定手段を構成する。

【0029】

第一実施形態における電圧測定部１２０は、検出対象物１を生じる電圧の大きさを示す信号として、検出対象物１の正極（＋）と負極（－）との両極間に生じる電圧の大きさを測定する。そして電流測定部１３０は、測定した電圧の大きさを示す測定信号にフィルタ処理を施した電圧検出信号ＶｖをＡＤ変換器１５０に出力する。

【0030】

電流測定部１３０は、検出対象物１に生じる信号の大きさを測定する測定手段を構成する。特に電流測定部１３０は、検出対象物１に生じる信号として、検出対象物１を流れる電流の大きさを測定する電流測定手段を構成する。

【0031】

第一実施形態における電流測定部１３０は、検出対象物１を流れる電流の大きさを示す信号として、検出対象物１の負極（－）から出力される漏れ電流の大きさを測定する。そして電流測定部１３０は、測定した電流の大きさを示す電流検出信号ＶｉをＡＤ変換器１５０に出力する。

【0032】

例えば、漏れ電流の大きさは、定電流源１１により検出対象物１を充電している状態では、ミリアンペア（ｍＡ）程度である。一方、定電圧源１２により検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１を維持するよう制御されている状態では、漏れ電流の大きさは、ナノアンペア（ｎＡ）又はマイクロアンペア（μＡ）程度である。

【0033】

電流測定部１３０は、例えば入力電流を電圧に変換するＩＶ変換回路により構成される。また、電流測定部１３０は、検出対象物１の負極（－）から出力される電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉを生成し、生成した測定信号Ｖｍｉを変動検出回路１４０に出力する。

【0034】

変動検出回路１４０は、検出対象物１に生じる短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの変動を検出する。第一実施形態における変動検出回路１４０は、検出対象物１での異物の混入に伴う短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの一時的な変動を検出する。

【0035】

変動検出回路１４０は、検出した変動を示す変動検出信号として、測定信号Ｖｍｉのピークを保持した第一保持信号Ｖｈ１、及び、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分のピークを保持した第二保持信号Ｖｈ２を生成する。変動検出回路１４０は、生成した変動検出信号をＡＤ変換器１５０に出力する。変動検出回路１４０の構成例については図２を参照して後述する。

【0036】

ＡＤ変換器１５０は、電圧検出信号Ｖｖを所定の周期でサンプリングし、そのサンプリングにより生成される電圧測定データを処理部２００に出力する。ＡＤ変換器１５０は、電流測定部１３０からの電流検出信号Ｖｉを所定の周期でサンプリングし、そのサンプリングにより生成される電流測定データを処理部２００に出力する。

【0037】

同様に、ＡＤ変換器１５０は、変動検出回路１４０からの変動検出信号を所定の周期でサンプリングし、そのサンプリングにより生成される変動検出データを処理部２００に出力する。

【0038】

処理部２００は、上述した供給手段の一部を構成する。この供給手段において、処理部２００は、定電流源１１により検出対象物１を充電した後に定電圧源１２により検出対象物１の電圧が所定の電圧値Ｖ１を維持するよう制御する制御手段を構成する。

【0039】

処理部２００は、プロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、大容量記憶デバイス、入出力インターフェース、及び、これらを相互に接続するバスなどによって構成されるコンピュータである。プロセッサとしては、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）などが挙げられる。大容量記憶デバイスとしては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はＳＳＤ（Solid State Drive）などが挙げられる。

【0040】

処理部２００は、電源部１１０を構成する電流リミッタ１０、定電流源１１、定電圧源１２、及びスイッチ部１３を制御する。

【0041】

第一実施形態において、処理部２００は、ＡＤ変換器１５０を介して、電圧測定部１２０から検出対象物１の電圧値を示す電圧検出信号Ｖｖを取得する。さらに処理部２００は、ＡＤ変換器１５０を介して、電流測定部１３０から検出対象物１の電流値を示す電流検出信号Ｖｉを取得する。そして処理部２００は、電圧検出信号Ｖｖ及び電流検出信号Ｖｉに基づいて電源部１１０の動作を制御する。

【0042】

処理部２００は、定電流源１１を検出対象物１の正極（＋）に接続するようスイッチ部１３の接続を制御する。その後、処理部２００は、電流検出信号Ｖｉに基づいて定電流源１１から検出対象物１に充電される電流Ｉが一定に維持されるよう定電流源１１の駆動を制御する。すなわち、第一実施形態における処理部２００は、定電流源１１を用いて定電流制御を行う。

【0043】

このとき、処理部２００は、電圧検出信号Ｖｖに基づいて検出対象物１の正極（＋）及び負極（－）の両極間に生じる電圧が電圧値Ｖ１に達したか否かを判断する。

【0044】

検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１に達した場合には、処理部２００は、検出対象物１に接続される電源を定電流源１１から、定電圧源１２に接続された電流リミッタ１０に切り替えるようスイッチ部１３の接続を制御する。

【0045】

その後、処理部２００は、電圧検出信号Ｖｖに基づいて検出対象物１の両極間に生じる電圧が電圧値Ｖ１を維持するよう定電圧源１２の駆動を制御する。すなわち、第一実施形態における処理部２００は、定電圧源１２を用いて定電圧制御を行う。

【0046】

これに加え、処理部２００は、検出対象物１に生じる短絡を検出するための短絡検出処理を実行する。処理部２００は、例えば操作受付部２２０から短絡検出処理の実行を要求する要求信号を受け付けると、短絡検出処理を実行する。

【0047】

上述の短絡検出処理において、処理部２００は、検出対象物１に電圧値Ｖ１の電圧を供給するための供給指令信号を出力する。そして、処理部２００は、供給指令信号を受け付けると、検出対象物１を電流Ｉで充電して検出対象物１に電圧値Ｖ１の電圧を供給し続けるよう電源部１１０の動作を制御する。

【0048】

電源部１１０から検出対象物１に電力を供給した状態において、処理部２００は、ＡＤ変換器１５０から電圧測定データ、電流測定データ及び変動検出データを取得する。そして処理部２００は、変動検出データに基づいて検出対象物１に生じ得る異常に起因する短絡が生じたか否かを判定する。

【0049】

また、処理部２００は、取得した電流測定データ又は電圧測定データに基づいて検出対象物１の物理量を演算する。例えば、検出対象物１の物理量としては、検出対象物１の漏れ電流、及び、検出対象物１の絶縁抵抗Ｒなどが挙げられる。処理部２００は、短絡の有無を示す判定結果又は演算結果を表示部２１０に出力する。

【0050】

表示部２１０は、処理部２００から出力される判定結果又は演算結果を表す画像データを生成してその画像データを表示する。例えば、表示部２５は、ＬＥＤディスプレイ、液晶パネル又はタッチパネルなどによって構成される。

【0051】

操作受付部２２０は、ユーザの入力操作を受け付け、その受け付けた入力操作を示す操作信号を処理部２００に出力する。操作受付部２２０は、例えば、表示部２１０の画面近傍に設けられる押しボタン、タッチパネルに内蔵されたタッチセンサ、又は、キーボード及びマウスなどによって構成される。

【0052】

操作受付部２２０は、例えば、短絡検出処理の実行ボタンを押下するユーザ操作を受け付けることで上述の短絡検出要求を処理部２００に出力する。これにより、短絡検出装置１００において短絡検出処理が実行される。

【0053】

次に、変動検出回路１４０の構成について図２及び図３を参照して説明する。

【0054】

図２は、第一実施形態における電流測定部１３０及び変動検出回路１４０の回路構成の一例を示す回路図である。

【0055】

電流測定部１３０は、ＩＶ変換回路１３１とフィルタ回路１３２とを備える。

【0056】

ＩＶ変換回路１３１は、短絡検出装置１００の接続端子１０２から入力される検出対象物１の電流信号を電圧信号に変換する。変換した電圧信号は、例えば電流信号の大きさに比例して変化する。

【0057】

ＩＶ変換回路１３１は、変換後の電圧信号を、検出対象物１に流れる電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉとして変動検出回路１４０に出力する。すなわち、測定信号Ｖｍｉは、電流測定部１３０により生成される。また、ＩＶ変換回路１３１は、変換後の電圧信号をフィルタ回路１３２に出力する。

【0058】

フィルタ回路１３２は、ＩＶ変換回路１３１から出力される電圧信号のノイズ成分を除去する。フィルタ回路１３２は、例えばローパスフィルタ（ＬＰＦ）により構成される。フィルタ回路１３２は、高周波成分を除去した電圧信号を、上述の電流検出信号ＶｉとしてＡＤ変換器１５０に出力する。

【0059】

変動検出回路１４０は、最大値保持回路１４０Ａと変動保持回路１４０Ｂとを備える。

【0060】

最大値保持回路１４０Ａは、電流測定部１３０により生成された測定信号Ｖｍｉの最大値を示すピークを保持する第一保持回路を構成する。最大値保持回路１４０Ａは、保持した測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１をＡＤ変換器１５０及び変動保持回路１４０Ｂに出力する。最大値保持回路１４０Ａは、ピークホールド回路１４１により構成される。

【0061】

変動保持回路１４０Ｂは、ＩＶ変換回路１３１から出力される測定信号Ｖｍｉの変動を保持する。第一実施形態において変動保持回路１４０Ｂは、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分を示す差分信号のピークを保持する第二保持回路を構成する。変動保持回路１４０Ｂは、保持した差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２を出力する。

【0062】

変動保持回路１４０Ｂは、減算回路１４２とピークホールド回路１４３とを備える。

【0063】

減算回路１４２は、測定信号Ｖｍｉを第一保持信号Ｖｈ１から減じて得られる差分信号を生成する。減算回路１４２は、生成した差分信号をピークホールド回路１４３に出力する。

【0064】

ピークホールド回路１４３は、減算回路１４２から出力される差分信号のピークを保持する。ピークホールド回路１４３は、差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２を上述の変動検出信号としてＡＤ変換器１５０に出力する。

【0065】

図３は、ピークホールド回路１４１，１４３の回路構成の一例を示す回路図である。

【0066】

第一実施形態におけるピークホールド回路１４１，１４３は、一般的な回路構成であり、オペアンプ４１，４２と、ダイオード４３，４４と、抵抗素子４５乃至４７と、容量素子４８，４９と、リセットスイッチ５０と、を備える。

【0067】

リセットスイッチ５０は、容量素子４９に保持された電位をリセットするためのスイッチであり、例えば、処理部２００により制御される。リセットスイッチ５０は、例えば、検出対象物１の充電が完了した場合に遮断状態から一旦通電状態に切り替えられる。

【0068】

次に、第一実施形態における変動検出回路１４０の動作について図４及び図５を参照して説明する。

【0069】

図４は、ＩＶ変換回路１３１から出力される測定信号Ｖｍｉの変動と、ＡＤ変換器１５０から出力される変動検出データ（Ｄｈ１，Ｄｈ２）との関係を説明するための図である。

【0070】

図４（ａ）には、変動検出回路１４０に入力される測定信号Ｖｍｉのサンプリング処理の一例が示されている。図４（ａ）では、理解を容易にするために、測定信号Ｖｍｉが１［Ｖ］を基準として一時的に１［Ｖ］だけ上昇又は下降し、かつ、測定信号Ｖｍｉの一時的な変動期間がサンプリング期間Ｔｐよりも短い状況が想定されている。この例では、サンプリング時点Ｓｐ１乃至Ｓｐ５での測定信号Ｖｍｉの電圧は１［Ｖ］である。

【0071】

図４（ｂ）には、サンプリング時点Ｓｐ１乃至Ｓｐ５での測定データＤｍ、第一保持データＤｈ１、及び第二保持データＤｈ２の電圧値が示されている。

【0072】

測定データＤｍ及び変動検出データ（Ｄｈ１，Ｄｈ２）は、測定信号Ｖｍｉ、第一保持信号Ｖｈ１及び第二保持信号Ｖｈ２がそれぞれＡＤ変換器１５０によってデジタル信号に変換されたデータである。図４（ｂ）に示す例では、理解を容易にするために、ピークホールド回路１４１，１４３がサンプリング時点Ｓｐ１乃至Ｓｐ５の直後にリセットされている。

【0073】

図４（ｂ）に示すように、測定信号Ｖｍｉが１［Ｖ］のまま変動しない場合は、サンプリング時点Ｓｐ１，Ｓｐ３において第二保持データＤｈ２は０［Ｖ］となる。

【0074】

これに対し、サンプリング期間Ｔｐ内に測定信号Ｖｍｉが１［Ｖ］から一時的に上昇又は下降した場合は、サンプリング時点Ｓｐ４，Ｓｐ５において第二保持データＤｈ２が１［Ｖ］となる。また、サンプリング期間Ｔｐ内において、測定信号Ｖｍｉが１［Ｖ］に対して一時的に上昇し、かつ一時的に下降する場合は、サンプリング時点Ｓｐ２において第二保持データＤｈ２が２［Ｖ］となる。

【0075】

このように、測定信号Ｖｍｉが一時的に変動した場合は、第二保持データＤｈ２は０［Ｖ］よりも大きな値を示す。言い換えると、第二保持データＤｈ２は、測定信号Ｖｍｉの変動の有無を示すデータである。当然ながら第二保持信号Ｖｈ２も同様である。

【0076】

したがって、図１に示した処理部２００は、測定信号Ｖｍｉの変動の有無を示す第二保持データＤｈ２に基づいて、検出対象物１に生じる異常に起因する短絡の有無を判定することができる。

【0077】

詳細には、処理部２００は、第二保持データＤｈ２が閾値となる０［Ｖ］を上回る場合には、検出対象物１に短絡が発生したと判定する。一方、処理部２００は、第二保持データＤｈ２が０Ｖである場合には、検出対象物１に短絡が発生していないと判定する。

【0078】

すなわち、処理部２００は、第二保持データＤｈ２が所定の閾値を超える場合に検出対象物１に短絡が発生したと判定し、第二保持データＤｈ２が所定の閾値を超えない場合には、検出対象物１に短絡が発生していないと判定する。

【0079】

また、図４（ｂ）に示すように、第一保持データＤｈ１が２［Ｖ］を示す場合は、測定信号Ｖｍｉが一時的に上昇したことを意味する。それゆえ、第二保持データＤｈ２に加えて第一保持データＤｈ１を用いることにより、測定信号Ｖｍｉの変動が一時的な上昇であるか否かを判定することができる。

【0080】

具体的には、処理部２００は、第二保持データＤｈ２に基づき検出対象物１に短絡が生じたと判定した場合において、第一保持データＤｈ１が１［Ｖ］を示す電圧値Ｖ１よりも大きな値を示すときには、測定信号Ｖｍｉが一時的に上昇したと判定する。

【0081】

一方、第二保持データＤｈ２に基づき検出対象物１に短絡が発生したとの判定がなされた場合において、第一保持データＤｈ１が測定データＤｍと同じ値を示すときには、処理部２００は、測定信号Ｖｍｉが一時的に下降したと判定する。

【0082】

このように、処理部２００は、第二保持データＤｈ２に基づき検出対象物１に短絡が発生したと判定した場合において、第一保持データＤｈ１を用いることにより、測定信号Ｖｍｉが一時的に上昇したか、一時的に下降したかを判定することができる。

【0083】

図５は、検出対象物１の充電期間Ｔｃにおける測定信号Ｖｍｉの変動を検出する手法を説明するためのタイムチャートである。

【0084】

図５（ａ）には、検出対象物１の正負極間に生じる電圧の時間変化が実線により示され、検出対象物１の負極（－）から出力される漏れ電流の時間変化が点線により示されている。図５（ｂ）には、第一保持信号Ｖｈ１の時間変化が示され、図５（ｃ）には、第二保持信号Ｖｈ２の時間変化が示されている。図５（ａ）乃至（ｃ）の横軸は共通の時間軸であり、検出対象物１の充電を開始した時点からの経過時間を示す。

【0085】

図５（ａ）において、検出対象物１の電圧は、充電期間Ｔｃにおいて定電流源１１から電流値Ｉ１に一定に維持するよう制御される電流Ｉが供給されることにより時間と共に上昇し、切替時間Ｔ１において電圧値Ｖ１に到達する。そして検出対象物１の電圧は、定常期間Ｔｓにおいて定電圧源１２により一定に維持するよう制御される。

【0086】

一方、図５（ａ）において、検出対象物１の漏れ電流は、充電期間Ｔｃにおいて定電流源１１により電流Ｉが電流値Ｉ１となるよう一定に維持するよう制御される。そして切替時間Ｔ１において検出対象物１に対する電力の供給制御が定電流制御から定電圧制御に切り替わると、定常期間Ｔｓにおいて検出対象物１の漏れ電流は、電流値Ｉ１よりも低下し、特定の電流値で一定に維持するよう制御される。

【0087】

図５（ａ）に示す例では、充電期間Ｔｃ及び定常期間Ｔｓの各期間において一時的な電気信号の変動が生じている。実線で示した電圧変動と点線で示した電流変動とは、オームの法則に従うため、互いに変動の向きが反対になる。この例では、充電期間Ｔｃにおいて定電流源１１を用いて定電流制御が行われ、定常期間Ｔｓにおいて定電圧源１２を用いて定電圧制御が行われている。

【0088】

そのため、充電期間Ｔｃにおいては、検出対象物１の漏れ電流の電流値が一定となるよう定電流制御が行われるため、検出対象物１の電流変動が電圧変動に比べて小さくなる。一方、定常期間Ｔｓにおいては、検出対象物１の電圧値が一定となるよう定電圧制御が行われるため、検出対象物１の電圧変動が電流変動に比べて小さくなる。

【0089】

図５（ａ）に示すように、充電期間Ｔｃにおいて、サンプリング期間Ｔｐ内の変動期間Ｔｖに検出対象物１の電圧の一時的な低下が起こると、検出対象物１の漏れ電流は一時的な上昇が起こる。そのため、測定信号Ｖｍｉは、検出対象物１の電圧の一時的な低下と同じように、一時的に低下する。なお、第一実施形態における測定信号Ｖｍｉは、図２に示したようにＩＶ変換回路１３１によって極性反転されている。

【0090】

このとき、図５（ｂ）に示すように、第一保持信号Ｖｈ１は、測定信号Ｖｍｉが一時的に上昇した時点から上昇し、その後＋１［Ｖ］を示す。

【0091】

一方、図５（ｃ）に示すように、第一保持信号Ｖｈ１から測定信号Ｖｍｉを減じて得られる差分信号（Ｖｈ１－Ｖｍｉ）のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２は、＋０．１［Ｖ］を示し続ける。

【0092】

このため、サンプリング期間Ｔｐ内に測定信号Ｖｍｉの変動が生じたとしても、第二保持信号Ｖｈ２は＋０．１［Ｖ］を示し続けるため、検出対象物１の電圧変動を正しく検出することが可能となる。

【0093】

つまり、第一実施形態の変動検出回路１４０では、検出対象物１での短絡により生じる測定信号Ｖｍｉの変動期間Ｔｖがサンプリング期間Ｔｐよりも短いような場合であっても、サンプリング期間Ｔｐを短くしなくとも測定信号Ｖｍｉの変動を検出することができる。したがって、検出対象物１に電圧を供給している状態で検出対象物１に生じ得る短絡の有無を判定することができる。

【0094】

このように、短絡検出装置１００に変動検出回路１４０を備えることにより、検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１を維持するよう制御される定常期間Ｔｓだけでなく、検出対象物１の電流が電流値Ｉ１を維持するよう制御される電流Ｉで充電している充電期間Ｔｃにおいても、測定信号Ｖｍｉの変動を検出することができる。

【0095】

このため、検出対象物１の充電期間Ｔｃを必要に応じて変更したとしても測定信号Ｖｍｉの変動を検出することが可能となる。そのため、第一実施形態の短絡検出装置１００は、充電期間Ｔｃにおいて検出対象物１に供給される電流値Ｉ１の大きさを変更可能に構成されている。

【0096】

なお、充電期間Ｔｃにおける測定信号Ｖｍｉの変動を検出する手法の説明を上記したが、定常期間Ｔｓにおける測定信号Ｖｍｉの変動も同様に検出できる。

【0097】

続いて、処理部２００の動作について図６を参照して説明する。

【0098】

第一実施形態における処理部２００は、電流Ｉを電流値Ｉ１に制限するための上限値と電流検出信号Ｖｉとの差分に基づいて、電源部１１０により検出対象物１に供給される電流を一定に制御する電流制御手段を構成する。上限値は、例えば、ユーザの操作に従って操作受付部２２０により処理部２００の内部メモリに保持される。

【0099】

さらに、処理部２００は、充電期間Ｔｃにおいて検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率が異なる値となるように、図１に示す定電流源１１の動作を制御することが可能である。すなわち、処理部２００は、検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率が大きく又は小さくなるように定電流源１１から検出対象物１に供給される電流Ｉの電流値Ｉ１の大きさを変更可能である。

【0100】

具体的には、図１に示すように、処理部２００は、定電流源１１から検出対象物１に供給される電流の上限値を内部メモリから取得する。例えば、上限値は、測定信号Ｖｍｉのサンプリング期間Ｔｐに応じて定められる。

【0101】

図６は、電源部１１０から供給される電気信号によって検出対象物１の両極間（正負極間）に生じる電圧の変化を示す図である。

【0102】

図６には、図５に示した検出対象物１の電圧特性が破線により示されている。さらに図６には、図５での測定条件に対し、電流Ｉを電流値Ｉ１に制限するための上限値を大きくしたときの検出対象物１の電圧特性が一点鎖線により示され、上限値を小さくしたときの検出対象物１の電圧特性が実線により示されている。

【0103】

図６に示すように、処理部２００は、充電期間Ｔｃにおいて検出対象物１の両極間に生じる電圧の時間変化率を変更することが可能である。

【0104】

このように、定電流源１１から検出対象物１に供給される電流値Ｉ１を小さくすることにより、検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率を低くすることができる。

【0105】

また、電流Ｉが電流値Ｉ１を維持するための上限値に基づいて検出対象物１に生じる電圧の時間変化率を推定することも可能である。この場合、検出対象物１の静電容量Ｃの実測値、推定値又は代表値が既知であり、時間変化率ΔＶは、上限値Ｉｍａｘと静電容量Ｃとを用いて次式により求められる。
ΔＶ＝Ｉｍａｘ／Ｃ

【0106】

処理部２００は、上限値Ｉｍａｘに基づく時間変化率ΔＶの推定値と、電圧検出信号Ｖｖの時間変化率ΔＶの実測値と、を比較することにより、検出対象物１での短絡に起因する電圧変動を検出することができる。

【0107】

具体例としては、処理部２００の内部メモリに、上限値Ｉｍａｘと電圧の時間変化率ΔＶとの関係を示すテーブルがあらかじめ格納される。そして処理部２００は、ユーザの操作によって選択された上限値Ｉｍａｘを取得すると、内部メモリからその上限値に対応する時間変化率ΔＶの推定値を読み出す。その後、処理部２００は、電圧検出信号Ｖｖの時間変化率ΔＶが推定値に対して所定の値以上乖離した場合に電圧変動が生じたと判断する。

【0108】

次に、短絡検出装置１００の動作について図７及び図８を参照して説明する。

【0109】

図７は、短絡検出装置１００による短絡検出方法を示すフローチャートである。まず、短絡検出装置１００を構成する処理部２００は、例えばユーザの入力操作に従って、処理部２００に上述した供給指令信号を出力する。

【0110】

ステップＳ１において処理部２００は、供給指令信号を受信すると、定電流源１１及び定電圧源１２を駆動する。

【0111】

ステップＳ２において処理部２００は、さらに、内部メモリから検出対象物１に供給される電流の上限値を取得する。

【0112】

ステップＳ３において処理部２００は、スイッチ部１３の接続を定電流源１１に設定して、定電流源１１から検出対象物１に電流値が電流値Ｉ１となるように電流Ｉを供給する。これにより、処理部２００は、検出対象物１を電流値Ｉ１の定電流で充電する。

【0113】

このとき、処理部２００は、電流検出信号Ｖｉと電流Ｉを電流値Ｉ１に制限するための上限値との差分に応じて定電流源１１の動作を制御する。それゆえ、電源部１１０は、定電流源１１として機能する。

【0114】

ステップＳ４において電流測定部１３０は、定電流源１１として機能する電源部１１０によって検出対象物１に生じる信号を測定する。第一実施形では電流測定部１３０は、検出対象物１の負極（－）から出力される電流の大きさを測定する。そして電流測定部１３０は、漏れ電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉを生成する。

【0115】

ステップＳ５において短絡検出装置１００は、検出対象物１に生じる信号の変動を検出するための変動検出処理を実行する。変動検出処理の具体例について図８を参照して後述する。

【0116】

ステップＳ６において処理部２００は、検出対象物１に生じる電圧が電圧値Ｖ１に達すると、スイッチ部１３の接続を定電圧源１２に切り替えて、検出対象物１に生じる電圧が一定に維持されるよう定電圧源１２から電圧値Ｖ１を検出対象物１に印加する。このとき、処理部２００は、電圧検出信号Ｖｖに応じて電源部１１０の動作を制御する。それゆえ、電源部１１０は、定電圧源１２として機能する。

【0117】

ステップＳ７において電流測定部１３０は、定電圧源１２として機能する電源部１１０によって検出対象物１に生じる信号を測定する。第一実施形では電流測定部１３０は、検出対象物１の負極（－）から出力される電流の大きさを測定する。そして電流測定部１３０は、漏れ電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉを生成する。

【0118】

ステップＳ８において短絡検出装置１００は、検出対象物１に生じる信号の変動を検出するための変動検出処理を実行する。変動検出処理の具体例について図８を参照して後述する。

【0119】

ステップＳ９において、処理部２００は、ステップＳ５及びステップＳ８での変動検出処理の実行により生成される変動検出信号に基づいて検出対象物１の短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの変動の有無を判定する。そして処理部２００は、測定信号Ｖｍｉに変動が有る場合には短絡が生じたと判定し、測定信号Ｖｍｉに変動が無い場合には短絡が生じていないと判定する。

【0120】

これと共に、処理部２００は、検出対象物１に生じる信号に基づいて検出対象物１の物理量を測定する。第一実施形態では処理部２００が検出対象物１の負極（－）から出力される電流の大きさを示す電流検出信号Ｖｉに基づいて検出対象物１の漏れ電流又は絶縁抵抗Ｒを演算する。例えば、絶縁抵抗Ｒは、算出した漏れ電流と検出対象物１の正負極間の電圧値とに基づいて求められる。

【0121】

ステップＳ９の処理が終了すると、短絡検出方法に関する一連の処理手順が終了する。このように、検出対象物１の物理量を測定しつつ、検出対象物１に生じ得る短絡の有無を検出することができる。

【0122】

図８は、ステップＳ５及びステップＳ８で実行される変動検出処理に関する処理手順例を示すフローチャートである。

【0123】

ステップＳ５１において、変動検出回路１４０は、ＩＶ変換回路１３１から、検出対象物１に流れる電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉのピークを保持する。そして変動検出回路１４０は、保持したピーク値を示す第一保持信号Ｖｈ１を生成する。

【0124】

ステップＳ５２において変動検出回路１４０は、第一保持信号Ｖｈ１から測定信号Ｖｍｉを減じて得られる差分信号を生成する。

【0125】

ステップＳ５３において、変動検出回路１４０は、生成した差分信号のピークを保持する。そして変動検出回路１４０は、保持したピーク値を示す第二保持信号Ｖｈ２を生成する。第二保持信号Ｖｈ２は、図４に示したように、測定信号Ｖｍｉに一時的な変動が生じなければ基準レベルとなる０［Ｖ］を示し、一時的な変動を生じた場合には基準レベルよりも高い値を示す。

【0126】

ステップＳ５４において変動検出回路１４０は、測定信号Ｖｍｉの変動の有無を示す変動検出信号として、第二保持信号Ｖｈ２を出力する。

【0127】

ステップＳ５４の処理が終了すると、ステップＳ５及びステップＳ８で実行される変動検出処理についての一連の処理手順が終了し、図７に示した短絡検出方法の処理手順に戻る。

【0128】

次に、第一実施形態による作用効果について説明する。

【0129】

第一実施形態において、短絡検出装置１００は、検出対象物１に生じる短絡を検出するための装置である。この短絡検出装置１００は、検出対象物１の電圧が所定の電圧値に相当する電圧値Ｖ１に達するまで検出対象物１を定電流制御された電流Ｉにより充電する電源部１１０（供給手段）と、電源部１１０によって検出対象物１に生じる信号として検出対象物１を流れる電流を測定する電流測定部１３０（測定手段）と、を含む。

【0130】

さらに短絡検出装置１００は、電流測定部１３０により生成される測定信号Ｖｍｉのピークを保持し、保持した測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１を出力する最大値保持回路１４０Ａ（第一保持回路）を含む。そして短絡検出装置１００は、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２を出力する変動保持回路１４０Ｂ（第二保持回路）を含む。

【0131】

そして短絡検出装置１００は、変動保持回路１４０Ｂから出力される第二保持信号Ｖｈ２に基づいて検出対象物１の短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの変動の有無を判定する処理部２００（判定手段）を備える。

【0132】

この構成によれば、最大値保持回路１４０Ａ及び変動保持回路１４０Ｂを用いることにより、測定信号Ｖｍｉに変動があったことが分かるので、異物の混入などにより生じる短時間の短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの一時的な上昇と一時的な下降との両者を検出することができる。したがって、検出対象物１の測定信号Ｖｍｉの高速なサンプリングをしなくても検出対象物１に生じる異常による短絡を検出することができる。

【0133】

特に、測定信号Ｖｍｉが一時的に変動する期間がサンプリング期間Ｔｐよりも短い場合であっても、その変動を的確に検出することができる。それゆえ、サンプリング期間Ｔｐが測定信号Ｖｍｉの変動期間Ｔｖに収まるようにＡＤ変換器１５０及び処理部２００などを高精度な回路に置き換える必要性が低いことから、短絡検出装置１００による検出精度を確保しつつ製品コストを低減することができる。

【0134】

また、測定信号Ｖｍｉの変動期間Ｔｖを考慮する必要性も低いことから、電源部１１０の定電流源１１から検出対象物１に供給される電流値Ｉ１の大きさを必要に応じて変更することが可能となる。例えば、電流値Ｉ１を大きくして充電期間Ｔｃを短縮することも可能となる。

【0135】

また、第一実施形態における処理部２００は、第二保持信号Ｖｈ２に基づいて測定信号Ｖｍｉの変動が有ると判定した場合に、第一保持信号Ｖｈ１に基づいて測定信号Ｖｍｉの変動が一時的な上昇か一時的な下降かを判定する。この構成によれば、測定信号Ｖｍｉの変動パターンが特定されるので、変動の原因を特定しやすくなる。

【0136】

なお、測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１と測定信号Ｖｍｉとの差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２だけでは検出対象物１が最初から最後まで短絡している場合は測定信号Ｖｍｉに変動がないことから短絡を検出できない。しかしながら、測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１の大きさが０に近いかどうかを判断することにより、短絡しているか分かるので、検出対象物１が最初から最後まで短絡している場合でも検出することができる。このように、第一保持信号Ｖｈ１と第二保持信号Ｖｈ２とを組み合わせることにより、検出対象物１が検出処理の最初から最後まで短絡している。

【0137】

第一実施形態における変動保持回路１４０Ｂは、第一保持信号Ｖｈ１から測定信号Ｖｍｉを減じて得られる差分信号を出力する減算回路１４２と、減算回路１４２から出力される差分信号のピークを保持するピークホールド回路１４３と、を有する。

【0138】

この構成によれば、変動保持回路１４０Ｂを減算回路１４２とピークホールド回路１４３とで構成することにより、変動保持回路１４０Ｂを簡易な構成で、かつ安価に実現することができる。

【0139】

第一実施形態における電源部１１０（供給手段）は、検出対象物１に定電流制御された電流Ｉを供給する定電流源１１（定電流手段）と、検出対象物１に所定の電圧値Ｖ１の電圧Ｖを供給する定電圧源１２（定電圧手段）とを備える。さらに処理部２００は、供給手段として、定電流源１１により検出対象物１を充電した後に定電圧源１２により検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１を維持する制御手段を備える。

【0140】

この構成によれば、所定の電流値Ｉ１及び電圧値Ｖ１のいずれか一方が一定に維持するよう制御されるので、測定信号Ｖｍｉの変動を抽出することが容易となり、短時間の短絡の検出精度を向上させることができる。

【0141】

第一実施形態における測定信号Ｖｍｉは、電流測定部１３０によって生成されるものであり、検出対象物１に流れる電流の大きさを示す。

【0142】

例えば、定常期間Ｔｓに検出対象物１に対して定電圧制御を行う場合は、図５（ａ）に示すように、検出対象物１に流れる電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉの変動が検出対象物１の両極間の電圧の大きさを示す測定信号Ｖｍｖに比べて大きくなる。それゆえ、短絡に起因する一時的な変動を精度よく検出することができる。

【0143】

また、測定信号Ｖｍｉを用いる場合は、図５（ａ）の破線に示すように、測定信号Ｖｍｉには一定の信号レベルに対して一時的な変動が生じる。これに対し、図５（ａ）の実線に示すように、電圧測定部１２０による検出対象物１の電圧を示す測定信号Ｖｍｖを用いる場合には、信号レベルが一定の速度で上昇している状態で一時的な変動が生じるため、一時的な変動が電圧上昇により一部埋もれてしまう。

【0144】

したがって、充電期間Ｔｃ中に検出対象物１に対して定電流制御を行うことなく単に一定の電流を供給するような場合は、測定信号Ｖｍｉを用いることにより、測定信号Ｖｍｖを用いる場合に比べて一時的な変動を精度よく検出することができる。

【0145】

また、第一実施形態における処理部２００は、定電流源１１により検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率が変わるよう電流値Ｉ１を異なる値に設定可能である。

【0146】

この構成によれば、検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率を小さくすることが可能である。この場合、検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率が小さくなるにつれて測定信号Ｖｍｉの一時的な変動が発生しやすくなるような異常（異物混入）を生じ得る検出対象物１に対しては、短絡の検出精度を高めることができる。

【0147】

反対に、検出対象物１に生じる電圧の単位時間あたりの上昇率を大きくすることも可能である。この場合、充電期間Ｔｃを短くできるので、検出精度を確保しつつ測定時間を短縮することができる。

【0148】

また、第一実施形態において、電流測定部１３０は、検出対象物１に流れる電流の大きさを示す電流検出信号Ｖｉを出力する。さらに処理部２００は、電流測定部１３０から出力される電流検出信号Ｖｉと、電流値Ｉ１の電流Ｉに制御するための上限値との差分に基づいて、定電流源１１により検出対象物１に供給される電流を一定に制御する。

【0149】

そして処理部２００によって取得される上限値は、変更可能である。

【0150】

この構成によれば、電流値Ｉ１を示す定電流にするための上限値が変更可能であるため、定電流源１１から検出対象物１に供給される電流値Ｉ１を任意に変更することができる。

【0151】

例えば、上限値を大きくすることにより、電流値Ｉ１が大きくなるので、図６の一点破線で示した電圧特性のように充電期間Ｔｃが短くなる。それゆえ、測定に要するタクトタイムを短縮することができる。

【0152】

また、電流値Ｉ１を小さくするほど測定信号Ｖｍｉの変動が発生しやすくなるような物体を検出対象物１として用いる場合は、上限値を小さくすることも可能である。これにより、電流値Ｉ１が小さくなるので、測定信号Ｖｍｉの変動を精度よく検出することが可能となる。

【0153】

また、第一実施形態において、上述した上限値は、測定信号Ｖｍｉのサンプリング期間Ｔｐに応じて定められる。例えば、測定信号Ｖｍｉの変動期間Ｔｖがサンプリング期間Ｔｐよりも長い場合には上限値を大きくして充電期間Ｔｃを短縮し、反対の場合は上限値を小さくして検出精度の向上を図る。

【0154】

また、第一実施形態において、検出対象物１に生じる短絡を検出する短絡検出方法は、検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１に達するまで検出対象物１を所定の電流値Ｉ１を維持するよう制御される電流Ｉにより充電する供給ステップ（Ｓ３）と、供給ステップ（Ｓ３）によって検出対象物１に生じる信号を測定する測定ステップ（Ｓ４，Ｓ７）と、を含む。

【0155】

さらに短絡検出方法は、測定ステップ（Ｓ４，Ｓ７）において生成される測定信号Ｖｍｉのピークを保持し、保持した測定信号Ｖｍｉのピークを示す第一保持信号Ｖｈ１を出力する第一保持ステップ（Ｓ５１）と、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分を示す差分信号のピークを保持し、保持した差分信号のピークを示す第二保持信号Ｖｈ２を出力する第二保持ステップ（Ｓ５２乃至Ｓ５４）と、を含む。

【0156】

そして短絡検出方法は、第二保持ステップ（Ｓ５２乃至Ｓ５４）において出力される第二保持信号Ｖｈ２に基づいて短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの変動の有無を判定する判定ステップ（Ｓ９）を含む。

【0157】

この構成によれば、測定信号Ｖｍｉと第一保持信号Ｖｈ１との差分を示す差分信号のピークを保持することにより、異物の混入などによって生じる短絡に起因する測定信号Ｖｍｉの一時的な上昇と一時的な下降の両者を検出することができる。したがって、検出対象物１に生じる短絡を検出することができる。

【0158】

なお、第一実施形態の短絡検出装置１００は図５に示したように充電期間Ｔｃにおいて検出対象物１の漏れ電流の大きさを示す測定信号Ｖｍｉを用いて短絡を検出したが、検出対象物１の両極間電圧を示す測定信号Ｖｍｖを用いて短絡を検出してもよい。

【0159】

（第二実施形態）
そこで、検出対象物１の両極間電圧を示す測定信号Ｖｍｖを用いて検出対象物１に起こり得る短絡を検出する実施形態について図９及び図１０を参照して簡単に説明する。

【0160】

図９は、第二実施形態における短絡検出装置１００Ａの機能構成を示すブロック図である。

【0161】

短絡検出装置１００Ａは、図1に示した第一実施形態の構成に加えて、変動検出回路２４０を備えている。他の構成については、短絡検出装置１００の構成と同一又は同等であるため、同一符号を付して重複する説明を省略する。

【0162】

電圧測定部１２０は、電流測定部１３０と同様、図２に示したフィルタ回路１３２と同様、ＬＰＦを有するフィルタ回路によりノイズ成分を除去した電圧検出信号Ｖｖを出力する。さらに第二実施形態における電圧測定部１２０は、短時間の短絡を検出するため、フィルタ回路によってノイズ成分を除去する前の測定信号Ｖｍｖを変動検出回路２４０に出力する。

【0163】

変動検出回路２４０は、検出対象物１に生じる短絡に起因する測定信号Ｖｍｖの変動を検出する。第二実施形態における変動検出回路２４０は、検出対象物１での異物の混入に伴う短絡に起因する測定信号Ｖｍｖの一時的な変動を検出する。

【0164】

変動検出回路２４０は、検出した変動を示す変動検出信号として、測定信号Ｖｍｖのピークを保持した第一保持信号Ｖｈ３、及び、測定信号Ｖｍｖと第一保持信号Ｖｈ３との差分のピークを保持した第二保持信号Ｖｈ４を生成する。

【0165】

変動検出回路２４０は、生成した第一保持信号Ｖｈ３及び第二保持信号Ｖｈ４をＡＤ変換器１５０に出力する。変動検出回路２４０の構成は、例えば図２に示した構成と同等である。

【0166】

図１０は、充電期間Ｔｃにおける測定信号Ｖｍｖの変動を検出する一例を示す図である。

【0167】

図１０（ａ）には、測定信号Ｖｍｖの時間変化が実線により示され、検出対象物１から出力される漏れ電流の時間変化が点線により示されている。図１０（ｂ）には、第一保持信号Ｖｈ３の時間変化が示され、図１０（ｃ）には、第二保持信号Ｖｈ２の時間変化が示されている。図１０（ａ）乃至（ｃ）の横軸は共通の時間軸であり、検出対象物１の充電を開始した時点からの経過時間を示す。

【0168】

図１０（ａ）に示すように、充電期間Ｔｃにおいて、サンプリング期間Ｔｐ内の変動期間Ｔｖに検出対象物１の電圧の一時的な低下が起こると、測定信号Ｖｍｖは一時的に低下する。

【0169】

このとき、図１０（ｂ）に示すように、第一保持信号Ｖｈ３は、測定信号Ｖｍｖが下降に転ずる直前まで上昇し、その後＋１［Ｖ］を示す。

【0170】

一方、図１０（ｃ）に示すように、第一保持信号Ｖｈ１から測定信号Ｖｍｖを減じて得られる差分信号（Ｖｈ３－Ｖｍｖ）のピークを示す第二保持信号Ｖｈ４は、＋０．２［Ｖ］を示し続ける。

【0171】

このため、サンプリング期間Ｔｐ内に測定信号Ｖｍｖの変動が生じたとしても、第二保持信号Ｖｈ４は＋０．２［Ｖ］を示し続けるため、検出対象物１の電圧変動を正しく検出することが可能となる。

【0172】

仮に、変動検出回路２４０を用いることなく検出対象物１の両極間の電圧を測定した測定信号Ｖｍｖの変動を単に検出するような構成では、充電期間Ｔｃにおいては測定信号Ｖｍｖの変動を検出することができない場合がある。

【0173】

例えば、検出対象物１の電圧が一定の速度で上昇している際に一時的な上昇が起こった場合、サンプリング期間Ｔｐ内において測定信号Ｖｍｖのピークに対して検出対象物１の電圧が上回ってしまうことも想定される。

【0174】

上記例のように測定信号Ｖｍｖの変動が生じた時点から変動のピークに対して検出対象物１の電圧が上回る時点までの期間がサンプリング期間Ｔｐよりも短い場合には、検出対象物１の電圧変動を正しく検出することが困難となる。

【0175】

つまり、第二実施形態の変動検出回路２４０では、検出対象物１での短絡により生じる測定信号Ｖｍｖの変動期間Ｔｖがサンプリング期間Ｔｐよりも短いような場合であっても、サンプリング期間Ｔｐを短くしなくとも測定信号Ｖｍｖの変動を検出することができる。したがって、検出対象物１に電圧を供給している状態で検出対象物１に生じ得る短絡の有無を判定することができる。

【0176】

このように、短絡検出装置１００に変動検出回路２４０を備えることにより、検出対象物１の電圧が電圧値Ｖ１を維持するよう制御される定常期間Ｔｓだけでなく、検出対象物１を電流値Ｉ１の電流Ｉで充電している充電期間Ｔｃにおいても、測定信号Ｖｍｖの変動を検出することができる。

【0177】

なお、充電期間Ｔｃにおける測定信号Ｖｍｖの変動を検出する手法の説明を上記したが、定常期間Ｔｓにおける測定信号Ｖｍｖの変動も同様に検出できる。

【0178】

続いて、第二実施形態による作用効果について説明する。

【0179】

第二実施形態における短絡検出装置１００Ａは、第一実施形態と同一又は同等の構成を備える。この構成により、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

【0180】

また、第二実施形態では、検出対象物１の両極間電圧を示す測定信号Ｖｍｖが用いられる。充電期間Ｔｃにおいては、第一実施形態の変動検出回路１４０で用いられた測定信号Ｖｍｉの変動に比べて、測定信号Ｖｍｖの変動は定電流制御によって抑制されることがない。したがって、短絡検出装置１００Ａは、第一実施形態に比べて、検出対象物１に起こり得る短絡を精度よく検出することができる。

【0181】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0182】

例えば、図２に示したＩＶ変換回路１３１の回路構成は一例であり、入力電流をその電流値に対応する大きさの電圧に変換する機能を有していればよく、これに限られるものではない。同様に、図２に示した減算回路１４２の回路構成も一例に過ぎず、これに限られるものではない。

【0183】

また、図３に示したピークホールド回路１４１，１４３の回路構成も一例に過ぎず、電気信号のピークを保持する回路構成であれば、これに限られるものではない。

【0184】

上記実施形態では検出対象物１の正極（＋）が短絡検出装置１００の接続端子１０１に接続され、検出対象物１の負極（－）が短絡検出装置１００の接続端子１０２に接続された。しかしながら、検出対象物１の正極（＋）及び負極（－）のいずれか一方の電極、及び検出対象物１を構成する外装が、それぞれ短絡検出装置１００の接続端子１０１及び１０２に接続されてもよい。

【符号の説明】

【0185】

１ 検出対象物
１０ 電流リミッタ
１１ 定電流源（定電流供給手段）
１２ 定電圧源（定電圧供給手段）
１１０ 電源部（供給手段）
１２０ 電圧測定部（測定手段、電圧測定手段）
１３０ 電流測定部（測定手段、電流測定手段）
１４０、２４０ 変動検出回路
１４０Ａ 最大値保持回路（第一保持回路）
１４０Ｂ 変動保持回路（第二保持回路）
１４２ 減算回路
１４１、１４３ ピークホールド回路
１５０ ＡＤ変換器
２００ 処理部（供給手段、判定手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】